Расчет тока трехфазного двигателя

Расчёт обмотки трёхфазного односкоростного асинхронного двигателя.

Расчёт однослойной обмотки трёхфазного электродвигателя с напряжением питания 380 вольт, частотой тока 50 герц, соединение фаз “Y”, количество параллельных ветвей а=1.

Определение основных параметров.

• Формула для определения числа полюсов (максимально допустимых оборотов) сердечника статора. Результат округлить до ближайшего целого чётного числа. Di – внутренний диаметр сердечника статора в см. h – высота спинки статора в см.
  

• Число пазов на полюс и фазу.Z1 – число пазов статора, 2р – число полюсов, m – количество фаз.
  

• Шаг однослойной обмотки по пазам.Z1 – число пазов статора, 2р – число полюсов.
  

Расчёт числа витков в пазу.

• Число витков в пазу.Z1 – число пазов статора, L – длина сердечника статора в см, b – ширина зубца статора в см, Вz – магнитная индукция в зубцах статора, выбирается в зависимости от мощности, оборотов и исполнения электродвигателя.
  

• Формула для проверки величины магнитной индукции в спинке статора.Если магнитная индукция превысит величину указанную в таблицах, увеличить число витков в пазу. Z1 – число пазов статора, L – длина сердечника статора в см, h – высота спинки статора в см, N – число витков пазу.
  

Расчёт площади паза.

• Трапецеидальный паз. Размеры паза в мм.
  
  Разбиваем паз на две фигуры, это трапеция с высотой h и круг с диаметром а.
  Высоту трапеции определяем
  .
  Площадь трапеции
  .
  Площадь круга
  .
  Для определения площади паза, нужно к площади трапеции прибавить половину площади круга.
  Площадь паза.
  .

• Грушевидный паз. Размеры паза в мм.
  
  Разбиваем паз на три фигуры, это трапеция с высотой h и два круга с диаметром а и b.
  Высоту трапеции определяем
  .
  Площадь трапеции
  .
  Площадь круга
  .
  Для определения площади паза, нужно к площади трапеции прибавить половину площади круга а и b.
  Площадь паза
  .

Расчёт диаметра провода.

• Диаметр провода с изоляцией, мм.kп – коэффициент заполнения паза по таблице №1. F – площадь паза. N – число витков пазу.
  

• При известных обмоточных данных старой обмотки, для расчёта сечения провода воспользуйтесь этой формулой, где Nс – число витков в пазу старой обмотки, Sс – сечение провода старой обмотки, N – число витков в пазу новой обмотки.
  

• Расчёт сечения провода с помощью стальных спиц.Nsp – число спиц поместившихся в паз, Ssp – сечение спицы (Диаметр спицы, условно диаметр провода с изоляцией), N – число витков в пазу новой обмотки.
  

Расчёт максимального тока.

• Формула для расчёта максимального тока электродвигателя.S – сечение провода, j – плотность тока, выбирается в зависимости от мощности, оборотов и исполнения электродвигателя.
  

Расчёт мощности электродвигателя.

• Формула для расчёта мощности электродвигателя.I – максимальный ток электродвигателя. Результат произведения коэффициентов мощности и полезного действия (cosφ×η), берётся из таблиц в зависимости от мощности и оборотов электродвигателя.
  

Расчёт числа витков в пазу фазного ротора.

Расчёт однослойной обмотки с частотой тока 50 герц, соединение фаз “Y”, количество параллельных ветвей а=1.

• Число витков в пазу.U2 – напряжение питания обмотки ротора (от 100 до 340 вольт), N – количество витков в пазу статора, Z1 – число пазов статора, U – напряжение питания обмотки статора, Z2 – число пазов ротора.
  

• Число пазов на полюс и фазу.Z2 – число пазов ротора, 2р – число полюсов, m – количество фаз.
  

• Шаг однослойной обмотки по пазам.Z2 – число пазов ротора, 2р – число полюсов.
  

Литература по данной теме:
Девотченко Ф.С. “Замена обмотки трёхфазных электродвигателей.” 1991 г.
Кокорев А.С. “Справочник молодого обмотчика электрических машин” 1979 г.

Источник: sprav.dvigatel.org

Расчет параметров трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, при­веденные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке s_HM, момент на валу М_ном, начальный пусковой М_п и максимальный

М _max момен­ты, номинальный и пусковой токи I_HM и I_п в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение
U=220 /380 В, номинальная мощность Р₂ = 40 кВт, частота вращения п₂=980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пу­скового тока К_I = 5, кратность пускового момента K_M = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное сколь­жение, номинальные максимальный и пусковой вра­щающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «тре­угольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагружен­ного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220. В?

Решение. Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, ча­стотой вращения магнитного поля или ротора.

Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнит­ного поля число пар полюсов определяем по формуле

По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п₂ = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.

Частота вращения магнитного поля

Номинальное значение скольжения

Мощность, потребляемая двигателем,

Номинальный вращающий момент двигателя

М_max = λ*.М _ном = 1,8 • 389,8 = 701,6 Н • м.

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U=220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U=380 В.

Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U=220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».

Фазный ток в обмотке статора

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряже­нием U=38О В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощ­ностей для линейных значений токов и напряжений

При соединении обмоток в «звезду» линейный ток

Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.

Для определения возможности пуска в ход двигате­ля, находящегося под номинальной нагрузкой и пони­женным напряжением, необходимо определить пуско­вой вращающий момент при пониженном напряжении.

В соответствии с формулой M=CU 2 вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подво­димого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент

M’=C U_ном = C<0,9U_HOM) 2 = 0,81 х М_аоы=0,81x 389,8 = 315,74 Н • м. Соответствен­но пусковой момент

М’_п =К_М* М’= 1,1*315,74 = 347,3 Н-м, что меньше тормозного момента на валу на 42,5 Н • м, т.е. пуск невозможен.

Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при понижен­ном напряжении. Двигатели, работающие при со­единении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». Определить пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжени­ем

U_Ф = U_л/ = 220/1,73 = 127 В, что составляет 57,7% U_ном,

пусковой момент при переключении обмо­ток

М _п = C*U 2 = C (0,57U_HOM) 2 = 0_.33CU _ном =128,8 Н-м, т. е. в три раза меньше номинального значения.

Источник: megapredmet.ru

Расчет характеристик трехфазного асинхронного двигателя

В электроприводе производственного агрегата используется асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором. Двигатель работает в номинальном режиме при линейном напряжении Uл = 380 В и при промышленной частоте f = 50 Гц.
Используя данные электродвигателя, выбрать сечение питающих проводов и номинальный ток плавких вставок предохранителей. Построить график зависимости вращающего момента от скольжения М = f(s), предварительно вычислив номинальное и максимальное значения момента, пусковой момент, а также значения вращающего момента при скольжении, равном 0,2; 0,4; и 0,6. Смотреть видео: асинхронный двигатель Исходные данные:
Iпуск/Iном = 6,5; Ммакс/Мно = 2,0; КПДном = 0,82; сosjном = 0,83;
Тип двигателя – 4А80А2У3; Рном = 1,5 кВТ; Sном = 7,0 %.

• Определим номинальный ток двигателя:

По найденному значению тока из табл. Приложения 2 выбираем сечение питающего провода для двигателя. При номинальном токе 3,35 А подойдут провода сечением 2,5 кв. мм трехжильные медные с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией или трехжильные алюминиевые провода с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией.

• Определим величину пускового тока из известного по условию задачи соотношения Iпуск/Iном = 6,5:

• Определим номинальный ток плавкой вставки:

Если принять, что двигатель работает с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски):

Из ряда стандартных плавких вставок на номинальные токи 6, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 60, 80, 100, 120, 150 А выбираем вставку на номинальный ток 15 А.

• Определим частоту вращения магнитного поля двигателя:

В обозначении двигателя (4А80А2У3) после буквы “А” указано количество полюсов, количество пар полюсов вдвое меньше, т.е. в данном случае Р = 1.

• Определим частоту вращения ротора двигателя:

• Определим вращающий момент при номинальном режиме работы:

• Из заданной по условию задачи перегрузочной способности двигателя (Ммакс/Мно = 2,0) определим максимальный вращающий момент:

• Определим величину скольжения, при которой момент наибольший:

Из двух полученных значений по условию устойчивой работы двигателя выбираем .

• Определим пусковой момент двигателя (при S = 1):

• Определим момент при S = 0,2:

• Построим график зависимости вращающего момента от скольжения:

Источник: freewriters.narod.ru

Определение мощности электродвигателя без бирки

При отсутствии техпаспорта или бирки на двигателе возникает вопрос: как узнать мощность электродвигателя без таблички или технической документации? Самые распространенные и быстрые способы, о которых мы расскажем в статье:

• По диаметру и длине вала
• По габаритам и крепежным размерам
• По сопротивлению обмоток
• По току холостого хода
• По току в клеммной коробке
• С помощью индукционного счетчика (для бытовых электродвигателей)

Определение мощности двигателя по диаметру вала и длине

Простейшие способы определения мощности и марки двигателя – габаритные размеры – вал или крепежные отверстия. В таблице указаны длины и диаметры валов (D1) и длина (L1) для каждой модели асинхронного промышленного трехфазного мотора. Перейти к подробным габаритным размерам электродвигателей АИР

Проверить мощность по габаритам и крепежным размерам

Таблица подбора мощности двигателя по крепежным отверстиям на лапах (L10 и B10):

Источник: slemz.com.ua

Пусковой ток.

В паспорте электрического двигателя указывается ток при номинальной нагрузке на валу, он меньше пускового тока. Если отмечено 13,8/8 А, то это значит, что при подсоединении двигателя к сети 220 В и номинальной нагрузке ток двигателя будет равен 13,8 А. При подсоединении к сети 380 В – ток 8 А, таким образом верно равенство мощностей: √3 х 380 х 8 = √3 х 220 х 13,8.

Зная номинальную мощность двигателя определяют его номинальный ток. При включении двигателя в трехфазную распредсеть 380 В номинальный ток рассчитывается следующим образом:

Iн = Pн/(√3Uн х сosφ), кА

где Pн – номинальная мощность двигателя, кВт, Uн – напряжение в сети, кВ (0,38 кВ). Коэффициент мощности (сosφ) – паспортные значения двигателя.

Рис. 1. Паспорт электрического двигателя.

Если не известен коэффициент мощности двигателя, то номинальный его ток с малой погрешностью определяется по отношению “два ампера на киловатт”, т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им из сети ток будет приблизительно равен 20 А.

Для упомянутого на рисунке двигателя это отношение также выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более верные величины тока при применении данного отношения получаются при мощностях электродвигателей от 3 кВт.

При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется маленький ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к перегреву обмоток двигателя, и возникает опасность выхода из строя электродвигателя.

При пуске из сети электрическим двигателем потребляется пусковой ток Iпуск, который в 3 – 8 раз выше номинального. Характеристика изменения тока представлена на графике (рис. 2, а).

Рис. 2. Характеристика изменения тока, потребляемого электродвигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)

Подлинную величину пускового тока для электродвигателя определяют зная величину кратности пускового тока – Iпуск/Iном. Кратность пускового тока – техническая характеристика двигателя, ее известна из каталогов. Пусковой ток рассчитывается согласно формуле: I пуск = Iх. х (Iпуск/Iном).

Понимание истинной величины пускового тока необходимо для подбора плавких предохранителей, проверки включения электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя, при подборе автоматических выключателей и для высчитывания величины падения напряжения в сети при пуске.

Большой пусковой ток вызывает значительное падение напряжения в сети (рис. 2, б).

Если взять электросопротивление проводов, проложенных от источника до электродвигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток Iн=15 А, а пусковой ток Iп равным пятикратному от номинального, потери напряжения в проводах во время пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.

На клеммах электродвигателя, а также и на клеммах рядом работающих электродвигателей напряжение будет 220 – 75 = 145 В. Это понижение напряжения вызывает торможение работающих электродвигателей, что влечет за собой еще большее повышение тока в сети и выход из строя предохранителей.

В электрических лампах в моменты запуска электродвигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при включении электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи.

Для понижения пускового тока используется схема пуска электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.

Рис. 3. Схема пуска электрического электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.

Имеет принципиальное значение то, что далеко не каждый двигатель возможно включать по этой схеме. Широко распространенные асинхронные двигатели с рабочим напряжением 220/380 В, в том числе и двигатель, показанный на рисунке 1 при включении по этой схеме выйдут из строя.

Для понижения пускового тока электродвигателей энергично употребляют специальные процессорные устройства плавного пуска (софт-стартеры).

Источник: www.calc.ru