Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Размещено на http://www.allbest.ru/

Костанайский социально - технический университет

имени академика З. Алдамжар

ТЕХНИЧЕСКИЙ факультет

Кафедра ТРАНСПОРТА И ТЕХНОЛОГИЙ

Курсовая работа по дисциплине эЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

ТЕМА: проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Выполнил: Сон С.Ю.

3 курса специальности

Электроэнергетика, ОО

Научный руководитель

Косжанова А.Г.

старший преподаватель

Костанай

2012

Костанайский социально - технический университет

имени академика З. Алдамжар

Кафедра Транспорта и технологии

Дисциплина Электрические машины

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой _______

«___»_______ 20__г.

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу студенту

Сон Сергею Юрьевичу

Тема курсовой работы «Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором»

Целевая установка ____________________________

Объем курсовой работы -

Срок доклада руководителю о ходе разработки курсовой работы:

а) доклад о собранном материале и ходе разработки курсовой работы

до «____»_________20___г.

б) доклад о ходе написания курсовой работы до «____»___________20____г.

Срок сдачи курсовой работы - «____» ________20___г.

Руководитель курсовой работы: __________________

«___»_____________20_ г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Описание конструкции

2. Электромагнитный расчет

2.1 Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

2.2 Обмотка статора

2.3 Обмотка короткозамкнутого ротора

2.4 Расчет магнитной цепи

2.5 Активное и индуктивное сопротивление обмоток

2.6 Режим хх и номинальный

2.7 Круговая диаграмма и рабочие характеристики

2.8 Максимальный момент

2.9 Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

3. Результаты расчета рабочей характеристики двигателя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Значение электрической энергии в народном хозяйстве и в быту непрерывно возрастает.

Промышленность, транспорт, сельское хозяйство и быт населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования.

Основой автоматизированного электропривода являются электрические двигатели. По мере развития силовой полупроводниковой техники и микропроцессорных систем управления двигатели постоянного тока в замкнутых системах электропривода постепенно вытесняются более надежными и дешевыми асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

В данном курсовом проекте рассматривается следующий двигатель:

- исполнение по степени защиты: IP23;

- способ охлаждения: IС0141.

Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM1081 - по первой цифре - двигатель на лапах, с подшипниковыми щитами; по второй и третьей цифрам - с горизонтальным расположением вала и нижним расположением лап; по четвертой цифре - с одним цилиндрическим концом вала.

Климатические условия работы: У3 - по букве - для умеренного климата; по цифре - для размещения в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, воздействия песка и пыли, солнечной радиации существенно меньше, чем на открытом воздухе каменные, бетонные, деревянные и другие, не отапливаемые помещения.

1. Описание конструкции

Опираясь на исходные данные, заданные в задании на проектирование, можно произвести анализ конструкции электродвигателя.

По условию курсовой работы заданы: исполнение по защите, монтажное исполнение и способ охлаждения. Исполнение по защите проектируемого двигателя IP44. Это подразумевает, что двигатель защищен от возможности соприкосновения инструмента с токоведущими частями попадания внутрь двигателя твердых тел диаметром более 1 мм, а также двигатель защищен от брызг, вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного действия на изделие, т.е. двигатель выполнен в закрытом исполнении.

Способ охлаждения IС0141 подразумевает, что охлаждение осуществляется воздухом, а машина с ребристой станиной, обдуваемая внешним вентилятором, расположенным на валу двигателя.

Монтажное исполнение IМ1001 говорит о том, что двигатель выполнен на лапах с двумя подшипниковыми щитами, имеет горизонтальное расположение и один выходной конец вала.

Обмотка короткозамкнутого ротора не имеет изоляции, выполняется заливкой пазов алюминием, одновременно со стержнями отливается замыкающие кольца с вентиляционными лопатками.

Магнитопровод статора выполняют шихтованным из целых листов электротехнической стали 2312 толщиной 0,5 мм.

2. Электромагнитный расчет

2.1 Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

Высота оси вращения h, мм - 70

Наружный диаметр сердечника Dн1 , мм

Dн1=140 (1)

Внутренний диаметр сердечника статора D1 мм,

D1=0,61• Dн1-6 (2)

D1=0,61• 140-6

D1=136

Поправочный коэффициент kн

kн=0,96 (3)

Предварительное значение КПД ?'о.е.

?'о.е.=0,85

Среднее значение cosф'о.е.

cosф'=0,87

Расчетная мощность P', Вт

P'= kн •P2/?•cosф(4)

P'=0,93?1300/0,8•0.83

P'=2239

Предварительное значение электромагнитных нагрузок A'1 , А/см A'1 =220

Предварительное значение электромагнитных нагрузок B'д , Тл

B'д=0,84

Расчетный коэффициент kоб1'

kоб1'=0.78

Предварительное значение длины сердечника статора l'1 , мм

l'1=8,61?107P'/(D21 ?n1 ?A2 ?Bд ?kоб1)

l'1=8,61?107?2191/(812?3000?220?0,84?0,79)

l'1=66

Длина сердечника статора l1 мм

l1=65.98

Коэффициент л

л=l1 / D(5)

л=65/80

л=0,81

Коэффициент лmax

лmax=(1,46-0,0007?Dн1) ?0,95

лmax=(1,46-0,00071?136)? 0,95

лmax=1,4

Сердечник статора

Примем для сердечника якоря: сталь 2015, толщина 0,49 мм, изолировка статора оксидирование; форма пазов трапецеидальная полузакрытая.

Коэффициент заполнения сталью kс

kс=0,969

Количество пазов на полюс и фазу q1 ,

[табл. 9-8, с.123]

q1 =3

Количество пазов сердечника статора z1

z1=2p ?m1 ?q1

z1=2?3?3

z1=18

Сердечник ротора

Принимаем сталь 2014, толщина 0,49 мм, изолировка ротора оксидирование.

Коэффициент заполнения сталью kс

kс=0,969

Воздушный зазор между статором и ротором д, мм

[табл. 9-9, с.124]

д =0,34

Воздушный зазор д', мм

д'= д/1,4

д'=1,3/1,4

д'=0,92

Наружный диаметр сердечника ротора Dн2 , мм

Dн2= D1-2 д(6)

Dн2=80-2?0,35

Dн2=78.9

Внутренний диаметр листов роотра D2 , мм

Dн2= 0,23? Dн1

Dн2=0,23?139

Dн2=32

Длина сердечника ротора l2 мм

l2 =l1

l2=65

Количество пазов сердечника ротора z1

[табл. 9-12, с.126]

z1=19

2.2 Обмотка статора

Коэффициент распределения kp1

kp1=0,5/(q1?sin(a/2))(7)

kp1=0.5/(3?sin(60/6))

kp1=0.959

Укорочение шага yп1 р. паз;

yп1=z1/2p(8)

yп1=16/2

yп1=8

Коэффициент укорочения ky1

ky1=sin(в1?90)(9)

ky1= sin(0.6?90)

ky1=0,78

Обмоточный коэффициент kоб1

kоб1=kp1?ku1(10)

kоб1=0,95?0,80

kоб1=0,78

Предварительное значение магнитного потока Ф' , Вб

Ф'= B'д ?D1?l'1?10-6/p(11)

Ф'=0,84?81?65,72?10-6/1

Ф'=0,0044

Предварительное число витков в обмотке фазы w'1

w'1=kн?U1/(222?kоб1?(f1/50) ?Ф')(12)

w'1= 0,96?220/(222?0,78?1 ?0,0045)

w'1=274

Количество параллельных ветвей а1 , мм

а1=1

Предварительное количество эффективных проводников в пазу N'п1 ,

N'п1=w'1?а1/p?q1(13)

N'п1=273.9?1/1?3

N'п1=91.3

количество эффективных проводников в пазу Nп1 мм;

Nп1=89

Уточненное число витков в обмотке фазы w1

w1=Nп1?p?q1 /a1(14)

w1=90?1?3/1

w1=270

Уточненное значение магнитного потока Ф , Вб

Ф=Ф'?w'1/w1(15)

Ф=0,0044?273,9/273,9

Ф=0,0044

Уточненное значение индукции в воздушном зазоре Bд ,Тл

Bд=Bд'?w'1/?w1(16)

Bд=0,74?274,8/274,8

Bд=0,74

Предварительное значение номинального фазного тока I1 А;

I1=P2?103/(3?U1? ?'?cosф')(17)

I1=1,6?103/(3?220?0,7?0,73)

I1=3,5

Уточненная линейная нагрузка статора А1 , А/см;

А1=10Nпz1 I1 /ПD1a1(18)

А1=10?81?12?3\4.4/3,146?79?1

А1=234

Зубцовое деление по внетреннему диаметру статора t1 мм;

t1=ПD1/z1(19)

t1=3.146?71/11

t1=13,14

Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

Среднее значение магнитной индукции в зубцах статора Вз1 Тл

табл. 8-15

Вз1=1,74.9

Ширина зубца bз1 мм

bз1=t1 Bд/kcBз1(20)

bз1=14,15?0,85/0,94?1,64

bз1=6

Высота спинки статора hc1 мм

hc1 =Ф106/2kcl1Bc1(21)

hc1=0,0043?106/3?0,96?67?1,7

hc1=13,68

Высота паза hп1 мм

hп1=(DH1-D2)/2-hc1(22)

hп1=166-87/7-178,96

hп1=8,43

Большая ширина паза b1 мм

b1=(ПD1+2hп1)/z1(23)

b1=3,146?80+3?7,57/45

b1=6,85

Предварительное значение ширины шлица b'ш1 мм

b'ш1=0,3h

b'ш1=0,5?70

b'ш1=3.59

Меньшая ширина паза b2 мм

b2=П(D1+2hш1-bш1)-z1 bз1/z1-П(24)

b2=3,146(81,0+3?0,4-2,78)-19?8/14-3,146

b2=8,2

Площадь поперечного сечения паза в штампе Sп1 мм2

Sп1=7,12+7,2/8 ?(8,97-0,6-(4,5-6,47)/2)(25)

Sп1=50,86

Площадь поперечного сечения паза в свету S'п1 мм;

S'п1=(7,21-0,3) ?(8,50-0,6-3,67-0,01)(26)

S'п1=49,43

Площадь поперечного сечения паза в свету Sи мм2;

Sи=bи1(2hп1+b1+b2)(27)

Sи=0,4(2?5,67+9,21+6,3)

Sи=8.08

Площадь поперечного сечения прокладок Sпр мм2

Sпр=0,4b1+0,74b2(28)

Sпр=0,4?4,819+0,69?7.3

Sпр=9.57

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой S''п1 мм2

S''п1=Sп1-Su-Sпр(29)

S''п1=43,45-7,009-287,68

S''п1=68.93

Произведение c(d')2

c(d')2=kпS''п1/Nп1(30)

c(d')2=0,68?36.94/87

c(d')2=0,4658

Количество элементарных проводов в эффективном с

с=1

Диаметр элементарного изолированного провода d' мм

d'=v(kпS''п1/Nп1с)(31)

d'=v(0,75?32,12/91?1)

d'=0,568

Диаметр поперечного сечения d/d'

d/d'=0,46/0,5100

Площадь поперечного сечения S

S=0,173545

Коэффициент заполнения паза kп

kп=Nп1с(d')2/Sп1(32)

kп=91,0?1,0?0.5102/32,121

kп=0,73646

Ширина шлица bш1 мм

bш1=d'+2bu+0.5(33)

bш1=0.51046+2?0.273+0.465

bш1=1.3195

Плотность тока в обмотке статора J1 А/мм2

J1=I1/cSa1(34)

J1=4.6/2?0,4840?1

J1=46

Линейная нагрузка на плотность тока в обмотке А1J1 А2/(см*мм2)

А1J1=312/8.94

А1J1=3246.3

Среднее допустимое значение А1J1 А2/(см*мм2)

А1J1=3780

Среднее зубцовое давление статора tср1 мм

tср1=n(D1+hп1)/z1(35)

tср1=3,146?(79+8.34)/932

tср1=13.56

Средняя ширина катушки обмотки статора bср1 мм

bср1= tср1yи1 (36)

bср1=13.56

?9

bср1=142

Средняя длина одной лобовой части катушки lл1 мм

lл1=(1,16+0,14p) bср1+15

lл1=(1,16+0,14?1) ?142+15

lл1=200

Средняя длина витка обмотки lср1 мм

lср1=2(l1+lл1)

lср1=2(66+200)

lср1=532

Длина вылета лобовой части обмотки lв1 мм

lв1=(0,19+0,1р)bср1+10

lв1=(0,19+0,1?1) ?142+10

lв1=51,18

2.3 Обмотка короткозамкнутого ротора

Размеры овальных полузакрытых пазов

Высоты паза ротора hп2 мм

[Рис. 9-12 стр. 143]

hп2=14

Расчетная высота спинки ротора hc2 мм

hc2=0,58DH2-hп2-2/3?dк2

hc2=0,58?80,3-14-2/3?0

hc2=32,57

Магнитная индукция в спинке ротора Вс2 Тл

Вс2=Ф?106/(2kcl2hc2)(36)

Вс2=0,0045?106/(2?0,97?66?32,57)

Вс2=1,08

Зубцовое деление по наружному диаметру ротора t2 мм

t2=пDH2/z2(37)

t2=3,14?80.3/19

t2=13.27

Магнитная индукция в зубцах ротора Bз2 Тл

[Табл. 9-18 стр. 141]

Bз2=1,7

Ширина зубца bз2 мм

bз2=t2Bб/(Вз2kc)(38)

bз2=13,27?0,84/1,7?0,97

bз2=6,8

Меньший радиус паза r2 мм

r2=(п(DH2-2hn2)-z2bз2)/2(z2-n)(39)

r2=(3,14(80,3-2?14)-19?6,8)/2(19-3,14)

r2=1,1

Большой радиус паза r1 мм

r1=(п(DH2-hш2-2h2)-z2bз2)/2(z2+n)(40)

r1=(3,14(80,3-0,75-2?0)-19?6,8)/2(19+3,14)

r1=2,7

Расстояние между центрами радиусов h1 мм

h1=hп2-hш2-h2-r1-r2(41)

h1=14-0,75-0-1,1-2,7

h1=9,45

Проверка правильности определения r1 и r2

Пh1-z1(r1-r2)=0(42)

3,14?9,45-19(1,1-2,7)=0

Площадь поперечного сечения стержня Sст мм2

Sст=Sп2=0,5П(r21+r22)+(r1+r2)h1(43)

Sст=0,5?3,14(2,72+1,12)+(1,1+2,7) ?9,45

Sст=49,3

Размеры короткозамыкающего кольца

Поперечное сечение кольца сварной клетки Sкл мм2

Sкл=0,4z2Sст/2p

Sкл=0,4?19?49,3/2

Sкл=187,34

Высота кольца сварной клетки hкл мм

hкл=1,2hп2

hкл=1,2?14

hкл=16,8

Длина кольца lкл мм

lкл= Sкл/ hкл

lкл=187,34/16,8

lкл=11,2

Срений диаметр кольца Dкл.ср мм

Dкл.ср=DH2-hкл(44)

Dкл.ср=80,3-16,8

Dкл.ср=64,1

2.4Расчет магнитной цепи

Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора kб1

kб1=1+bш1/(t1-bш1+5бt1/bш1)(45)

kб1=1+2,68/(14,13-2,68+5?0,35?14,13/2,68)

kб1=1,13

Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора kб2

kб2=1+bш2/(t2-bш2+5бt2/bш2)

kб2=1+1,5/(13,27-1,5+5?0,35?13,27/1,5)

kб2=1,04

Общий коэффициент воздушного зазора kб

kб= kб1 kб2 kк(46)

kб=1,13?1,04?1

kб=1,18

МДС для воздушного зазора Fб А

Fб=0,8бkбВб?103

Fб=0,8?0,35?1,18?0,84?103

Fб=277,54

Зубцовое деление на 1/3 высоты зубца t1(1/3) мм

t1(1/3)=П(D1+(2/3)hп1)/z2(47)

t1(1/3)=3,14(81+(2/3)?9,74)/18

t1(1/3)=15,3

Коэффициент зубцов kз(1/3)

kз(1/3)=(t1(1/3)/(bз1 kc))-1

kз(1/3)=(15,3/(7?0,97))-1

kз(1/3)=1,25

Напряженность магнитного поля Hз1 А/см

Hз1=13,3

Средняя длина пути магнитного потока Lз1 мм

Lз1=hп1=13,3

МДС для зубцов Fз1 А

Fз1=0,1Hз1 Lз1(48)

Fз1=0,1?13.56

?9,47

Fз1=12,6

Напряженность магнитного поля Hз2 А/см

Hз2=11,5

Средняя длина пути магнитного потока Lз2 мм

Lз2=hп2-0,2r2(49)

Lз2=14-0,2?1,1

Lз2=13,78

МДС для зубцов Fз2 А

Fз2=0,1 Hз2 Lз2(50)

Fз2=0,1?11,5?13,78

Fз2=15,85

Напряженность магнитного поля Hс1 А/см

Hс1=4

Средняя длина пути магнитного потока Lс1 мм

Lс1=П(DH1-hc1)/(4p)(51)

Lс1= 3,14(139-19,53)/(4)

Lс1=93,78

МДС для спинки якоря Fc1 А

Fc1=0,1Hc1 Lc1(52)

Fc1=0,1?4?93,78

Fc1=37,5

Напряженность магнитного поля Hc2 А/см

Hc2=2,13

Средняя длина пути магнитного потока Lс2 мм

Lс2=hc2+2dk2/3

Lс2=32,57

МДС для спинки ротора Fc2 А

Fc2=0,1Hc2Lc2

Fc2=0,1?2,13?32,57

Fc2=6,9

Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс F? А

F?=Fб+F31+F32+Fc1+Fc2(53)

F?=277,54+12,6+15,85+37,5+6,9

F?=350,39

Коэффициент насыщения магнитной цепи kнас

kнас= F?/Fб(54)

kнас=350,39/277,54

kнас=1,26

Намагничивающий ток Iм А

Iм=2,22 F?p/(m1w1kоб1)(55)

Iм=2,22?350,59?1/3?273?0,79

Iм=1,2

Намагничивающий ток Iм о.е.

Iм*= Iм/I1

Iм*=1,2/3,4

Iм*=0,35

ЭДС холостого хода Е В

Е=kнU1(56)

Е=0,97?220

Е=213

Главное индуктивное сопротивление xм Ом

xм=E/Iм(57)

xм=213/1,2

xм=43895

Главное индукционное сопротивление xм* Ом

xм*= xмI1/U1(58)

xм*=347,6?33,4/220

xм*=177,5

2.5 Активное и индуктивное сопротивление обмоток

Активное сопротивление обмотки фазы при 200С r1 Ом

r1=w1 lср1/(рм20а1сs?103)(59)

r1=273?532/57?1?0,1735?103

r1=14,69

Активное сопротивление обмотки фазы при 200С r1* о.е.

r1*= r1 I1/U1(60)

r1*=14,69?3,4/220

r1*=0,23

Проверка правельности определения r1* о.е.

r1*=ПD1(A1J1)lср1/(114?104m1U1 I1)(61)

r1*=3,14?81?2124,3?532/114?104?3?220?3,4

r1*=0,11

Размеры паза статора мм

b2=8,2

bш1=2,68

hш1=177,5

hk1=0,7

h2=0,6

hп1=9,47

h1=9,45

Коэффициенты учитывающие укорочение шага

kв1=1

kв'1=1

Коэффициент проводимости рассеяния для трапецеидального полузакрытого паза ?п1

?п1=0,69

Коэффициент kд1

[Табл. 9-23 стр.159]

kд1=0,0141

Коэффициент учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния kш1

kш1=1-(0,033b2ш1/(t1minб)(62)

kш1=1-(0,0033?2,682/14,13?0,35)

kш1=0,9952

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ?д1

?д1=0,9t1min(q1 kоб1)2kпр1 kш1 kд1/(бkб)(63)

?д1=0,9?14,13?(3?0,79)2?0,96?0,9952?0,0141/(0,35?1,18)

?д1=177,5

Полюсное деление ф1 мм

ф1=ПD1/2p(64)

ф1=3,14?81/2

ф1=127,17

Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки ?л1

?л1=0,34q1/l1(lл1-0,64вф1

?л1=0,34?3/66?(20-0,64?1?127,17)

?л1=1,83

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора ?1

?1= ?п1+ ?д1+ ?л1(65)

?1=0,698+2,3+1177,5

?1=4,83

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора x1 Ом

x1=1,58f1 l1 w21 ?1 /(pq1108)(66)

x1=1,58?50?66?2732?4,83/3?108

x1=6,26

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора x1* о.е.

x1*= x1 I1 /U1(67)

x1*=6,28?3,4/220

x1*=0,096

Проверка правильности определения x1* о.е.

x1*=0,39(D1 A1 )2l1 ?1?10-7/(m1 U1 I1 z1 )

x1*=0,39?(81?219)2?66?4,83?10-7/(3?220?3,4?13.56

)

x1*=0,096

Активное сопротивление стержня клетки при 200С rст Ом

rст=l2/(pa20Sст103)

rст=66/(27?49,3?103)

rст=0,0000495

Коэффициент приведения тока кольца к току стержня kпр2

kпр2=2Пp/z2(68)

kпр2=2?3,146?1/19

kпр2=0,33

Сопротивление короткозамыкающих колец приведенное к току стержня при 200С rкл Ом

rкл=2ПDкл.ср/(pa20z2Sклk2пр2103)(69)

rкл=2?3,14?64,1/(27?19?187,34?0,33?103)

rкл=0,0000127

Центральный угол скоса пазов б рад

б =2pt1 вск1 /D1(70)

б=2?177,5?1/81

б=5.63

Коэффициент скоса пазов ротора kск

[Рис. 9-16 стр. 160]

kск=177,5

Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора kпр1

kпр1=(4m1/z2)(w1 kоб1 /kск)2

kпр1=(4?3/1.9)(2.73?0,96/0,996)2

kпр1=43.730

Активное сопротивление обмотки ротора при 200С приведенное к обмотки статора r'2 Ом

r'2=kпр1(rот+rкл)(71)

r'2=43730?(0,0000495+0,0000127)

r'2=177,5

Активное сопротивление обмотки ротора при 200С приведенное к обмотки статора r'2* о.е.

r'2*= r'2 I1 /U1(72)

r'2*=2,7?3,4/220

r'2*=0, 13.56

Ток стержня ротора для рабочего режима I2 А

I2=202

Коэффициент проводимости рассеяния для овального полузакрытого паза ротора ?п2

?1=1,4

Количество пазов ротора на полюс и фазу q2

q2=z2 /(2pm1)

q2=19/2?3

q2=5.63Коэффициент дифференциального рассеяния ротора Kд2

[рис. 9-17]

Kд2=0,01

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ?д2

?д2=0,9t2(z2/6p)2kд2/(бkб)

?д2=0,9?13,27?(19/6)2?0,01/(0,35?1,18)

?д2=13.56

Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки ?кл

?кл=0,328

Относительный скос пазов ротора в долях зубцового деления ротора вск2= вскt1 /t2

вск2=1?177,5/13,27

вск2=1,07

Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов ?ск

?ск=t2 в2ск2 /(9,5бkбkнас)

?ск=13,27?1,07/5.63?0,35?1,18?1,26

?ск=3,1

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора ?2

?2= ?п2+ ?д2+ ?кл+ ?ск(73)

?2=5.63+2,9+0,328+3,1

?2=7,7

Индуктивное сопротивление обмотки ротора x2 Ом

x2=7,9f1 l2 ?2?10-9

x2=7,9?177,5?7,7?10-9

x2=0,0002

Индуктивное сопротивление обмотки ротора приведенное к обмотке статора x'2 Ом

x'2=kпр1х2

x'2=43730?0,0002

x'2=87

Индуктивное сопротивление обмотки ротора приведенное к обмотке статора x'2* о.е.

x'2*= x'2 I1 /U1

x'2*=87?13.56

/220

x'2*=1,3

Проверка правильности определения х'2

х1 / х'2=6,26/87=0,07

Коэффициент рассеяния статора ф1

ф1=х1 /хм(74)

ф1= 5.63/177,5

ф1=0,04

Коэффициент сопротивления статора р1

р1=r1 mT/(x1+xм)(75)

р1=177,5?1,22/6,26?144.5

р1=0,09

Преобразованные сопротивления обмоток

r'1=0,28

х'1=5.63

r''2=3,5

x''2=9,4

2.5 Режим холостого хода и номинальный

Реактивная составляющая тока статора при синхронномвращении

Iс.р=U1 /(xm(1+ф1)(1+p21)) (76)

Iс.р=220/(144.7?(1+0,04) ?(1+0,0092))

Iс.р=1,5

Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении

Рс.м1=m1 I2с.рr'1 (1+p21)(77)

Рс.м1=3?1,22(1+0,092)

Рс.м1=77,95

Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальныхпазах

m31=7,8z1 b31 hп1 l1 kc?10-6(78)

m31=7,8?18?7?9,47?66?0,97?10-6

m31=0,6

Магнитные потери в зубцах статора P31 Вт

P31=4,4B2срm31

P31= 13.56

?1,752?0,6

P31=8,1

Масса стали спинки статора тс1 кг

тс1=3,7

Магнитные потери в спинке статора Pc1 Вт

Pc1=4,4Вс1 тс1

Pc1=4,4?1,752?3,7

Pc1=49,86

Суммарные магнитные потери в сердечнике статора Рс?

Рс?=177,5Магнитные потери Рмх? Вт

Рмх?=kмх(n1/1000)2(DH1 /100)4(79)

Рмх?=1,1193?(3000/1000)2?(139/100)4

Рмх?=37,61

Активная составляющая тока хх Iоа А

Iоа=(Рст1+Рс?+Рмх)/(т1 U1)(80)

Iоа=(77,95+59,69+37,61)/3?220

Iоа=0,27

Ток хх Iо А

Iо=1,23

Коэффициент мощности при хх cosф

cosф=Ioa /Io

cosф=0,27/1.23

cosф=0,2

Активное сопротивление кз rк Ом

rк=r'1+r'2

rк=13.56

+3,5

rк=21,4

Индуктивное сопротивление кз хк Ом

хк=x'1+x'2

хк=177,5+5.63

хк=10,56

Полное сопротивление кз zк Ом

zк=177,5

Добавочные потери при номинальной нагрузке Рд Вт

Рд=0,005Р2103/ ?'

Рд=0,005?1,5?103/0,8

Рд=9,4е

Механическая мощность двигателя Р'2 ВТ

Р'2=P2?103+Pмх+Рд

Р'2= 1,5?103+37,61+9,4

Р'2=15.47

Эквивалентное сопротивление схемы замещения Rн Ом

Rн=48,96

Полное сопротивление схемы замещения zн Ом

zн=sqrt((Rн+rк)2+х2к)(81)

zн=sqrt(48,96+21,4)2+10,052

zн=13.56

Скольжение Sи о.е.

Sи=1/(1+Rн/r''2)(82)

Sи=1/(1+48,96/3,5)

Sи=0,07

Активная составляющая тока статора при синхронном вращении Iс.а

Iс.а=(Рс.м1+Рс?)/(т1 U1 )(83)

Iс.а=(77,95+59,69)/(3?220)

Iс.а=0,21

Ток ротора I''2 A

I''2=U1 /zн

I''2=220/70,4

I''2=3,1

Ток статора активная составляющая Ia1 A

Ia1=5.63

Ток статора реактивная составляющая Iр1 А

Iр1=2,64

Ток статора фазный I1 А

I1=sqrt(I2a1+ I2р1)(84)

I1=sqrt(1,252+2,642)

I1=2,92

Коэффициент мощности cosф

сosф= Ia1 /I1

сosф=1,25/2,92

сosф=0,43

Линейная нагрузка статора А1 А/см

А1=10I1 Nп1 /(a1t1)

А1=10?13.56

?91/(1?14,13)

А1=177,5

Плотность тока в обмотке статора J1 А/мм2

J1=I1 /cSa1

J1=2,92/1?0,1735?1

J1=5.63

Линейная нагрузка ротора А2 А/см

А2=94

Ток в стержне короткозамкнутого ротора Iст А

Iст=177,5Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора Jст

Jст= Iст /Sст

Jст=177,5/49,3

Jст=2,6

Ток в короткозамыкающем кольце Iкл А

Iкл= Iст /kпр2

Iкл= 127,3/0,33

Iкл=386

Электрические потери в обмотке статора Рм1 Вт

Рм1=m1 I21 r'1

Рм1=3?2,922?13.56

Рм1=45.8

Электрические потери в обмотке ротора Рм2 Вт

Рм2= m1 I''22 r''2

Рм2=3?1,82?3,5

Рм2=34

Суммарные потери в электродвигателе Р? Вт

Р?=Рм1+Рм2+Рс?+Рмх+Рд(85)

Р?=458+34+56,65+37,61+13.56

Р?=5.99

Подводимая мощность Р1 Вт

Р1=Р2?103+Р?

Р1=1,5?103+599

Р1=20.99

Коэффициент полезного действия ? %

? =(1+Р?/Р1 )?100

? =(1+599/2099)?100

? =13,6

Подводимая мощность Р1 Вт

Р1=m1 Ia1 U1

Р1=3?1,25?220

Р1=825

2.6 Круговая диаграмма и рабочие характеристики

Диаметр рабочего круга Da мм

Da=U1 /c1 xк(86)

Da=220/0,1?10,05

Da=22

Масштаб мощности ср кВт/мм

ср=m1 U1 c1?10-3

ср=5.63

?220?0,1?10-3

ср=0,07

Icp=12

Ica=2,1

BC=18

BE=17,8

BF=21,3

2.7 Максимальный момент

Переменная часть коэффициента статора притрапецеидальном полузакрытом пазе

лп1пер=0,38

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора л1пер

л1пер= лп1пер- лд

л1пер=0,38-2,3

л1пер=5.63

Переменная часть коэффициента ротора лп2пер

лп2пер=hш2/bш2

лп2пер=0,75/1,5

лп2пер=0,5

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора л2пер

л2пер= лп2пер+ лд2

л2пер=0,5-2,9

л2пер=5.63

Индукционное сопротивление рассеяния двигателя зависящее от насыщения хпер

хпер=х'1 л1пер/ л1+х''2 л2пер/ л2(87)

хпер=6,5?2,68/4,83+9,4?3,4/7,7

хпер=13.56

Индукционное сопротивление рассеяния двигателя не зависящее от насыщения хпост

Хпост=8

Ток ротора соответствующий максимальному моменту

I''м2=28,3

Полное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте zм Ом

zм=U1 /I''м2

zм=220/28,3

zм=7,8

Полное сопротивление схемы замещения при бесконечно большом скольжении z? Ом

z?=sqrt(z'21+x2и)(88)

z?=sqrt(7,92)

z?=5.63

Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте Rн Ом

Rн= z?+r'1(89)

Rн=5,3+0,28

Rн=13.56

Кратность максимального момента

Мmax/Mн=5.63

Скольжение при максимальном моменте Sм о.е.

Sм=r''2/ z?(90)

Sм=3,5/5,3

Sм=5.63

2.8 Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

Высота стержня hст мм

hст=hп2-hш2(91)

hст=14-0,75

hст=13,25

Приведенная высота стержня ротора ?

?=5.63

Коэффициен ф

ф=0,25

Расчетная глубина проникновения тока в стержень hр мм

hр=hст/1+ф(92)

hр=13,25/1+5.63

hр=13.56

Ширина стержня на расчетной глубине проникновения тока bр мм

bр=2,7

Площадь поперечного сечения стержня при расчетной глубине проникновения тока Sр мм2

Sр=43,4

Коэффициент вытеснения тока kв.т

kв.т=Sст/ Sр

kв.т=49,3/5.63

kв.т=1,14

Активное сопротивление стержня клетки при 200С для пускового режима rстп Ом

rстп=rстkвт

rстп=0,000013.56

?1,14

rстп=0,00005643

Активное сопротивление обмотки ротора при 200С приведенное к обмотке статора r'2п Ом

r'2п=kпр1(rстп+rкл)(93)

r'2п=43730(0,00005643+0,0000127)

r'2п=13.56

Коэффициент ?

?=5.63

Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора лп2п

лп2п=0,78

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора при пуске л2п

л2п= лп2п+ лд2+ лкл+ лск(94)

л2п=13.56

+3,4+0,328+3,1

л2п=5.63

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя зависящее от насыщения Ом

хпер=7,8

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя не зависящее от насыщения Ом

хпост=9

Активное сопротивления кз при пуске rкп Ом

rкп=r'1+r'2(1+ф1 )2(1+p1 )2(95)

rкп=13.56

+3,02(1+0,04 )2(1+0,09)2

rкп=5

Ток ротора при пуске I''п2 А

I''п2=57.2

Полное сопротивление схемы замещения zкп Ом

zкп=U1 /I''п2(96)

zкп=220/13.56

zкп=57.2

Индуктивное сопротивление схемы замещения при пуске хкп Ом

хкп=sqrt(12,72+52)

хкп=177,5

Активная составляющая тока статора при пуске Iпа1 А

Iпа1=13.56

Рэм=11000+32+250+126

Рэм=11410

Реактивная составляющая тока статора при пуске Iпр1 А

Iпр1=26,3

Фазный ток статора при пуске Iп1 А

Iп1=28,3

Кратность начального пускового тока

Iп /I1 =13.56

/2,91=9,7

Активное сопротивление ротора при пуске r''2п Ом

r''2п= r'2пmT(1+ф1 )2(1+p21 )(97)

r''2п=3,02?177,5 (1+0,04)2(1+0,092)

r''2п=4

Кратность начального пускового момента

Mп /Мн=1,9

Таблица 2.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Расчётная формула	С. И.	Скольжение s
		0,005	0,01	0,015	0,02	0,0201
	Ом	4,43	2,21	1,48	1,11	1,1
	Ом	0	0	0	0	0
	Ом	4,46	2,24	1,51	1,14	1,13
	Ом	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26
	Ом	4,47	2,26	1,53	1,17	1,16
	А	49,22	97,35	143,79	188,03	189,66
	-	0,998	0,991	0,987	0,974	0,974
	-	0,058	0,115	0,169	0,222	0,224
	А	51,86	99,21	144,66	185,88	187,47
	А	64,84	73,19	86,29	103,73	104,47
	А	83,03	123,29	168,44	212,86	214,61
	А	51,14	101,15	149,4	195,36	197,06
	кВт	34,23	65,48	95,48	122,68	123,73
	кВт	0,529	1,167	2,179	3,479	3,537
	кВт	0,161	0,629	1,372	2,347	2,388
	кВт	0,171	0,327	0,477	0,613	0,619
	кВт	2,846	4,106	6,011	8,421	8,527
	кВт	31,38	61,37	89,47	114,26	115,2
	-	0,917	0,937	0,937	0,931	0,931
	-	0,625	0,805	0,859	0,873	0,874

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проектирования был разработан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который полностью отвечает требованиям, поставленным в курсовом проекте. Все проверяемые параметры отвечают критериям, рекомендуемым ГОСТ. Из-за перехода на меньшую высоту оси вращения, разработанный двигатель по некоторым технико-экономическим параметрам уступает существующим двигателям аналогичной мощности.

Список использованной литературы

1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / П79

И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. - 767 с.: ил.

2. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. - СПб,: - Питер, 2007. -350 с.

3. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: Учебное пособие для студентов образоват. учреждений сред. проф. образования/ Марк Михайлович Кацман. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 480 с.

Размещено на Allbest.ru