Расчет регулировочных резисторов


Задача по расчету резисторов в цепях статора и ротора обычно формулируется следующим образом: известны паспортные данные двигателя; требуется рассчитать сопротивление добавочных резис­торов в цепях ротора или статора, при включении которых искусст­венные характеристики пройдут соответственно через точки с коор­динатами (Ωи, Iи) или (Ωи, Ми). Расположение характеристик обычно задается по соображениям регулирования скорости или получения требуемых (допустимых) значений пусковых тока или момента АД.

Расчет резисторов в цепи статора. Рассмотрим наиболее распрост­раненную задачу, когда включение добавочного резистора во все три фазы статора (симметричная схема) должно обеспечить заданную кратность пускового тока λи = I1пи /I1пе или момента λм = Мпи/Мпе, где I1пи и I1пе, Мпи, Мпе соответственно пусковые токи и моменты АД при включении добавочного резистора (пи) и без него (пе).

Воспользуемся для расчета методикой, приведенной в [3], для чего введем понятия полного комплексного сопротивления короткого замыкания zк, соответствующего моменту пуска АД:

(189)

а также активного rк и реактивного хк сопротивлений короткого замыкания, определяемых по формулам

 

rк=zкcosφп, (190)

(191)

 

где cosφп - коэффициент мощности АД в момент его пуска.

Тогда для получения заданных кратностей пусковых тока а или момента ц требуемое сопротивление добавочного резистора опре­делим по формулам

 

(192)

(193)

 

Основная трудность при использовании формул (190),...,(193) со­стоит в определении cosφп=cosφкз, значение которого обычно не приводится в справочниках и каталогах. На рис. 69 приведены усред­ненные зависимости коэффициента мощности асинхронных двигате­лей от их номинальной мощности в режиме короткого замыкания (пус­ка), рассчитанные по паспортным данным двигателей серий 4А (кри­вая 2), и МТК (кривая 1) для различ­ных скоростей вращения. Приближенно для серии двигателей 4А с короткозамкнутым ротором можно принять cosφп = 0,3...0,5, а для АД серий MTF и МТН cosφп = 0,6... 0,7.

В [1] приведен также метод расче­та добавочного резистора, включае­мого в одну фазу статора (несим­метричная схема), с целью получения заданных пусковых тока и момента.

 

Рис. 69. Графики зависимостей коэффициента мощности асинхронных двигателей от их номинальной мощности в режиме короткого замыкания

 

Расчет резисторов в цепи рото­ра. Обычно требуется определить сопротивление дополнительного резистора R, при включении ко­торого АД будет иметь заданную искусственную характеристику или же она будет проходить через заданную точку с координатами (Ωи, Ми). При этом предполагается, что естественная механическая характеристика АД известна (рассчитана или снята эксперименталь­но), а требуемая искусственная характеристика задана по условиям пуска или регулирования скорости.

Расчет сопротивления добавочного резистора R может быть вы­полнен несколькими способами в зависимости от формы задания требуемой искусственной механической характеристики.

Если искусственная характеристика задана полностью и опре­делена точка критического момента (например, характеристика 2 на рис. 68), то в этом случае расчет основывается на формуле (185), с помощью которой находится отношение критических скольже­ний АД на естественной 1 и искусственной 2 характеристиках:

 

sке/sки=R2/(R2+R2д1)=R2/(R2+R2д1) (194)

 

где R2 - сопротивление фазы обмотки ротора АД.

Из (194) определим искомое значение R2д1

 

R2д1= R2(sки /sке -1). (195)

 

Формула (195) справедлива не только для критического момен­та Мк, но и для любого фиксированного момента Ми. Таким обра­зом, если задана некоторая точка f искусственной характеристики 3 (см. рис. 68) с координатами Ми, sи то искомое сопротивление резистора R2д2 можно найти по формуле

 

R2д2= R2(sи /sе -1), (196)

 

где sе - скольжение АД на естественной характеристике 7, соответ­ствующее моменту Ми.

Отметим, что значение сопротивления обмотки ротора R2 можно найти приближенно по следующей формуле с использованием пас­портных данных АД:

 

(197)

Если искусственная характеристика задана своей рабочей час­тью, то для расчета резисторов можно использовать метод отрез­ков, который подробно рассматривался в гл. 4 применительно к ДПТ НВ. На рис. 68 выполнено такое построение, для чего прове­дена вертикальная линия, соответствующая номинальному моменту Мном, и отмечены характерные точки а, б, с, d, е. Тогда сопротив­ление искомого резистора R2д1 для получения характеристики 2

 

R2д2= R2ном аб/ае, (198)

 

где - номинальное сопротивление АД;

Е - ЭДС ротора при s = 1; I2 ном - номинальный ток ротора.

С помощью метода отрезков и рис. 68 при необходимости по естественной характеристике 1 можно найти и сопротивление фазы обмотки ротора

 

Rp=R2 номab/ae. (199)

 

Типовой задачей для ЭП с АД с фазным ротором является рас­чет резисторов в цепи ротора, обеспечивающих заданную пуско­вую диаграмму двигателя. Напомним, что пусковая диаграмма представляет собой совокупность нескольких искусственных меха­нических характеристик АД, которые используются при его пуске. Пусковая диаграмма АД обычно строится по аналогии с ДПТ НВ (см. разд. 4.5, рис. 25) в предположении, что рабочий участок меха­нических характеристик АД близок к линейному. При построении пусковой диаграммы АД момент М1, обычно принимается не более (0,8-0,9) Мк, а момент М2 должен составлять (1,1-1,2) Ме. Число характеристик (ступеней) пусковой диаграммы m и значения мо­ментов М1 и М2 связаны между собой следующим соотношением:

 

m = ℓg[l/(sномM*1)]/ ℓg(M1/M2), (200)

 

где M1/M2=λ- отношение максимального пускового момента (М1) к переключающему (М2);

sном - номинальное скольжение, о.е.;

M*1=М1/МN- отношение максимального пускового момента (М1) к номинальному (МN), о.е.

Расчет пусковых резисторов, обеспечивающих требуемую пус­ковую диаграмму, производится с помощью формул (196) или (198).

 

Задача 32 . Для АД типа 4A160S рассчитать сопротивление добавочного резистора R, включение которого в три фазы двигателя умень­шит пусковой ток в два раза (α = 0,5).

Паспортные данные двигателя 4А160S:

 

Рном=15 кВт; nном=1465 об/мин; I1ном=29,3 А; λм=Мк/Мном=2,3; λi=I1п/I1ном=7; рп=2; f=50 Гц; U1ном=380 В.

 

Определим пусковой ток АД при отсутствии резисторов в цепи статора: I1пе= λiI1ном =7•29,3 = 205 А.

Определим по формуле (158) полное сопротивление короткого замыкания:

 

zк =U1ном/(I1ном√3) = 380/(205•1,73) = 1,08 Ом.

 

Принимая по рис. 5.8 cosφп= 0,4, определим по (159) rк = zкcosφп = 1,08 • 0,4 = 0,43 Ом; и по (160) хк:

 

Теперь найдем по (161) искомое сопротивление:

 

Задача 33 . Для АД типа МТН-312-6 рассчитать добавоч­ное сопротивление R, при включении которого в цепь ротора механическая характеристика пройдет через точку с координатами Ω и = 0,6Ωном, Ми = 0,9Мном. Рассчитать и построить эту искусственную характеристику.

Паспортные данные двигателя МТН-312-6:

Рном=17,5 кВт; nном=945 об/мин; I1ном=43 А; λм=Мк/Мном=2,5; f=50 Гц; U1ном=380 В; k=2,66; Rc=0,34 Ом; х1=0,43 Ом; Rр=0,12 Ом; х2=0,25 Ом; рп=3.

 

Рассчитаем координаты заданной точки, используя координаты номиналь­ной точки:

Ω и = 0,6 Ω ном = 0,6•99 = 59,4 рад/с;

Ω ном=2πnном/60=2π945/60=99 рад/с;

Ω 0=2πf/рп=6,28•50/3=104,8 рад/с;

sи=(Ω 0- Ω и)/Ω 0=(104,8-59,4)/104,8=0,43,

Ми = 0,9Мном=0,9•117=159 Нм.

и нанесем ее на плоскость механических характеристик (см. рис. 5.5).

Для момента Ми = 159 Нм определим скольжение se при работе АД на есте­ственной характеристике 2, которое оказывается равным 0,06.

По формуле (165) определим требуемое добавочное сопротивление:

R= Rр(sи /sе -1)=0,89(0,43/0,06-1) = 5,5 Ом.

 

Критическое скольжение при включении добавочного сопротивления и ра­боте АД на искусственной характеристике 3 будет равно

а критический момент в соответствии с (152)(184) на искусственной характеристике не изменится и будет равен Мк = 442 Нм.

Подставляя sк, Мк и новое значение α= Rс/R2'= 0,34/6,39 = 0,05 в (154), получим следующую расчетную формулу для механической характеристики:

 

М = 2•442(1+0,05 • 2,83)/(s/2,83 + 2,83/s+2 • 0,05 • 2,83).

Задаваясь рядом значений скольжения s, определим скорость и момент АД и сведем расчетные данные в табл.12:

 

Таблица 12.Расчетные данные искусственной механической характеристики

 

s 0,43 0,6   0,8   2,83
Ω, рад/с 104,8 59,4 41,9     -192
М, Нм    

 

Задача 34. Для АД типа 4A160S (см. задачу 32) рассчитать сопротивление резистора R включение которого в цепь статора обеспечивает снижение пус­кового момента на 20% (μ = 0,8).

 

Задача 35. Для АД типа МТН-312-6 (см. задачу 33) рассчитать сопротивле­ние R, включение которого в цепь ротора позволит получить пусковой мо­мент двигателя, равный критическому (максимальному).

 

Задача 36. Для АД типа МТН-312-6 (см. задачу 33) построить пусковую диаграмму и рассчитать сопротивление пусковых резисторов в цепи ротора, обеспечивающих пуск АД в две ступени (m = 2) при Мс=Мном. Рабочий участок механических характеристик АД принять линейным.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте пояснения принципу работы АД и приведите схему замещения его.

2. Приведите выражения энергетических показателей работы АД.

3. Нарисуйте механическую и электромеханическую характеристики АД.

4. Перечислите возможные способы регулирования скорости вращения АД.

5. Дайте пояснения способу регулирования скорости вращения АД с помощью добавочных резисторов, включаемых в цепь обмотки статора, приведите механические характеристики АД при реализации этого способа.

6. Дайте пояснения способу регулирования скорости вращения АД с помощью добавочных резисторов, включаемых в цепь обмотки ротора, приведите механические характеристики АД при реализации этого способа.

7. Приведите методику расчета величины добавочных резисторов в цепи обмотки статора.

 



Дата добавления: 2019-02-08; просмотров: 3237;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.02 сек.