Výpočet mechanických charakteristik asynchronního motoru, Konstrukce přirozené mechanické charakteristiky motoru – Návrh elektromotoru pro ventilátor

Mechanická charakteristika motoru je závislost otáček rotoru na momentu na hřídeli n = f (M2). Protože moment volnoběhu je při zatížení malý, pak M2 ? M a mechanická charakteristika je reprezentována závislostí n = f (M). Pokud vezmeme v úvahu vztah s = (n1 – n) / n1, pak lze mechanickou charakteristiku získat znázorněním její grafické závislosti v souřadnicích n a M (obr. 1).

Obr. Mechanické vlastnosti asynchronního motoru

Přirozená mechanická charakteristika asynchronního motoru odpovídá základnímu (certifikačnímu) schématu jeho zapojení a jmenovitým parametrům napájecího napětí. Umělé charakteristiky se získají, pokud jsou zahrnuty jakékoli další prvky: rezistory, tlumivky, kondenzátory. Pokud je motor napájen nejmenovitým napětím, charakteristiky se také liší od přirozené mechanické charakteristiky.

Mechanické charakteristiky jsou velmi pohodlným a užitečným nástrojem při analýze statických a dynamických režimů elektrického pohonu.

Data pro výpočet mechanických charakteristik daného pohonu a motoru:

Trojfázový asynchronní motor s rotorem veverkové klece je napájen ze sítě s napětím = 380 V při = 50 Hz.

Parametry motoru 4AM160S4:

cosсн= 0,86, сн= 0,89, kн= 2,2

Určete: jmenovitý proud ve fázi statorového vinutí, počet pólových párů, jmenovitý skluz, jmenovitý moment na hřídeli, kritický moment, kritický skluz a sestrojte mechanickou charakteristiku motoru. Řešení.

(3.1) Jmenovitý výkon odebíraný ze sítě:

(3.2) Jmenovitý proud odebíraný ze sítě:

(3.3) Počet pólových párů

kde n1 = 1500 je synchronní frekvence otáčení nejblíže jmenovité frekvenci nн = 1460 ot/min.

(3.4) Jmenovitý skluz:

(3.5) Jmenovitý točivý moment na hřídeli motoru:

(3.6) Kritický okamžik

Mk = km x Mn = 1,5 x 249,5 = 374,25 Nm.

(3.7) Kritický skluz zjistíme dosazením M = Mn, s = sn a Mk / Mn = km.

Pro konstrukci mechanických charakteristik motoru pomocí n = (n1 – s) definujeme charakteristické body: bod volnoběhu s = 0, n = 1500 ot/min, M = 0, bod jmenovitého režimu sн = 0,03, nн = 1500 ot/min, Mн = 249.5 Nm a bod kritického režimu sk = 0,078, Mк = 374.25 Nm.

Pro počáteční bod módu sп = 1, n = 0 nacházíme

Na základě získaných dat jsou konstruovány mechanické charakteristiky motoru. Pro přesnější konstrukci mechanických charakteristik je třeba zvýšit počet výpočtových bodů a pro dané skluzy určit momenty a frekvenci otáčení.

Mechanická charakteristika motoru je závislost otáček n na momentu zatížení M na hřídeli.

Rozlišuje se mezi přirozenými a umělými vlastnostmi elektromotorů.

Přirozená mechanická charakteristika je závislost otáček motoru na točivém momentu na hřídeli za nominálních provozních podmínek motoru ve vztahu k jeho parametrům (jmenovité napětí, frekvence, odpor atd.). Změna jednoho nebo více parametrů způsobí odpovídající změnu mechanické charakteristiky motoru. Taková mechanická charakteristika se nazývá umělá.

Pro konstrukci rovnice pro mechanické charakteristiky asynchronního motoru použijeme Closův vzorec (4.1):

kde M_{k —} kritický moment motoru (4.1.1):;

S_{k —} kritický prokluz motoru (4.1.2);

— přetížitelnost motoru ( = 3);

S_н — jmenovitý prokluz motoru (4.1.3):

kde n_н — otáčky rotoru;

n₁ — synchronní rychlost statorového pole (4.1.4);

kde f je průmyslová frekvence proudu napájecí sítě, (f = 50 Hz) (4.1.5);

P — počet pólových párů (pro motor 4AM132S4 P=2)

Jmenovitý skluz motoru 4AM132S4

Kritický prokluz motoru

Kritický moment motoru

Pro vykreslení charakteristiky v souřadnicích přejdeme od posuvu k počtu otáček na základě rovnice

Posuv je nastaven v rozsahu od 0 do 1

S = 0 n = 1500 . (1 – 0) = 1500 ot/min;

S = 0.1 n = 1500. (1 – 0.1) = 1350 ot/min;

S = 0.2 n = 1500. (1 – 0.2) = 1200 ot/min;

S = 0.3 n = 1500. (1 – 0.3) = 1050 ot/min;

S = 0.4 n = 1500. (1 – 0.4) = 900 ot/min;

S = 0.5 n = 1500. (1 – 0.5) = 750 ot/min;

S = 0.6 n = 1500. (1 – 0.6) = 600 ot/min;

S = 0.7 n = 1500. (1 – 0.7) = 450 ot/min;

S = 0.8 n = 1500. (1 – 0.8) = 300 ot/min;

S = 0.9 n = 1500. (1 – 0.9) = 150 ot/min;

S = 1 n = 1500. (1 – 1) = 0 ot/min.

Pro stejné skluzy najdeme odpovídající momenty pomocí Closova vzorce:

Pomocí těchto hodnot přistoupíme ke konstrukci přirozených mechanických charakteristik motoru.

Obrázek 1: Přirozená mechanická charakteristika motoru