Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий

Курсовой проект

Проектирование асинхронного электродвигателя серии 4А мощностью 2,2 кВт

г. Екатеринбург

2009г.

Содержание

Введение

1. Выбор главных размеров

2. Определение z_1, щ₁ и сечения провода обмотки статора

3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

4. Расчёт ротора

5. Расчёт намагничивающего тока

6. Параметры рабочего режима

7. Расчёт потерь

8. Расчёт рабочих характеристик

9. Расчёт пусковых характеристик

10. Тепловой расчёт

11. Расчёт вентиляции

Литература

Приложение

Введение

Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу электропривода большинства механизмов, использующихся во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации составляют более 5% затрат из обслуживания всего установленного оборудования.

Поэтому создание серии высокоэкономичных и надежных асинхронных двигателей является важной народно-хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, и их эксплуатация и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов и трудовых ресурсов.

В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2-3 ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию дефицитных материалов.

Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надежности.

Серия имеет широкий ряд модификаций специализированных исполнений для максимальных удовлетворительных нужд электропривода.

1. Выбор главных размеров

1. Синхронная скорость вращения поля:

2. Высота оси вращения h=100 мм (двигатель 4А100L6 У3)

3. Внутренний диаметр статора

4. Полюсное деление

5. Расчетная мощность

и - исходные данные

6. Электромагнитные нагрузки стр.166,1

7. Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки принимаем:

стр.166,1

8. Расчетная длина воздушного зазора:



При

;

- коэффициент формы поля

9. Отношение: значение находится в рекомендуемых пределах

2. Определение ₁, ₁ и сечения провода обмотки статора

10. Предельные значения t₁ стр.170,1 t_min=8 мм, t₁=10 мм

11. Число пазов статора:

Принимаем ₁=36, тогда

12. Зубцовое деление статора



13. Число эффективных проводников в пазу предварительно при условии

асинхронный двигатель статор ротор

14. Принимаем , тогда

15. Окончательные значения:

Значения А и В_б находятся в допустимых приделах.

16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно):

17. Сечение эффективного проводника (предварительно):



принимаем , тогда

обмоточный провод ПЭТМ (стр.470,1),

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно):

3. Расчет размеров зубцов зоны статора и воздушного зазора

Рис.1

19. Принимаем предварительно стр.174,1

; , тогда

по табл. 6-11,1 для оксидированных листов стали

20. Размеры паза в штампе принимаем по стр.179,1

21. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборке:

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

Площадь поперечного сечения прокладок в пазу:

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

22. Коэффициент заполнения паза:

4. Расчет ротора

23. Воздушный зазор:

24. Число пазов ротора стр.185,1 при 2 и

25. Внешний диаметр:

26. Длина:

27. Зубцовое деление:

28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал:



при и по табл. 6-16,1

29. Ток в стержне ротора:

при по стр.183,1; ]

30. Площадь поперечного сечения стержня:

плотность тока в стержне литой клетки принимаем J₂=3,1310⁶ A/м²

31. Паз ротора

Принимаем

Допустимая ширина зубца:

Размеры паза:

Полная высота паза:

Сечение стержня:

32. Плотность тока в стержне:

33. Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения:

Размеры замыкающих колец:



Рис.2.

Рис.3 Пазы статора и ротора

Таблица 1

№ п/п	Материал	Толщина, мм	Число слоев	Односторонняя толщина, мм
	Наименование, марка
1	Имидрофлекс	0,3	1	0,3
2	Имидофлекс	0,25	1	0,25
3	Провод ПЭТВ ТУ 16 50 5370 - 78	-	-	-

5. Расчет намагничивающего тока

34. Значение индукции В_j

расчетная высота ярма ротора: при 2р=6; стр. 194,1

35. Магнитное напряжение воздушного зазора:

36. Магнитные напряжения зубцовых зон:

статора

ротора

по таблице П-17, для стали 2013 Н_z1=2340 A/м при В_z1=1,93 Тл;



37. Коэффициент насыщения зубцовой зоны:

38. Магнитные напряжения ярм статора и ротора:

по таблице П-16 при при

39. Магнитное напряжение на пару полюсов:

40. Коэффициент насыщения магнитной цепи:

41. Намагничивающий ток:



относительное значение:

6. Параметры рабочего режима

42. Активное сопротивление фазы обмотки статора:

Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная

Для меди

Длина проводников фазы обмотки:

Длина вылета лобовой части катушки:



Относительное значение:

43. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

где для алюминиевой обмотки ротора

Приводим к числу витков обмотки статора:

Относительное значение:

44. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:



где

Относительное значение:



Рис. 4

45. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

где по табл.6-23,1 h₁=19,2+0,41,5=19,8 мм

Приводим к числу витков статора:

Относительное значение:

7. Расчет потерь

46. Основные потери в стали:

;

47. Поверхностные потери в роторе:

48. Пульсационные потери в зубцах ротора:

49. Сумма добавочных потерь стали:

50. Полные потери в стали:



51. Механические потери:

для двигателей 2p=6 коэф.

52. Добавочные потери при номинальном режиме:

Холостой ход двигателя:

, P_xx=191,6

8. Расчет рабочих характеристик

Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь скольжением

Результаты расчета приведены в табл. 2. Характеристики представлены на рис.6.

Таблица 1

№ п/п	Расчетная формула	Единица изм.	Скольжение
			0,01	0,02	0,04	0,058
1		Ом	252	126	63	43,45
2		Ом	0	0	0	0
3		Ом	256	130	67	47,45
4		Ом	13	13	13	13
5		Ом	256,33	130,65	68,25	49,2
6		А	0,86	1,68	3,22	4,47
7		-	0,999	0,995	0,981	0,96
8		-	0,051	0,1	0,19	0,264
9		А	0,859	1,67	3,16	4,29
10		А	3,04	3,17	3,61	4,18
11		А	3,16	3,58	4,8	6
12		А	0,91	1,78	3,41	4,73
13		Вт	566,94	1102,2	2085,6	2831,4
14		Вт	112,64	144,57	259,9	406,08
15		Вт	5,59	21,39	78,49	151,02
16		Вт	4,27	5,48	9,85	15,39
17		Вт	213,1	262,04	438,84	663,09
18		Вт	353,84	840,16	1646,76	2168,3
19		-	0,624	0,762	0,79	0,766
20		-	0,272	0,466	0,658	0,715

Расчет и построение круговой диаграммы:

Масштаб тока:

Масштаб мощности:

9. Расчет пусковых характеристик

55. Расчет пусковых характеристик. Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжению s=1.

Пусковые характеристики спроектированного двигателя представлены на рис. 8.

Параметры с учетом вытеснения тока ():

для

Активное сопротивление обмотки ротора:

Приведенное сопротивление ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока:

Индуктивное сопротивление обмотки ротора:

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения:

56. Учет влияния на параметры. Принимаем для s=1 коэффициент насыщения



[по рис. 6-50, стр. 219, 1 для B_фд = 4 Тл, х_д = 0,58]

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:

с₁ = (t₁ - b_ш1) · (1 - х_д) = (10,3 - 3) · (1- 0,58) = 3,07 мм

л_п1нас = л_п1 - Дл_п1нас = 1,214 - 0,18=1,034

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:

л_д1нас = л_д1 · х_д = 2,17 · 0,58 = 1,259

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения:

х_1нас = х₁ · 2,88 Ом, где

Ул_1нас = л_п1нас + л_д1нас + л_л1 = 1,034+1,259 +0,516=2,809

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока:

Дл_п2нас = 0,367

с₂ = (t₂ - b_ш2) · (1 - х_д) = (13,2 - 1,5) · (1-0,58) = 5,54 мм

л_п2онас = л_п2о - Дл_п2нас = 2 - 0,367=1,633

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения:

л_д2нас = л_д2 · х_д = 2,957 · 0,58=1,715

Приведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния вытеснения тока и насыщения:

х^Ч_2онас = х₂ · 4,3 Ом, где

Ул_2онас = л_п2онас + л_д2нас + л_л2 = 1,633 +1,715+0,163=3,511

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

х_12п = х₁₂ · 97,9 Ом

с_1пнас = 1 + 1,03

Расчёт токов и моментов:

б_п = r₁ + c_1пнас · 6,32

b_п = х_1нас + с_1нас · х^Ч_2онас = 2,88+1,03 · 4,3 = 7,31

I^Ч_2онас = 22,8 А

I_1онас = I^Ч_2онас · c_1пнас = 22,8 · 1,03 = 23,44 А

I_б* = 3,9

М_п* = 1,5

Расчет только для S=1, так как при Р<11 кВт h_r ? h_c и практически нет эффекта "вытеснения тока". Построение пусковых характеристик производится по круговой диаграмме.

10. Тепловой расчёт

57. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:

Дх_пов = К · 17 ?С

по табл. 6-30, К = 0,19; по рис. 6-59, б₁ = 82 Вт/(м² · ?С);

Р^Ч_э.п1 = k_р · Р_э1 · 202,4 Вт]

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:



где

[П_п1=2·h_п+b₁+b₂=2·14,2+8,1+5,9=42,4 мм =0,042 м;

для изоляции класса нагревности В л_экв=0,16 Вт/(м ·?С), по стр. 237, 1

для d/d_из = 1,0 /1,08 = 0,93; л^Ч_экв = 1,2 Вт/(м ·?С)]

[Р^Ч_эл1=k_р·Р_э1·1,07·406,08·232,1 Вт; П_л1=П_п1=0,042; b_из.л1=0]

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

[УР^Ч_в=УР^Ч-(1-К)·(Р^Ч_эп1+Р_ст.осн)-0,9·Р_мех=702,1-(1-0,19)·(202,4+76)- -0,9 · 8,6=468,9 Вт, где

УР^Ч=УР+(k_р-1)·(Р_э1+Р_э2)=663,09 +(1,07-1)·(406,08 +151,02)=702,1 Вт;

S_кор=(р·D_б+8·П_р)·(l₁+2·l_выл1)==(3,14·0,168+8·0,16)·(0,102+2·0,029)=0,286

П_р=0,16 м² для h=100 мм по рис. 6-63, 1, б_в=19 Вт/(м² ·?С), D_б=0,168 по рис. 6-59, 1]. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

Дх₁ = Дх^Ч₁ + Дх_в = 24+86,3=110,3 ?С

11. Расчёт вентиляции

58. Расчёт вентиляции. Требуемый для охлаждения расход воздуха:

Q_в = 0,012 м³/с

[стр.240, 1]

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

Q^Ч_в = 0,6 · D_б³ · 0,6 · (0,168)³ · 0,028 м³/с

Q^Ч_в > Q_в .

Литература

1. Копылов И.П. "Проектирование электрических машин". М.: "Энергия", 1980г.

2. Методические указания к выполнению курсового проекта по электрическим машинам. № 11, 1990г.

Приложение

Размещено на Allbest.ru