Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Выбор главных размеров электродвигателя

2. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

4. Расчет магнитной цепи и намагничивающего контура

5. Определение параметров обмоток статора и ротора

6. Расчет потерь в машине и параметров холостого хода

7. Расчет рабочих характеристик

8. Расчет пусковых характеристик

9. Тепловой расчет

Заключение

Литература



ВВЕДЕНИЕ

Асинхронные машины в настоящее время являются самыми распространенными машинами в народном хозяйстве. В основном они используются как двигатели, реже - как генераторы. На долю асинхронных двигателей приходится не менее 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью. Они широко используются в устройствах автоматики и телемеханики, бытовых и медицинских приборах, устройствах звукозаписи и т.п. Широкое распространение асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании. электродвигатель статор ротор зубцовый

Асинхронные двигатели выпускаются в виде единых серий, которые практически обеспечивают все основные потребности при комплектовании электроприводов для всех отраслей народного хозяйства. Асинхронные двигатели являются основными двигателями для большинства электроприводов. Они потребляют около половины вырабатываемой электроэнергии. При этом наибольшее количество электроэнергии потребляют двигатели мощностью до 10 кВт. Поэтому технико-экономические показатели двигателей единой серии охватывающих этот диапазон мощностей, имеют важное значение для экономики страны.

Помимо основного исполнения в серии 4А имеется целый ряд специализированных исполнений: тропическое, химическое, на частоту 60 Гц, сельскохозяйственное, текстильное и др. Выпускают двигатели с повышенным пусковым моментом, повышенным скольжением, малошумные, многоскоростные и встраиваемые.

Выпускаются двигатели специализированные по конструкции: со встроенным электромагнитным тормозом, температурной защитой, встраиваемые, с повышенной точностью по установочным размерам, малошумные, высокоточные.

В основном исполнении двигатели выполняются с короткозамкнутым ротором и предназначаются для применения в условиях умеренного климата. Двигатели изготовляются защищенными (IР23) и закрытыми обдуваемые (IР44).

При создании электрической машины рассчитываются размеры статора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей машины. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны, чтобы при ее изготовлении трудоемкость и расход надежностью и наилучшими энергетическими показателями, при этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения ее в электроприводе.

При проектировании электрических машин необходимо учитывать соответствие их технико-экономических показателей современному уровню при соблюдении требований государственных и отраслевых стандартов, а так же назначение и условия эксплуатации, стоимость активных и конструктивных материалов, КПД, технологию производства, надежность в работе и патентную чистоту. Расчет и конструирование электрических машин неотделимы от технологии их изготовления. Поэтому при проектировании необходимо учитывать возможности электротехнических заводов, стремиться к максимальному снижению трудоемкости изготовления электрических машин.

Критерий оптимизации электрических машин определяется, как правило, минимумом суммарных затрат, т. е. минимумом стоимости материалов, затрат на изготовление и эксплуатацию. Стоимость эксплуатации зависит от КПД, коэффициента мощности, качества машины, ремонтоспособности и ряда других факторов.



1. Выбор главных размеров электродвигателя

Высота оси вращения

h=0,2 м.

Выбираем внешний диаметр статора D_a

D_a=0,313 м.

Внутренний диаметр статора

D=K_DD_A

K_D=0,76

м.

Полюсное деление

Где р- число пар полюсов

,

Где - частота в сети;

n₁=3000 об/мин- синхронная частота вращения.

;

м.



Расчетная мощность

где кВт - номинальная мощность на валу двигателя;

- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению.

- КПД двигателя;

- коэффициент мощности;

Вт.

Электромагнитные нагрузки (предварительно)

А/м, Тл.;

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки (предварительно)

.

Расчетная длина магнитопровода

,

Где А/м - линейная нагрузка,

Тл - индукция в воздушном зазоре;

рад/с.

м.

Отношение

.

2. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора

Предельные значения ;

м; м.

Число пазов статора определим

,

где - число фаз;

;

;

Принимаем двухслойную обмотку.

Зубцовое деление статора (окончательно)

;

м.

Число эффективных проводников в пазу статора при условии, что

параллельные ветви в обмотке отсутствуют ()

;

где - номинальный ток в обмотке статора;

- фазное напряжение.

А.

.

Число эффективных проводников в пазу статора

;

Принимаем .

.

Удовлетворяет условию: целое число, кратно двум.

Окончательные значения:

Число витков в фазе по



;

.

Линейная нагрузка (окончательно)

;

А/м.

Обмоточный коэффициент: для двухслойной обмотки с q=6; ;

Магнитный поток

;

Вб.

Индукция в воздушном зазоре (окончательно)

;

Тл.

Значения линейной нагрузки и индукции в воздушном зазоре соответствуют допускаемым.

Плотность тока в обмотке статора(предварительно)

А²/м³;

А/м²;

Площадь поперечного сечения эффективного проводника

,

Где - плотность тока в обмотке статора, А/м².

Сечение эффективного проводника. Принимаем число элементарных проводников , тогда

Из таблицы П-28 выбираем провод ПЭТВ. Диаметр неизолированной части 1.4 мм, с изоляцией 1.45 мм. Площадь поперечного сечения неизолированного провода .

Тогда .

Плотность тока в обмотке статора (окончательно).

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней.

Принимаем предварительно:

Тл;

Тл.

Ширина зубца

Где - коэффициент заполнения сердечника сталью для лакированной стали марки 2013.

мм.

Высота ярма статора

;

Размеры паза в штампе

;



мм.

;

,

Где - высота шлица паза;

=4 мм- ширина шлица в пазу.

мм.

мм.

По формулам найдем:

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку

;

.

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников

Где -площадь корпусной изоляции

мм - односторонняя толщина изоляции в пазу

Коэффициент заполнения паза медью паза статора

Воздушный зазор

Принимаем д=0,7 мм.

Число пазов ротора

Принимаем .

Внешний диаметр

;

мм.

Длина магнитопровода

мм.

Зубцовое деление ротора

;

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, т.к. сердечник ротора непосредственно насаживается на вал

мм.

Принимаем мм.

Ток в обмотке ротора

,

где - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение ,

;

;

-пазы ротора выполняем без скоса.

;

А.

Площадь сечения стержней

Где - плотность тока в стержнях ротора.

Паз ротора

Принимаем мм, мм, мм - размеры шлица.

Ширина зубцов ротора

Тл.

Где м - полная конструктивная д лина ротора , длина стали сердечника ротора и соответственно.

;

Размеры паза

м.

м.

Плотность тока в стержнях

Ток в замыкающих кольцах

Плотность тока в замыкающих кольцах



Площадь поперечного сечения замыкающих колец

Размеры короткозамкнутых колец

мм.

мм.

4. Расчет магнитной цепи и намагничивающего контура

Марку электротехнической стали выбираем по рекомендациям в зависимости от оси вращения проектируемого асинхронного двигателя - сталь 2013.

а) Магнитное напряжение воздушного зазора:



где индукция в воздушном зазоре, Тл;

воздушный зазор, м;

коэффициент воздушного зазора;

магнитная проницаемость, .

Коэффициент воздушного зазора:

,

Где

.

б) Магнитное напряжение зубцовой зоны статора:

Расчётная высота зубца статора .

Расчетная индукция в зубцах:

;

Так как , необходимо учесть ответвление потока в паз и найти действительную индукцию в зубце.

Коэффициент, определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца:

.

По кривой намагничивания стали 2013 (приложение 1, 2) подбираем значения индукции и напряженности.

Поэтому

.

в) Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:

где расчётная высота зубца ротора ;

расчётная напряжённость поля в зубце ротора.

;

Так как , необходимо учесть ответвление потока в паз и найти действительную индукцию в зубце .

Коэффициент, определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца:

.

По кривой намагничивания стали 2013 подбираем значения индукции и напряженности.

Поэтому

.

Коэффициент насыщения зубцовой зоны:

Полученное значение позволяет предварительно оценить правильность выбранных размерных соотношений и обмоточных данных проектируемой машины. Значение коэффициента попало в рекомендуемые пределы

г) Магнитное напряжение ярма статора:

,

где длина средней магнитной силовой линии в ярме статора, м;

напряжённость поля при индукции по кривой намагничивания для ярма, принятой при проектировании стали.

Длина средней магнитной силовой линии в ярме статора:

,

где высота ярма статора, м:



.

Тогда:

;

Индукция в ярме статора:

,

где расчётная высота ярма статора, при отсутствии радиальных вентиляционных каналов в статоре

При индукции напряжённость поля по кривой намагничивания равна

Соответственно:

д) Магнитное напряжение ярма ротора:

,

где напряжённость поля в ярме при индукции ;

длина силовых линий в ярме, м:

где высота спинки ротора.

Индукция в ярме ротора:

,

где коэффициент заполнения сталью ярма ротора, принят ранее;

расчётная высота ярма ротора для двигателей с , м:

,

где и - диаметр и число рядов аксиальных вентиляционных каналов в сердечнике ротора (, ).

Тогда

Соответственно:

При индукции напряжённость поля по кривой намагничивания равна Значит магнитное напряжение ярма ротора:

На этом расчёт магнитных напряжений участков магнитной цепи двигателя заканчивается. Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи на пару полюсов:

.

То есть:

Коэффициент насыщения магнитной цепи:

Намагничивающий ток:

.

Относительное значение:

Относительное значение служит определённым критерием правильности произведённого выбора и расчёта размеров и обмотки двигателя. Можно сделать вывод о том, что размеры машины выбраны правильно.

5. Параметры рабочего режима

Активное сопротивление обмоток статора

Где - удельное сопротивление меди для класса нагревостойкости F;

- коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока;

- общая длина эффективных проводников фазы обмотки м.

- средняя длина витка обмотки, м;

м - длина пазовой части витка.

- длина лобовой части витка, м;

-вылет лобовых частей обмотки;

- средняя ширина катушки, м;

;

м - длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части;

- коэффициент;

м;

Относительное значение активного сопротивления обмоток статора

Активное сопротивление обмоток ротора

,

где - сопротивление стержня, Ом;

- сопротивление участка замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями, Ом;

м- полная длина стержня.

Ом*м - удельное сопротивление алюминия для изоляции класса F.

- коэффициент увеличения активного сопротивления стержня от действия эффекта вытеснения тока;

Ом;

Приведенное значение активного сопротивления обмоток ротора

Относительное значение

.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора

,

где расчётная длина при отсутствии радиальных вентиляционных каналов.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:

,

где ; ; ; ; ;

;

.

Тогда

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:

,

где и число пазов на полюс и фазу и длина лобовой части витка обмотки;

укорочение шага обмотки.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:

,

находим следующим образом, учитывая, что при полузакрытых или полуоткрытых пазах статора с учетом скоса пазов:

,

где коэффициент .

Значит:

.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

.

Относительное значение:

.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния

,

где ;

Тогда:

.

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния в роторах с литыми обмотками при замыкающих кольцах, прилегающих к торцам сердечника ротора рассчитывают по формуле:

;

.

где средний диаметр замыкающих колец;

коэффициент приведения токов в кольце к току в стержне;

и средние высота и ширина колец.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора:

,

Где

Из формулы видно, что при большом числе пазов ротора, приходящихся на пару полюсов: , без заметной погрешности можно принять .

Тогда .

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

.

Приводим к числу витков обмотки статора:

Относительное значение:

.

6. Расчет потерь

Потери в асинхронных машинах подразделяют на потери в стали (основные и добавочные), электрические, вентиляционные, механические и добавочные при нагрузке.

Основные потери в асинхронных двигателях рассчитывают только в сердечнике статора, так как частота перемагничивания ротора в режимах, близких к номинальному, очень мала и потери в стали ротора даже при больших индукциях незначительны.

Основные потери в стали статоров асинхронных машин определяем по формуле:

где удельные потери в стали при индукции и частоте перемагничивания . Соответственно для стали 2013 -;

показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания; принимаем ;

коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических факторов; для машин мощностью меньше приближённо можно принять , ;

и индукция в ярме и средняя индукция в зубцах статора;

и масса стали ярма и зубцов статора:

;

,

высота ярма статора;

расчётная высота зубца статора;

удельная масса стали, в расчетах принимаем .

Тогда:

Основные потери в стали статора:

Поверхностные потери в статоре:



Поверхностные потери в роторе:

где удельные поверхностные потери (потери, приходящиеся на поверхности зубцов статора и ротора, определяемые формулой:

.

Здесь коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери (принимаем ). Для определения поверхностных потерь вначале находят амплитуду пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов статора и ротора;

частота вращения двигателя ().

,

.

Для .

Для .

Следовательно:

Удельные поверхностные потери:

.

Полные поверхностные потери в статоре:

.

Полные поверхностные потери в роторе:

.

Пульсационные потери в зубцах ротора:

Пульсационные потери в зубцах ротора:

Для определения пульсационных потерь вначале находиться амплитуда пульсаций индукций в среднем сечении зубцов для зубцов статора и ротора:

где ; индукция в зубцах ротора,

; индукция в зубцах статора.

Так как пазы статора открыты, то вместо подставляем расчетную величину раскрытия паза.

Значение для открытых пазов определяем в зависимости от соотношения

Массу стали зубцов ротора рассчитаем по формуле:

.

Пульсационные потери в зубцах статора:

Пульсационные потери в зубцах ротора:

.

Сумма добавочных потерь в стали:

.

Полные потери в стали:

.

Механические потери на трение в подшипниках и вентиляционные потери в двигателях с радиальной системой вентиляции без радиальных вентиляционных каналов, с короткозамкнутым ротором и вентиляционными лопатками на замыкающих кольцах:

,

где при .

Ток холостого хода двигателя:

где - реактивная составляющая тока холостого хода.

При определении активной составляющей холостого хода принимают, что потери на трение и вентиляцию и потери в стали при холостом ходе двигателя такие же, как и при номинальном режиме.

При этом условии:

Электрические потери в статоре при холостом ходе приближенно принимают равными:

.

Следовательно:

.

Ток холостого хода двигателя:

.

Коэффициент мощности при холостом ходе:

.

7. Расчет рабочих характеристик

Активное сопротивление взаимной индукции

.

.

Коэффициент определяем из выражения:

.

Используем приближенную формулу, так как :

.

Активная составляющая тока синхронного холостого хода:



.

При можно использовать приближенный метод, так как в этом случае и .

Тогда

;

;

.

Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения:

.

Расчёт данных для построения рабочих характеристик

Вычисления сведены в таблицу 1.

По формулам (1,т. 9.30, с 421);

Рассчитываем рабочие характеристики задаваясь S=0,005-0,03

Таблица 2 - Рабочие характеристики асинхронного двигателя

№ П/П	Расчетная формула		Скольжение s
			0,005	0,01	0,015	0,012	0,025	0,03	0,0265
1		Ом	20,88	19,44	7,63	5,2	4,18	4,81	5,18
2		Ом	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63
3		Ом	21,97	20,55	7,9	5,9	4,96	4,3	5,2
4		А	10,05	19,64	28,82	36,92	44,42	51,11	42,42
5		_	0,998	0,993	0,987	0,976	0,961	0,949	0,961
6		_	0,057	0,114	0,168	0,22	0,27	0,318	0,27
7		А	9,89	21,24	23,94	26,95	32,6	37,32	41,62
8		А	7,54	8,92	9,28	12,32	11,9	15,7	21,89
9		А	12	25	28,1	32,4	39,7	47,4	55,2
10		А	21,54	24,58	25,18	32,62	41,42	59,4	46,9
11		кВт	14,45	27,22	39,56	50,79	61,13	70,83	61,13
12		кВт	0,58	0,872	1,335	1,932	2,65	3,487	2,65
13		кВт	0,066	0,257	0,565	0,967	1,456	2,017	1,456
14		кВт	0,072	0,136	0,198	0,254	0,306	0,354	0,306
15		кВт	1,93	2,48	3,31	4,37	5,63	7,07	5,63
16		кВт	12,52	24,74	36,25	46,42	55,5	63,76	55,5
17		_	0,638	0,788	0,833	0,849	0,854	0,853	0,856
18		_	0,391	0,6	0,705	0,753	0,774	0,781	0,777

8. Расчет пусковых характеристик

Активное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока (н_расч = 115^оС, с₁₁₅ =10^-6/20,5 Ом·м; b_c=b_п );

Приведём расчёт для При литой алюминиевой обмотке и расчётной температуре

при находим .

Глубина проникновения тока:



Коэффициент для грушевидных стержней находим по отношению площадей всего сечения стержня и сечения, ограниченного высотой , то есть:

,

где площадь сечения, ограниченного высотой :

Где

Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока:

,

где

Приведенное сопротивление ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока:

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом эффекта вытеснения тока

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учётом эффекта вытеснения тока:

,

где

,

,

где коэффициент магнитной проводимости участка паза, занятого проводником с обмоткой.

Определим изменение индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока:

то есть:

Соответственно:

Учитывая, что индуктивное сопротивление взаимной индукции с уменьшением насыщения магнитопровода увеличивается, в расчете пусковых характеристик для скольжений , оно может быть принято равным:

.

Пусковые параметры:

Не внося большой погрешности, в расчетных формулах пусковых режимов пренебрегают сопротивлением . Это оправдано при токах, заметно превышающих номинальный, так как электрические потери в обмотках, возрастающие пропорционально квадрату тока, многократно превышают потери в стали, для учета которых в схему замещения введен параметр .

При этом допущениях коэффициент:

Расчёт токов с учётом влияния эффекта вытеснения тока для

Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения тока

.

Таблица 3 - Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока

№ П/П	Расчетная формула	Раз- мер- ность	Скольжение s	Sкр
			1	0,8	0,5	0,2	0,1	0,131
1		_	1,4	1,25	0,99	0,63	0,44	0,51
2		_	0,25	0,17	0,12	0,05	0,04	0,4
3		мм	15,9	17,6	18,1	18,3	20,9	15,7
4		_	1,24	1,12	1,08	1,07	0,93	1,26
5		_	1,23	1,12	1,08	1,07	0,93	1,25
6		Ом	0,289	0,268	0,262	0,262	0,238	0,292
7		_	0,97	0,98	0,98	0,99	0,99	0,98
8		_	2,399	2,41	2,41	2,42	2,42	2,41
9		_	0,994	0,996	0,996	0,998	0,998	0,996
10		Ом	0,262	0,263	0,263	0,263	0,263	0,263
11		Ом	0,124	0,133	0,171	0,335	0,534	0,545
12		Ом	0,58	0,582	0,58	0,58	0,58	0,58
13		А	135,9	134,5	131,8	124,5	120,1	118,4
14		А	137,847	135,5	133,7	115,4	141	141,3



Рис.1 Рабочие характеристики

Расчет пусковых характеристик с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

Индуктивные сопротивления обмоток

Принимаем , тогда средняя МДС обмотки, отнесённая к одному пазу обмотки статора:

где ток статора, соответствующий расчётному режиму без учёта насыщения; число параллельных ветвей обмотки статора; число эффективных проводников в пазу статора; коэффициент, учитывающий уменьшение МДС паза, вызванное укорочением шага обмотки; коэффициент укорочения шага обмотки: .

По средней МДС рассчитываем фиктивную индукцию потока рассеяния в воздушном зазоре:

,

где коэффициент

.

По полученному значению определяют отношение потока рассеяния при насыщении к потоку рассеяния ненасыщенной машины, характеризуемое коэффициентом , значение которого находим по кривой : при ,

Значение дополнительного эквивалентного раскрытия пазов статора:

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при насыщении определяют для статора из выражения:

где проводимость, рассчитанная без учёта насыщения, вызванное насыщением от полей рассеяния уменьшение коэффициента магнитной проводимости рассеяния полузакрытого паза:

Следовательно:

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния при насыщении участков зубцов статора:

.

Индуктивное сопротивление обмотки статора с учётом насыщения от полей рассеяния определяем по отношению сумм коэффициентов проводимости, рассчитанных без учёта и с учётом насыщения от полей рассеяния:

.

Для короткозамкнутых роторов дополнительное раскрытие рассчитываем по формуле:

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при насыщении определяют для ротора из выражения:

Где



Соответственно:

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния при насыщении участков зубцов ротора:

Для ротора принимаем отношение сумм проводимостей, рассчитанных без учёта влияния насыщения и действия вытеснения тока (для номинального режима) и с учётом этих факторов:

Коэффициент:

Расчёт токов и моментов:

Ток в обмотке ротора:

Соответственно:

;

Кратность пускового тока с учётом влияния вытеснения тока и насыщения:

Кратность пускового момента с учётом влияния вытеснения тока и насыщения:



_{Полученный в расчёте коэффициент насыщения:}

Расхождение полученного и принятого первоначально составляет , значит расчет для считаем законченным.

Аналогично проводим расчёты и для . Критическое скольжение, вычислим по формуле:

.

Результаты расчетов сведены в табл. 9 и представлены на рис. 11 и на листе 3 графической части.

Расчет пусковых характеристик для других значений скольжения производится аналогично. Данные расчёта других точек сведены в таблице 3.

Кратности пускового и максимального моментов спроектированного двигателя соответствуют требованиям ГОСТ 19523-74.

Таблица 4 - Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

№ п/п	S=	1	0,8	0,5	0,2	0,1	Sкр=0,131
1		1,35	1,3	1,2	1,1	1,05	1,08
2		4115	3778	3487	3196	3051	3138
3		3,62	3,45	3,1	2,8	2,3	2,5
4		0,5	0,53	0,61	0,72	0,84	0,79
5		0,007	0,007	0,006	0,004	0,002	0,003
6		7,26	6,82	5,66	4,06	2,32	3,05
7		0,48	0,478	0,444	0,355	0,222	0,296
8		0,9393	0,929	0,896	0,828	0,688	0,76
9		1,47	1,472	1,506	1,595	1,728	1,654
10		0,798	0,846	0,974	1,149	1,341	1,261
11		0,206	0,21	0,222	0,241	0,265	0,254
12		0,172	0,175	0,183	0,195	0,212	0,204
13		1,029	1,03	1,032	1,034	1,038	1,036
14		0,121	0,13	0,167	0,325	0,518	0,528
15		0,38	0,39	0,41	0,44	0,49	0,47
16		59,2	53.,2	49,9	40,2	30,5	31,2
17		60,5	54,5	50,7	41,7	31,6	32,2
18		1,556	1,476	1,39	1,248	1,13	1,15
19		8.73	8.5	7.5	5.1	4.1	4.5
20		1.16	1.33	1.56	1.62	1.9	1.78

Рис. 2. Пусковые характеристики спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором



9. Тепловой расчет

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя, °С:

.

принимаем .

Электрические потери в обмотке статора делятся на потери в пазовой части и потери в лобовых частях катушек :

,

,

где - коэффициент увеличения потерь, для обмоток с изоляцией класса нагревостойкости F:

принимаем среднее значение коэффициента теплоотдачи с поверхности .

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора, °С:

,

где - расчетный периметр поперечного сечения паза статора, равный для прямоугольных полуоткрытых пазов:

.

Для изоляции класса нагревостойкости F , для находим .

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей, °С:

.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя, °С:

.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя, °С:

.

Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды, °С:

,

где коэффициент подогрева воздуха, ;

- сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя, Вт:

,

Где

,

где - сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре.

Эквивалентная поверхность охлаждения корпуса с учетом поверхности ребер станины, м²:

,

где - условный периметр поперечного сечения ребер корпуса двигателя.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, °С:

.

Проверка условий охлаждения двигателя.

Требуемый для двигателей со степенью защиты IP44 охлаждения расход воздуха, :

.



где - коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором:

.

Коэффициент принимаем по рекомендациям.

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором, может быть определен по формуле, :

.

Нагрев частей двигателя сравниваем с допустимыми пределами.

Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха, если .



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам.

Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.

Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.

Вывод: спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям



ЛИТЕРАТУРА

1. Проектирование электрический машин: учебник для бакалавров / под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Издательство Юрайт, 2012. - 767 с. - Серия : Бакалавр. Углубленный курс.

2. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. - М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с., ил.

3. Проектирование трехфазного асинхронного двигателя [Текст] : метод. указания / А.Э. Старцев, П.С. Шичев. - Ухта : УГТУ, 2015. - 58с.

Размещено на Allbest.ru