• 1. Электромагнитный расчёт
• 1.1 Выбор линейных нагрузок
• 1.1.1 Выбор главных размеров
• 1.1.2 Определение сечения провода обмотки статора
• 1.2 Расчет обмоточных параметров статора и ротора
• 1.2.1 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
• 1.2.2 Расчет ротора
• 1.2.2.1 Расчет размеров пазов ротора
• 1.2.2.2 Расчет размеров короткозамкнутых колец
• 1.3 Расчет магнитной цепи и намагничивающего тока
• 1.4 Расчет параметров рабочего режима
• 1.5 Расчет потерь
• 1.6 Расчет рабочих характеристик
• 1.6.1 Параметры схемы замещения фазы обмотки асинхронной машины
• 1.6.2 Расчет круговой диаграммы
• 1.7 Расчет пусковых характеристик
• 1.7.1 Расчет пусковых характеристик без учета влияния насыщения от полей рассеяния
• 1.7.2 Расчет пусковых характеристик с учетом влияния насыщения от полей рассеяния
• 2. Тепловой расчет
• Список литературы

Задание на курсовое проектирование

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором по следующим исходным данным: номинальная мощность , номинальное напряжение , номинальная частота вращения . Обмотка ротора изготовлена из алюминия. Обмотка статора медная, двухслойная. Частота питающей сети . Конструктивное исполнение IM1001, исполнение по способу защиты от воздействий окружающей среды IP44, категория климатического исполнения - УЗ.

трехфазный асинхронный двигатель пусковой

1. Электромагнитный расчёт

1.1 Выбор линейных нагрузок

1.1.1 Выбор главных размеров

Число пар полюсов

.

Высота оси вращения (предварительно) по рис. 6-7, а [1] h=220 мм. Из табл.6-6 [1] принимаем ближайшее меньшее значение . Ему соответствует значение наружного диаметра статора .

Внутренний диаметр статора

где

- коэффициент, характеризующий отношение внутренних и наружных диаметров статора. По табл. 6-7 [1] .

Полюсное деление

.

Расчетная мощность по (6-4) [1]

где - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению. По рис.6-8 [1] . По рис. 6-9, б [1] .

Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рис. 6-11, в [1]

.

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки (предварительно) .

Расчетная длина воздушного зазора по (6-6) [1]

,

где - коэффициент формы поля (для синусоидального поля ),

- синхронная скорость вала двигателя, которая рассчитывается по формуле (6-5) [1]

Отношение

.

Значение коэффициента по рис. 6-14 [1] находится в допустимых пределах.

1.1.2 Определение сечения провода обмотки статора

Предельные значения размеров зубцового деления статора выбираются по таблице 6-9 [1]

Число пазов статора по (6-16) [1]

Исходя из условий, что число пазов статора должно быть кратно числу фаз (m=3) задаемся тогда

Зубцовое деление статора (окончательно)

Предварительно определяем число эффективных проводников, при числе параллельных ветвей по формуле (6-17) [1]

где

- номинальный ток обмотки статора по (6-18) [1]

Число параллельных ветвей принимаем равным трем, так как при этом число эффективных проводников целое и кратно (для двухслойной обмотки) двум. По (6-19) [1]

Окончательные значения:

а) число витков в фазе обмотки статора по (6-20) [1]

б) линейная нагрузка и магнитный поток по (6-21) [1] и (6-22) [1]

в) обмоточный коэффициент по (3-3) [1]

где - коэффициент укорочения,

- коэффициент распределения.

По (3-4) [1]

где - укорочение шага, которое для двухслойной обмотки вычисляется по формуле (3-17) [1]

По (3-6) [1]

г) индукция в воздушном зазоре по (6-23) [1]

где - коэффициент полюсного перекрытия (для синусоидального поля ).

Значения линейной нагрузки и индукции в воздушном зазоре находятся в допустимых пределах по рис. 6-11, в [1].

Плотность тока в обмотке статора (предварительно) по (6-25) [1]

,

где - произведение линейной нагрузки на плотность тока; по рис.6-16 [1]

.

Сечение эффективного проводника (предварительно) по (6-24) [1]

Обмотка статора всыпная, укладка механизированная, поэтому примем число элементарных проводников Сечение элементарного проводника

По табл. П-28 [1] выбираем стандартный провод ПЭТВ со следующими параметрами:

номинальный диаметр неизолированного провода

среднее значение диаметра изолированного провода

площадь поперечного сечения неизолированного провода

Плотность тока в обмотке статора окончательно по (6-27) [1]

.

1.2 Расчет обмоточных параметров статора и ротора

1.2.1 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем по рис. 6-19, а [1] с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.

Принимаем предварительно по табл. 6-10 [1]: индукцию в зубцах и в ярме статора, тогда по (6-39) [1]

,

где - длина стали сердечников статора (принимаем )

- коэффициент заполнения сталью (по табл. 6-11 [1] для лакированных листов стали марки 2312 принимаем ).

Определяем высоту ярма статора по (6-28) [1]

Размеры паза в штампе принимаем

Высота паза по (6-40) [1]

По (6-41) [1]

;

По (6-42) [1]

По (6-45) [1] и (6-46) [1]

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку по (6-47) [1]

где - припуск по ширине паза, - припуск по высоте паза.

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников по (6-51) [1]

,

где - площадь прокладок в пазу, рассчитывается по (6-50) [1]

- площадь корпусной изоляции, рассчитывается по (6-48) [1]

,

где - односторонняя толщина изоляции ( по табл.3-9 [1])

,

.

Коэффициент заполнения паза статора

По табл. 3-12 [1] значение коэффициента заполнения находится в допустимых пределах.

Эскиз паза статора показан на рисунке 1.

1.2.2 Расчет ротора

1.2.2.1 Расчет размеров пазов ротора

Воздушный зазор (по рис. 6-21 [1])

Число пазов ротора (по табл. 6-15 [1])

Внешний диаметр

Длина

Зубцовое деление

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал, по (6-101) [1]

Коэффициент берем по табл. 6-16 [1].

Ток в стержне ротора по (6-60) [1]

,

где

- коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток (по рис. 6-22 [1] ),

- коэффициент приведения токов, для двигателей с короткозамкнутым ротором вычисляется по формуле (6-68) [1]

Пазы ротора выполняем без скоса

Площадь поперечного сечения стержня по (6-69) [1]

,

где

- плотность тока в стержне литой клетки (принимаем ), тогда

Для двигателей с высотой оси вращения пазы ротора выполняют трапецеидальными, сужающимися в верхней части. Размеры таких пазов могут быть определены графоаналитическим методом.

Для этого построим трапецию со следующими размерами:

длина верхнего основания равна длине пазового деления

нижнее основание

Высота

Такая трапеция (рис.2) представляет собой как бы вырезанный из листа ротора сектор пазового деления, в котором должны разместиться паз (ось паза совпадает с осью трапеции), прилегающие к нему с обеих сторон половины сечений зубцов и участок ярма ротора. По допустимым индукциям и определяем соответственно высоту ярма ротора и ширину зубца.

Наименьшая допустимая ширина зубца по (6-77) [1]

где - наибольшая магнитная индукция в зубцах ротора (по табл. 6-10 [1] );

Высота ярма по (6-102) [1]

где по табл. 6-10 [1]

На построенной трапеции линиями, параллельными ее боковым граням, отсекаем участки шириной и линией, параллельной ее основаниям, - участок шириной . В оставшуюся часть трапеции (на рис.2 - не заштрихована) вписываем контур паза. Изменяя и графически определяем размеры паза по заданной площади сечения стержня . Высота перемычки над пазом принимается равной Диаметр закругления верхней части паза должен быть не менее 3,5 - 4 мм, поэтому принимаем равной 5 мм. Таким образом, размеры паза ротора

Расчетная высота зубца по (6-81) [1] Высота перемычки над пазом Уточненное значение сечения стержня по (6-78) [1]

Плотность тока в стержне

Эскиз паза ротора приведен на рисунке 3.

1.2.2.2 Расчет размеров короткозамкнутых колец

Короткозамкнутые кольца выбираем по рис. 6-26, б [1].

Площадь поперечного сечения замыкающих колец по (6-73) [1]

,

где ток в кольце рассчитываем по формуле (6-71) [1]

, По (6-72) [1] .

Плотность тока в замыкающих кольцах

Размеры замыкающих колец

1.3 Расчет магнитной цепи и намагничивающего тока

Магнитное напряжение воздушного зазора по (6-110) [1]

,

где - коэффициент воздушного зазора, рассчитывается по (4-14) [1]

;

Магнитные напряжения зубцовых зон статора по (6-111) [1]

где - напряженность зубцовой зоны статора; для марки стали 2312 определяем по табл. П-20 в соответствии со значением магнитной индукции; при

Индукция в зубцах статора по (6-104) [1]

Магнитные напряжения зубцовых зон ротора по (6-113) [1]

.

По табл. П-20 [1] определяем напряженности в сечениях зубца ротора.

Для для , для ,

Так как больше 2, то расчет проводим, разделив зубец на две равные части. Расчетную ширину зубца берем на высоте 0,2 мм и 0,7 мм всей высоты зубца от его наиболее узкой части. По (6-116) [1]

Магнитные индукции в этих сечениях

Магнитные напряжения по табл. П-20 [1] . По (6-118) [1]

Индукция в зубцах по (6-104) [1]

ротора в сечениях

Коэффициент насыщения зубцовой зоны по (6-120) [1]

Магнитные напряжения ярма статора. По (6-121) [1]

,

где - длина средней магнитной линии; по (6-122)

.

Напряженность магнитного поля в ярме статора (по табл. П-19 [1]).

Индукция в ярме статора по (6-105) [1]

Магнитные напряжения ярма ротора. По (6-123) [1]

,

где - длина средней магнитной линии потока в ярме ротора. По (6-124) [1]

где - расчетная высота ярма ротора по (6-108) [1]

Индукция в ярме ротора по (6-107) [1]

,

Для по табл. П-19 [1]

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины по (6-127) [1]

Коэффициент насыщения магнитной цепи по (6-128) [1]

Намагничивающий ток по (6-129) [1]

Относительное значение (в долях от номинального тока) по (6-130) [1]

находится в допустимых пределах.

1.4 Расчет параметров рабочего режима