9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра “ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине “ Электрические машины ”

Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором 4А100S2У3.

Разработал: Горальский А.С.

ст. гр.106618

Проверил:Гончар А.А.

Минск 2011

Содержание

• Введение
• 1. Выбор основных размеров двигателя
• 2. Расчет обмоток статора и ротора
• 2.1 Расчет обмоток статора
• 2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
• 2.3 Расчет ротора
• 3. Расчет магнитной цепи, потерь
• 3.1 Расчет магнитной цепи и намагничивающего тока
• 3.2 Расчет параметров рабочего режима
• 3.3 Расчет потерь
• 4. Расчет и построение рабочих и пусковых характеристик
• 4.1 Расчет и построение рабочих характеристик и КПД
• 4.2 Расчет и построение пусковых характеристик
• 5. Тепловой расчет
• 6. Определение расходов активных материалов и показателей их использования
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Более 90 % преобразователей электрической энергии в механическую, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту - это асинхронные двигатели. Такое широкое применение асинхронных двигателей обусловлено простотой их обслуживания. Электрические машины в общем объёме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важное значение для экономики страны .

В настоящее время редко проектируются индивидуальные машины, а проектируются и выпускаются серии электрических машин. На базе серии выпускаются модификации машин, что накладывает определенные требования на выполнение проекта новой электрической машины.

Проектирование электрических машин производится с учетом требований государственных и отраслевых стандартов.

Серия 4А является последней из внедренных в производство серий асинхронных двигателей, выгодной по многим параметрам, таким как повышение мощности на 2/3 по сравнению с серией 2А, улучшение виброшумовых характеристик, экономия материалов, что достигается благодаря применению новых конструкций, большое внимание уделено повышению надежности и экономичности. На базе единой серии выпускаются различные модификации.

В рамках данного курсового проекта мне предлагается спроектировать асинхронный двигатель четвертой серии с характеристиками не хуже приведенных в техническом задании.

Техническое задание

Спроектировать асинхронный трёхфазный двигатель с короткозамкнутым ротором 4А100S2У3:

Р = 4 кВт; U = 220/380 В; 2р = 2;

n = 3000 об/мин; = 86,5%; cos = 0,89; S_НОМ = 4%;

h=100; М _п/ М _н =2; М _max/ М _н =2,2; I_п/ I_н = 7,5;

конструктивное исполнение IM1001;

исполнение по способу защиты IP44;

способ охлаждения ICА0141;

климатическое исполнение и категория размещения У3;

1. Выбор основных размеров двигателя

Высота оси вращения из технического задания h=100 мм.

Для высоты оси вращения 100 мм наружный диаметр статора Da принимают из таблицы 6-6 равным 168 мм.

Внутренний диаметр статора D вычисляется по формуле (6-2)

,

где - коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора выбирается по таблице 6-7 для двигателя .

Полюсное деление вычисляется по формуле (6-3)

,

где - число полюсов.

Расчетная мощность Р' вычисляется по формуле (6-4)

,

где P2 - мощность на валу двигателя, Вт; P2=4000 Вт.

KE - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, определяется по рисунку 6-8, KE=0,98.

= 0,865 - коэффициент полезного действия;

cos()=0,89- коэффициент мощности;

Электромагнитные нагрузки предварительно по рисунку 6-11 А=23000А/м, В=0,73 Тл.

Выбираем всыпную обмотку статора, выполняемую из круглого обмоточного провода, предварительное значение обмоточного коэффициента kоб1=0.95.

Синхронная угловая скорость вала двигателя по формуле (6-5)

,

где n1=3000 об/мин - синхронная частота вращения.

Расчетная длина воздушного зазора l по формуле (6-6)

,

где kB=1,11- коэффициент формы поля.

Критерием правильности выбора главных размеров D и l служит коэффициент , равный отношению принятой длины воздушного зазора l к полюсному делению , который должен находиться в пределах, показанных на рисунке 6-14,а.

= l / =0,11 /0,140=0,8.

Отношение принятой длины воздушного зазора l к полюсному делению находится в рекомендуемых пределах.

2. Расчет обмоток статора и ротора

2.1 Расчет обмоток статора

Предельные значения t1 по рисунку 6-15, t1max=14 мм и t1min=12 мм.

Возможные числа пазов статора Z1min и Z1max соответствующие выбранному диапазону по формуле (6-16):

, ;

Принимаем Z1 =24, тогда число пазов на полюс и фазу q, найдем по формуле:

q=Z1/(2·p·m)=24/2·1·3=4

где m=3 - число фаз.

Зубцовое деление статора t1 окончательно определим по формуле:

t1 =·D/(2·p·m·q)= ·0,089/(2·1·3·4)=11,6 мм.

Номинальный ток обмотки статора I1н рассчитывается по формуле (6-18):

где U1н=220 В - номинальное напряжение обмотки статора.

Число эффективных проводников в пазу u'п при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют, то есть а=1, предварительно по формуле (6-17):

Принимаем а=1, тогда число эффективных проводников в пазу uп по формуле (6-19):

Окончательное значение числа витков в фазе обмотки статора 1 по (6-20):

.

Окончательное значение линейной нагрузки А, по формуле (6-21):

.

Значение линейной нагрузки А=23067 А/мм расходится с принятым ранее значением менее чем на 5%.

Окончательное значение магнитного потока Ф по формуле (6-22):

.

Окончательное значение магнитной индукции в воздушном зазоре В по формуле (6-23):

.

Расхождение с принятым ранее значением магнитной индукции в воздушном зазоре находится в пределах 5%.

Плотность тока в обмотке статора J1 предварительно определяется по формуле (6-25):

,

где - произведение линейной нагрузки на плотность тока и определяется по рисунку 6-16.

Сечение эффективного проводника qэф предварительно по формуле (6-24):

Расчетное значение qэф равно 1,3 мм2, поэтому число элементарных проводников nэл=1. Сечение элементарного проводника .

Выбираем обмоточный провод марки ПЭТВ (класс F) по таблице П-28. Площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл=1,227 мм2; номинальный диаметр неизолированного провода dэл=1,25мм; средний диаметр изолированного провода dиз=1,33 мм.

Тогда сечение эффективного проводника qэф определим по формуле:

,

Уточненная плотность тока в обмотке статора J1 по формуле (6-27):

.

2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Выбираем трапециидальный паз статора по рисунку 6-19,а с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.

Принимаем предварительно по таблице 6-10 допустимую индукцию в ярме статора Ва=1,6 Тл и индукцию в зубце статора Вz1=1,9 Тл.

Тогда ширина зубца bz1 по формуле (6-39):

,

где lCT1 - длина пакета статора равная длине воздушного зазора l.

kС=0,97 - коэффициент заполнения сталью пакета статора по таблице 6-11.

Высота ярма статора ha определяется по формуле (6-28):

.

Принимаем .

Высота шлица паза статора принимается hш=0,5 мм.

Ширина шлица паза статора принимается bш= 3,5мм.

Высота паза статора hп определяется по формуле (6-40):

.

Ширина паза b1 в самом широком месте по формуле (6-41):

.

Ширина паза b2 в самом узком месте определяется по формуле (6-42):

.

Определяем h1 по формуле (6-45):

.

Припуск на сборку по ширине паза bп=0,2мм, а по высоте паза hп=0,2мм.

Размеры паза статора в свету с учётом припуска на сборку по формуле (6-47):

b₁`=b₁-b_п=11,5-0,1=11,4мм;

b₂`=b₂-bп=7,6-0,1=7,5мм;

h₁`=h₁-h_п=15,2-0,1=15,1мм;

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников по формуле (6-51):

,

где S_из - площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу статора, определяемая по формуле (6-48):

S_из = b_из(2h_п + b₁ + b₂)=15,5 мм²,

где b_из - односторонняя толщина изоляции, b_из=0,2мм.

Коэффициент заполнения паза вычисляем по формуле:

.

Полученное значение k_з допустимо как для ручной, так и для механизированной укладки обмотки.

2.3 Расчет ротора

Величину воздушного зазора =0,38 мм рассчитаем по рисунку 6-21.

Примем по таблице 6-15 число пазов ротора Z2 = 16.

Внешний диаметр D2 определяется по формуле:

.

Примем длину пакета ротора lСТ2 равной принятой длине воздушного зазора l= lСТ2 =0,11 м.

Зубцовое деление t2 , мм, определяется по формуле:

.

Внутренний диаметр сердечника ротора Dj равен диаметру вала Dв, на который он посажен и определяется по формуле (6-101):

,

где kВ = 0,23- коэффициент, определяемый по таблице 6-16.

Коэффициент приведения токов vi , для короткозамкнутых роторов определяется по формуле (6-68):

.

Ток в стержне ротора I2 по определяется формуле (6-60):

где ki=0,92 - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение тока статора к току ротора.

Тогда площадь поперечного сечения qc стержня по формуле (6-69):

.

Для улучшения пусковых характеристик двигателя паз ротора выполним закрытым, грушевидным, с сужающимся в нижней части шлицом.

Значение допустимой индукции Bz2=1,8Тл по таблице 6-10. Ширину зубца bz2 находим по формуле (6-29)

,

где kc2 = 0,97 - коэффициент заполнения сталью ротора по таблице 6-11.

Конструктивные размеры паза находятся из условия постоянства ширины зубца и площади сечения стержня.

Принимаем ширину шлица паза ротора bш=1,0 мм, высоту шлица поза ротора hш=0,5 мм, высоту перемычки над пазом ротора равной h'ш=1,0мм.

Диаметр верхнего округления паза определим по формуле (6-74):

;

Диаметр нижнего округления паза определим по формуле (6-75):

;

Расстояние между центрами округлений определим по формуле (6-76):

;

Полная высота паза ротора вычисляется по формуле:

;

Коэффициент определяется по формуле (6-72):

.

Ток в кольце Iкл находится по формуле (6-71):

.

Определим плотность тока в замыкающих кольцах по формуле:

Jкл=0,85J2=3,27А/мм2.

Площадь поперечного сечения замыкающих колец qкл вычисляется по формуле (6-73):

Высота кольца bкл вычисляется по формуле: .

Ширина кольца акл вычисляется по формуле

.

Средний диаметр кольца по формуле:

.

двигатель статор магнитная цепь

3. Расчет магнитной цепи, потерь

3.1 Расчет магнитной цепи и намагничивающего тока

Найдем магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Значение индукции зубцов статора Bz1 по формуле (6-104)

.

Для стали 2013 по таблице П-17 напряженность поля зубцов статора Нz1 при индукции Bz1 равной 1,9 Тл принимаем равной 2070 А/м.

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора Fz1 по формуле (6-111)

где hz1 - расчетная высота зуба статора; hz1 = hп1 = 17,5 мм;

Найдем магнитное напряжение зубцовой зоны ротора. Значение индукции зубцов ротора Bz2 можно определить по формуле (6-104)

.

Для стали 2013 по таблице П-17 напряженность поля зубцов ротора Нz2 при индукции Bz2 равной 1,8 Тл принимаем равной 1770 А/м.

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора Fz2 по формуле (6-113)

,

где hz2 - расчетная высота зуба ротора, hz2 = 18,5 мм.

Для расчета магнитного напряжения воздушного зазора найдем коэффициент воздушного зазора или коэффициент «Картера», который отражает неравномерность магнитного напряжения и магнитного сопротивления воздушного зазора. Он определяется по формуле (4-14)

,

где - параметр, который определяется по формуле (4-15)

.

Магнитное напряжение воздушного зазора F по формуле (6-110)

.

Коэффициент насыщения зубцовой зоны Кz можно по формуле (6-120)

;

Значения индукции в ярме статора Ва рассчитываемой по формуле (6-105)

Длина средней магнитной линии ярма статора La по формуле (6-122)

Принимаем На для стали 2013 равным 750 А/м, тогда .

Значение индукции в ярме ротора Вj по формуле (6-107)

,

где h'j - расчетная высота ярма ротора, определяемая по формуле (6-108)

Напряженность магнитного поля в ярме ротора Нj определяется по таблице П-16, принимаем Нj =52 А/м.

Высота спинки ротора, определяемая по формуле (6-125)

.

Длина средней магнитной линии потока ярма ротора Lj по формуле (6-124)

.

Магнитное напряжение ярма ротора Fj определяем по формуле (6-123)

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины на пару полюсов Fц по формуле (6-127)

.

Коэффициент насыщения магнитной цепи k по формуле (6-128)

.

Намагничивающий ток I определяется по формуле (6-129)

.

Относительное значение намагничивающего тока I' по формуле (6-130)

.

Относительное значение намагничивающего тока служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчета размера обмотки двигателя. Полученное значение удовлетворяет рекомендациям [1].

3.2 Расчет параметров рабочего режима.

Средняя ширина катушки bкт обмотки статора по формуле (6-137)

.

Длина лобовой части витка lл определятся по формуле (6-135)

где Кл=1,3 - коэффициент, значение которого выбирается из таблицы 6-19 при условии, что лобовые части не изолированы.

В=0,01 м - вылет прямолинейной части катушек из паза.

Средняя длина витка обмотки lср по формуле (6-134)

, где .

Общая длина эффективных проводников фазы обмотки по формуле (6-133)

.

Активное сопротивление фазы обмотки статора r1 по формуле (6-131)

.

Значение сопротивления обмотки статора в относительных единицах

.

Сопротивление стержня, определяемое по формуле (6-165)

,

где kr - коэффициент увеличения активного сопротивления от действия эффекта вытеснения тока, в пределах изменения скольжения от холостого хода до номинального режима принимают kr = 1;

_а - удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки при расчетной температуре а = 0,04910-6 Омм;

Активное сопротивление короткозамыкающих колец по формуле (6-166)

.

Активное сопротивление фазы обмотки ротора r2 определяется для короткозамкнутых роторов по формуле (6-164)

.

Активное сопротивление фазы короткозамкнутой обмотки ротора, приведенное к обмотке статора по формуле(6-169)

.

Приведенное активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора в относительных единицах по формуле

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния П1 по формуле приведенной в таблице 6-22 для рисунка 6-38, ж

,

где h3= h1=15,2 мм - высота проводников, h2 - высота, занимаемая пазовым клином; т. к. проводники закрыты пазовой крышкой, то h2 = 0; k'=1 - коэффициент укорочения.

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния Л1 определяется по формуле (6-154)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния Д1 определяется по формуле (6-157)

,

где

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора x1 определяется по формуле (4-42)



Значение индуктивного сопротивления обмотки статора в относительных единицах определяется по формуле

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния П2 определяется по формуле приведенной в таблице 6-23 для рисунка 6-40, а, и

где kД - коэффициент, принимаемый в номинальном режиме равным единице, h1=15,2 - высота паза, принимаемая равной.

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния Л2 (6-176)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния Д2 определяется по формуле (6-174) при



Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора х2 вычисляется по формуле (6-173)

Приведенное к обмотке статора индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора определяется по формуле (6-178)

.

Приведенное индуктивное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора в относительных единицах вычисляется по формуле

.

3.3 Расчет потерь

Масса стали ярма статора ma определяется по формуле (6-184)

где с - удельная масса стали; с = 7,8103 кг/м3.

Масса стали зубцов статора mz1 по формуле (6-185)

.

Потери в стали основные Pстосн определяются по формуле (6-183)

где 1,0/50 = 2,6 Bт/кг - удельные потери по таблице 6-24, для стали 2013.

кДА=1,6 - коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода.

кДZ=1,8 - коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода.

Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками статора, находится по формуле (6-186)

,

где О2 - коэффициент определяемый по рисунку 6-41, а; О1 = 0,37.

Поверхностные потери в стали ротора приходящиеся на 1м2 рпов2 определяются по формуле (6-188)

где к02 - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов статора на удельные потери; к02 = 1,5;

n - частота вращения двигателя; n = 3000 об/мин.

Полные поверхностные потери в роторе Рпов2 по формуле (6-190)

;

Амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов статора по формуле (6-192)

;

Масса зубцов стали ротора, находится по формуле (6-197)

.

Пульсационные потери в зубцах ротора Рпул2 по формуле (6-196)

.

Поэтому сумма добавочных потерь в стали РСТДОБ по формуле (6-199)

;

Полные потери в стали РСТ определяются по формуле (6-199)

.

Механические потери Рмех определяются по формуле (6-205)

,

где КТ -коэффициент, который вычисляется по формуле КТ = 1,3(1-Da )=1,08.

Добавочные потери при номинальном режиме Рдобн по формуле

.

Электрические потери в статоре при холостом ходе по формуле (6-214)

Активная составляющая тока холостого хода по формуле (6-213)

.

Ток холостого хода двигателя Ixx по формуле (6-212)

.

Коэффициент мощности при холостом ходе cos() по формуле (6-215)

.

4. Расчет и построение круговой диаграммы

Исходными данными для построения круговой диаграммы являются:

- Ток синхронного холостого хода

.

Сопротивления короткого замыкания

Для дальнейшего построения следует выбрать диаметр круговой диаграммы . Он выбирается в пределах . Выбираем .

Рассчитаем масштабы тока, мощности и момента соответственно

,

,

.

Найдем нужные параметры для построения диаграммы. Из начала координат строим вектор тока синхронного холостого хода

, под углом к оси ординат

Через точку проводят линии и под углом к оси ординат. Линия определяет положение диаметра круговой диаграммы. Отложив на ней отрезок , проводим окружность с центром . Через произвольную точку диаметра проводим линию и откладываются на ней отрезки

,

где определяется из построения. Через точку и точки , проводятся прямые до пресечения их с окружностью соответственно в точках , . На оси ординат откладывается отрезок

, где ,

и через точку проводится . Точка соединяется с точками и .

5. Расчет и построение рабочих и пусковых характеристик

5.1 Расчет и построение рабочих характеристик и КПД

Расчет базируется на системе уравнений токов и напряжений асинхронного двигателя, которой соответствует Г-образная схема замещения.

Рисунок 5.1 - Г-образная схема замещения асинхронного двигателя.

Параметры:

r₁₂ = P_{СТ. ОСН.} /(mI²) = 116,2/(34,46²) = 1,947 Ом

x₁₂ = U_1H/I - x₁ = 220/4,46 - 0,87 = 48,46 Ом

c₁ = 1+x₁ /x₁₂ = 1+0,87/48,46 = 1,018 Ом

Активная составляющая тока синхронного холостого хода :

I_0a = (P_{СТ. ОСН.} +3I²r₁) / (3U_1H) = = 0,29 A

a = c₁² = 1,018² = 1,036

b = 0

a = c₁r₁ = 1,0181,28 = 1,3 Ом

b = c₁(x₁+c₁x₂) = 1,018(0,87+1,018 4,4) = 5,44 Ом

Рабочие характеристики для скольжений s=0,001.. 0.02 приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

№	Расчётные формулы	Скольжение
		0.011	0.012	0.013	0.014	0.015	0.016	0.02	0.021	0.022	0.023	0.024
1	R = a+ar2/s	Ом	64,4	59,1	54,7	50,8	47,5	44,6	36	34,3	32,8	31,5	30,22
2	X = b+br2/s	Ом	5,44	5,44	5,44	5,44	5,44	5,44	5,44	5,44	5,44	5,44	5,44
3	Z = (R2+X2)0,5	Ом	64,6	59,4	54,9	51,1	47,8	45	36,4	34,7	33,3	31,94	30,707
4	I2 = U1/Z	А	3,4	3,7	4	4,3	4,6	4,9	6,04	6,32	6,6	6,88	7,164
5	cos 2 = R/Z		0.996	0.995	0.995	0.991	0.989	0.988	0.988	0.998	0,98	0,985	0,984
6	sin 2 = X/Z		0,084	0091	0,098	0.1	0,113	0,12	0.149	0.156	0,163	0,17	0,177
7	I1a = I0a+I2cos 2	А	3,68	3,97	4,27	4,56	4,85	5,141	6,263	6,537	6,808	7,076	7,341
8	I1p = I0p+I2 sin 2	А	4,74	4,79	4,85	4,91	4,98	5,05	5,362	5,449	5,539	5,632	5,729
9	I1 = (I1a2+I1p2)0,5	А	6	6,23	6,46	6,7	6,95	7,207	8,245	8,51	8,777	9,044	9,312
10	I2 = c1I2	А	3,46	3,77	4,07	4,3	4,67	4,975	6,15	6,439	6,725	7,01	7,293
11	P1 = 3U1I1a10-3	кВт	2,43	2,62	2,82	3	3,204	3,393	4,134	4,314	4,493	4,67	4,845
12	PЭ1 = 3I12r110-3	кВт	0,138	0,149	0,16	0,17	0,185	0,199	0,261	0,278	0,295	0,314	0,332
13	PЭ2 = 3I22r210-3	Вт	0,024	0,028	0,03	0,038	0,043	0,049	0,076	0,083	0,09	0,098	0,107
14	PДОБ = 0,005P1	Вт	0,013	0,014	0,015	0,016	0,017	0,019	0,025	0,026	0,028	0,03	0,032
15	P=PСТ+РМЕХ+PЭ1+ +РЭ2+РДОБ	кВт	0,386	0,4	0,419	0,43	0,457	0,478	0,572	0,598	0,625	0,653	0,682
16	Р2 = Р1 - P	кВт	2,044	2,22	2,4	2,57	2,74	2,915	3,561	3,716	3,867	4,016	4,16
17	= 1 - P/P1		0.84	0,85	0,85	0,85	0,85	0,859	0,861	0,861	0,86	0,86	0,859
18	cos = I1a/I1		0,61	0,63	0,66	0,68	0,697	0,71	0,759	0,768	0,775	0,782	0,788

5.2 Расчет и построение пусковых характеристик

Рассчитаем точки характеристик соответствующие скольжениям .

Подробный расчет приведен для .

Приведенная высота по формуле (6-253)

.

Для по рисунку 6-46 и .

Глубина проникновения тока по формуле (6-236)

.

Глубина проникновения тока в стержень по формуле

Площадь сечения ограниченного высотой h_r по формуле(6-243)

По (6-237) k_r = q_C/q_r=2,763.

По (6-247) .

Приведенное активное сопротивление с учетом эффекта вытеснения тока по формуле

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом вытеснения

Коэффициент изменения индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора с учетом вытеснения по формуле (6-251)

KX = (П2 +Л2 +Д2)/( П2 +Л2 +Д2)=0,614.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом вытеснения по формуле (6-250) x₂ = K_Xx₂=0,6064,4=1,531 Ом.

Ток в обмотке ротора без учета влияния насыщения по формуле (6-269)

Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для s=1. Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному пазу обмотки статора по (6-252)



Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре по формуле (6-253)

,

где по (6-254) .

По рисунку 6-50 для находим .

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеянья обмотки статора с учетом влияния насыщения по формуле (6-255)

.

Изменение коэффициента проводимости рассеяния полузакрытого паза статора по формуле (6-258)

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния при насыщении по формуле (6-261)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения по формуле (6-263)

_{Д1 НАС.} = _Д1 = 2,280,3 = 0,684.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения по формуле (6-264)

х_{1 НАС.} = (х_{11 НАС.} )/ ₁ = 0,47 Ом

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока по формуле (6-260)

,

где по (6-259) с2 = (t2 - bШ2)(1 - ) =(17,3 - 1)(1 - 0,3 )=11,41 мм.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеянья обмотки ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока по формуле (6-262)

_П2. НАС. = П2 - П2. НАС. =0,73 - 0,46 = 0,693.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеянья обмотки ротора с учетом влияния насыщения по формуле (6-263)

.

Приведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения по формуле (6-265)

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме по формуле (6-266)

По (6-267)

Расчет токов и моментов. По (6-268)

Ток в обмотке ротора по формуле (6-269)

.

Ток в обмотке статора по формуле (6-271)

Относительные параметры

Критическое скольжение при скольжении s=0,2..0,3.

.

Таблица 6.2 Пусковые характеристики асинхронного двигателя.

№			Скольжение
	Расчётные формулы		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
1			0.42	0.595	0.728	0.841	0.94	1.03	1.112	1.189	1.261	1.329
2			0.028	0.111	0.25	0.445	0.695	1.001	1.362	1.779	2.252	2.78
3	kr		0.545	0.604	0.703	0.845	1.033	1.268	1.555	1.897	2.298	2.763
4	kR		0.545	0.604	0.703	0.845	1.033	1.268	1.555	1.897	2.298	2.763
5	r2 =KRr2	Ом	0.011	0.012	0.014	0.017	0.021	0.025	0.031	0.038	0.046	0.055
6	kД		0.99	0.98	0.975	0.97	0.955	0.95	0.95	0.93	0.93	0.92
7	KX = 2 / 2		0.622	0.621	0.62	0.62	0.618	0.618	0.618	0.616	0.616	0.614
8	x2 = KXx2	Ом	1.549	1.547	1.546	1.544	1.541	1.54	1.54	1.536	1.536	1.531
9	х2 нас. = х22 нас. / 2		0.703	0.701	0.7	0.698	0.695	0.694	0.694	0.69	0.69	0.685
10	х1 нас. =1 нас. / 1	Ом	0.465	0.465	0.465	0.465	0.465	0.465	0.465	0.465	0.465	0.465
11	c1п. нас. = 1+х1 нас. / х12п		1.006	1.006	1.006	1.006	1.006	1.006	1.006	1.006	1.006	1.006
12	aп = r1+c1п. нас. r2/s	Ом	1.39	1.341	1.327	1.322	1.322	1.323	1.325	1.328	1.331	1.336
13	bп=х1нас.+с1п.нас.х2нас	Ом	1.172	1.17	1.169	1.168	1.164	1.163	1.163	1.159	1.159	1.154
14	I2=U1/( aп2 + bп2)0,5	A	121.018	123.642	124.408	124.705	124.911	124.911	124.796	124.843	124.648	124.628
15	I1=I2 (aп2+(bп+ х12п) 2) 0,5/( c1п. насх12п)	A	122.041	124.683	125.453	125.751	125.954	125.953	125.836	125.877	125.681	125.654
16	I1 = I1 /I1 н		1.846	2.453	2.968	3.708	4,407	5,157	6,008	6.934	7.281	7,544
17	М = (I2/I2н)2кr(sн/s)		2.024	2.339	2.298	2.207	2.185	2.164	2.132	2.095	2.073	2.05

6. Тепловой расчет

Расчет нагрева производят, используя значения потерь, полученных для номинального режима.

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя , С, по формуле (6-314)

,

где К=0,22 - коэффициент учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду, принимается по таблице 6-30.

₁=150 - коэффициент теплоотдачи с поверхности по рисунку 6-59, б.

Р'эп1 - электрические потери в обмотке статора в пазовой части при номинальном скольжении sн=0,023 по формуле (6-312)

,

где к=1,15 - коэффициент увеличения потерь для обмоток с изоляцией F.

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора определяется по формуле (6-315)

,

где bиз1 - односторонняя толщина изоляции в пазу, bиз1 = 0,2.

_экв =0,16 Вт·/(м·С) - средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости F.

`экв = 1,3 Вт·/(м·С) - среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки, определяется по рисунку 6-62.

Пп1 - расчетный периметр поперечного сечения паза статора; для полузакрытых трапециидальных пазов по формуле (6-316)

.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины по формуле (6-321)

.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, по формуле (6-321)

Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре, определяемая по формуле

.

Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре с учетом их увеличения по формуле (6-324)

Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя по формуле (6-326)

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды определяется по формуле (6-322)

,

где Sкор- эквивалентная поверхность охлаждения корпуса по формуле (6-327)

.

Среднее превышение температуры обмотки статора над окружающей средой по (6-328) .

Расчет вентиляции. Требуемый для охлаждения расход воздуха Qв определяется по формуле (6-340)

,

где km - коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором, определяется по формуле

,

где - коэффициент охлаждения.

Расход воздуха, который может быть получен при данных размерах двигателя, оценивается эмпирической формулой (6-339)

.

Расход воздуха обеспечиваемый конструкцией ротора Q'в = 0,085 м 3/с больше требуемого для охлаждения расхода воздуха Qв = 0,02 м 3/с.

7. Определение расходов активных материалов и показателей их использования

Масса использованной меди

,

где .

Масса использованной стали

Коэффициент использования стали

.

Коэффициент использования меди

.

Список использованной литературы

1 Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов. И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев. Под ред. И.П. Копылова. - М.:Энергия, 2005.767 с.

2 Справочник по электрическим машинам: В 2 т./Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова т.1 - М.: Энергоатомиздат, 1988.-456 с.

Размещено на Allbest.ru