Построить механическую характеристику асинхронного электродвигателя с начальным пусковым моментом при , максимальным вращающим моментом при , номинальным вращающим моментом при и напряжением питающей сети В.

Построить рабочие характеристики асинхронного двигателя, т. е. зависимости .

Примечание. Стандартные обозначения трехфазных асинхронных электродвигателей серии 4А даны на примере асинхронного двигателя 4АР160S4У3: 4 – номер серии; А – асинхронный (род двигателя); исполнение по степени защиты: H – защищенный в соответствии со степенью защиты; 1Р23 – защищенное исполнение (для закрытых двигателей обозначение защиты не приводится); вторая буква Р – с повышенным пусковым моментом; исполнение двигателя по материалу станины и щита: А – алюминиевая станина и щиты; X – алюминиевая станина и чугунные щиты (при отсутствии знака станина и щиты – чугунные или стальные); две (или три) цифры – высота оси вращения, мм; L, M, S – условные размеры по длине корпуса, принятые по рекомендации МЭК; 2, 4, 6, 8 – число полюсов; У – климатическое исполнение; З – категория размещения (для упрощения обозначений УЗ часто не указывается).

Исходные данные

Таблица 1

Технические данные электродвигателя	Варианты задания
Тип электродвигателя
4АР160S4У3	4АР160М4	4АР180S4	4АР180М4	4АР200М4	4АР200L4	4АР225М4
, кВт	?	18,5	?			?
, В		–		–	–	–
, об/мин		?	?	?	?		1480,5
, %	87,5	8,5			?	?	92,5
	0,87	–	?	–	–	–	0,88
, А	?	–	42,74	–	–	–	?
, кВт	?	?	24,44	?	40,66	48,9	?
, кВт	–	?	?	?	?	3,91	?
, Н·м	97,45	?	–	194,1	?	?	?
	–	–	–	–	–	–	2,2
			–				–
, Н·м	?	?	–	?	477,8	?	–
, Н·м	–	–	–	–	–	–	?
	7,5	–	7,5	–	–	–	–
, А	?	–	?	–	–	–	–
, %	–	1,8	1,8	?	?	?	–
, об/мин	Определяются по числу полюсов 2p, указанному в обозначении серии двигателя и частоте питающей сети Гц

Продолжение табл. 1

Технические данные электродвигателя	Варианты контрольного задания
Тип электродвигателя
4АР250S4	4АР250М4	4АР160М6	4АР180М6	4АР200М6	4АР200L6
, кВт			?	18,5	?
, В				–		–
, об/мин	–		?		?	?
, %	?	?	87,5		90,5	?
	?	0,88	?	0,8	0,85	–
, А		?	54,27	–	?	–
, кВт	?	?	17,14	?	?	33,15
, кВт	5,645	6,774	?	?	?	–
, Н·м	489,2	?	–	?	213,5	?
	2,2	2,2	–	2,2	–	2,2
	–		–		–	?
, Н·м	–	?	–	?	–	580,5
, Н·м	?	?	–	?	–	638,6
	7,5	–		–	–	–
, А	?	–	?	–	–	–
, %	–	–	1,8	–	1,6	?
, об/мин	Определяются по числу полюсов 2p, указанному в обозначении серии двигателя и частоте питающей сети Гц

Продолжение табл. 1

Технические данные электродвигателя	Варианты контрольного задания
Тип электродвигателя
4АР225М6	4АР250S6	4АР250M6	4АР160S8	4АР160М8	4АР180М8
, кВт			?	?	11,5	?
, В		–		–		–
, об/мин	?	?	?	?	733,5	733,5
, %	90,5	91,5	91,5			86,5
	0,84	–	0,83	–	0,75	–
, А	?	–	?	–	?	–
, кВт	?	?	–	?	?	?
, кВт	?	–	–	?	–	–
, Н·м	–	?	?	?	?	195,9
	–	2,2	–		–	?
	–	?		–	1,8	1,8
, Н·м	–	885,17	1080,7	–	?	?
, Н·м	–	973,68	–	196,3	–	390,7
		–	6,5	–		–
, А	?	–	?	–	?	–
, %	1,3	?	2,8	2,7	–	?
, об/мин	Определяются по числу полюсов 2p, указанному в обозначении серии двигателя и частоте питающей сети Гц

Окончание табл. 1

Технические данные электродвигателя	Варианты контрольного задания
Тип электродвигателя
4АР200М8	4АР200L8	4АР225М8	4АР250S8	4АР160S4	4АР160М4
, кВт	18,5	?	?		?	18,5
, В		–	–		–
, об/мин	?		?	?	?	?
, %		88,5			87,5	88,5
	0,72	–	–	0,72	–	0,87
, А	?	–	–	?	–	?
, кВт	?	?	?	?	?	?
, кВт	?	–	?	–	–	?
, Н·м	–	?	?	478,8	97,45	–
	–	?			2,2	–
	–	1,8	–	–		–
, Н·м	–	516,6	–	–	?	–
, Н·м	–		585,9	?	?	–
	5,5	–	–	5,5	–	7,5
, А	?	–	–	?	–	?
, %	2,7	?	2,2	–		1,8
, об/мин	Определяются по числу полюсов 2p, указанному в обозначении серии двигателя и частоте питающей сети Гц

3. Типовой пример расчета

Асинхронные электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую. В зависимости от системы переменного тока асинхронные электродвигатели выполняются трехфазными и однофазными.

При подаче к трехфазной обмотке статора асинхронного двигателя трехфазного напряжения возникает результирующий вращающийся магнитный поток. Этот поток вращается в пространстве с частотой вращения, равной синхронной, которая находится в строгой зависимости от частоты подводимого напряжения и числа пар полюсов двигателя: .

Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется своими номинальными данными, на которые он рассчитан. Основные технические данные электродвигателя указаны в их паспортах и каталогах.

Одной из важнейших величин, характеризующих работу асинхронного двигателя, является скольжение ротора, под которым понимается отношение , где – частота вращения ротора двигателя, об/мин; или в относительных единицах .

От величины относительной угловой частоты вращения и магнитного потока зависит величина эдс , индуцируемой в обмотке ротора, а следовательно, ток ротора и его частота

.

Распределение потока энергии, потребляемой асинхронным электродвигателем из сети, соответствует энергетической диаграмме, которая представляет полную структуру всех составляющих мощностей и потерь мощности, возникающих при работе в асинхронном электродвигателе.
Активная мощность, подводимая к электродвигателю из сети,

.

Зависимости момента M, развиваемого двигателем, потребляемой мощности , коэффициента мощности , кпд , скольжения ротора и тока статора , потребляемого двигателем из сети, от полезной мощности, т. е. мощности на валу двигателя , являются рабочими характеристиками асинхронного двигателя. При этом зависимость определяется выражением , кГм, или , Н·м.

Зависимость , т. е. зависимость коэффициента мощности асинхронного двигателя от мощности на валу, находят из выражения .

Значение коэффициента мощности для нормальных асинхронных электродвигателей средней мощности при номинальной нагрузке .

Зависимость кпд асинхронного двигателя от нагрузки определяется отношением , где – активная мощность, потребляемая электродвигателем из питающей сети; – суммарные потери мощности в двигателе.

Мощность на валу

; ; ,

где можно определить из формулы или .

Пусковой ток асинхронных электродвигателей в 5…10 раз превышает номинальный ток: . Пусковой момент составляет 0,9…1,8 от номинального значения момента: .

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором пускается в ход с помощью пускового реостата, включенного последовательно с обмоткой ротора.

Критическое скольжение

.

Полное , активное , индуктивное сопротивления короткого замыкания рассчитываются исходя из принятого по формулам: ; ; ; ; .

Координаты естественной механической характеристики асинхронного двигателя для различных значений скольжений ротора рассчитывают по формулам:

и .

Результаты расчетов необходимо свести в табл. 2 и построить механическую характеристику, примерный вид которой приведен на рис.1.

Рис. 1. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Параметры для построения механической характеристики

Таблица 2

		, Н·м	об/мин
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0

Технические данные двигателей серии 4А с фазным ротором

Таблица 3

Задавая значения мощности на валу при различных режимах, можно определить величины кпд , коэффициента мощности , частоту вращения ротора двигателя , мощность и момент . По полученным данным можно построить рабочие характеристики, примерный вид которых приведен на рис. 2.

Рис. 2 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

4. Контрольные вопросы

1. Изобразите схематически устройство машин переменного тока.

2. Объясните принцип работы машины переменного тока.

3. Область применения асинхронных двигателей с фазным ротором.

4. Устройство обмотки статора.

5. Скольжение, частота тока в статоре и роторе. ЭДС в статоре и роторе.

6. Сопротивление ротора, ток в роторе.

7. Рабочий процесс в асинхронном двигателе.

8. Вращающий момент асинхронного двигателя.

9. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

10. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Критерии оценок