1. Ознакомиться с теоретическим материалом.
2. На основании исходных данных рассчитать недостающие параметры.
3. Построить механическую характеристику трехфазного асинхронного двигателя.
4. Составить отчет по работе.
Примеры выполнения задания
Задача 1. Трехфазный асинхронный двигатель с к.з. ротором типа АИР 160 М4, используемый в качестве электропривода насосного агрегата консольного типа марки ВК 10/45, предназначенного для перекачивания воды для технических нужд, негорючих и нетоксичных жидкостей, имеет следующие номинальные данные: мощность на валу Р2н = 18,5 кВт; скольжение Sн = 0,03 (3,0%); синхронная частота вращения п1н = 1500 об/мин; коэффициент полезного действия ηн = 0,9 (90,0%); коэффициент мощности обмотки статора cos φн = 0,89. Известны также: отношение
пускового момента к номинальному Мп / Мн=1,9; отношение пускового
тока к номинальному Iп/Iн=7; отношение максимального (критического) вращающего момента к номинальному Мmax/Mн= 2,9. Питание двигателя осуществляется от промышленной сети переменного тока 380/220 В, 50 Гц. Требуется определить:
1)номинальную частоту вращения ротора двигателя;
2)вращающий номинальный, критический и пусковой моменты двигателя;
3)мощность, потребляемую двигателем из сети Р1н;
4)номинальный и пусковой токи;
5)пусковой ток и вращающие моменты, если напряжение в
сети снизилось по отношению к номинальному на 5, 10 и 15% (Uc = 0,95 Uн; Uc = 0,9 UK; Uc = 0,85 Uн).
Решение.
1. Номинальная частота вращения:
n2н = n1н (1 – S н ) = 1500(1 - 0,03) = 1455 об/мин.
2. Номинальный вращающий момент на валу:
Мн=9,55* 
3. Пусковой вращающий момент двигателя:
М п= 1,9МН = 1,9 * 121,4 = 230,7 Н * м.
4. Максимальный вращающий момент:
Мmах = 2,9МН = 2,9 * 121,4 = 352,1 Н * м.
5. Номинальную мощность Р1н, потребляемую двигателем из
сети, определим из выражения
ηн=Р2н/Р1н Р1н= Р2н/ ηн=18,5/0,9=20,5 кВт,
при этом номинальный ток, потребляемый двигателем из сети, может быть определен из соотношения
Р1н= 
а пусковой ток при этом будет
In = 7 I 1н = 7*35 = 245 А.
6. Определяем вращающий момент при снижении напряжения в сети:
· на 5%. При этом на двигатель будет подано 95% UH, или U = 0,95 Uн. Так как известно, что вращающий момент на валу двигателя пропорционален квадрату напряжения М ≡ U2, то он составит (0,95)2 = 0,90 от номинального. Следовательно, пусковой вращающий момент будет:
М5% = 0,90* М п = 0,90*230,7 = 207,6 Н*м;
· на 10%. При этом U = 0,9 Uн;
M10 %= 0,81* М п= 0,81*230,7 = 186,9 Н*м;
· на 15%. В данном случае U = 0,85 Uн;
М15% = 0,72*230,7 = 166,1 Н*м.
Отметим, что работа на сниженном на 15% напряжении сети допускается, например, у башенных кранов только для завершения рабочих операций и приведения рабочих органов в безопасное положение.
7. Находим, как влияет аналогичное снижение напряжения на пусковой ток двигателя Iп:
· на 5%. Учитывая, что пусковой ток можно приближенно считать пропорциональным первой степени напряжения сети, получим:
Iп5 % ≈0,95 Iп = 0,95*245 = 232,7 А;
· на 10%: Iп10 % ≈0,9 Iп = 0,9*245 = 220,5 А;
· на 15%: Iп15 % ≈0,85 Iп= 0,85*245 = 208,2 А.
| № варианта | Типоразмер двигателя | Мощность, кВт | При номинальной нагрузке | 
| 
| 
| 
| |||
| Скольжение, % | кпд, % | cos φ | ||||||||
| Синхронная частота вращения 3000 об/мин | ||||||||||
| АИР71А2 | 0,75 | 78,5 | 0,83 | 2,1 | 2,2 | 1,6 | ||||
| АИР71В2 | 1,1 | 6,5 | 0,83 | 2,1 | 2,2 | 1,6 | ||||
| АИР80А2 | 1,5 | 0,85 | 2,1 | 2,2 | 1,6 | |||||
| АИР80В2 | 2,2 | 0,87 | 2,2 | 1,6 | ||||||
| AHP90L2 | 84,5 | 0,88 | 2,2 | 1,6 | ||||||
| AHP100S2 | 0,88 | 2,2 | 1,6 | 7,5 | ||||||
| AHP100L2 | 5,5 | 0,89 | 2,2 | 1,6 | 7,5 | |||||
| АИР112М2 АИРХ112М2 | 7,5 | 3,5 | 87,5 | 0,88 | 2,2 | 1,6 | 7,5 | |||
| АИР132М2 АИРХ132М2 | 0,9 | 1,6 | 2,2 | 1,2 | 7,5 | |||||
| AHP160S2 AHPX160S2 | 0,89 | 1,8 | 2,7 | 1,7 | ||||||
| АИР160М2 АИРХ160М2 | 18,5 | 89,5 | 0,9 | 1,8 | 2,7 | 1,7 | ||||
| AHP180S2 | 2,7 | 89,5 | 0,88 | 1,7 | 2,7 | 1,6 | ||||
| АИР180М2 | 2,5 | 90,5 | 0,88 | 1,7 | 2,7 | 1,6 | 7,5 | |||
| Синхронная частота вращения 1500 об/мин | ||||||||||
| АИР71А4 | 0,55 | 9,5 | 70,5 | 0,7 | 2,3 | 2,2 | 1,8 | |||
| АИР71В4 | 0,75 | 0,73 | 2,2 | 2,2 | 1,6 | |||||
| АИР80А4 | 1,1 | 0,81 | 2,2 | 2,2 | 1,6 | 5,5 | ||||
| АИР80В4 | 1,5 | 0,83 | 2,2 | 2,2 | 1,6 | 5,5 | ||||
| AHP90L4 | 2,2 | 0,83 | 2,1 | 2,2 | 1,6 | 6,5 | ||||
| AHP100S4 | 0,83 | 2,2 | 1,6 | |||||||
| AHP100L4 | 0,84 | 2,1 | 1,6 | |||||||
| АИР112М4 АИРХ112М4 | 5,5 | 4,5 | 87,5 | 0,88 | 2,2 | 1,6 | ||||
| AHP132S4 AHPX132S4 | 7,5 | 87,5 | 0,86 | 2,2 | 1,6 | 7,5 | ||||
| АИР132М4 АИРХ132М4 | 3,5 | 87,5 | 0,87 | 2,2 | 1,6 | 7,5 | ||||
| АИР16084 АИРХ16054 | 89,5 | 0,89 | 1,9 | 2,9 | 1,8 | ||||
| АИР160М4 АИРХ160М4 | 18,5 | 0,89 | 1,9 | 2,9 | 1,8 |
Задача 3. На рисунке изображен паспортный щиток трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа 6А завода «Сибэлектромотор», используемого в крышных вентиляторах типа ВКРМ, устанавливаемых в системах вытяжной вентиляции промышленных и общественных зданий.
Рисунок1 – Паспортный щиток (шильдик) асинхронного двигателя серии 6А
Определить мощность, потребляемую двигателем из промышленной сети переменного тока 220/380В, 50Гц, ток в цепи статора при включении в сеть 220/380В и 220/127В, номинальные вращающий момент на валу двигателя и скольжение.
Решение.
1. Мощность, потребляемая трехфазным двигателем из сети
при номинальном режиме работы:
Р1н = Р2н/ηн = 0,75/0,71 = 1,06кВт.
2. Ток, потребляемый обмоткой статора из сети при соединении обмотки:
- звездой: 
- треугольником: 
3. Номинальный вращающий момент на валу двигателя
4. Номинальное скольжение двигателя определяется из выражения:
где n1 - синхронная частота вращения.
Воспользовавшись рядом стандартных синхронных частот вращения магнитных полей статоров асинхронных двигателей: n1 = 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 об/мин, определяем для нашего двигателя п1 = 1000 об/мин исходя из того соображения, что она несколько превышает n2н, указанную на шильдике. Тогда 
5. Находим число пар полюсов р обмотки статора, имея в виду, что частота промышленной сети f= 50 Гц:
| № варианта | Типоразмер двигателя | Мощность, кВт | При номинальной нагрузке | 
|
|
| 
| ||||
| Скольжение, % | кпд, % | cos φ | |||||||||
| Синхронная частота вращения 1500 об/мин | |||||||||||
| АИР16084 АИРХ16054 | 89,5 | 0,89 | 1,9 | 2,9 | 1,8 | ||||||
| АИР160М4 АИРХ160М4 | 18,5 | 0,89 | 1,9 | 2,9 | 1,8 | ||||||
| AHPI80S4 | 2,5 | 0,87 | 1,5 | 2,4 | 1,3 | 6,5 | |||||
| АИР180М4 | 91,5 | 0,86 | 1,7 | 2,7 | 1,6 | ||||||
| Синхронная частота вращения 1000 об/мин | |||||||||||
| АИР71А6 | 0,37 | 8,5 | 0,66 | 2,2 | 1,6 | 4,5 | |||||
| АИР71В6 | 0,55 | 8,5 | 68,5 | 0,7 | 2,2 | 1,6 | 4,5 | ||||
| АИР80А6 | 0,75 | 0,72 | 2,2 | 1,6 | 4,5 | ||||||
| АИР80В6 | 1,1 | 0,74 | 2,2 | 1,6 | 4,5 | ||||||
| AHP90L6 | 1,5 | 7,5 | 0,72 | 2,2 | 1,6 | ||||||
| AHP100L6 | 2,2 | 5,5 | 0,74 | 2,2 | 1,6 | ||||||
| АИР112МА6 АИРХ112МА6 | 0,76 | 2,2 | 1,6 | ||||||||
| АИР112МВ6 АИРХ112МВ6 | 0,81 | 2,2 | 1,6 | ||||||||
| АИР13256 АИРХ13286 | 5,5 | 0,8 | 2,2 | 1,6 | |||||||
| АИР132М6 АИРХ132М6 | 7,5 | 0,81 | 2,2 | 1,6 | |||||||
| АИР16086 АИРХ16086 | 0,84 | 1,7 | 2,5 | 1,6 | 6,5 | ||||||
| АИР160М6 АИРХ160М6 | 0,85 | 1,7 | 2,6 | 1,6 | 6,5 | ||||||
| АИР180М6 | 18,5 | 0,85 | 1,6 | 2,4 | 1,5 | 6,5 | |||||
| Синхронная частота вращения 750 об/мин | |||||||||||
| АИР13258 AHPX132S8 | 4,5 | 0,7 | 1,8 | 2,2 | 1,4 | ||||||
| АИР132М8 АИРХ132М8 | 5,5 | 0,74 | 1,8 | 2,2 | 1,4 | ||||||
| AHP160S8 AHPX160S8 | 7,5 | 0,75 | 1,6 | 2,4 | 1,4 | 5,5 | |||||
| АИР160М8 АИРХ180М8 | 87,5 | 0,75 | 1,6 | 2,4 | 1,4 | ||||||
| АИР180М8 | 2,5 | 0,82 | 1,6 | 2,2 | 1,5 | 5,5 | |||||
Задача 4. Для привода промышленной вентиляционной установки используется трехфазный асинхронный двигатель с к.з. ротором типоразмера АИР 80 В4. Используя его технические данные, приведенные в таблице 1 и 2, построить для него механическую характеристику в виде зависимости п2 =f (М).
Решение.
1. Из выражения
где п2н - частота вращения ротора двигателя при номинальной нагрузке;
n1 - синхронная частота вращения магнитного поля статора (в этом случае n1 = 1500 об/мин);
SH — скольжение при номинальной нагрузке (SH = 0,07, берется также из таблицы 1 и 2) определяется величина частоты вращения ротора двигателя в номинальном режиме
п2н = 1500(1 - 0,07) = 1395 об/мин.
2. По значениям SH и 
, которые также приведены в таблице 1 и 2, находим критическое скольжение:
3. Находим номинальный Мном и максимальный (критический) Мmах моменты:
4. Для построения механической характеристики воспользуемся формулами:
,
где S - текущее значение скольжения.
Задаваясь значениями S от 1 до 0, с требуемым шагом (например так, как показано в таблице 3) вычисляем величины n и М,им соответствующие. Результаты заносим в эту таблицу и по ним строим механическую характеристику п2 = f(M) (рисунок 2).
На ней отметим (*)А, соответствующую номинальному режиму работы.
Таблица 1 -Результаты расчета механической характеристики
электродвигателя
| S | 1,0 | 0,8 | 0,6 | 0,4 | SК = =0,29 | 0,2 | 0,1 | SН= =0,07 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | |
| n,об/мин | ||||||||||||
| M, Н·м | 12,1 | 14,5 | 17,8 | 21,6 | 22,7 | 21,2 | 14,0 | 10,3 | 7,6 | 3,1 | 1,6 |
Рисунок 2 - Механическая характеристика трехфазного асинхронного двигателя п2 = f(M).
Литература
1. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учебник для студентов высш.учеб.заведений / В.М.Терехов, О.И.Осипов; под ред. В.М.Терехова. – 2-е изд., стер. – М.: «Академия», 2006. – 304с.
2. Соседка В.Л. Локальные системы автоматики и следящий электропривод: учеб.пособие для студ. высш.учеб.заведений / В.Л.Соседка. – Днепропетровск: НГУ, 2003. – 144 с.