Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАДАНИЕ

электрический машина статор

Ротор короткозамкнутый Мощность P = 41 кВт

Напряжение U = 220/380 В

Число полюсов 2р = 2

Частота f = 50 Гц

Исполнение по способу защиты от воздействия окружающей

среды IP44

Конструктивное исполнение IM 1001

Представлены результаты расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 41 киловатт, число полюсов равно 2, линейное напряжение сети: при соединении в треугольник - 220В, при соединении в звезду - 380В, частота питающей сети 50 Гц.

Спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Высота оси вращения - 250мм, магнитопроводы статора и ротора выполнены из стальной ленты, марка стали - 2411, обмоточный провод ПЭТ-155, обмотка ротора из алюминия марки АКМ12-4, станина литая из чугуна, класс нагревостойкости изоляции F.

Расчеты выполнены с учетом рекомендаций, изложенных в учебных пособиях Гольдберга О.Д. «Проектирование электрических машин»[1] и Гурина Я.С. «Проектирования серий электрических машин» [2].

Асинхронный электродвигатель - двухобмоточный электрический двигатель, одна из обмоток которого питается от сети переменного напряжения, а другая замкнута накоротко или на сопротивление.

Асинхронные двигатели находят широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронными электродвигателями.

Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д.

Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора - магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника - создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах - анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм.

Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора, выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.

В данном курсовом проекте речь пойдет о трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Современные серии электрических машин

В 70-е годы была разработана и внедрена серия электродвигателей 4А, основным критерием при проектировании которой был принят минимум суммарной стоимости двигателя в производстве и эксплуатации. Переход на новую привязку мощностей и установочных размеров электродвигателей позволил получить большую экономию дефицитных материалов. Впоследствии серия была модернизирована, вследствие чего несколько улучшены виброакустические и некоторые энергетические показатели электрических двигателей. Серия получила название 4АМ.

В связи со все возраставшими требованиями мирового электромашиностроения к асинхронным двигателям на замену двум предыдущим сериям 4А и 4АМ в 80-х годах бывшей организацией социалистических стран ИНТЕРЭЛЕКТРО была разработана унифицированная серия асинхронных электродвигателей АИ. Двигатели серии АИ отличаются повышенными надежностью и перегрузочной способностью - расширенным диапазоном регулирования, улучшенными энергетическими и виброакустическими характеристиками.

Распад Советского Союза на суверенные государства привел к тому, что многие заводы электротехнической промышленности, монопольно выпускавшие отдельные габариты единой серии АИ, оказались за рубежом. Поэтому в НИПТИЭМ разработана новая серия асинхронных электродвигателей 5А (взаимозаменяемых с электродвигателями АИР, 4А) на замену тем габаритам, производство которых осталось за границей России.

При разработке серии 5А учтены изменившиеся требования к асинхронным электродвигателям для повышения конкурентоспособности их на мировом рынке. На многих типоразмерах двигателей улучшены энергетические, виброакустические показатели, а так же моментные характеристики.

Общая характеристика двигателей серии АИ и 5А

Привязка мощностей и установочных размеров электрических двигателей серии АИ аналогична привязке серий 4А, 4AМ и охватывает диапазон 0,06…400 кВт (при частоте вращения 1500 оборотов в минуту). Серия состоит из 17 габаритов, характеризуемых значениями оси вращения от 50 до 355 мм. Двигатели выпускается на частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 оборотов в минуту.

Структура серии предусматривает следующие группы исполнений:

· основное;

· модификации по характеристикам с повышенным пусковым моментом, электрические двигатели с повышенным скольжением, многоскоростные двигатели, электрические двигатели с фазным ротором, однофазные, малошумные;

· модификации по условиям окружающей среды (для холодного, для тропического климата, электродвигатели для сельского хозяйства, для работы в пыльных помещениях, для работы в химически активных средах);

· модификации электродвигателей по точности установочных размеров (с повышенной точностью, с высокой точностью установочных размеров);

· модификации асинхронных двигателей с дополнительными устройствами (со встроенной температурной защитой, со встроенным электромагнитным тормозом);

· узкоспециализированные модификации (текстильные, для моноблок насосов, двигатели в рудничном нормальном исполнении).

В России двигатели серии 5АМ (модернизированные) производят на Владимирском Электромашиностроительном Заводе. В настоящее время завод выпускает и двигатели серии 6А. Ведутся разработки серии 7А.

Параллельно в 1992 году на Ярославском Электромашиностроительном Заводе шло создание новой серии электрических машин РА. В двигателях используются съемные лапы, позволяющие потребителю выбирать наиболее удобное для него расположение машины. Кроме того, в двигателях используется горизонтально-вертикальное оребрение станин, позволяющее сэкономить до 15% материала станины, улучшая при этом теплоотдачу. Освоение серии РА позволило сократить зависимость России от импорта и развить экспорт асинхронных двигателей.

1.2 Основные тенденции в развитии электромашиностроения

К основным тенденциям можно отнести:

· Применение утоньшенной корпусной изоляции и обмоточных проводов с малой толщиной изоляции. При этом повышается коэффициент заполнения обмоточного пространства медью и соответственно использование объема машины.

· Использование более нагревостойкой изоляции. В настоящее время наибольшее распространение находит изоляция класса F. В машинах, работающий в более тяжелых условиях, распространена изоляция класса Н.

· Применение улучшенных марок электротехнической стали. Сейчас часто используют холоднокатаную электротехническую сталь, обладающую большей магнитной проницаемостью и меньшими удельными потерями в сравнении с горячекатаной.

· Усовершенствование охлаждения машин, путем повышения производительности вентиляторов, уменьшения аэродинамического сопротивления воздухопровода, увеличения поверхности охлаждения, усиления теплопередачи путем лучшего заполнения воздушных прослоек в обмотках пропитывающими лаками и компаундами.

· Усовершенствование методов расчета машин.

· Улучшение конструкции машин, придание рациональной формы, при обеспечении снижения массы и повышения прочности.

Также сюда можно отнести стремление уменьшить динамический момент инерции, увеличение отношения длины сердечника ротора к его диаметру; повышение надежности.

2. РАСЧЕТЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

2.1 Техническое задание

Спроектировать трехфазный асинхронный электродвигатель в соответствии со следующими данными:

номинальная мощность P₂ =41 кВт;

номинальное линейное напряжение, Д/Y: 220/360 В;

число пар полюсов 2р = 2;

степень защиты: IP44;

исполнение по способу монтажа: IM1001;

исполнение по способу охлаждения: IC141.

2.2 Выбор главных размеров

1. Определим высоту оси вращения графически ( рис. П1.1,а) Размещено на http://www.allbest.ru/

, в соответствии с Размещено на http://www.allbest.ru/

, по таблице (П1.1) определим соответствующий оси вращения наружный диаметр. Размещено на http://www.allbest.ru/

2. Внутренний диаметр статора , вычислим по формуле:

где - коэффициент определяемый по таблице (П1.2)

При Размещено на http://www.allbest.ru/

лежит в промежутке: Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Выберем значение Размещено на http://www.allbest.ru/

, тогда Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Определим полюсное деление :

 Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Определим расчётную мощность , Вт:

,

где - мощность на валу двигателя;

- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приближенно определено по рис (П1.2.) При Размещено на http://www.allbest.ru/

и Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Приближенные значения и возьмём по кривым, построенным по данным двигателей серии 4А. рис (П1.3, б). При Размещено на http://www.allbest.ru/

кВт и Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

, а Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

5. Электромагнитные нагрузки А и В определим графически по кривым ( рис П1.6, б). При Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

Тл.

6. Обмоточный коэффициент . Для двухслойных обмоток при 2р=2 следует принимать =0,90-0,91. Примем Размещено на http://www.allbest.ru/

.

7. Определим синхронную угловую скорость вала двигателя :

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - синхронная частота вращения. Определим частоту вращения: 2р = 2

Размещено на http://www.allbest.ru/

об/мин.

8. Рассчитаем длину воздушного зазора :

где - коэффициент формы поля..

Размещено на http://www.allbest.ru/

9. Критерием правильности выбора главных размеров D и служит отношение , которое должно находиться в допустимых пределах (рис. П1.4).

Размещено на http://www.allbest.ru/

. Значение лежит в рекомендуемых пределах, значит главные размеры определены верно.

2. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки и сечения провода обмотки статора

10. Определим предельные значения: t_1max и t_1min (рис П1.5)

Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

11. Число пазов статора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Окончательно число пазов должно быть кратным значению числа пазов на полюс и фазу: q. Примем Размещено на http://www.allbest.ru/

, тогда

Размещено на http://www.allbest.ru/

, где m число фаз.

12. Окончательно определяем зубцовое деление статора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

13. Предварительный ток обмотки статора

Размещено на http://www.allbest.ru/

14. Число эффективных проводников в пазу ( при условии Размещено на http://www.allbest.ru/

):

Размещено на http://www.allbest.ru/

15. Принимаем число параллельных ветвей Размещено на http://www.allbest.ru/

, тогда

Размещено на http://www.allbest.ru/

16. Окончательное число витков в фазе обмотки и магнитный поток :

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

17. Определим значения электрических и магнитных нагрузок:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Значения электрической и магнитных нагрузок незначительно

(не более чем ± 5 %), отличаются от выбранных графически (рис. П1.6)

18. Выбор допустимой плотности тока производится с учётом линейной нагрузки двигателя:

,

где нагрев пазовой части обмотки статора, определим графически (рис П1.7, б). При Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Размещено на http://www.allbest.ru/

19. Рассчитаем площадь сечения эфективных проводников:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сечение эффективного проводника принимаем n_эл=5,

тогда q_эл=q_эф/n_эл= 14,9 10^-6/ 5=2,98 мм²

Принимаем по (табл П1.3)

Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

q_эл n_эл = q_эф=3,14 5=15,7 мм²

20. Окончательно определим плотность тока в обмотке статора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА И ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА

Предварительно выберем электромагнитные индукции в ярме статора B_Z1 и в зубцах статора B_a. При таблица (П1.4)

Размещено на http://www.allbest.ru/

, а Размещено на http://www.allbest.ru/

.

22. Выберем коэффициент заполнения магнитопроводов статора и ротора .

23. По выбранным индукциям определим высоту ярма статора и минимальную ширину зубца

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

24. Подберём высоту шлица и ширину шлица полузакрытого паза. Для двигателей с высотой оси и 2p=2, мм. =4,0 мм

25. Определим размеры паза:

высоту паза:

Размещено на http://www.allbest.ru/

размеры паза в штампе и :

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

высоту клиновой части паза :

Размещено на http://www.allbest.ru/

26. Определим размеры паза в свету с учётом припусков на шихтовку и сборку сердечников: Размещено на http://www.allbest.ru/

и Размещено на http://www.allbest.ru/

(Табл. П1.2,Б)

ширину, и и высоту:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

где односторонняя толщина изоляции в пазу, .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчитаем площадь поперечного сечения прокладок к пазу для h= 180…250

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

Размещено на http://www.allbest.ru/

27. Критерием правильности выбранных размеров служит коэффициент заполнения паза , который для 2p = 2 приближённо равен Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Размещено на http://www.allbest.ru/

таким образом выбранные значения верны.

4. РАСЧЁТ РОТОРА

Выберем высоту воздушного зазора графически по рисП1.9. При Размещено на http://www.allbest.ru/

и Размещено на http://www.allbest.ru/

,Размещено на http://www.allbest.ru/

.

29. Внешний диаметр короткозамкнутого ротора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

30. Длина ротора равна длине воздушного зазора: , Размещено на http://www.allbest.ru/

31. Число пазов выберем из таблицы П1.7, Размещено на http://www.allbest.ru/

32. Определяем величину зубцового деления ротора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

33. Значение коэффициента k_B для расчёта диаметра вала определим из таблицы П1.8. При Размещено на http://www.allbest.ru/

и Размещено на http://www.allbest.ru/

, .

Внутренний диаметр ротора равен:

Размещено на http://www.allbest.ru/

34. Определим ток в стержне ротора:

где k_i коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение , определим графически при Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

коэффициент приведения токов, Размещено на http://www.allbest.ru/

определим по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тогда искомый ток в стержне ротора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим площадь поперечного сечения стержня:

,

где допустимая плотность тока; в нашем случае. Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

36. Паз ротора определяем по рисунку П1.10,б. Принимаем Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Магнитную индукцию в зубце ротора выберем из промежутка Размещено на http://www.allbest.ru/

таблицаП1.4. Примем Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Определим допустимую ширину зубца:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчитаем размеры паза:

ширину b₁ и b₂:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Высоту h₁:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассчитаем полную высоту паза ротора h_П2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уточним площадь сечения стержня:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим плотность тока в стержне J₂:

Размещено на http://www.allbest.ru/

38. Рассчитаем площадь сечения короткозамыкающих колец q_кл:

,

где ток в кольце, определим по формуле:

где Размещено на http://www.allbest.ru/

, тогда

Размещено на http://www.allbest.ru/

,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассчитаем рамеры замыкающих колец, и средний диаметр кольца:

Размещено на http://www.allbest.ru/



Уточним площадь сечения кольца:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

5. РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

40. Значение индукций в зубцах ротора и статора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

41. Расчитаем индукцию в ярме статора B_a :

Размещено на http://www.allbest.ru/

42. Определим индукцию в ярме ротора B_j:

,

где h'_j --расчетная высота ярма ротора, м.

Для двигателей с 2р=2 с посадкой сердечника ротора на втулку или на оребренный вал h_j определяют по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Магнитное напряжение воздушного зазора F:

Размещено на http://www.allbest.ru/

,

где k_д коэффициент воздушного зазора, определим по формуле:

, где Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Магнитное напряжение воздушного зазора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

44. Магнитное напряжение зубцовых зон статора F_z1:

F_z1=2h_z1H_z1,

где 2h_z1 -- расчетная высота зубца статора, м.

H_z1 определим по таблице 1П-14. При Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Размещено на http://www.allbest.ru/

45. Магнитное напряжение зубцовых зон ротора F_z2:

,

где Размещено на http://www.allbest.ru/

;

, при В =1,90 таблица 1П-14.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассчитаем коэффициент насыщения зубцовой зоны k_z:

Размещено на http://www.allbest.ru/

47. Найдём длину средней магнитной линии ярма статора L_a:

Размещено на http://www.allbest.ru/

48. Определим напряженность поля H_a при индукции В_a по кривой намагничивания для ярма принятой марки стали 2013 таблица 1П-13. При Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

.

49. Найдём магнитное напряжение ярма статора F_a:

Размещено на http://www.allbest.ru/

50. Определим длину средней магнитной линии потока в ярме ротора L_j:

,

где h_j высота спинки ротора, находится по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Напряжённость поля H_j при индукции Размещено на http://www.allbest.ru/

определим по кривой намагничивания ярма для принятой марки стали таблица П1.13. При Размещено на http://www.allbest.ru/

, Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Определим магнитное напряжение ярма ротора F_j:

Размещено на http://www.allbest.ru/

52. Рассчитаем суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины (на пару полюсов)

F_ц: Размещено на http://www.allbest.ru/

53. Коэффициент насыщения магнитной цепи:

Размещено на http://www.allbest.ru/

54.Намагничивающий ток:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Относительное значение намагничивающего тока:

Размещено на http://www.allbest.ru/

6. ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА

Активное сопротивление фазы обмотки статора расчитаем по формуле:

,

где L₁ общая длина эффективных проводников фазы обмотки, м;

а число параллельных ветвей обмотки;

с₁₁₅ удельное сопротивление материала обмотки (меди для статора) при расчетной температуре. Для меди Размещено на http://www.allbest.ru/

;

k_r коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока.

В проводниках обмотки статора асинхронных машин эффект вытеснения тока проявляется незначительно из-за малых размеров элементарных проводников. Поэтому в расчетах нормальных машин, как правило, принимают k_r=1.

Общую длину проводников фазы обмотки L₁ расcчитаем по формуле:

, где l_срсредняя длина витка обмотки, м.

Среднюю длину витка l_ср находят как сумму прямолинейных пазовых и изогнутых лобовых частей катушки:

,

где l_П длина пазовой части, равна конструктивной длине сердечников машины.; Размещено на http://www.allbest.ru/

l_л длина лобовой части.

Длина лобовой части катушки всыпной обмотки статора определяется по формуле:

,

где К_л коэффициент, значение которого зависит от числа пар полюсов, для Размещено на http://www.allbest.ru/

таблица П1.9 Размещено на http://www.allbest.ru/

;

b_КТ средняя ширина катушки, м, определяемая по дуге окружности, проходящей по серединам высоты пазов:

,

где ₁ относительное укорочение шага обмотки статора. Обычно принимают .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Коэффициент для всыпной обмотки, укладываемой в пазы до запрессовки сердечника в корпус.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Средняя длина:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общая длина эффективных проводников фазы обмотки:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Активное сопротивление фазы обмотки статора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим длину вылета по лобовой части:

Размещено на http://www.allbest.ru/

где К_выл коэффициент, определяемый по таблице (П1.9) Размещено на http://www.allbest.ru/

при Размещено на http://www.allbest.ru/

. Определим относительное значение сопротивления фазы обмотки статора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим активное сопротивление фазы обмотки ротораr₂:

,

где r_с сопротивление стержня; r_кл сопротивление кольца.

Сопротивление стержня рассчитаем по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассчитаем сопротивление кольца:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тогда активное сопротивление ротора:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приведём r₂ к числу витков обмотки статора, определим :

Размещено на http://www.allbest.ru/

Относительное значение сопротивления фазы обмотки ротора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Индуктивное сопротивление фаз обмотки ротора:

,

где _п - коэффициент магнитной проводимости пазового ротора.

Исходя из рисунка 9.50,e_п определим по формуле из [1] таблицы 9.26:

где , , , ,

(проводники закреплены пазовой крышкой).



Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния, определим по формуле:

, где ,

где определяется графически, при , [1] рисунок9.51, д,.

рассчитаем индуктивное сопротивление обмотки статора:

67. Определим относительное значение индуктивного сопротивления обмотки статора:

Произведём расчёт индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора по формуле:

где _п2 - коэффициент магнитной проводимости паза ротора;

_л2 - коэффициент магнитной проводимости лобовой части ротора;

_д2 - коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора.

Коэффициент магнитной проводимости паза ротора рассчитаем по формуле, исходя из [1] таблица 9.27:

где , .

Коэффициент магнитной проводимости лобовой части ротора определим по формуле:

,

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора определим по формуле:

, где .

Найдём значение индуктивного сопротивления :

Приведём x₂ к числу витков статора:

Относительное значение, :

7. РАСЧЁТ ПОТЕРЬ

Рассчитаем основные потери в стали статора асинхронной машины по формуле:

где - удельные потери, [1] таблица 9.28;

- показатель степени, для марки стали 2013 ;

k_да и k_дz - коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали, для стали марки 2013 , ;

m_a - масса ярма, считается по формуле:

,

где - удельная масса стали.

Масса зубцов статора:

,(7.3)

Рассчитаем полные поверхностные потери в роторе:

где p_пов2 - удельные поверхностные потери, определим по формуле:

где - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери;

В₀₂ - амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре, определим по формуле:

где определяется графически при [1] рисунок 9.53, б.

Рассчитаем удельные поверхностные потери по формуле:

,

Рассчитаем пульсационные потери в зубцах ротора:

,

где m_z2 - масса стали зубцов ротора;

В_пул2 - амплитуда магнитной пульсации в роторе.

Определим сумму добавочных потерь в стали:

Полные потери в стали:

Определим механические потери:

где , при по таблице 9.29 [1].

Рассчитаем добавочные потери при номинальном режиме:

Ток холостого хода двигателя:

где I_х.х.а. - активная составляющая тока холостого хода, её определим по формуле:



где Р_{э.1 х.х.} - электрические потери в статоре при холостом ходе:

Определим коэффициент мощности при холостом ходе:

8. РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Определим действительную часть сопротивления:

Мнимая часть сопротивления:

Постоянная электродвигателя:

,

Определим активную составляющую тока:

Определим величины:

,



Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:

Принимаем и рассчитаем рабочие характеристики, при скольжении равном: 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,0201. Результаты расчёта запишем в таблицу .

Р_2н=110кВт; U_1н=220/380 В; 2p=10 I_0a=2,74 A; I_0p=I=61,99 A;

P_cт + P_мех=1985,25 Вт; r₁=0,0256 Oм; r₂=0,0205 Oм; с₁=1,039;

а=1,0795; а=0,0266 Ом; b=0; b=0,26 Ом

Таблица

Расчётная формула	С. И.	Скольжение s
		0,005	0,01	0,015	0,02	0,0201
	Ом	4,43	2,21	1,48	1,11	1,1
	Ом	0	0	0	0	0
	Ом	4,46	2,24	1,51	1,14	1,13
	Ом	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26
	Ом	4,47	2,26	1,53	1,17	1,16
	А	49,22	97,35	143,79	188,03	189,66
	-	0,998	0,991	0,987	0,974	0,974
	-	0,058	0,115	0,169	0,222	0,224
	А	51,86	99,21	144,66	185,88	187,47
	А	64,84	73,19	86,29	103,73	104,47
	А	83,03	123,29	168,44	212,86	214,61
	А	51,14	101,15	149,4	195,36	197,06
	кВт	34,23	65,48	95,48	122,68	123,73
	кВт	0,529	1,167	2,179	3,479	3,537
	кВт	0,161	0,629	1,372	2,347	2,388
	кВт	0,171	0,327	0,477	0,613	0,619
	кВт	2,846	4,106	6,011	8,421	8,527
	кВт	31,38	61,37	89,47	114,26	115,2
	-	0,917	0,937	0,937	0,931	0,931
	-	0,625	0,805	0,859	0,873	0,874

Рисунок 8.1. График зависимости двигателя от мощности P₂

Рисунок 8.2. График зависимости КПД двигателя от мощности P₂

Рисунок 8.3. График зависимости скольжения s двигателя от мощности P₂



Рисунок 8.4. График зависимости тока статора I₁ двигателя от мощности P₂

9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ

88. Определим превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:

,

где при и степени защиты IP23, таблица.9,35;

₁ - коэффициент теплоотдачи с поверхности, определим графически рисунок 9.68, б,.

,

где - коэффициент увеличения потерь, для класса нагревостойкости F.

,

,

89. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

,

где Пп1 - периметр поперечного сечения паза статора, определим по формуле:

;

_экв. - средняя эквивалентная теплопроводимость пазовой части, для класса нагревостойкости F, [1] страница452;

- среднее значение коэффициента теплопроводимости внутренней изоляции. определим графически при , , [1] рисунок 9.69.

Определим перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:

,

где,.

Лобовые части обмотки статора не изолированы, поэтому .

Рассчитаем превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

Определим среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

Рассчитаем среднее превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

,

где в - определим графически рисунок 9.68, ;

- сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:

,

где - суммарные потери в двигателе при номинальном режиме;

Рэ1 - электрические потери в обмотке статора при номинальном режиме;

Рэ2 - электрические потери в обмотке ротора при номинальном режиме.

,

где Sкор. - площадь поверхности станины.

Пр определяем графически. При, рисунок 9.70.

94. Определим среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

95. Определим расход воздуха, требуемый для вентиляции:

96. Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором при конструктивном исполнении, и размерах принятых в серии 4А может быть приближённо определён по формуле:

,

где и - число и ширина, м, радиальных вентиляционных каналов, страница 384 [1];

n- частота вращения двигателя, об/мин;

- коэффициент, для двигателей с .

, т.е. расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором больше расхода воздуха требуемого для вентиляции электродвигателя.

Спроектированный двигатель отвечает современным требованиям к асинхронным трехфазным электродвигателям общепромышленного исполнения. Сравнивая энергетические параметры спроектированного двигателя с аналогом (5А250S6У3) можно отметить чуть более низкий КПД по сравнению с аналогом - 91.8% против 93%, но также следует отметить больший коэффициент мощности - 0.86 против 0.83, таким образом, главный энергетический показатель (произведение КПД на cosц) спроектированного двигателя 0.79 против 0.77 в аналоге.

К плюсам полученного двигателя можно отнести кратность пускового тока, равная 5.3, тогда как в аналоге 6.0, однако этот факт уравновешивается более низким пусковым моментом - 1.4 против 2.0. Перегрузочная способность двигателя достаточно высока - кратность максимального момента 2.4.

Согласно результатам теплового расчета, обмотка двигателя используется эффективно, превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды около 62°С, что полностью соответствует рекомендуемому превышению для изоляции класса F.

Двигатель приблизительно на 30 кг легче аналога, имеет меньшую длину. Динамический момент инерции ротора на 20% меньше чем в аналоге, что является существенным плюсом для двигателя. Более низкий момент инерции был получен путем применения аксиальных охлаждающий каналов в сердечнике ротора, таким образом улучшили и охлаждение двигателя.

Механический расчет вала двигателя показал, что прогиб вала под серединой сердечника очень мал (менее 2% от зазора).

Двигатель оснащен устройством для замены консистентной смазки подшипников, тем самым увеличивая его надежность. Расчет надежности обмотки статора показал, что двигатель полностью соответствует ГОСТу 19523-74 по вероятности безотказной работы.

Конструкция двигателя была спроектирована в соответствии с рекомендациями Я.С. Гурина, изложенными в пособии «Проектирование серий электрических машин».

Таблица 10 Сравнение показателей спроектированного двигателя с требованиями ГОСТа 19523-81 n=1000 об/мин, исполнение IP44

Показатели	, кВт	, %	,
Спроектированный двигатель	19	2.2	0.894	0.873	2.46	1.24	5.875
По стандарту	18.5	2.7	0.88	0.87	2.0	1.2	6.0

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В результате расчета были получены основные показатели для двигателя заданной мощности з и cos, которые удовлетворяют предельно допустимым значением ГОСТа для серии двигателей 4А. Был произведен расчет и построение рабочих характеристик проектируемой машины.

Таким образом, по данным расчета данному двигателю можно дать следующее условное обозначение:

4А315М10У3,

где:

4 - порядковый номер серии;

А - род двигателя - асинхронный;

315 - высота оси вращения;

М - условная длина станины по МЭК;

10 - число полюсов;

У - климатическое исполнение для умеренного климата;

3 - категория размещения.

Номинальные данные спроектированного двигателя:

Р_2н=110 кВт, U_1н=220/380 В, I_1н=216 А, cos_н=0,83, _н=0,93.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Сводные данные расчета асинхронного двигателя

P2н= кВт;	Uн= В;	nс= об/мин;	I1н= А;
cosцн= ;	зн= ;	sн= ;	Iх.х.= А;
Mmax/Mн= ;	Iх.x/Iн= ;	Iп/Iн= ;	Mп/Mн= ;
cosцх.х= ;	D= м;	lд= м;	l1= м;
l2= м;	Dа= м;	ф= м;	д= м;
л=lд/ф	kд= ;	Z1= ;	Z2= ;
j1= А/м2;	j2= А/м2;	Bд= Тл;	Ba= Тл;
Bz1min= Тл;	Bz1max= Тл;	Bz2max= Тл;	Bz2min= Тл;
Bj= Тл.
Данные обмоток		Статора	Ротора
Число пазов на полюс и фазу	q
Число витков в фазе	W
Укорочение шага	в
Сечение обмоточного провода, мм2	qэл
Число элементарных проводников	nэл
Число эффективных проводников в пазу	uп
Число параллельных ветвей обмотки	а
Сечение эффективного проводника, мм2	qэф
Коэффициент заполнения паза (для всыпных обмоток)	kз
Средняя длина витка, м	lср
Длина вылета лобовых частей, м	lвыл

Параметры схемы замещения

Наименования	При номинальном режиме (s = sH)	При пуске (s = 1)
	Ом	о.е.	Ом
r1
x1
r2'
x2'
x12
r12

Потери при номинальной нагрузке

Виды потерь	кВт	% к сумме потерь
1. Электрические потери Электрические потери
В том числе: в обмотке статора
В обмотке ротора
2. Потери стали
В том числе: основные в статоре
дополнительные (поверхностные и пульсационные)
3. Потери механические
4. Потери добавочные
Сумма потерь		100

Среднее превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды

Рис.П1.1. Высота оси вращения h двигателей различных мощностей и частоты вращения со степенью защиты IP44;



Рис. П1.2. Значения коэффициента kE.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. П1.3. Примерные значения КПД и cos ц асинхронных двигателей: а - со степенью защиты IР44 и мощностью до 30 кВт; б - со степенью защиты IР44 и мощностью до 400 кВт; в - со степенью защиты IР23



Рис. П1.4. Отношение л=l/ф у двигателей исполнения по степени защиты а - IР44; б - IР23

Рис П1.5. Зубцовые деления статоров асинхронных двигателей с обмоткой из круглого провода с высотами оси вращения:

1 - h ? 90 мм; 2 - 90 < h ? 250 мм; 3 - h ? 280мм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. П1.6. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IР44 при высоте оси вращения: a - h?132 мм;

б - h=150 ч250 мм;

в - h? 280 мм (с продуваемым ротором)



Рис. П1.7. Среднее значение произведения AJ асинхронных машин со степенью защиты: а - IP44, h?132 мм; б - IP44, h=160ч250мм; в - IP44, h=280ч355мм;(при продуваемом роторе); г - IP23, h=160ч250 мм; д - IP23, h=280ч355 мм; е - IP23, при Uном=6000 В.

Рис. П1.8. К расчету размеров зубцовой зоны статоров с обмоткой из круглого провода.



Рис. П1.9. К выбору воздушного зазора асинхронных двигателей

Рис. П1.10. Трапецеидальные пазы короткозамкнутого ротора:

а - полузакрытые; б - закрытые

Рис П1.11. К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазового рассеяния фазных обмоток: а-е - обмотки статора; ж-и - обмотки фазного ротора



Рис. П1.12. Коэффициенты к расчету проводимости дифференциального рассеяния.

Рис. П1.13. К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазового рассеяния короткозамкнутых роторов: а-д - полуоткрытые пазы; е, ж - закрытые пазы



Рис. П1.14. К расчету поверхностных потерь в асинхронных машинах

Рис. П1.15. Кривые ц и цкр в функции “приведенной высоты” (ц ~о-1 при о>4 и ц=0,089о4 при о< 1)

Рис. П1.16. Зависимость ц' от «приведенной высоты» о >4 ц'= З/2о



Рис. П1.17. Функция чд в зависимости от фиктивной индукции Вдф

Рис. П1.18. Средние значения коэффициентов теплопроводимости внутренней изоляции в катушках обмотки из круглого эмалированного провода.

Рис. П1.19. Средние значения периметра поперечного сечения ребер корпуса асинхронных двигателей



Рис. П1.20. Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности а1 и подогрева воздуха бВ для асинхронных двигателей исполнения 1Р44: а - пре h < 160 мм; б - при h = 160 ч 250 мм; а - при h ? 280 мм (для двигателей с продуваемым ротором)

Рис. П1.22. Двигатель асинхронный по способу защиты на воздействие окружающей среды IP44

Таблица П1.2. Отношение KD=D/Da в асинхронных двигателях в зависимости от числа полюсов.

h, мм	56	63	71	80	90
Da, мм	0,08-0,096	0,1-1,08	0,116-0122	0,131-0,139	0,149-0,157
h, мм	100	112	132	160	180
Da, мм	0,168-0,175	0,191-0,197	0,225-0,:233	0,272-0,285	0,313-0,322
h, мм	200	225	250	280	315 355
Da, мм	0,349-0,359	0,392-0,406	0,437-0,452	0,52-0,53	0,59 0,66
Таблица П1.1. Внешние диаметры статоров асинхронных двигателей различных высот оси вращения.
	2р	2	4	6	8	10-12
	KD	0,52-0,6	0,62-0,68	0,7-0,72	0,72-0,75	0,75-0,77

Таблица П1.2Б. Припуски по ширине и высоте паза

Высота оси вращения h, мм	Припуски, мм
	по ширине паза Дbп	По высоте паза Дhп
50 - 132	0,1	0,1
160 - 250	0,2	0,2
280 - 355	0,3	0,3
400 - 500	0,4	0,4

Табл. П1.3. Диаметр и площади поперечного сечения круглых медных эмалированных проводов марок ПЭТВ и ПЭТ-155.

Таблица П1.4. Допустимые значения индукции на различных участках магнитной цепи, Тл.

Участок магнитной цепи	Обозначение	Исполнение IР44 при числе полюсов 2р	Исполнение IP23 при числе полюсов 2р
		2	4	6	8	10 и 12	2	4	6	8	10	12
Ярмо статора	Ва	1,4-1,6 1,15-1,35 1,1-1,2	1,45-1,6 1,2-1,4 1,1-1,3
Зубцы статора при постоянном сечении (обмотка из круг-лого провода)	Bz1	1,6-1,9 1,6-1,8	1,8-2,05 1,7-1,95 1,6-1,9
Зубцы статора при наиболее узком сечении:
при полуоткрытых пазах	Bz1max	1,75-1,95	1,9-2,1 1,8-2
при открытых пазах	Bz1max	1,6-1,9	1,7-2
Ярмо ротора:
короткозамкнутого	Bj	?1,45 ?1,4 ?1,2 ?1	?1,55 ?1,5 ?1,3 ?1,1
фазного	Bj	?1,3 ?1,15 ?0,9	?1,4 ?1,2 ?1
Зубцы ротора при постоянном сечении (трапецеидальные пазы)	Bz2	1,7-1,95	1,75-2
Зубцы ротора в наиболее узком сечении:
короткозамкнутого	Bz2max	1,5-1,7 1,6-1,9	1,75-2 1,7-1,95
фазного	Bz2max	1,75-2,15 1,7-1,95	1,9-2,2 1,85-2,1

Примечание. Индукции на участках магнитной цепи в большинстве асинхронных двигателей не отличаются от указан-ных в таблице более чем на 5 %.

Табл. П1.5. Способы изолирования листов электротехнической стали и коэффициенты заполнения сталью магнитопроводов статора и ротора асинхронных двигателей с номинальным напряжением до 660 В.

Табл. П1.6. Изоляция обмоток статоров асинхронных двигателей с высотой оси вращения до 250 мм на напряжение до 660 В.

Таблица П1.7. Рекомендуемые числа пазов роторов асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Таблица П1.8. Коэффициенты kВ для расчета диаметра вала асинхронных двигателей.

Таблица П1.9. Коэффициенты Кл , Квыл

Таблица П1.10. Удельные потери в стали, Вт/кг, толщиной 0,5 мм, при индукции В=1 Тл., и частоте перемагничивания f = 50 Гц.

Таблица П1.11. Средние значения коэффициента К.

0,4	56	56	57	58	59	60	60	61	61	62
0,5	63	63	64	65	66	67	67	68	68	69
0,6	70	70	71	72	73	74	74	75	76	77
0,7	78	79	80	81	82	83	84	85	86	87
0,8	88	89	90	91	92	93	94	95	96	97
0,9	99	!00	101	102	103	!04	l05	106	107	lOi
,0	110	111	l 13	114	115	117	118	120	121	123
1 l	125	126	127	128	129	132	1'33	134	136	138
l ,2	141	146	152	158	164	170	176	182	188	194
1,3	20'1	210	220	230	240	250	260	270	280	290
l ,4	300	320	350	380	410	430	460	500	540	580
l ,5	620	670	780	890	1000	l 130	1240	1350	1460	1580
1,6	1700	1860	2020	2180	2340	2500	2700	2800	3000	3200
1,7'	3400	3700	4000	4300	4700	5000	5400	5800	6200	6600
l ,8	7000	7500	81)00	8500	9200	JO 000	10600	11200	11 800	12400
1, 9	13000	13 60()	14200	14 800	15 600	16500	17 300	18 100	18900	19 800
2,0	2G 700	2~ 6CO	24 400	26 300	28 100	30000	36000	42000	48 000	54 000
2, I	60 000	67 000	74 000	81 000	88 000	95000	102000	109 000	l 16 000	123 000
2,2	130 000	138 000	146 000	154 000	162 000	170000	178000	186000	194 000	202 000
2,3	210 000	218 000	226000	234 000	242 000	250000	258 000	266 000	274 000	282 000
2,4	~'90 000	298000	306 000	314 000	322 ()111}	330000	338 000	346000	354 000

Страница:

•  1 
•  2 

курсовая работа "Расчет асинхронного двигателя" скачать

Подобные документы

• Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

  Расчет 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 10.01.2011
  

• Расчёт и конструирование электрической машины

  Определение главных размеров электромагнитных загрузок, числа пазов статора и ротора, витков в фазе обмотки и зубцовой зоны. Расчет магнитной цепи статора и ротора. Параметры асинхронного двигателя. Определение потерь и коэффициента полезного действия.
  
  курсовая работа [956,2 K], добавлен 01.06.2015
  

• Проектирование трехфазного асинхронного электродвигателя

  Выбор главных размеров трехфазного асинхронного электродвигателя. Определение числа пазов, витков и сечения провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет короткозамкнутого ротора, намагничивающего тока.
  
  курсовая работа [285,6 K], добавлен 14.03.2009
  

• Проектирование асинхронного электродвигателя

  Выбор главных размеров асинхронного электродвигателя. Определение числа пазов, числа витков в фазе и поперечного сечения проводов обмотки статора. Расчет ротора, магнитной цепи. Параметры рабочего режима. Расчет рабочих и пусковых характеристик.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.06.2015
  

• Проектирование асинхронного двигателя 22 кВт

  Определение 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 10.09.2012
  

• Электродвигатель трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором

  Электромагнитный расчет трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров, определение числа пазов статора и сечения провода обмотки. Расчет размеров зубцовой зоны статора, ротора, намагничивающего тока.
  
  курсовая работа [3,0 M], добавлен 28.04.2014
  

• Проектирование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4АС80B6У3

  Определение главных размеров электродвигателя. Расчёт обмотки, паза и ярма статора. Параметры двигателя для рабочего режима. Расчёт магнитной цепи злектродвигателя, постоянных потерь мощности. Расчёт начального пускового тока и максимального момента.
  
  курсовая работа [339,5 K], добавлен 27.06.2016
  

• Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

  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 06.09.2012
  

• Электромагнитный расчет

  Определение Z1, W1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду. Сечение проводников обмотки ротора.
  
  реферат [383,5 K], добавлен 03.04.2009
  

• Расчет асинхронного двигателя

  Сечение 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 17.12.2013
  

Другие документы, подобные "Расчет асинхронного двигателя"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам