Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ СПО «Кировский авиационный техникум»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Асинхронный трехфазный двигатель общего применения

140603.КПСД.03.020.ПЗ

Студент группы Э-32:

Д. А. Фёдоров

Преподаватель:

Н. Ф. Тихонов

Введение

Асинхронные двигатели серии 4А, которая была спроектирована в 1969-1971 г.г и в настоящее время внедрена в производство, открыли новый раздел асинхронных машин. Эта серия базируется на рекомендациях МЭК по шкале мощностей и размеров, и на рекомендациях СЭВ по увязке мощностей и установочных размеров. В результате использования новых электроизоляционных материалов позволивших в большинстве двигателей из серии 4А применить изоляцию класса нагревостойкости F, и детальной конструкторской и технологической разработки двигателя этой серии по своим технико-экономическим показателям не уступает лучшим зарубежным образцам, а по ряду показателей превосходят их.

Серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,006 до 400 кВт и выполнена на 17 стандартных высотах оси вращения. На каждую из высот, кроме h=225 мм, выпускаются двигатели двух разных длин. Коэффициент нарастания двигателей меняется от 1,5-1,4 у двигателей с высотой оси вращения h=50-80мм до 1,25-1,2 у двигателей с h=280-350мм.

Новые конструктивные решения ряда узлов позволили в двигателях этой серии несколько увеличить объем активной части за счет увеличения диаметра сердечника статора при той же высоте оси вращения. В тоже время применение изоляции класса нагревостойкости F и новых сортов электротехнической стали (2013 и 2312) дало возможность повысить электромагнитные нагрузки, что позволило увеличить мощность и улучшить показатели.

1. Технические данные двигателя

асинхронный двигатель электромагнитный ротор

Напряжение питания 220 В

Номинальная мощность 1100 Вт

Частота вращения вала 1000 об/мин

Частота тока в сети 50 Гц

Режим работы S1 (режим продолжительный)

Степень защиты IP44 ( защита от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями и защита от вредных отложений пыли внутри машины, защита от брызг воды любого направления)

Способ охлаждения IC0141 (закрытая машина, одуваемая наружным вентилятором, расположенным на валу машины)

Способ монтажа IM1081 (машина с 2 подшипниковыми щитами, креплением на лапах, с 1 выступающим цилиндрическим концом вала)

Условия эксплуатации У3 (умеренный климат в закрытых помещениях)

Класс нагревостойкости изоляции В (материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, и клеящих, пропиточных и покоровных лаков и смол повышенной нагревостойкости с содержанием органических веществ < 50%.)

2. Описание работы двигателя

В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя - ротор, состоящий из вала, сердечника и обмотки. Обмотка ротора представляет собой короткозамкнутую конструкцию, состоящую из восьми алюминиевых стержней, расположенных в продольных пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон по торцам ротора алюминиевыми кольцами. Ротор и статор разделены воздушным зазором. При включении обмотки статора в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле статора.

Вращающееся поле статора сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора и наводит в них ЭДС. При этом ЭДС обмотки статора, являясь ЭДС самоиндукции, действует встречно приложенному к обмотке напряжению и ограничивает значение тока в обмотке. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС ротора создает в стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на роторе электромагнитные силы, направление которых определяют по правилу «левой руки». Электромагнитные силы стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность этих сил создает на роторе электромагнитный момент, приводящий его во вращение. Вращение ротора посредством вала передается исполнительному механизму.

Таким образом, электрическая энергия, поступающая из сети в омотку статора, преобразуется в механическую энергию вращения ротра двигателя. Направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора зависят от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора. Частота вращения ртора, называемая асинхронной, всегда меньше частоты вращения поля, так как только в этом случае происходит наведение ЭДС в обмотке ротора асинхронного двигателя.

3. Описание конструкции двигателя

Станина представляет собой остов электрической машины, в котором расположен сердечник статора с обмоткой. Станина воспринимает механическую нагрузку от сердечника статора с обмоткой и от ротора, кроме того, станина участвует в процессе теплоотдачи от сердечника статора к охлаждающей среде.

Конструкция станины асинхронного двигателя в значительной степени определяется исполнением двигателя по степени защиты. Станина двигателя со степенью защиты IP44 имеет цилиндрическую форму и снабжена наружными продольными ребрами, увеличивающими поверхность охлаждения. Внутреннюю гладкую поверхность станины данного двигателя исполнения IP44 обрабатывают под посадку сердечника статора. Получаемое при этом плотное прилегание сердечника статора всей наружной поверхностью к станине способствует более эффективной передаче теплоты от сердечника к станине. Материал станины - алюминиевый сплав АЛ-9 ГОСТ 2685-63.

Сердечник статора выполнен из штампованных, изолированных лаком друг от друга листов электротехнической стали марки 2013 ГОСТ 21427.2-83 толщиной 0,5 мм. Листы после штамповки подвергают термической обработке для придания им требуемых магнитных свойств. Сердечник статора имеет полузакрытые пазы трапецеидальной формы. В пазы укладывается обмотка статора. Используется провод марки ПЭТ с диаметром изолированного провода 0,815 мм. Намотку обмотки производят в один слой. Обмотку статора после укладки в пазы пропитывают лаком.

Ротор. Сердечник ротора шихтуют из листов, отштампованных из высечки листов статора. Применяем сталь марки 2013 ГОСТ 21427.2-83 толщиной 0,5 мм. Листы после штамповки подвергают термической обработке для придания им требуемых магнитных свойств и получения на поверхности листов тонкой оксидной пленки в пазах и между зубцами. Листы короткозамкнутого ротора набирают на оправку по внутренней вырубке листов.

Вал имеет ступенчатую форму для раздельной посадки на него сердечника ротора, подшипников и др.

Вал испытывает большие нагрузки, поэтому проходит тщательную проверку на прочность, жесткость и др. Посадка разных деталей на вал осуществляется их напрессовкой. Пакет ротора напрессовывают на вал без шпонки с предварительным нагревом до температуры 400-500 С. Посадочные места вала обрабатываются по 6,7 квалитету. Валы подвергаются термообработке, закалке, метало покрытию и т.д. Вал изготовляется из стали 45.

Подшипниковый щит выполняется из алюминиевого сплава АЛ-9 ГОСТ 2685-63. Подшипниковый щит является элементом крепления. Он трудно поддается расчету, поэтому толщина стенок и конфигурация выбираются из технологических соображений с учетом качества отливок и необходимой жесткости при механической обработке.

Подшипники. Насадка их осуществляется напрессовкой на вал. Они должны выбираться с запасом в зависимости от частоты вращения, от веса ротора. В данном асинхронном двигателе применяются подшипники легкой серии №205 d=25 мм.

Охлаждение. В данном асинхронном двигателе осуществляется методом самовентиляции (вентилятор, насаженный на валу двигателя).

4. Электромагнитный расчёт

4.1 Расчёт главных размеров

т.к. 2р=6 ( ), Рном=1,1 кВт и IP44, то

h=80 мм, D1Н =131 мм, D1 =88

з? = 0,75 cos ц? = 0,75

Расчетная мощность, кВ·А:

где kЕ = 0,96

B?д = 0,75 Тл, А1 =240·102 А/м

принимаем обмотку статора однослойной, тогда kоб1 = 0,96

Расчетная длина сердечника статора, мм:

4.2 Размеры активной части двигателя.

Воздушный зазор, мм: при h=80 мм принимаем д = 0,3 мм

Наружный диаметр сердечника ротора, мм:

Конструктивная длина сердечника статора, мм: l1 =li =116,5

Число пазов статора и ротора: т.к. h=80 мм, то

Z1 = 36 Z2 = 28

Форма пазов на статоре: трапецеидальная полузакрытая

Форма пазов на роторе: овальная полузакрытая

Размеры полузакрытого паза статора:

Зубцовое деление статора, мм:

где ВZ1max=1,85

Принимаем ширину шлица bш1 =2,5 мм, высоту hш1 =0,8 мм, угол в=45°

Высота клиновой части паза, мм:

Площадь овального паза в штампе, мм2:

4.3 Расчет обмотки статора.

Тип обмотки статора - однослойная всыпная, число параллельных ветвей a1 = 1

Число пазов на полюс и фазу:

где m1 = 3

Шаг по пазам: у1 =5, у2 =7, уср =6

Плотность тока в обмотке статора: А/мм2

Сечение эффективного проводника обмотки статора, мм2:

выбираем по справочнику:

q_1эф =0,442; d_1эф =0,75; класс нагревостойкости В, d_из =0,815

В соответствии с классом нагревостойкости изоляции В выбираем обмоточный провод марки ПЭТ-155, d_ИЗ= 0,815мм.

Толщина изоляции паза, мм

Для полузакрытого паза при однослойной обмотке и классе наревостойкости В принимаем: по высоте hИЗ = 0,4; по ширине bИЗ = 0,8

Площадь изоляции в пазу, мм2:

Площадь паза в свету, занимаемая обмоткой, мм2:

Уточнённое значение плотности тока в обмотке статора, А/мм2:

где сCu = 24,4•10-9 Ом•м