Файл: Курсовой проект дисциплина Электрические машины Специальность 23. 05. 05 Системы обеспечения движения поездов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 26
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Для одного значения скольжения S=0,05*Sp, произведем расчет S=Sp =0,00098
1) z’22 = (0,018/0,00098)2 + 0,1062 =337,37
2) zм2 =0,3492 + 3,82 =14,56
3) z222 = [ (0,349+ (0,018/0,00098)]2 + (3,8+0,106)2 =365,5
4) r2м = [0,349 . 337,37+(0,018/0,00098) . 14,56] /365,5= 1,05
5) x2м = (3,8 . 337,37+0,106 . 14,56) /365,5=3,51
6) z2м = √1,052 +3,512 =13,37
7) zдв =√ (0,038+ 1,05)2 + (0,072 + 3,51)2 =13,48
8) I1= 219,65 /(13,48. 3,93) =4,1
9) I’2 =4,1. 13,37/ 337,37=0,16
10) сos φ1 = (0,038+1,05)/ 13,48=0,08
11) P1 =3 . 219,65 . 4,1. 0,08= 216,13 Вт
12) P2 = 3 . 0,162 . 0,018 . 3,93. (1 – 0,00098) . 0,99/ 0,00098= 649,3 Вт
13) ŋ =649,3 / 216,13 =3
Для одного значения скольжения S=0,25 . Sp, произведем расчет S= Sp =0,0049
1)z’22 = (0,018/0,0049)2 + 0,1062 =13,5
2) zм2 =0,3492 + 3,82 =14,56
3) z222 = [ (0,349+ (0,018/0,0049)]2 + (3,8+0,106)2 =29,1
4) r2м = [0,349 . 13,5+(0,018/0,0049) . 14,56] /29,1= 1,9
5) x2м = (3,8 . 13,5+0,106 . 14,56) /29,1=1,81
6) z2м = √1,92 +1,812 =5,17
7) zдв =√ (0,038+ 1,9)2 + (0,072 + 1,81)2 =5,4
8) I1= 219,65 /(5,4. 3,93) =10,3
9) I’2 =10,3. 5,17/ 13,5=3,9
10) сos φ1 = (0,038+1,9)/ 5,4=0,35
11) P1 =3 . 219,65 . 10,3. 0,35=2375,5 Вт
12) P2 = 3 . 3,92 . 0,018 . 3,93. (1 – 0,0049) . 0,99/ 0,0049= 648,96 Вт
13) ŋ =648,96 / 2375,5 =0,27
Для одного значения скольжения S=0,5 . Sp, произведем расчет S= Sp =0,0098
1)z’22 = (0,018/0,0098)2 + 0,1062 =3,38
2) zм2 =0,3492 + 3,82 =14,56
3) z222 = [ (0,349+ (0,018/0,0098)]2 + (3,8+0,106)2 =20,03
4) r2м = [0,349 . 3,38+(0,018/0,0098) . 14,56] /20,03=2,19
5) x2м = (3,8 . 3,37+0,106 . 14,56) /20,03=0,71
6) z2м = √2,192 +0,712 =2,6
7) zдв =√ (0,038+ 2,19)2 + (0,072 + 0,71)2 =2,8
8) I1= 219,65 /(2,8. 3,93) =19,96
9) I’2 =19,96. 2,6/ 3,38=15,3
10) сos φ1 = (0,038+2,19)/ 2,8=0,79
11) P1 =3 . 219,65 . 19,96. 0,79=10390,58 Вт
12) P2 = 3 . 15,32 . 0,018 . 3,93. (1 – 0,0098) . 0,99/ 0,0098=4969,36 Вт
13) ŋ =4969,36 / 10390,58 =0,478
Для одного значения скольжения S=0,75 . Sp, произведем расчет S= Sp =0,0147
1)z’22 = (0,018/0,0147)2 + 0,1062 =1,51
2) zм2 =0,3492 + 3,82 =14,56
3) z222 = [ (0,349+ (0,018/0,0147)]2 + (3,8+0,106)2 =17,7
4) r2м = [0,349 . 1,51+(0,018/0,0147) . 14,56] /17,7= 1,03
5) x2м = (3,8 . 1,51+0,106 . 14,56) /17,7=0,41
6) z2м = √1,032
+0,412 =1,19
7) zдв =√ (0,038+ 1,03)2 + (0,072 + 1,19)2 =1,6
8) I1= 219,65 /(1,6. 3,93) =34,93
9) I’2 =34,93. 1,19/ 1,51=27,52
10) сos φ1 = (0,038+1,03)/ 1,6=0,66
11) P1 =3 . 219,65 . 34,93. 0,66= 15191,3 Вт
12) P2 = 3 . 27,522 . 0,018 . 3,93. (1 – 0,0147) . 0,99/ 0,0147=10665,2 Вт
13) ŋ =10665,2 / 15191,3=0,70
Для одного значения скольжения S=1 . Sp, произведем расчет S= Sp =0,0196
1)z’22 = (0,018/0,0196)2 + 0,1062 =0,85
2) zм2 =0,3492 + 3,82 =14,56
3) z222 = [ (0,349+ (0,018/0,0196)]2 + (3,8+0,106)2 =16,86
4) r2м = [0,349 . 0,85+(0,018/0,0196) . 14,56] /16,86= 0,81
5) x2м = (3,8 . 0,85+0,106 . 14,56) /16,86=0,28
6) z2м = √0,812 +0,282 =0,85
7) zдв =√ (0,038+ 0,81)2 + (0,072 + 0,28)2 =0,91
8) I1= 219,65 /(0,91. 3,93) =61,41
9) I’2 =61,41. 0,85/ 0,85=61,41
10) сos φ1 = (0,038+0,81)/ 0,91=0,93
11) P1 =3 . 219,65 . 61,41. 0,93= 37633,4 Вт
12) P2 = 3 . 61,412 . 0,018 . 3,93. (1 – 0,0196) . 0,99/ 0,0196=39632 Вт
13) ŋ =39632 / 37633,4 =1,05
По полученным данным построим на одних осях рабочие характеристики двигателя, а именно, зависимость I1,ŋ,cos φ1,s в функции от P2.
Из рабочих характеристик определим расчетные значения I1H = 55,8A , ŋH = 0,905 , cos φ1 = 0,9 , SH = 0,0196, SH = 1,96%
Рассчитаем номинальную частоту вращения ротора двигателя nH =( 1 – SH ) . n1
nH = ( 1 – 0,0196) . 3000 = 2941,2 об/ мин.
Рассчитаем номинальный момент двигателя в Нм по формуле:
М2Н = 9,55 . P2H / nH ,
M2H = 9,55 . 30000 / 2941,2 =97,4 Hм
Механическая характеристика М2 (S) и токовая I1 (S) асинхронного двигателя должны быть рассчитаны и построены при изменении скольжения от 0 до 1.
Для расчета момента в относительных единицах рекомендуется следующая упрощенная формула:
М2*≈ (1 – SН ) . r2S` / ŋH . cos φ1 .S . [ ( r1 + r`2S / S )2 + (x1S + x`2S )2] (17)
Здесь: SH – номинальное скольжение;
r1 , x1 – активное и индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора в относительных единицах; r`2S , x2S` - приведенные активное и индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора в относительных единицах. Индекс S обозначает, что значение сопротивления зависит от скольжения. Сумму сопротивлений x1
S и x2S обозначим xkS .
При выводе формулы (17), в связи с малым влиянием, для упрощения принято ΔPмех =0, с1 = 1.
Момент на валу двигателя, в Нм, М2 = М2* .М2Н. Определим момент по формуле (17), при скольжениях, равных 0,2 ; 0,4; 0,6;0,8 и кроме того в трех характерных точках, а именно:
1)в номинальном режиме при S =SH=0,0196, M2=M2H = 97,4 Hм или М2* = 1;
2)в точке максимального момента при S = Sk, где
Sk = r2` / √ r12 + (x1 + x2`)2 (18)
Sk = 0,018/ √ (0,0382 + (0,072 + 0,106 )2 ) =0,098
3)В начальный момент пуска при S= 1 ,при этом
r2S`=r21`, x1S + x2S` = xk1 , а
М2П* = ( 1 – SH ) . r21` / ŋH . cos φ1H . [ ( r1 + r21` )2 + xk12] (19)
r2S` = r2` . [ br . (kr – 1 ) + 1 ] (23)
где kr, kx – коэффициенты увеличения активного сопротивления ротора и уменьшения индуктивного сопротивления, обусловлены вытеснением тока; k
нас – коэффициент насыщения, характеризующий уменьшение индуктивного сопротивления рассеяния обмоток статора и ротора; br – отношение активного сопротивления стержня ротора к активному сопротивлению фазы ротора при низкой частоте тока в роторе.
Для двигателей с числом пар полюсов 2р = 2 можно принять br = 0,45
Для определения коэффициента kr достаточно использовать кривую зависимости kr от приведенной высоты стержня ротора ζ рис. 3 ( стр. 28, методичка 17/8/6)
kr ≈ 1,43 . (r21`/ r2`) – 0,43 (26)
kr≈ 1,43 . ( 0,023/0,018) – 0,43 = 1,39
ζ = 1,5 . √1 = 1,5
Приведенная высота скольжения определяется из выражения ζ = ζ1 .√S,
S=0,098; ζ =1,5 . √0,098=0,46; принимаем kx =0,46;
S= 0,2; ζ = 1,5. √0,2 = 0,67; принимаем kx = 0,46.
S =0,4 ; ζ = 1,5. √0,4 = 0,94; принимаем kx = 0,46
S = 0,6 ; ζ = 1,5. √0,6 = 1,16; принимаем kx =0,46
S = 0,8 ; ζ = 1,5. √0,8 =1,34; принимаем kx = 0,46;
S= 1; ζ = 1,5. √ 1 = 1,5;
kr =1,39 ; принимаем kx = 1,27-0,27* kr
kx = 1,27-0,27*1,39=0,89
Для определения коэффициента насыщения kнас необходимо в начале определить kнас1, т.е значение при S= 1
kнас1 ≈ xk1 / [ x1 + 0,5 . ( 1+ kx1 ) . x2` ] (28)
и затем в зависимости от kнас1 и от скольжения по графику ( рис. 4 методичка 17/8/6, стр. 29) определяется коэффициент насыщения. Причем для скольжений S > 0,4 , kнас = kнас1.
kнас1 ≈ 0,126 / [ 0,072 +0,5 . ( 1 +0,89) . 0,106] = 0,11
при S= 0,098, при kнас1 = 0,11, kнас = 0,81
при S= 0,2 при kнас1 = 0,11, kнас =0,8
при S= 0,4, при kнас1 = 0,11, kнас =0,11
при S= 0,6, при kнас1 = 0,11, kнас =0,11
при S= 0,8, при kнас1 = 0,11, kнас =0,11
r2S` = r2` . [ br . (2,16 – 1 ) + 1 ];
при S= 0,098; br = 0,45; kr = 1,39.
r2S` = 0,018 . [0,45 . (2,16 – 1) + 1] =0,027
xks = kнас . [x1 + 0,5 . (1 + kx ) . x2`],
xks =0,81 . [ 0,072 + 0,5 . (1 +0,89 ) . 0,106] = 0,139
при S= 0,2; br = 0,45; kr =1,39; kнас = 0,11; kx =0,89.
r2S` = 0,018 . [0,45 . (2,16 – 1) + 1] =0,027
xks = 0,8 . [0,072+ 0,5 . (1 + 0,89) . 0,106]= 0,137
при S= 0,4; br = 0,45; kr =1,39; kнас =0,11 ; kx =0,89.
r2S` = 0,018 . [0,45 . (2,16 – 1) + 1] =0,027
xks
= 0,11 . [0,072 + 0,5 . (1 + 0,89) . 0,106]= 0,018
при S= 0,6; br = 0,45; kr =1,39; kнас =0,11 ; kx =0,89.
r2S` = 0,018 . [0,45 . (2,16 – 1) + 1] =0,027
xks = 0,11 . [0,072 + 0,5 . (1 + 0,89) . 0,106]= 0,018
при S= 0,8; br = 0,45; kr =1,39; kнас =0,11 ; kx =0,89.
r2S` = 0,018 . [0,45 . (2,16 – 1) + 1] =0,027
xks = 0,11 . [0,072 + 0,5 . (1 + 0,89) . 0,106]= 0,018
при S= 1; br = 0,45; kr =1,39; kнас =0,11 ; kx =0,89.
r2S` = 0,018 . [0,45 . (2,16 – 1) + 1] =0,027
xks = 0,11 . [0,072 + 0,5 . (1 + 0,89) . 0,106]= 0,018
1)в номинальном режиме при S =SH=0,0196, M2=M2H = 97,4 Hм или М2* = 1;
2)в точке максимального момента при S = Sk =0,098;
М2* = (1 – SН ) . r2S` / ŋH . cos φ1 . S [ ( r1 + r`2S / S )2 + xk12]
М2*=(1–0,0196).0,027/(0,905.0,9.0,098.[(0,038+0,027/0,098)2 + 0,1262])
М2* =1,1
M2 = М2* . М2Н = 1,1 . 97,4= 107,14 Нм
В начальный момент пуска при S= 1 ,при этом
r2S`=r21` = 0,027, x1S + x2S` = xk1 , а
М2П* = ( 1 – SH ) . r21` / ŋH . cos φ1H . [ ( r1 + r21` )2 + xk12]
М2П*=(1–0,0196).0,023/(0,905 . 0,9 . [( 0,038 + 0,023 )2 +0,1262]=1,41 Нм
M2 = М2П* . М2Н = 1,41 . 97,4= 137,59 Hм
при S= 0,2
М2* = (1 – SН ) . r2S` / ŋH . cos φ1 . S [ ( r1 + r`2S / S )2 + xk12]
М2*=(1–0,0196).0,027/(0,905.0,9.0,2.[(0,038+0,027/0,2)2 + 0,1262])
М2* =3,54
M2 = М2* . М2Н =3,54. 97,4= 345,5 Hм
при S= 0,4
М2* = (1 – SН ) . r2S` / ŋH . cos φ1 . S [ ( r1 + r`2S / S )2 + xk12]
М2*=(1–0,0196).0,027/(0,905.0,9.0,4.[(0,038+0,027/0,4)2 + 0,1262])
М2* =3
M2 = М2* . М2Н =3. 97,4= 292,2 Hм
при S= 0,6
М2* = (1 – SН ) . r2S` / ŋH . cos φ1 . S [ ( r1 + r`2S / S )2 + xk12]
М2*=(1–0,0196).0,027/(0,905.0,9.0,6.[(0,038+0,027/0,6)2 + 0,1262])
М2* =2,37
M2 = М2* . М2Н =2,37. 97,4= 231,7 Hм
при S= 0,8
М2*