Асинхронный двигатель (АД) в качестве преобразователя электрической энергии в механическую составляет основу большинства приводов механизмов, использующихся во всех отраслях народного хозяйства. АД потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточные меди, изоляции, электротехнические стали и другие затраты. Средства на ремонт и обслуживание АД в эксплуатации составляют более 5% затрат по обслуживанию всего установленного оборудования.

Вследствие этого, проектирование и создание высокоэкономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей задачей, Серия двигателей 4А подходит в качестве прототипа при учебном проектировании. На примере серии 4А просматривается сложность проектирования АД, особенно при создании серии машин разной мощности.

Определяем число пар полюсов:

где: - частота вращения магнитного поля статора;

- частота питающего тока;

- число пар полюсов.

Исходя из этого 2p = 2

Выбираем предварительную высоту оси вращения:

Предварительную высоту оси вращения выбираем на основание

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1. Высота оси вращения двигателей серии 4А различной мощности и частоты вращения, со степенью защиты IP 44.

Предварительную высоту оси вращения h, на основании Рис.1, принимаем равной 107 мм.

Из ряда высот осей вращения (Таблица 2), принимаем ближайшее значение к предварительно найденной высоте h. (На основании ГОСТ 13267-73)

Таблица 2

Число витков фазы обмотки статора должно быть таким, чтобы линейная нагрузка двигателя и индукция в воздушном зазоре как можно более близко совпадали с их значениями, принятыми предварительно при выборе главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки.

Чтобы выполнить эти условия, вначале выбирают предварительно зубцовое деление в зависимости от типа обмотки, номинального напряжения и полюсного деления машины.

Определяем предварительное зубцовое деление:

Рис.6. Зубцовое деление статора асинхронных двигателей со всыпной обмоткой.

На основании Рис.6. принимаем:

7. Рассчитываем число пазов статора:

8. Принимаем

Проверяем отношение числа пазов на полюс и фазу:

Принимаем однослойную обмотку.

Определяем окончательное зубцовое деление статора:

9. Рассчитываем предварительное число эффективных проводников в пазу (При условии, что a = 1)

где: - номинальный ток обмотки статора, А.

Принимаем a = 1 и находим окончательное число эффективных проводников в пазу:

10. Определяем окончательное число витков фазы обмотки статора:

11. Определяем окончательное значение линейной нагрузки:

12. Определяем величину магнитного потока:

13. Определяем окончательное значение индукции в воздушном зазоре:

Значения и находятся в допустимых пределах.

Плотность тока в обмотке статора, предварительно:

Произведение для асинхронных двигателей различного исполнения и мощности приведены на Рис. 7

Рис. 7. Средние значения произведения асинхронных двигателя a - со степенью защиты IP44, h132 мм;

Сечение эффективного проводника, предварительно:

Принимаем , тогда:

По Таблице П-6, выбираем обмоточный провод ПЭТВ:

Плотность тока в обмотке статора, окончательно:

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора

Размеры пазов в электрических машинах должны быть выбраны таким образом, чтобы, во-первых, площадь паза соответствовала количеству и размерам размещаемых в нем проводников обмотки с учетом всей изоляции и, во-вторых, чтобы значения индукций в зубцах и ярме статора находились в определенных пределах, зависящих от типа, мощности, исполнения машины и от марки электротехнической стали сердечника.

Конфигурация пазов статора, для всыпной обмотки, представлена на Рис.8.

Рис.8. Зубцовая зона всыпной обмотки статора.

Допустимые значения магнитной индукции на различных участках магнитной цепи представлены в Таблице 4.

Таблица 4

Принимаем значения и равными:

15. Рассчитываем ширину зуба:

где: - длина стали сердечников статора. В АД с , радиальных вентиляционных каналов не делают и ;

коэффициент заполнения сердечника сталью. (Принимается по Таблице 5)

Таблица

16. Рассчитываем высоту ярма статора:

17. Рассчитываем размеры паза в штампе:

Средние значения ширины шлица полузакрытых пазов статора , принимают из Таблицы 6.

Таблица 6

Высоту шлица паза обычно выполняют в пределах 0,5 - 0,8 мм в зависимости от мощности двигателя. В двигателях серии 4А выполняются только трапецеидальные пазы (рис. 19, а) с углом наклона граней клиновой части =450 у двигателей с h250 мм, принимают равной 0,8 мм.

bш =0,5 bп +(1,0 - 1,5) мм

Рассчитываем размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

Полученные при расчете заполнения паза его размеры являются размерами паза "в свету", т.е. размерами реального паза в собранном шихтованном сердечнике с учетом неизбежной при этом "гребенки", образующейся за счет допусков при штамповке листов и шихтовке магнитопроводов. Действительные размеры паза в штампе, т.е. в каждом отдельном листе, будут несколько больше на припуски на сборку. Данные припуски представлены в Таблице 7.

Таблица 7

Рассчитываем площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

где: - площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу;

где: - односторонняя толщина изоляции в пазу

Рассчитываем коэффициент заполнения паза:

Полученное значение допустимо для механизированной укладки обмотки.

4. Расчет ротора