78

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Техническое задание

1. Выбор главных размеров

2. Определение Z1, w1 и сечения провода обмотки статора

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

4. Расчет ротора

5. Расчет намагничивающего тока

Заключение

Список используемых источников



Введение

Асинхронные двигатели являются основными двигателями для большинства промышленных предприятий. Это связано с их надежностью, простотой обслуживания и низкой стоимостью по сравнению с другими видами электродвигателей. При одинаковой мощности они имеют меньшую в 1,5 - 2,0 раза массу, чем двигатели постоянного тока, а также меньшие габариты и себестоимость.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором обладают большей простотой и надежностью, чем двигатели с фазным ротором, вследствие отсутствия изоляции ротора, контактных колец, скользящих контактов и пусковых реостатов. Обычно они применяются при небольшой частоте включений, при отсутствии необходимости плавного регулирования частоты вращения.

Двигатели серии 4А массово выпускались в 80-х гг. XX в. и в настоящее время эксплуатируются на большинстве промышленных предприятий России. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах оси вращения от 50 до 355 мм и включает основное исполнение, ряд модификаций и специализированные исполнения. Двигатели основного исполнения предназначены для работы в продолжительном режиме - S1.

Большинство двигателей серий 4А выполнено в конструктивном исполнении группы IM1 - с горизонтальным валом, на лапах, с двумя подшипниковыми щитами.

Степень защиты от внешних воздействий IP23 - защита от проникновения внутрь защитной оболочки машины твёрдых предметов размером более 12 мм; пальцев рук или других предметов длиной не более 80 мм; капли воды, падающие на оболочку двигателя сверху под углом к вертикали не более 60°, не оказывает на его работу вредного воздействия.

Для двигателя с высотой оси вращения мм магнитопровод выполнен из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм.

Корпус гладкий, без наружных ребер. Охлаждение двигателя - радиальное двухстороннее. Охлаждающий воздух проходит внутрь корпуса через жалюзи в подшипниковых щитах и направляется диффузорами на вентиляционные лопатки, отлитые вместе с обмоткой и замыкающими кольцами ротора. Вентиляционные лопатки отбрасывают воздух на лобовые части обмотки статора. Далее воздух омывает наружную поверхность сердечника статора и выбрасывается через жалюзи, расположенные по бокам в нижней части корпуса.

Прототипом проектируемого двигателя является двигатель 4А200М4У3.

Расчёт проведен по [1].



Техническое задание

Спроектировать трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Исходные данные:

1	Номинальная мощность, кВт	37
2	Номинальное напряжение, В	220/380
3	Синхронная частота вращения, об/мин	1500
4	Конструктивное исполнение	IM1001
5	Исполнение по степени защиты	IP23
6	Способ охлаждения	IC0141
7	Климатическое исполнение и категория размещения	УЗ



1. Выбор главных размеров

1. Число пар полюсов

.

2. Высота оси вращения (предварительно) по рис. 1 мм.

По табл. 1 принимаем ближайшее меньшее значение мм и значение внешнего диаметра статора м.

3. По табл. 2 для числа полюсов . Внутренний диаметр статора

м.

4. Полюсное деление

м.

5. Расчетная мощность по (1*)

Вт,

где по рис. 2 , по рис. 4 , .

6. Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рис. 6

А/м, Тл.

7. Обмоточный коэффициент (предварительно для двухслойной обмотки и )

.

8. Расчетная длина воздушного зазора по (2*)

м,

где синхронная угловая частота по (2)

рад/с.

9. Критерий правильности выбора главных размеров

.

Полученное значение находится в рекомендуемых пределах (рис. 7).

2. Определение Z1, w1 и сечения провода обмотки статора

10. Минимальное и максимальное значения зубцового деления статора по рис. 8

м,

м.

11. Диапазон возможных значений числа пазов статора по (3)

,

.

Для того, чтобы число пазов на полюс и фазу было целым числом, выбираем значение , тогда число пазов на полюс и фазу составит

.

Обмотка всыпная двухслойная.

12. Зубцовое деление статора (окончательно)

м.

13. Число эффективных проводников в пазу (предварительно ) по (4)

,

где номинальный ток обмотки статора (предварительно) по (5)



А.

14. Принимаем , тогда по (6)

.

Округляем до четного значения: .

15. Число витков в фазе обмотки окончательно по (7)

.

Окончательное значение линейной токовой нагрузки по (8)

А/м,

что находится в пределах допустимых значений (рис. 5).

Магнитный поток по (9)

Вб,

где коэффициент распределения обмотки статора

.

Коэффициент укорочения шага (принимаем укорочение шага .)

.

Обмоточный коэффициент

.

Индукция в воздушном зазоре по (10)

Тл.

Полученное значение индукции находимся в пределах допустимых значений (рис. 5).

16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

А/м²,

где по рис. 9г А²/м³.

17. Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно) по (11)

м² = 4,852 мм².



Принимаем число элементарных проводов . Выбираем по табл. П-10 обмоточный провод ПЭТВ:

мм, мм², мм², мм.

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно) по (14)

А/мм².

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Принимаем трапецеидальную форму паза статора с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов и с углом наклона граней клиновой части (рис. 9, а). Материал сердечника статора - сталь марки 2013, оксидированные листы, по табл. 5 .

19. По табл. 4 задаемся значением индукции в сечении зубца статора Тл и индукции в ярме статора Тл. Тогда ширина зубца статора по (26)

м.

Высота ярма статора по (15)

м.

20. Размеры паза в штампе. Высоту и ширину шлица паза принимаем мм, мм.

Высота паза по (27)

мм.

По (28) и (29) трехфазный асинхронный двигатель короткозамкнутый

мм;

мм.

21. Размеры паза в свету по (34) с учетом припуска на шихтовку и сборку (припуск по ширине паза мм, по высоте мм)

мм,

мм,

мм.

22. Высота клиновой части паза по (33)

мм.

Высота паза по (32)

мм.

23. Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки по (31)



мм²

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу по (35)

мм²,

где односторонняя толщина изоляции в пазу по табл. П-13 мм, материал - имидофлекс.

Площадь поперечного сечения прокладок по (36)

м².

Площадь поперечного сечения паза, остающаяся свободной для размещения проводников обмотки, по (38)

мм².

24. Коэффициент заполнения паза

.

Полученное значение находится в допустимых пределах для двигателей с .



4. Расчет ротора

25. Значение воздушного зазора по рис. 13

мм.

26. Число пазов ротора (по табл. 10)

.

27. Внешний диаметр сердечника

мм.

28. Длина магнитопровода ротора

мм.

29. Зубцовое деление ротора

мм.

30. Сердечник ротора выполняется из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм с непосредственной посадкой на вал без шпонки. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала и составляет по (59)

мм,

где по табл. 11 .

31. Ток в стержне ротора по (44)

А.

где коэффициент приведенных токов

,

коэффициент приведения токов по (45)

.

32. Принимаем плотность тока в стержне литой алюминиевой клетки А/м²).

Площадь поперечного сечения стержня по (46)

.

33. Выбираем трапецеидальные закрытые пазы (рис. 18, б). Принимаем:

· ширина шлица паза мм;

· высота шлица паза мм;

· высота перемычки над пазом мм.

Допустимая ширина зубца по (54) (принимаем Тл)

мм.

Определяем размеры паза.

Диаметр большего закругления паза по (57)

мм.

Диаметр меньшего закругления по (52)

мм.

Полученное значение является допустимым.

Расстояние между центрами закруглений стержня по (53)

мм.

Полная высота паза

мм.

Площадь сечения стержня (окончательно) по (55)

мм².

34. Плотность тока в стержне окончательно

А/мм².

а) б)

Рисунок 4.1 - Пазы спроектированного двигателя (М2,5:1) кВт, , В а - статора; б - ротора

35. Короткозамыкающие кольца.

Площадь поперечного сечения замыкающих колец по (50)

м²,

токи в короткозамыкающем кольце по (48)



А,

где по (49)

;

плотность тока в кольце

А/м².

Высота короткозамыкающих колец:

мм.

Ширина колец

мм.

Средний диаметр замыкающих колец

мм.

Расчетное сечение замыкающих колец

мм².



5. Расчет намагничивающего тока

36. Значения индукций.

В зубцах статора и ротора по (62)

Тл,

Тл.

В ярме статора по (63)

Тл,

где расчетная высота ярма статора

мм.

Индукция в ярме ротора по (65)

Тл,

где расчетная высота ярма ротора по (67)

мм.



37. Магнитное напряжение воздушного зазора по (68)

А,

где коэффициент Картера

,

,

,

.

38. Магнитные напряжения зубцовых зон.

Статора по (70)

А,

где по табл. П-3 для стали 2013 напряженность магнитного поля

А/м,

расчетная высота паза статора

мм.

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора по (72)

А,

где по табл. П-3 для стали 2013 напряженность

А/м.

39. Коэффициент насыщения зубцовой зоны по (79)

.

40. Магнитные напряжения ярм статора и ротора.

По (80)

А,

где напряженность поля в ярме статора по табл. П-2

А/м,

длина средней магнитной линии ярма статора по (81)

м.

Магнитное напряжение ярма ротора по (82)

А,

где напряженность поля в ярме ротора по табл. П-2

А/м,

высота ярма ротора по (84)

м,

длина средней магнитной линии ярма ротора

м.

41. Магнитное напряжение на пару полюсов по (86)

А.

42. Коэффициент насыщения магнитной цепи по (87)

.

43. Намагничивающий ток по (88)

А.

Относительное значение намагничивающего тока по (89)

.



Заключение

В курсовом проекте был спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Типоразмер спроектированного двигателя - 4А180М4У3, где:

4 - порядковый номер серии;

А - род двигателя - асинхронный;

180 - высота оси вращения, мм;

М - условная длина станины по МЭК;

4 - число полюсов;

У - климатическое исполнение для умеренного климата;

3 - категория размещения.

Номинальные данные спроектированного двигателя:

кВт, , В.



Список используемых источников

1. Аюрзанайн С.А., Хусаев Н.С. Электрические машины. Расчет и проектирование асинхронного электродвигателя. Пособие по курсовому проектированию для студентов инженерного факультета специальности 110302.65 - «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» - Улан-Удэ, изд-во Бурятская ГСХА им. В.Р. Филиппова, 2016 г.

2. Проектирование электрических машин: Учебник./ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Юрайт, 2011. - 767 с.: ил.

3. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - В 2-х кн.: кн. 2/ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 464 с. : ил.

4. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скобейда. - Мн.: УП ”Технопринт”, 2001. - 290 с.

5. Гольдберг О.Д. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 2001. - 430 с.

6. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. - 3-е изд., перераб., - Л.: Энергия, 1978. - 832 с.

Размещено на Allbest.ru