Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

КУРСОВА РОБОТА

на тему: «Визначення параметрів асинхронного двигуна для дослідження на електронній моделі»

з дисципліни: “Електричні машини”

Виконав:

Путніков Д. В.

група АЕМ-30

Перевірив:

Штепа Е. П.

Одеса 2014



1. Зміст курсової роботи

Визначення головних розмірів магнітопровода статора і ротора. Розрахунок геометричних розмірів пазів статора і ротора. Розрахунок магнітного кола. Визначення параметрів схеми заміщення двигуна. Моделювання двигуна за допомогою Matlab Simulink. Одержання механічної і робочих характеристик двигуна на електронній моделі.

2. Вихідні дані і вибір варіанту

Вихідними даними є: тип двигуна; номінальна потужність Р_ном; число полюсів 2р; висота осі обертання вала двигуна h; номінальна напруга

U_ном=380 В; частота струму мережі f=50 Гц. За даними варіанта 15 вибираю двигун АИР132М6 з такими характеристиками: P_ном = 7,5 кВт;

n_ном = 960 об/мин; КПД = 85%; 2p = 6; h = 132мм.

3. Методика виконання курсової роботи

Визначення головних розмірів магнітопровода статора

Головними розмірами асинхронного двигуна є зовнішній діаметр D_1нар , внутрішній діаметр магнітопровода статора D₁ і його розрахункова довжина l₁ . При наявності радіальних вентиляційних каналів їх сумарну величину необхідно відняти з l₁ . Зовнішній і внутрішній діаметри стандартизовані і залежать від висоти осі обертання h, а також числа полюсів 2р.



де к_Е=0,9…0,98 - коефіцієнт ЕРС обмотки статора, причому більші значення к_Е відповідають меньшему значенню ЕРС;

з', cosц'- попередні значення ККД і коефіцієнта потужності.

Розрахункова довжина магнітопровода

Розрахункову довжину магнітопровода в мм визначають за формулою

В цій формулі: n_o- синхронна частота обротання магнітного поля статора;

В_д'- магнітна індукція в повітряному зазорі; А₁'-лінійне навантаження.

Розрахунок геометричних розмірів пазів і зубців статора

На внутрішній поверхні магнітопровода статора є пази, в яких розміщується трифазна обмотка. Правильний вибір кількості, розмірів і форми пазів статора і ротора в значній степені визначають економічність роботи двигуна. Зі збільшення кількості пазів форма кривої МРС в повітряному зазорі наближається до синусоїди, що значно зменшує вищі гармоніки ЕРС, підвищує ККД і коефіцієнт потужності. Проте значне збільшення числа пазів погіршує заповнення їх провідниками обмотки, збільшує трудомісткість опрації по ізоляції пазів і укладці обмотки.

Величини додаткових синхронних і асинхронних моментів накладаючись на основний момент погіршують робочі і пускові властивості двигунів. Значення цих моментів залежить від співвідношення числа пазів статора Z₁ і ротора Z₂ . асинхронний двигун статор магнітопровід



Таблиця 3.1 Визначення числа пазів статора і ротора

Висота осі обертання, мм	Z1/Z2 при 2р
	2	4	6	8
50	12/9	12/15		-
56	24/18	24/18
63	24/18	24/18	36/28
71	24/20	24/18	36/28	36/28
80…100	24/20	36/28	36/28	36/28
112	24/22	36/34	54/51	48/44
132	24/19	36/34	54/51	48/44
160	36/28	48/38	54/50	48/44
180,200	36/28	48/38	72/58	72/58

В асинхронних двигунах серій 4А і АИР найчастіше використовуються трапецеїдальні напівзакриті пази.

При таких пазах зубці статора мають паралельні стінки і їх переріз по висоті одинаковий. Відсутність в зубзях участків меншого перерізу сприяє зменшенню магнітної напруги і кращому використанню магнітного матеріалу. Мале їх розкириття зменшує пульсацію магнітної індукйії в зазорі, що зменшує додаткові втрати.

Ширина зубця визначається допустимою індукцією.

t₁ - зубцевий поділ статора, мм;

.

k_c1=0,95…0,97 - коефіцієнт заповнення магнітопровода сталлю.

Висоту зубця паза знаходять за формулою

де h_C1 - висота спинки статора, мм.

Вона визначається за формулою

,

де б_і =2/р - коефіцієнт полюсного перекриття при синусоїдальному розподілу індукції в зазорі,

полюсний поділ, мм.

3.4.3. Найменьша ширина трапецоїдного напівзакритого паза знаходиться за формулою

мм,



де -

Найбільша ширина паза буде

де -

Ширина шліца повинна бути такою, щоб при принятій товщині пазової ізоляції через шліци можно було укласти секції котушок по одному проводу. Тобто ширина шліца повинна бути в_ш1<4,0 мм. Висоту шліца приймають в діапазоне h_ш1=0,8…1,2 мм. Тоді висота клина буде

в_ш1), мм.

Площу перерізу трапецоїдного пазу знаходять за формулою

(0,5 в_ш1 h_ш1,

(0,5 3Ч1=114 мм²

де - .



Розрахунок обмотки статора

Для двошарової обмотки число пазів на полюс і фазу знаходять за формулою

де - m₁ = 3 - число фаз обмотки статора.

Крок обмотки по пазам (повний крок) визначають за формулою

Полюсний поділ знаходять так

Основний магнітний потік

Вб .



Номінальний струм двигуна

Число ефективних провідників в пазу

де а₁ - кількість паралельних віток обмотки

Число послідовно з'єднаних витків в фазі

.

Коефіцієнт укорочення кроку обмотки

,

де в- відносний крок обмотки, який для п'ятої гармоніки в₅=0,8, а для сьомої в₇=0,857.

Пазовий кут

.

Коефіцієнт розподілу обмотки

3.5.11. Обмоточний коефіцієнт

ЕРС фази обмотки статора

Розрахунок геометричних розмірів пазів і зубців ротора

Пази ротора бувають: напівзакриті овальні; закриті овальні і закриті бутилочні. При виконанні карсової роботи вибрати пази напівзакриті овальні.

Ширина зубців ротора визначається з урахуванням максимальної магнітної індукції в перерізі зубців В_Z2max.



,

Таблиця 3.2- Величина магнітної індукції в зубцях і спинці роторі

h,мм	Число полюсів 2р	Рекомендовані значення магнітної індукції, Тл
		Зубці ВZ2max	Спинка ВС2
50…132	2	1,75…1,95	1,35…1,45
	4	1,75…1,95	1,15…1,25
	6	1,75…1,95	1,05…1,15
	8	1,70…1,90	0,75…0,85
160…225	2	1,75…1,95	1,35…1,45
	4	1,55…1,80	1,20…1,35
	6	1,65…1,90	1,05…1,15
	8	1,65…1,90	0,75…0,85
250	2	1,70…1,95	1,35…1,45
	4	1,65…1,90	1,15…1,25
	6	1,65…1,90	1,05…1,15
	8	1,65…1,90	0,75…0,85
280…355	2	1,60…1,85	1,35…1,45
	4	1,80…2,00	1,15…1,25
	6	1,65…1,90	1,05…1,15
	8	1,65…1,90	0,75…0,85

t₂ - зубцовий поділ по зовнішньому діаметру ротора D₂, мм.

k_c2 - коефіцієнт заповнення магнітопровода ротора сталлю.

Висота спинки магнітопровода ротора, мм



де В_С2 визначають за даними табл. 3.2.

Висота зубця ротора, мм

де D₂ - зовнішній діаметр ротора, мм

D₂ =D₁ -2д,

D₂ = 158-2Ч0,46=157 мм

де д - величина повітряного зазору (Рис. 3.2); д = 0,46

D_2вн - внутрішній діаметр ротора, мм

D_2вн = (0,3…0,35)D₂

D_2вн = 0,33Ч157 = 52 мм

3.6.4. Найменша ширина паза знаходиться за формулою

мм,

де - мм.



Найбільша ширина паза буде, мм

де - , мм

Відстань між центрами кіл і

,

де - = (0,5…0,7) мм - висота шлица паза ротора.

Площа перерізу стрижня ротора, мм²

Расчет магнітного кола. Величина індукції в повітряному зазорі, Тл



-коефіцієнт полюсного перекриття.

Магнітна напруга повітряного зазора, А

,

де коефіцієнт повітряного зазору, що враховує вплив

зубцевості статораi ротора

Величина індукції в зубцях статора, Тл

де к_с- коефіцієнт заповнення пакета сталлю, що дорівнює для двигунів з висотою oci обертання Н₀ < 250 мм к_с = 0.97, при H₀ > 250мм - к_с =0,95.

При В_Z1 < 1,8 Тл величина напруженості магнітного поля в зубцях статора визначається залежно від марки електротехнічної сталі i величини індукції(дод. 2, табл. Д2.1, Д2.2, Д2.3).

При висоті oci обертаиня H₀ < 160 мм використовуеться електротехнічна сталь 2013, а при Н₀ > 160 мм - сталь 2312.

При В_Z1 > 1,8 Тл величина напруженості магнітного поля в зубцях статора визначається за табл. Д2.2.

Вибираю сталь 2013.

Магніторушійна сила в зубцях статора, А

Магнітна індукція в зубцях ротора, Тл

За одержаною індукцією, користуючись таблицями дод.2 визначають напруженість магнітного поля H_Z2. H_Z2 = 1890 А/м

Магніторушійна сила в зубцях ротора, А

де - висота зубця ротора, мм(п.3.6.3). Магнітна індукція в спинці статора



де h_C1- висота спинки статора, мм; l₁ - довжина магнітопровода, мм.

За одержаною індукцією, користуючись таблицями дод.2 визначають напруженість магнітного поля в спинці статра H_С1.

Магніторушійна сила в спинці статора, А.

де L_C1- розрахункова довжина спинки статора.

Магнітна індукція в спинці ротора

де L_C2- розрахункова довжина спинки ротора, мм



Магніторушійна сила в спинці ротора, А

де Н_р - напруженість магнітного поля в спинці ротора знаходять за табл. дод.2 по величині індукції В_р.

Сумарна магніторушійна сили магнітного кола двигуна

?F=F_д+F_Z1+ F_Z2+ F_C+ F_P

?F=552,5+61,5+16+57+12=672 А

Струм холостого хoду двигуна,А струму

де w₁- число витків в фазі обмотки статора.

Параметри обмотки статора

Переріз провідника обмотки статора



де - рекомендована густина струму

J₁ = 6,8 А

a₁ = 2

За одержаною величиною перерізу S₁, знаходять стандартне значення перерізу S_ст. S_ст = 3,2 мм²

Площа паза з урахуванням ізоляції

Товщину ізоляції приймають по висоті h_із=0,15…0,4 мм, а по ширині b_із=0,5…0,8 мм.

h_із+ b_із.

Площу прокладки приймають

Коефіцієнт заповнення паза обмоткою

.

Розміри обмотки статора

- середній зубцовий поділ



;

-середня ширина

-середня довжина лобової частини

-cередня довжина витка обмотки статора

Активний опір фази обмотки статора

.

Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіяння обмотки статора



Коефіцієнт магнітної провідності діференціального розсіяння обмотки статора

k_рт1 = 0,84; k_д1 = 0,0111

k_рт1- коефіцієнт, що враховує демпфіруючу дію струмів, наведених в обмотці ротора вищими гармоніками поля статора.

Коефіцієнт магнітної провідності лобових частин обмотки статора



Схема заміщення двигуна

Рис.1- Схема заміщення.

Електронна модель двигуна

Узагальнена модель віртуальної установки| для| дослідження асинхронного двигуна містить

-джерело змінної трифазної напруги Source із бібліотеки Power System Blockset/Extras/Electrical Sourses;

-вимірювач трифазної напруги та струму Three-Phase V-I Measurement (бібліотека Power System Dlockset/Extras/Meassurement);

Рис.2. Схема модели для дослідження асинхронного двигуна.



-досліджувана трифазна: асинхронна машина Asynhronous Machine {бібліотека Power System Blockset/Ecstras/Machines);

- блок Display для кількісного представлення вимірюваних потужностей P₁, q,₁, блок scope для cпостареження струмів статора і ротора, а також ешвидкості і моменту асинхронної машини (головна бібліотека Simulint/Sinks);

-блок Moment для створення моменту навантаження на валу двигуна (головна бібліотека Simulint/Sourсе);

-блок DISPLAYI для кількісного представлення струму статора, електромагнітного моменту і швидкості машини (головна бібліотека Simulink/Sinks);

-блок Mux, об'єднуючий три сигнали в один векторний (з головної бібліотеки Simulink/Sygnal&System).

Параметри асинхронної машини для вікна налаштування (рис 3.7) частково беруться з|із| паспортних даних двигуна, а також із розрахунків параметрів схеми заміщення.

Слід відразу звернути увагу|звертати| на те, що позначення в вікні налаштування дещо відрізняються від вказаних на схемі заміщення:

Данные, полученные в программе Matlab 6.5 Simulink

Размещено на Allbest.ru