Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором 4А100S2У3
Проектирование асинхронного двигателя четвертой серии, его характеристики. Расчет обмоток статора. Определение размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Коэффициент насыщения магнитной цепи. Общая длина эффективных проводников фазы обмотки.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.04.2012 |
| Размер файла | 1,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
9
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВВЕДЕНИЕ
Более 90 % преобразователей электрической энергии в механическую, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту - это асинхронные двигатели. Такое широкое применение асинхронных двигателей обусловлено простотой их обслуживания. Электрические машины в общем объёме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важное значение для экономики страны .
В настоящее время редко проектируются индивидуальные машины, а проектируются и выпускаются серии электрических машин. На базе серии выпускаются модификации машин, что накладывает определенные требования на выполнение проекта новой электрической машины.
Проектирование электрических машин производится с учетом требований государственных и отраслевых стандартов.
Серия 4А является последней из внедренных в производство серий асинхронных двигателей, выгодной по многим параметрам, таким как повышение мощности на 2/3 по сравнению с серией 2А, улучшение виброшумовых характеристик, экономия материалов, что достигается благодаря применению новых конструкций, большое внимание уделено повышению надежности и экономичности. На базе единой серии выпускаются различные модификации.
В рамках данного курсового проекта мне предлагается спроектировать асинхронный двигатель четвертой серии с характеристиками не хуже приведенных в техническом задании.
Техническое задание.
Спроектировать асинхронный трёхфазный двигатель с короткозамкнутым ротором 4А100S2У3:
Р = 4 кВт; U = 220/380 В; 2р = 2;
n = 3000 об/мин; = 86,5%; cos = 0,89; SНОМ = 4%;
h=100; М п/ М н =2; М max/ М н =2,2; Iп/ Iн = 7,5;
конструктивное исполнение IM1001;
исполнение по способу защиты IP44;
способ охлаждения ICА0141;
климатическое исполнение и категория размещения У3;
1. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ДВИГАТЕЛЯ
Высота оси вращения из технического задания h=100 мм.
Для высоты оси вращения 100 мм наружный диаметр статора Da принимают из таблицы 6-6 равным 168 мм.
Внутренний диаметр статора D вычисляется по формуле (6-2)
,
где - коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора выбирается по таблице 6-7 для двигателя .
Полюсное деление вычисляется по формуле (6-3)
,
где - число полюсов.
Расчетная мощность Р' вычисляется по формуле (6-4)
,
где P2 - мощность на валу двигателя, Вт; P2=4000 Вт.
KE - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, определяется по рисунку 6-8, KE=0,98.
= 0,865 - коэффициент полезного действия;
cos()=0,89- коэффициент мощности;
Электромагнитные нагрузки предварительно по рисунку 6-11 А=23000А/м, В=0,73 Тл.
Выбираем всыпную обмотку статора, выполняемую из круглого обмоточного провода, предварительное значение обмоточного коэффициента kоб1=0.95.
Синхронная угловая скорость вала двигателя по формуле (6-5)
,
где n1=3000 об/мин - синхронная частота вращения.
Расчетная длина воздушного зазора l по формуле (6-6)
,
где kB=1,11- коэффициент формы поля.
Критерием правильности выбора главных размеров D и l служит коэффициент , равный отношению принятой длины воздушного зазора l к полюсному делению , который должен находиться в пределах, показанных на рисунке 6-14,а.
= l / =0,11 /0,140=0,8.
Отношение принятой длины воздушного зазора l к полюсному делению находится в рекомендуемых пределах.
2. РАСЧЕТ ОБМОТАК СТАТОРА И РОТОРА
2.1 Расчет обмоток статора
Предельные значения t1 по рисунку 6-15, t1max=14 мм и t1min=12 мм.
Возможные числа пазов статора Z1min и Z1max соответствующие выбранному диапазону по формуле (6-16):
, ;
Принимаем Z1 =24, тогда число пазов на полюс и фазу q, найдем по формуле:
q=Z1/(2·p·m)=24/2·1·3=4
где m=3 - число фаз.
Зубцовое деление статора t1 окончательно определим по формуле:
t1 =·D/(2·p·m·q)= ·0,089/(2·1·3·4)=11,6 мм.
Номинальный ток обмотки статора I1н рассчитывается по формуле (6-18):
где U1н=220 В - номинальное напряжение обмотки статора.
Число эффективных проводников в пазу u'п при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют, то есть а=1, предварительно по формуле (6-17):
Принимаем а=1, тогда число эффективных проводников в пазу uп по формуле (6-19):
Окончательное значение числа витков в фазе обмотки статора 1 по (6-20):
.
Окончательное значение линейной нагрузки А, по формуле (6-21):
.
Значение линейной нагрузки А=23 А/мм расходится с принятым ранее значением менее чем на 5%.
Окончательное значение магнитного потока Ф по формуле (6-22):
.
Окончательное значение магнитной индукции в воздушном зазоре В по формуле (6-23):
.
Расхождение с принятым ранее значением магнитной индукции в воздушном зазоре находится в пределах 5%.
Плотность тока в обмотке статора J1 предварительно определяется по формуле (6-25):
,
где - произведение линейной нагрузки на плотность тока и определяется по рисунку 6-16.
Сечение эффективного проводника qэф предварительно по формуле (6-24):
Расчетное значение qэф равно 1,3 мм2, поэтому число элементарных проводников nэл=1. Сечение элементарного проводника .
Выбираем обмоточный провод марки ПЭТВ (класс F) по таблице П-28. Площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл=1,227 мм2; номинальный диаметр неизолированного провода dэл=1,25мм; средний диаметр изолированного провода dиз=1,33 мм.
Тогда сечение эффективного проводника qэф определим по формуле:
,
Уточненная плотность тока в обмотке статора J1 по формуле (6-27):
.
2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Выбираем трапециидальный паз статора по рисунку 6-19,а с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.
Принимаем предварительно по таблице 6-10 допустимую индукцию в ярме статора Ва=1,6 Тл и индукцию в зубце статора Вz1=1,9 Тл.
Тогда ширина зубца bz1 по формуле (6-39):
,
где lCT1 - длина пакета статора равная длине воздушного зазора l.
kС=0,97 - коэффициент заполнения сталью пакета статора по таблице 6-11.
Высота ярма статора ha определяется по формуле (6-28):
.
Принимаем .
Высота шлица паза статора принимается hш=0,5 мм.
Ширина шлица паза статора принимается bш= 3,5мм.
Высота паза статора hп определяется по формуле (6-40):
.
Ширина паза b1 в самом широком месте по формуле (6-41):
.
Ширина паза b2 в самом узком месте определяется по формуле (6-42):
.
Определяем h1 по формуле (6-45):
.
Припуск на сборку по ширине паза bп=0,2мм, а по высоте паза hп=0,2мм. Размеры паза статора в свету с учётом припуска на сборку по формуле (6-47):
b1`=b1-bп=11,5-0,1=11,4мм;
b2`=b2-bп=7,6-0,1=7,5мм;
h1`=h1-hп=15,2-0,1=15,1мм;
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников по формуле (6-51):
,
где Sиз - площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу статора, определяемая по формуле (6-48):
Sиз = bиз(2hп + b1 + b2)=15,5 мм2,
где bиз - односторонняя толщина изоляции, bиз=0,2мм.
Коэффициент заполнения паза вычисляем по формуле:
.
Полученное значение kз допустимо как для ручной, так и для механизированной укладки обмотки.
Зубец и паз статора с конструктивными размерами показан на рисунке 3.1.
2.3 Расчет ротора
Величину воздушного зазора =0,38 мм рассчитаем по рисунку 6-21.
Примем по таблице 6-15 число пазов ротора Z2 = 16.
Внешний диаметр D2 определяется по формуле:
.
Примем длину пакета ротора lСТ2 равной принятой длине воздушного зазора l= lСТ2 =0,11 м.
Зубцовое деление t2 , мм, определяется по формуле:
.
Внутренний диаметр сердечника ротора Dj равен диаметру вала Dв, на который он посажен и определяется по формуле (6-101):
,
где kВ = 0,23- коэффициент, определяемый по таблице 6-16.
Коэффициент приведения токов vi , для короткозамкнутых роторов определяется по формуле (6-68):
.
Ток в стержне ротора I2 по определяется формуле (6-60):
где ki=0,92 - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение тока статора к току ротора.
Тогда площадь поперечного сечения qc стержня по формуле (6-69):
.
Для улучшения пусковых характеристик двигателя паз ротора выполним закрытым, грушевидным, с сужающимся в нижней части шлицом.
Значение допустимой индукции Bz2=1,8Тл по таблице 6-10. Ширину зубца bz2 находим по формуле (6-29)
,
где kc2 = 0,97 - коэффициент заполнения сталью ротора по таблице 6-11.
Конструктивные размеры паза находятся из условия постоянства ширины зубца и площади сечения стержня.
Принимаем ширину шлица паза ротора bш=1,0 мм, высоту шлица поза ротора hш=0,5 мм, высоту перемычки над пазом ротора равной h'ш=1,0мм.
Диаметр верхнего округления паза определим по формуле (6-74):
;
Диаметр нижнего округления паза определим по формуле (6-75):
;
Расстояние между центрами округлений определим по формуле (6-76):
;
Полная высота паза ротора вычисляется по формуле:
;
Коэффициент определяется по формуле (6-72):
.
Ток в кольце Iкл находится по формуле (6-71):
.
Определим плотность тока в замыкающих кольцах по формуле:
Jкл=0,85J2=3,27А/мм2.
Площадь поперечного сечения замыкающих колец qкл вычисляется по формуле (6-73):
Высота кольца bкл вычисляется по формуле: .
Ширина кольца акл вычисляется по формуле
.
Средний диаметр кольца по формуле:
.
3. Расчет магнитной цепи, потерь
3.1 Расчет магнитной цепи и намагничивающего тока
Найдем магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Значение индукции зубцов статора Bz1 по формуле (6-104)
.
Для стали 2013 по таблице П-17 напряженность поля зубцов статора Нz1 при индукции Bz1 равной 1,9 Тл принимаем равной 2070 А/м.
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора Fz1 по формуле (6-111)
где hz1 - расчетная высота зуба статора; hz1 = hп1 = 25,6 мм;
Найдем магнитное напряжение зубцовой зоны ротора. Значение индукции зубцов ротора Bz2 можно определить по формуле (6-104)
.
Для стали 2013 по таблице П-17 напряженность поля зубцов ротора Нz2 при индукции Bz2 равной 1,85 Тл принимаем равной 1770 А/м.
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора Fz2 по формуле (6-113)
,
где hz2 - расчетная высота зуба ротора, hz2 = 30,75 мм.
Для расчета магнитного напряжения воздушного зазора найдем коэффициент воздушного зазора или коэффициент «Картера», который отражает неравномерность магнитного напряжения и магнитного сопротивления воздушного зазора. Он определяется по формуле (4-14)
,
где - параметр, который определяется по формуле (4-15)
.
Магнитное напряжение воздушного зазора F по формуле (6-110)
.
Коэффициент насыщения зубцовой зоны Кz можно по формуле (6-120)
;
Значения индукции в ярме статора Ва рассчитываемой по формуле (6-105)
Длина средней магнитной линии ярма статора La по формуле (6-122)
Принимаем На для стали 2013 равным 750 А/м, тогда .
Значение индукции в ярме ротора Вj по формуле (6-107)
,
где h'j - расчетная высота ярма ротора, определяемая по формуле (6-108)
Напряженность магнитного поля в ярме ротора Нj определяется по таблице П-16, принимаем Нj =143 А/м.
Высота спинки ротора, определяемая по формуле (6-125)
.
Длина средней магнитной линии потока ярма ротора Lj по формуле (6-124)
.
Магнитное напряжение ярма ротора Fj определяем по формуле (6-123)
Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины на пару полюсов Fц по формуле (6-127)
.
Коэффициент насыщения магнитной цепи k по формуле (6-128)
.
Намагничивающий ток I определяется по формуле (6-129)
.
Относительное значение намагничивающего тока I' по формуле (6-130)
.
Относительное значение намагничивающего тока служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчета размера обмотки двигателя. Полученное значение удовлетворяет рекомендациям [1].
3.2 Расчет параметров рабочего режима
Средняя ширина катушки bкт обмотки статора по формуле (6-137)
.
Длина лобовой части витка lл определятся по формуле (6-135)
где Кл=1,3 - коэффициент, значение которого выбирается из таблицы 6-19 при условии, что лобовые части не изолированы.
В=0,01 м - вылет прямолинейной части катушек из паза.
Средняя длина витка обмотки lср по формуле (6-134)
, где .
Общая длина эффективных проводников фазы обмотки по формуле (6-133)
.
Активное сопротивление фазы обмотки статора r1 по формуле (6-131)
.
Значение сопротивления обмотки статора в относительных единицах
.
Сопротивление стержня, определяемое по формуле (6-165)
,
где kr - коэффициент увеличения активного сопротивления от действия эффекта вытеснения тока, в пределах изменения скольжения от холостого хода до номинального режима принимают kr = 1;
а - удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки при расчетной температуре а = 0,04910-6 Омм;
Активное сопротивление короткозамыкающих колец по формуле (6-166)
.
Активное сопротивление фазы обмотки ротора r2 определяется для короткозамкнутых роторов по формуле (6-164)
.
Активное сопротивление фазы короткозамкнутой обмотки ротора, приведенное к обмотке статора по формуле(6-169)
.
Приведенное активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора в относительных единицах по формуле
.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния П1 по формуле приведенной в таблице 6-22 для рисунка 6-38, ж
,
где h3= h1=21,7 мм - высота проводников, h2 - высота, занимаемая пазовым клином; т. к. проводники закрыты пазовой крышкой, то h2 = 0; k'=1 - коэффициент укорочения.
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния Л1 определяется по формуле (6-154)
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния Д1 определяется по формуле (6-157)
,
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора x1 определяется по формуле (4-42)
Значение индуктивного сопротивления обмотки статора в относительных единицах определяется по формуле
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния П2 определяется по формуле приведенной в таблице 6-23 для рисунка 6-40, а, и
где kД - коэффициент, принимаемый в номинальном режиме равным единице, h1=22,4 - высота паза, принимаемая равной.
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния Л2 (6-176)
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния Д2 определяется по формуле (6-174) при
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора х2 вычисляется по формуле (6-173)
Приведенное к обмотке статора индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора определяется по формуле (6-178)
.
Приведенное индуктивное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора в относительных единицах вычисляется по формуле
.
3.3 Расчет потерь
Масса стали ярма статора ma определяется по формуле (6-184)
где с - удельная масса стали; с = 7,8103 кг/м3.
Масса стали зубцов статора mz1 по формуле (6-185)
.
Потери в стали основные Pстосн определяются по формуле (6-183)
где 1,0/50 = 2,6 Bт/кг - удельные потери по таблице 6-24, для стали 2013.
кДА=1,6 - коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода.
кДZ=1,8 - коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода.
Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками статора, находится по формуле (6-186)
,
где О2 - коэффициент определяемый по рисунку 6-41, а; О1 = 0,36.
Поверхностные потери в стали ротора приходящиеся на 1м2 рпов2 определяются по формуле (6-188)
,
где к02 - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов статора на удельные потери; к02 = 1,5;
n - частота вращения двигателя; n = 1500 об/мин.
Полные поверхностные потери в роторе Рпов2 по формуле (6-190)
;
Амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов статора по формуле (6-192)
;
Масса зубцов стали ротора, находится по формуле (6-197)
.
Пульсационные потери в зубцах ротора Рпул2 по формуле (6-196)
.
Поэтому сумма добавочных потерь в стали РСТДОБ по формуле (6-199)
;
Полные потери в стали РСТ определяются по формуле (6-199)
.
Механические потери Рмех определяются по формуле (6-205)
,
где КТ -коэффициент, который вычисляется по формуле КТ = 1,3(1-Da )=0,84.
Добавочные потери при номинальном режиме Рдобн по формуле
.
Электрические потери в статоре при холостом ходе по формуле (6-214)
Активная составляющая тока холостого хода по формуле (6-213)
.
Ток холостого хода двигателя Ixx по формуле (6-212)
.
Коэффициент мощности при холостом ходе cos() по формуле (6-215)
.
4. Расчет и построение круговой диаграммы
Ток синхронного холостого хода
.
Сопротивления короткого замыкания
.
Принимаем .
Масштаб тока
Масштаб мощности .
Масштаб момента
Рисунок 5.1 - Круговая диаграмма асинхронного двигателя 4А200М4У3.
5. Расчет и построение рабочих и пусковых характеристик
5.1 Расчет и построение рабочих характеристик и КПД
Расчет базируется на системе уравнений токов и напряжений асинхронного двигателя, которой соответствует Г-образная схема замещения.
Рисунок 6.1 - Г-образная схема замещения асинхронного двигателя.
Параметры:
r12 = PСТ. ОСН. /(mI2) = 270/(316,872) = 0,316 Ом
x12 = U1H/I - x1 = 220/16,87 - 0,325 = 12,71 Ом
c1 = 1+x1 /x12 = 1+0,325 /12,71 = 1,026 Ом
Активная составляющая тока синхронного холостого хода :
I0a = (PСТ. ОСН. +3I2r1) / (3U1H) = = 0,55 A
a = c12 = 1,0262 = 1,052
b = 0
a = c1r1 = 1,0250,109 = 0,112 Ом
b = c1(x1+c1x2) = 1,026(0,325+1,026 0,286) = 0,634 Ом
Рабочие характеристики для скольжений s=0,001.. 0.02 приведены в таблице 6.1
Таблица 6.1 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
|
№ |
Расчётные формулы |
Скольжение |
||||||||||||
|
0.011 |
0.012 |
0.013 |
0.014 |
0.015 |
0.016 |
0.017 |
Sн=0.018 |
0.019 |
0.020 |
0.011 |
||||
|
1 |
R = a+ar2/s |
Ом |
5.849 |
5.371 |
4.966 |
4.619 |
4.319 |
4.056 |
3.824 |
3.618 |
3.433 |
3.267 |
5.849 |
|
|
2 |
X = b+br2/s |
Ом |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
0.634 |
|
|
3 |
Z = (R2+X2)0,5 |
Ом |
5.883 |
5.408 |
5.006 |
4.663 |
4.365 |
4.105 |
3.876 |
3.673 |
3.491 |
3.328 |
5.883 |
|
|
4 |
I2 = U1/Z |
А |
37.397 |
40.682 |
43.945 |
47.184 |
50.400 |
53.592 |
56.759 |
59.901 |
63.017 |
66.106 |
37.397 |
|
|
5 |
cos 2 = R/Z |
0.994 |
0.993 |
0.992 |
0.991 |
0.989 |
0.988 |
0.987 |
0.985 |
0.983 |
0.982 |
0.994 |
||
|
6 |
sin 2 = X/Z |
0.108 |
0.117 |
0.127 |
0.136 |
0.145 |
0.154 |
0.164 |
0.173 |
0.182 |
0.191 |
0.108 |
||
|
7 |
I1a = I0a+I2cos 2 |
А |
37.729 |
40.951 |
44.141 |
47.296 |
50.415 |
53.499 |
56.544 |
59.551 |
62.518 |
65.445 |
37.729 |
|
|
8 |
I1p = I0p+I2 sin 2 |
А |
20.907 |
21.647 |
22.443 |
23.294 |
24.199 |
25.155 |
26.163 |
27.219 |
28.324 |
29.474 |
20.907 |
|
|
9 |
I1 = (I1a2+I1p2)0,5 |
А |
43.135 |
46.320 |
49.518 |
52.721 |
55.922 |
59.118 |
62.304 |
65.477 |
68.635 |
71.776 |
43.135 |
|
|
10 |
I2 = c1I2 |
А |
38.352 |
41.721 |
45.067 |
48.390 |
51.688 |
54.962 |
58.209 |
61.431 |
64.627 |
67.796 |
38.352 |
|
|
11 |
P1 = 3U1I1a10-3 |
кВт |
24.901 |
27.028 |
29.133 |
31.215 |
33.274 |
35.309 |
37.319 |
39.304 |
41.262 |
43.194 |
24.901 |
|
|
12 |
PЭ1 = 3I12r110-3 |
кВт |
0.608 |
0.701 |
0.801 |
0.908 |
1.022 |
1.142 |
1.268 |
1.401 |
1.539 |
1.683 |
0.608 |
|
|
13 |
PЭ2 = 3I22r210-3 |
Вт |
264.763 |
313.322 |
365.594 |
421.485 |
480.900 |
543.738 |
609.902 |
679.289 |
751.798 |
827.325 |
264.763 |
|
|
14 |
PДОБ = 0,005P1 |
Вт |
78.955 |
91.049 |
104.055 |
117.950 |
132.709 |
148.309 |
164.724 |
181.931 |
199.904 |
218.618 |
78.955 |
|
|
15 |
P=PСТ+РМЕХ+PЭ1+РЭ2+РДОБ |
кВт |
1.623 |
1.777 |
1.942 |
2.119 |
2.307 |
2.505 |
2.714 |
2.933 |
3.162 |
3.401 |
1.623 |
|
|
16 |
Р2 = Р1 - P |
кВт |
23.278 |
25.251 |
27.191 |
29.096 |
30.967 |
32.804 |
34.605 |
36.370 |
38.100 |
39.793 |
23.278 |
|
|
17 |
= 1 - P/P1 |
0.935 |
0.934 |
0.933 |
0.932 |
0.931 |
0.929 |
0.927 |
0.925 |
0.923 |
0.921 |
0.935 |
||
|
18 |
cos = I1a/I1 |
0.875 |
0.884 |
0.891 |
0.897 |
0.902 |
0.905 |
0.908 |
0.909 |
0.911 |
0.912 |
0.875 |
Рисунок 6.1 - Рабочие характеристики асинхронного двигателя ,
Номинальное значение скольжения при составляет 0,018, при этом КПД двигателя .
5.2 Расчет и построение пусковых характеристик
Рассчитаем точки характеристик соответствующие скольжениям .
Подробный расчет приведен для .
Приведенная высота по формуле (6-253)
.
Для по рисунку 6-46 и .
Глубина проникновения тока по формуле (6-236)
.
Глубина проникновения тока в стержень по формуле
Площадь сечения ограниченного высотой hr по формуле(6-243)
По (6-237) kr = qC/qr=1,94.
По (6-247) .
Приведенное активное сопротивление с учетом эффекта вытеснения тока по формуле
.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом вытеснения
Коэффициент изменения индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора с учетом вытеснения по формуле (6-251)
KX = (П2 +Л2 +Д2)/( П2 +Л2 +Д2)=0,689.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом вытеснения по формуле (6-250) x2 = KXx2=0,6890,286=0,197 Ом.
Ток в обмотке ротора без учета влияния насыщения по формуле (6-269)
Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для s=1. Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному пазу обмотки статора по (6-252)
Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре по формуле (6-253)
,
где по (6-254) .
По рисунку 6-50 для находим .
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеянья обмотки статора с учетом влияния насыщения по формуле (6-255)
.
Изменение коэффициента проводимости рассеяния полузакрытого паза статора по формуле (6-258)
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния при насыщении по формуле (6-261)
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения по формуле (6-263)
Д1 НАС. = Д1 = 0,020,488 = 0,988.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения по формуле (6-264)
х1 НАС. = (х11 НАС. )/ 1 = 0,232 Ом
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока по формуле (6-260)
,
(6-259) с2 = (t2 - bШ2)(1 - ) =(19,5 - 1,5)(1 - 0,488 )=9,22 мм.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеянья обмотки ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока по формуле (6-262)
П2. НАС. = П2 - П2. НАС. =2,75 - 0,43 = 2,32.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеянья обмотки ротора с учетом влияния насыщения по формуле (6-263)
.
Приведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения по формуле (6-265)
Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме по формуле (6-266)
По (6-267)
Расчет токов и моментов. По (6-268)
Ток в обмотке ротора по формуле (6-269)
.
Ток в обмотке статора по формуле (6-271)
Относительные параметры
Критическое скольжение при скольжении s=0,2..0,3.
.
Рисунок 6.2 - Пусковые характеристики асинхронного двигателя ,
Таблица 6.2 Пусковые характеристики асинхронного двигателя.
|
№ |
Скольжение |
||||||||||||
|
Расчётные формулы |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|||
|
1 |
0.644 |
0.910 |
1.115 |
1.287 |
1.439 |
1.577 |
1.703 |
1.821 |
1.931 |
2.036 |
|||
|
2 |
0.015 |
0.061 |
0.143 |
0.208 |
0.331 |
0.465 |
0.589 |
0.704 |
0.812 |
0.915 |
|||
|
3 |
kr |
0.912 |
0.957 |
1.040 |
1.105 |
1.231 |
1.371 |
1.502 |
1.624 |
1.740 |
1.850 |
||
|
4 |
kR |
0.939 |
0.971 |
1.027 |
1.073 |
1.159 |
1.256 |
1.345 |
1.430 |
1.509 |
1.585 |
||
|
5 |
r2 =KRr2 |
Ом |
0.056 |
0.058 |
0.062 |
0.064 |
0.070 |
0.075 |
0.081 |
0.086 |
0.091 |
0.095 |
|
|
6 |
kД |
0.912 |
0.876 |
0.848 |
0.824 |
0.804 |
0.785 |
0.768 |
0.752 |
0.737 |
0.722 |
||
|
7 |
KX = 2 / 2 |
0.736 |
0.727 |
0.720 |
0.715 |
0.710 |
0.705 |
0.701 |
0.697 |
0.693 |
0.689 |
||
|
8 |
x2 = KXx2 |
Ом |
0.211 |
0.208 |
0.206 |
0.205 |
0.203 |
0.202 |
0.201 |
0.199 |
0.198 |
0.197 |
|
|
9 |
х2 нас. = х22 нас. / 2 |
0.211 |
0.208 |
0.206 |
0.205 |
0.203 |
0.202 |
0.201 |
0.199 |
0.198 |
0.197 |
||
|
10 |
х1 нас. =1 нас. / 1 |
Ом |
0.261 |
0.245 |
0.239 |
0.236 |
0.235 |
0.234 |
0.233 |
0.233 |
0.232 |
0.232 |
|
|
11 |
c1п. нас. = 1+х1 нас. / х12п |
1.014 |
1.013 |
1.013 |
1.012 |
1.012 |
1.012 |
1.012 |
1.012 |
1.012 |
1.012 |
||
|
12 |
aп = r1+c1п. нас. r2/s |
Ом |
0.680 |
0.404 |
0.317 |
0.272 |
0.250 |
0.236 |
0.226 |
0.217 |
0.211 |
0.205 |
|
|
13 |
bп=х1нас.+с1п.нас.х2нас |
Ом |
0.505 |
0.482 |
0.475 |
0.471 |
0.469 |
0.468 |
0.467 |
0.466 |
0.465 |
0.464 |
|
|
14 |
I2=U1/( aп2 + bп2)0,5 |
A |
259.746 |
349.683 |
385.399 |
404.707 |
414.179 |
420.075 |
424.528 |
428.038 |
430.896 |
433.282 |
|
|
15 |
I1=I2 (aп2+(bп+ х12п) 2) 0,5/( c1п. насх12п) |
A |
263.207 |
354.088 |
390.180 |
409.690 |
419.260 |
425.218 |
429.716 |
433.262 |
436.149 |
438.559 |
|
|
16 |
I1 = I1 /I1 н |
3.761 |
5.059 |
5.575 |
5.854 |
5.990 |
6.076 |
6.140 |
6.190 |
6.232 |
6.266 |
||
|
17 |
М = (I2/I2н)2кr(sн/s) |
2.993 |
2.803 |
2.403 |
2.075 |
1.879 |
1.745 |
1.636 |
1.547 |
1.471 |
1.406 |
6. Тепловой расчет
Расчет нагрева производят, используя значения потерь, полученных для номинального режима.
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя , С, по формуле (6-314)
,
где К=0,2 - коэффициент учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду, принимается по таблице 6-30.
1=118 - коэффициент теплоотдачи с поверхности по рисунку 6-59, б.
Р'эп1 - электрические потери в обмотке статора в пазовой части при номинальном скольжении sн=0,055 по формуле (6-312)
,
где к=1,15 - коэффициент увеличения потерь для обмоток с изоляцией F.
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора определяется по формуле (6-315)
,
где bиз1 - односторонняя толщина изоляции в пазу, bиз1 = 0,4.
экв =0,16 Вт·/(м·С) - средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости F.
`экв = 0,9 Вт·/(м·С) - среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки, определяется по рисунку 6-62.
Пп1 - расчетный периметр поперечного сечения паза статора; для полузакрытых трапециидальных пазов по формуле (6-316)
.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины по формуле (6-321)
.
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, по формуле (6-321)
Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре, определяемая по формуле
.
Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре с учетом их увеличения по формуле (6-324)
Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя по формуле (6-326)
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды определяется по формуле (6-322)
,
где Sкор- эквивалентная поверхность охлаждения корпуса по формуле (6-327)
.
Среднее превышение температуры обмотки статора над окружающей средой по (6-328) . Расчет вентиляции. Требуемый для охлаждения расход воздуха Qв определяется по формуле (6-340)
,
где km - коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором, определяется по формуле
,
где - коэффициент охлаждения.
Расход воздуха, который может быть получен при данных размерах двигателя, оценивается эмпирической формулой (6-339)
.
Расход воздуха обеспечиваемый конструкцией ротора Q'в = 0,383 м 3/с больше требуемого для охлаждения расхода воздуха Qв = 0,37 м 3/с.
7. Определение расходов активных материалов и показателей их использования
асинхронный двигатель статор обмотка
Масса использованной меди
,
где .
Масса использованной стали
Коэффициент использования стали
.
Коэффициент использования меди
.
Список использованной литературы
1. И.П. Копылов “Проектирование электрических машин.” М. : “Энергоатомиздат” , 1993г. ч.1,2.
2. И.П. Копылов “Проектирование электрических машин.” М. : “Энергия” , 1980г.
3. А.И. Вольдек “Электрические машины” Л.: “Энергия” , 1978г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Данные двигателя постоянного тока серии 4А100L4УЗ. Выбор главных размеров асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора, конфигурация его пазов. Выбор воздушного зазора. Расчет ротора и магнитной цепи.
курсовая работа [4,8 M], добавлен 06.09.2012Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки сечения провода обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчёты основных потерь.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.01.2011Определение внутреннего диаметра статора и длины магнитопровода, предварительного числа эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Магнитное напряжение воздушного зазора.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.01.2015Последовательность выбора и проверка главных размеров асинхронного двигателя. Выбор конструктивного исполнения обмотки статора. Расчёт зубцовой зоны, воздушного зазора, ротора и магнитной цепи, потерь и рабочих характеристик. Параметры рабочего режима.
курсовая работа [548,6 K], добавлен 18.01.2016Определение размеров и выбор электромагнитных нагрузок асинхронного двигателя. Выбор пазов и типа обмотки статора. Расчет обмотки и размеры зубцовой зоны статора. Расчет короткозамкнутого ротора и магнитной цепи. Потери мощности в режиме холостого хода.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.09.2012Сечение провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора; магнитной цепи и намагничивающего тока. Требуемый расход воздуха для охлаждения. Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки.
курсовая работа [174,5 K], добавлен 17.12.2013Расчет площади поперечного сечения провода обмотки статора, размера его зубцовой зоны, воздушного зазора, ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, потерь, пусковых характеристик с целью проектирования трехфазного асинхронного двигателя.
курсовая работа [945,2 K], добавлен 04.09.2010Определение допустимых электромагнитных нагрузок и выбор главных размеров двигателя. Расчет тока холостого хода, параметров обмотки и зубцовой зоны статора. Расчет магнитной цепи. Определение параметров и характеристик при малых и больших скольжениях.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.12.2015Расчет основных размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора и намагничивающего тока. Расчет параметров схемы замещения. Индуктивное сопротивление фазы обмотки. Учет влияния насыщения на параметры. Построение пусковых характеристик.
курсовая работа [894,9 K], добавлен 07.02.2013Выбор конструкции асинхронного двигателя и его основных размеров. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора. Коэффициенты, необходимые для расчёта воздушного зазора: магнитная проницаемость и напряжение. Расчет параметров машины, потерь и КПД двигателя.
реферат [2,0 M], добавлен 06.09.2012
