Расчет трансформатора и электрических машин (стр. 2 )

(1.6)

1.5 Схема замещения трансформатора:

Рисунок 2 – Упрощенная схема замещения трансформатора

1.6. Вычисление значения напряжения U2 на зажимах вторичной обмотки и коэффициента полезного действия для различных значений коэффициента нагрузки . Вычисления провести для b=0,25; 0,50; 0,75; 1,0 при cos(f2)=0.8 при f2>0. Построить графики зависимостей и .

Рассчитаем вспомогательные параметры.

Составляющие напряжения короткого замыкания:

- активная, - реактивная. (1.7)

%

%

Напряжение на вторичных зажимах описывается внешней характеристикой трансформатора. Вычисление проводится по формуле:

, (1.7)

где - ЭДС вторичной обмотки.

Номинальное падение напряжения . При этом принимается, что в номинальном режиме коэффициент нагрузки , сдвиг фазы во вторичной цепи положителен, причем .

Номинальное падение напряжения %

ЭДС вторичной обмотки:

(В)

Рассчитаем изменение вторичного напряжения для случая (), :

% (1.8)

Для расчета напряжения вторичной обмотки используем формулу:

. (1.9)

Таблица 2 - Зависимость выходного (линейного) напряжения трансформатора от нагрузки

cos(f2)=0.8	b	U2л, В
f2>0	0	241,32
0.25	238,35
0.5	235,38
0.75	232,41
1	229,44

КПД трансформатора рассчитывается по формуле:

(1.10)

Мощность потерь короткого замыкания в одной обмотке:

Вт (1.11)

Потери в трех фазных обмотках будут втрое больше:

Вт

Рассчитаем КПД трансформатора для случая () :

(1.12)

Как видим, КПД трансформатора достаточно высок.

Для остальных случаев результат расчета КПД сведем в таблицу:

Таблица 3 - Зависимость КПД трансформатора от нагрузки

cos(f2)=0.8	b,	, %
f2>0	0	0
0.25	97.577
0.5	98.072
0.75	97.928
1	97.625

Рисунок 3 – Зависимость КПД от коэффициента нагрузки

Рисунок 4 – Зависимость выходного напряжения от коэффициента нагрузки

2. Расчет асинхронного двигателя в системе электропривода

2.1. Расчет эквивалентной мощности и выбор асинхронного двигателя

При расчете принять, что в период паузы () двигатель работает в режиме холостого хода без отключения от сети.

Многоступенчатый график нагрузки, характеризующий длительный переменный режим работы электропривода (рисунок 5), можно привести к равномерному, воспользовавшись понятием эквивалентной мощности:

; (2.1)

По данной формуле посчитаем эквивалентную мощность и выберем необходимый двигатель при условии .

Рисунок 5 – Нагрузочная диаграмма

По каталогу выбираем двигатель 4АК180М6УЗ, имеющий следующие параметры:

-номинальная мощность

-номинальное скольжение

-КПД в номинальном режиме

-кратность максимального момента

-напряжение ротора

-ток ротора

-постоянная времени нагрева

-суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя

Характеристика двигателя 4АК180М6УЗ: двигатель серии 4А с фазным ротором; исполнение по способу защиты – IP44; станины и щиты – чугунные; высота оси вращения -180 мм; установочный размер по длине станины – средний (М); выпускается только одна длина сердечника; число полюсов – 6; климатическое исполнение – УЗ, которое означает возможность эксплуатации электрической машины в зоне умеренного климата, в закрытых помещениях.

2.2. Проверка выбранного двигателя по нагреву

Проверка по нагреву производится по методу средних потерь. Для этого вначале определим потери мощности в номинальном режиме по данным каталога:

(2.2)

Найденные потери мощности являются суммой потерь в меди обмоток статора и ротора, в стали и механических. Будем считать, что механические потери остаются постоянными, тогда сумму потерь разделим на 2 группы:

1)  постоянные потери, или потери холостого хода, включающие в себя потери в стали, механические и дополнительные;

2)  переменные потери в обмотках, зависящие от нагрузки.

Найдем потери в меди обмоток и потери х. х. из следующих соотношений:

Потери в обмотках являются переменными. Найдем потери для каждой ступени графика нагрузок:

(2.3)

где

Пример расчета приведен для первой ступени, остальные результаты расчетов приведены в таблице 4.

(2.4)

Таблица 4 – Результаты расчетов.

					,кВт	,кВт	,кВт	,кВт	,кВт
0.615	1.15	0.39	1.39	0	1.317	2.67	0.99	3.55	0.7735

Средние потери за цикл определим по формуле: