РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

 высшего образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

Забайкальский институт железнодорожного транспорта

- филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования 

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

(ЗабИЖТ ИрГУПС)

Факультет «Факультет очного обучения»

Кафедра «Подвижной состав железных дорог»

Расчетно-графическая работа

по дисциплине: «Электрические машины»

РГР.510630.23.05.03.003.ПЗ

Выполнил

студент гр. ПСЖ.6-19-1

Привалов Д.В.

«____»________2022 г.

Проверил

К.т.н., доцент

Ларченко А.В.

«____»________2022 г.

Чита 2022

                                     Содержание

Расчет характеристик трехфазного асинхронного двигателя

Рабочие характеристики двигателя

Заключение

Список литературы

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Порядок выполнения расчетно-графической работы

1. Рассчитать электромеханические параметры асинхронного двигателя, необходимые для построения характеристик.

2. Построить рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя.

3. Определить значения критического скольжения s_к, максимального М_мах и пускового М_п моментов двигателя.

4. Рассчитать и построить механическую характеристику двигателя М(s) для значений s= 0 ¸1.

Исходные данные

Таблица 1.1

Исходные данные для выполнения РГР № 2

Величина

Номинальная мощность на валу Р_2н, кВт

Номинальное линейное напряжение U_1н, В

Синхронная частота вращения n₁, об/мин

Коэффициент полезного действия h_н, %

91,5

Коэффициент мощности cosj_1н

0,78

Активное сопротивление цепи намагничивания r^*_м

0,14

Индуктивное сопротивление цепи намагничивания х^*_м

2,06

Активное сопротивление обмотки статора r^*₁ ∙ 10^-3

Приведенное активное сопротивление обмотки ротора r^{* /}₂ ∙ 10^-3

Индуктивное сопротивление обмотки статора х^*₁ ∙ 10^-3

Приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора х^{* /}₂ ∙ 10^-3

Механические потери Р_мех, кВт

0,37

Расчёт:

1. Определить величину фазного напряжения U_1ф по формуле

.                                     (1.1)

381,05 В

Затем рассчитать потребляемую из сети мощность по формуле

.                                           (1.2)

А также величину тока статора:

.                                        (1.3)

2. Рассчитать действительные величины (Ом) сопротивлений обмоток и намагничивающего контура, представленных в таблице 1.1, по формулам:

r = r^* × z; x = х^*× z,                                      (1.4)

где z – полное сопротивление соответствующей цепи. Определяется по формуле

.                                       (1.5)

А также активное, реактивное и полное сопротивление контура холостого хода соответственно по формулам:

                                  (1.6)

Далее необходимо определить активное, реактивное и полное сопротивление ротора по формулам:

,                             (1.7)

где С₁ – комплексный коэффициент С₁ ≈ 1 + х₁ / х_м=1+0,9815/24,6582=1,04;

s – скольжение в долях единицы, принять из таблицы: где s=0,0025

Затем определить величину сопротивления, характеризующего механическую нагрузку на роторе в схеме замещения по формуле

            .                                            (1.8)

3. Определить активную и реактивную составляющую, а также действующее значение тока холостого хода соответственно по формулам:

                                        (1.9)

Затем аналогично определим активную, реактивную составляющую и действующее значение приведенного тока ротора по формулам:

                                       (1.10)

И тока статора:

                                     (1.11)

     4. При известном токе статора, определить коэффициент мощности по  формуле:

.                                         (1.12)

5. Затем необходимо определить потребляемую из сети активную мощность по формуле:

,                                          (1.13)

где m₁ – число фаз.

Далее определяется преобразованная мощность:

.                     (1.14)

Определяется мощность добавочных потерь при нагрузке:

                    (1.15)

И затем следует определить величину полезной мощности на валу:

Р₂ = Р_пр – (Р_мех + Р_доб).                        (1.16)

6. Далее определяется КПД по формуле

h = Р₂ / Р₁.                                  (1.17)

7. Определить угловую синхронную скорость w₁ и угловую скорость ротора w₂ по формулам:

;                                      (1.18)

w₂ = w₁ × (1 – s).                                   (1.19)

8. Определить момент нагрузки по формуле:

                                    М₂ = Р₂ / w₂.                                                      (1.20)

9. По данным таблицы 1.2 необходимо построить рабочие характеристики двигателя: зависимость угловой скорости n, тока статора I₁, КПД h, коэффициента мощности cosj₁, момента на валу М₂ от полезной мощности Р₂ на листе миллиметровой бумаги с соблюдением масштабов.

Таблица 1.2 ̶ Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя

Величина

Значение s

0,0025

0,005

0,01

0,02

0,05

0,1

0,15

0,2

0,3

Сопротивление цепи намагничивания, Ом

активное r_м

реактивное х_м

полное z_м

1,6758

1,0299

24,6582

16,684

11,97

16,716

Сопротивление

обмотки статора, Ом

активное r₁

реактивное х₁

полное z₁

                                    0,4429

0,35

0,44

0,192

                                    0,9815

1,71

0,98

0,501

                                    11,97

1,74

1,07

0,537

Приведенное сопротивление обмотки ротора, Ом

активное r₂ ^/

реактивное х₂^/

полное z₂ ^/

0,2394

0,124

1,7117

0,556

11,97

0,57

Сопротивление контура холостого хода, Ом

активное r₀

реактивное х₀

полное z₀

2,1

1,222

0,439

25,64

17,185

5,49

25,73

17,228

5,51

Сопротивление обмотки ротора, Ом

активное r₂ ^//

реактивное х₂^//

полное z₂ ^//

104,03

2,87

104,07

52,27

2,87

52,35

26,37

2,87

26,53

13,43

2,87

13,73

5,66

2,87

6,35

3,07

2,87

4,2

2,21

2,87

3,62

1,77

2,87

3,37

1,34

2,87

3,17

Сопротивление механической нагрузки

r_пр, Ом

103,32

51,53

25,63

12,69

4,92

2,33

1,47

1,03

0,6

Ток холостого хода, А

активный I_10a

реактивный I_10r

полный I₁₀

1,21

14,76

14,81

Приведенный ток ротора, А

активный I_2a^//

реактивный I_2r^//

полный I₂ ^//

3,658

0,1

3,66

7,27

0,399

7,28

14,27

1,55

14,36

27,14

5,8

27,75

53,48

27,12

66,32

90,73

64,26

83,45

105,26

59,39

96,29

113,07

50,81

108,82

120,2

Ток статора, А

активный I_1a

реактивный I_1r

полный I₁

4,868

14,86

15,64

8,48

15,159

17,37

15,48

16,31

22,49

28,35

20,56

35,02

54,69

41,88

68,88

67,53

76,76

102,24

65,47

98,21

118,03

60,6

111,05

126,51

52,02

123,58

134,08

Коэффициент мощности cosj₁

0,31

0,49

0,69

0,81

0,79

0,66

0,55

0,48

0,39

Мощность, Вт

из сети Р₁

преобразованнаяР_пр

добавочных потерь

Р_доб

механических потерь Р_мех

номинальная Р_2ном

полезная на валу Р₂

5564,85

4152,1

0,2426

3781,85

9693,12

8193,02

0,2426

7822,8

15855,5

0,2426

15485,3

32408,3

29316,3

0,2426

28946,1

62518,9

0,2426

52765,8

77196,9

57541,2

0,2426

48861,3

0,2426

48491,1

69274,9

39505,1

0,2426

39134,9

59466,7

26006,5

0,2426

25636,3

КПД h

0,68

0,805

0,875

0,92

0,89

0,74

0,67

0,648

0,43

Угловая скорость, об/мин

синхронная w₁

ротора w₂

156,6

156,2

155,4

153,9

149,15

141,3

133,45

125,6

109,9

Момент на валу

М₂, Н×м

24,15

 50,08

99,65

188,08

353,78

404,61

363,37

311,58

233,27

10. Далее необходимо определить величину критического скольжения по формуле:

.                                  (1.21)

А затем величину соответствующего критическому скольжению максимального момента:

,                   (1.22)

    где р – число пар полюсов машины

И величину пускового момента по формуле

.        (1.23)

11. Затем необходимо рассчитать электромагнитный момент машины для величин скольжений s, представленных в таблице 1.3. Для расчета момента воспользоваться формулой Клосса:

.                                          (1.24)

12. Пользуясь значениями s из таблицы 1.3, а также данными из таблицы 1.2 для величин момента при s< 0,1, построить на отдельном листе механическую характеристику машины, т.е. зависимость момента на валу М₂ от скольжения s.

Таблица 1.3 ̶  Расчет точек механической характеристики

Скольжение s

0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,6

0,8

1,0

Момент М, Н∙м

408,4

426,5

361,9

226,2

207,2

141,9

107,5

86,4

Заключение

В данной расчетно-графической работе произведен расчет рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя и построены графики зависимости угловой скорости n, тока статора I₁, КПД h, коэффициента мощности cosj₁, момента на валу М₂ от полезной мощности Р₂. Определены значения критического скольжения s_к, максимального М_мах и пускового М_п моментов двигателя и построена зависимость электромагнитного момента М от скольжения s.

                           Список литературы

Ларченко, А.В., Попов И.Ю. Методические указания по выполнению расчетно-графических работ №1, №2 по дисциплине «Электрические машины» для студентов 3 курса очной формы обучения специальности 23.05.03 (190300.65) «Подвижной состав железных дорог» специализации 2 – «Вагоны», 3 «Электрический транспорт железных дорог». – Чита: ЗабИЖТ, 2015. – 32 с.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры