Розрахунок і побудова робочих характеристик асинхронного двигуна за паспортними даними

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ ТАВРІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Автоматизований електропривід»

ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

«розрахунок і побудова робочих характеристик адза паспортними даними»

для студентів ОКР «Бакалавр»

з напряму «6.100101 - Енергетика та електротехнічні системи в АПК» денної форми навчання

Мелітополь, 2014



УДК 631.371:621.313(076.5)

Електричні машини. Методичні вказівки до лабораторної роботи «Розрахунок і побудова робочих характеристик АД за паспортними даними» для студентів з на- пряму «6.100101 - Енергетика та електротехнічні системи в АПК» - Таврійський дер- жавний агротехнологічний університет, 2014. - 21 с. асинхронний електродвигун замикання статор

Розробники: к.т.н., доцент Куценко Ю. М.

ст. викладач Ковальов О. В.

Рецензенти:

– д.т.н., професор Берека Олег Миколайович, Національний університет біо- ресурсів і природокористування України, професор кафедри електроприводу та електротехнологій ім. проф. С.П. Бондаренка;

– к.т.н., доцент Вовк Олександр Юрійович, Таврійський державний агротех- нологічний університет, доцент кафедри теоретичної і загальної електротехніки.

Розглянуто та рекомендовано до друку на засіданні кафедри автоматизованого еле- ктроприводу. Протокол № 7 від «24» січня 2014 р.

Затверджено методичною комісією Енергетичного факультету. Протокол № 1 від «10» вересня 2014 р.



Зміст

Вступ

Мета роботи

1. Програма роботи

2. Основні теоретичні положення і вказівки по виконанню

3. Приклад виконання роботи

4. Вказівки щодо оформлення звіту

Контрольні питання

Список літератури

Додаток



Вступ

Навчальна дисципліна „Електричні машини” є профілюючою навчальною ди- сципліною напряму підготовки „6.100101 - Енергетика та електротехнічні системи в агропромисловому комплексі” у вищих аграрних закладах освіти ІІ - ІV рівнів акре- дитації при підготовці фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня „Бакалавр”.

Лабораторні роботи є одним з основних видів навчальних занять студентів при вивченні курсу «Електричні машини». Лабораторні роботи проводяться в спеці- алізованих лабораторіях кафедри «Автоматизований електропривід» в ауд. 1.023 і 1.024.

Основними навчальними цілями і задачами лабораторних робіт є:

1 Безпосереднє практичне вивчення конструкції, принципу дії та експлуатаційних властивостей електричних машин загального та спеціального призначення, а та- кож знайомство з обладнанням, вимірювальними приладами і апаратурою, що використовується в лабораторії.

2 Поглиблення і закріплення придбаних при вивченні курсу знань шляхом аналі- тичної і експериментальної перевірки основних положень теорії і практики дис- ципліни Електричні машини.

3 Практичне знайомство із сучасними методами та засобами випробування транс- форматорів і обертових електричних машин.

4 Освоєння на практиці існуючих методів розрахункового та дослідного визна- чення параметрів електричних машин, а також одержання дослідним шляхом статичних характеристик електричних машин, що визначають їх властивості в сталому режимі роботи.

5 Придбання практичних навичок самостійної дослідницької роботи і освоєння методів обробки і аналізу експериментальних даних.

Цілі та завдання окремих лабораторних робіт курсу визначені в даних Мето- дичних вказівках в кожній конкретній роботі. Найважливішою умовою ефективності лабораторних робіт за курсом є обов'язкова самопідготовка студентів до кожної ро- боти і ясне розуміння її цілі, змісту і методики виконання.



Лабораторна робота №9. Розрахунок і побудова робочих характеристик АД за паспортними даними

Мета роботи

Засвоєння методики розрахунку і побудови робочих характеристик асинхрон- ного електродвигуна з короткозамкненим ротором за паспортними даними

1. Програма роботи

1.1 Детально розібратися з паспортними даними АД, найменуванням та оди- ницями вимірювання номінальних даних АД [1. с. 301-311, 2. с. 86-89, 9. с. 34-37];

1.2 За вихідними даними індивідуального завдання визначити:

- Номінальні данні АД ( Ін , А;sн . в.о.;Wн , рад/с.; Мн, Н м);

- Данні холостого ходу АД ( W1 , рад/с.;М0, Н м;І0а , А;І0 р , А);

- Параметри короткого замикання АД ( Zк , Ом;Rк , Ом;Хк , Ом);

- Активні опори обмоток статора і ротора при розрахунковій температурі( R1 р , Ом; R , Ом)

1.3 Провести розрахунок і побудову робочих характеристик АД з викорис- танням розрахункового формуляру (таблиця 9.1)

1.4 Визначити відсоток розходження розрахункових і паспортних даних наступних величин: Ін ,Рн ,Мн , hн ,соsjн ;

1.5 Пояснити структуру умовного позначення типу заданого АД.

2. Основні теоретичні положення і вказівки по виконанню

1.6 Номінальні данні АД.

Всі АД, що випускаються промисловістю мають паспортну табличку в ви- гляді металевої пластини, закріпленої на корпусі двигуна. В паспортній табличці указуються тип АД, його номінальні дані, а також наступні відомості: схема з'єднання обмоток, завод-виробник, рік випуску, маса та клас ізоляції.

До номінальних даних АД відносяться: номінальна потужність

Рн , кВт; номінальна напруга

Uн , В;номінальний струм

Ін , А;номінальна частота

f1н , Гц; номінальна частота обертання

nн , об/хв.; номінальний ККД hн ,%; номінальний коефіцієнт потужності, соsjн , в.о.; режим роботи S.

До номінальних даних АД також відносяться і величини, які не вказуються в паспортній табличці, наприклад номінальний момент Мн, Н.м; номінальне ковзання sн , в.о.; сумарні номінальні втрати DРн , Вт та ін. Номінальною потужністю АД називається корисна механічна потужність на валу двигуна, на яку розрахований та виготовлений АД за умовами нагріву і забезпечення високих енергетичних показни- ків (ККД і соsj ) та безаварійної роботи на протязі встановленого терміну експлуатації.

Номінальний струм АД

деРн- номінальна потужність АД, кВт;

U1н - номінальна напруга живлення АД, В;

соsjн - номінальний коефіцієнт потужності АД, в.о.;

hн - номінальний коефіцієнт корисної дії АД, в.о. Номінальна частота обертання магнітного поля статора АД



(9.2)

деf1 частота струму живлячої мережі, Гц. Приймається f1 = 50Гц;

p - число пар полюсів АД.

Номінальне ковзання АД

(9.3)

деnн - номінальна частота обертання АД, об/хв.

Номінальна кутова швидкість АД

(9.4)

Номінальний момент АД

(9.5)

1.7 Данні холостого ходу АД

Синхронна кутова швидкість магнітного поля статора АД

(9.6)

Момент холостого ходу АД



(9.7)

Активна складова струму холостого ходу АД

(9.8)

Реактивна складова струму холостого ходу АД

(9.9)

1.8 Параметри короткого замикання АД Фазна напруга короткого замикання АД

(9.10)

Повний опір короткого замикання АД

(9.11)

Активний опір короткого замикання АД

(9.12)

Індуктивний опір короткого замикання АД

(9.13)

1.9 Активний опір фази обмотки статора АД при розрахунковій температурі

(9.14)

Приведений активний опір обмотки ротора АД

(9.15)

де С1 - поправочний коефіцієнт, С1=1,04.

Данні розрахунку робочих характеристик заносять до розрахункового формуляру (таблицю 9.1).



Таблиця 9.1 - Формуляр розрахунку робочих характеристик АД

1.10 Визначений відсоток розходження розрахункових і паспортних даних Ін , Рн , Мн , hн ,соsjн заносять до таблиці 9.2

Таблиця 9.2 - Порівняння розрахункових та паспортних даних АД

Величина	Паспортні дані	Розрахункові дані	Відсоток розбіжності
Рн, кВт
Ін, А
Мн, Н Ч м
зн, % або в.о.
cosцн, в.о.



3. Приклад виконання роботи

3.1 Завдання. Визначити розрахунковим шляхом:

- Номінальні данні АД ( Ін , А; sн . в.о.; Wн , рад/с.; Мн, Н м);

- Данні холостого ходу АД ( W1 , рад/с.; М0, Н м; І0а , А; І0 р , А);

- Параметри короткого замикання АД ( Zк , Ом; Rк , Ом; Хк , Ом);

- Активні опори обмоток статора і ротора при розрахунковій температурі ( R1 р , Ом; R/ , Ом).

Провести розрахунок і побудову робочих характеристик АД з використанням розрахункового формуляру (таблиця 9.1).

Визначити відсоток розходження розрахункових і паспортних даних наступних величин: Ін , Рн , Мн , hн , соsjн ;

3.2 Вихідні дані

Таблиця 9.3 - Паспортні данні АД

Тип АД	Рн, кВт	nн, об/хв.	зн, %	cosцн, в.о.	Uн, В	R1(20о C), Ом	І0, А	Р0, кВт	Рк, кВт	UКЛ, В	?тах , в.о.
5А56В2У3	0,25	2730	69	0,79	380	38,7	0,5	0,04	0,108	190	2,2

3.3 Розв'язання

Визначаємо номінальний струм АД

(9.1)

деРн- номінальна потужність АД, кВт;

U1н - номінальна напруга живлення АД, В;

соsjн - номінальний коефіцієнт потужності АД, в.о.;

hн - номінальний коефіцієнт корисної дії АД, в.о.

Визначаємо номінальну частоту обертання магнітного поля статора АД

(9.2)

деf1частота струму живлячої мережі, Гц. Приймається f1 = 50 Гц;

p - число пар полюсів АД.

Визначаємо номінальне ковзання АД

(9.3)

деnн - номінальна частота обертання АД, об/хв.

Визначаємо номінальну кутову швидкість АД

(9.4)

Визначаємо номінальний момент АД

(9.5)

Визначаємо синхронну кутову швидкість магнітного поля статора АД

(9.6)

Визначаємо момент холостого ходу АД

(9.7)

Визначаємо активну складову струму холостого ходу АД

(9.8)

Визначаємо реактивну складову струму холостого ходу АД



(9.9)

Визначаємо фазну напругу короткого замикання АД

(9.10)

Визначаємо повний опір короткого замикання АД

(9.11)

Визначаємо активний опір короткого замикання АД

(9.12)

Визначаємо індуктивний опір короткого замикання АД



(9.13)

Активний опір фази обмотки статора АД при розрахунковій температурі

(9.14)

Для АД 5А56В2У3 з Н=80 мм < 132 мм приймаємо розрахункову робочу те- мпературу tр. = 750 С.

Визначаємо приведений активний опір обмотки ротора АД

(9.15)

Розрахунок робочих характеристик АД виконуємо з використанням форму- ляра (таблиця 9.3)



Таблиця 9.3 - Формуляр розрахунку робочих характеристик АД

За даними таблиці 9.3 будуємо робочі характеристики АД

Рисунок 9.1 - Робочі характеристики АД марки 5А56В2У3

Розрахункове значення відсотку розходження розрахункових і паспортних даних Ін , Рн , Мн , hн , соsjн заносимо до таблиці 9.4

Таблиця 9.4 - Порівняння розрахункових та паспортних даних АД

Величина	Паспортні дані	Розрахункові дані	Відсоток розбіжності
Рн, кВт	0,25	0,206	-17,6%
Ін, А	0,7	0,937	+33,8%
Мн, Н ?м	0,87	0,72	-17,2%
зн, % або в.о.	69	51,2	-25,7%
cosцн, в.о.	0,79	0,65	-17,7%

4. Вказівки щодо оформлення звіту

Звіт по лабораторній роботі повинен містити:

4.1 Розраховані за вихідними даними індивідуального завдання:

- номінальні данні АД ( Ін , А; sн . в.о.; ?н , рад/с.; Мн, Н м);

- данні холостого ходу АД ( ?1 , рад/с.);М0, Н м;

- параметри короткого замикання АД ( Zк , Ом; І0а , А; Rк , Ом; І0 р , А; Хк , Ом);

- активні опори обмоток статора і ротора при розрахунковій температурі ( R1 р , Ом; R , Ом).

4.2 Розраховані і побудовані робочі характеристики АД.

4.3 Визначені відсоток розходження розрахункових і паспортних даних наступних величин: Ін , Рн , Мн , ?н , соs?н ;

4.4 Структуру умовного позначення типу заданого АД.

4.5 Аналіз отриманих результатів.



Контрольні питання

1. Що називається робочими характеристиками АД?

2. Як визначаються номінальні данні АД ( Ін , sн , ?н , Мн) ?

3. Як визначаються данні холостого ходу АД ( ?1 , М0, І0а ,І0 р )?

4. Як визначити розрахунковим шляхом значення приведеного опору ротора АД?

5. Що називається ККД АД? Приблизна величина ККД для АД середньої потужності.

6. Привести приблизний вид робочих характеристик АД.

7. Пояснити вид струмової характеристики АД.

8. Пояснити вид характеристики потужності АД.

9. Як визначається частота обертання магнітного поля статора АД?

10. Як визначається номінальний момент АД?

11. Пояснити вид характеристики ККД АД.

12. Як визначити клас нагрівостійкості ізоляції АД?

13. Пояснити вид характеристик корисного та електромагнітного моментів АД.



Список літератури

Вольдек А. И. Электрические машины/А. И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1978.

832 с.

Брускин Д. Э. Электрические машины, Ч. 1/ Д. Э. Брускин, А.Е. Зорохо- вич, В. С. Хвостов - М.: Высшая школа, 1979. - 28 8 с.

Брускин Д. Э. Электрические машины, Ч. 2/ . Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В. С. Хвостов - М.: Высшая школа, 1979. - 360 с.

Александров Н. Н. Электрические машины и микромашины/ Н. Н. Алек- сандров- М.: Колос, 1983. - 384 с.

Справочник по электрическим машинам/ Под ред. И. П. Копылова. т. 1.

М.: Энергоиздат, 1988. - 456 с.

Брускин Д. Э. Электрические машины и микромашины/ Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов - М.: 1990. - 528 с.

Копылов И. П. Электрические машины/ И. П. Копылов- М.: Энергоато- миздат, 1986. - 360 с.

Андрианов В. Н. Электрические машины и аппараты/ В. Н. Андрианов- М.: Колос, 1971. - 448 с.

Куценко Ю. М. Електричні машини і апарати: навчальний посібник/ Ю.М. Куценко, В.Ф. Яковлєв та ін. - К.: Аграрна освіта, 2012. - 449 с.

Назарьян Г. Н. Электрические машины: Учебное пособие для вузов/ Г. Н. Назарьян. - Мелитополь, Люкс, 2011. - 827 с.

Кацман М. М. Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования/ М. М. Кацман. - М.: Из- дательский центр «Академия», 2005. - 480 с.

Кацман М. М. Электрические машины автоматических устройств: Учеб. пособие для электротехнических специальностей техникумов./ М. М. Кацман.- М.: ФОРУМ, ИНФРА - М, 2002. - 264 с. - (Серия «Профессиональное образование»).

Енергетичні засоби в АПК (Електричні машини): Лабораторний практикум з дисципліни «Енергетичні засоби в АПК (Електричні машини) для студентів спеціаль- ності 6.091901 - «Енергетика сільськогосподарського виробництва»/Укл.: М. О. Чуєнко, Р. М. Чуєнко, А. Г. Кушніренко. - Ніжин, 2009. - 276 с.

Загірняк М. В. Електричні машини: підручник/М. В. Загірняк, Б. І. Невз- лін. - 2-ге вид., переробл. і доповн. - К.: Знання, 2009. - 399 с.



Дотаток А

Критерії оцінювання лабораторної роботи

Максимальна оцінка за лабораторну роботу складає 2 бали. Кожне лабораторне заняття:

Назва критерію оцінювання	Для студентів основного потоку	Для студентів за скороченим тер- міном навчання
Поточне тестування на основі усного опиту- вання перед початком заняття	0,5	0,5
Виконання звіту з лабораторної роботи	0,5	0,5
Поточне тестування на основі письмового опитування після виконання звіту по лабо- раторній роботі	1,0	1,0

Оцінювання здійснюється шляхом тестування (письмового або за допомогою ПЕОМ) у відсотках від кількості вірних відповідей. Мінімальна сприйнятлива кіль- кість вірних відповідей складає 60%, тобто 0,6 бала.

Розподіл балів, що присвоюється студентам основного потоку

МОДУЛЬ НАР
Змістовий модуль 1 (26 б.)
Т1	Т2	Т3	Т4	ПМК1
ЛР1	ЛР2	ЛР3	ЛР4	ЛР5	ЛР6	ЛР7	ЛР8	-
2	2	2	2	2	2	2	2	-	10

МОДУЛЬ НАР
Змістовий модуль 2 (24 б.)
Т5	Т6	Т7	Т8	ПМК2
ЛР9	ЛР10	ЛР11	ЛР12	ЛР13	ЛР14	-
2	2	2	3	3	2	-	10



МОДУЛЬ САМОСТІЙНА РОБОТА (20 балів)	Екзамен	100
Поточна самостійна робота
20	30

Шкала оцінювання: національна та ECTS

Сума балів за всі види навчальної діяльності	Оцінка за шкалою ECTS	Оцінка за національною шкалою
		екзамен
90 - 100	А	відмінно
82 - 89	В	добре
75 - 81	С
67 - 74	D	задовільно
60 - 66	E
35 - 59	FХ	Незадовільно (з можливістю по- вторного перескладання)
0 - 34	F	незадовільно (з обов'язковим повторним вивченням курсу)

Додаток Б (Обов'язковий)

ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКІВ

Номер варіанта	Тип АД	Рн, кВт	nн, об/хв.	зн, %	cosцн, в.о.	Uн, В	R1(20о C), Ом	І0, А	Р0, кВт	Рк, кВт	UКЛ, В	?тах , в.о.
1	5А80МВ2У1	2,2	2830	81	0,85	380	3,0	1,9	0,15	0,3	83	2,2
2	5А112М2У2	7,5	2900	89	0,89	380	0,53	4,52	0,357	0,75	67	2,2
3	5А80МА6УХЛ3	0,75	930	71	0,69	380	10,9	1,42	0,112	0,33	153	2,2
4	5А160S2У4	15	2930	90	0,89	380	0,3	8,63	0,682	1,7	84	2,7
8	5АМ280S10У2	37	590	93	0,78	380	0,086	19,3	1,524	3,17	71	1,9
6	5А80МА8У1	0,37	700	59	0,62	380	11,2	0,86	0,068	0,2	180	2,2
7	5А112МВ6У3	4	950	82,5	0,81	380	1,52	3,71	0,293	0,829	102	2,2
8	5А225М2У2	55	2950	93,5	0,91	380	0,032	22,95	1,813	3,2	52	2,6
9	5А112М4УХЛ1	5,5	1450	87	0,85	380	0,995	3,94	0,311	0,84	100	2,2
10	5А160М8У1	11	720	87	0,74	380	0,428	6,94	0,548	1,69	103	2,4
11	5А160М4У1	18,5	1450	90	0,86	380	0,197	8,67	0,685	1,639	82	2,9
12	5А200М2У2	37	2940	93,5	0,89	380	0,055	15,4	1,22	2,312	58	2,8
13	5А200М4У3	37	1470	92,3	0,85	380	0,08	14,51	1,146	3,0	56	2,7
14	5АМ250S4У1	75	1480	94,3	0,86	380	0,033	23,82	1,882	4,0	50	2,5
15	5А112МА6У1	3	950	82	0,8	380	2,7	2,97	0,235	0,739	122	2,2
16	5А200L2У3	45	2950	93,5	0,89	380	0,041	18,8	1,483	2,564	53	2,8
17	АДЧР160S6У2	11	970	88,5	0,74	380	0,503	7,24	0,572	1,6	107	2,7
18	5А112МВ8У3	3	710	78	0,7	380	1,86	3,37	0,266	0,78	143	2,2
19	5А200М6У3	22	975	90,5	0,83	380	0,193	10,38	0,92	2,26	83	2,4
20	5А200L6УХЛ1	30	980	91,2	0,84	380	0,13	13,29	1,05	2,7	88	2,4
21	5А112МА8У1	2,2	710	77	0,69	380	2,73	2,85	0,225	0,68	138	2,2
22	5А160М6У2	15	975	88,5	0,84	380	0,246	8,63	0,682	2,03	103	2,7
23	5А160S8У2	7,5	720	87	0,74	380	0,637	5,15	0,407	1,2	109	2,4
24	5А200L8УХЛ3	22	730	91	0,8	380	0,195	12,06	0,953	2,6	83	2,3
25	АДЧР90L4У3	2,2	1400	76	0,85	380	5,3	2,32	0,183	0,498	121	2,2

Додаток В (Обов'язковий)

ЗРАЗОК ОФОРМЛЕННЯ ТИТУЛЬНОГО АРКУША ЗВІТУ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

Размещено на Allbest.ru

...