Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический институт

Кафедра ЭКМ

Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором

ФЮРА 525000.01.08.ПЗ

Выполнил

студент гр.7А95, Ю. А. Номоконова

Руководитель

доцент, В. И. Попов

Томск 2011



Содержание

Задание

Введение

Электромагнитный расчет

1. Выбор главных размеров

2. Определение Z1, W1 и сечение провода обмотки статора

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

4. Расчет ротора.

5. Расчет магнитной цепи

6. Параметры рабочего режима

7. Расчет потерь

8. Расчет рабочих характеристик

9. Расчет пусковых характеристик в пусковом режиме асинхронного двигателя с к/з ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока.

10. Расчет пусковых характеристик с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

11. Учет эффекта вытеснения тока

12. Влияние насыщения на параметры

Тепловой расчет.

Вентиляционный расчет

Механический расчёт

Заключение

Список используемых источников литературы

Приложение 1. Данные расчета рабочих характеристик

Приложение 2. Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя

Приложение 3. Расчет пусковых характеристик

Приложение 4. Рабочие характеристики

Приложение 5. Пусковые характеристики

Графический материал.

Спецификация

Сборочный чертеж



Введение

Асинхронные двигатели являются основными двигателями в электроприводах практически всех промышленных предприятий. В СССР выпуск асинхронных двигателей превышал 10 млн. штук в год. Наиболее распространены двигатели на номинальное напряжение до 660 В, суммарная установленная мощность которых составляет около 200 млн. кВт.

Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах XX века в массовом количестве и в настоящее время эксплуатируются, практически на всех промышленных предприятиях России. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах оси вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированные исполнения. Двигатели основного исполнения предназначены для нормальных условий работы и являются двигателями общего назначения. Это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц. Они имеют исполнение по степени защиты IP44 во всем диапазоне высот оси вращения и IP23 в диапазоне высот осей вращения 160…355 мм.

Модификации и специализированные исполнения двигателей построены на базе основного исполнения и имеют те же принципиальные конструктивные решения основных элементов. Такие двигатели выпускаются отдельными отрезками серии на определенные высоты оси вращения и предназначены для применения в качестве приводов механизмов, предъявляющих специфические требования к двигателю или работающих в условиях, отличных от нормальных по температуре или чистоте окружающей среды.

К электрическим модификациям двигателей серии 4А относятся двигатели с повышенным номинальным скольжением, повышенным пусковым моментом, многоскоростные, частотой питания 60 Гц. К конструктивным модификациям относятся двигатели с фазным ротором, со встроенным электромагнитным тормозом, малошумные, со встроенной температурной защитой. По условиям окружающей среды различают модификации двигателей тропического исполнения, влагоморозостойкого, химостойкого, пылезащищенные и сельскохозяйственные.

Специализированное исполнение имеют лифтовые двигатели, частотно-управляемые, высокоточные.

Большинство двигателей серии 4А имеют степень защиты IP44 и выпущено в конструктивном исполнении, относящемся к группе IM1, т. е. с горизонтальным валом, на лапах, с двумя подшипниковыми щитами. Корпус двигателей выполнен с продольными радиальными ребрами, увеличивающими поверхность охлаждения и улучшающими отвод тепла от двигателя в окружающий воздух. На противоположном от рабочего конце вала укреплен вентилятор, прогоняющий охлаждающий воздух вдоль ребер корпуса. Вентилятор закрыт кожухом с отверстиями для прохода воздуха.

Магнитопровод двигателей - шихтованный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, причем двигателей с h = 50…250 мм из стали марки 2013, а двигателей с h = 280…355 мм - из стали марки 2312. Во всех двигателях серии с h < 280 мм и в двигателях с 2p = 10 и 12 всех высот оси вращения обмотка статора выполнена из круглого провода и пазы статора полузакрытые. При h = 280…355 мм, кроме двигателей с 2p = 10 и 12, катушки обмотки статора намотаны прямоугольным проводом, подразделенные и пазы статора полуоткрытые.

Обмотка короткозамкнутого ротора лопатки и кольца - литые из алюминия. Вентиляционные лопатки на кольцах ротора служат для перемещения воздуха, находящегося внутри машины.

Подшипниковые щиты крепят к корпусу с помощью четырех или шести болтов.

Коробка выводов расположена сверху станины, что облегчает монтажные работы при соединении двигателя с сетью.



Электромагнитный расчет

1. Выбор главных размеров

Главными размерами электрической машины считают внутренний диаметр статора и его длину .

и , главным образом, и определяют все прочие размеры машины: внешний диаметр статора, размеры вала, подшипниковых щитов и др. От и и от соотношения между ними зависит вес машины и ее стоимость, а так же ее эксплуатационные свойства и надежность в работе.

Размеры и зависят от мощности машины, ее скорости вращения и от нагрузок, выбранных для ее магнитной системы и электрической части. Нагрузка или использование магнитной системы определяется в основном значением магнитной индукции в воздушном зазоре, а нагрузка или использование электрической части - значением линейной нагрузки .

Число пар полюсов

- частота тока в сети, .

- синхронная частота вращения поля статора,

Высота оси вращения (предварительно) по рисунку 9.18,а [Л-1] . Из таблицы 9.8 [Л-1] выбираем ближнее меньшее значение . Согласно РС мощности и соответствует таблица 9.4 [Л-1], выбираем

Внутренний диаметр статора

- коэффициент, характеризующий отношение при различных числах полюсов, по таблице 9.9 [Л-1] для 2р=2

- наружный диаметр статора,

Полюсное деление

Расчетная мощность

- мощность на валу двигателя,

- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, по рисунку 9.20 [Л-1] при .

- коэффициент полезного действия, по рисунку 9.21,а [Л-1] .

- коэффициент мощности, по рисунку 9.21,а [Л-1]

Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рисунку 9.22,а [Л-1]

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки (предварительно)

Расчетная длина воздушного зазора

- коэффициент формы поля,

- синхронная угловая скорость вала двигателя,

Отношение

Значение находится в рекомендуемых пределах, показанных на рисунке 9.25,а [Л-1].

2. Определение Z1, W1 и сечение провода обмотки статора

Предельное значение (по рисунку 9.26) , ;

;

Принимаем число пазов на статоре

Число пазов на полюс и фазу



- число фаз

Обмотка двухслойная всыпная, при .

Зубцовое деление статора

Число эффективных проводников в пазу (предварительно, при ).

- номинальный ток обмотки статора, .

Принимаем , тогда

Окончательные значения

Число витков в фазе обмотки статора



- число параллельных ветвей

Линейная нагрузка

Для двухслойной всыпной обмотки с по таблице 3.16 [Л-1]: .

Для : - по рисунку 9.20 [Л-1]

Значение магнитного потока

Индукция в воздушном зазоре

Значения и находятся в допустимых пределах (рис. 9.21 [Л-1]).

Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

по рисунку 9.27,a [Л-1]

Сечение эффективного проводника (предварительно)

принимаем число элементарных проводников , тогда

Обмоточный провод ПЭТ-155 (по таблице П3.1 [Л-1]): выбираем два провода

Плотность тока в обмотке статора (окончательно)



3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора - по рисунку 9.29,а [Л-1] с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.

Рекомендуемые значения по таблице 9.12. [Л-1]

Принимаем

, тогда ширина зубца статора

- длина стали сердечника статора, ,

- для оксидированных листов из марки стали 2013 по таблице 9.13 [Л-1]

высота ярма статора

Размеры паза в штампе принимаем



- ширина шлица паза статора;

- высота шлица паза статора.

Высота паза

Наибольшая ширина паза статора

принимаем =8,5мм

Наименьшая ширина паза статора

Высота паза, занимаемая обмоткой

=0,003м

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку, для

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников.

- площадь поперечного сечения прокладок, при двухслойной обмотке

- площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу

- односторонняя толщина изоляции в пазу по таблице 3.1 [Л-1]

Коэффициент заполнения паза

полученное значение допустимо для механизированной укладки обмотки.

4. Расчет ротора

При выборе воздушного зазора стремятся получить для него наименьшее значение, чтобы иметь наименьший ток холостого хода, от которого зависят двигателя. Но чрезмерное уменьшение приводит к возрастанию поверхностных и пульсационных потерь, в результате снижается .

Воздушный зазор (по рисунку 9.31) [Л-1]

Для короткозамкнутых двигателей необходимо правильно выбрать число пазов на роторе. При неравномерном выборе возникают большие паразитные тангенциальные и радиальные силы, которые ухудшают пусковую характеристику двигателя, создавая в ней провалы, и вызывают шум, как при работе двигателя, так и при его пуске.

Тангенциальные силы от внешних гармонических полей машины создают асинхронные и синхронные моменты. Чтобы избежать этих моментов, следует выбирать

; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Для двухполюсных машин не существует благоприятных соотношений между и . Здесь любые числа пазов ротора вызывают те или другие паразитные силы. Поэтому приходится выбирать в зависимости от поставленных условий. Без скоса пазов.

Число пазов ротора (по таблице 9.18.) [Л-1]

Внешний диаметр ротора

Длина магнитопровода ротора

Зубцовое деление ротора

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал.

=0,23 по таблице 9.19 [Л-1]

Ток в обмотке ротора

- коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение

- коэффициент приведения токов

Площадь поперечного сечения стержня (предварительно)

- плотность тока в стержне литой клетки принимаем

Паз ротора определяем по рисунку 9.40,а [Л-1]. Принимаем ;

Рекомендуемые значения по таблице 9.12 [Л-1]

Принимаем

Ширина зубца ротора



Диаметр в верхней части паза ротора

Диаметр в нижней части паза

Полная высота паза

Сечение стержня



Плотность тока в стержне

Короткозамыкающие кольца

Площадь поперечного сечения

- ток в кольце

Размеры замыкающих колец

Высота кольца:

Длина кольца:



Средний диаметр кольца:

Одновременно с кольцами отливаются вентиляционные лапки.

Ротор заливается алюминием марки А7.

5. Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2013;

Магнитное напряжение воздушного зазора

- индукция в воздушном зазоре,

- коэффициент воздушного зазора

- магнитная проницаемость:



Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

- расчетная высота зубца статора

- напряженность поля в зубцах статора

Расчетная индукция в зубцах статора

Для стали 2013 по таблице П 1.7. [Л-1]

при

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

- расчетная высота зубца ротора

- напряженность поля в зубцах ротора

Расчетная индукция в зубцах ротора

Для стали 2013 по таблице П 1.7. [Л-1]

при

Коэффициент насыщения зубцовой зоны:

Магнитное напряжение ярма статора



- длина средней магнитной линии ярма статора.

- напряженность поля в ярме статора.

Индукция в ярме статора

Для стали 2013 по таблице П 1.6. [Л-1]

при

Магнитное напряжение ярма ротора.

- длина средней магнитной линии потока в ярме ротора.

- напряженность поля в ярме ротора.

- высота ярма ротора.

Индукция в ярме ротора

Для стали 2013 по таблице П1.6. [Л-1]

при

Магнитное напряжение на пару полюсов

Коэффициент насыщения магнитной цепи:

Намагничивающий ток:

Относительное значение:

Относительное значение служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчетов размера и обмотки двигателя. Расчет выполнен верно.

6. Параметры рабочего режима

Активное сопротивление обмотки статора

По таблице 5.1. [Л-1] выбираем удельное электрическое сопротивление материала проводников обмоток. Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура ; для медных проводников

- удельное сопротивление материала обмотки при расчетной температуре. - для медных проводников

- сечение эффективного проводника.

- общая длина проводников фазы обмотки.

- средняя длина витка обмотки.



- длина пазовой части катушки.

- длина лобовой части катушки.

- длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части; для всыпной обмотки .

- при отсутствии изоляции на лобовых частях, при по таблице 9.23. [Л-1].

- средняя ширина катушки.

- относительное укорочение шага обмотки статора; для двухслойных обмоток .

Длина вылета лобовой части катушки:

по таблице 9.23 [Л-1]

Относительное значение

Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора

- сопротивление стержня

для литой алюминиевой обмотки ротора по таблице 5.1 [Л-1]

- коэффициент увеличения активного сопротивления стержня от воздействия эффекта вытеснения тока

- средний диаметр замыкающих колец.

- площадь поперечного сечения замыкающих колец.

- удельное сопротивление материала стержня и замыкающих колец.

Приводим к числу витков обмотки статора:

Относительное значение

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния.

(проводники закреплены пазовой крышкой)

- коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния



- относительное укорочение шага обмотки.

Для и по рисунку 9.51.д,

Относительное значение

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора.

- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора.



- коэффициент магнитной проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки ротора.

- коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора.

т.к. при открытых пазах

Приводим к числу витков статора

Относительное значение

7. Расчет потерь

Потери в стали основные.

- удельные потери в стали по таблице 9.28 для стали 2013 [Л-1]

- показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания.

- для стали 2013 по таблице 2,28

и - коэффициенты учитывающие влияние на потери в стали,

неравномерности распределения потока по сечению участков магнитопровода и технологических факторов, при .

; [Л-1]

, - масса стали ярма и зубцов статора



- удельная масса стали [Л-1]

- расчетная высота зубца статора.

Поверхностные потери в роторе (потери в поверхностном слое коронок зубцов ротора от пульсаций индукции в воздушном зазоре).

- удельные поверхностные потери

- коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери при необрабатываемой поверхности.

- амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора.



Для по рисунку 9.53

Пульсационные потери в зубцах ротора (от пульсаций индукции в зубцах)

- масса зубцов ротора.

Поверхностные и пульсационные потери в статорах двигателей с короткозамкнутым ротором очень малы, поэтому расчеты этих потерь не производят и

Сумма добавочных потерь в стали.

Полные потери в стали.

Механические потери.

Добавочные потери при номинальном режиме.\

Холостой ход двигателя.

Ток холостого хода двигателя

- активная составляющая тока холостого хода.

Коэффициент мощности при холостом ходе.



8. Расчет рабочих характеристик

Рабочие характеристики асинхронных двигателей называют зависимости . Рабочие характеристики рассчитаны аналитическим методом. Аналитический метод позволяет учитывать изменение отдельных параметров при различных скольжениях.

Параметры.

Расчетное сопротивление

Сопротивление взаимной индукции

Коэффициент

Используем приближенную формулу, так как



Активная составляющая тока синхронного холостого хода

Расчетные величины

двигатель асинхронный ток пусковой

Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения.

Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений , принимаем предварительно, что .

Результаты расчета приведены в приложении 1. Рабочие характеристики представлены в приложении 4.

Номинальные данные спроектированного двигателя.



9. Расчет пусковых характеристик в пусковом режиме асинхронного двигателя с к/з ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока

Пусковые свойства асинхронных двигателей характеризуются начальным пусковым и максимальным моментом и начальным пусковым током. Расчет пусковых характеристик затруднен необходимостью учета измерений параметров вызванных эффектом вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния, т.к. при больших скольжениях токи могут превышать свое минимальное значение в 7-7,5 раз.

Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжениям .

Расчет проводится по формулам таблицы в целях определения токов в пусковых режимах для дальнейшего учета влияния насыщения от полей рассеяния расчет пусковых характеристик производится аналогично, включая последние пункты формуляра. Подробный расчет приведен для . Данные расчета остальных точек сведены в таблице.

Активное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока ; ; - ширина стержня, - ширина паза,; в роторах с литой обмоткой [Л-1];

По рисунку паза ротора

- высота стержня в пазу

По рисунку 9.57 для находим

Площадь сечения стержня

где

из п. 3.4.10. расчета

Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием вытеснения тока.

по п. 3.6.2. расчета ;

Приведенное сопротивление ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока.

Индуктивное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока по рисунку 9.58 для (см. п. 3.9.1. расчета) ; по таблице 9.27 рисунок 9.52 а,ж (см. п. 3.6.4. расчета) [Л-1].

- коэффициент изменения индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока.

- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока.

- индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом вытеснения тока.

Пусковые параметры

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме.

Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения тока для



ток в обмотке ротора

ток в обмотке статора

Результаты расчета приведены в приложении 3.

10. Расчет пусковых характеристик с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

Расчет проводим для точек характеристик, соответствующих при этом используем значения токов и сопротивлений для тех же скольжений с учетом влияния вытеснения тока (см. таблицу 3.2).

Данные расчета сведены в таблице 3.3. Подробный расчет приведен для .

Индуктивное сопротивление обмоток. Принимаем



- коэффициент, учитывающий уменьшение МДС паза вызванное укорочением шага обмотки.

- коэффициент укорочения шага обмотки.

- число эффективных проводников в пазу статора.

- число эффективных проводников в пазу статора.

- фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре.

коэффициент

По рисунку 9.61 для находим

- отношение потока рассеяния при насыщении к потоку рассеяния насыщенной машины.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения.



Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения.

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния насыщения.

Расчет токов и моментов.

Кратность пускового тока с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения.

Кратность пускового момента с учетом влияния вытеснения тока и насыщения.

Полученный в расчете коэффициент насыщения.

отличается от принятого менее чем на 1%

Для расчета других точек характеристики задаемся , уменьшенным в зависимости от тока .

Принимаем

Данные расчета приведены в приложении 3. А пусковые характеристики представлены в приложении 5.

Критическое скольжение определяем после расчета всех пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений и , соответствующим скольжениям .



После этого рассчитываем кратность максимального момента .

11. Учет эффекта вытеснения тока

С увеличением частоты тока в стержнях обмотки короткозамкнутого ротора возникает эффект вытеснения тока, в результате которого плотность тока в верхней части стержней возрастает, а в нижней уменьшается, при этом активное сопротивление ротора увеличивается, а индуктивное уменьшается. Изменение сопротивлений ротора влияет на пусковые характеристики машины, увеличивается начальный момент двигателя.

В большинстве случаев эффект вытеснения тока в обмотках короткозамкнутых роторов играет положительную роль, так как увеличивает начальные моменты двигателей. Однако неравномерное распределение плотности тока по сечению стержня ротора может привести и к нежелательным последствиям. Например, при неудачно выбранных размерах соотношениях стержней чрезмерно возрастающая в пусковых режимах плотность тока в их верхних участках может вызвать неравномерное тепловое удлинение стержней и их изгиб. При этом стержни разрывают усики пазов и выгибают в воздушный зазор, что неизбежно приводит к выходу двигателя из строя.

12. Влияние насыщения на параметры

Коронки зубцов статора и ротора в машинах средней и большой мощности в большинстве случаев оказываются сильно насыщенными.



Насыщение коронок зубцов рисунок 1 приводит к увеличению магнитного сопротивления для части потока рассеяния, магнитные линии которого замыкаются через верхнюю часть паза. Поэтому коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния уменьшается. Несколько снижается также магнитная проводимость дифференциального рассеяния. На коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния насыщение стали потоками рассеяния влияния не оказывает.

Приближенно считают, что оба явление - вытеснение тока в проводниках ротора и насыщение его зубцов - взаимно не связаны.

Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (и ), так и по пусковым характеристикам.

Тепловой расчет.

Тепло выделяемое при работе машины, нагревает отдельные части электрической машины, повышая их температуру. Чрезмерное повышение температуры может вызвать снижение электрической и механической прочности изоляции обмоток. Для повышения надежности двигателя снижают (в некоторых случаях) допустимое превышение температуры.

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя.



Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя.

Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки статора

Среднее повышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины.

Эквивалентная поверхность охлаждения

средняя поверхность периметра поперечного сечения ребер корпуса АД для

Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя.

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды.

Вентиляционный расчет.

Вентиляционный расчет асинхронного двигателя выполнен приближенным методом. Метод заключается в сопоставлении расхода воздуха, необходимого для охлаждения двигателя и расхода, который может быть получен при данной конструкции двигателя.

Требуемый расход воздуха для охлаждения.

- коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпус, обдуваемого наружным вентилятором.

- коэффициент, для при .

- частота вращения двигателя.

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором.

Расход воздуха должен быть больше требуемого для охлаждения машины .

Что соответствует требованию.

Механический расчёт

Масса ротора :

Сила тяжести ротора :

Номинальная частота вращения двигателя :

Номинальный вращающий момент :

При передаче упругой муфтой принимается .

Поперечная сила :

Где - радиус по центрам пальцев муфты, м.

Рисунок - Эскиз вала спроектированного двигателя

Со стороны выступающего конца вала устанавливаем роликоподшипник средней серии №2316:

С другой стороны устанавливаем шарикоподшипник средней серии №316: .

Для соединения электрической машины с исполнительным механизмом выбираем муфту МУВП1 - 65: D₁ = = 170 мм.

Размеры вала:



Участок вала	м		м
Левая часть	8	201,1	1,95	7,4	7,4	0,037	3,8	3,8	0,019
Правая часть	8	201,1	1,95	7,4	7,4	0,037	3,8	3,8	0,019

Таблица - Параметры участков вала

По данным таблицы 5 находим:

Прогиб вала посередине магнитопровода :

где - модуль упругости, Па.



Прогиб вала от поперечной силы муфты :

Первоначальное смещение ротора :

Начальная сила одностороннего магнитного притяжения :

Прогиб от силы :



Установившийся прогиб вала от одностороннего магнитного притяжения :

Результирующий прогиб вала :

Критическая частота вращения :

Коэффициент перегрузки принимаем .

Изгибающий момент в сечении А :

Момент сопротивления при изгибе в сечении А :

Для нереверсивных машин .

Предельное напряжение в сечении А :

Изгибающий момент в сечении Б :

Момент сопротивления при изгибе в сечении Б :

Предельное напряжение в сечении Б :



Изгибающий момент в сечении В :

Момент сопротивления при изгибе в сечении В :

Предельное напряжение в сечении В :

Из сопоставления полученных данных следует, что наиболее нагруженным является сечение А, для которого:

Таким образом, вал удовлетворяет всем требованиям механических расчетов.

Заключение

В результате произведенного в данном курсовом проекте электромагнитного расчета был спроектирован асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором удовлетворяющий требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам.

Тепловой расчет показал, что нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах и наружный вентилятор обеспечивает необходимый для нормального охлаждения расход воздуха.

Вал спроектированного двигателя удовлетворяет всем требованиям механических расчетов.



Список используемых источников литературы

1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 3-е изд., испр. И доп. - М.: Высш. Шк., 2002. - 757с.: ил.

2. Кутарев А.М. Проектирование асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: Учебное пособие. - Оренбург: ОГУ, 2003. - 128 с.

3. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - В 2-х кн. / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 2005. - 767 с.: ил.

4. Асинхронный двигатель 4А: справочник. Кравчик А. Н., Шлаф М. М. - М. Энергоиздат, 1982.-504 с.: ил

Приложение 1. Данные расчета рабочих характеристик

Таблица 1. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

№ п/п	Расчетная формула	Размерность	Скольжение
			0,001	0,007	0,012	0,017	0,02	0,024
1		Ом	868,7	124,1	72,39	51,1	43,44	36,19	29,75
2		Ом	870,2	125,6	73,92	52,62	44,96	37,72	31,27
3		Ом	-19,8	1,288	2,753	3,356	3,573	3,778	3,961
4		Ом	870,4	125,6	73,97	52,73	45,10	37,9	31,52
5		А	0,25	1,75	2,97	4,17	4,88	5,8	6,97
6		__	0,9997	0,9999	0,9993	0,998	0,9969	0,995	0,9921
7		__	-0,0228	0,010	0,037	0,064	0,079	0,099	0,126
8		А	0,45	1,948	3,169	4,361	5,06	5,972	7,121
9		А	2,54	2,564	2,656	2,811	2,932	3,14	3,423
10		А	2,579	3,22	4,136	5,189	5,848	6,739	7,9
11		А	0,26	1,803	3,063	4,296	5,023	5,976	7,186
12		Вт	297,1	1286	2091	2878	3339	3941	4699
13		Вт	27,6	43,01	70,94	111,7	141,9	188,4	258,9
14		Вт	0,166	7,995	23,06	45,38	62,03	87,8	126,9
15		Вт	2,497	3,891	6,418	10,1	12,83	17,04	23,42
16		Вт	232,1	256,7	302,2	368,9	418,5	495,1	611,1
17		Вт	65,03	1029	1789	509	2921	3446	4088
18		__	0,219	0,8	0,856	0,872	0,875	0,874	0,87
19		__	0,175	0,605	0,766	0,841	0,865	0,886	0,901



Приложение 2. Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя

Таблица 2. Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока.

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

№ п/п	Расчетная формула	Размерность	Скольжение
			1	0,8	0,6	0,4		0,1
1		__	1,403	1,254	1,086	0,887	0,594	0,443
2		__	0,28	0,185	0,99	0,558	0,111	0,033
3			16,82	18,17	19,59	13,82	19,39	20,83
4		__	1,119	1,069	1,026	1,281	1,032	0,997
5		__	1,078	1,045	1,017	1,184	1,03	0,998
6			0,883	0,856	0,834	0,97	0,844	0,818
7		__	0,9	0,925	0,95	0,97	0,975	0,99
8		__	0,939	0,965	0,991	1,012	1,022	1,032
9		__	0,855	0,861	0,867	0,872	0,875	0,878
10			1,889	1,903	1,916	1,927	1,929	1,937
11			2,283	2,473	2,798	3,854	6,141	9,715
12			4,336	4,35	4,363	4,374	4,377	4,385
13			44,89	43,96	42,44	37,74	29,17	20,64
14			45,56	44,62	43,08	38,32	29,64	21



Приложение 3. Расчет пусковых характеристик

Таблица 3. Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния.

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

№ п/п	Расчетная формула	Размр-ность	Скольжение
			1	0,8	0,6	0,4		0,1
1		__	1,2	1,18	1,16	1,14	1,12	1,1
2			2031	1956	1856	1622	1300	856
3			3,024	2,912	2,764	2,415	1,936	1,274
4		__	0,7	0,75	0,77	0,82	0,9	0,95
5			2,578	2,149	1,978	1,547	0,859	0,429
6		__	1,019	1,035	1,044	1,067	1,109	1,142
7		__	1,522	1,63	1,674	1,783	1,957	2,065
8			2,024	2,085	2,109	2,172	2,275	2,342
9		__	1,0157	1,0161	1,0163	1,0168	1,0176	1,0181
10			4,239	3,533	3,251	2,544	1,413	0,707
11		__	0,534	0,575	0,608	0,653	0,724	0,825
12		__	1,597	1,710	1,756	1,87	2,053	2,167
13			1,337	1,416	1,456	1,536	1,665	1,774
14			2,279	2,471	2,795	3,849	5,639	9,71
15			3,382	3,523	3589	3,734	3,969	4,1489
16		А	53,94	51,12	48,36	41,02	31,89	20,83
17			54,5	51,69	48,92	41,53	32,34	21,18
18	(сравнить с принятым в П1 )	__	1,19	1,6	1,4	1,1	1,04	1
19		__	6,96	6,6	6,25	5,3	4,13	2,7
20		__	1,77	1,93	2,24	2,81	2,93	2,45



Приложение 4. Рабочие характеристики

Рисунок 1 - Зависимость .

Рисунок 2 - Зависимость .



Рисунок 2 - Зависимость .

Рисунок 3 - Зависимость .



Рисунок 5 - Зависимость .



Приложение 5. Пусковые характеристики

Рисунок 6 - Зависимость и .



Графический материал

Эскиз паза статора в штампе с заполнением

Рис.7 Паз статора с изоляцией.

1-пазовый клин, 2-прокладка под клин, 3-корпусная изоляция, 4- прокладка между слоями, 5- проводник обмотки.

Рис.8 Паз статора с основными размерами

Размеры паза статора:

D_a=0.168 м

D=0.0924 м

b₁=8,466*10^-3м

b₂=0,012 м

b_z=4,737*10^-3м

b_ш1=3,5*10^-3 м

h_a=0.0215 м

h_к=0.003м

h_ш=0.5*10^-3 м

h_п=0,0163м

h_п.к.=0,0133м

в=45^о

Эскиз паза ротора в штампе

Рис. 9 Паз ротора с основными размерам

Размеры паза ротора:

D₂=0.0915 м

b₁=0,0078

b₂=0,0023 м

b_z=0.0059 м

h₁=0.0165м

h_п=0,022м

h_ш=0.5*10^-3 м

b_ш2=1*10^-3 м

Размещено на Allbest.ru