Схема замещения асинхронного двигателя
При практических расчетах вместо реального асинхронного двигателя, на схеме его заменяют эквивалентной схемой замещения, в которой электромагнитная связь заменена на электрическую. При этом параметры цепи ротора приводятся к параметрам цепи статора.
По сути, схема замещения асинхронного двигателя аналогична схеме замещения трансформатора. Различие в том, что у асинхронного двигателя электрическая энергия преобразуется в механическую энергию (а не в электрическую, как это происходит в трансформаторе), поэтому на схеме замещения добавляют переменное активное сопротивление r2 ‘ (1-s)/s, которое зависит от скольжения. В трансформаторе, аналогом этого сопротивления является сопротивление нагрузки Z н .
Величина скольжения определяет переменное сопротивление, например, при отсутствии нагрузки на валу, скольжение практически равно нулю s≈0, а значит переменное сопротивление равно бесконечности, что соответствует режиму холостого хода. И наоборот, при перегрузке двигателя, s=1, а значит сопротивление равно нулю, что соответствует режиму короткого замыкания.
Как и у трансформатора, у асинхронного двигателя есть Т-образная схема замещения.
Более удобной при практических расчетах является Г-образная схема замещения.
В Г-образной схеме, намагничивающая ветвь вынесена к входным зажимам. Таким образом, вместо трех ветвей получают две ветви, первая – намагничивающая, а вторая – рабочая. Но данное действие требует внесение дополнительного коэффициента c1, который представляет собой отношение напряжения подводимого к двигателю, к ЭДС статора.
Величина c1 приблизительно равна 1, поэтому для максимального упрощения, на практике принимают значение c1≈1. При этом следует учитывать, что значение коэффициента c1 уменьшается с увеличением мощности двигателя, поэтому более точное приближение будет соответствовать более мощному двигателю.
Параметры схемы замещения рассматриваются подробнее в статье векторная диаграмма асинхронного двигателя
Расчет параметров уточнённой Г–образной схемы замещения асинхронного двигателя. Расчет рабочих и пусковых характеристик
Страницы работы
Содержание работы
- Рассчитать параметры уточнённой Г – образной схемы замещения асинхронного двигателя. Начертить Г – образную схему замещения двигателя и разметить сопротивления.
- Рассчитать рабочие и пусковые характеристики. Начертить графики рабочих и пусковых характеристик.
Параметры трёхфазного асинхронного двигателя.
Сопротивление Т – образной схемы замещения двигателя, Ом
Сопротивление двигателя при пуске (S=1), Ом
Определение параметров Г – образной схемы замещения
Определим полное сопротивление намагничивающего контура Г – образной схемы замещения:
Где: хо, x1, r2 | , x2 | , rо, r1 – сопротивления Т – образной схемы замещения асинхронного двигателя
Ом
Определим коэффициент, учитывающий влияние сопротивления обмотки статора на магнитный поток при «идеальном холостом ходе» двигателя, для уточнённой Г – образной схемы замещения:
Определим активные сопротивления главной ветви схемы замещения:
Ом
Ом
Ом
Определим индуктивные сопротивления главной ветви схемы замещения:
Ом
Ом
Ом
Начертим Г – образную схему замещения асинхронного двигателя и обозначим сопротивления:
Рабочие и пусковые характеристики.
Определим ток намагничивающего контура:
Где: U1ф – номинальное фазное напряжение
А
о.е.
о.е.
Определим потери мощности в обмотке статора при «идеальном» холостом ходе:
кВт
Определим потери мощности в стали:
кВт
Определим критическое скольжение:
о.е.
Рабочие и пусковые характеристики рассчитываем для значений скольжений S равных 0; 0,5Sн; Sн; 1,25Sн; Sкр; 1. Расчёт первой точки выполним для S = Sн
Определим рабочие и пусковые характеристики при изменении S от 0 до Sкр.
Находим полное сопротивление главной ветви схемы замещения:
При S = 0,5Sн = 0,5 · 0,023 = 0,013 о.е.
Ом
При S = Sн = 0,023 о.е.
Ом
При S = 1,25Sн = 1,25 · 0,023 = 0,0288 о.е.
Ом
При S = Sкр = 0,139 о.е.
Ом
Где: Rкп, Хкп – сопротивления двигателя при пуске с учётом вытеснения тока в стержнях обмотки ротора и насыщения зубцов сердечников статора и ротора машины, Ом.
Ом
Определим ток нагрузки при изменении S от 0 до Sкр.:
; 
; 
При S = 0,5Sн = 0,5 · 0,023 = 0,013 о.е.
А
о.е.
о.е.
При S = Sн = 0,023 о.е.
А
о.е.
о.е.
При S = 1,25Sн = 1,25 · 0,023 = 0,0288 о.е.
А
о.е.
о.е.
При S = Sкр = 0,139 о.е.
А
о.е.
о.
А
о.е.
о.е.
Определим активную составляющую тока статора:
Где: рмех – механические потери мощности
А
При S = 0,5Sн = 0,5 · 0,023 = 0,013 о.е.
А
При S = Sн = 0,023 о.е.
А
При S = 1,25Sн = 1,25 · 0,023 = 0,0288 о.е.
А
При S = Sкр = 0,139 о.е.
А
А
Определим реактивную составляющую тока статора:
А
При S = 0,5Sн = 0,5 · 0,023 = 0,013 о.е.
А
При S = Sн = 0,023 о.е.
А
При S = 1,25Sн = 1,25 · 0,023 = 0,0288 о.е.
А
При S = Sкр = 0,139 о.е.
А
А
Определим полный ток статора:
А
При S = 0,5Sн = 0,5 · 0,023 = 0,013 о.е.
А
При S = Sн = 0,023 о.е.
А
При S = 1,25Sн = 1,25 · 0,023 = 0,0288 о.е.
А
При S = Sкр = 0,139 о.е.
А
А
Определяем потребляемую мощность из сети:
кВт
При S = 0,5Sн = 0,5 · 0,023 = 0,013 о.е.
кВт
При S = Sн = 0,023 о.е.
кВт
При S = 1,25Sн = 1,25 · 0,023 = 0,0288 о.е.
кВт
При S = Sкр = 0,139 о.е.
кВт
кВт
Определим потери мощности в обмотках машины, обусловленные током нагрузки:
При S = 0,5Sн = 0,5 · 0,023 = 0,013 о.е.
кВт
При S = Sн = 0,023 о.е.
кВт
При S = 1,25Sн = 1,25 · 0,023 = 0,0288 о.е.
кВт
При S = Sкр = 0,139 о.е.
кВт
кВт
Находим добавочные потери мощности:
Где: Р1н – потребляемая мощность при номинальном скольжении Sн; I1н – ток статора при номинальном скольжении Sн.
кВт
