Уральский Государственный Технический Университет
УПИ
Кафедра электрических машин
Контрольная работа
Расчет электромеханических характеристик частотно-регулируемого асинхронного двигателя
Выполнил: Студент гр.
Проверил: Старший преподаватель
2005 г.
Расчет электромеханических характеристик частотно-регулируемого асинхронного двигателя
Частотное регулирование асинхронного двигателя применяется в тех случаях, когда требуется плавно и в широких пределах регулировать частоту вращения и электромагнитный момент двигателя. При этом, как правило, требуется обеспечить благоприятные условия работы двигателя по магнитному потоку и току, не допуская снижения его перегрузочной способности.
Простейший анализ рабочих режимов асинхронного двигателя при частотном регулировании можно выполнить с помощью его схемы замещения (рис.1).
/>
Рис. 1. Схема замещения асинхронного двигателя.
Существует несколько подходов к формированию третьего условия, вытекающих из стремления обеспечить экономичный режим работы двигателя. Наиболее часто используется одно из следующих условий:
/>
/>
/>
/>
Эти условия получили название законов управления. Выбор рационального закона управления для конкретного типа электропривода осуществляется на основе анализа электромеханических характеристик двигателя. В табл.1 приведены формулы для расчета тока ротора для каждого из рассматриваемых законов
Таблица 1
Закон
Ток ротора
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Исходные данные для расчета.
Параметры базового двигателя
/>; />; />; />; />
Отклонения параметров i-варианта от параметров базового приведены в табл. 1.
Таблица 2
/>/>
/>
+0.1
+0.05
-0.05
-0.1
-0.15
1
7
13
19
25
-0.1
2
8
14
20
26
-0.05
3
9
15
21
27
+0.05
4
10
16
22
28
+0.1
5
11
17
23
29
+0.15
6
12
18
24
30
Параметры конкретного двигателя определяются по соотношениям:
/>
/>
Задание 1. Рассчитать механические характеристики двигателя />для четырех законов управления. Расчеты выполнить для следующих значений частот питающего напряжения />, варьируя скольжение />от 0 до 1.0. Результаты расчетов свести в таблицы.
По результатам расчетов для каждого закона управления построить на отдельном графике семейство механических характеристик />при частотах />. Из полученных характеристик для каждой частоты />определить скольжение />, соответствующее номинальному моменту />
Закон№1 Согласно данным соотношениям, рабочий процесс двигателя определяются тремя переменными: частотой питающего напряжения />; модулем питающего напряжения />и частотой скольжения ротора />. Выбор этих переменных осуществляется исходя из требований получения заданной частоты вращения ротора
Схема замещения позволяет, используя методы теории электрических цепей, рассчитать следующие величины:
Модуль напряжения статора при первом законе управления изменяется пропорционально частоте:
/>
-ток ротора
/>(1)
электромагнитного момента
/>.
/>
Таблица _1.1__
Закон управления ______1______. Частота />____1.5____–PAGE_BREAK–
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.15
/>
0.3
0.6
0.9
1.2
1.35
/>
5.87
5.84
5.79
5.68
5.22
4.17
/>
0.54
0.67
0.88
1.27
2.15
2.75
Таблица _1.2__
Закон управления ______1______. Частота />____1.____
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
1.
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
0.2
0.4
0.6
.8
.9
/>
5.81
5.77
5.68
5.47
4.69
3.32
/>
0.8
0.99
1.27
1.77
2.61
2.62
Таблица _1.3__
Закон управления ______1______. Частота />____.5____
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.05
/>
0.1
0.2
0.3
.4
.45
/> продолжение
–PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK–
10.26
10.1
9.76
8.96
6.59
3.91
/>
2.5
3.03
3.77
4.76
5.15
3.63
Таблица _1.13__
Закон управления ______3______. Частота />____.5____
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.05
/>
0.1
0.2
0.3
.4
.45
/>
9.45
8.96
8.11
6.59
3.91
2.06
/>
4.24
4.76
5.20
5.15
3.63
2.02
Таблица _1.14__
Закон управления ______3______. Частота />____.2____
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
.2
0.16
0.12
0.08
0.04
0.02
/>
0.04
0.08
0.12
.16
.18
/>
6.59
5.68
4.56
3.21
1.66
.84
/>
5.15
4.79
4.12
3.06
1.64
0.84
Таблица _1.15__
Закон управления ______3______. Частота />____.1____ продолжение
–PAGE_BREAK–
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0.01
/>
0.02
0.04
0.06
.08
.09
/>
2.06
3.21
2.45
1.66
.84
.42
/>
2.02
3.06
2.38
1.64
0.84
0.42
Wr=f(Me)
/>
Рис1.3
Закон №4
-полное потокосцепление обмотки ротора
/>; (4)
/>
-ток ротора
/>
Таблица _1.16__
Закон управления ______4______. Частота />____1.5____
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.15
/>
0.3
0.6
0.9
1.2
1.35
/>
63.24
50.52
37.89
25.26
12.63
6.32
/>
63.24
50.52
37.89
25.26
12.63
6.32
Таблица _1.17__
Закон управления ______4______. Частота />____1.____
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
1.
0.8
0.6
0.4 продолжение
–PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK–
/>
8.42
6.74
5.05
3.37
1.68
0.84
Таблица _1.20__
Закон управления ______4______. Частота />____.1____
s
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1
/>
.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0.01
/>
0.02
0.04
0.06
.08
.09
/>
4.2
3.37
2.52
1.68
.84
.42
/>
4.2
3.37
2.52
1.68
0.84
0.42
/>
Рис 1-4
Находим />
wr=w1-w2 w2=w1-wrw2=sн·w1 />
Закон №1
Приw1=1.5; wr=1.48о.е w2=0.02 sн= 0.013
w1=1.0; wr=0.98о.е w2=0.02 sн=0.02
w1=0.5; wr=0.48о.е w2=0.02 sн=0.04
w1=0.2; wr=0.18о.е w2=0.02 sн=0.1
w1=0.1; wr=0.08о.е w2=0.02 sн=0.2
Закон №2
Приw1=1.5; wr=1.48о.е w2=0.02 sн= 0.013
w1=1.0; wr=0.98о.е w2=0.02 sн=0.02
w1=0.5; wr=0.48о.е w2=0.02 sн=0.04
w1=0.2; wr=0.18о.е w2=0.02 sн=0.1
w1=0.1; wr=0.08о.е w2=0.02 sн=0.2
Закон №3
Приw1=1.5; wr=1.48о.е w2=0.02 sн= 0.013
w1=1.0; wr=0.98о.е w2=0.02 sн=0.02 продолжение
–PAGE_BREAK–
w1=0.5; wr=0.48о.е w2=0.02 sн=0.04
w1=0.2; wr=0.18о.е w2=0.02 sн=0.1
w1=0.1; wr=0.08о.е w2=0.02 sн=0.2
Закон №4
Приw1=1.5; wr=1.48о.е w2=0.02 sн= 0.013
w1=1.0; wr=0.98о.е w2=0.02 sн=0.02
w1=0.5; wr=0.48о.е w2=0.02 sн=0.04
w1=0.2; wr=0.18о.е w2=0.02 sн=0.1
w1=0.1; wr=0.08о.е w2=0.02 sн=0.2
Задание 2
Рассчитать электромеханические характеристики двигателя />при номинальном скольжении />для четырех законов управления. Результаты расчетов свести в таблицы
напряжения статора при первом законе управления
/>
при 2,3,4 законах напряжениеU1 рассчитывается по формуле:
/>
— ток статора
/>; (5)
-полное потокосцепление обмотки статора
/>; (2)
-полное потокосцепление обмотки ротора
/>; (4)
— потокосцепление взаимоиндукции
/>; (3)
Закон №1
Таблица _2.1__
Закон управления ____1____.
/>
1.5
1.
0.5
0.2
0.1
/>
0.013
0.02
0.04
0.1
0.2
/>
0.2
0.02
0.02
0.02
0.02
/>
0.825
0.821
0.801
.773
0.721
/>
1.5
1
0.5
0.2
0.1
/>
0.99
0.985
0.975
0.97
0.864
/>
0.983
0.978
0.963
0.921
0.858
/> продолжение
–PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK–
0.834
0.834
0.834
0.834
/>
1.516
1.016
0.516
0.216
0.116
/>
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
/>
0.993
0.993
0.993
0.993
0.993
/>
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
/>
0.238
0.238
0.238
0.238
0.238
Таблица _2.4__
Закон управления ____4____.
/>
1.5
1.
0.5
0.2
0.1
/>
0.013
0.02
0.04
0.1
0.2
/>
0.2
0.02
0.02
0.02
0.02
/>
0.834
0.834
0.834
0.834
0.834
/>
1.516
1.016
0.516
0.216
0.116
/>
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
/>
0.993
0.993
0.993
0.993
0.993
/>
0.94
0.94
0.94
0.94
0.94
/>
0.238
0.238
0.238
0.238
0.238
По результатам расчетов на отдельном графике для четырех законов управления строим электромеханические характеристики />; />; />; />; />и выполнить их анализ.
/>
Рис2-1
/>
Рис2-2
/>
Рис 2-3
/>
Рис 2-4