Расчет статических характеристик электропривода системы ПЧ-Д с АИН

По данным крана ККТС-20 для расчета принимаем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А225М8У3 со следующими паспортными данными:

Р_ном = 30 кВт

U_1ном = 380/660 В

n_н = 735 об/мин

λ = М_кр/М_ном = 2.1

р_п = 4

J_дв = 0.74 кг∙м²

η_ном = 90.5%

cosφ_ном = 0.81

 

1. Номинальный ток фазы статора

А.

где U_1ном = 380 В – фазное напряжение статора.

Р_ном – номинальная мощность электродвигателя;

сos φ_ном – номинальный коэффициент мощности;

η_ном – номинальный КПД.

 

2. Линейный номинальный ток статора

 

3. Из условия выбираем преобразователь частоты марки Mitsubishi серии FR-A540EC типа 37к, для которого:

I_пч = 71 А > I_лном = 62.1 А.

 

4. Активное сопротивление фазы статора

где =

 

5. Угловая скорость магнитного поля статора

 

6. Номинальный и критический моменты двигателя

 

где с^-1 – номинальная угловая скорость вала двигателя;

М_кр – критический момент двигателя.

 

 

7. Индуктивное сопротивление короткого замыкания

 

8. Индуктивные сопротивление статора и приведенное ротора

 

9. Приведенное активное сопротивление фазы ротора

 

11. Номинальный приведенный ток ротора

 

12. Номинальный коэффициент мощности роторной цепи

.

Тогда

.

 

13. Номинальный ток намагничивающего контура

 

14. Номинальная ЭДС фазы статора

 

15. Индуктивное сопротивление намагничивающей цепи

 

 

16. Коэффициенты рассеяния статора и ротора

 

17. Общий коэффициент рассеяния

 

18. Определение величин b, c, d, e

Введем обозначения

;

.

 

При этом

;

.

 

19. Определим коэффициенты, необходимые для расчета электромеханических и механических характеристик

 

Где β; – абсолютное скольжение двигателя;

ν; = f₁ / f_1ном – относительная частота тока статора;

f_1ном – номинальная частота питающей сети;

 

20. Критическое скольжение при ν;<1.0 определяем по формуле

.

 

 

21. Критическое скольжение при ν;≥1.0. Причем в диапазоне ν;=1.4÷1.0 эта величина практически не меняется, поэтому в примере используем ν;=1.4.

 

.

 

 

22. Для получения семейства характеристик задаемся относительной частотой

ν;: 1.4; 1.2; 1.0; 0.8; 0.6; 0.4; 0.2. Для этих относительных частот задаемся параметром абсолютного скольжения β от 0 до 1.0, включая величины номинального и критических скольжений. Расчет коэффициентов сводим в таблицу 1, используя данные, полученные в п.19.

 

 

Таблица 2.1. Расчет коэффициентов А(n), В(n), С(n).

β;		0.02	0.05	0.085	0.164	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
B(β)	0.067	0.068	0.073	0.085	0.134	0.167	0.47	0.97	1.66	2.56
C(β)	0.00018	0.00065	0.0031	0.0086	0.032	0.047	0.19	0.42	0.75	1.172
A(ν=1.4)	0.15	0.17	0.21	0.32	0.75	1.03	3.6	7.8	13.8	21.4
A(ν=1.2)	0.11	0.12	0.16	0.24	0.55	0.76	2.6	5.8		15.7
A(ν=1.0)	0.08	0.09	0.11	0.17	0.39	0.53	1.84	4.0	7.04	10.9
A(ν=0.8)	0.05	0.06	0.07	0.12	0.25	0.34	1.2	2.6	4.5	-
A(ν=0.6)	0.03	0.031	0.04	0.06	0.14	0.2	0.7	1.46	-	-
A(ν=0.4)	0.01	0.014	0.02	0.03	0.07	0.09	0.31	-	-	-
A(ν=0.2)	0.0032	0.0038	0.005	0.008	0.02	0.03	-	-	-	-

 

 

23. Уравнения электромеханической и механической характеристик для основного закона частотного регулирования при ν;<1.0

 

; .

 

При ν;≥1.0

 

; .

 

 

Угловая скорость вала двигателя вычисляется по следующей формуле:

 

 

Используя данные таблицы 2.1,осуществляется расчет электромеханических и механических характеристик, представленный в таблице 2.2.

 

 

Таблица 2.2. Расчет статических характеристик двигателя для основного закона частотного регулирования.

β;		0.02	0.05	0.085	0.164	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
ν;=1.4
ω;, с-1	109.9	108.3		103.2		94.2	78.5		47.1	31.4
I1, A	15.6	27.8	54.6	73.7		96.1	103.3			105.2
M, Н·м				531.4	437.5	388.5	222.3			93.5
ν;=1.2
ω;, с-1	94.2	92.6	90.3	87.5	81.3	78.5		47.1	31.4	15.7
I1, A	16.8	30.6		78.8	100.4	103.5	112.5	112.3		114.2
M, Н·м				607.3				177.4	137.2	109.2
ν;=1.0
ω;, с-1	78.5		74.6	71.8	65.6		47.1	31.4	15.7
I1, A		32.3	63.8	85.5		113.2	122.1			124.6
M, Н·м				714.5		539.2		214.4	162.4
ν;=0.8
ω;, с-1		61.2			49.9	47.1	31.4	15.7
I1, A	19.1			117.3			234.4
M, Н·м									648.2
ν;=0.6
ω;, с-1	47.1	45.5	43.2	40.4	34.2	31.4	15.7
I1, A	19.1			117.3			234.4
M, Н·м
ν;=0.4
ω;, с-1	31.4		27.5		18.5	15.7
I1, A	19.1			117.3			234.4
M, Н·м
ν;=0.2
ω;, с-1	15.7	14.1	11.8		2.8
I1, A	19.1			117.3
M, Н·м

 

Графический вид электромеханических и механических характеристик, построенных по данным таблицы 2.2., представлен на рис.2.2 и 2.3.