Расчет асинхронного электродвигателя

Создание серии высокоэкономичных асинхронных двигателей. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора и магнитной цепи. Параметры рабочего режима. Составление коллекторного электродвигателя постоянного тока.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 21.01.2015
Размер файла 218,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«СЫЗРАНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Курсовая Работа

на тему: «Расчет асинхронного электродвигателя»

Выполнил студент:

Афанасьев Р.С.

Содержание

Введение

1. Выбор главных размеров электродвигателя

2 .Расчёт зубцовой зоны статора и воздушного зазора

3. Расчет ротора

4. Расчет магнитной цепи

5. Параметры рабочего режима

6. Расчет потерь

7. Расчет рабочих характеристик

8. Расчет пусковых характеристик

9. Тепловой расчет

Список используемой литературы

Введение

Электрическая машина (ЭМ) - электромеханический преобразователь электрической энергии в механическую энергию и обратно, имеющий техническое применение. Особенности асинхронной машины заключены в принципе работы, который основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с наведенными в обмотке ротора токами.

Электрическая энергия имеет большое преимущество перед другими видами энергии: ее можно передавать на большие расстояния, удобно распределять между потребителями, сравнительно просто и с высоким коэффициентом полезного действия преобразовывать в другие виды энергии. Процессом преобразования электрической энергии легко управлять и при этом автоматически получать необходимые характеристики преобразованной энергии.

Около 70% всей электрической энергии на месте потребления преобразуется в механическую энергию с помощью электродвигателей.

На первом этапе развития электропривода его основу составляли коллекторные электродвигатели постоянного тока. Однако с начала девяностых годов позапрошлого столетия в промышленности широко применяется изобретенный М.О. Доливо-Добровольским трехфазный асинхронный бесколлекторный двигатель.

Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу большинства механизмов использующихся во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточные меди, изоляции, электрической стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации средства составляют более 5% затрат из обслуживания всего оборудования.

Поэтому создание серии высокоэкономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей народно-хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономике материалов и трудовых ресурсов.

В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2-3 ступени по сравнения с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию дефицитных материалов.

Серия имеет широкий ряд модификации, специализированных исполнений на максимальных удовлетворительных нужд электропривода.

Темой проекта является расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором.

Целью данной работы является формирование и закрепление комплекса знаний по расчету и эксплуатации наиболее распространенных асинхронных двигателей и схем управления ими, а также воспитание и развитие навыков самостоятельной работы и самостоятельного принятия решений.

двигатель асинхронный электродвигатель ток

1. Выбор главных размеров

1. Высота оси вращения (предварительно) h = 0,18 м. Принимаем ближайшее стандартное значение h = 180 мм; Da = 0,322 м.

2. Внутренний диаметр статора

D = kD Da (1)

D = 0,68 * 0,322 = 0,219 м.

3. Полюсное деление

ф = р D/(2p) (2)

ф = р 0,279/3 = 0,172 м.

4. Расчетная мощность

P' = mIE = P2 (3)

P' = = 23 100 ВА

5. Электромагнитные нагрузки.

А = 36 * 103 А/м; Вд = 0,77 Тл

6. Обмоточный коэффициент (предварительно для однослойной обмотки) kоб1 = 0,95.

7. Расчетная длина магнитопровода

(4)

= = 0,11 м.

(Щ = 2nf / p = 2n * 50/2 = 157 рад/с].

8. Отношение л = lд /ф = 0,11/0,172 = 0,639. Значение л = 0,639 находится в допустимых пределах

Определение Z1, w1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора

9. Предельные значения tz1: tz1max = 16 мм; tz1min = 12 мм.

10. Число пазов статора

Z1min = (5)

Z1min=

Z2max = (6)

Z2max

Принимаем Z1 = 48, тогда q1 = Z1/(2pm) =48/(4 * 3) = 4. Обмотка однослойная.

11 . Зубцовое деление статора (окончательно)

(7)

м

12. Число эффективных проводников в пазу [предварительно, при условии а = 1]

(8)

(9)

А

13. Принимаем а = 1, uп = а u'п = 25 проводников.

14. Окончательные значения:

число витков в фазе

(10)

линейная нагрузка

(11)

А/м

магнитный поток

Ф = (12)

Ф = = 8,710-3 Вб

(для однослойной обмотки с q = 3,15 kоб1 = kp1 = 0,958; для Da = 0,322 м kE = 0,975); индукция в воздушном зазоре

Вд = (13)

Вд Тл

Значения А и Вд находятся в допустимых пределах.

15. Плотность тока в обмотке статора (предварительно).

(14)

А/м2

(AJ1 = 183109).

16. Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно), а = 1.

(15)

17.Сечение эффективного проводника (окончательно): принимаем nэл = 3, тогда qэл = qэф/nэф = 4,1/3 = 1,32 мм2. Принимаем обмоточный провод марки ПЭТМ (см. приложение Б), dиз = 1,32 мм, qэл = 1,368 мм2, qэ.ср =nэл qэл=5,3 мм2.

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

(16)

А/мм2

2. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Принимаем предварительно Вz1 = 1,9 Тл; Ва = 1,6 Тл,

bZ1 = (17)

bZ1= = 5,6*10-3 м = 5,6 мм

(для оксидированной стали марки 2013 kc = 0,97);

(18)

Размеры паза в штампе: bш = 3,7 мм; hш = 1 мм; 45°;

(19)

(20)

=мм

(21)

(22)

Паз статора показан на рисунке 1

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

b'1 = b1 - Д bп (23)

b'1 = 9,2 - 0,2 = 9,0 мм

b'2 = b2 - Д bп (24)

b'2 = 12,1- 0,2 = 11,9 мм

b'п.к = hп.к - Дh (25)

b'п.к = 22,3 - 0,2 = 22,1мм.

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки

(26)

Площадь поперечного сечения прокладок Sпр = 0; площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

Sиз = bиз(2hп + b1 + b2) (27)

Sиз = 0,4(2*26,1 + 9,2 + 12,1) = 29,4 мм2,

гдe односторонняя толщина изоляции в пазу bиз = 0,4 мм].

Коэффициент заполнения паза:

(28)

Полученное значение kз допустимо для механизированной укладки обмотки.

3. Расчет ротора

Воздушный зазор д = 0,7 мм.

Число пазов ротора Z2 = 38.

Внешний диаметр ротора

D2 = D - 2д (29)

D2 = 0,219 - 2 * 0,7 * 10-3 = 0,218 м.

Длина магнитопровода ротора l2 = l1 = 0,11 м.

Зубцовое деление ротора

tz2 = рD2/Z2 (30)

tz2=р 0,219/38 = 0,018 м = 18 мм.

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал;

Dj = DB = kBDa (31)

Dj = 0,23*0,322 = 0,0741 м ? 70 мм

Ток в обмотке ротора

I2 = ki I1 vi (32)

I2= 0,904 * 20,8 * 30,25 = 568,8 А,

где по ki = 0,2 + 0,8 cos ц

ki = 0,2 + 0,8 * 0,88 = 0,904;

(33)

(пазы ротора выполняем без скоса -- kск = 1)

Площадь поперечного сечения стержня (предварительно)

qп = I2/J2 = 5688/(25 * 106)

qп = 227 * 10 -6 м2 = 227 мм2

(плотность тока в стержне литой клетки принимаем J2 = 25 * 106 А/м2).

Паз ротора определяем. Принимаем bш = 1,5 мм; hш = 0,7 мм; h'Ш = 0,3 мм.

Допустимая ширина зубца

(34)

(принимаем ВZ2 = 1,8).

Размеры паза:

(35)

(36)

(37)

Уточняем ширину зубцов ротора по формулам:

(38)

(39)

Принимаем b1=9,6; b2 = 5,1мм; h1 = 33,74 мм.

Полная высота паза

(40)

Площадь поперечного сечения стержня

qc = (41)

qc

Плотность тока в стержне

J2 = I2/qс (42)

J2= 568/246 * 10 -6 = 2,3 * 106 А/м.

Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения кольца

(43)

(44)

(45)

Размеры короткозамыкающих колец:

hкл = 1,25 hп2 = 1,25*42 = 52,5 мм;

bкл = qкл / hкл (46)

bкл = 885/52,5 = 16,8 мм;

qкл = hкл / bкл (47)

qкл = 52,5 * 16,8 = 573 мм2;

Dк.ср = D2 - hкл (48)

Dк.ср = 218 - 52,5 = 166 мм.

4. Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2013; толщина листов 0,5 мм.

Магнитное напряжение воздушного зазора

Fдддkд (49)

kд = (50)

kд

Fд = 1,59 1060,814 1,150,5*10-3 = 1042 А ,

(51)

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

FZ1 = 1hz1Hz1 (52)

FZ1= 2 * 26,1 * 10-3 * 2070 = 94,4 А,

где hZ1 = Hп1 = 26,1 мм;

расчетная индукция в зубцах

(53)

BZ1 = 1,9 Тл

Принимаем Bz1 = 1,9 Тл, проверяем соотношение BZ1 и B'z1:

1,9 = 1,91 - 1,256 * 10-6 * 2070 * 1,35 = 1,9,

где для Bz1 = 1,9 Тл HZ1 = 2070 А/м.

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

FZ2 = 2hz2 Hz2 (54)

FZ2= 2 * 0,041 * 622 = 51,0 А

hz2 = hП2 - 0,1 b2 =29 (55)

индукция в зубце

(56)

для ВZ2 = 1,43 Тл находим НZ2 = 622 А/м

Коэффициент насыщения зубцовой зоны

(57)

Магнитное напряжение ярма статора

F = LаНa (58)

F = 0,233 750 = 175 А,

(59)

(60)

(при отсутствии радиальных вентиляционных каналов в статоре h'a = hа = 25,4 * 10-3 м), для Ва = 1,6 Тл ,На = 520 А/м.

Магнитное напряжение ярма ротора

Fj = Lj Hj (61)

Fj = 82,1 * 10-3 * 253 = 20,8 А.

(62)

(63)

(64)

для четырехполюсных машин

(65)

где для mК2 = 1,18 находим Hj = 253 А/м.

Магнитное напряжение на пару полюсов

Fц = Fд + FZ1 + FZ2 + Fa + Fj (66)

Fц = 1042 + 94,4 + 51,0 + 175 + 20,8 = 1570 А.

Коэффициент насыщения магнитной цепи

kм = FЦ/ Fд (67)

kм = 1570/1042 = 1,51.

Намагничивающий ток

(68)

Относительное значение

Iм* = Iм /I1НОМ (69)

Iм* = 6,12/20,8 = 0,29.

0,2 < Iм* < 0,3.

5. Параметры рабочего режима

Активное сопротивление обмотки статора

(70)

(дня класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура vрасч = 115° С; для медных проводников с115 = 10-6/41 Омм).

Длина проводников фазы обмотки

L1 = lcp1 w1 (71)

L1= 0,744 * 200 = 150,8 м;

lср1 = 2(lП1 + lл1) (72)

lср1 = 2(0,11 + 0,267) = 0,754 м; lП1 = l1 = 0,11 м;

lл1 = Клbкт + 2В (73)

lл1 = 1,3 * 0,19 + 2 * 0,01 = 0,267 м, где В = 0,01 м; Кл = 1,3;

(74)

Длина вылета лобовой части катушки

lвыл = kВЫЛВКТ + В (75)

lвыл = 0,4 * 0,19 + 0,01 = 0,086 м = 86 мм,

Квыл = 0,4.

Относительное значение r1

r1* = r1 (76)

r1* =0,362.

Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора

r2 =rс + (77)

r2=21,8 10-6 + = 36,5810-6 Ом;

rc = с115 (78)

rc = Ом;

здесь kr = 1 ;

(79)

Ом,

где для литой алюминиевой обмотки ротора с115 = Омм

Приводим r2 к числу витков обмотки статора:

(80)

= 36,5810-6 Ом,

здесь kc1 = 1.

Относительное значение

= r2 (81)

=0,417 =0,0228

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

(82)

(83)

h2 = hП.К - 2bИЗ = 22 - 2 * 0,4 = 21,2 мм; b1 = 8,5 мм; hк = 0,5(b1 - bш) = 0,5(8,5 - 3,7) = 2,4 мм; h1 = 0 (проводники закреплены пазовой крышкой); kв = 1; k'в = 1; l'д = lд = 0,14м;

лл1 =0,34 (lл1 - 0,64вф) (84)

лл1 = 0,34 (0,267- 0,64 0,172) = 1,94;

лд1 = (85)

лд1= =1,58

(86)

для в = 0 и tz2/tz1 = 10,4/11,3 = 0,92 k'CK = 1.

Относительное значение

x1* = x1 (87)

x1* == 0,12

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора

(88)

= 7,9*50*0,11(2,5+0,81+1,87) = 2225*10-6 Ом,

= (89)

= 2,5

h0 = h1 + 0,4b2 = 33,7 + 0,4 * 5,1 = 30 мм; b1 = 9,6 мм; bш = 1,5 мм;

hш = 0,7 мм; h'ш = 0,3 мм; qc = 227 мм2;

(90)

(91)

(92)

=1,005

так как при закрытых пазах Дz ? 0.

Приводим Х2 к числу витков статора

(93)

Относительное значение

(94)

6. Расчет потерь

Потери в стали основные

Рст.осн = р1,0/50 (95)

Рст.осн = = 285,2 Вт

[p1,0/5,0 = 2,5 Вт/кг для стали 2013];

ma = р(Dа - ha) ha lст1 kc1 vc (96)

ma = р(0,322 - 0,0254) * 0,0254 * 0,11 * 0,97 * 7,8 * 103 = 19,7кг;

mz1 = hz1 bz1cp Z1 lст1 kc1 vc1 (97)

mz1= 26,1 * 10-3 * 5 ,6* 10-3 * 48 * 0,11 * 0,97 * 7,8 * 10-3 = 5,84 кг;

kДА = 1,6; kдz= 1,8

49. Поверхностные потери в роторе

Рпов2 =pпов2(tz2 - bш2)Z2 lcт2 (98)

Рпов2= 279(18- 1,5)38*0,11 = 19,3 Вт;

Рпов2 = 0,5 k02 (99)

Рпов2 == 279,3Вт/м2.

где k02 = 1,5;

B01(2) = в01(2) kд Bд (100)

B01(2) = 0,37 * 1,15 * 0,722= 0,307 Тл;

гдев02 = 0,37.

Пульсационные потери в зубцах ротора

Pпул2 ? 0,11 (101)

Pпул2 =57,23 Вт

Впул2 = (102)

Впул2 = 0,096Тл

Bz2ср = 1,81 Тл из п. 37 расчета; г1 = 2,72 из п. 35 расчета;

mz2 = Z2 hz2 bz2ср lст2 kc2 (103)

mz2= 38 * 41,5 * 10-3 * 8,3 * 10-3 * 0,11 * 0,97 * 7800 = 10,89 кг;

hz2 = 34,3 мм из п. 37 расчета; bz2 = 4,39 мм из п. 32 расчета.

Сумма добавочных потерь в стали

Рст.доб = Рпов1 + Рпул1 + Рпов2 + Рпул2 (104)

Рст.доб = 19,3 + 57,23 = 73,53 Вт

пов1 и Рпул1 ? 0).

Полные потери в стали

Pст = Рст.осн + Рст.доб (105)

Pст = 285,2 + 76,53 = 361,7 Вт

Механические потери

Рмех = Кт (n /10)2 D4a (106)

Рмех = 0,88 (1500/10)2 0,3224 = 213Вт

[для двигателей с 2р = 4 коэффициент Кт = 1,3(1 - Da) = 1,3(1 - 0,322) = 0,88].

Холостой ход двигателя:

(107)

= 6,15 А

Iх.х.а = (108)

Iх.х.а = 0,59 А

э1х.х ? 3 I2м r1 = 36,1220,897 = 100,8Вт];

cos цх.х = Iх.х.а / Iх.х (109)

cos цх.х = 0,59/6,12 = 0,1

7. Расчет рабочих характеристик

Параметры

r12 = (110)

r12 = 2,54 Ом;

(111)

(112)

используем приближенную формулу, так как |у | < 1°:

(113)

= arctg 0,013 рад = |0,74'| < 1є

Активная составляющая тока синхронного холостого хода:

(114)

а' = (115)

а = с1 r1 (116)

b = c1(x1 + с1 x'2) (117)

b = 1,037(2,194 + 1,037*2,565) = 5,03 Ом.

Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения,

Рст + Рмех = 361,7 + 213 = 574 ? 0,57 кВт. (118)

Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений s = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03, принимая предварительно, что sном ? = 0,023. Результаты расчета сведены в табл.1. После построения рабочих характеристик (рис. 1) уточняем значение номинального скольжения: sном = 0,023.

Номинальные данные спроектированного двигателя:

Р2ном = 15 кВт, U1ном = 220/380 В, I1ном = 28,6 А, соs цном = 0,89, зном = 0,9.

Таблица 1- Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Расчетная формула

Размерность

Скольжение s

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Sном = =0,023

1

Ом

89,6

44,8

29,9

22,4

17,9

14,9

19,5

2

Ом

20,6

45,7

30,8

23,3

18,9

15,9

20,4

3

Х = b +

Ом

5,03

5,03

5,03

5,03

5,03

5,03

5,03

4

Ом

90,7

46

31,2

23,8

19,5

16,7

21,01

5

А

4,2

8,3

12,2

16

19,5

16,7

21

6

-

0,998

0,993

0,987

0,978

0,969

0,952

0,971

7

-

0,055

0,109

0,161

0,211

0,258

0,301

0,239

8

А

4,53

8,58

12,38

15,99

19,23

21,95

17,91

9

А

6,35

7,02

8,08

9,5

11,15

12,95

10,44

10

А

7,8

11,1

14,8

18,6

22,2

25,5

20,7

11

А

4,3

8,6

12,6

16,6

20,2

23,5

18,8

12

P1 = 3 U1ном I1a 10 -3

кВт

5,16

9,78

14,11

18,22

21,92

25,02

20,4

13

Рэ1 = 3 I12 r1 10 -3

кВт

0,164

0,331

0,589

0,931

1,326

1,75

1,153

14

Рэ2 = 3 (I11) 2 r/2 10 -3

кВт

0,076

0,154

0,274

0,433

0,616

0,813

0,536

15

Рдоб = 0,005 Р1

кВт

0,026

0,049

0,07

0,091

0,109

0,125

0,102

16

У Р = Рст + Рмех + Ртр.щ + Рэ1+ +Рэ2 + Рэ.щ + Рдоб

кВт

0,836

1,104

1,503

2,025

2,621

3,258

2,361

17

Р2 = Р1 - ?Р

кВт

4,324

8,9

12,6

16,2

19,3

21,7

18,03

18

з = 1 - ?Р/ P1

-

0,83

0,887

0,893

0,889

0,880

0,869

0,88

19

cos ц = I1a/I1

-

0,58

0,77

0,84

0,86

0,87

0,86

0,86

8. Расчет пусковых характеристик

а) Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния)

Расчет проводится в целях определения токов в пусковых режимах для дальнейшего учета влияния насыщения на пусковые характеристики двигателя. При отсутствии необходимости учитывать влияние насыщения от полей рассеяния расчет пусковых характеристик проводится аналогично, включая последние пункты формуляра (см. табл. 2). Подробный расчет приведен для s = 1. Данные расчета остальных точек сведены в табл. 2.

Р2ном = 18,5 кВт; U1ном = 220/380 В; 2р = 4; I1ном = 20,8;

x1 = 2,194 Ом; x'2 = 2,565 Ом; х12п = 90,45 Ом;

с1п = 1,02; r1 = 0,897 Ом; r'2 = 0,417 Ом; sном = 0,182

Таблица 2. Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока.

Расчетная формула

Размерность

Скольжение s

1

0,8

0,5

0,2

0,1

Sкр = =0,14

1

о = 6361 hc (9.245)

-

1,6

1,43

1,13

0,71

0,5

-

2

-

0,43

0,28

0,11

0,09

0,05

-

3

мм

0,017

0,02

0,023

0,023

0,024

0,024

4

-

1,67

1,5

1,13

1

1

1

5

-

1,4

1,2

1,06

1

1

1

6

Ом

0,58

0,5

0,44

0,42

0,42

0,42

7

-

1,86

0,93

0,96

0,97

0,99

0,98

8

-

2,25

2,31

2,4

2,46

2,49

2,56

9

-

0,95

0,97

0,98

0,99

1

1

10

Ом

2,44

2,49

2,51

2,54

2,56

2,56

11

Ом

1,49

1,64

2,09

3,87

6,84

4,16

12

Ом

4,68

4,71

4,73

4,75

4,77

4,76

13

А

77,4

76,2

73,5

62,0

45,6,

60,1

14

А

79,8

78,6

75,8

64,0

47,0

62,0

Активное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока [vрасч = 115° С, p115 = 10-6/20,5 Омм; bс/ bп = l; f1 = 50 Гц];

hc = hп - (hш + h'ш) (119)

hc = 26,1 - (0,7 + 0,3) = 27,1 мм;

о = 2рhс = 63,61 hc = 63,610,0271= 1,6;

для о = 1,6; находим ц = 0,43;

hr = hc / (1+ц) (120)

hr = 0,0251/(1+0,43) = 0,175 м = 17,5 мм;

(121)

= 173,3 мм2,

(122)

= 7,9 мм;

kr = qс/qr (123)

kr = 246/173,3 =1,67

(qc - по п. 33 расчета);

(124)

(по п. 45 расчета r'c = rс = 21,8*10-6 Ом; r2 = 36,58*10-6 Ом).

Приведенное сопротивление ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока

r'= Кr r'2 (125)

r' = 1,4 * 0,417 = 0,583 Ом.

Индуктивное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения для о = 1,6 (см. п. 57 расчета) ц' = kд = 1,05; (см. также п. 47 расчета)

(126)

= 0,95

по п. 47 расчета лп2о = лп2 - Д лп2о = 2,78 - 0,35 = 2,43,

Длп2о=л'п2(1-kд)- (127)

Длп2о = 0,25

х' = х'2 Кх (128)

х' = 0,95 * 2,565 = 2,44 Ом.

Пусковые параметры

х12п = kм x12 (129)

х12п = 1,51 * 59,9 = 90,45 Ом;

c12п = 1 + (130)

c12п = 1,02

Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения тока:

для s =1

Rп = r1 + c1п r'/s (131)

Rп = 0,897 + 1,02 * 0,583 = 1,49 Ом;

Хп = х1 + c1п x'2о (132)

Хп = 2,194 + 1,02 * 2,44 = 4,68 Ом;

(133)

= 77,4А;

(134)

= 79,8 А.

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

Расчет проводим для точек характеристик, соответствующих s = 1; 0,8; 0,5; 0,1, при этом используем значения токов и сопротивлений для тех же скольжений с учетом влияния вытеснения тока (см. табл.2).

Данные расчета сведены в табл.3. Подробный расчет приведен для s = 1.

Таблица.3. Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

Расчетная формула

Размерность

Скольжение s

1

0,8

0,5

0,2

0,1

sкр== 0,14

1

kнас

--

1,35

1,3

1,2

1,1

1,05

1,08

2

Fп.ср = 0,7

А

4133

3980

3674

3368

3215

3307

3

ВФд = Fп.ср 10-6 / (1,6 д CN)

Тл

3,69

3,55

3,28

3,00

2,87

2,95

4

kд = f (ВФд)

--

0,6

0,65

0,7

0,74

0,76

0,75

5

c1 = (tz1 - bш)(1 - kд)

мм

4,24

3,71

3,18

2,76

2,54

2,65

6

лп1нас = лп1 - Д лп1нас

--

1,33

1,34

1,36

1,41

1,47

1,45

7

лД1 = kд лД1

--

0,79

0,87

0,95

1,04

1,12

1,09

8

х1нас = х1 ? л1нас / ? л1

Ом

1,45

1,54

1,56

1,58

1,61

1,59

9

с1п = 1 + х1нас / х12п

--

1,02

1,02

1,02

1,02

1,02

1,02

10

с2 =(tz2 - bш2)(1 - kд)

мм

6,6

5,77

4,95

4,29

3,69

4,12

11

лп2онас = лп2о - Длп2нас

--

1,74

1,82

1,92

2,02

2,13

2,11

12

лД2 = kд лД2

--

1,12

1,21

1,31

1,38

1,42

1,4

13

х'2онас = х'2 ? л2онас / ? л2

Ом

1,78

1,86

1,98

2,14

2,26

2,18

14

Rп.нас = r1 + c1п.нас r'2о / s

Ом

1,49

1,64

2,09

3,87

6,84

4,16

15

Хп.нас = х1нас + с1п.нас х'2онас

Ом

3,26

3,35

3,47

3,63

3,75

3,67

16

I'2нас = U1 /

А

106

1002

93,8

71,6

48,7

68,1

17

I1нас = I'2нас

А

108

104

95,5

73,1

49,8

69,9

18

k'нас = I1нас / I1п (сравнить с принятым в п.1 kнас)

--

1,35

1,32

1,26

1,14

1,06

1,13

19

I1* = I1нас / I1ном

--

5,18

4,98

4,59

3,51

2,39

3,336

20

М* =

--

1,12

1,11

1,32

1,82

1,68

1,83

Индуктивные сопротивления обмоток. Принимаем kнас = 1,35:

(135)

= 4133 А

(136)

= 1,0;

(137)

(138)

ВФд = 3,69 Тл находим kд = 0,7.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

сЭ1 = (tz1 - bш1)(1 - kд) (139)

сЭ1= (10,4 - 3,7)(1 - 0,5) = 3,8;

(140)

= 0,2

[hк = = 2,95мм];

лп1нас = лп - Длп1нас (141)

лп1нас = 1,53 - 0,2 = 1,33.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения

лД1нас = лД1 кд (142)

лД1нас =1,53 * 0,7 = 1,2.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения

(143)

= 1,45 Ом

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока:

(144)

= 0,51

сЭ2 = (t2 - bш )(1 - kд) (145)

сЭ2= (18 - 1,5)(1 - 0,7) = 4,95

(для закрытых пазов ротора hш2 = h'ш + hш = 0,3 + 0,7 = 1 мм);

лп2нас = лп2о - Длп2нас (146)

лп2нас = 2,25 - 0,51 = 1,74.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения

лД2нас = лД2 кд (147)

лД2нас = 1,87 * 0,7 = 1,31.

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения

(148)

= 1,78 Ом;

с = 1 + (149)

с = = 1,02

Расчет токов и моментов:

Rп.нас = r1 + c1п.нас (150)

Rп.нас = 0,897+ 1,02 * 0,583 = 1,49 Ом;

Хп.нас = Х1нас + с1п.нас х'нас (151)

Хп.нас = 1,45 + 1,02 *1,78 = 3,26 Ом;

(152)

= 106 А

(153)

= 107,7 А;

Кратность пускового тока с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения

Iп* = (154)

Iп* == 5,2

Кратность пускового момента с учетом влияния вытеснения тока и насыщения

Мп* = (155)

Мп*=1,12

Полученный в расчете коэффициент насыщения

(156)

= 1,35

отличается от принятого kнас =1,35 менее чем на 15%.

Для расчета других точек характеристики задаемся kнас, уменьшенным в зависимости от тока I1;

принимаем при

s = 0,8 kнас = 1,3;

s = 0,8 kнас = 1,2;

s = 0,8 kнас = 1,1;

s = 0,8 kнас = 1,05.

Данные расчета сведены в табл.3, а пусковые характеристики представлены на рис. 3.

Критическое скольжение определяем после расчета всех точек пусковых характеристик (табл. 3) по средним значениям сопротивлений x1нас и х'нас, соответствующим скольжениям s = 0,2... 0,1:

SКР = (157)

SКР = = 0,182,

после чего рассчитываем кратность максимального момента: М*max = 1,12 (см. табл.3).

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

9. Тепловой расчет

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя

Дхпов1 = К (158)

Дхпов1 = = 45 єС

[К = 0,2; Р'э.п = kp Pэ1 = 367,6 Вт, для s = sном находим Рэ1 = 891 Вт; а1 = 108 Вт/м2 єС; kp = 1,07]

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора

(159)

= 3,32 єС

п1 = 2hпк + b1 + b2 = 2 * 22 + 8,5 + 11,8 = 64,3 мм = 0,064 м; для изоляции класса нагревостойкости Fлэкв = 0,16 Вт/м2, для d/dиз = 1,5/1,585 = 0,95 находим л'экв = 1,4 Вт/(м2 °С)].

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей

(160)

= 0,64 єС

Р'э.л1 = kp Pэ1 (161)

Р'э.л1 = 585 Вт;

Пл1 = Пп1; bиз.л1 max = 0,05 мм.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя

(162)

= 13,76 єС

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя

(163)

= [(45 + 3,32)20,14 +

+ (0,64 + 13,76)20,2228] / 0,726 = 27,4 єС

Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды

(164)

= 1312,5 / (0,9820) = 66,9 єС

?Р'в = ?Р' - (1 - К)(Р'э.п1 + Pст.осн) - 0,9Рмех (165)

?Р'в = 1893 - (1 - 0,2)(367,6+226,4) - 0,9 * 117 = 1312,5

(166)

? = 1805 + (1,07 - 1)(891 + 367,6) = 1893 Вт;

?P = 1805 для s = sном; sкop = (рDa + 8Пр)(l1 + 2lвыл1) = (р 0,272 +

+ 8 * 0,32)(0,14 + 2 * 0,0724) = 0,98 м2, Пр = 0,32 м для h = 160 мм; ав = 20 Вт/(м2 *°С) для Dа = 0,272 м].

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды

(167)

= 27,4 + 66,9 = 94,3° С.

Проверка условий охлаждения двигателя.

Требуемый для охлаждения расход воздуха

(168)

= 0,13 м3/c

km = m' (169)

km 2,5 *2,02 = 5,05

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором,

Q'в =0,6 D3а (170)

Q'в = 0,6*0,2723 = 0,18 м3/c.

Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.

Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.

Вывод: спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.

Список используемой литературы

1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копыло-ва. - М.: Энергия, 1980. - 496 с.

2. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М.: Высш. шк., 2002. - 757 с.

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

4. Электрические машины. Программа, методические указания, контрольные работы и курсовой проект/. Сост.: В.В. Алексеев П.В. Алексеев, Ю.П. Павлов. - СПб, СПГГИ, 2002.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор главных размеров обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора, воздушного зазора. Внешний диаметр ротора. Расчёт магнитной цепи. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Расчёт параметров асинхронной машины для номинального режима.

    курсовая работа [273,5 K], добавлен 30.11.2010

  • Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь, рабочих и пусковых характеристик.

    курсовая работа [218,8 K], добавлен 27.10.2008

  • Этапы проектирования асинхронного двигателя серии 4А с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчеты рабочих и пусковых характеристик.

    курсовая работа [3,6 M], добавлен 02.04.2011

  • Выбор главных размеров асинхронного двигателя основного исполнения. Расчет статора и ротора. Размеры зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь и рабочих характеристик двигателя.

    курсовая работа [351,5 K], добавлен 20.04.2012

  • Расчет и конструирование двигателя, выбор размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет параметров рабочего режима. Расчет рабочих и пусковых характеристик. Тепловой и вентиляционный расчет. Выбор схемы управления двигателем.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.09.2009

  • Расчет и конструирование двигателя, выбор главных размеров, расчет обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и выбор воздушного зазора. Моделирование двигателя в среде MatLab Power System Blockset а также с параметрами номинального режима.

    курсовая работа [331,3 K], добавлен 25.09.2009

  • Расчет главных размеров трехфазного асинхронного двигателя. Конструирование обмотки статора. Расчет воздушного зазора и геометрических размеров зубцовой зоны ротора. Параметры асинхронного двигателя в номинальном режиме. Тепловой и вентиляционный расчет.

    курсовая работа [927,5 K], добавлен 26.02.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.