Выбор электродвигателя по техническим параметрам насоса НН2Б-32-18-12

Пусть значения токов, полученных в расчете параметров схемы замещения, имеют следующий вид:

Для построения векторной  диаграммы введем переменную величину – угол приведения. Тогда значения токов пересчитаем с учетом угла Δ:

        (4)

      (5)

      (6)

При построении векторной диаграммы  используем значения выражений (4), (5) и (6).

Вектор тока İ₁ будет строится как сумма векторов İ₀ и (-İ₂^').

       Для построения вектора Е₂^' необходимо сложить векторы jİ₂^'x₂, İ₂^'r₂^' и İ₂^'r₂^'(1-s_ном)/s_ном:

По формуле (3) найдём значение Ė₂^'.

 

Для построения необходимо сложить векторы -Ė₁, İ₁r₁ и jİ₁x₁, определяемые как:

-Ė₁= Ė₂'

По формуле (2) найдем значение , модуль, которого должен быть приближенно равен U_1ф.

Определим величину магнитного потока:

 Вб.

 

 

 

 

По полученным результатам  выше приведенного расчета строим векторную диаграмму.

 

 

 

 

 

2.5 Расчет и  построение естественной механической  характеристики

 

Механической  характеристикой называется зависимость электромагнитного момента асинхронного двигателя от скольжения М=f(s).

Значение электромагнитного  момента вычисляется:

Для построения механической характеристики двигателя определим  номинальный М_HOM, пусковой М_П и максимальный М_МАХ моменты.

Номинальный момент М_НОМ определяется при s=s_HOM:

Пусковой момент М_П определяется при s=1:

Максимальный момент M_MAX определяется при s=s_КР:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 Расчет пусковых  характеристик и выбор способа  пуска ЭД

 

Пусковые свойства двигателя  определяются в первую очередь значением пускового тока I_п или его кратностью I_п/I_ном и значением пускового момента М_п или его кратностью М_п/М_ном. Двигатель, обладающий хорошими пусковыми свойствами, развивает значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. Однако получение такого сочетания пусковых параметров в асинхронном двигателе сопряжено с определенными трудностями, а иногда оказывается невозможным.

В начальный момент пуска двигателя  скольжения s=1, при этом пусковой ток определяется по следующей формуле:

.

Пусковой момент:

.

По вычисленным значениям  пускового тока и пускового момента  построим пусковую характеристику, показанную на рис. 4.

 

Рис. 4. Пусковая характеристика двигателя

 

Для нормальной работы электродвигателя необходимо выбрать оптимальный способ его пуска. Различают несколько видов пуска электродвигателя:

1. Пуск непосредственным включением  в сеть.
2. Пуск при пониженном напряжении:

• пуск переключения обмотки статора с одной схемы соединения на другую;

• пуск понижением подводимого напряжения посредством реакторов;
• пуск двигателя через понижающий автотрансформатор.

Исходя из анализа  пусковых параметров и построенной  пусковой характеристики, необходимо выбрать наилучший способ пуска  электродвигателя и охарактеризовать его.

2.7 Расчет энергетических  показателей и построение

энергетической диаграммы

Преобразование электрической  энергии в механическую в асинхронном  двигателе связано с потерями энергии, поэтому полезная мощность на выходе двигателя Р₂ всегда меньше мощности на входе Р₁ (потребляемой мощности двигателем из электрической сети) на величину потерь SR.

 

Потери в электрических  машинах разделяют на основные (магнитные, электрические и механические) и добавочные.

Сумма всех потерь асинхронного двигателя определится (Вт):

1) Магнитные потери Р_М в асинхронном двигателе вызваны потерями на гистерезис и потерями на вихревые токи, происходящими в сердечнике при его перемагничивании:

2) Электрические потери  в асинхронном двигателе вызваны  нагревом обмоток статора и  ротора проходящими по ним  токами.

• Электрические потери в обмотке статора

• Электрические потери в обмотке ротора

3) Электромагнитная мощность  асинхронного двигателя Р_ЭМ – это мощность передаваемая на ротор за вычетом магнитных Р_М и электрических Р_Э1 потерь.

 

 

4) Добавочные потери Р_ДОБ включают в себя потери, вызванные действием высших гармоник МДС, пульсацией магнитной индукции и т.д. в соответствии с ГОСТом добавочные потери принимают равными 0,5% от подводимой к двигателю электрической мощности Р₁.

5) Механические потери Р_МЕХ – это потери на трение в подшипниках и на вентиляцию.

Энергетическая  диаграмма – это графическое изображение энергетических процессов электрических машин, показывающее распределение энергии и количество потерь.

На рис. 5 представлена энергетическая диаграмма асинхронного двигателя, из которой видно, что часть проводимой к двигателю мощности Р₁ затрачивается в статоре на магнитные Р_М и электрические Р_Э1 потери. Оставшаяся после этого электромагнитная мощность Р_ЭМ передается на ротор, где частично расходуется на электрические потери Р_Э2. Часть мощности идет на покрытие механических Р_МЕХ и добавочных Р_ДОБ потерь, а оставшаяся после покрытия всех потерь мощности составляет полную мощность двигателя Р₂.

 

 

 

Рис. 5. Энергетическая диаграмма  асинхронного двигателя.

2.8 Расчет и построение круговой диаграммы с указанием

режима работы ЭД

Пусть в некоторой  комплексной системе координат  дан треугольник, построенный на векторах токов İ_1, İ₂^' и İ₀. İ₀ – это неизменный параметр, не зависящий от активной нагрузки, подключённой на зажимы неподвижного ротора. Если изменять это сопротивление от 0 до ¥ точка пересечения векторов İ₁ и İ₂^' будет занимать различное положение на окружности (в виду того, что токи İ₁ и İ₂^' в зависимости от изменения нагрузки будут меняться). Данную окружность принято называть окружностью токов (круговая диаграмма).

 

Построение  круговой диаграммы

 

1. Выбираем комплексную  систему координат. Ось действительных  чисел (ось координат) обозначим  , а ось мнимых чисел (ось абсцисс) – (-j)

 

2. Выбираем масштаб токов m_i и строим в данном масштабе вектора токов İ₁; İ₂^'; İ₀.

;  ;    (мм) 

3. Из точки Н, называемой точкой холостого хода, соответствующей скольжению s=0, проводим прямую, параллельную оси абсцисс, на которой откладываем отрезок НС, равный диаметру окружности токов (d_i):

4. Разделив отрезок НС на две равные части, получаем точку О₁, из которой радиусом d_i /2 проводим полуокружность.

5.  Из точки Н в масштабе токов проводим дугу радиусом эквивалентным пусковому току I_п=I_к.з. В месте пересечения этой дуги и полуокружности токов получаем точку К, показываемую точкой к.з. Соединяя точки К и Н, получаем вектор тока к.з. I_к.з.=I_п. Точке К на диаграмме соответствует скольжение s=1.

6. На середине отрезка О₁С отмечаем точку F, в которой восстанавливаем перпендикуляр к диаметру НС. На этом перпендикуляре отмечаем отрезок FF₁

7. Из точки Н через точку F₁ проводим прямую до пересечения с окружностью в точке Т. Точка Т соответствует скольжению s= ±¥ (ротор вращается по часовой стрелке или против неё с бесконечно большой скоростью).

8. Из точки О₁ опускают перпендикуляр на линию НТ и продолжают его до пересечения с окружностью токов в точке Е. Точка Е на круговой диаграмме соответствует максимальному моменту, т.е. критическому скольжению s_КР. 

      Таким  образом, на круговой диаграмме  отмечены три характерные точки: Н (s=0), К (s=1) и Т (s=±¥) между которыми расположены три зоны возможных режима асинхронной машины. При обходе окружности токов по часовой стрелке этим режимом соответствуют:

а)  дуга НК – двигательный режим (0<s<1);

б) дуга КТ – тормозной режим (1<s<¥);

в) дуга НС – генераторный режим (-¥<s<0).

Соединив точки Н и К, получаем линию полезной мощности НК, Н и Т – линию электромагнитной мощности НТ.

2.9 Определение по круговой  диаграмме рабочих характеристик  ЭД

 

Из точки D опустим перпендикуляр на ось абсцисс (Da). Точки пересечения Da с НК, НТ и НС обозначим соответственно b, c и d.

1. Определение мощностей двигателя:

     а) Подводимая  мощность.

Подводимую мощность на круговой диаграмме  определяют отрезком Dа (расстояние, отсчитанное от оси абсцисс, которую называют линией подведения мощности Р₁, до заданной точки на окружности токов).

,

где m₁- число фаз (m₁=3)

б) Полезная мощность.

Полезную мощность на круговой диаграмме определяют отрезком, измеренным по вертикали от окружности токов до линии полезной мощности.

в) Электромагнитная мощность.

Электромагнитная мощность определяют отрезком, измеренным по вертикали  от окружности токов до линии электромагнитной мощности.

 

 

2. Определяем моменты двигателя:

а) Электромагнитный момент.

Электромагнитный момент определяется аналогично определению  электромагнитной мощности.

б) Максимальный момент.

Из точки Е опустим перпендикуляр на ось абсцисс. N – точка пересечения перпендикуляра с линией электромагнитной мощности.

в) Пусковой момент.

Из точки К опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. L – точка пересечения перпендикуляра с линией электромагнитной мощности.

3. Коэффициент мощности.

Для определения коэффициента мощности на оси ординат строят полуокружность произвольного диаметра Of . Для заданной на окружности токов . Для удобства расчета обычно принимают Of=70 мм. В этом случае .

4. КПД двигателя.

Если определять КПД  как отношение полезной мощности P₂ к подведенной    мощности, то:

.

 

2.10 Тепловой  расчет обмоток статора двигателя

 

При выполнении теплового  расчета необходимо учитывать следующее:

1. Потери в обмотках  вычисляются при сопротивлениях, приведенных к максимальной допустимой  температуре; для этого сопротивление,  определенное при 20 ⁰С, умножаем на коэффициент m^/_T в соответствии с выбранным классом нагревостойкости изоляции:

 

Класс нагревостойкости изоляции	H
Значение коэффициента m/T	1,58

 

2. При тепловом расчете  обмотки статора учитывают, что  воздуху внутри двигателя передается  только часть потерь в активной  части статора, эта доля потерь  учитывается коэффициентом k, остальные потери передаются непосредственно через станину наружному охлаждающему воздуху:

 

Количество полюсов 2р	Коэффициент k для двигателей со степенью защиты
	IP44	IP23
2, 4	0,2-0,22	0,8-0,84

 

3. Для обмоток, не  имеющих изоляцию катушек в  лобовых частях, первое слагаемое в формуле , а также Δt_ИЛ1 в формуле необходимо считать равным нулю.

4. При определении  по формуле  среднего превышения температуры воздуха внутри машины Δt_В у асинхронных двигателей со степенью защиты IP23 принимают, что воздух внутри двигателя нагревается всеми выделяемыми потерями, а у двигателей со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IС0141 потери составляют примерно 0,9Р_мхΣ.