Přirozené mechanické vlastnosti asynchronního motoru.

Mechanickou charakteristikou asynchronního motoru je závislost krouticího momentu, který vyvíjí, na skluzu M = f(s) a závislost otáček rotoru na krouticím momentu, který vyvíjí n.₂ = f(M). Mechanická charakteristika motoru, získaná při jmenovitém (pasovém) napětí a síťové frekvenci s hlavním obvodem jeho vinutí bez dalších elektrických prvků zahrnutých v jejich obvodech, je přirozená. Pokud nejsou splněny stanovené podmínky, bude mechanická charakteristika umělá.

Výpočet přirozených mechanických charakteristik asynchronního motoru se provádí pomocí vzorce, který představuje analytickou závislost jeho elektromagnetického momentu na skluzu

Kde p je počet pólových párů statorového vinutí.

Mechanická charakteristika asynchronního motoru je nelineární, proto se při provádění tohoto bodu úlohy doporučuje nastavit hodnoty skluzu s = 0; 0,5 s_H; s_H1,5 s_H; s_K; 0,6; 0,8; 1,0 a určete odpovídající elektromagnetický moment.

Skluz s = 0 odpovídá ideálnímu režimu volnoběhu elektromotoru, ve kterém je jeho frekvence otáčení rovna frekvenci otáčení magnetického pole, tj. synchronní frekvenci otáčení.

a elektromagnetický moment je roven M = O.

Skluz asynchronního motoru se vypočítá pomocí vzorce

Při výpočtu jmenovitého skluzu elektromotoru se bere v úvahu n.₂ =n_2HKritický skluz, při kterém asynchronní motor vyvine maximální točivý moment M_K, závisí na parametrech jeho vinutí:

Hodnota s = 1 odpovídá spouštěcímu režimu elektromotoru, ve kterém je jeho frekvence otáčení rovna n₂ = 0 a vyvinutý elektromagnetický moment se nazývá počáteční moment M_пKonstrukce mechanické charakteristiky n₂ = f(M) se vypočítá s využitím dat získaných při výpočtu závislosti M = f(S) pomocí následujícího vztahu:

Přibližný pohled na přirozené mechanické charakteristiky asynchronního motoru s vyznačenými charakteristickými body je znázorněn na obr. 5, 6. Při plnění domácích úkolů jsou konstruovány společně s umělými mechanickými charakteristikami.

3. Umělé mechanické vlastnosti asynchronního motoru

Vlastnosti výpočtu umělých mechanických charakteristik asynchronního motoru jsou následující.

3..1 Při změně napájecího napětí zůstávají kritický skluz a odpovídající frekvence otáčení asynchronního motoru stejné jako při provozu v přirozeném režimu. Elektromagnetické

Moment asynchronního motoru, jak vyplývá z jeho matematického výrazu, je přímo úměrný napájecímu napětí druhé mocniny. Proto jeho hodnoty M pro konstrukci umělé mechanické charakteristiky lze určit na základě výsledků výpočtu přirozené mechanické charakteristiky z bodu 2 úkolu pomocí následujícího vztahu

Mechanické vlastnosti při změně napájecího napětí asynchronního motoru jsou znázorněny na obr. 7, 8.

3.2 Zvýšení aktivního odporu fázového vinutí rotoru asynchronního motoru na R_2i‚=k_R2R₂‚ vede k proporcionálnímu zvýšení kritického skluzu:

Elektromagnetický moment motoru se změněným aktivním

Odpor vinutí rotoru se vypočítá pomocí vzorce:
Při výpočtu této umělé mechanické charakteristiky se doporučuje nastavit posuvné hodnoty s=0; s_н4 s_н; s_ki; 0,6; 0,8; 1,0. Vliv aktivního odporu fázových vinutí rotoru na mechanické vlastnosti asynchronního motoru je znázorněn na obr. 9.

3.3. Při regulaci frekvence otáčení asynchronního motoru změnou frekvence napájecího napětí podle zákona U₁/f₁ = const Jeho kritický skluz se zjistí z následujícího výrazu:

To znamená, že s poklesem frekvence napájecího napětí se kritický skluz zvyšuje a se zvyšující se frekvencí se snižuje.
Výpočet elektromagnetického točivého momentu motoru se provádí s ohledem na uvažovanou metodu jeho regulace

To znamená, že k._u=k_f Na základě toho má výraz pro elektromagnetický moment asynchronního motoru následující tvar:

Při výpočtu této umělé mechanické charakteristiky elektronického motoru se doporučuje nastavit hodnoty skluzu s=0; s_н1,5 s_н; s_rezervovat; 0,6; 0,8; 1,0. Frekvence otáčení magnetického pole v motoru závisí na frekvenci napájecího napětí a bude rovna

,
A frekvence otáčení jeho rotoru
Mechanické vlastnosti asynchronního motoru při

Uvažovaný způsob regulace jeho frekvence otáčení je znázorněn na obr. 10.

4. Výkonové charakteristiky asynchronního motoru

Provozní charakteristiky asynchronního motoru se nazývají grafické znázornění závislostí n2, M, I1, cosφ, P1, n=f (P2) při U1 = const a f1 = const. Při U1=U 1н a f1 = f1н jsou tyto charakteristiky přirozené.
Doporučuje se vypočítat přirozené provozní charakteristiky asynchronního motoru pro hodnoty skluzu s= sх; 0,5sн; sн; 1,5sн. Je třeba vzít v úvahu, že hodnoty elektromagnetického momentu M a frekvence otáčení n2 asynchronního motoru odpovídající těmto skluzům, kromě hodnot těchto parametrů při jeho volnoběžných otáčkách s s=sх, byly vypočítány dříve, v odstavci 2 úkolu. Pro určení hodnot dalších veličin zahrnutých v provozních charakteristikách motoru je nutné použít jeho ekvivalentní obvod ve tvaru L, znázorněný na obr. 4. Na základě prvního Kirchhoffova zákona pro tento obvod

Proudy v paralelních větvích ekvivalentního obvodu asynchronního motoru se vypočítávají pomocí vzorců:

Kde I1xa, I1xp jsou aktivní a reaktivní složky proudu magnetizačního obvodu, tj. ideální proud naprázdno elektromotoru; I2a‘, I2p‘ jsou aktivní a reaktivní složky proudu rotorového vinutí elektromotoru redukované na statorové vinutí.
V důsledku toho bude fázový proud asynchronního motoru roven

A jeho aktuální hodnota

Účiník asynchronního motoru lze určit podle vzorce

Platnost použití tohoto vzorce pro výpočet cosφ asynchronního motoru je ilustrována vektorovým diagramem fázového napětí a proudu na Obr. 11.
-*+Výkon spotřebovaný motorem ze sítě se vypočítá pomocí vzorce

A mechanický výkon, který vyvine, na základě ekvivalentního obvodu, bude roven

Kde (já)₂) 2 =(I‘_2a) 2 +(I‘_2p) 2.
Pro výpočet účinnosti motoru se používá následující výraz:

Kde P₂ – užitečný mechanický výkon na hřídeli motoru; ΔP – ztrátový výkon v motoru.
Ztráty výkonu ΔP, vznikající v asynchronním motoru při přeměně elektrické energie na mechanickou, se v něm rozptylují a způsobují jeho ohřev. Skládají se ze dvou složek:

Kde ΔP_biskupa – proměnné ztráty výkonu v motoru; ΔP_zveřejnit – neustálá ztráta výkonu motoru.
Proměnné ztráty výkonu závisí na zatížení motoru, tj. na proudu motoru. Zahrnují ztrátu výkonu ve statorovém vinutí ΔP._э1, ztráta výkonu ve vinutí rotoru ΔP_э2 a výkon dodatečných ztrát ΔP_д:

Z ekvivalentního obvodu asynchronního motoru (obr. 4) vyplývá:

,

.

Dodatečné ztráty výkonu ΔP_д vznikají ve vinutích motoru a jsou způsobeny ozubením statoru a rotoru, jakož i nesinusovým rozložením magnetické indukce ve vzduchové mezeře motoru. Tyto ztráty výkonu jsou úměrné druhé mocnině fázového proudu motoru a činí 0,5–2 % jmenovité ztráty výkonu ΔP_д proto je lze při výpočtu účinnosti asynchronního motoru zanedbat.
Ke konstantním ztrátám výkonu asynchronního motoru, které se nemění se zatížením, při U₁=U_1n a f₁=f_1n lze připsat ztrátě výkonu v oceli ΔP_umění. a výkon mechanických ztrát ΔP_srstCelkový výkon tohoto typu ztráty bude roven

Výkon ΔP_umění. je určena hlavně ztrátami v důsledku hystereze a vířivých proudů v jádře statoru, protože podobné ztráty výkonu v jádře rotoru v důsledku nízké frekvence proudu vinutí rotoru f₂ = 1 – 3 Hz v provozním režimu asynchronního motoru jsou zanedbatelně malé. Pak na základě ekvivalentního schématu (obr. 4) asynchronního motoru

Mechanické ztráty výkonu ΔP_srst je způsobena třecími silami v ložiskách, rotorem o vzduch a ztrátami ventilací. Stanovuje se při jmenovitém provozním režimu asynchronního motoru. Pro to se podle výše uvedených vzorců při U₁=U_1n a s=s_н S využitím parametrů ekvivalentního obvodu asynchronního motoru se I vypočítá v následující sekvenci_1x, já‘_2n, ΔP_e2n a ΔP_umění., pak se jmenovitý příkon asynchronního elektromotoru určí podle údajů z pasu

A jmenovitá ztráta výkonu

V důsledku toho bude výkon mechanických ztrát roven

+

Užitečný mechanický výkon motoru P₂ menší než vyvinutý mechanický výkon P_srst podle velikosti ztrát mechanického výkonu

Mechanická ztráta výkonu ΔP_srst v motoru odpovídá třecímu momentu působícímu na jeho hřídel

Pro překonání třecího momentu M_tr Asynchronní motor musí vyvinout elektromagnetický moment, který se mu rovná. Proto je skluz asynchronního motoru při provozu v reálném režimu volnoběhu s_х menší než 0. Hodnota skluzu s_х, s přihlédnutím k tomu, že při 0 ≤ M ≤ M_н Závislost skluzu asynchronního motoru na jeho elektromagnetickém momentu je téměř lineární, lze ji určit z poměru

Kde s_р, M_р – skluz a odpovídající elektromagnetický moment asynchronního motoru v referenčním bodě mechanické charakteristiky.
Výběr hodnoty skluzu s_р, pomocí kterého se vypočítává moment M_р, se provádí v rozsahu 0,1 s_н≤s_р≤0,5s_нJe třeba vzít v úvahu, že menší hodnota s_р odpovídá vyšší přesnosti výpočtu s_х.
Na základě získaných dat jsou sestrojeny grafy, které odrážejí závislost změny vypočítaných ukazatelů asynchronního motoru na jím vyvíjeném výkonu P2. Jejich přibližný vzhled je znázorněn na obr. 12.
Z grafů provozních charakteristik asynchronního motoru vyplývá, že se zvyšujícím se zatížením se zvyšuje proud I1, který spotřebovává. Zvyšuje se také jeho účiník cosφ a účinnost n. Tyto ukazatele asynchronního motoru mají maximum, kterého je dosaženo pro účiník cosφ při P₂=P_2nMaximální účinnost asynchronního motoru, stejně jako účinnost transformátoru, při ΔP_zveřejnit= ΔP_biskupaTato podmínka je splněna pro asynchronní motory při zatížení P₂=(0,65-0,85) P_2n

Datum přidání: 2020-11-29 ; zobrazení: 264 ; Pomůžeme vám napsat vaši práci!