0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Свойства и область применения асинхронных электродвигателей

Электродвигатели применяются достаточно широко. Асинхронные электродвигатели могут применяться как в бытовой технике, так и на промышленных предприятиях.

Асинхронный электродвигатель благодаря простоте в производстве и надёжности в эксплуатации широко применяют в электрическом приводе. Электродвигатели асинхронные имеют свои специфические свойства, области применения и ограничения использования.

У асинхронного электродвигателя ограничен диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности в режиме малых нагрузок. Создание регулируемых статических полупроводниковых преобразователей частоты существенно расширяет область применения электродвигателей асинхронных в автоматических регулируемых электроприводах.

Электродвигатель состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).

В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором наиболее распространены, они достаточно просты по устройству и удобны в эксплуатации.

Свойства и область применения

Электродвигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором имеют следующие преимущества:

  • Электродвигатели асинхронные имеют практически постоянную скорость при разных нагрузках;
  • Есть возможность непродолжительных механических перегрузок;
  • Электродвигатели асинхронные просты в конструкции;
  • Простота пуска электродвигателя асинхронного, легкость его автоматизации;
  • Более высокие cos φ и КПД, чем у двигателей с фазным ротором.

Однако асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют и свои недостатки. К ним относятся:

  • затруднения в регулировании скорости вращения электродвигателя;
  • большой пусковой ток;
  • низкий cos φ при недогрузках.

Применение асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором ограничено, они применяются в тех случаях, когда не требуется регулирование скорости вращения двигателя.

Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором:

  • большой начальный вращающий момент;
  • возможность кратковременных механических перегрузок;
  • приблизительно постоянная скорость при различных перегрузках;
  • меньший пусковой ток по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором;
  • возможность применения автоматических пусковых устройств.

Электродвигатели асинхронные с фазным ротором используются в тех случаях, когда требуется уменьшить пусковой ток и повысить пусковой момент, а также когда требуется регулирование скорости в небольших пределах.

Перегрузочная способность электродвигателей асинхронныххарактеризуется отношением максимального момента двигателя Мм к его номинальному моменту Мн. В зависимости от величины мощности и назначения двигателя отношение Мм/Мн колеблется примерно в пределах 1-3.

Посмотреть ассортимент асинхронных электродвигателей

Свойства и область применения электродвигателей асинхронных

Электродвигатели применяются достаточно широко. Асинхронные электродвигатели могут применяться как в бытовой технике, так и на промышленных предприятиях.

Асинхронный электродвигатель благодаря простоте в производстве и надежности в эксплуатации широко применяют в электрическом приводе. Электродвигатели асинхронные имеют свои специфические свойства, области применения и ограничения использования.

У асинхронного электродвигателя ограничен диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности в режиме малых нагрузок. Создание регулируемых статических полупроводниковых преобразователей частоты существенно расширяет область применения электродвигателей асинхронных в автоматических регулируемых электроприводах.

Электродвигатель состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).

В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором наиболее распространены, они достаточно просты по устройству и удобны в эксплуатации.

Свойства и область применения асинхронных электродвигателей

Электродвигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором имеют следующие преимущества:

  • Электродвигатели асинхронные имеют практически постоянную скорость при разных нагрузках;
  • Есть возможность непродолжительных механических перегрузок;
  • Электродвигатели асинхронные просты в конструкции;
  • Простота пуска электродвигателя асинхронного, легкость его автоматизации;
  • Более высокие cos φ и КПД, чем у двигателей с фазным ротором.
Читать еще:  Грейт вол сафе какой двигатель установлен

Однако асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют и свои недостатки. К ним относятся:
:
– затруднения в регулировании скорости вращения электродвигателя;
– большой пусковой ток;
– низкий cos φ при недогрузках.

Применение асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором ограничено, они применяются в тех случаях, когда не требуется регулирование скорости вращения двигателя.

Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором:

  • большой начальный вращающий момент;
  • возможность кратковременных механических перегрузок;
  • приблизительно постоянная скорость при различных перегрузках;
  • меньший пусковой ток по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором;
  • возможность применения автоматических пусковых устройств.

Электродвигатели асинхронные с фазным ротором используются в тех случаях, когда требуется уменьшить пусковой ток и повысить пусковой момент, а также когда требуется регулирование скорости в небольших пределах.

Перегрузочная способность электродвигателей асинхронных характеризуется отношением максимального момента двигателя Мм к его номинальному моменту Мн. В зависимости от величины мощности и назначения двигателя отношение Мм/Мн колеблется примерно в пределах 1-3.

Расчет электромеханической системы электропривода, состоящей из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, механической передачи и рабочей машины

Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя привода. Определение необходимой мощности асинхронного двигателя привода. Расчет продолжительности пуска электродвигателя с нагрузкой. Электрическая схема автоматического управления электродвигателем.

РубрикаФизика и энергетика
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления07.05.2019
Размер файла1,0 M
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электрический транспорт»

по дисциплине «Электрический привод»

на тему: «Расчет электромеханической системы электропривода, состоящей из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, механической передачи и рабочей машины»

Выполнил: студент гр. ЭЭб-2015

Проверил: Доцент кафедры ЭТ

асинхронный двигатель привод электрический

Обозначения в данном курсовом проекте

1. Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя привода

2. Определение необходимой мощности асинхронного двигателя привода

3. Проверка правильности выбора мощности двигателя по нагреву методом средних потерь

4. Расчет и построение механической характеристики электродвигателя

5. Расчет и построение механической характеристики рабочей машины

6. Определение продолжительности пуска электродвигателя с нагрузкой

7. Расчет потерь энергии в асинхронном двигателе при номинальном напряжении питания и пуске системы

8. Расчет предельно допустимой частоты включений электропривода

9. Расчет и построение кривой изменения превышения температуры электродвигателя

10. Принципиальная электрическая схема автоматического управления электродвигателем

Электропривод является неотъемлемой частью многих промышленных установок и технологических комплексов, используемых в различных отраслях народного хозяйства, науки и техники. Наряду с тенденцией автоматизации технологических и производственных процессов на базе вычислительной техники, современный электропривод стал наиболее распространенной разновидностью систем автоматического управления техническими объектами. Учет этих факторов позволяет улучшить качество выпускаемой продукции и увеличить объемы мирового производства.

В настоящее время электромеханическое преобразование энергии используется практически во всех технических объектах, где синтезированы знания и труд выпускников высших учебных заведений многих специальностей и квалификаций. Именно поэтому электропривод как общепрофессиональная техническая дисциплина не только изучается студентами, избравшими специальность «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», но и входит в программу подготовки по многим другим специальностям.

Появление новых научных и технических решений и изменение самого электропривода в современных условиях требует дополнений во многие разделы дисциплины «Электрический привод». Рассмотрение современных систем электроприводов требует тщательного анализа совместной работы основного элемента — электродвигателя, с другими устройствами, входящими в состав электропривода (преобразовательными агрегатами, механическими звеньями и др.), глубокого понимания физических процессов в электроприводе, знакомства с современными техническими решениями, умения самостоятельно и творчески решать задачи проектирования, исследования, наладки и эксплуатации современных технологических установок в любых отраслях промышленности.

В современном промышленном производстве, на транспорте, в строительстве, в быту осуществляются различные технологические процессы, для реализации которых созданы тысячи самых разнообразных машин. С их помощью организуется добыча полезных ископаемых, обрабатываются различные материалы и изделия, перемещаются люди, предметы труда, жидкости и газы и реализуются многие другие процессы, необходимые для жизнеобеспечения человека. Так, добыча полезных ископаемых ведется с помощью экскаваторов, буровых установок и угольных комбайнов, детали и материалы обрабатываются на разнообразных станках, люди и изделия перемещаются электрическим транспортом, лифтами и эскалаторами, жидкости и газы транспортируются с помощью насосов и вентиляторов.

Читать еще:  Щелчки в двигателе на низких оборотах

Часто рабочая машина служит для выполнения нескольких технологических процессов. Например, подъемно-транспортная машина имеет как минимум два механизма — механизм подъема груза и механизм перемещения.

Итак, рабочие машины и механизмы — устройства для замены человеческого труда в производстве, обслуживании и других областях деятельности человека и изменения формы, свойств, состояния и положения предметов труда.

Рабочая машина (механизм) в свою очередь состоит из множества взаимосвязанных деталей и узлов, один из которых непосредственно выполняет заданную операцию технологического процесса и поэтому называется исполнительным органом. В лифтах — это кабина, в экскаваторах — ковш, у вентиляторов и насосов — рабочее колесо (крыльчатка), во фрезерном станке — фреза и др. При этом необходимо учитывать одно очень важное обстоятельство — все технологические процессы осуществляются за счет механического движения исполнительных органов. Кроме того, в машине (механизме) может быть не один исполнительный орган, а несколько взаимодействующих, например, в транспортере это барабан, перемещающий ленту, и собственно сама лента, на которой лежит груз.

Исполнительный орган в процессе выполнения заданной технологической операции должен преодолевать сопротивление своему движению, обусловленное наличием сил трения или сил тяжести, упругой и пластической деформациями веществ или другими факторами. Для этого к нему должна быть подведена механическая энергия от устройства, которое в соответствии со своим назначением получило название привод.

Механическая энергия вырабатывается приводом за счет использования других видов энергии. В зависимости от вида используемой энергии различают мускульный (энергия действия мышц человека или животного), гидравлический (энергия падающей жидкости), пневматический (энергия сжатого воздуха), тепловой (энергия сгорающего топлива) и электрический приводы. В современном промышленном производстве, коммунальном хозяйстве и в других областях наибольшее применение находит электрический привод, основным источником механической энергии в котором является электродвигатель.

Электропривод — электромеханическая система, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую, состоящая из взаимосвязанных и взаимодействующих друг с другом электротехнических, электромеханических и механических устройств, предназначенных для приведения в движение исполнительных органов машин и механизмов и управления этим движением.

Широкое применение электрического привода объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими видами приводов: надежность и экономичность процесса передачи электрической энергии на большие расстояния и ее преобразования в механическую энергию; большой диапазон мощности электроприводов и скорости их движения; разнообразие конструктивных исполнений, что позволяет рационально сочленять привод с исполнительным органом рабочей машины и использовать для работы в различных условиях (в воде, среде агрессивных жидкостей и газов, космическом пространстве); простота автоматизации технологических процессов; высокий КПД и экологическая чистота.

Возможности использования современных электроприводов продолжают постоянно расширяться за счет достижений в смежных областях науки и техники: электромашиностроении и электроаппаратостроении, электронике и вычислительной технике, автоматике и механике.

Для электромеханической системы электропривода, состоящей из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, механической передачи и рабочей машины.

1) На основании исходных данных (таблица А.1) индивидуального задания построить нагрузочную диаграмму электродвигателя привода, рассчитать эквивалентную (среднеквадратическую) нагрузку электропривода и нанести ее на нагрузочную диаграмму.

2) Определить необходимую мощность асинхронного двигателя привода из условий обеспечения:

а) допустимого нагрева электродвигателя;

б) пуска со снижением напряжения на U 30 % ( uп = 0,7 согласно ПУЭ);

в) статическую устойчивость электропривода при возможном снижении питающего напряжения на U = 20 % ( uр = 0,8 ) при максимальной нагрузке.

3) Выбрать по каталогу (таблицы Б.1-Б.2) в качестве приводного электродвигателя асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором общего назначения серии 4А или АИ. Проверить правильность выбора мощности электродвигателя по нагреву методом средних потерь.

4) Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя f1 (M дв ).

5) Рассчитать и построить на том же графике механическую характеристику

рабочей машины, приведенную к частоте вращения вала электродвигателя f 2 (M с ).

6) Определить продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой:

а) при номинальном напряжении питания;

б) при снижении питающего напряжения на U% от его номинального значения.

7) Рассчитать потери энергии в асинхронном двигателе при номинальном напряжении питания и пуске системы:

8) Рассчитать, исходя из допустимого (нагрева электродвигателя, предельно допустимую частоту включений электропривода при ПВ, %, номинальной нагрузке при работе и номинальном напряжении питания для режимов пуска системы:

Читать еще:  Что то рычит в 402 двигателе

9) Рассчитать и построить кривую изменения превышения температуры электродвигателя при работе и после отключения, совместив ее с нагрузочной диаграммой. Температуру двигателя до его включения принять равной температуре окружающей среды. Температура окружающей среды неизменна.

10) Составить согласно заданию принципиальную электрическую схему автоматического управления электродвигателем. Предусмотреть защиту электродвигателя от перегрузки и токов короткого замыкания, а цепей управления — от токов короткого замыкания. Выбрать соответствующую аппаратуру автоматической защиты и управления. Привести краткое описание схемы электропривода и пояснить ее работу.

Обозначения в данном курсовом проекте

Рн — номинальная мощность электродвигателя (на валу), кВт;

nн — номинальная угловая скорость вала электродвигателя, об/мин;

к — кратность максимального вращающего момента электродвигателя по отношению к его номинальному моменту (перегрузочная способность);

п — кратность пускового вращающего момента электродвигателя по отношению к его номинальному моменту;

м — кратность минимального вращающего момента электродвигателя по отношению к его номинальному моменту;

iп — кратность пускового тока по отношению к номинальному току;

GDдв 2 — момент инерции ротора электродвигателя, кг·м 2 ;

nмн — номинальная угловая скорость рабочей машины,об/мин;

Ммн — момент статического сопротивления рабочей машины при ее номинальной скорости вращения nн, Н·м;

Ммо — начальный момент статического сопротивления рабочей машины, равный моменту сопротивления рабочей машины при пуске за вычетом момента сопротивления, обусловленного трением покоя, Н·м ; Ммо 0,2·Ммн;

GDрм 2 — момент инерции рабочей машины, кг·м 2 ;

х — показатель степени, характеризующий изменение момента статического сопротивления рабочей машины;

п — КПД механической передачи;

U — снижение питающего напряжения от номинальной величины, %;

н — номинальный КПД электродвигателя, %.

1. Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя привода

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Конструктивные особенности и области применения

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из двух основных элементов: статора (представляет собой неподвижную, внешнюю часть электродвигателя) и ротора (подвижная, расположенная внутри статора часть электрической машины). Каждый из этих элементов состоит, в свою очередь, из сердечника и обмотки. Обмотку статора, которую подключают к сети, можно считать первичной, а обмотку ротора — вторичной.

Сердечник статора собирается из совокупности листов, изготовленных из электротехнической стали и покрытых специальным лаком. Так уменьшаются потери на вихревые токи. В открытых пазах сердечника укладываются трехфазные обмотки, расположенные симметрично под углом 120 градусов.

Ротор представляет собой вал, опирающийся на подшипники, на котором укреплены сердечник и обмотки. Сердечник ротора также выполнен из набора штампованных листов. Обмотка ротора изготовлена из медных или алюминиевых стержней (размещенных в пазах его сердечника), концы которых соединены накоротко с кольцами. Это и есть короткозамкнутая роторная обмотка, внешний вид которой напоминает беличье колесо (рис. 1).

Принцип работы двигателя данного типа состоит в следующем. После подачи напряжения на обмотку статора появляется магнитный поток. Он изменяется с частотой, равной частоте используемого переменного тока. Из-за сдвига потоков в обмотках по времени и в пространстве результирующее поле получается вращающимся. Оно индуцирует ЭДС в проводниках ротора. В результате чего возникают токи, которые взаимодействуют с этим полем. Их взаимодействие создает пусковой момент. Ротор начинает вращаться в направлении вращающегося поля, но с другой частотой. Величину, характеризующуюся относительную разность этих частот, называют скольжением.

Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель получил наибольшее распространение среди машин подобного типа благодаря своим качествам и конструктивным особенностям:

  • простоте конструкции;
  • высокой надежности и долговечности;
  • отсутствию подвижных контактов;
  • низкой стоимости и универсальности.

Вместе с тем асинхронный двигатель с короткозамкнутым контуром имеет и существенные недостатки:

  • ток, возникающий при пуске, по своему значению превышает номинальный почти в 5–7 раз, что приводит к значительному снижению напряжения в сети;
  • затруднено регулирование числа оборотов ротора;
  • сравнительно небольшой пусковой момент.

Асинхронные электродвигатели бывают различного технологического и конструктивного исполнения. В частности, электродвигатели АИР являются унифицированными для общепромышленных целей. Электродвигатель асинхронный трехфазный АИР имеет разные модификации. АИР представляет собой электродвигатель асинхронный трехфазный, характеристики которого аналогичны параметрам двигателей типа 5АМ, 5АИ, АМУ, 7АИ. Его устанавливают на вентиляторах, насосах, компрессорах и других электромеханических установках.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector