Расчёт трёхфазного асинхронного двигателя

По результатам теплового расчета определяется расход воздуха QВ, требуемый для охлаждения двигателя, а также расход воздуха QВ', который может быть получен от внешних вентиляторов или от вентилирующего действия роторов в машинах серии 4А и АИ [4, с. 455-456]. Для асинхронных двигателей с IP23 должно соблюдаться условие QВ' > QВ. Для машин с IP44 (IP54) QВ' ? 2QВ, в противном случае необходима установка вентилятора с большими размерами.

Внешний диаметр вентилятора в машинах серии 4А и АИ закрытого обдуваемого исполнения, в отличие от машин предыдущих и последующих серий, D2В ? Da, внутренний диаметр лопаток вентилятора D1В ? (0,7…0,8)Da [4, рис. 7.7]. Ширина лопаток вентилятора внешнего обдува может быть определена по формуле

, (18)

где QВ - требуемый расход воздуха, м3/с; nН - номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин.

В асинхронных машинах серии АИ при наличии в роторе аксиальных каналов, независимо от степени защиты двигателя (IP23 или IP54), устанавливается внутренний вентилятор, размеры которого: D'2В ? (0,9…0,95)Da, D'1В = D1В ? (0,7…0,8)Da, b'В ? 0,13Da.



8. Конструктивные особенности машин серии 4А

В зависимости от высоты оси вращения h и исполнения по защите от окружающей среды асинхронные машины серии 4А имеют различное конструктивное исполнение основных узлов. Данные по конструктивному исполнению приведены в [4, с. 314-324] и частично сведены в табл. 14, 15.

В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором серии 4А и с h ? 280 мм ротор выполняется продувным, т.е. по его аксиальным каналам проходит наружный воздух, нагнетаемый наружным вентилятором. Для того чтобы наружный воздух не проникал к обмоткам машины, в аксиальные отверстия ротора вставлены трубки, вторые концы которых закреплены в отверстиях дисков, насаженных на вал ротора. Подшипниковые щиты имеют горизонтальные жалюзи для прохода воздуха к трубкам и выходу его наружу. С внутренней стороны к щитам крепятся направляющие диффузоры, на поверхности соприкосновения которых с вращающимися дисками выполнены уплотнения.

В двигателях с IP23 на внутренней стороне подшипниковых щитов установлены направляющие диффузоры из штампованной стали. В машинах 4АНК щеточный узел располагается на валу со стороны, обратной выходному концу вала, и закрывается кожухом из штампованного стального проката с горизонтальными жалюзи на торце.



9. Конструктивные особенности машин серии АИ

Серия АИ создавалась на базе асинхронных двигателей серии 4А и во многом повторяет ее конструктивные особенности. Однако исполнение некоторых узлов машин закрытого исполнения (АИР - IP54) отличается от их исполнения в аналогичных машинах предыдущей серии. Особенности конструктивного исполнения приведены в [4, с. 324-337] и частично сведены в табл. 16.

Таблица 14. Конструкция и материалы основных узлов двигателей 4А

Узел	Высота оси вращения h, мм
	50…63	71…160	180…250	280…355
Станина	Цилиндрическая с радиальным оребрением литая из алюминиевого сплава	Цилиндрическая с радиальным оребрением литая из чугуна
Подшипниковые щиты и крышки	Литые из алюминиевого сплава без крышек	Литые из чугуна	Литые из чугуна. Передний щит с жалюзи
Вентиляторы	Только внешний литой из пластмассы	Только внешний литой из алюминиевого сплава
Кожух наружного вентилятора	Штампованный из стального проката
Крепление статора к станине	Приваривается в нескольких точках по внешнему диаметру	Фиксируется стопорными винтами
Крепление ротора к валу	Горячая посадка на вал	С помощью шпонки. Фиксируется буртиком вала и стопорным кольцом

Таблица 15. Конструкция и материалы основных узлов двигателей 4АН и 4АНК

Узел	Высота оси вращения h, мм
	160…250	280…355
Станина	Приближенно формы параллелограмма со скруглениями и внутренними вертикальными ребрами на верхней и нижней частях. Литая из чугуна. На боковых сторонах горизонтальные жалюзи из штампованного стального проката	Формы параллелограмма. Нижняя полустанина сварная из стального проката. Верхняя часть штампованная из стального проката. Горизонтальные жалюзи из штампованного стального проката в нижней части у 4АН и на верхней у 4АНК
Подшипниковые щиты и крышки	Литые из чугуна. Щиты с горизонтальными жалюзи из штампованного стального проката
Крепление статора к станине	На внутренние продольные ребра. Фиксируется стопорными винтами	На внутренние стойки нижней полустанины с помощью нажимных колец
Крепление ротора к валу	С помощью шпонки. Фиксируется двумя стопорными кольцами	С помощью шпонки. Фиксируется буртиком вала и стопорным кольцом

Таблица 16. Конструкция и материалы основных узлов двигателей АИР

Узел	Высота оси вращения h, мм
	45…63	71…112	132…180	200…250	280…355
Станина	Цилиндрическая с вертикально-горизонтальным оребрением литая из алюминиевого сплава	Цилиндри- ческая с радиаль- ным оребрением литая из чугуна	Цилиндри- ческая из гофриро- ванной рулонной стали
Подшипниковые щиты и крышки	Литые из алюминиевого сплава с оребрением без крышек	Литые из алюми- ниевого сплава	Литые из чугуна	Литые из чугуна с внутрен- ними реб- рами для крепления диффузо- ров	Литые из чугуна
Вентиляторы	Только внешний литой из пластмассы, в т.ч. при h = 132 мм	Только внешний литой из алюминиевого сплава	Литые из алюминиевого сплава
Кожух наружного вентилятора	Литой из пластмассы	Штампованный из стального проката
Крепление статора к станине	Приваривается в нескольких точках по внешнему диаметру	Фиксируется стопорными винтами	Фиксиру- ется нажимными кольцами
Крепление ротора к валу	Горячая посадка на вал	С помощью шпонки, анналогично серии 4А

Асинхронные машины с фазным ротором закрытого исполнения АИРФ серийно выпускаются на высоту оси вращения h = 100…355 мм и по конструкции во многом аналогичны машинам серии 4А с короткозамкнутым ротором. Отличием является наличие щеточного узла, который располагается со стороны выходного конца вала внутри корпуса и отделен от активных частей машины перегородкой с лабиринтными уплотнениями.

Машины защищенного исполнения выпускаются серийно со следующими высотами оси вращения: АИРН с h = 200…355 мм; АИРНФ с h = 160…355 мм. Конструктивно они схожи по исполнению с асинхронными машинами 4АН и 4АНК.



10. Расчёт габаритных и конструктивных размеров проектируемой асинхронной машины

При расчете конструктивных размеров асинхронных машин необходимо соблюдать требования ГОСТ на установочные и присоединительные размеры, которые приведены в [4, П6]. Кроме того, все линейные размеры используемых при проектировании машины стандартных изделий также должны соответствовать ГОСТам.

Наиболее сложным этапом конструкционного расчета является определение габаритов некоторых узлов машины, линейные размеры которых не могут быть определены по результатам электромагнитного и тепловентиляционного расчетов. В этом случае имеет смысл пользоваться конструктивными решениями, принятыми в сериях машин, аналогичных проектируемой.

В асинхронных машинах серий 4А и АИ линейные размеры станины определяется габаритными размерами статора и длиной вылета обмотки статора. В большинстве случаев, если нет внутренних вентиляторов и контактных колец, длина станины может быть определена по формуле lС = l1 + 2lВЫЛ1. Толщина станины с точностью до 1 мм в зависимости от материала, из которого она изготавливается, может быть определена по эмпирической формуле

, (19)

где H0 = 2 мм, Hmin = 3 мм - для алюминиевого литья; H0 = 3 мм, Hmin = 4 мм - для чугунного литья; H0 = 4 мм, Hmin = 5 мм - для стального (не штампованного) проката; D - внешний диаметр в мм.

Толщина гофрированной рулонной стали, образующей одновременно и радиальные ребра охлаждения, для двигателей серии АИР с h = 280…355 мм обычно равна 2…2,5 мм.

Высота продольных ребер охлаждения, как внешних, так и внутренних, в большинстве случаев может быть определена по формуле hР ? 0,1h, где h - высота оси вращения. В асинхронных машинах серии 4А закрытого исполнения ребра в нижней части машины имеют укороченную высоту, поскольку они не должны выходить за пределы установочной горизонтальной поверхности.

Машины средней и большой мощности с радиальным внешним оребрением обычно имеют число ребер NР = 32. Машины средней мощности с вертикально-горизонтальным внешним оребрением (АИ) имеют по 6 вертикальных ребер вверху и внизу машины и по 12 горизонтальных ребер по бокам машины, всего NР = 36. Для машин малой мощности число ребер охлаждения может быть меньшим. Это обусловлено величиной минимальной толщины ребер: 6 мм для чугуна и 4 мм для алюминия - у основания ребер; 3 мм для чугуна и 2 мм для алюминия - на внешних закругленных кромках ребер.

При проектировании машины, предназначенной для горизонтальной установки, на литых станинах двигателей серии 4А и АИ одновременно отливаются (или в последствии привариваются) лапы, предназначенные для ее крепления к установочной поверхности. Установочные размеры должны соответствовать ГОСТу.

При выборе линейных размеров и конфигурации подшипниковых щитов необходимо учитывать, что расстояние от изолированных проводников обмотки статора до подшипникового щита (и других элементов конструкции) должно быть не менее 10…20 мм. Кроме того, необходимо иметь в виду, что обмотки статора в лобовых частях отгибаются к станине под углом не менее 2є…3є. Если в проектируемой машине расстояние от изолированных проводников обмотки статора до станины меньше 10 мм, то между ними на лобовых частях обмотки необходимо предусмотреть установку дополнительной изоляции.

Толщина стенки подшипникового щита выбирается такой же, как и толщина станины (если они выполнены из одного материала). При необходимости установки в подшипниковых щитах решеток с жалюзи, выполненных из штампованного стального проката, в стенках щита предусматриваются фигурные окна. Ширина соединительных полос между внешней окружностью щита и гнездом подшипника должна не менее чем в 4…5 раз превышать толщину стенки.

При высоте оси вращения h ? 160 мм, подшипниковый щит крепится к станине четырьмя болтами (подшипниковая крышка - тремя) с углом установки 60є относительно друг друга в верхней и нижней частях щита. При h = 180…250 мм крепление щита осуществляют шестью болтами (крышки - тремя или четырьмя), а при h = 180…250 мм - восемью (крышки - четырьмя или шестью). Диаметр болтов для крепления щитов обычно на один стандартный размер больше, чем диаметр болтов для крепления подшипниковых крышек, но не менее 4 мм.

Размер подшипниковой крышки во многом определяется размерами подшипника, устанавливаемого в корпусе подшипникового щита, а соответственно и диаметром вала под подшипником.

Диаметр вала, выполняемого обычно из стали 45, под ротором dВ определяется в процессе электромагнитного расчета, а размеры выходного вала, цапфы и заплечиков вала за подшипником во многом зависят от величины максимального момента, развиваемого двигателем. Величину максимального момента Mmax можно определить по результатам расчета механической характеристики или по формуле

Mmax ? 4·10-3 Mmax* pP2Н ? 0,01pP2Н , (20)

где Mmax* - относительное значение максимального момента; p - число пар полюсов машины; P2Н - полезная номинальная мощность машины, Вт.

D1

D0D

d1 d2 d3

l1

Р и с. 6. Подшипниковый узел с основными размерами

Таблица 17. Размеры выступающего конца вала электрических двигателей

MКР, Н·м	d1, мм	d2, мм	d3, мм	l1, мм		MКР, Н·м	d1, мм	d2, мм	d3, мм	l1, мм
0,25	7	8	12	16		450	60	65	77	140
0,63	9	10	15	20		630	65	70	82	140
1,25	11	12	17	23		800	70	75	87	140
2,8	14	15	20	30		1000	75	80	92	140
4,5	16	17	22	40		1250	80	85	99	170
7,1	18	20	26	40		1600	85	90	104	170
8,25	19	20	26	40		1900	90	95	109	170
14	22	25	32	50		2360	95	100	114	170
18	24	25	32	50		2800	100	105	119	210
31,5	28	30	37	60		4000	110	120	134	210
50	32	35	44	80		5400	120	130	148	210
90	38	40	49	80		6200	125	130	148	210
125	42	45	54	110		7150	130	140	160	250
200	48	50	60	110		9250	140	160	182	250
355	55	60	72	110		11800	150	160	182	250

Таблица 18. Размеры призматических шпонок на цилиндрических частях вала

d, мм	b, мм	h, мм	t, мм		d, мм	b, мм	h, мм	t, мм
7	2	2	1,2		60	18	11	7
9	3	3	1,8		65
11	4	4	2,5		70	20	12	7,5
14	5	5	3		75
16					80	22	14	9
18	6	6	3,5		85
19					90	25
22					95
24	8	7	4		100	28	16	10
28					110
32	10	8	5		120	32	18	11
38					125
42					130
48	14	9	5,5		140	36	20	12
55	16	10	6		150

Размеры вала машины в зависимости от величины максимального момента и в соответствии с рис. 6 приведены в табл. 17. Линейные размеры шпонок, применяемых для крепления элементов сочленения с приводом и устанавливаемых на выходном конце цилиндрического вала в соответствии с исполнением по монтажу IM1001 и ГОСТ 8788-68, приведены в табл. 18.

Примечание. Длину призматической шпоноки l, мм, выбирают из ряда (ГОСТ 8789-68) 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180. Для выступающего конца цилиндрического вала электродвигателей она должна быть не менее ?l1 (по табл.17)

Подшипники выбирают согласно рекомендациям [4, с. 252-261] . Для унификации внешние и внутренние диаметры передних и задних подшипников обычно выбирают одинаковыми. По габаритным размерам подшипников определяют внешние диаметры и установочные размеры подшипниковых крышек. Внутренний диаметр крышки для удержания внешнего кольца подшипника согласно рис. 6 определяется как D2 = 0,91D - для подшипников легкой серии, D2 = 0,9D - для подшипников средней и тяжелой серий. Диаметр крепительных болтов dБ ? 0,06D, но не менее 4 мм. Стандартные значения диаметров болтов выбираются из ряда 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24 мм.

При количестве болтов крепления, равном трем, применяются подшипниковые крышки с ушками для болтов крепления. Их габаритные размеры в соответствии с рис. 6 D1 = 1,1D, D0 = 1,2D, DВНЕШ = = 1,3D. При количестве болтов крепления, равном четырем или более, применяют цилиндрические крышки со следующими габаритными размерами (с точностью до 5 мм): D0 = 1,15D, D1 = DВНЕШ = = 1,25D. Толщину стенок подшипниковых крышек допускается определять по формуле (19) с подстановкой принятого диаметра D1.

С учетом того, что подшипники электродвигателей чаще всего устанавливаются горячей посадкой на вал, между внешней подшипниковой крышкой и подшипником переднего подшипникового щита предусматривается зазор 1…2 мм. Это делается для того, чтобы избежать деформации вала от его линейного расширения в процессе нагревания при работе электродвигателя.

В машинах закрытого исполнения с h = 180…355 мм для 4А и с h = 132…250 для АИР крепление статора к станине осуществляется фиксацией потайными стопорными винтами. Винты устанавливаются по два в ряд и равномерно распределены по окружности статора. Число и диаметр винтов по окружности статора соответствует числу и диаметру болтов крепления подшипниковых щитов.

Глубина завинчивания стальных болтов и винтов определяется конструктивно. В зависимости от материала детали, в которую осуществляется завинчивание, глубина должна быть не менее 1,4 dБ - для алюминиевых деталей; 1,3 dБ - для чугунных деталей; 1,0 dБ - для стальных деталей. Глубина завинчивания стопорных винтов в пакет статора должна быть не менее 1,5 dБ , но она ограничена высотой спинки статора ha, определяемой в электромагнитном расчете. Если разница между минимальной глубиной завинчивания и высотой спинки статора составляет менее 2…3 мм, необходимо осуществлять крепление статора нажимными кольцами.

В машинах закрытого исполнения с IC0141 за задним подшипниковым щитом на стороне, обратной выходному концу вала, устанавливается вентилятор внешнего обдува. Пластмассовые вентиляторы крепятся на валу с помощью стопорного винта. Алюминиевые вентиляторы выполняются с посадкой на чугунную призматическую шпонку с фиксацией заплечиком заднего выходного конца вала и стопорным кольцом.

Вентилятор внешнего обдува закрывается кожухом с отверстиями для прохода наружного воздуха. Задняя часть станины в зависимости от выбранной конструкции и способа крепления может частично перекрываться кожухом вентилятора, при этом необходимо иметь в виду, что кожух вентилятора не должен мешать монтажу и демонтажу электродвигателя на установочной поверхности. Кожух крепится к заднему подшипниковому щиту или к станине винтами (4 или 5 мм) или болтами. Диаметр болтов (винтов) соответствует диаметру, принятому для крепления подшипниковых щитов, а их количество - числу болтов для крепления подшипниковых крышек.

При необходимости установки внутри машины внутренних вентиляторов и щеточных узлов общая длина станины lС увеличивается. При этом необходимо иметь в виду, что у асинхронных машин АИРНФ с h = 250…355 мм двухсторонняя радиальная вентиляция обеспечивается двумя внутренними вентиляторами, расположенными с обеих сторон сердечника ротора].

Способы крепления на валу токосъемных колец машин с фазным ротором рассмотрены в [4, с. 301-302, 334-336]. Внешний диаметр токосъемных колец может быть приближенно определен по формуле DК ? 0,6DР, где DР - внешний диаметр ротора. Ширина кольца bК определяется после выбора ширины щетки и должна быть чуть большей или равной ей. Расстояние между кольцами определяется конструкцией щеточного и обычно составляет ДbК ? (0,8…1,0) bК. Одностороннюю толщину кольца можно определить по формуле

. (21)

На станинах, обычно на лапах крепления к горизонтальной поверхности, предусматриваются заземляющие болты (обычно два). Диаметр болтов в зависимости от высоты оси вращения: М4 при h ? ? 63 мм; М6 при h = 71…132 мм; М8 при h = 160…200 мм; М12 при h = 225…355 мм.

Для монтажа и демонтажа двигателей с помощью подъемно-транспортных устройств служат рым-болты и захваты. Электродвигатели, выполненные в корпусе из цельной станины, обычно имеют один рым-болт сверху на оси центра тяжести машины. Коробка выводов, расположенная в подобных машинах серии 4А и АИ также сверху, не должна мешать захвату электродвигателя. Рым-болт - это стандартное изделие, внешний вид которого представлен на рис. 7. Его размеры в соответствии с ГОСТ 4751-67 сведены в табл. 19.



d1

d2d3

h

h1

l1

d d4

Р и с. 7. Грузовой винт (рым-болт)

Таблица 19. Винты грузовые (рым-болты) в соответствии с ГОСТ 4751-67

d, мм	Размеры, мм	Масса машины, кг
	d1	d2	d3	d4	h	h1	l	l1
М8	36	20	8	20	12	6	18	? 12	? 120
М10	45	25	10	25	16	8	21	? 15	? 200
М12	54	30	12	30	18	10	25	? 19	? 300
М16	63	35	14	36	20	12	32	? 25	? 550
М20	72	40	16	40	24	14	38	? 29	? 850
М24	90	50	20	50	29	16	45	? 35	? 1250
М30	108	60	24	63	37	18	55	? 44	? 2000
М36	126	70	28	75	43	22	63	? 51	? 3000
М42	144	80	32	85	50	25	72	? 58	? 4000
М48	162	90	36	95	52	30	82	? 68	? 5000
М56	180	100	40	105	60	34	95	? 78	? 6200

Массу асинхронного двигателя приблизительно можно определить по формуле m ? km h3 , где h - высота оси вращения, в метрах; km = 23000…28000 кг/м3 при h ? 80 мм, km = 25000…30000 кг/м3 при h = 90…180 мм, km = 28000…33000 кг/м3 при h = 200…355 мм (меньшие значения соответствуют машинам с короткой длиной магнитопровода, большие - со средней согласно [2]).

В асинхронных машинах, в которых станина выполнена из двух частей, верхняя их которых - из штампованной листовой стали, рым-болты не могут быть применены. В этом случае по бокам торцов в верхней части нижней полустанины крепятся захваты [4, рис. 9.9-9.10]. Внутренний диаметр захвата рекомендуется принимать из расчета d2 ? (3…4)HС, причем окончательное значение выбирается из ряда, представленного в табл. 19. Толщина захвата определяется как s ? (2…3)HС, где HС - толщина станины. Линейные размеры определяются из рис. 8.

(2,5…3,0)d2

1,5d2

0,5d2 d2

Р и с. 8. Грузовой захват

Для подключения двигателя к электрической сети в машинах серии 4А и АИ используются закрытые коробки выводов. При h ? 250 мм коробки изготавливаются из литого алюминия толщиной 3 мм и располагаются сверху станины со стороны выходного вала машины. При h ? 280 мм выводные коробки изготавливаются из литого чугуна толщиной 4…5 мм и располагаются на правой (со стороны выходного вала) боковой части станины. Для цилиндрических станин угол установки коробки выводов - 12є…15є от горизонтали.

В днище коробки установлена изоляционная втулка, сквозь которую проходят токоведущие шпильки. Изнутри к шпилькам присоединяются выводные провода обмотки статора, а снаружи - кабель питающей сети. Размеры шпильки и коробки выводов во многом определяются величиной проходящего электрического тока. Внешний вид коробки выводов представлен в [6], а примерные размеры сведены в табл. 20.

Таблица 20. Ориентировочные размеры коробок выводов асинхронных двигателей

Диаметр шпильки dШ, мм	Допустимая величина тока, А	Приблизительные размеры коробки выводов
	Шпилька медная	Шпилька латунная
М4	14	10	Расстоя- ние между соседни- ми шпиль- ками 4,5 dШ	Внешние длина и ширина коробки выводов 18 dШ	Внешняя высота коробки от точки установки 9 dШ	Внутрен- ний диа- метр труб- ки для кабеля 3,5 dШ
М5	25	20
М6	48	40
М8	100	90
М10	200	180
М12	300	270
М14	500	-
М16	600	-

Крепление коробки выводов к станине осуществляется тремя или четырьмя болтами (винтами при М4 или М5) диаметром, аналогичным диаметру болтов крепления подшипниковых крышек dБ. Крышка коробки выводов в зависимости от конструкции крепится двумя, тремя или четырьмя аналогичными болтами (винтами).

После определения всех конструкционных и габаритных размеров выполняется вычерчивание сборочного чертежа. На сборочном чертеже должны быть показаны способы крепления основных узлов спроектированной машины, а также указаны установочные, присоединительные и габаритные размеры. Выполнение чертежа должно соответствовать ГОСТ и правилам ЕСКД согласно [8]



11. Сравнительный анализ рассчитанного асинхронного двигателя

Проектирование асинхронного двигателя в соответствии с рекомендациями данного методического пособия, а также в соответствии с [4], производится на базе асинхронных машин серий 4А и АИ. Однако, полученные в результате учебного проектирования характеристики могут отличаться от характеристик серийно выпускаемых машин аналогичного исполнения, мощности и частоты вращения. Поэтому имеет смысл сравнить полученные в ходе проектирования результаты с параметрами аналогичных асинхронных двигателей.

В зависимости от исполнения машины и синхронной частоты вращения (или числа полюсов) серийно выпускаются электродвигатели с различными отрезками по номинальной мощности. Именно в пределах этих отрезков можно проводить сравнительный анализ полученных результатов. Увязка отрезков номинальной мощности с исполнением и числом полюсов трехфазных асинхронных электродвигателей, выпускаемых серийно, на напряжения до 1 кВ приведена в табл. 21.

Таблица 21. Отрезки номинальных мощностей, кВт, серийно выпускаемых асинхронных электрических двигателей (серии 4А и АИ)

Серия и тип АД	Число полюсов на фазу
	2p = 2	2p = 4	2p = 6	2p = 8	2p = 10	2p = 12
4А	0,09…315	0,06…315	0,18…200	0,25…160	30…110	45…90
4АН	22…400	18,5…400	18,5…250	15…200	45…132	55…110
4АНК	-	14…400	13…250	11…200	45…132	55…110
АИР	0,04…315	0,025..315	0,18…200	0,25…160	22…110	45…90
АИРФ	-	2,2…250	1,5…200	5,5…160	-	-
АИРН	55…400	45…400	30…250	22…200	75…132	55…110
АИРНФ	-	37…400	22…250	18,5…200	-	-

В зависимости от номинальной мощности асинхронные двигатели серии 4А и АИ выпускаются на различное напряжение фазы статора (табл. 22).

Таблица 22. Напряжение фазы статора в зависимости от номинальной мощности

Мощность, кВт	0,025…0,37	0,55…11	15…110	132…400
Напряжение фазы статора, В	220	220 или 380	380	380
Число выводных концов обмотки	3	3	6	6

В учебном проектировании в соответствии с описанным выше техническим заданием на проектирование в качестве расчетного может быть использовано напряжение фазы статора 220 В с тремя и 380 или 660 В с шестью выводными концами обмотки статора независимо от мощности электродвигателя. Отрезки номинальных мощностей для учебного проектирования сведены в табл. 23.

Если у проектируемого асинхронного двигателя есть серийно выпускаемый аналог, согласно табл. 21- заполняется таблица сравнения характеристик. В рассмотренном ниже примере приведена подобная таблица (табл. 24). По результатам сравнения необходимо определить различия и произвести анализ причин несоответствия. Если аналога не существует, приводятся только характеристики спроектированного двигателя.

Таблица 23. Отрезки номинальных мощностей в кВт для учебного проектирования

Шифр, серия и тип АД	Число пар полюсов на фазу
	p = 1	p = 2	p = 3	p = 4	p = 5	p = 6	(p = 7)	p = 8
1. 4А	0,025 : 315	0,025 : 315	0,025 : 200	0,025 : 160	0,025 : 110	0,025 : 90	0,025 : 75	0,025 : 55
2. 4АН	1,1 : 315	1,1 : 315	1,1 : 250	1,1 : 200	1,1 : 132	1,1 : 110	1,1 : 90	1,1 : 75
3. 4АНК
4. АИР	0,025 : 315	0,025 : 315	0,025 : 200	0,025 : 160	0,025 : 110	0,025 : 90	0,025 : 75	0,025 : 55
5. АИРФ	1,1 : 250	1,1 : 250	1,1 : 200	1,1 : 160	1,1 : 110	1,1 : 90	1,1 : 75	1,1 : 55
6. АИРН	1,1 : 315	1,1 : 315	1,1 : 250	1,1 : 200	1,1 : 132	1,1 : 110	1,1 : 90	1,1 : 75
7. АИРНФ

Пример 4. Приводим таблицу сравнения характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя, спроектированного согласно техническому заданию на проектирование (табл. 24)

Таблица 24. Таблица сравнения характеристик

Тип двигателя	PН, кВт	nН, об/мин	зН, о.е.	cos цН, о.е.	Mпуск ------ MН	Mmax ------ MН	Mmin ------ MН	Iпуск ------ IН
121Г	1,5	1417	0,74	0,83	2,03	2,18	1,59	4,76
4А80B4У3	1,5	1420	0,75	0,81	2,0	2,2	1,6	5

Анализируя данные табл. 24 можно отметить, что двигатель, спроектированный в соответствии с техническим заданием, по сравнению с аналогом имеет меньшую кратность пускового тока, меньший коэффициент полезного действия и увеличенное значение коэффициента мощности в номинальном режиме работы.

Это может быть объяснено выбором меньшего сечения проводников обмотки статора по сравнению с сечением, применяемым, вероятнее всего (нет точных данных), в серийно выпускаемом двигателе. Как следствие - обмотка статора имеет большее активное сопротивление.

При протекании номинального тока в обмотке статора имеет место увеличение тепловых потерь, что снижает КПД двигателя. Этим же объясняется и уменьшение кратности пускового тока - общее сопротивление электродвигателя в режиме пуска (короткого замыкания) больше.

В свою очередь, поскольку обмотка статора занимает меньшую площадь, уменьшается величина магнитной индукции в зубцах статора, что непременно снижает общее магнитное сопротивление магнитопровода и величину тока намагничивания (по сравнению с аналогом при тех же размерах магнитопровода). Как следствие - увеличивается коэффициент мощности в режиме холостого хода и номинальном режиме работы.



Заключение

В результате выполненной работы был проведено исследование конструкций асинхронных машин серии 4А и АИР. Проведён расчёт обмоток трёхфазного асинхронного двигателя, конструкционный расчёт отдельных элементов и узлов. В результате поверочного расчёта были определены рабочие характеристики двигателя, проведён расчёт магнитной цепи и вентиляционный расчет. По результатам поверочного расчёта уточнены конструкционные размеры рассчитанной машины. В частности, уменьшена ширина паза статора и ротора с увеличением высоты паза. Вентиляционный расчёт проводился с учетом работы асинхронной машины в наиболее неблагоприятных для неё условиях, и подтверждается правильность выбранной изоляции.



Рекомендуемая литература:

Основная:

1. Проектирование электрических машин: Учебник / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин,Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - Юрайт-издат, 2012г.

2. Альбом электрических машин. - Сызрань, 2010. - 32 с.

3. Электрические машины: Учебник / И.П. Копылов; -Юрайт -издат, 2014г.

Дополнительная:

4. Проектирование электрических машин: Учебник 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., 2005. - 761 с.

5. 5.Учебник для вузов / О.Д. Гольдберг, Я.С. Гурин, И.С. Свириденко; Под ред. О.Д. Гольдберга. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2001. - 430с.

6. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособ. для машиностроит. вузов / М.Н. Иванов, В.Н. Иванов. - М.: Высш. шк., 1975. - 551 с.

7. Справочник по машиностроительному черчению: Учеб. пособ. для вузов / А.А. Чекмарев, В.К. Осипов. - М.: Высш. шк., 1994. - 671 с.

8. Асинхронные электродвигатели: Обмоточные данные. Ремонт. Модернизация: Справочник / Л.В. Петриков, Г.Н. Корначенко. - М.: Энергоатомиздат, 2000. - 496 с.

9. Ремонт асинхронных электродвигателей электростанций / Е.К. Иноземцев. - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2004. - 120 с.

10. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. пособ. для вузов / И.И. Алиев. - 2-е изд., доп. - М.: Высш. шк., 2000. - 255 с.

11. Проектирование асинхронных электродвигателей: Учебник для вузов / М.Е. Поволоцкий. - Куйбышев: Куйбыш. кн. изд-во, 1970. - 376 с.



Приложение 1. Образец выполнения титульного листа

ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.М. ДЖАМБУЛАТОВА

Инженерный факультет

Кафедра «Сельскохозяйственные машины и технология

конструкционных материалов»

Курсовая работа

допущена к защите

______________________

(Дата и подпись рецензента)

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Электрические машины

на тему: Расчет трехфазного асинхронного двигателя

Выполнил студент(ка) (__________)

(Фамилия, имя, отчество ) (Подпись)

Специальность ___ Группа___ Вариант № ____

Форма обучения

(Очная, заочная)

Дата защиты_______________ Оценка__________________

(Число, месяц, год) (Цифрой и прописью)

Руководитель______________________________________(____________)

(Должность, фамилия, инициалы) (Подпись)

Махачкала, 2015



СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3
1.Требования к оформлению курсовой работы 4
2.Техническое задание 6
3.Выбор главных размеров 9
4.Расчет параметров обмотки статора 11
5.Особенности расчета размеров зубцовой зоны статора 16
6. Расчет параметров обмотки и зубцовой зоны ротора 19
7.Некоторые особенности поверочного расчета 21
8. Конструктивные особенности машин серии 4А 28
9.Конструктивные особенности машин серии АИ 30
10. Расчет габаритных и конструктивных размеров проектируемой асинхронной машины 31
11.Сравнительный анализ рассчитанного асинхронного двигателя 39 12. Заключение 42
Рекомендуемая литература 43 Приложение 44

Размещено на Allbest.ru