Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

Кафедра електромеханіки

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту на тему:

”Електродвигун асинхронний трифазний потужністю 0,15кВт”

ПК 032.000.000 ПЗ

0,15

Студент групи ЕТ - 661 Безкоровайный В.С./

2010 р.

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

Факультет електротехнічний

Кафедра електромеханіки

Спеціальність 09 22 06 - електропобутова техніка

Завдання на курсовий проект

1. Студент. Безкоровайный Владимир Сергеевич

2. Группа. ЕТ-661

3. Тема проекту. Електродвигун асинхронний трифазний потужністю 0,15 кВт

Спец. завдання:

4. Термін здачі студентом закінченого пректу 29 січня 2010р.

5. Початкові данні до проекту.

Номінальна частота мережі............................50	50	Гц.
Напруга фазна... 220	220	В.
Синхронна частота обертання.......................... 3000	3000	об/хв.

6. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (основні питання)-згідно календарного плану.

7. Перелік графічного матеріалу (із зазначенням обов`язкових креслень). 1. Складальне креслення двигуна (2хА1). 2. Вал. 3. Листи статора і ротора.

8. Консультанти по проекту

Розділ	Консультант	Підпис
1 - 5
6.Економіка
7. Охорона праці
8.Промислова екологія

9. Календарний план виконання проекту

Назва етапу	Термін виконання
1. Огляд конструкцій двигунів	10.09
2. Технічне завдання на розробку двигуна	15.09
3. Електромагнітний розрахунок	30.10
4. Тепловий розрахунок двигуна	15.11
5. Розрахунок вала двигуна	30.11
6. Розрахунок техніко-економічних параметрів
7. Охорона праці
8.Промислова екологія
9.Графічна частина проекту	30.12

РЕФЕРАТ

ЕЛЕКТРОДВИГУН АСИНХРОННИЙ, КОРОТКОЗАМКНЕНИЙ РОТОР, МАГНІТНИЙ ЛАНЦЮГ, РОБОЧІ ТА ПУСКОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТЕПЛОВИЙ І ВЕНТИЛЯЦІЙНИЙ РОЗРАХУНКИ, МЕХАНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ВАЛА, ЕКОНОМІЧНИЙ ЕФЕКТ, ОХОРОНА ПРАЦІ, ПРОМИСЛОВА ЕКОЛОГІЯ.

Розроблено електродвигун трифазний. Приведено розрахунок магнітного ланцюга для номінального режиму і визначені основні розміри електродвигуна. Побудовані робочі і пускові характеристики двигуна при живленні від трифазної мережі.

Виконано тепловий та вентиляційний розрахунки.

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ОГЛЯД КОНСТРУКЦІЙ ДВИГУНІВ

2. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ ДВИГУНА

3. ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ РОЗРАХУНОК

3.1 Вибір головних розмірів

3.2 Визначення числа пазів, витків і перетину проводу обмотки статора

3.3 Розрахунок розмірів зубцовой зони статора

3.4 Розрахунок ротора

3.5 Розрахунок струму, що намагнічує

3.6 Параметри робочого режиму

3.7 Втрати в сталі

3.8 Розрахунок робочих характеристик

3.9 Розрахунок пускових характеристик

3.10 Аварійний режим при обриві однієї фази

Висновки по третьому розділу

4. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ДВИГУНА

Висновки по четвертому розділу

5. РОЗРАХУНОК ВАЛА ДВИГУНА

Висновки по п'ятому розділу

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Метою курсового проекту є розробка трифазного асинхронного двигуна з поліпшеними техніко-економічними параметрами.

Застосування електродвигуна приводить до зменшення маси приводу, зменшує металоємність і трудомісткість при виготовленні приводу.

У процесі проектування двигуна застосовувалися методи автоматизованого проектування електротехнічних установок (ЕТУ) і електромеханічних систем (ЕМС). При розробці використовувався пакет програм-розрахунків (електромагнітної, теплової, механічної, економічної і технологічної частини) і редагування пояснювальної записки для автоматизованого проектування електричних машин у курсовому і дипломному пректах. Пакет програм електромагнітного, теплового і механічного розрахунків розроблений по методиках, викладеним у [1], [2] і [3]. При цьому значно збільшилася продуктивність праці розроблювача в розрахунках і при оформленні пояснювальної записки, який не має великого досвіду роботи на комп'ютері. При розробці графічної частини курсового проекту використовувався комп'ютерний комплект креслень-заготівель двигуна, і графічний редактор ”КОМПАС”, що дозволило значно зменшити трудомісткість виготовлення креслень на комп'ютері.

1. ОГЛЯД КОНСТРУКЦІЙ ДВИГУНІВ

Конструктивними рішеннями, загальними для усіх висот осі обертання АД зі ступенем захисту IP44 (ДСТ 17494-72) і способом охолодження ICA0141 (ДСТ 20459-75), є станина з подовжніми радіальними ребрами і зовнішній обдувши встановленим на валові реверсивним відцентровим вентилятором, захищеним кожухом, що служить одночасно для напрямку повітряного потоку.

Конструкція активних частин. Сердечники статора і ротора зібрані зі штампованих аркушів електротехнічної сталі товщиною 0,5 мм. Для сердечників АД з висотами осі обертання 50 -- 132 мм застосовується сталь марки 2013 (ДСТ 21427.2-83), для АД з висотами осі обертання 160-250 мм -- сталь марки 2212 (ДСТ 21427.2-83), для АД з висотами осі обертання 280...355 мм -- сталь марки 1312 (ДСТ 21427.3-83). Сердечники статорів АД скріплюють зварюванням або сталевими скобами. Сердечники статорів АД з висотами осі обертання 250 -- 355 мм збираються безпосередньо в станині, обпресовуються і закріплюються кільцевими шпонками.

Обмотки АД з висотами осі обертання 50 -- 132 мм мають ізоляцію класу нагревостойкости В, АД з висотами осі обертання 160 -- 355 мм -- класу F. Двигуни з висотами осі обертання 50 -- 160 мм, за винятком двухполюсных c висотою осі обертання 160 мм, мають одношарові всыпные статорні обмотки. Двигуни з висотами осі обертання 160-250 мм і двухполюсные з висотою осі обертання 160 мм мають одне-двошарові або двошарові всыпные обмотки. У АД з висотами осі обертання 280 -- 355 мм застосовані обмотки з підрозділених котушок, намотаних прямокутним проводом. Виключенням є 10-полюсні АД з висотою осі обертання 280 -- 355 мм і 12-полюсні АД з висотою осі обертання 315-355 мм, що мають всипні двошарові обмотки. Обмотки короткозамкнених роторів виконують литими з алюмінію або його сплавів.

2. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ ДВИГУНА

2.1 Найменування дослідно-конструкторської роботи (ДКР)

Електродвигун асинхронний трифазний потужністю 0,15 кВт

2.2 Мета виконання ДКР і призначення виробу

Ціль виконання - створення електродвигуна з поліпшеними техніко - економічними параметрами.

Застосування електродвигуна приводить до зменшення ваги приводу, зменшує металоємність і трудомісткість при виготовленні.

2.3 Технічні вимоги

2.3.1 Вимоги по призначенню

2.3.1.1 Режим роботи тривалий за ДСТ 2582-81.

2.3.1.2 Основні номінальні параметри двигуна.

2.3.1.1.1 Потужність на валові - =0,15 кВт.

2.3.1.1.2 Частота мережі - =50 Гц.

2.3.1.1.3 Напруга фазна - =220 В.

2.3.1.1.4 Синхронна частота обертання =3000 об/хв.

2.3.1.1.5 Коефіцієнт корисної дії в номінальному режимі - =!Неопределенная закладка, КПДН0,695.

2.3.1.1.6 Коефіцієнт потужності - =!Неопределенная закладка, COSФН0,74.

2.3.1.1.7 Кратність пускового струму - =3,81.

2.3.1.1.8 Кратність пускового моменту - =1,83.

2.3.1.1.9 Кратність максимального моменту - =2,22.

2.3.1.1.10 Граничні відхилення від номінальних значень параметрів за ДСТ 183-74.

Технічні вимоги по 2.3.1.1.5, 2.3.1.1.6, 2.3.1.1.7, 2.3.1.1.8, 2.3.1.1.9 можуть уточнюватися за результатами іспитів дослідних зразків. Кратність моментів установлюється за результатами іспитів дослідних зразків і вноситься в технічні вимоги (ТВ).

2.3.3.2 Номінальні значення кліматичних факторів - за ДСТ 15543-70. Верхнє значення температури +40 .

2.3.3.3 Навколишнє середовище невибухонебезпечне.

2.3.3.4 Ступінь захисту двигуна ІР44 за ДСТ 14254-80.

2.3.3.5 Спосіб охолодження двигуна IC0141.

2.3.4 Конструктивні вимоги.

2.3.4.1 Конструктивне виконання IM2001.

2.3.4.2 Двигун повинний виготовлятися з ізоляцією не нижче класу F за ДСТ 8865-70.

2.3.4.3 Опір ізоляції обмотки статора щодо корпуса і між пазами повинне бути:

а) при нормальних кліматичних умовах у практично холодному стані двигуна - не менш 40 Мом.;

б) у нагрітому стані - не менш 2,5 Мом.;

в) після іспиту на влагоустойчивость - не менш 1 мом.

2.3.4.4 Перевищення температури обмотки статора обмірюване методом опору, повинне бути не більш 115.

електродвигун статор температура вал

3. ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ РОЗРАХУНОК

Вихідні дані. Потужність на валові- =0,15 кВт.Напруга номінальна фазна - =220 В. Частота живильної мережі - =50Гц. Синхронна частота обертання =3000 об/хв. Ізоляція класу нагревостойкости F.

3.1 Вибір головних розмірів

3.1.1 Число пар полюсів p=60f/n₁=6050/3000=11.

3.1.2 Висота осі обертання (попередньо) по рис. 8-17,а [1] =5656мм.

З табл. 8-6 [1] приймаємо =5656мм;

зовнішній діаметр сердечника статора (див. табл. 8.6) [1] =0,090,09м.

По [1] табл. 8-7 вибираємо значення : при 2р=2 =0,52…0,6; при 2р=4 =0,62…0,68; при 2р=6 =0,7…0,72; при 2р=8 =0,72…0,75; при при 2р=10…12 =0,75…0,77, у проекті 2р=2, тому вибираємо коефіціент

=0,580,58.

3.1.3 Внутрішній діаметр статора

=0,580,09=0,05220,0522 м.

3.1.4 Полюсний розподіл3,14

==3,140,0522/2=0,0820,082 м.

3.1.5 Розрахункова потужність по (8.4) [1]:

по рис. 8.20 вибираємо коефіцієнт =0,973 0,973 ;

по рис. 8.21,а вибираємо коеффициент корисної дії двигуна =0,62 0,62 ;

і коефіцієнт потужності =0,73 0,73 ;

=0,15?10³?0,973/(0,62?0,73)=0,320,32?10³ Вт.

3.1.6 Електромагнітні навантаження (попередньо) по рис. 8.22 [1]:

лінійне токове навантаження =11400 11400 A/м.

магнітна індукція в повітряному зазорі =0,65 0,65 Тл.

3.1.7 Обмотувальний коефіцієнт обмотки (попередньо) , якщо 2р=2 (для 1-шарових обмоток = 0,95...0,96; для 2-шарових і 1-2-шарових при 2р=2 = 0,90...0,91 і при 2р>2 = 0,91...0,92)

=0,955 0,955

3.1.8 Розрахункова довжина повітряного зазору по (8.6) [1]

={?=2?n_1/60=2?? 3,14?? 3000/60= 314 314 рад/с}=

=0,32?10³/(1,11?0,0522²? 314?0,955?11400?0,65)= 0,048 0,048 м.

Приймаємо =0,05 0,05 м.

Відношення

=0,05/0,082=0,610,61

знаходиться в припустимих межах (див. рис. 8.25 [1])

3.2 Визначення числа пазів, витків і перерізу проводу обмотки статора

3.2.1 Граничні значення зубцових розподілів статора t₁ (по рис. 8.26 [1], якщо полюсний розподіл =0,082 м; h=56 мм:

=7,8 7,8 мм,

=10,1 10,1 мм.

3.2.2 Число пазів статора по 8.16 [1]

Z_1max=?D/t_z1min=3,140,0522/7,810^-3=2121;

Z_1min=?D/t_z1max=3,140,0522/10,110^-3=1616.

Приймаємо =18 18 ,

тоді число пазів статора на полюс і фазу

=18/(2?1?3)=33.

3.2.3 Зубцовий розподіл статора (остаточно)

=3,140,0522/(21•33)= 0,0091 0,0091 м.

3.2.4 Число ефективних провідників у пазу (попередньо) за умови, що число паралельних гілок обмотки статора а=1 по (8.17) [1]

Струм обмотки статора номінальний по 8.18 [1]

=0,15•10³/3•220•0,620,73=0,500,50 А,

=3,140,052211400/(0,5018)= 208 208.

3.2.5 Приймаємо число паралельних гілок =1 1, тоді по (8.19) [1]

=1 208=208208.

Приймаємо

=208208,

3.2.6 Визначаємо остаточно.

3.2.6.1 Обмотка одношарова з м'яких секцій.Число витків у котушці

=208/1=208208.

3.2.6.2 Для одношарової обмотки укорочення кроку обмотки

=11.

3.2.6.3 Число витків фази обмотки статора по (8.20) [1]

=20818/(213)= 624624 витка (ів).

3.2.6.4 Лінійне токове навантаження статора по (8.21) [1]

=20,506243/(3,140,0522)=1142111421 А/м.

3.2.6.5 Коефіцієнт розподілу для першої гармоніки електрорушійної сили (ЕРС) для трифазних машин (m=3) і q=3 по табл.3.16

=0,96 0,96 .

3.2.6.6 Обмоточний коефіцієнт для одношарової обмотки

==0,96.

3.2.6.7 Магнітний потік у повітряному зазорі по (8.22) [1]

=0,973220/(41,116240,95550)= 0,001618 0,001618 Вб.

3.2.6.8 Магнітна індукція в повітряному зазорі по (8.23) [1]

=1 0,001618/(0,05220,05)= 0,620 0,620 Тл.

3.2.7 Щільність струму в обмотці статора (попередньо) по (8.25) [1]:

по рис. 8.27,б [1] визначаємо (якщо Da=0,09 м)

=51,3 51,3 10⁹A²/м³.

Потім щільність струму

=51,310⁹/11421=44917264491726А/м².

3.2.8 Переріз ефективного провідника (попередньо) по (8.24) [1]

=0,50/(14491726)=0,11130,1113?10^-6(м²)= 0,1113 мм².

3.2.9 Приймаємо число елементарних провідників в ефективному провіднику

=1 1 ,

тоді переріз елементарного провідника

=0,1113/1=0,11130,1113мм².

3.2.10 Вибираємо обмотувальний провід ПЭТB по табл. П3.1 [1]:

=0,0990,099мм².

Діаметр голого проводу

=0,355 0,355 мм.

Діаметр ізольованого проводу

=0,395 0,395 мм.

Переріз ефективного провідника остаточно

=10,099=0,0990,099 мм²;

3.2.9 Щільність струму в обмотці статора (остаточно) по (8.27) [1]

=0,50/(10,0991)=5,055,05А/мм².

3.3 Розрахунок розмірів зубцовой зони статора

3.3.1 Застосовуємо електротехнічну сталь 2013. У більшості сучасних двигунів виконують трапецеідальні пази (рис.3.1, 3.2) Паз статора трапецеідальний приймаємо по рис. 8.29, а [1] зі співвідношенням розмірів, що забезпечують паралельність бічних граней зубців (див. рис 3.1).

Рис.3.1. Паз статора

Рис.3.2. Паз статора

3.3.2 Приймаємо попередньо по табл. 8.10 [1]:

індукція в зубцях статора =1,85 1,85 Тл,

індукція в ярмі статора =1,55 1,55 Тл.

3.3.3 Коефіцієнт заповнення пакета статора сталлю по табл.8.11 [1] для оксидованої сталі марки 2013. =0,97 0,97 .

Ширина зубця статора по (8.37) [1]

= 0,620 0,00910,05/(1,850,050,97)= 0,00314 0,00314м=3,14мм.

Довжина пакета статора дорівнює розрахунковій довжині повітряного зазору .

3.3.4 Висота ярма статора по (8.28) [1]

= 0,001618/(21,550,050,97)= 0,01076 0,01076 м=10,76мм.

3.3.5 Розміри паза в штампі приймаємо:

=0,0018 0,0018 м,

Ширину шліца в двигунах із мм приймають =0,5 мм, у двигунах із мм збільшують до =1 мм, для =56 мм =0,0005 0,0005 м.

по (8.38) [1] висота паза

=0,5(0,09-0,0522)- 0,01076=0,008140,00814м=8,14 мм.

3.3.6 Виходячи з умови паралельності граней зубців, знаходимо:

=(3,14(0,0522+20,0005)-18 0,00314)/(18-

-3,14)= 0,00744 0,00744м =7,44 мм;

=3,14(0,0522+20,00814)/18- 0,00314= 0,00881 0,00881м =

=8,81 мм;

по (8.42)- (8-45)

=0,00814-( 0,00744+0,0005)/2= 0,00417 0,00417м=4,17 мм.

3.3.7 Розміри паза у світлі по (8.42) [1] з урахуванням припусків на зборку згідно табл. 8.12. [1]:

по ширині паза =0,1 0,1 мм,

по висоті паза =0,1 0,1 мм.

= 0,00744- 0,1•10^-3=0,007340,00734м=7,34 мм;

= 0,00881- 0,1•10^-3=0,008710,00871м=8,71 мм;

= 0,00417 - 0,1•10^-3=0,004070,00407м=4,07 мм.

3.3.8 Площа поперечного переріза паза, у якому розміщається обмотка, корпусна ізоляція і прокладки

=3,14•0,00734²/8+(0,00734+0,00871)(0,00407)/2=0,00005380,0000538 м²=53,8 мм².

3.3.8 Пазова ізоляція приведена в табл.3.1.

Таблиця 3.1 Ізоляція класу F обмотки статора

Позиція по мал. 3.2, найменування ізоляції	Марка матеріалу	Товщина матеріалу, мм	Число шарів	Однобічна товщина ізоляції
1, корпусна ізоляція, 0,2	Имидофлекс	0,2	1	0,2
2, пазова кришка, 0,3	Имидофлекс	0,3	1	0,3
3, прокладка, 0	Відсутня якщо обмотка одношарова	0	0	0

3.3.9 Площа, поперечного переріза корпусної ізоляції в пазу

=0,2•10^-3(20,00407+0,5•3,14•0,00734+0,00871)= 0,0000057 0,0000057м² = 5,7 мм²,

де - однобічна товщина ізоляції в пазу по табл. 3.1 [1] і табл.3.1.

3.3.10 Площа, займана прокладками в пазу згідно рис.3.2. (поз. 2 і поз. 3) і табл. 3.1

=0,007340,3•10^-3+(0,00734+0,00871)/2•

•0•10^-3= 0,0000022 0,0000022м²=2,2 мм².

3.3.11 Площа поперечного переріза паза для розміщення провідників по (8.48) [1]

=0,0000538-0,0000057-0,0000022=0,00004590,0000459м²

=45,9мм².

3.3.12 Коефіцієнт заповнення паза (контроль правильності розміщення обмотки в пазах)

= (0,39510^-3)²208/0,0000459= 0,71 0,71,

що задовольняє вимозі технологічності виготовлення обмотки, що повинна бути знаходиться в межах =0,69…0,71 для двополюсних машин ( ) і =0,72…074 для двигунів з .

3.4 Розрахунок ротора

3.4.1 Повітряний зазор (по мал. 8.31 [1]) для зовнішнього діаметра статора Da=0,09 м =0,25 0,25 мм.

3.4.2 Число пазів ротора (по табл. 8.16 [1]), якщо число пазів статора дорівнює =18 =18 18 .

3.4.3 Зовнішній діаметр ротора

D₂=D-2?=0,0522-20,2510^-3=0,05170,0517 м.

3.4.4 Довжина магнитопровода =0,050,05 м.

3.4.5 Зубцовое розподіл ротора t₂=?D₂/Z₂=3,140,0517/18=0,0090,009м=9 мм.

3.4.6 Внутрішній діаметр ротора дорівнює діаметрові вала, тому що сердечник ротора безпосередньо насаджується на вал, (8.102) [1].

Коефіцієнт визначимо по табл. 8.17 [1] =0,19 0,19 м.

=0,19•0,09=0,020,02м.

Приймаємо =0,02 0,02 м.

3.4.7 Струм у стрижні ротора

3.4.7.1 Коефіцієнт, що враховує вплив струму намагнічування на відношення /,

=0,2+0,80,73=0,7840,784.

3.4.7.2 Коефіцієнт приведення струмів

=236240,955/18= 198,64 198,64.

3.4.7.3 Струм у стрижні ротора по (8.57) [1]

=0,784 198,640,50=77,977,9 А.

3.4.7 Припустима щільність струму в стрижнях ротора в трифазних закритих двигунах, що обдуваються, при заливанні алюмінієвим сплавом складає =2,5-3, а при захищеному виконанні на 10-15% вище; у мідних стрижнях =4-8.Великі значення відповідають машинам меншої потужності. Приймаємо для алюмінієвої обмотки =3 3 .

Площа поперечного переріза стрижня по (8.68) [1]

=77,9/310⁶=26,026мм²



Рис. 3.3. Паз ротора

3.4.8 Паз ротора - по рис. 8.40,б. У двигунах з висотою осі обертання <160 мм пази мають вузький проріз з наступними розмірами: =1,0 мм і =0,5 мм при висоті осі обертання <100 мм; =1,5 мм і =0,75 мм при висоті осі обертання =112…132 мм; у двигунах з =160…200 мм виконують трапецеидальные закриті пази (рис. 3.3.) з розмірами шліца =1,5 мм і =0,7 мм. Висота перемички ннад пазом у двигунах з 4 виконується рівної =0,3 мм, у двухполюсной машині =1,0...1…1,5мм.

Приймаємо для =56мм (див. рис. 3.3): =1 1,0 мм.

Висоту шліца приймаємо =0,5 0,5 мм.

Висота містка для =56 мм =1 1,0 мм.

Приймаємо індукцію в зубцях ротора по табл. 8.10 [1] =1,8 1,8 Тл,

Припустима ширина зубця по (8.75) [1]

b_z2доп=B_?t₂l_?/(B_z2l_ст2k_c)=0,6200,0090,05/(1,80,050,97)= 0,00320,0032м =3,2мм.

Розміри паза

b₁=(? (D₂-2h_ш2-2h'_ш2)-Z₂b_z2)/(?+Z₂)=

=(3,14(0,0517-20,0005-20,0010)-180,0032)/(3,14+18)= 0,00450,0045м=4,5мм;

по (8.77) [1]

b₂= =(( 0,0045²(18/3,14+3,14/2)-

-4•26,0•10^-6)/(18/3,14-3,14/2))^1/2=0,00320,0032 м=3,2 мм;

по (8.78) [1]

h₁=(b₁-b₂)Z_2/2?=( 0,0045-0,0032)18/(23,14)= 0,0037 0,0037 м=3,7 мм.

Приймаємо: b₁=4,5 мм; b₂=3,2 мм; h₁=3,7 мм.

Повна висота паза

h_п2=h'_ш+h_ш+b_1/2+h₁+b_2/2= 0,0010+ 0,0005+ 0,0045/2+ 0,0037+0,0032/2= 0,0091 0,0091 м=9,1 мм.

Переріз стрижня по (8.79) [1]

q_c=?(b₁²+b₂²)/8+h₁(b₁+b₂)/2=

=3,14(0,0045²+0,0032²)/8+0,0037(0,0045+0,0032)/2= 0,000026210,00002621м² =

=26,21 мм².

3.4.9 Щільність струму в стрижні

J₂=I₂/q_c=77,9/ 0,00002621=2972148,042,97??^?А/м².

3.4.10 Короткозамикаючі кільця (див. рис. 8.37 [1])

3.4.10.1 Коефіцієнт співвідношення струму в стрижні і струму в кільці

?=2sin(?_z/2)=2sin(p?/Z₂)=2sin(1• 3,14/1818)= 0,35 0,35.

3.4.10.2 Струм у замикаючих кільцях

I_кл=I₂/?=77,9/ 0,35=223223А.

3.4.10.3 Щільність струму в замикаючих кільцях

J_кл=0,85J₂=0,852972148,04=2526325,832,5310⁶А/м².

3.4.10.4 Площа поперечного переріза кільця по (8.72) [1]

q_кл=I_кл/J_кл=223/2526325,83=0,00008888??^????м^???88?мм².

3.4.10.5 Розміри замикаючих кілець:

висота кільця

h_кл=1,25h_п2=1,25• 0,0091=0,01140,0114 м=11,4мм;

ширина кільця

b_кл=q_кл/b_кл=88??^??/0,0114=0,00770,0077м=7,7мм.

3.4.10.6 Площа поперечного переріза замикаючих кілець

q_кл=h_клb_кл=0,01140,0077=0,0000880,000088м²=88,00мм².

3.4.10.7 Середній діаметр замикаючих кілець

D_к.ср=D₂-h_кл=0,0517-0,0114=0,04030,0403м=40,3 мм.

3.5 Розрахунок струму, що намагнічує

Магнитопровод зі сталі 2013; товщина 0,5 мм.

3.5.1 Магнітна напруга повітряного зазору.

3.5.1.1 Коефіцієнти визначаються:

для статора

=(1,8/0,25)²/(5+1,8/0,25)=4,254,25;

для ротора з зубчатою поверхнею

=(1/0,25)²/(5+1/0,25)=1,781,78,

для гладкої поверхні ротора приймаємо .

Приймаємо =1,78 1,78 .

3.5.1.2 Коефіцієнт повітряного зазору (коефіцієнт Картера) по (4.15)

=9,1/(9,1-4,250,25)=1,131,13.

=9/(9-1,780,25)=1,051,05.

1,13•1,05=1,191,19

3.5.1.3 Магнітна напруга повітряного зазору по (8.103)

F_?=1,5910⁶ 0,6201,190,00025=293,28293,28 А.

3.5.2. Магнітна індукція в зубці статора з грушоподібними або трапецеидальными пазами по (8.105) [1]

= 0,620 0,00910,05/( 0,003140,050,97)=1,851,85?Тл.

3.5.3 Магнітна індукція в зубці ротора з паралельними гранями по (8.109) [1]

= 0,6200,0090,05/( 0,00320,050,97)=1,801,80?Тл.

3.5.4 Магнітна індукція в ярмі статора по (8.117) [1]

= 0,001618/(2 0,010760,050,97)=1,551,55?Тл.

3.5.5 Магнітна індукція в ярмі ротора

3.5.5.1 Висота ярма ротора:

а) дійсна висота ярма ротора по (8.126)

=(0,0517-0,02)/2- 0,0091=0,00680,0068м=6,8мм;

б) приймаємо діаметр вентиляційних каналів =0 0 м,

кількість рядів =1 1 .

Розрахункова висота ярма ротора по (8.124) для чотирьохполюсних машин при =0,75(0,5•0,0517 0,0091)=0,01260,0126<0,02, а також для двополюсних машин,

=(2+1)/(3,2•1)•(0,0517/2- 0,0091)=0,01570,0157м;

у противному випадку,

=(0,0517-0,02)/2- 0,0091-2•0•1/3=0,00680,0068м.

а також для шестиполюсных машин, ; отже, приймаємо =0,0157 0,0157 м.

3.5.5.2 Індукція в ярмі ротора по (8.122) [1]

= 0,001618/(20,01570,050,97)=1,061,06? Тл.

3.5.6 Напруженість магнітного поля в зубці статора для сталі 2013 по табл. П1.7 [2] для B_z1=1,85Тл =1330 1330 A/м.

3.5.7 Напруженість магнітного поля в зубці ротора для сталі 2013 по табл. П1.7 [2] H_z2=1520А/м для B_z2=1,80Тл =1520 1520 A/м.

3.5.8 Висота зубця статора = 0,00417 0,00417 м.

3.5.9 Висота зубця ротора

= 0,0091- 0,10,0032=0,00880,0088м.

3.5.10 Магнітна напруга зубцовой зони статора

=2 0,004171330?11,111,1?А.

3.5.11 Магнітна напруга зубцовой зони ротора

=20,00881520=26,826,8А.

3.5.12 Коефіцієнт насичення зубцовой зони

=1+(11,1+26,8)/293,28=1,131,13.

3.5.13 Напруженість магнітного поля в ярмі статора для сталі 2013 по табл. П1.6 [2] для B_a=1,55 =520 520 A/м.

3.5.14 Напруженість магнітного поля в ярмі ротора для сталі 2013 по табл. П1.6 [2] для B_j=1,06Тл =206 206 A/м.

3.5.15 Довжина середньої магнітної силової лінії в ярмі статора по (8.119)

=3,14(0,09- 0,01076)/(21)=0,124410,12441м.

3.5.16 Довжина середньої магнітної силової лінії в ярмі ротора по (8.127)

=3,14(0,02+0,0068)/(21)=0,04210,0421м.

3.5.17 Магнітна напруга ярма статора по (8.116)

=0,12441520=64,764,7А.

3.5.18 Магнітна напруга ярма ротора по (8.121)

=0,0421206=8,78,7А.

3.5.19 Магнітна напруга на парe полюсів по (8.128)

=293,28+11,1+26,8+64,7+8,7= =404,6404,6А.

3.5.20 Коефіцієнт насичення магнітного ланцюга по (8.129)

=404,6/293,28=1,381,38.

3.5.21 Струм, що намагнічує, по (8.130)

=1404,6/(0,962430,955)=0,250,25?А.

3.5.22 Відносне значення струму, що намагнічує, по (8.130)

=0,25/0,50=0,500,50.

3.6 Параметри робочого режиму

3.6.1 Активний опір фази обмотки статора

3.6.1.1 Довжина пазової частини котушки дорівнює конструктивній довжині сердечника статора:

l_п1=l₁=0,050,05м.

3.6.1.2 Середня ширина котушки, обумовлена по дузі окружності, що проходить по серединах висоти пазів,

b_кт=??(D+h_п1) ?_1/2p =3,14(0,0522+0,00814)•1/(21)=0,094730,09473?м,

де ?₁- укорочення кроку обмотки.

3.6.1.3 Довжина вильоту прямолінійної частини котушки з паза від торця сердечника до початку відгину лобової частини, згідно стор. 334 [1]

=0,01 0,01 м.

3.6.1.4 Вибираємо по табл. 8.21 [1] коефіцієнт для =1,2, для =1,3, отже, =1,2 1,2 .

3.6.1.5 Довжина лобової частини для котушки всипної обмотки по (8.136)

l_л1=K_лb_кт+2B=1,20,09473+20,01=0,1340,134м.

3.6.1.6 Вибираємо по табл. 8.21 [1] коефіцієнт для =0,26, для =0,4, отже, =0,26 0,26 .

3.6.1.7 Довжина вильоту лобової частини котушки по (8.137)

l_вил=K_вылb_кт+B=0,260,09473+0,01=0,034630,03463м=34,63 мм.

3.6.1.8 Середня довжина витка обмотки по (8.135) [1]

l_ср1=2(l_п1+l_л1)=2(0,05+0,134)=0,3680,368 м.

3.6.1.9 Довжина провідників фази обмотки

=0,368624=229,6229,6?м.

3.6.1.10 Для класу нагревостойкости ізоляції F розрахункова температура =115°С. Для міді питомий опір при розрахунковій температурі

?₁₁₅= 10^-6/41 Ом?м.

0,00000002439023.6.1.11 Активний опір фази обмотки статора

r₁=?₁₁₅ L₁ / (q_эф a)=10^-6229,6/(0,099??^??141)=56,656,6 Ом,

де а - число паралельних гілок фази обмотки статора.

3.6.1.12 Відносне значення опору фази обмотки статора

=56,60,50/220=0,1290,129 Ом.

3.6.1.13 Маса трехфазнойобмотки статора

=8900• 3•229,6•0,099 10^-6=0,6070,607 кг.

3.6.2 Активний опір фази обмотки ротора

За фазу обмотки ротора, виконаної у виді білячої клітки, приймають один стрижень і дві ділянки короткозамикаючих кілець.

3.6.2.1 Для литої алюмінієвої обмотки ротора питомий опір

при розрахунковій температурі ?=115°С0,0000000243902

Ом?м.0,00000004878

3.6.2.2 Активний опір стрижня по (8.169)

=0,05/ 0,00002621=0,0000930693,0610^-6 Ом,

де - коефіцієнт збільшення активного опору стрижня від дії ефекту витиснення струму; при розрахунку робочих режимів у межах зміни ковзання від холостого ходу до номінального приймають =1.

3.6.2.2 Активний опір ділянки замикаючого кільця, укладеного між двома сусідніми стрижнями, по (8.170)

= 3,140,0403/(180,000088)=0,0000038973,89710^-6Ом.

3.6.2.3. Активний опір фази обмотки ротора по (8.168)

=93,0610^-6+23,89710^-6/ 0,35²=0,00015668156,6810^-6 Ом.

3.6.2.4 Приводимо r₂ до числа витків обмотки статора згідно (8.173)

=156,6810^-643(6240,955)²/18=37,0937,09 Ом.

3.6.2.5 Відносне значення

=37,090,50/220=0,084300,08430 Ом.

3.6.3 Індуктивний опір фази обмотки статора

3.6.3.1 Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання

по табл. 8.24, [1] рис. 8.50,е [1] (див. рис.3.4) визначається:

h₁=00 (провідники закріплені пазовою кришкою);

= 0,00417-20,21 0^-3=0,003773,77 мм;

b₁=7,44 мм;

=0,5• (7,44-0,0018•10³)=0,002822,82 мм;

=0,25(1+3• 1)=11

=0,25(1+3• 1)=11;

=0,05 м;

==0,003771/(3 0,00744)+(0/ 0,00744+30,00282/( 0,00744+20,0018)+0,0005/0,0018)1=1,2131,213.

3.6.3.2 Коефіцієнт магнітної провідності лобового розсіювання визнача-ється по (8.159):

число пазів на полюс і фазу q=33, відносне укорочення кроку =11;

0,343(0,134-0,6410,082)/0,05=1,6631,663.

Рис. 3.4. До розрахунку коефіцієнта магнітної провідності пазового розсіювання обмотки статора

3.6.3.3 Коефіцієнт магнітної провідності диференціального розсіювання визначається по (8.160).

Оскільки скіс пазів відсутній, =0, по кривих рис.8.51,д [1] у залежності від t₂/t₁=0,009/ 0,0091=0,990,99 і =0 визначаємо значення =11,0 .

коефіцієнт по (8.176)

=211-0,955²(0,009/ 0,0091)²(1+0)=1,1061,106;

= 0,00911,106/(12 0,00031,19)=2,8192,819.

3.6.3.4 Індуктивний опір фази обмотки статора по (8.152)

=15,8(50/100)(624/100)²(0,05/(13))

•(1,213+1,663+2,819)=29,2029,20 Ом.

3.6.3.5 Відносне значення

29,200,50/220=0,0660,066

3.6.4 Індуктивний опір фази обмотки ротора

3.6.4.1 Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання по табл. 8.25 [1],. рис. 8.52,а,ж [1] (див. рис.3.5) визначається:

h₁= 0,0037 м; b₁= 0,0045 м; =1•10^-3 м, =0,5•10^-3мм, = 0,0010 м, = 0,00002621м², k_д=1 (для робочого режиму),

=[(( 0,0037+0,40,0032)/(3 0,0045))(1-3,14 0,0045²/(8 0,00002621))²+0,66-1•0,001/(2 0,0045)]1+0,510^-3 /110^-3 +1,12 0,001010⁶/77,9=15,60515,605.

Рис.3.5. До розрахунку коефіцієнта магнітної провідності пазового розсіювання обмотки статора

3.6.4.2. Коефіцієнт магнітної провідності лобового розсіювання визначається по (8.178): попередньо обчислимо

=4,70,0403/(20,0077+0,0114)=7,077,07,

обчислимо калькулятором

=(7,07)=0,773 0,773 ,

потім

=2,30,0403/(180,05 0,35²)•lg(0,773)=0,6500,650.

3.6.4.3 Коефіцієнт магнітної провідності диференціального розсіювання визначається по (8.181):

,

тому що при великому числі пазів ротора, що приходяться на пари полюсів ( ), і ?_Z;1

=0,0091/(12 0,00031,19)=2,5212,521.

3.6.4.4 Для зменшення шуму і паразитних моментів у двигунів з короткозамкнутым ротором застосовується скіс пазів на роторі, рівний одному зубцовому розподілові статора = 0,0091 м,

- скіс пазів, відлічений по дузі окружності ротора, м.

Скіс пазів у частках зубцового розподілу ротора

= 0,0091/0,009=1,0111,011.

тоді центральний кут скосу пазів ротора

=2• 1• 0,0091/(0,0522 -2•0,25•10^-3)=0,35200,3520 рад.

Коефіцієнт скосу паза враховує зменшення э.д.с., наведеної в одній з обмоток головним потоком іншої обмотки, тому він визначається аналогічно обмотувальному коефіцієнтові розподілу обмотки ротора .

Коефіцієнт скосу розраховується

=2• sin(0,3520/2)/0,3520=1,001,00

тому що синус малого аргументу (у радіанах) дорівнює малому аргументові.

Обмотувальний коефіцієнт обмотки ротора =1,00.При скошених пазах трохи зростає диференціальне розсіювання, тому що вищі гармоніки поля в цьому випадку менше заглушаються.

Коефіцієнт магнітної провідності скосу, що враховує вплив на ЕРС обмотки ротора скосу пазів

=0,0091,011²/(12 0,00031,19*1,38²)=1,8671,867.

Якщо скіс пазів, відсутній =0. Приймаємо =0 0 .

3.6.4.5 Індуктивний опір фази обмотки ротора по (8.177)

=15,605+0,650+2,521+0=18,77618,776,

тоді індуктивний опір фази обмотки ротора

=7,9500,0518,77610^-6=

=0,000370830,00037083 Ом.

3.6.5 Приводимо x₂ до числа витків статора по (8.172) і (8.183)

=0,0003708343(6240,955)²/18=87,79387,793 Ом.

Відносне значення

=87,7930,50/220=0,20,2

3.7 Втрати в сталі

3.7.1 Втрати в сталі основні

3.7.1.1 Для сталі 2103 питомі втрати (табл.8.26) при індукції 1 Тл і частоті перемагнічування 50 Гц =2,5 Вт/кг.

3.7.1.2 Коефіцієнт - показник ступеня, що враховує залежність втрат у сталі від частоти перемагнічування; для більшості сталей =1,3...1,5, приймаємо =1,51,5(стор. 348) [1].

3.7.1.3 Коефіцієнти k_да і k_дz1,8 враховують вплив на втрати в сталі нерівномірності розподілу магнітного потоку по перетинах ділянок магнитопровода і технологічних факторів, для машин потужністю менш 250кВт k_да=1,61,6, k_дz=1,81,8 (стор. 348) [1].

3.7.1.4 Питома маса стали =78007800 кг/м³.

3.7.1.5 Висота ярма статора по (8.177)

=0,5(0,09-0,0522)- 0,00417=0,014730,01473м.

3.7.1.6 Маса стали ярма статора по (8.188)

=

=3,14(0,09-0,01473)0,014730,050,977800=1,3171,317кг;

3.7.1.7 Маса стали зубців статора по (8.189)

= 0,004170,00314180,050,977800=0,0890,089 кг.

3.7.1.8 Втрати в сталі основні по (8.187)

=

=2,5 (50/50)1,5(1,61,55²1,317+1,81,85²0,089)=14,0314,03 Вт.

3.7.2 Поверхневі втрати в сталі ротора від зубців статора (втрати в поверхневому шарі ротора від пульсацій магнітної індукції в повітряному зазорі)

3.7.2.1 Визначимо по рис. 8.53 [1] для

=0,0018/0,0003= 7,20 7,20

=0,36 0,36 ,

3.7.2.2 Амплітуда пульсації індукції в повітряному зазорі над коронками зубців ротора по (8.190)

=0,361,19 0,620=0,2660,266Тл.

3.7.2.3 Коефіцієнт k_02, що враховує вплив обробки поверхні голівок зубців статора на питомі втрати в роторі; якщо поверхня не обробляється (двигуни потужністю до 160 кВт) k₀₂=1,51,4 - 1,8, приймаємо k₀₂=1,51,5.

3.7.2.4 Питомі поверхневі втрати в сталі ротора, що приходять на 1м² поверхні голівок зубців ротора, по (8.192)

=0,51,5(183000/10000)^1.5

(0,266 0,00911000)²=55,14455,144 Вт/м².

3.7.2.5 Повні поверхневі втрати в сталі ротора по (8.194)

=55,144(0,009-1•10^-3)180,05=0,3970,397 Вт.

3.7.3 Пульсаційні втрати в зубцях ротора (втрати від пульсацій індукції в зубцях)

3.7.3.1 Амплітуда пульсацій індукції в середньому перерізі зубців : =4,25 по п. 3.5.1.1 розрахунку;

=4,250,0001,80/(20,009)=0,1060,106 Тл,

де - по п. 3.5.3 розрахунки.

3.7.3.2 Маса стали зубців ротора по (8.201)

m_z2=Z₂h_z2b_z2срl_ст2k_cc=180,0088 0,00320,050,977800=0,1920,192 кг.

3.7.3.3 Пульсационные втрати в зубцях ротора по (8.200)

=0,11(1830000,106/1000)²0,192=0,6920,692Вт

3.7.4 Сума додаткових втрат у сталі

=0,397+0,692=1,0891,089 Вт.

3.7.5 Повні втрати в сталі

= 14,03+1,089=15,115,1 Вт.

3.7.6 Механічні втрати по (8.200):

для двигунів 2p=2 коефіцієнт ,1,183 отже,

=1(3000/10)²0,09⁴=5,9055,905 Вт.

3.7.7 Холостий хід двигуна

3.7.7.1 Електричні втрати в статорі при холостому ході по (8.219)

=3•0,25²•56,6=10,6110,61 Вт.

3.7.7.2 Активна складового струму холостого ходу по (8.218)

=(15,1+5,905+10,61)/(3•220)=0,0480,048А.

3.7.7.3 Струм холостого ходу по (8.217)

=(0,048²+0,25²)^1/2= 0,25 0,25А.

3.8 Розрахунок робочих характеристик

3.8.1 Методи розрахунку характеристик базуються на системі рівнянь струмів і напруг асинхронної машини, якої відповідає Г-образна схема заміщення (рис. 3.6). Активні й індуктивні опори схеми заміщення є параметрами машини.

3.8.1.1 Активний опір взаємної індукції обмоток статора і ротора по (8.184)

=14,03/(30,25²)=74,874,8 Ом.

3.8.1.2 Індуктивний опір взаємної індукції обмоток статора і ротора по (8.185)

=(220/0,25)-29,20=850,8850,8 Ом;

3.8.1.3 Коефіцієнт по (8.223)

=1+29,20/850,8=1,0341,034.

3.8.1.4 Активна складового струму синхронного холостого ходу

=(14,03+30,25²56,6)/(3220)=0,0370,037А.

3.8.1.5 Коефіцієнти:

=1,034²=1,0691,069;

0;

=1,03456,6=58,52458,524;

=1,034(29,20+1,03487,793)=124,057124,057.

3.8.1.6 Утрати, що не міняються при зміні ковзання,

=15,1+5,905=21,005 Вт=0,0210,021 кВт.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.6. Г-образна схема заміщення приведеної асинхронної машини

3.8.2 Застосовуємо аналітичний метод розрахунку робочих характеристик (формули для розрахунку приведені в табл. 3.2). Розрахунок характеристик проводимо, задаючи значеннями ковзань S=(0,21,5)S_н. Номінальне ковзання попереднє приймаємо S_нr^*₂=0,08430,0843.Для побудови характеристик досить розрахувати значення необхідних величин для п'яти-шести різних ковзань, обраних у зазначеному діапазоні приблизно через рівні інтервали. Результати розрахунку приведені в табл. 3.2. Робочі характеристики побудовані на кресленні РР1.

Таблиця 3.2. Робочі характеристики асинхронного двигуна

№ п/п	Розрахункова формула	Ед.	Ковзання ротора
			0,01	0,02	0,04	0,05	0,0590,059	0,075
1		Ом	3964,921	1982,46	991,2303	792,9842	672,0205	528,6561
2		Ом	0,000000	0,000000	0,000000	0,000000	0,000000	0,000000
3		Ом	4023,445	2040,985	1049,75	851,51	730,545	587,180
4		Ом	124,06	124,06	124,06	124,06	124,06	124,06
5		Ом	4025,36	2044,75	1057,06	860,50	741,00	600,14
6		А	0,055	0,108	0,208	0,256	0,297	0,367
7		___	1,000	0,998	0,993	0,990	0,986	0,978
8		___	0,031	0,061	0,117	0,144	0,167	0,207
9		А	0,092	0,145	0,244	0,290	0,330	0,396
10		А	0,2517	0,2566	0,2743	0,2869	0,2996	0,3260
11		А	0,2680	0,2947	0,3671	0,4079	0,4460,446	0,5129
12		А	0,0569	0,1117	0,2151	0,2647	0,30710,3071	0,3795
13		кВт	0,0607	0,0957	0,1610	0,1914	0,2178	0,2614
14		кВт	0,0122	0,0147	0,0229	0,0283	0,03380,0338	0,0447
15		кВт	0,000	0,0014	0,0051	0,0078	0,01050,0105	0,0160
16		кВт	0,0003	0,0005	0,0008	0,001	0,0011	0,0013
17		кВт	0,0335	0,0376	0,0498	0,0581	0,06640,0664	0,0830
18		кВт	0,027	0,058	0,111	0,133	0,1510,151	0,178
19		О.е.	0,179	0,384	0,735	0,881	1,000	1,179
20			0,601	0,661	0,823	0,915	1,000	1,150
21		___	0,448	0,607	0,691	0,696	0,6950,695	0,682
22		___	0,343	0,492	0,665	0,711	0,7400,74	0,772
23			0,1	0,2	0,4	0,5	0,59	0,75

Номінальні дані спроектованого двигуна визначаються по

побудованим робочим характеристикам:

P_2н=0,151кВт; U_1нф=220У; I_1н=0,446А; 0,74; 0,695; 0,059.

Номінальна частота обертання вала

=3000(1-0,059)=28232823 об/хв;

Номінальний момент на валу двигуна

=9575•0,151/2823= 0,512 0,512 Нм.

3.9 Розрахунок пускових характеристик

Розрахунок пускових характеристик зроблений з урахуванням зміни параметрів, викликаних ефектом витиснення струму і насиченням від полів розсіювання, тому що при великих ковзаннях ротора струми в обмотках статора і ротора можуть перевищувати своє номінальне значення в 7-7,5 рази. Докладний розрахунок приведений для ковзання ротора s=1.Розрахунок пускових характеристик з урахуванням впливу ефекту витиснення струму приведений у табл.3.3.Розрахунок пускових характеристик АМВ з урахуванням впливу витиснення струму в роторі і насичення від полів розсіювання приведений у табл.3.4.

Пускові характеристики спроектованого двигуна з урахуванням впливу витиснення струму в роторі і насичення від полів розсіювання представлені на рис. 3.4.

Розрахунок пускових характеристик з урахуванням зміни параметрів, викликаних ефектом витиснення струму ( без урахування впливу насичення від полів розсіювання ).

3.9.1 Активний опір обмотки ротора з урахуванням впливу ефекту витиснення струму (b_c/b_п=1, =115°С).

3.9.1.1 Висота стрижня в пазу згідно рис. 3.3

h_c=h_п-(h_ш+h'_ш)= 0,0091-(0,5+1)1 0^-3=0,00760,0076 м.

3.9.1.2 «Приведена висота» стрижня (8.241) [1]

=23,140,0076(5010^-7/0,00000004878)^0,5==0,480,48,

де і - ширина стрижня і ширина паза, м; у роторах з литий обмоткою = ;

- частота струму в розрахунковому режимі, Гц;

-питомий опір матеріалу стрижня при розрахунковій температурі =115°С;

для литої алюмінієвої обмотки маємо

=63,6 =63,6•0,0076•=0,48

отже, =0,48; для =0,48.

3.9.1.3 По рис. 8.57 [1] для =0,48 =0,05 0,05 ,

3.9.1.4 Глибина проникнення струму по (8.246)

=0,0076/(1+0,05)=0,00720,0072м.

3.9.1.5 При + 0,0045/20,0072 0,0037+ 0,0045/2

0,00230,00720,0041

(см. мал. 3.3) визначаємо по (8.253)

= 0,0045-( 0,0045- 0,00744)(0,0072- 0,0045/2)/ 0,0037=0,002760,00276 м.

3.9.1.6 Площа перерізу, обмеженого висотою ,

=3,14 0,0045²/8+( 0,0045+0,00276)(0,0072- 0,0045/2)/2=0,00002590,0000259 м².

3.9.1.7. При + приймають .по (8.247) коефіцієнт

k_r=q_c/q_r= 0,00002621/0,0000259=1,011,01,

де q_c по п.4.8 розрахунку.

3.9.1.8 Коефіцієнт загального збільшення активного опору фази обмотки ротора під впливом ефекту витиснення струму

K_R=1+(r'_c/r₂)(k_r-1)=1+(0,00009306/0,00015668)(1,01-1)=1,011,01,

де r'_c=r_c=0,000093060,00009306Ом.

3.9.1.9 Приведений активний опір ротора з урахуванням впливу ефекту витиснення струму

=1,01•37,09= 37,461 37,461ом.

3.9.2 Індуктивний опір обмотки ротора з урахуванням впливу ефекту витиснення струму для .

3.9.2.1 По рис. 8.58 [1] для =0,48знаходимо ==0,96 0,96 ,

3.9.2.2 Коефіцієнти

(( 0,0037+0,40,0032)/(3 0,0045)(1-3,14 0,0045²/(8 0,00002621))²+0,66-1•0,001/(2 0,0045)= 0,728 0,728

= 0,728(1-0,96)= 0,029 0,029.

3.9.2.3 Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання з обліком ефекту витиснення струму

=15,605- 0,029=15,57615,576.

3.9.2.4 Коефіцієнт зменшення індуктивного опору фази обмотки ротора від дії ефекту витиснення струму

=(15,576+0,650+2,521)/(15,605+0,650+2,521)= 0,9980,998.

3.9.2.5 Приведений індуктивний опір фази обмотки ротора з урахуванням ефекту витиснення струму

= 0,998•87,793=87,61787,617 Ом.

3.9.3 Пускові параметри по (8.277) і (8.278)

х_12п=kх₁₂=1,38850,8=1174,11174,1 Ом;

с_1п=1+х₁/х_12п=1+29,20/1174,1=1,0251,025.

3.9.4 Розрахунок струмів з урахуванням ефекту витиснення струму.

3.9.4.1 Активний і індуктивний опори по (8.280) для :

=56,6+1,025 37,461=94,99894,998Ом.

=29,20+1,02587,617=119,007119,007Ом.

3.9.4.2 Приведений струм ротора по (8.281)

=220/(94,998²+119,007²)^1/2= 1,44 1,44А

3.9.4.3 Струм статора по (8.283)

= 1,44(94,998²+(119,007+1174,1)²)^1/2/(1,025•1174,1)= 1,551 1,551 A.

3.9.4.4 Кратність пускового струму

= 1,551/0,446=3,483,48.

3.9.4.5 Кратність пускового моменту

=( 1,44/0,3071)²•1,01•0,059/1=1,311,31.

Розрахунок пускових характеристик з урахуванням впливу витиснення струмові і насичення від полів розсіювання

Оскільки I_1паза=I_1maxu_п/а=1,5208/1=312,00312,00>400А, необхідно врахувати вплив насичення від полів розсіювання на пускові характеристики.

Розрахунок проведено для точок характеристик, що відповідають s=1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1, при цьому використовуємо значення струмів і опорів для тих же ковзань з урахуванням впливу струму (див. табл. 3.3).

Дані розрахунку приведені в табл.3.4. Докладний розрахунок приведено для s=1.

3.9.5 Індуктивні опори обмоток.

Приймаємо =1 1,0 .

3.9.5.1 Середня магніторушійна сила (МРС) обмотки, віднесена до одного паза обмотки статора по (8.263)

=0,7• 1,551•1• 208/ /1• (1+1•0,955•18/18)=441441 А.

3.9.5.2 По (8.265) визначаємо коефіцієнт

C_N=0,64+2,5 =0,64+2,5(0,25/(9,1+9))^0,5=0,9340,934.

Фіктивна індукція потокові розсіювання в повітряному зазорі по (8.264)

=44110^-6/(1.60,2510^-30,934)= 1,18 1,18Тл.

3.9.5.3. За значенням по рис. 8.61 для 1,18 Тл знаходимо відношення потокові розсіювання при насиченні до потокові розсіювання ненасиченої машини =0,95 0,95 .

3.9.5.4. Значення додаткового еквівалентного розкриття пазів статора, магнітні напруги яких еквівалентні МРС насичених вусиків зубців по (8.266)

=( 0,0091-0,0018)(1-0,95)=0,00040,0004 м.

3.9.5.5 Зменшення коефіцієнта магнітної провідності розсіювання напівзакритого паза, викликане насиченням від полів розсіювання по (8.269)

=(0,0005+0,58•( 0,00744-0,0018)/2)•0,0004/(0,0018•(0,0004+1,5•0,0018))= 0,15 0,15.

3.9.5.6 Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання обмотки статора з урахуванням впливу насичення по (8.272)

=1,213- 0,15=1,0631,063.

3.9.5.7 Коефіцієнт магнітної провідності диференціального розсіювання обмотки статора з урахуванням впливу насичення по (8.274)

=0,952,819=2,6782,678.

3.9.5.8 Індуктивний опір фази обмотки статора з урахуванням впливу насичення по (8.275)

=

=29,20(1,063+1,663+2,678)/(1,213+1,663+2,819)= 27,708 27,708 Ом.

3.9.5.9 Значення додаткового еквівалентного розкриття пазів ротора, магнітні напруги яких еквівалентні МРС насичених вусиків зубців по (8.270)

=(0,009-1•10^-3)(1-0,95)=0,00,0 м.

3.9.5.10 Зменшення коефіцієнта магнітної провідності розсіювання закритого паза ротора, викликане насиченням від полів розсіювання по (8.271)

=(1+0,5)•0,0•1000/(1•(0,0•1000+1) 0,000 0,0009.

3.9.5.11 Коефіцієнт магнітної провідності диференціального розсіювання обмотки ротора з урахуванням впливу насичення по (8.273)

=15,576- 0,000=15,57615,576.

3.9.5.12 Коефіцієнт магнітної провідності диференціального розсіювання обмотки статора з урахуванням впливу насичення по (8.274)

=0,952,521=2,3952,395.

3.9.5.13 Індуктивний опір фази обмотки ротора з урахуванням впливу насичення по (8.276)

=87,793(15,576+2,395+0,650)/(15,605+2,521+0,650)= 87,068 87,068Ом.

3.9.5.14 Коефіцієнт по (8.278)

=1+ 27,708/1174,1= 1,024 1,024

3.9.6 Розрахунок струмів і моментів.

39.6.1 Активна й індуктивна складові комплексного опору правої галузі схеми заміщення (див. рис. 3.6) по (8.280) для :

=56,6+ 1,024 37,461=94,9694,96Ом,

= 27,708+ 1,024 87,068 =116,866116,866 Ом.

3.9.6.2 Приведень струм в обмотці ротора по (8.281)

=220/(94,96²+116,866²)^1/2= 1,5 1,5А.

3.9.6.3 Струм обмотки статора по (8.283)

= 1,5(94,96²+(116,866+1174,1 )²)^1/2/

/( 1,0241174,1)= 1,6 1,6 A.

3.9.6.4. Кратність пускового струмові

= 1,6/0,446= 3,59 3,59.

3.9.6.5 Кратність пускового моменту

=( 1,5/0,3071)²1,010,059/ 1= 1,42 1,42.

3.9.6.6 Отриманий у розрахунку коефіцієнт насичення

= 1,6/ 1,551=1,03161,0316,

відрізняється від прийнятого менш чим на 3%.

3.9.7 З порівняння (9.4.4), (9.6.4) та (9.4.5), (9.6.5) випливає висновок, що вплив насичення від полів розсіювання на параметри ротора збільшує пусковий струм для в 3,59/3,48= 1,03 1,03 рази, пусковий момент у 1,42/1,31= 1,08 1,08 рази

3.9.8 Для розрахунку інших точок характеристики задаємося , зменшеним у залежності від струмові (див. табл. 3.4).

Дані розрахунку зведені в табл. 3.4, а пускові характеристики представлені на кресленні РР1.

Таблиця 3.3 Розрахунок пускових характеристик з урахуванням впливу ефекту витиснення струму

№ п/п	Розрахункова формула	Од.	Ковзання,
			1	0,8	0,5	0,2	0,1	0,05	0,36
1	=0,48		0,48	0,43	0,34	0,21	0,15	0,11	0,29
2	()		0,33	0,2	0,1	0,05	0,04	0,03	0,048
3		Мм	5,7	6,3	6,9	7,2	7,3	7,4	7,3
4		Мм	3,29	3,08	2,87	2,76	2,73	2,69	2,73
5		мм2	21,39	23,30	25,08	25,92	26,20	26,46	26,20
6	kr=qc/qr		1,23	1,12	1,05	1,01	1,00	0,99	1,00
7			1,14	1,07	1,03	1,01	1,00	0,99	1,00
8			42,283	39,686	38,203	37,461	37,090	36,719	37,090
9	='()		0,9	0,92	0,96	0,97	0,98	0,99	0,975
10			0,07	0,06	0,03	0,02	0,01	0,01	0,02
11			15,54	15,55	15,58	15,59	15,60	15,60	15,59
12			1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
13			87,793	87,793	87,793	87,793	87,793	87,793	87,793
14			99,940	107,448	134,916	248,588	436,773	809,340	162,203
15			119,188	119,188	119,188	119,188	119,188	119,188	119,188
16			1,4	1,4	1,2	0,8	0,5	0,3	1,1
17			1,51,5	1,5	1,3	0,9	0,6	0,4	1,2
18			3,36	3,36	2,91	2,02	1,35	0,90	2,69
17			1,40	1,64	1,86	2,02	1,56	1,11	2,10

Таблиця 3.4. Розрахунок пускових характеристик АМВ з урахуванням впливу витиснення струмові в роторі і насичення від полів розсіювання

№ п/п	Розрахункова формула	Од.	Ковзання
			1	0,8	0,49	0,2	0,1	0,05	0,36
1	kнас		1,004	1,02	1,01	1,01	1,01	1,00	1,01
2			429	436	374	259	172	114	345
3	Bф=Fп.ср10-6/(1,6CN)		1,148	1,167	1,001	0,693	0,460	0,305	0,923
4	=f(Bф)		0,5	0,53	0,58	0,72	0,86	0,97	0,75
5	сэ1=(tz1-bш1)(1-)		3,65	3,43	3,07	2,04	1,02	0,22	1,83
6			0,682	0,664	0,631	0,511	0,325	0,089	0,479
7	п1нас=п1-п1.нас		0,531	0,549	0,582	0,702	0,888	1,124	0,734
8	д1нас= д1		1,410	1,494	1,635	2,030	2,424	2,734	2,114
9			18,479	19,002	19,894	22,53522,535	25,50825,508	28,308	23,129
10			14,34	14,37	14,42	14,55	14,81	15,31	14,59
11			1,26	1,34	1,46	1,82	2,17	2,45	1,89
12			75,982	76,496	77,291	79,58279,582	82,43582,435	86,082	80,097
13	п		1,016	1,016	1,017	1,019	1,022	1,024	1,020
14			99,560	107,001	135,891	247,464	435,660	808,605	161,688
15			95,677	96,722	98,499	103,629	109,757	116,456	104,828
16			1,6	1,5	1,3	0,8	0,5	0,3	1,1
17			1,7	1,6	1,4	0,9	0,6	0,4	1,2
18			1,13	1,07	1,08	1,00	1,00	1,00	1,00
19			3,813,81	3,59	3,14	2,02	1,35	0,90	2,69
20			1,831,83	1,88	2,22	2,02	1,56	1,11	2,10
Пускові характеристики для програми „ Exсel”
1	Ковзання, s	в.о.	1	0,8	0,49	0,2	0,1	0,05	0
2	Струм двигуна,	в.о.	3,81	3,59	3,14	2,02	1,35	0,90	0,50
3	Момент, M*	в.о.	1,83	1,88	2,22	2,02	1,56	1,11	0

Кратність максимального моменту

=2,22 2,22 ,

при критичному ковзанні=0,49 0,49.

3.9.9 Критичне ковзання визначаємо після розрахунку всіх точок пускових характеристик (табл.9.2) за середнім значенням опорів і , що відповідають ковзанням s=0,2 і s=0,1:

=(22,535+25,508)/2=24,02224,022;

=(79,582+82,435)/2=81,00981,009;

=37,09/(24,022/1,025+81,009)=0,360,36.

Висновки по третьому розділу

У результаті електромагнітного розрахунку отримані наступні номінальні характеристики двигуна :

Потужність, квт	0,151
Напруга фазна, В	220
Споживаний струм, А	0,446
ККД	0,695
Частота обертання, об/хв	2823
Ковзання ротора, в.о.	0,059
Момент на валу, Нм	0,512
Коефіцієнт потужності	0,74
Кратність пускового струму, в.о.	3,81
Кратність пускового моменту, в.о.	1,83

4. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ДВИГУНА

4.1 Перевищення температури внутрішньої поверхні сердечника статора над температурою повітря усередині двигуна

4.1.1 Електричні втрати потужності в пазовій частині обмотки статора визначаються при припустимій температурі 140 для ізоляції класу F:

а) коефіцієнт збільшення втрат при збільшенні температури обмотки до гранично припустимої (140для ізоляції класу F) щодо розрахункової (115для ізоляції класу F) 1,07;

б) по (8.328)

21,070,0338•10³•20,05/0,368=9,839,83 Вт;

4.1.2 Приймаємо по табл. 8.33 [1] і табл.4.1 значення коефіцієнта=0,22 0,22, який враховує, що частина втрат потужності в сердечнику статора й у пазовій частині обмотки передається безпосередньо в навколишнє середовище.

Таблиця 4.1 Середні значення коефіцієнта

Виконання двигуна по способу захисту	Число полюсів двигуна
	2	4
IP44	0,22	0,2
Ip23	0,84	0,80

4.1.3 Приймаємо по рис. 8.70,б для D_a=0,09м і 2р=21=2 =114 114 Вт/(м²), коефіцієнт тепловіддачі з поверхні.

4.1.4 По (8.330)

=

=0,22(9,83+14,03)/(3,140,05220,05114)=5,65,6 .

4.2 Перепад температури в ізоляції пазової частини обмотки статора

4.2.1 Розрахунковий периметр поперечного переріза паза статора, для напівзакритих трапецеидальных пазів по (8.332)

П_П1=2h_п+b₁+b₂=20,00814+ 0,00744+ 0,00881=0,0330,033м;

4.2.2 Середня еквивалентная теплопровідність пазової ізоляції для ізоляції класу нагревостойкости F =0,16 Вт/(м) (стор. 402);

4.2.3 Середнє значення коефіцієнта теплопропроводности внутрішньої ізоляції котушки всипної обмотки по рис. 8.72 [1] для d/d_из=0,355/0,395=0,900,90 =0,9 0,9 Вт/(м).

4.2.4 Однобічна товщина ізоляції в пазу для всипної обмотки по табл.3.1 =0,2мм.

4.2.5 По (8.331)

=

=9,83(0,2/0,16+(7,44+8,81)/(160,9))10^-3/(180,0330,05)=0,790,79.

4.3 Перепад температури по товщині ізоляції лобових частин

4.3.1 Периметр умовної поверхні охолодження лобової частини однієї котушки П_л1=П_п1=0,033м.