9. Предельное значение зубцового деления

10. Число пазов статора по (8.16) [1]

Выбираем из стандартного ряда число пазов статора

Тогда

Обмотка двухслойная.

11. Зубцовое деление статора (окончательно):

12. Число эффективных проводников в пазу(при усл. a=1) по (8.17) [1]:

Номинальный ток обмотки статора по (8.18) [1]:

13. Принимаем a = 1 по (8.19) [1]

14.Окончательные значения:

число витков в фазе обмотки по (8.20) [1]:

Линейная нагрузка по (8.21) [1]:

Магнитный поток по (8.21):

Индукция в воздушном зазоре по (8.23) [1]:

Значения А и В_б находятся в допустимых пределах

15. Плотность тока в обмотке статора(предварительно) по (8.25) [1]:

Значение AJ выбираем по 8.27,б [1].

16. Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно):

17. Сечение эффективного проводника(окончательно): принимаем

Принимаем обмоточный провод марки ПЭТ-155 d_эл=1,9мм, d_из=1,995мм, q_эл=2,83мм²

q_э.ср=n_эл·q_эл=19,81мм²

18. Плотность тока в обмотке статора(окончательно) по (8.27) [1]:

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем по 8.29,а [1] с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.

19. Принимаем предварительно по 8.10: ярмо статора , зубцы статора в наиболее узком сечении при полуоткрытых пазах для оксидированной стали марки 2214 выбираем: - коэффициент заполнения сердечника сталью.

ширина зубца:

высота ярма статора:

20. размеры паза в штампе: b_ш=3,7мм, h_ш=1мм_, в=45°;

высота паза

21 Размеры паза в свету с учетом припусков на сборку:

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки по (8.48)[1]

Площадь, занимая корпусной изоляцией в пазу

=(0,9b1+0,4b2)*10^-3=9,615

Где b_из=0,4мм. Площадь, занимаемая прокладками в пазу. =(0,9b1+0,4b2)*10^-3=9,615

22. Коэффициент заполнения статора

Размещено на http://www.allbest.ru/

30. Предварительная площадь поперечного сечения стержня (мм2)

Принимаем плотность тока (А/м):

31. Размеры паза ротора.

В двигателях с h=160ч250 мм выполняют трапециедальные закрытые пазы с размерами шлица. По рис. 8.40,б: b_ш=1,5мм, h_ш=0,7мм_, h_ш=1мм

Допустимая ширина зубца по (8.75) [1](мм)

Размещено на http://www.allbest.ru/

32. Уточняем ширину зубцов.

Полная высота паза (мм)

33. Площадь поперечного сечения стержня по (8.79)

Плотность тока в стержне (А/м):

34. Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения кольца (мм2).

Ток в кольце (А):

Размеры размыкающих колец (мм):

Расчет магнитной цепи

35. Магнитное напряжение воздушного зазора

Магнитная проницаемость

Коэффициент воздушного зазора (по 8.103[1]):

Магнитное напряжение:

36. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора:

Расчетная индукция в зубцах по (8.105[1]):

H_Z1=1450 А/м по табл.П1.10 [1]

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

37. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:

Расчетная высота зубца ротора

Действительная индукция в зубце по (8.109)[1]:

H_Z2=897 А/м по П1.10[1]

38. Коэффициент насыщения зубцовой зоны (по 8.115)[1]:

39. Магнитное напряжение ярма по (8.116)[1]:

Радиальных вентиляционных отверстий нет, следовательно

Длина средней магнитной силовой линии по (8.119)[1]

Индукция в ярме статора по (8.119)[1]:

, H_а=332 А/м по табл.П1.9[1]

40. Магнитное напряжение ярма ротора(по 8.121)[1]:

Индукция в ярме ротора (по 8.122) [1](Тл):

, H_j=134A/м

Длина средней магнитной силовой линии (по 8.125)[1]:

Расчетная высота ярма ротора по (8.126)[1]:

41. Магнитное напряжение на пару полюсов (А) (по 8.128)[1]:

42. Коэффициент насыщения магнитной цепи (по 8.129)[1]:

43. Намагничивающий ток (А) (по 8.130)[1]:

Относительное значение (по 8.131)[1]

Параметры рабочего режима

44. Активное сопротивление обмотки статора по (8.132)

(для класса нагревостойкости изоляции В t=75, для медн.проводников )

Длина проводников фазы обмотки (по 8.134) :

Средняя длина витка (по 8.135):

Длина лобовой части (по 8.136):

(по табл. 8.21 k_Л=1,4, В=0,01м)

Средняя ширина катушки(по 8.138):

Длина вылета лобовой части (по 8.138):

(по табл.8.21 k_выл=0,5)

Коэффициент увеличения активного сопротивления фаз обмотки от действия эффекта вытеснения тока K_R=1

Ускорение шага обмотки:

Относительное значение:

45. Активное сопротивление фазы обмотки ротора по (8.168):

Удельное сопротивление материала обмотки ротора (алюминия) при расчетной температуре

Сопротивление стержня ротора (по 8.169) :

Сопротивление участка замыкающего кольца ротора

между двумя стержнями (по 8.170)

Приводим r₂ к числу витков обмотки статора (по 8.172):

Относительное значение (по 8.173)

46. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора по (8.152):

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеивания:

b₁=6,685мм,

h_к=(b₁-b_ш)/2=1,492мм

h₁=0(проводникик закреплены пазовой крышкой)

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеивания:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания по (8.160):

Коэффициент по (8.176)

, по рис.8.51,д k_ск'=1.28, в_ск=0, k_б по (4.15)

Относительное значение:

47. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

По 8.52. а) и по 8.25. для коэффициента магнитной проводимости пазового рассеяния короткозамкнутого ротора (паз закрытый):

где

k_д=1при ном.режиме

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния по (8.178):

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального

рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора по (8.180):

Где по (8.181)

(при закрытых пазах ротора )

Приводим к числу витков статора:

Относительное значение:

Расчет потерь

48. Потери в стали основные по (8.187):

По.8.26 =2Вт/кг, коэф., учитывающий зависимость потерь стали от перемагничивания в=1,3, =1,6, =1,8 - неравномерность распределения потоков по сечению участков магнитопровода

масса стали ярма статора по (8.188):

, уд.масса стали

масса стали зубца статора по (8.189):

49. Поверхностные потери в роторе по:

здесь

- коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери ( двигатели до 160кВт).

Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора по (8.190):

по. 8.53 б) для

50. Пульсационные потери в зубцах ротора:

Где по (8.196)

51. Сумма добавочных потерь в стали по (8.202):

52. Полные потери в стали по (8.203):

53. Механические потери в двигателях с внешним обдувом

для 2р=6

54. Холостой ход двигателя (по 8.217)

Расчет рабочих характеристик

55. Параметры:

Активная составляющая тока синхронного холостого хода по (8.227)

По (8.227)

Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения

56. Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений s= 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025;0,03;0,035. Принимая предварительно что

Результаты расчетов сведены в таблице 1, после построения рабочих характеристик уточняем значение номинального скольжения

Номинальные данные спроектированного двигателя

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

Расчет пусковых характеристик

Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния).

57. Активное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока

«Приведенная высота» стрежня - величина безразмерная, её значение определяется по формуле:

- высота стержня в пазу.

По. 8.57, 8.58 для т.к. ; находим , '=0,8=k_д

Далее определяем глубину проникновения тока по (8.246):

Площадь сечения для трапециидальных стержней с узкой верхней частью по (8.253):

где

Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока по (8.257):

Приведенное сопротивление ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока:

58. Индуктивное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока :

изменение индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока.

коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока.

(- коэффициент магнитной проводимости участка паза, занятого проводником с обмоткой, п.47).

Тогда

59. Пусковые параметры:

Учитывая, что индуктивное сопротивление взаимной индукции с уменьшением насыщения магнитопровода увеличивается, в расчете пусковых характеристик оно может быть принято равным:

Не внося большой погрешности, в расчетных формулах пусковых режимов пренебрегают сопротивлением .

При этом допущении коэффициент по (8.278)[1]:

60. Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения тока:

для s =1

Ток в обмотке ротора:

Ток статора, соответствующий расчетному режиму, без учета насыщения:

Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока.

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния.

Расчет проводим для точек характеристик, соответствующих s = 1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1; Sкр, при этом используем значения токов и сопротивлений для тех же скольжений с учетом влияния вытеснения тока.

Данные расчета сведены в Таблице №3. Подробный расчет приведен для s = 1.

61. Индуктивные сопротивления обмоток. Принимаем .

Определяем среднюю МДС обмотки, отнесенную к одному пазу обмотки статора:

где - ток статора, соответствующий расчетному режиму, без учета насыщения;

а = 1 - число параллельных ветвей обмотки статора;

- число эффективных проводников в пазу статора;

- коэффициент, учитывающий уменьшение МДС паза, вызванное укорочением шага обмотки (из пункта 46).

- коэффициент укорочение шага обмотки, который равен:

Далее найдем коэффициент:

По средней МДС, рассчитываем фиктивную индукцию потока рассеяния в воздушном зазоре:

для находим =0.6

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

Доп.раскрытие пазов

где ,, - берем из пункта 20.

Тогда коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при насыщении определяют для статора из выражения:

- берем из пункта 46.

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

- берем из пункта 46.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:

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

Сначала определяем дополнительное раскрытие пазов ротора:

Далее уменьшение коэффициента проводимости для полузакрытых пазов ротора:

Тогда,

где - проводимость пазового рассеяния ротора для ненасыщенной зубцовой зоны с учетом влияния вытеснения тока.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния при насыщении участков зубцов ротора:

- берем из пункта 47.

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения:

62. Расчет токов и моментов:

Ток в обмотке ротора:

Ток статора, соответствующий расчетному режиму, с учетом насыщения:

Тогда характеризующие пусковые данные машины кратность тока и момента при заданном s:

Кратность пускового тока с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:

Кратность пускового момента с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:

Двигатель удовлетворяет стандартным данным

Полученный в расчете коэффициент насыщения:

(отличается от выбранного на 0,1%, а допускается 10-15%)

63. Критическое скольжение определяем после расчета всех точек пусковых характеристик (таблица №3) по средним значениям сопротивлений и , соответствующим скольжениям .

После чего рассчитывают кратность максимального момента:

Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетически показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам.

Тепловой расчет

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

где по 8.33. К = 0,2; по рис. 8.70 ,б среднее значение коэффициента теплоотдачи с поверхности Для обмоток с изоляцией класса В . Электрические потери в обмотке статора в пазовой части:

(- для номинального скольжения, - средняя длина витка обмотки).

65.Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

периметр поперечного сечения паза статора.

- средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции для класса нагревостойкости F . для

Тогда

66. Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:

Здесь, - периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки; - односторонняя толщина изоляции лобовой части полукатушки (3.9); электрические потери в обмотке статора в пазовой части:

Тогда

67. Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя:

68. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха окружающей среды:

69. Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды.

, где

- сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре)

эквивалентная поверхность охлаждения корпуса.

70. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

По 7.1 предельно допустимые превышения температуры частей электрических машин для класса нагревостойкости изоляции В составляет .

71. Проверка условий охлаждения двигателя:

Требуемый для охлаждения расход воздуха:

k_m- коэф., учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наруж.вентилятором

, для 2р=6, h=250мм

Расход воздуха, который может быть получен при данных размерах двигателя:

Расход воздуха больше требуемого для охлаждения машины . Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах. Спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.

2. Анализ влияния глубины паза на пусковые характеристики

Глубина понткновения тока в стержень hr зависить от bп2/hп2.При увеличение высоты hп2,и уменьшение b1 (ширина верхной части) приводик к увеличению пуского момента Мпуск.Пускавой момент.Мпуск увеличивается потому,что увеличивается ,а зависить от hr.

.

Между и hп2 прямая зависимость.Еще уменьшаеть qr для того,чтобы было большое спротивление тогда увеличивается

и увеличивается Мпуск

Построим пусковые характеристики при разных hп2.

1.hп2=31.3мм

2.hп2=22мм

Из графика видно,что при большой глубины пазы большой пускавой момент.

Вывод

Вывод о проделанной работе делается путем сравнения параметров рассчитанного в ходе курсового проекта двигателя с параметрами стандартного двигателя, имеющимися в справочнике.

В результате расчета были получены следующие параметры двигателя:

Мощность - 60кВт

КПД - 92%

Коэффициент мощности - 0,89

Кратность начального пускового момента - 1,3

Кратность пускового момента при критическом скольжении - 2,9

Кратность начального пускового тока - 5,9

Сравним эти значения со значениями из справочника для асинхронного двигателя серии 4А:

4А250М6УЗ

Мощность - 55 кВт

КПД - 90%

Коэффициент мощности - 0,89

Кратность начального пускового момента - 1,3-1,5

Кратность пускового момента при критическом скольжении - 2,2-2,7

Кратность начального пускового тока - 5,5-6.

По энергетическим параметрам спроектированный двигатель лучше, чем двигатель 4А250М6УЗ, но уступает ему в кратности начального пускового момента. Можно сказать, что значения, полученные в ходе расчета даже лучше справочных данных.

Список литературы

1. Проектирование электрических машин: учеб. Для вузов. - в 2-х кн. И.П.Копылов, 1993.

2. ЕСКД (ГОСТ 2.301-68 2.304-81, ГОСТ 2.104-68)

Размещено на Allbest.ru