Прийом вкр для публікації в ебс спбгету "леті". Проектування асинхронного двигуна із короткозамкненим ротором Проектування трифазного асинхронного двигуна із короткозамкненим ротором

0

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни «Електричні машини»

ПРОЕКТУВАННЯ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З КОРОТКОЗАМКНУТИМ РОТОРОМ

Пояснювальна записка

Анотація

У записці пояснення до курсового проекту з дисципліни "Електромеханіка" представлений електромагнітний, тепловий і вентиляційний розрахунок шестиполюсного трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором корисної потужності 2,2 кВт на напругу мережі 220/380 В.

Розрахунок асинхронного двигуна виконувався вручну та з використанням ЕОМ. В результаті проектування двигуна отримано варіант проекту, що відповідає вимогам технічного завдання.

Для спроектованого асинхронного двигуна виконано механічний розрахунок валу та вибрано підшипники. Визначено розміри елементів конструкції двигуна.

Пояснювальна записка містить 63 аркуші машинописного тексту, у тому числі 4 малюнки, 2 таблиці та список використаних джерел із 3 найменувань.

Вступ……………………………………………………………….…………....5

1 Вибір основних размеров………………………...………………………………7

2 Визначення параметрів статора, розрахунок обмотки та розмірів зубцевої зони статора …………………………………………………………………………..….9

3 Вибір повітряного зазору………………………………...…………………….17

4 Розрахунок короткозамкнутого ротора……………….....………………………..18

5 Розрахунок магнітного ланцюга……………………………….………………………...22

6 Параметри робочого режима…………………………………………………..27

7 Розрахунок втрат потужності у режимі холостого ходу….…..…………………...34

8 Розрахунок робочих характеристик………………………………………….…..…38

9 Розрахунок пускових характеристик…………………………………………….....45

10 Тепловий і вентиляційний расчет……………………………………..…..55

11 Конструювання двигуна…………………………………………………..60

Заключение…………………………………………….………………………….62

Список використаних джерел...………………………………….............63

Вступ

Асинхронні двигуни є основними двигунами електроприводах практично всіх промислових підприємств. У СРСР випуск асинхронних двигунів перевищував 10 млн штук на рік. Найбільш поширені двигуни на номінальну напругу до 660, сумарна встановлена ​​потужність яких становить близько 200 млн. кВт.

Двигуни серії 4А випускалися в 80-х роках XX століття в масовій кількості і в даний час експлуатуються практично на всіх промислових підприємствахРосії. Серія охоплює діапазон потужностей від 0,6 до 400 кВт та побудована на 17 стандартних висотах осі обертання від 50 до 355 мм. Серія включає основне виконання двигунів, ряд модифікацій та спеціалізовані виконання. Двигуни основного виконання призначені для нормальних умов роботи та є двигунами загального призначення. Це трифазні асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором, які розраховані на частоту мережі 50 Гц. Вони мають виконання за ступенем захисту IP44 у всьому діапазоні висот осі обертання та IP23 у діапазоні висот осей обертання 160…355 мм.

Модифікації та спеціалізовані виконання двигунів побудовані на базі основного виконання та мають ті ж важливі конструктивні рішення основних елементів. Такі двигуни випускаються окремими відрізками серії на певні висоти осі обертання, і призначені для застосування як приводи механізмів, що пред'являють специфічні вимоги до двигуна або працюють в умовах, відмінних від нормальних за температурою або чистотою. довкілля.

До електричних модифікацій двигунів серії 4А відносяться двигуни з підвищеним номінальним ковзанням, підвищеним пусковим моментом, багатошвидкісні, частотою живлення 60 Гц. До конструктивних модифікацій відносяться двигуни з фазним ротором, з вбудованим електромагнітним гальмом, малошумні, з вбудованим температурним захистом.

За умовами навколишнього середовища розрізняють модифікації двигунів тропічного виконання, вологоморозостійкого, хімостійкого, пилозахищені та сільськогосподарські.

Спеціалізоване виконання мають ліфтові двигуни, частотно-керовані, високоточні.

Більшість двигунів серії 4А мають ступінь захисту IP44 і випущено в конструктивному виконанні, що відноситься до групи IM1, тобто з горизонтальним валом на лапах з двома підшипниковими щитами. Корпус двигунів виконаний з поздовжніми радіальними ребрами, що збільшують поверхню охолодження та покращують відведення тепла від двигуна в навколишнє повітря. На протилежному від робочого кінці валу укріплений вентилятор, що проганяє повітря, що охолоджує, вздовж ребер корпусу. Вентилятор закритий кожухом з отворами для повітря.

Магнітопровід двигунів - шихтований з листів електротехнічної сталі товщиною 0,5 мм, причому двигунів з h = 50...250 мм зі сталі марки 2013, а двигунів з h = 280...355 мм - зі сталі марки 2312.

У всіх двигунах серії з 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 та кільця - литі з алюмінію. Вентиляційні лопатки на кільцях ротора служать переміщення повітря, що усередині машини.

Підшипникові щити кріплять корпус за допомогою чотирьох або шести болтів.

Коробка висновків розташована зверху станини, що полегшує монтажні роботипри з'єднанні двигуна із мережею.

1 Вибір основних розмірів

Виходячи з вимоги аркуша технічного завдання, за базовою вибираємо двигун серії 4А100S6У3 за додатком А /1/, виконання за ступенем безпеки IP54, спосіб охолодження ICO141, конструктивне виконання IM1001. Потужність двигуна 2,2 кВт, 2р = 6, f = 60 Гц, U 1н = 230/400 Ст.

Номінальні дані базового двигуна:

; ; η= 81%; ; h=100 мм.

З висоти осі обертання вибираємо по таблиці 2.1 /1/ зовнішній діаметр сердечника статора.

значення діаметра внутрішньої поверхністатора визначають за зовнішнім діаметром сердечника статора, та коефіцієнтом k d, рівному відношенню внутрішнього діаметра до зовнішнього. значення коефіцієнта k dзалежно від кількості полюсів вибираємо з таблиці 2.2 попередньо k d =0,70 .

Внутрішній діаметр статора:

де k d - відношення внутрішнього та зовнішнього діаметра сердечника статора;

D = 0,70 · 0,168 = 0,118м.

Полюсний поділ:

де p – число пар полюсів;

Розрахункова потужність машини:

де - Потужність на валу двигуна;

Відношення ЕРС обмотки статора до номінальної напруги, приймаємо = 0,948;

Коефіцієнт корисної діїдвигуна;

Коефіцієнт потужності;

Електромагнітні навантаження попередньо приймаємо:

А = 25 · 10 3 А/м; У δ = 0,88 Тл.

Обмотковий коефіцієнт попередньо для одношарової обмотки kоб = 0,96.

Коефіцієнт форми поля:

Розрахункова довжина машини, м:

Магнітна індукція у повітряному зазорі, Тл;

Ставлення лежить у допустимих межах.

2 Визначення числа пазів та типу обмотки статора, розрахунок обмотки та розмірів зубцевої зони статора

Визначення розмірів зубцевої зони статора починають із вибору числа пазів Z 1 . Число пазів статора неоднозначно впливає на техніку. економічні показникимашини. Якщо збільшувати кількість пазів статора, то покращується форма кривої ЕРС та розподіл магнітного поляу повітряному зазорі. Водночас зменшується ширина паза та зубця, що призводить до зниження коефіцієнта заповнення паза міддю, а в машинах невеликої потужності може призвести до неприпустимого зниження механічної міцності зубців. Збільшення числа пазів статора збільшує трудомісткість виконання обмотувальних робіт, збільшуючи складність штампів, які стійкість знижується.

Вибираючи число пазів статора за рис.3.1 / 1/ визначаємо граничні значення зубцевого поділу t z 1 max = 0,012 м; tz1min=0,008м.

Число пазів статора:

де - Мінімальне значення зубцевого поділу статора, м;

Максимальне значення зубцевого поділу статора, м;

З отриманого діапазону значень вибираємо число пазів статора

Число пазів на полюс та фазу:

де m – кількість фаз;

Зубцове поділ статора остаточно:

Номінальний струм обмотки статора:

де - номінальна напруга двигуна,;

Число ефективних провідників у пазу:

Приймаємо число паралельних гілок а = 1 тоді U п = 48 т.к. обмотка одношарова.

Число витків у фазі:

Обмотку вибираємо одношарову концентричну. Обмотка статора виконується всипною із дроту круглого поперечного перерізу.

Коефіцієнт розподілу:

Обмотковий коефіцієнт:

k об1 =k y ∙k p; (2.9)

де k y - Коефіцієнт укорочення кроку обмотки статора, приймається k y =1;

k об1 =1∙0,966=0,966

Схема обмотки показано малюнку 1.

Малюнок 1- Схема одношарової трифазної обмотки з z 1 =36, m 1 =3, 2p=6, a 1 =1, q 1 =2.

Магнітний потік у повітряному зазорі машини:

Уточнена магнітна індукція у повітряному зазорі:

Попередньо для D а = 0,168 м приймаємо = 182 10 9 .

Щільність струму в статорній обмотці:

де - добуток лінійного навантаження на щільність струму, ;

Площа поперечного перерізу ефективного провідника попередньо:

Приймаємо обмотувальний провід марки ПЕТВ: d ел = 0,95 мм, d = 1,016 мм, q ел = 0,706 мм 2 .

Приймаємо попередньо для 2p = 6 B'z 1 =1,9 Тл; В а =1,55 Тл.

За таблицею 3.2 /1/ для оксидованої сталі марки 2013 року приймаємо.

Попереднє значення ширини зубця статора:

де - Коефіцієнт заповнення пакета сталлю;

Попереднє значення висоти ярма статора:

Розміри паза у штампі приймаємо b ш = 3,0 мм; h ш =0,5 мм; β = 45˚.

Попереднє значення висоти паза статора:

Розміри статора паза:

де - Висота шлица, м;

- ширина шліцю, м;

Уточнене значення висоти паза статора:

Приймаємо = 0,1 мм та = 0,2 мм.

Розміри паза у світлі з урахуванням припуску на складання:

де - припуск по ширині паза, м.

де - припуск за висотою, мм;

Площа поперечного перерізу пазової ізоляції:

де - Товщина ізоляції, мм;

S із = 0,25∙10 -3 ∙(2∙1,37∙10 -2 +7,8∙10 -3 +5,9∙10 -3)=1,032∙10 -5 м 2 .

Вільна площа паза, :

Критерієм оцінки результатів вибору розмірів паза є значення коефіцієнта заповнення вільної площі паза обмотувальним дротом:

де - Середнє значення діаметра ізольованого дроту, мм;

Отримане значення коефіцієнта заповнення допустимо для механізованого укладання обмотки.

Уточнене значення ширини зубця:

Середнє значення ширини зубця статора:

Розрахункове значення ширини зубця статора:

Розрахункова висота зубця статора:

Уточнене значення висоти ярма статора:

3 Вибір повітряного зазору

Для двигунів потужністю менше 20 кВт розмір повітряного зазору знаходять за формулою 3.1.

Округлимо значення до 0,05 мм = 0,35 мм.

4 Розрахунок короткозамкнутого ротора

Для 2p = 6 та Z 1 = 36 вибираємо число пазів ротора Z 2 = 28.

Зовнішній діаметр ротора:

D 2 = 0,118 - 2∙0,35∙10 -3 =0,1173 м.

Зубцове поділ ротора:

Для 2p = 6 та h = 100 мм приймаємо K B =0,23.

Т.к. у нас 2,2 кВт< 100 кВт, то сердечник ротора непосредственно насаивают на вал без промежуточной втулки. Применим горячую посадку сердечника на гладкий вал без шпонки.

При такому виконанні ротора внутрішній діаметр магнітопроводу дорівнює діаметру валу, м:

Внутрішній діаметр ротора:

d = 0,23 · 0,168 = 0,0386 м.

Коефіцієнт приведення струмів:

де - Коефіцієнт скосу пазів;

Розмір скосу: b ск =t 1 =0.01.

Скіс пазів у частках зубцевого поділу ротора:

Центральний кут скосу пазів:

Коефіцієнт скосу:

Попереднє значення струму в обмотці ротора:

Щільність струму в стрижнях обмотки ротора приймаємо J 2 = 3.05 10 6 А/м 2 .

Площа поперечного перерізу стрижня:

q c = 255.12/3.05 · 10 6 = 8,36 · 10 -5 м 2 .

Для ротора вибираємо напівзакриті пази.

Розміри паза у штампі: приймаємо b ш =1 мм; h ш2 = 0,5 мм.

Для 2p = 6; B z2 = 1,8 Тл.

Розміри паза ротора:

де - Висота шлица, м;

Висота перемички над пазом, м;

Приймаємо b 21 = 5,8∙10 -3 м, b 22 = 1,6∙10 -3 м;

Уточнений переріз стерня:

Висота паза, мм:

Уточнюємо ширину зубців ротора:

Розрахункова ширина зубця:

Струм кільця короткозамкнутого ротора:

Площа поперечного перерізу кільця:

Середня висота кільця:

Ширина короткозамикаючого кільця:

Середній діаметр кільця:

5 Розрахунок магнітного ланцюга

Розрахунок магнітного ланцюга асинхронного двигуна виробляють для номінального режиму роботи з метою визначення сумарної сили, що намагнічує, необхідної для створення робочого магнітного потоку в повітряному зазорі.

Магнітний ланцюг машини розбивають на п'ять характерних ділянок: повітряний зазор, зубці статора та ротора, ярмо статора та ротора. Вважають, що в межах кожної з ділянок магнітна індукція має один характерний напрямок. Для кожної ділянки магнітного кола визначають магнітну індукцію, за значенням якої визначають напруженість магнітного поля. За значенням напруженості магнітного поля на ділянках магнітного ланцюга і відповідної ділянки довжині силової лінії поля визначають намагнічує силу. Необхідну силу, що намагнічує, визначають як суму намагнічувальних сил всіх ділянок магнітного ланцюга. Магнітний ланцюг машини вважається симетричним, тому розрахунок сили, що намагнічує, виконують на одну пару полюсів.

Коефіцієнт, що враховує збільшення магнітного опору повітряного зазору внаслідок зубчастої будови поверхні статора:

Коефіцієнт, що враховує збільшення магнітного опору повітряного зазору внаслідок зубчастої будови ротора:

Результуючий коефіцієнт повітряного зазору:

Магнітна напруга повітряного зазору:

Розрахункова індукція в зубцях статора:

Розрахункова індукція в зубцях ротора:

Вибираємо сталь марки – 2013. Для 1,88 Тл приймаємо H z1 = 1970 А/м, для 1,79 Тл приймаємо H z2 = 1480 А/м.

Магнітна напруга зубцевих зон:

Коефіцієнт насичення зубцевої зони:

Отримане значення коефіцієнта насичення зубцевої зони знаходиться у допустимих межах.

Індукція у ярмі статора:

Висота ярма ротора:

Т.к. 2р = 6, то розрахункова висота ярма ротора h’ a 2 = h a 2 .

Для 1 = 1,56 Тл приймаємо H a 1 = 654 А/м; для 2 = 1,06 Тл приймаємо H a 2 = 206 А/м.

Довжина магнітної силової лінії в ярмі статора та ротора:

Магнітна напруга ярма статора:

де - Напруженість поля в ярмі статора, А/м;

Магнітна напруга на пару полюсів:

Коефіцієнт насичення магнітного ланцюга:

Намагнічуючий струм:

Відносне значення струму, що намагнічує:

Головний індуктивний опір:

де E= k e Uнф=0,948∙230=218,04 В;

Головний індуктивний опір у відносних одиницях:

6 Параметри робочого режиму

6.1 Активні опори обмоток ротора та статора

Середня ширина котушки статора обмотки:

де - Скорочення кроку обмотки статора;

Для всипної обмотки, що укладається в пази до запресування сердечника в корпус, приймаємо B= 0,01 м.

Для 2p = 6 приймаємо,

Виліт лобової частини статора обмотки:

Довжина лобової частини статора обмотки:

Середня довжина витка статора обмотки:

Для обмотки статора, виконаної з мідних провідників, та розрахункової температури приймаємо

Активний опір статора обмотки:

де - питомий опір матеріалу обмотки при розрахунковій температурі;

Для короткозамкнутого ротора, виконаного з алюмінію, та розрахункової температури приймаємо

Активний опір стрижня обмотки ротора:

де k r- Коефіцієнт збільшення активного опору стрижня внаслідок витіснення струму, приймаємо k r=1 ;

l cт= l 2- Довжина стрижня;

Опір ділянки замикаючого кільця, укладеного між двома сусідніми стрижнями:

Опір фази ротора:

Активний опір фази алюмінієвої обмотки ротора, наведений до витків обмотки статора:

де - Коефіцієнт приведення опору обмотки ротора до обмотки статора;

6.2 Індуктивні опори розсіювання асинхронного двигуна

Відносний крок обмотки β=1, k β = k’ β = 1.

Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання обмоток статора:

Коефіцієнт питомої магнітної провідності лобового розсіювання:

Для вибраної конфігурації пазів статора:

де - скіс пазів, виражений у частках зубцевого поділу ротора, β ск =0,76;

k’ ск- Коефіцієнт залежить від t 2 / t 1 і β ск, приймаємо k’ ск = 1,85;

Індуктивний опір фази обмотки статора:

Коефіцієнт питомої магнітної провідності пазового розсіювання короткозамкнутого ротора:

де - Коефіцієнт провідності;

h’ ш2= 0;

Коефіцієнт питомої магнітної провідності лобового розсіювання короткозамкнутої обмотки ротора:

Коефіцієнт питомої магнітної провідності диференціального розсіювання обмотки короткозамкнутого ротора:

Індуктивний опір розсіювання обмотки ротора:

Індуктивний опір розсіювання обмотки ротора, наведений до витків статора:

Базовий опір:

Параметри асинхронного двигуна у відносних одиницях:

Коефіцієнт обліку впливу скосу пазів:

Індуктивний опір розсіювання машини з урахуванням скосу пазів:

Уточнене значення коефіцієнта k e:

Різниця між k eі k’ e, (k e - k’ e )%=((0,948-0,938)/0,948)∙100%=1,1 %.

7 Розрахунок втрат потужності в режимі холостого ходу

Маса стали зубців статора:

Маса стали ярма статора:

Для сталі 2013 року приймаємо.

Для машин потужністю менше 250 кВт приймають.

Основні втрати у спинці статора:

де - питомі втрати сталі, Вт/кг;

Основні втрати в зубцях статора:

Основні втрати сталі статора:

Приймаємо, k 01 = 1,6, k 02 = 1,6.

Амплітуда пульсації індукції у повітряному зазорі над коронками зубців:

Поверхневі втрати на статорі:

k 01- Коефіцієнт, що враховує вплив обробки поверхні головок зубців статора на питомі втрати;

Поверхневі втрати на роторі:

k 02- Коефіцієнт, що враховує вплив обробки поверхні головок зубців ротора на питомі втрати;

Маса стали зубців ротора:

Амплітуда пульсацій середніх значень магнітної індукції в зубцях:

Пульсаційні втрати потужності в зубцях статора:

Пульсаційні втрати в зубцях ротора:

Загальні додаткові втрати сталі:

Повні втрати потужності сталі:

Механічні втрати:

де kхутро- Коефіцієнт тертя, для двигунів з 2p=6

Електричні втрати в обмотці статора при неодруженому ході:

Активна складова струму холостого ходу двигуна:

Струм холостого ходу:

Коефіцієнт потужності в режимі холостого ходу:

8 Розрахунок робочих характеристик

Розрахунок робочих характеристик проводиться у разі схемою заміщення асинхронного двигуна, представленої малюнку 2.

Рисунок 2 – Схема заміщення асинхронного двигуна

Коефіцієнт розсіювання статора:

Розрахункові значення параметрів схеми заміщення:

Опір короткого замикання дорівнює:

Додаткові втрати:

Механічна потужність на валу двигуна:

Опір схеми заміщення:

Повний опір робочого контуру схеми заміщення:

Номінальне ковзання:

Номінальна частота обертання ротора:

Активна та реактивна складові струму статора при синхронному

обертанні ротора:

Розрахунковий струм ротора:

Активна та реактивна складові струму статора:

Фазний струм статора:

Коефіцієнт потужності:

Втрати потужності в обмотках статора та ротора:

Сумарні втрати потужності у двигуні:

Споживана потужність:

Коефіцієнт корисної дії:

Розраховуємо робочі характеристики для потужності: 0,25 Р 2н; 0,5∙Р 2н; 0,75 Р 2н 0,9 Р 2н; 1,0∙Р 2н; 1,25∙Р 2н. Результати розрахунку зведено до таблиці 1.

Таблиця 1 - Робочі характеристики двигуна

	Розрахункові величини	Потужність Р 2, Вт.
	Р доб, Вт.
	Р’ 2 ,Вт.
	Rн,Ом.
	Zн,Ом.
	sн, о.
	I 2 ’’, A.
	I 1a, A.
Продовження таблиці 1
	I 1p, A.
	I 1, A.
	Р сум, Вт.
	Р 1, Вт.
	η , о.
	n, про/хв.

Рисунок 3 - Робочі характеристики спроектованого двигуна

9 Розрахунок пускових характеристик

Висота стрижня в пазу ротора:

Наведена висота стрижня:

Для приймаємо, .

Глибина проникнення струму в стрижень:

Ширина паза ротора на розрахунковій глибині проникнення струму в стрижень:

Площа поперечного перерізу стрижня на розрахунковій глибині проникнення струму:

Розрахунковий коефіцієнт збільшення опору стрижня:

Коефіцієнт збільшення активного опору фази обмотки ротора внаслідок ефекту витіснення струму:

Наведений опір ротора з урахуванням впливу ефекту витіснення струму:

Зменшення коефіцієнта магнітної провідності пазового розсіювання:

Коефіцієнт зміни індуктивного опору фази обмотки ротора від дії ефекту витіснення струму:

Значення індуктивного опір розсіювання обмотки ротора, наведеного до статорної обмотки, з урахуванням ефекту витіснення струму:

Коефіцієнт розсіювання статора в режимі пуску:

Коефіцієнт опору статора:

Параметри схеми заміщення в режимі запуску:

Повний пусковий опір:

Попереднє значення струму ротора при пуску з урахуванням впливу насичення:

де K н- Коефіцієнт насичення, попередньо приймемо K н=1,6;

Розрахункова сила пазів статора і ротора, що намагнічує:

Еквівалентне розкриття паза:

Зменшення провідності пазового розсіювання:

де ∆ bш1= b 12 - bш1=2,735 мм;

Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання:

Коефіцієнт питомої магнітної провідності диференціального розсіювання:

Розрахунковий індуктивний опір розсіювання обмотки статора:

Розрахунковий індуктивний опір розсіювання обмотки ротора, наведений до обмотки статора, з урахуванням насичення та витіснення струму:

Опір з урахуванням насичення та витіснення при пуску:

Розрахунковий струм ротора при пуску:

Активна та реактивна складові струму статора при пуску:

Струм статора при пуску:

Кратність пускового струму:

Пусковий момент:

Кратність пускового моменту:

Розраховуємо пускові характеристики для ковзання s= 1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2; 0,1. Результати розрахунку зведемо до таблиці 2.

Таблиця 2 – Розрахункові пускові характеристики.

	Розрахункова величина	Ковзання
	φ ’
	h r ,м.
	b r, м.
	q r, м 2.
	r’ 2ξ, Ом.
	r” 2ξ, Ом.
	Z nξ, Ом.
	I” 2n, A.
	I” 2nн, A.
	F n, H.
	∆ bш2, мм.
	∆λ n1
	∆λ n2
	λ n1.н
Продовження таблиці 2
	λ n2ξ.н
	λ d1.н
	λ d 2 . н
	x” 1н, Ом.
	x”2ξн, Ом.
	R n, Ом.
	Хn, Ом.
	Z nξ.н, Ом.
	I” 2nн, A.
	I n.а . , A.
	I n.р . , A.
	I 1 n, A.
	Мn, Н∙м.

Малюнок 4 - Пускові характеристики спроектованого двигуна

Спроектований асинхронний двигун задовольняє вимоги ГОСТ як за енергетичними показниками (ККД і), так і за пусковими характеристиками.

10 Тепловий та вентиляційний розрахунок асинхронного двигуна

Для обмоток із ізоляцією класу нагрівальностійкості B приймаємо kp=1,15.

Електричні втрати в пазовій частині статора обмотки:

де - Коефіцієнт збільшення втрат;

Електричні втрати в лобовій частині статора обмотки:

Розрахунковий периметр поперечного перерізу паза статора:

Для ізоляції класу нагрівальностійкості приймаємо. приймаємо.

Перепад температури в ізоляції пазової частини статора обмотки:

де – середня еквівалентна теплопровідність пазової ізоляції;

Середнє значення коефіцієнта теплопровідності внутрішньої ізоляції котушки всипної обмотки з емальованих провідників з урахуванням нещільності прилягання провідників один до одного;

Для 2p = 6 приймаємо К = 0,19. Для приймаємо.

Перевищення температури внутрішньої поверхні осердя статора над температурою повітря всередині двигуна:

де K- Коефіцієнт, що враховує, що частина втрат у сердечнику статора і в пазової частини обмотки передається через станину безпосередньо в навколишнє середовище;

Коефіцієнт тепловіддачі з поверхні;

Перепад температури за товщиною ізоляції лобових частин:

де bз.л- одностороння товщина ізоляції лобової частини однієї котушки;

Перевищення температури зовнішньої поверхні лобових частин над температурою повітря всередині двигуна:

Середнє перевищення температури статора обмотки над температурою повітря всередині двигуна:

Для h= 100 мм.приймаємо. Для приймаємо.

Еквівалентна поверхня охолодження корпусу:

де - Умовний периметр поперечного перерізу ребер корпусу двигуна;

Сума втрат у двигуні:

Сума втрат, що відводяться у повітря всередині двигуна:

Перевищення температури повітря всередині двигуна над температурою навколишнього середовища:

Середнє значення перевищення температури обмотки статора над температурою довкілля:

Для двигунів з і h= 100 мм.приймаємо.

Коефіцієнт, що враховує зміну умов охолодження по довжині поверхні корпусу, що обдувається зовнішнім вентилятором:

Необхідна для охолодження витрата повітря:

Витрата повітря, що забезпечується зовнішнім вентилятором:

Вентилятор забезпечує необхідну витрату повітря.

11 Конструювання двигуна

Одночасно зі стрижнями та замикаючими кільцями відливаються вентиляційні лопатки, bл=3 мм., Nл= 9 прим., lл=30 мм., hл= 15мм..

Станина виконується з алюмінієвого сплаву з поздовжньо поперечним ребранням, bст= 4 мм.. Зверху прилитий вивідний пристрій.

Висота ребра:

Число ребер на чверть поверхні статора:

Вивідний пристрій машини складається із закритої коробки висновків із розташованою в ній ізоляційною дошкою затискачів. Коробка висновків забезпечена пристосуванням для кріплення проводів, що підводяться.

Для зовнішнього обдування корпусу використовують радіальний відцентровий вентилятор, розташований на кінці валу з боку, протилежному приводу. Вентилятор закривають кожухом. Кожух з торця має грати для входу повітря. Вентилятор та кожух виконується із пластмаси. Посадка вентилятора здійснюється на шпонку.

Зовнішній діаметр вентилятора:

де Dкорп = D a+2∙ bст=0,168+2∙4∙10 -3 =0,176 м. ;

Ширина лопаток вентилятора:

Число лопаток вентилятора:

Тривалий момент:

Згідно з отриманим моментом вибираємо розміри валу: d 1 =24 мм.; l 1 = 50мм.; b 1 =8 мм.; h 1 =7 мм.; t=4,0 мм.; d 2 =25 мм.; d 3 =32 мм..

По вибраному діаметру під підшипник валу d 2 =25 мм,приймається підшипник 180605

Висновок

Результатом виробленого електромагнітного розрахунку є спроектований асинхронний двигун з короткозамкненим ротором, що задовольняє вимогам ГОСТ як за енергетичними показниками (ККД і), так і за пусковими характеристиками.

Тепловий розрахунок показав, що зовнішній вентилятор забезпечує необхідний для нормального охолодженнявитрата повітря.

При конструюванні вибрали матеріал станини, алюмінієвий сплав. Станина виконується з поздовжньо-поперечним ребранням. Через тривалий момент розраховані розміри валу, і обрані шарикопідшипник 180605.

Технічні дані спроектованого асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором: потужністю P 2 = 2,2 кВт, номінальна напруга 230/400 В, кількість полюсів 2 p = 6 , частота обертів n=1148 об/хв, коефіцієнт корисної дії η = 0,81, коефіцієнт потужності cosφ = 0,74.

Список використаних джерел

2 Проектування електричних машин: Навч. для вузів/І.П. Копилов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкін, Б.Ф. Токарев; За ред. І.П. Копилова. - 3-тє вид., Випр. І дод. - М: Вищ. Шк., 2002. – 757с.: іл.

3 СТО 02069024.101-2010. Загальні вимогита правила оформлення – Оренбург, 2010. – 93 с.

* Дане джерело є основним, надалі посилання на нього не виконується.

КРЕСЛЕННЯ

Завантажити: У вас немає доступу до завантаження файлів з нашого сервера.

Деталі Опубліковано 27.12.2019

Дорогі читачі! Колектив бібліотеки вітає вас з Новим роком та Різдвом! Від щирого серця бажаємо щастя, любові, здоров'я, успіхів і радості вам і вашим сім'ям!
Нехай наступний рік подарує вам благополуччя, порозуміння, гармонію та гарний настрій.
Удачі, процвітання та виконання найзаповітніших бажань у новому році!

Тестовий доступ до ЕБС Ibooks.ru

Деталі Опубліковано 03.12.2019

Шановні читачі! До 31.12.2019 нашому університету надано тестовий доступ до ЕБС Ibooks.ru, де ви зможете ознайомитися з будь-якою книгою в режимі повнотекстового читання. Доступ можливий із усіх комп'ютерів мережі університету. Для отримання віддаленого доступу потрібна реєстрація.

«Генріх Йосипович Графтіо – до 150 – річчя від дня народження»

Деталі Опубліковано 02.12.2019

Шановні читачі! У розділі "Віртуальні виставки" розміщено нову віртуальна виставка«Генріх Йосипович Графтіо». У 2019 році виповнюється 150 років від дня народження Генріха Йосиповича – одного із засновників гідроенергетичної галузі нашої країни. Вчений-енциклопедист, талановитий інженер та видатний організатор, Генріх Йосипович зробив величезний внесок у розвиток вітчизняної енергетики

Виставку підготовлено співробітниками відділу наукової літератури бібліотеки. На виставці представлені праці Генріха Йосиповича з фонду історії ЛЕТИ та публікації про нього.

Ознайомитись з виставкою Ви можете

Тестовий доступ до Електронно-бібліотечної системи IPRbooks

Деталі Опубліковано 11.11.2019

Шановні читачі! З 08.11.2019 р. по 31.12.2019 р. нашому університету надано безкоштовний тестовий доступ до найбільшої російської повнотекстової бази даних – Електронно-бібліотечної системи IPR BOOKS. ЕБС IPR BOOKS містить понад 130 000 видань, з яких понад 50 000 - унікальні навчальні та наукові видання. На платформі доступні актуальні книги, які неможливо знайти у відкритому доступі в мережі Інтернет.

Доступ можливий із усіх комп'ютерів мережі університету.

Для отримання віддаленого доступунеобхідно звернутися до відділу електронних ресурсів (ауд. 1247) до адміністратора ВЧЗ Склеймової Поліни Юріївни або електронній пошті [email protected]з темою "Реєстрація в IPRbooks".

Архангельський державний технічний університет

Кафедра електротехніки та енергетичних систем

Факультет ПЕ

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

З дисципліни

"Електричні апарати та машини"

На тему "Проектування асинхронного двигуна"

Корельський Вадим Сергійович

Керівник проекту

Ст. викладач Н.Б. Баланцева

Архангельськ 2010

на проект трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором

Видано студенту ІІІ курсу 1 групи факультету ОСП-ПЕ

Виконати розрахунок та конструктивну розробку асинхронного двигуна з такими даними:

Потужність Р н, кВт ……………………………………………..………… 15

Напруга U н, В ……………………………………………….… 220/380

Частота обертання n, хв -1 (про/хв) ………………………………… 1465

ККД двигуна η …………………………………………...………… 88,5%

Коефіцієнт потужності cos φ ……………………………..………… 0,88

Частота струму f, Гц …………………………………………………..…… 50

Кратність пускового струму I п /I н ………………………………………… 7,0

Кратність пускового моменту М п /М н ………………………………… 1,4

Кратність максимального моменту М макс /М н ………………………… 2,3

Конструкція ……………………………………………..………… IМ1001

Режим роботи ………………………………………………… тривалий

Додаткові вимоги..…………………… двигун 4А160S4У3

Завдання видано "…" ……………….. 2009 р.

Керівник проекту…………………………

1. ВИБІР ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ

2. РОЗРАХУНОК СТАТОРА

2.1 Визначення , та площі поперечного перерізу дроту обмотки статора

2.2 Розрахунок розмірів зубцевої зони статора та повітряного зазору

3. РОЗРАХУНОК РОТОРА

4. РОЗРАХУНОК МАГНІТНОГО ЛАНЦЮГУ

5. ПАРАМЕТРИ РОБОЧОГО РЕЖИМУ

6. РОЗРАХУНОК Втрат

7. РОЗРАХУНОК РОБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА

8. РОЗРАХУНОК ПУСКОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА

8.1 Розрахунок струмів з урахуванням впливу витіснення струму та насичення від полів розсіювання

8.2 Розрахунок пускових характеристик з урахуванням впливу витіснення струму та насичення від полів розсіювання

9. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Корельський В.С. Проектування електричного асинхронного двигуна. Керівник – старший викладач Баланцева Н.Б.

Курсовий проект. Пояснювальна записка обсягом 49 сторінка містить 7 малюнків, 3 таблиці, 2 джерела, графічну частину формату А1.

Ключові слова: електричний асинхронний двигун, статор, ротор.

Мета курсового проекту – набуття практичних навичок у проектуванні електричних апаратів.

На підставі списку джерел та технічного завдання обрані головні розміри, розрахована обмотка статора, ротор, магнітний ланцюг асинхронного двигуна серії 4А виконання за ступенем захисту IP44, з короткозамкненим ротором з чавунними станиною та підшипниковими щитами, з висотою осі обертання 16 по довжині станини (S), двох полюсних (

), кліматичного виконанняУ категорії розміщення 3. Також обчислені параметри робочого режиму, втрати, робочі та пускові характеристики без обліку та з урахуванням насичення. Проведено тепловий розрахунок.

1. ВИБІР ГОЛОВНИХ РОЗМІРІВ

1.1 Згідно з таблицею 9.8 (стор. 344) при висоті осі обертання

мм. приймаємо зовнішній діаметр статора, м м

1.2 Приймаючи, що розміри пазів не залежить від числа полюсів машини, отримаємо наближений вираз внутрішнього діаметра статора, м.м.

, (1)

де K D – коефіцієнт, що характеризує відношення внутрішнього та зовнішнього діаметрів сердечника статора асинхронної машини серії 4А. При числі полюсів p=4, за таблицею 9.9; приймаємо K D = 0,68

1.3 Полюсний поділ

м (2) м

1.4 Розрахункова потужність, ВА.

, (3)

де P 2 – потужність на валу двигуна, P 2 = 15∙10 3 Вт;

k E – відношення ЕРС обмотки статора до номінальної напруги, яку приблизно визначаємо за рис. 9.20 Приймаємо

k E = 0,975;

1.5 Електромагнітні навантаження попередньо визначаємо за рис 9.22 б,(стор. 346), залежно від висоти осі обертання h= 160 мм та ступеня захисту двигуна IP44 звідки

А/м, Тл

1.6 Обмотувальний коефіцієнт (попередньо для одношарової обмотки при 2р = 4) приймаємо

1.7 Розрахункова довжина магнітопроводу l δ, м

, (4) - коефіцієнт форми поля (приймаємо попередньо); - синхронна кутова частота двигуна, рад/с; (5) рад/с, м

1.8 Значення відносини

. Критерій правильності вибору основних розмірів - відношення розрахункової довжини магнітопроводу до полюсного поділу (6) знаходиться в допустимих межах (рис. 9.25 а стор. 348)

2. РОЗРАХУНОК СТАТОРА

2.1 Визначення

, та площі поперечного перерізу дроту обмотки статора

1.1 Граничні значення зубцевого поділу статора

, мм, визначаємо згідно з малюнком 9.26 мм; мм.

2.1.2 Число пазів статора

, Визначаємо за формулами (7) ,

Приймаємо Z 1 =48 тоді число пазів на полюс і фазу:

(8)
є цілим числом. Обмотка одношарова.

2.1.3 Зубцове поділ статора (остаточно)

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

Федеральне агентство з освіти

ІРКУТСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра електроприводу та електричного транспорту

Допускаю до захисту:

Керівник Клепікова Т.В __

ПРОЕКТУВАННЯ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З КОРОТКОЗАМКНУТИМ РОТОРОМ

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

До курсового проекту з дисципліни

"Електричні машини"

096.00.00П3

Виконав студент групи _ЕАПБ 11-1 ________ __ Нгуєн Ван Ву____

Нормоконтроль ___________ _доцент каф.ЕТ Клепікова Т.В __

Іркутськ 2013

Вступ

1. Головні розміри

2 Сердечник статора

3 Сердечник ротора

Обмотка статора

1 Обмотка статора з трапецеїдальними напівзакритими пазами

Обмотка короткозамкнутого ротора

1 Розміри овальних закритих пазів

2 Розміри короткозамикаючого кільця

Розрахунок магнітного ланцюга

1 МДС для повітряного зазору

2 МДС для зубців при трапецеїдальних напівзакритих пазах статора

3 МДС для зубців ротора при закритих овальних пазах ротора

4 МДС для спинки статора

5 МДС для спинки ротора

6 Параметри магнітного ланцюга

Активний та індуктивний опір обмоток

1 Опір обмотки статора

2 Опір обмотки короткозамкнутого ротора з закритими овальними пазами

3 Опір обмоток перетвореної схеми заміщення двигуна

Режим холостого ходу та номінальний

1 Режим холостого ходу

2 Розрахунок параметрів номінального режиму роботи

Кругова діаграма та робочі характеристики

1 Кругова діаграма

2 Робочі характеристики

Максимальний момент

Початковий пусковий струм та початковий пусковий момент

1 Активні та індуктивні опори, що відповідають пусковому режиму

2 Початкові пускові струм та момент

Тепловий та вентиляційний розрахунки

1 Обмотка статора

2 Вентиляційний розрахунок двигуна зі ступенем захисту IP44 та способом охолодження IC0141

Висновок

Список використаних джерел

Вступ

Електричні машини є основними елементами енергетичних установок, різних машин, механізмів, технологічного обладнання, сучасних засобівтранспорту, зв'язку та інших. Вони виробляють електричну енергію, здійснюють високоекономічне перетворення їх у механічну, виконують різноманітні функції з перетворення й посилення різних сигналів у системах автоматичного регулювання та управління.

Електричні машини широко використовуються у всіх галузях народного господарства. Їх переваги - високий ККД, що досягає в потужних електричних машинах 95÷99%, порівняно мала маса та габаритні розміри, а також економне використання матеріалів. Електричні машини можуть бути виконані на різні потужності (від часток вата до сотень мегават), частоти обертання та напруги. Вони характеризуються високою надійністю та довговічністю, простотою управління та обслуговування, зручністю підведення та відведення енергії, невеликою вартістю при масовому та великосерійному виробництві та є екологічно чистими.

Асинхронні машини – найпоширеніші електричні машини. В основному вони використовуються як електродвигуни і є основними перетворювачами електричної енергіїу механічну.

В даний час асинхронні електродвигуни споживають близько половини всієї електроенергії, що виробляється в світі, і широко застосовуються в якості електроприводу переважної більшості механізмів. Це пояснюється простотою конструкції, надійністю та високим значенням ККД цих електричних машин.

У нашій країні наймасовішою серією електричних машин є загальнопромислова серія асинхронних машин 4А. Серія включає машини потужністю від 0,06 до 400 кВт та виконана на 17 стандартних висотах осі обертання. На кожну з висот обертання випускаються двигуни двох потужностей, що відрізняються за довжиною. На основі єдиної серії випускаються різні моделі двигунів, які забезпечують технічні вимоги більшості споживачів.

На базі єдиних серій випускаються різні виконання двигунів, призначених для роботи у спеціальних умовах.

Розрахунок асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором

Технічне завдання

Спроектувати асинхронний трифазний двигун із короткозамкненим ротором: Р=45кВт, U=380/660 B, n=750 об/хв; конструктивне виконання IM 1001; виконання за способом захисту IP44.

1. Магнітний ланцюг двигуна. Розміри, конфігурація, матеріал

1 Головні розміри

Приймаємо висоту осі обертання двигуна h = 250 мм (таблиця 9-1).

Приймаємо зовнішній діаметр сердечника статора DН1 = 450 мм (таблиця 9-2).

Внутрішній діаметр сердечника статора (таблиця 9-3):

1 = 0,72 DН1-3 = 0,72 450-3 = 321 (1.1)

Приймаємо коефіцієнт (рисунок 9-1).

Приймаємо попереднє значення ККД (рисунок 9-2, а)

Приймаємо попереднє значення (рисунок 9-3, а).

Розрахункова потужність

(1.2)

Приймаємо попереднє лінійне навантаження А/см (рисунок 9-4, а та таблиця 9-5).

Приймаємо попередню індукцію у зазорі (Рисунок 9-4, б і таблиця 9-5).

Приймаємо попереднє значення обмотувального коефіцієнта (сторінка 119).

Розрахункова довжина сердечника статора

Приймаємо конструктивну довжину сердечника статора.

Максимальне значення відношення довжини сердечника до його діаметра (табл. 9-6)

Відношення довжини сердечника до його діаметра

(1.5)

1.2 Сердечник статора

Приймаємо марку сталі – 2013. Приймаємо товщину листа 0,5 мм. Приймаємо вид ізолювання листів – оксидування.

Приймається коефіцієнт заповнення сталі kC=0,97.

Приймаємо кількість пазів на полюс та фазу (, таблиця 9-8).

Кількість пазів осердя статора (1.6)

1.3 Сердечник ротора

Приймаємо марку сталі – 2013. Приймаємо товщину листа 0,5 мм. Приймаємо вид ізолювання листів – оксидування.

Приймається коефіцієнт заповнення сталі kC=0,97.

Приймаємо осердя ротора без скосу пазів.

Приймаємо повітряний зазор між статором та ротором (, таблиця 9-9).

Зовнішній діаметр сердечника ротора

Внутрішній діаметр листів ротора

Приймаємо довжину сердечника ротора рівну довжині сердечника статора,

.

Приймаємо кількість пазів осердя ротора (таблиця 9-12).

2. Обмотка статора

Приймаємо двошарову обмотку з укороченим кроком, що укладається в трапецеїдальні напівзакриті пази (табл. 9-4).

Коефіцієнт розподілу

(2.1)

де

Приймаємо відносний крок обмотки.

Крок отриманої обмотки:

(2.2)

Коефіцієнт укорочення

Обмотковий коефіцієнт

Попереднє значення магнітного потоку

Попередня кількість витків в обмотці фази

Попередня кількість ефективних провідників у пазу

(2.7)

де - Число паралельних гілок обмотки статора.

Приймаємо

Уточнена кількість витків в обмотці фази

(2.8)

Уточнене значення магнітного потоку

Уточнене значення індукції у повітряному зазорі

(2.10)

Попереднє значення номінального фазного струму

Відхилення отриманого лінійного навантаження від попередньо прийнятого

(2.13)

Відхилення не перевищує допустиме значення 10%.

Приймаємо середнє значення магнітної індукції у спинці статора (таблиця 9-13).

Зубцове поділ за внутрішнім діаметром статора

(2.14)

2.1 Обмотка статора з напівзакритими трапецеїдальними пазами

Обмотка статора та паз визначаємо за рис 9.7

Приймаємо середнє значення магнітної індукції в зубцях статора (табл. 9-14).

Ширина зубця

(2.15)

Висота спинки статора

Висота паза

Велика ширина паза

Попереднє значення ширини шліцю

Найменша ширина паза

де - Висота шлица (, сторінка 131).

І виходячи з вимоги

Площа поперечного перерізу паза у штампі

Площа поперечного перерізу паза у світлі

(2.23)

де - припуски на складання сердечників статора та ротора відповідно за шириною та за висотою (сторінка 131).

Площа поперечного перерізу корпусної ізоляції

де - Середнє значення односторонньої товщини корпусної ізоляції (сторінка 131).

Площа поперечного перерізу прокладок між верхньою та нижньою котушками в пазу, на дні паза та під клином

Площа поперечного перерізу паза, що займається обмоткою

твір

де - Допустимий коефіцієнт заповнення паза для ручного укладання (сторінка 132).

Приймаємо кількість елементарних проводів в ефективному.

Діаметр елементарного ізольованого дроту

(2.28)

Діаметр елементарного ізольованого дроту не повинен перевищувати 1,71 мм при ручному укладанні та 1,33 мм при машинному. Ця умова виконується.

Приймаємо діаметри елементарного ізольованого та неізольованого (d) дроту (додаток 1)

Приймаємо площу поперечного перерізу дроту (додаток 1).

Уточнений коефіцієнт заповнення паза

(2.29)

Значення уточненого коефіцієнта заповнення паза задовольняє умовам ручного укладання та машинної (при машинному укладання ).

Уточнена ширина шліцю

Приймаємо , так як .

(2.31)

Вироблення лінійного навантаження на щільність струму

Приймаємо допустиме значення твору лінійного навантаження на щільність струму (рис. 9-8). Де коефіцієнт k5 = 1 (таблиця 9-15).

Середній зубцевий поділ статора

Середня ширина котушки статора обмотки

Середня довжина однієї лобової частини котушки

Середня довжина витка обмотки

Довжина вильоту лобової частини обмотки

3. Обмотка короткозамкненого ротора

Приймаємо пази ротора овальної форми, закриті.

3.1 Розміри закритих овальних пазів

Пази ротора визначаємо за рис. 9.10

Приймаємо висоту паза. (рисунок 9-12).

Розрахункова висота спинки ротора

де - діаметр круглих аксіальних вентиляційних каналів у сердечнику ротора, у проектованому двигуні вони не передбачаються.

Магнітна індукція у спинці ротора

Зубцове поділ по зовнішньому діаметру ротора

(3.3)

Приймаємо магнітну індукцію в зубцях ротора (табл. 9-18).

Ширина зубця

(3.4)

Менший радіус паза

Більший радіус паза

де - Висота шлица (, сторінка 142);

Ширина шлица (сторінка 142);

для закритого паза (сторінка 142).

Відстань між центрами радіусів

Перевірка правильності визначення та виходячи з умови

(3.8)

Площа поперечного перерізу стрижня, що дорівнює площі поперечного перерізу паза в штампі

3.2 Розміри короткозамикаючого кільця

Приймаємо литу клітку.

Короткозамикаючі кільця ротора зображені на рис. 9.13

Поперечний переріз кільця

Висота кільця

Довжина кільця

(3.12)

Середній діаметр кільця

4. Розрахунок магнітного ланцюга

1 МДС для повітряного зазору

Коефіцієнт, що враховує збільшення магнітного опору повітряного зазору внаслідок зубчастої будови статора

(4.1)

Коефіцієнт, що враховує збільшення магнітного опору повітряного зазору внаслідок зубчастості будови ротора

Приймаємо коефіцієнт, що враховує зменшення магнітного опору повітряного зазору за наявності радіальних каналів на статорі або роторі.

Загальний коефіцієнтповітряного зазору

МДС для повітряного зазору

4.2 МДС для зубців при трапецеїдальних напівзакритих пазах статора

(, Додаток 8)

Приймаємо середню довжину шляху магнітного потоку

МДС для зубців

4.3 МДС для зубців ротора при закритих овальних пазах ротора

Оскільки , приймаємо напруженість магнітного поля (Додаток 8).

МДС для зубців

4.4 МДС для спинки статора

(Додаток 11).

Середня довжина шляху магнітного потоку

МДС для спинки статора

4.5 МДС для спинки ротора

Приймаємо напруженість магнітного поля (, Додаток 5)

Середня довжина шляху магнітного потоку

МДС для спинки ротора

4.6 Параметри магнітного ланцюга

Сумарна МДС магнітного ланцюга на один полюс

Коефіцієнт насичення магнітного ланцюга

(4.13)

Намагнічуючий струм

Намагнічуючий струм у відносних одиницях

(4.15)

ЕРС холостого ходу

Головний індуктивний опір

(4.17)

Головний індуктивний опір у відносних одиницях

(4.18)

5. Активний та індуктивний опір обмоток

1 Опір обмотки статора

Активний опір обмотки фази при 20 0С

де -питома електрична провідність міді при 200С (сторінка 158).

Активний опір обмотки фази при 20 0С у відносних одиницях

(5.2)

Перевірка правильності визначення

Приймаємо розміри паза статора (таблиця 9-21)

Висота: (6.4)

Коефіцієнти, що враховують скорочення кроку

Коефіцієнт провідності розсіювання

(5.7)

Приймаємо коефіцієнт диференціального розсіювання статора (таблиця 9-23).

Коефіцієнт, що враховує вплив відкриття пазів статора на провідність диференціального розсіювання

Приймаємо коефіцієнт, що враховує демпфуючу реакцію струмів, наведених в обмотці короткозамкнутого ротора вищими гармоніками поля статора (табл. 9-22).

(5.9)

Полюсний поділ:

(5.10)

Коефіцієнт провідності розсіювання лобових частин обмотки

Коефіцієнт провідності розсіювання обмотки статора

Індуктивний опір обмотки статора фази

Індуктивний опір обмотки фази статора у відносних одиницях

(5.14)

Перевірка правильності визначення

5.2 Опір обмотки короткозамкнутого ротора з закритими овальними пазами

Активний опір стрижня клітини при 20 0С

де - питома електрична провідність алюмінію при 20 °C (сторінка 161).

Коефіцієнт приведення струму кільця до струму стрижня

(5.17)

Опір короткозамикаючих кілець, наведений до струму стрижня при 20 0С

магнітний ланцюг опір обмотка

Центральний кут скосу пазів aск = 0 т.к. скосу немає.

Коефіцієнт скосу пазів ротора

Коефіцієнт приведення опору обмотки ротора до статора обмотування

Активний опір обмотки ротора при 20 0C, приведений до статора обмотування

Активний опір обмотки ротора при 20 0C, наведений до обмотки статора у відносних одиницях

Струм стрижня ротора для робочого режиму

(5.23)

Коефіцієнт провідності розсіювання для закритого овального паза ротора

(5.24)

Кількість пазів ротора на полюс та фазу

(5.25)

Приймаємо коефіцієнт диференціального розсіювання ротора (рис. 9-17).

Коефіцієнт провідності диференціального розсіювання

(5.26)

Коефіцієнт провідності розсіювання короткозамикаючих кілець литої клітини

Відносний скіс пазів ротора, у частках зубцевого поділу ротора.

(5.28)

Коефіцієнт провідності розсіювання скосу пазів

Індуктивний опір обмотки ротора

Індуктивний опір обмотки ротора, наведений до обмотування статора

Індуктивний опір обмотки ротора, наведений до обмотки статора, у відносних одиницях

(5.32)

Перевірка правильності визначення

(5.33)

Повинна виконуватися умова. Ця умова виконується.

5.3 Опір обмоток перетвореної схеми заміщення двигуна

Коефіцієнт розсіювання статора

Коефіцієнт опору статора

де -Коефіцієнт (, сторінка 72).

Перетворені опори обмоток

Перерахунок магнітного ланцюга не потрібен, оскільки і .

6. Режим холостого ходу та номінальний

1 Режим холостого ходу

Так як , у подальших розрахунках приймемо.

Реактивна складова струму статора при синхронному обертанні

Електричні втрати в статорній обмотці при синхронному обертанні

Розрахункова маса сталі зубців статора при трапецеїдальних пазах

Магнітні втрати в зубцях статора

Маса стали спинки статора

Магнітні втрати у спинці статора

Сумарні магнітні втрати в осерді статора, що включають додаткові втрати в сталі

(6.7)

Механічні втрати при ступені захисту IP44, способі охолодження IC0141

(6.8)

де за 2р=8

Активна складова струму х.

Струм холостого ходу

Коефіцієнт потужності за х.х.

6.2 Розрахунок параметрів номінального режиму роботи

Активний опір к.з.

Індуктивний опір к.з.

Повний опір к.з.

Додаткові втрати при номінальному навантаженні

Механічна потужність двигуна

Еквівалентний опір схеми заміщення

(6.17)

Повний опір схеми заміщення

Перевірка правильності розрахунків та

(6.19)

Ковзання

Активна складова струму статора при синхронному обертанні

Струм ротора

Активна складова струму статора

(6.23)

Реактивна складова струму статора

(6.24)

Фазний струм статора

коефіцієнт потужності

Щільність струму в статорній обмотці

(6.28)

де -обмотувальний коефіцієнт для короткозамкнутого ротора (сторінка 171).

Струм у стрижні короткозамкнутого ротора

Щільність струму в стрижні короткозамкнутого ротора

Струм у короткозамикаючому кільці

Електричні втрати в обмотці статора

Електричні втрати в обмотці ротора

Сумарні втрати в електродвигуні

Потужність, що підводиться:

Коефіцієнт корисної дії

(6.37)

Потужність, що підводиться: (6.38)

Потужності, що підводяться, розраховані за формулами (6.36) і (6.38) повинні дорівнювати один одному, з точністю до округлень. Ця умова виконується.

Потужність, що віддається

Потужність, що віддається, повинні відповідати потужності, що віддається, зазначеної в технічному завданні. Ця умова виконується.

7. Кругова діаграма та робочі характеристики

1 Кругова діаграма

Масштаб струму

де - Діапазон діаметрів робочого кола (, сторінка 175).

Приймаємо .

Діаметр робочого кола

(7.2)

Масштаб потужності

Довжина відрізка реактивного струму

Довжина відрізка активного струму

Відрізки на діаграмі

(7.7)

(7.8)

7.2 Робочі характеристики

Розрахунок робочих показників ведемо у вигляді таблиці 1.

Таблиця 1 – Робочі характеристики асинхронного двигуна

умов.	обоз.
Потужність, що віддається в частках
cos0,080,500,710,800,830,85
, %13,5486,8891,6492,8893,0892,80

P, Вт1564,75172520622591,53341,74358,4

8. Максимальний момент

Змінна частина коефіцієнта статора при трапецоїдному напівзакритому пазі

Складова коефіцієнта провідності розсіювання статора, що залежить від насичення

(8.3)

Змінна частина коефіцієнта ротора при закритих овальних пазах

Складова коефіцієнта провідності розсіювання ротора залежить від насичення

(8.7)

Струм ротора, що відповідає максимальному моменту (9-322)

Повний опір схеми заміщення при максимальному моменті

Еквівалентний опір схеми заміщення за максимального моменту

Кратність максимального моменту

Ковзання при максимальному моменті

(8.12)

9. Початковий пусковий струм та початковий пусковий момент

1 Активні та індуктивні опори, що відповідають пусковому режиму

Висота стрижня клітини ротора

Наведена висота стрижня ротора

Приймаємо коефіцієнт (рисунок 9-23).

Розрахункова глибина проникнення струму в стрижень

Ширина стрижня на розрахунковій глибині проникнення струму в стрижень

(9.4)

Площа поперечного перерізу стрижня при розрахунковій глибині проникнення струму

(9.5)

Коефіцієнт витіснення струму

Активний опір стрижня клітини при 20 0С для пускового режиму

Активний опір обмотки ротора при 20 0С, наведений до обмотки статора, для пускового режиму

Приймаємо коефіцієнт (рисунок 9-23).

Коефіцієнт провідності розсіювання паза ротора при пуску для закритого овального паза

Коефіцієнт провідності розсіювання обмотки ротора при пуску

Індуктивний опір розсіювання двигуна, що залежить від насичення

Індуктивний опір розсіювання двигуна, що не залежить від насичення

(9.12)

Активний опір к.з. при пуску

9.2 Початкові пускові струм та момент

Струм ротора при пуску двигуна

Повний опір схеми заміщення під час пуску (з урахуванням явищ витіснення струму та насичення шляхів потоків розсіювання)

Індуктивний опір схеми заміщення під час пуску

Активна складова струму статора під час пуску

(9.17)

Реактивна складова струму статора під час пуску

(9.18)

Фазний струм статора під час пуску

Кратність початкового пускового струму

(9.20)

Активний опір ротора при пуску, наведений до статора, при розрахунковій робочої температурита Г-подібною схемою заміщення

(9.21)

Кратність початкового пускового моменту

10. Тепловий та вентиляційний розрахунки

1 Обмотка статора

Втрати в обмотці статора при температурі, що максимально допускається

де - Коефіцієнт (, сторінка 76).

Умовна внутрішня поверхня охолодження активної частини статора

Витрата повітря, який може бути забезпечений зовнішнім вентилятором, має перевищувати необхідну витрату повітря. Ця умова виконується.

Натиск повітря, що розвивається зовнішнім вентилятором

Висновок

У цьому курсовому проекті було спроектовано асинхронний електродвигун основного виконання, з висотою осі обертання h=250 мм, ступенем захисту IP44, з короткозамкненим ротором. В результаті розрахунку були отримані основні показники для двигуна заданої потужності P і cos, які задовольняють гранично допустиме значення ГОСТу.

Спроектований асинхронний електродвигун задовольняє вимогам ГОСТ як за енергетичними показниками (ККД та cosφ), так і за пусковими характеристиками.

Тип двигуна Потужність, кВт Висота осі обертання, мм Маса, кг Частота обертання, об/хв ККД, % Коефіцієнт потужності, Момент інерції,

2. Кравчик А.Е. та ін Асинхронний двигун серії 4А, довідник. - М.: Вища школа, 1982. - 504с.

3. Проектування електричних машин: навч. для електромішок. І електроенергет. спеціальностей вузів / І. П. Копилов [та ін]; за ред. І. П. Копилова. - Вид. 4-те, перероб. та дод. - М.: Вищ. шк., 2011. – 306 с.

Додаток. Складання специфікації

			Позначення	найменування		Примітка
				Документація
			1.096.00.000.ПЗ	Пояснювальна записка
			1.096.00.000.СЧ	Складальне креслення
				Обмотка статора
				Обмотка ротора
				Сердечник статора
				Сердечник ротора
				Коробка висновків
				Рим.
				Болт
				Болт заземлення
				Вентилятор
				Кожух Вентилятор