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) r = [0,349 . 337,37+(0,018/0,00098) . 14,56] /365,5= 1,05

5) x = (3,8 . 337,37+0,106 . 14,56) /365,5=3,51

6) z = √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) I2 =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) r = [0,349 . 13,5+(0,018/0,0049) . 14,56] /29,1= 1,9

5) x = (3,8 . 13,5+0,106 . 14,56) /29,1=1,81

6) z = √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) I2 =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) r = [0,349 . 3,38+(0,018/0,0098) . 14,56] /20,03=2,19

5) x = (3,8 . 3,37+0,106 . 14,56) /20,03=0,71

6) z = √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) I2 =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) r = [0,349 . 1,51+(0,018/0,0147) . 14,56] /17,7= 1,03

5) x = (3,8 . 1,51+0,106 . 14,56) /17,7=0,41

6) z = √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) I2 =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) r = [0,349 . 0,85+(0,018/0,0196) . 14,56] /16,86= 0,81

5) x = (3,8 . 0,85+0,106 . 14,56) /16,86=0,28

6) z = √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) I2 =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:

М = 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* . М = 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* . М = 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* . М =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* . М =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* . М =2,37. 97,4= 231,7 Hм

при S= 0,8

М2*