Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по электрическим машинам

Содержание

1. Исходные данные

2. Определение главных размеров электромагнитных нагрузок

3. Определение числа пазов статора, числа витков в фазе обмотки статора и расчет зубцовой зоны статора

4. Определение числа пазов ротора. Расчет короткозамкнутой обмотки и зубцовой зоны ротора

5. Расчет магнитной цепи статора и ротора

6. Параметры асинхронного двигателя для номинального режима

7. Определение потерь и коэффициента полезного действия

8. Расчет рабочих характеристик

9. Результаты расчетов

Список использованной литературы

1. Исходные данные

Номинальная мощность Р2= 90 кВт

Исполнение - закрытое обдуваемое

Линейное напряжение питания сети U1 =380 В

Соединение обмотки статора - "треугольник"

Синхронная частота вращения n1 =750 об/мин

Обмотка ротора - короткозамкнутая

Частота питания f1=50Гц

2. Определение главных размеров электромагнитных нагрузок

Внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями, зависящими от числа полюсов, с наружным диаметром статора, в свою очередь определяющим высоту оси вращения, значение которой при проектировании должно быть принято только из стандартных высот, установленных по ГОСТ 13267-73 для серии 4А.

Находим число пар полюсов машины:

(2.1)

Высоту оси вращения предварительно определяем для заданных значений Р2 и 2р в зависимости от исполнения двигателя и принимаем равной h=100 мм. [1].

В зависимости от оси вращения выбираем наружный диаметр статора и внутренний диаметр статора [1].

Находим полюсное значение:



Определяем расчетную мощность асинхронного двигателя по заданной номинальной мощности :

где (большее значение соответствует меньшему числу полюсов).

Предварительные значения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности выбираем равным: [1].

Выбираем предварительные значения электромагнитных нагрузок: линейная токовая нагрузка, магнитная индукция в воздушном зазоре [2].

Значения коэффициента полюсного перекрытия и коэффициента формы поля предварительно принимаются равными [2]:



Для двухслойных обмоток при полюсности предварительное значение обмоточного коэффициента принимаем равным: [2].

Синхронная угловая скорость вала двигателя:

Расчётная длина воздушного зазора:

Правильность выбранных главных размеров и доказываем отношением:

которое находится в заданных пределах для двигателя со степенью защиты IP44 [2].

Для расчётов магнитной цепи определяем полную конструктивную длину стали и длину сердечников статора и ротора.

3. Определение числа пазов статора, числа витков в фазе обмотки статора и расчет зубцовой зоны статора

Число витков фазы обмотки должно быть таким, чтобы линейная нагрузка и индукция в воздушном зазоре как можно ближе совпадали с их значениями, принятыми предварительно при определении главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки.

Тип обмотки и формы пазов статора выбираются следующими: обмотка статора - однослойная всыпная, пазы статора - трапецеидальные, магнитная индукция при исполнении двигателя со степенью защиты IP44:

Предварительное значение зубцового деления для h=100 мм, выбираем равным t1=0,01 м [2].

Число пазов статора:

выбираем ближайшее стандартное пазов [2]

Число пазов на полюс и фазу:

где число фаз статора

Окончательное значение зубцового деления:

Номинальный фазный ток обмотки статора:

Число эффективных проводников на паз:

где число параллельных ветвей

округляем до ближайшего целого

Число витков в фазе обмотки статора:

Окончательное значение линейной нагрузки:

Плотность тока в обмотке статора (предварительно):

В зависимости от наружного диаметра и числа пар полюсов определяем значение [3].



Сечение эффективного проводника (предварительно):

Подбираем сечение элементарного проводника и диаметр [3].

Окончательное значение плотности тока в обмотке статора:

где число элементарных проводников

В двигателях серии 4А с высотой оси h=100 мм принимаем систему изоляции класса нагревостойкости - В [2].

По допустимому значению магнитной индукции в зубце статора определяем ширину зубцов:



где коэффициент заполнения сталью магнитопровода статора и ротора:

Высота спинки статора:

Высота зуба:

Наименьшая ширина трапецеидального паза в штампе:

где минимальное значение зубчатого деления:



Наибольшая ширина паза в штампе:

где максимальное значение зубчатого деления:

Среднее значение ширины паза:

Ширину шлица, высоту шлица и угол выбираем следующими:

Высота клиновой части паза при

Площадь поперечного сечения паза в штампе:

где высота паза:

Размеры паза в свету определяются с учётом припусков на шихтовку и сборку сердечников и

где

Площадь поперечного сечения паза, занятая обмоткой:

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции:

где односторонняя толщина корпусной изоляции

При однослойной обмотке площадь прокладок в пазу:

Коэффициент заполнения паза:

где



Одним из важнейших параметров обмотки статора является обмоточный коэффициент, который для основной группы гармоник ЭДС обмотки статора равен:

где коэффициент укорочения, учитывающий уменьшение ЭДС, обусловленное укорочением шага обмотки:

где и

коэффициент распределения, учитывающий уменьшение ЭДС, обусловленное распределением обмотки в пазах:

где зубцовый угол:

Магнитная индукция в воздушном зазоре (уточнённая):

где магнитный поток:

Воздушный зазор для двигателей мощностью при



Размеры катушек статора.

среднее зубцовое деление:

средняя длина катушки:

где среднее значение шага обмотки статора в зубцовых делениях

электромагнитный двигатель статор ротор

средняя длина лобовой части катушки:

средняя длина витка обмотки статора:

где длина лобовой части обмотки при h=100 мм:

4. Определение числа пазов ротора. Расчет короткозамкнутой обмотки и зубцовой зоны ротора

В двигателе при и [3].

При исполнении двигателя по способу защиты IP44 при h=100 мм, 2p=4 определяем рекомендуемые значения магнитной индукции:

Ширина зубца ротора:

где зубцовое деление определяем по наружному диаметру ротора:



наружный диаметр ротора:

Длина ротора принимается равной длине статора:

Ток в стержне ротора:

где коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания от сопротивления обмоток

коэффициент приведения токов:



Площадь поперечного сечения стержня:

где плотность тока в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием, выбираем равной -

В асинхронных двигателях с короткозамкнутым роторам серии 4А с высотой оси h=100 мм - пазы имеют узкую прорезь:

Высота перемычки над зазором в двигателях с 2р=4 выполняют равной

Допустимая ширина зуба:

Размеры паза.

Диаметр в верхней части паза:

Диаметр в нижней части паза:

Полная высота паза:

Сечение стержня:

Плотность тока в стержне:

Размеры коротко замыкающего кольца литой клетки ротора определяются выражениями:

площадь поперечного сечения:



5. Расчет магнитной цепи статора и ротора

Магнитная цепь четырех полюсной машины состоит из пяти последовательно соединённых участков: воздушного зазора , зубцовых слоёв статора и ротора, спинки статора . МДС обмотки статора на пару полюсов определяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи:

где МДС воздушного зазора; МДС зубцовой зоны статора;

МДС зубцовой зоны ротора; МДС ярм статора и ротора.

Магнитная индукция в зубце статора:

Магнитная индукция в зубце ротора:

Магнитная индукция ярма статора:

Магнитная индукция ярма статора:

Расчётная высота ярма ротора при посадке сердечника непосредственно на вал в двигателях с

Магнитное напряжение воздушного зазора:

где коэффициент воздушного зазора:

коэффициент воздушного зазора статора:

коэффициент воздушного зазора ротора:

Магнитное напряжение зубцовых зон статора:

где расчётная высота зубца статора:

Значение напряжённости поля в зубцах находим в соответствии с индукцией по кривой намагничивания для зубцов марки стали - 2013 [3].

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:

где расчётная высота зубца ротора:

Коэффициент насыщения зубцовой зоны:

Выбранные значения размерных соотношений и обмоточных данных машины являются правильными.

Магнитное напряжение ярма статора:

где длина средней магнитной линии ярма статора:

высота ярма статора:

Значение напряжённости поля в спинке асинхронных двигателей находим в соответствии с индукцией по кривой намагничивания для спинки марки стали - 2013.

Магнитное напряжение ярма ротора:

где длина средней магнитной линии потока в ярме ротора для двигателей

Магнитное напряжение на пару полюсов:

Коэффициент насыщения магнитной индукции:

Намагничивающий ток:

Относительное значение намагничивающего тока:

6. Параметры асинхронного двигателя для номинального режима

Активное сопротивление фазы обмотки статора, приведённое к расчётной рабочей температуре:

где удельное электрическое сопротивление меди при температуре 750 С [4]

где

коэффициент катушки статора при изолированных лентой лобовых частей.

длина вылета прямолинейной части катушек

Средняя длина катушки:



где относительное укорочение обмотки статора

Относительное значение активного сопротивления:

Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

где сопротивление стержня:

 - удельное электрическое сопротивление литого алюминия при температуре 75⁰С.

полная длина стержня

сопротивление участка, замыкающего кольца между двумя замыкающими стержнями:

Средний диаметр замыкающих колец:

Приведённое активное сопротивление ротора к числу витков обмотки статора:



Относительное значение:

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

где коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния фазных обмоток для однослойной обмотки [4].

коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:



коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:

при открытых пазах статора и отсутствии скоса пазов статора или ротора:

где

Относительное значение индуктивного сопротивления:



Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния короткозамкнутых обмоток [4].

коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:

коэффициент магнитной проводимости:



где

Приведённое к числу витков статора:

Относительное значение индуктивного сопротивления:

7. Определение потерь и коэффициента полезного действия

Потери в асинхронной машине подразделяются на потери в стали, электрические, механические и добавочные потери.

Основные потери в стали:

где потери в стали спинки статора:

удельные потери в стали [4].

масса стали спинки статора:

удельная масса стали

потери в стали зубцов статора:



масса стали зубцов статора:

Механические потери:

при и

Добавочные потери асинхронного двигателя принимаются равными 0,5% потребляемой мощности:

Суммарные потери в двигателе:

Коэффициент полезного действия:

8. Расчет рабочих характеристик

Сопротивление схемы замещения:

где

Коэффициент схемы замещения:

Активная составляющая тока холостого хода:

Определяем расчётные величины, для построения характеристики:

Для расчёта рабочих характеристик задаём скольжение от 0,005; 0,015; 0,035; 0,045;

9. Результаты расчетов

№ п/п	Расчётная формула	Ед. изм.	Скольжение
			0,005	0,015	0,035	0,045	0,056	0,065
1		Ом	1156,2	385,4	165,2	128,5	103,23	88,94
2		Ом	0	0	0	0	0	0
3		Ом	1163,8	393	172,8	136,14	110,87	96,58
4		Ом	11,72	11,72	11,72	11,72	11,72	11,72
5		Ом	1163,9	393,2	173,2	136,6	111,49	97,29
6		А	0,326	0,966	2,19	2,78	3,4	3,9
7		-	1	1	0,998	0,997	0,994	0,993
8		-	0,01	0,03	0,068	0,086	0,105	0,12
9		А	0,426	1,066	2,29	2,87	3,48	3,97
10		А	1,243	1,27	1,39	1,48	1,597	1,71
11		А	1,31	1,66	2,68	3,23	3,83	4,32
12		А	0,332	0,98	2,23	2,83	3,46	3,97
13		кВт	0,486	1,215	2,61	3,27	3,97	4,53
14		кВт	0,039	0,062	0,162	0,235	0,33	0,42
15		кВт	0,0018	0,016	0,083	0,134	0,2	0,264
16		кВт	0,0023	0,0038	0,0098	0,014	0,02	0,025
17		кВт	0,187	0,226	0,99	0,527	0,694	0,853
18		кВт	0,299	0,989	2,21	2,74	3,28	3,68
19		-	0,615	0,814	0,847	0,839	0,825	0,812
20		-	0,325	0,642	0,854	0,89	0,909	0,92

Список использованной литературы

1. Проектирование электрических машин. Под. ред. И.Н. Копылова. - М.: Энергия, 1980.

2. М.М. Кацман. Расчёт и конструирование электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1984.

4. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболевская Е.А. Справочник. Асинхронные двигатели серии 4А. - М.: Энергоиздат, 1982.

5. Алексеев А.Е. Конструкция электрических машин. - Л.: Госэнергоиздат, 1985.

Размещено на Allbest.ru