Расчёт асинхронного двигателя с фазным ротором

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Около семидесяти процентов всей электрической энергии на месте потребления преобразуется в механическую энергию с помощью электродвигателей, предназначенных для электропривода различных машин и механизмов.

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

Двигатели этого типа более дешевые, надежные и не требующие дорогих преобразовательных установок. Они дают более эффективное динамическое торможение в одну ступень с небольшим начальным ударным моментом.

Асинхронные двигатели (АД), выполненные с короткозамкнутым ротором, имеют недостаток, выражающийся в невозможности плавного регулирования частоты вращения без специальных преобразовательных установок. У другого типа асинхронных двигателей на роторе располагается обмотка, аналогичная статорной обмотке. Выводы обмотки через кольца и щетки подключаются к реостату, который служит для пуска двигателя с повышенным начальным моментом или для регулирования его частоты вращения. Этот тип двигателя называется двигателем с фазным ротором или с контактными кольцами.

Таким образом, электрические машины являются существенным элементом энергетических систем и установок. Поэтому для специалистов, работающих в самых разных отраслях электротехники, необходимо изучение основ теории электрических машин и основ электропривода.

Изучив курс дисциплины “Электрические машины общепромышленного назначения” и “Основы электропривода” студент должен знать основы теории, устройство элементов и принцип действия электрических машин; иметь представление о номинальных параметрах и каталожных данных электрических машин, способах повышения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности; уметь использовать в практической работе основные положения электропривода, понимать принципы сопряжения характеристик рабочего механизма и характеристик электродвигателя.

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Частота вращения вала двигателя 1500 об/мин; cos?_{H =} 0,78; КПД передачи k=0,8

номин. Мощность, РН	синхр. Частота вращения, n1	схема соединения обмоток статора	Линейное напряжение, Uл	Ммах /Mmin	номин. Скольжение, SH
кВт	об./мин.		В.		%
2,8	1000	Y	380	2	4

2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

2.1 Определение главных размеров асинхронной машины

К главным размерам машины относятся:

- внутренний диаметр статора

- расчётная длина воздушного зазора

Если взять частоту сети 50Гц то число пар полюсов:

р1 = f1*60/n1

Где n1- синхронная частота вращения магнитного поля статора

p₁ = 50*60/1000 = 3 или 2 p₁ = 6

расчётная мощность S₁= K_E*P_H / ?H*cos?_H где K_E- коэффициент, показывающий какую часть от номинального напряжения составляет ЭДС в обмотке статора который найдём из графика на рис. 1.1

Рис. 1.1

Так как число пар полюсов p₁ =3 то из графика коэффициент K_E=0,975

Находим расчётную мощность: S₁= K_E*P_H / ?H*cos?_H

S₁= 0,975*2,8/0,8*0,78 = 4,375 кВА

Предварительно определим высоту вращения оси двигателя для заданной мощности

Рис. 1.2

Так как 2 p₁ = 6 а заданная мощность Р_Н=2,8 кВт то из графика h = 100-110 мм

Из таблицы:

Таблица 1. Высота оси вращения электрических машин (ГОСТ 13267-73) и соответствующие им наружные диаметры статоров асинхронных двигателей серии 4А

h, мм	56	63	71	80	90	100	112	132
Dа, м	0.089	0.1	0.116	0.131	0.149	0.168	0.191	0.225
h, мм	160	180	200	225	355	280	315
Dа, м	0.272	0.313	0.349	0.392	0.660	0.530	0.590

Берём наименьшее значение h = 100 мм.; Dа = 0,168 м.(наружный диаметр статора)

Коэффициент K_D для числа пар полюсов статора (2 p₁ = 6) стр. 344(1)

K_D= 0.72 при мощности двигателя менее 10 кВт тогда внутренний диаметр статора D= K_D *Dа

D= 0.72*0.168 = 0.121м.

Полюсное деление статора определим из выражения : ? = ?*D/2p₁

? = 3.14*0.121/6 = 0,06

далее определяется расчетная длина статора

?1- синхронная угловая частота вращения магнитного поля статора;

?1 = 2?n1/60 ?1 = 2*3.14*1000/60 = 104.7 об/мин

Коэффициенты полюсного перекрытия а _б и формы поля Кв принимаются из расчета синусоидального поля в воздушном зазоре; поэтому а б = 2/ п ? 0,64; Кв = п /2v 2 ? 1,11.

Значение обмоточного коэффициента предварительно принимается

- для однослойных обмоток Коб1 = 0,95 - 0,96; при мощности менее 10 кВт.

- для двухслойных обмоток Коб1 = 0,91 - 0,92; при мощности более 10 кВт.

Параметры A и Вб определяются по графикам, представленным на рис. 1.3.

Рис.1.3. Зависимости магнитной индукции и линейной нагрузки от внешнего диаметра статора

А= 25*10³ А/м -нагрузка В_б = 0,86 Тл

L_б =( 2*4,375*10³) / (3,14*0,121²*104,7*0,64*1,11*0,96*25*10³*0,86) = 8,75*10³/70,6*10³ = 0,124 м.

Если расчетная длина сердечника превышает 0,25 - 0,3 м, то сердечник необходимо “разбить” на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами шириной 10 мм Если L6 < 0,25 - 0,30 м, то конструктивная длина статора L1 = Lcm1 = Lo и ротора L2 = Lcm2 = L6.

2.2 Обмотка, пазы и ярмо статора

Предварительный выбор зубцового деления t1 осуществляется по рис. 2.1, где зона 1 определяет возможные значения t1 для двигателей с высотой оси вращения h < 90 мм; зона 2 - 90 < h < 250 мм и зона 3 для многополюсных двигателей, h > 280 мм. Из рисунка следует выбирать не одно значение зубцового деления, а пределы значений t 1min - t 1max

Рис.2.1 Зависимости величины зубцового шага от значения полюсного деления статора со всыпной обмоткой

? = 0,06 t_1min= 0.009 t_1max= 0.011

Тогда возможные числа пазов статора:

Z1min =3.14*0.121/0.011= 34 Z1max =3.14*0.121/0.009= 42

Окончательно число пазов статора Z₁?36 принимается из полученных пределов с учетом, что число пазов, приходящееся на фазу и полюс, должно быть целым:

m₁- число фаз

q₁= 36/6*3= 2

Тогда зубцовый шаг статора:

t1 = 3.14*0.121/6*3*3 = 0.007 м.

должен быть не менее 6 - 7 мм для двигателей с высотой оси вращения h > 56 мм.

Число проводников в пазу.

Количество эффективных проводников un1 вначале определяется при условии, что число параллельных ветвей в обмотке равно единице (а1 = 1), а номинальный ток обмотки статора

I1н= S*10³ / m1*Uф1, А.: I1н= 2800/3*220= 4.2 A

Un1 = A*t1*a1 / I1H

где А - принятое ранее значение линейной нагрузки. А=25*10³ А/м

Число un1 округляем до целого. Величина а1 зависит от типа обмотки и числа полюсов.

un1 = 25000*0.007*1/4.2 ? 42

Число витков в фазе обмотки

W₁ = 42*54/2*3=378

Окончательное значение линейной нагрузки:

Оно должно незначительно отличаться от принятого ранее; в противном случае надо изменить число эффективных проводников в пазу.

A = 2*4.2*378*3/3.14*0.121= 25071 = 25.1*10³ А/м

Сечение эффективных проводников определяют, исходя из допустимой плотности тока jдол, которая для мягких секций принимается в пределах jдол = 5,0 - 6,5 А/мм² для машин мощностью 1- 100 кВт (большая плотность для машин меньшей мощности).

При определении сечения обмоточных проводников следует учитывать, что для всыпных мягких обмоток, закладываемых в полузакрытые пазы, могут быть использованы провода круглого сечения диаметром не более 1,8 мм (в сечении этому диаметру соответствует площадь около S'? 2,5 мм², чтобы проводники легко проходили в паз через его щель). При невыполнении этого условия эффективный проводник разделяют на несколько элементарных

S^/c1= 4.2/5= 0.84

где nэл1 - число элементарных проводников в одном эффективном.

Далее по табл. 2.1 выбираются стандартное сечение проводника Sc1, ближайшее к S^/с1; марка провода; диаметры и сечения “голого” и изолированного проводов d, dиз, Sc, Sиз.

Таблица 2.1 Диаметры и площади поперечного сечения круглых медных эмалированных проводов марок ПЭТВ и ПЭТ-155

номинальный диаметр неизолированного провода d, мм	среднее значение диаметра изолированного провода dиз, мм	площадь поперечного сечения неизолированного провода, Sc, мм2
0.50	0.545	0.1963
(0.53)	0.585	0.221
0.56	0.615	0.246
0.60	0.655	0.283
0.63	0.69	0.312
(0.67)	0.73	0.353
0.71	0.77	0.396
0.75	0.815	0.442
0.80	0.865	0.503
0.85	0.915	0.567
0.90	0.965	0.636
0.95	1.015	0.709
1.00	1.08	0.785
1.06	1.14	0.883
1.12	1.20	0.985
1.18	1.26	1.094
1.25	1.33	1.227
1.32	1.405	1.368
1.40	1.485	1.539
1.50	1.585	1.767
1.60	1.685	2.011

Примечания: 1. Провода, размеры которых указаны в скобках, следует применять только в отдельных случаях при обосновании технико-экономической целесообразности; 2. Среднее значение изолированного провода вычислено с учетом расчетной средней двусторонней толщины эмалевой изоляции, принимаемой, как округленное среднее арифметическое из минимальной и максимальной толщины.

Уточняется плотность тока, А/мм , по формуле:



j= 4.2/0.883= 4.76 А/мм²

Размеры паза зубца и пазовая изоляция.

Общее число проводников в пазу:

n_п1 = u_п1 * n_эл1

n_п1 = 42*1 = 42

Площадь, занимаемая проводниками, мм²:

S_пр1 = n_п1*d²_из

S_пр1 = 42*1,06² = 47 мм²

Свободная площадь паза:

S_п1 = S_пр1/К_з

где К_з - коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками.

Для обмоток в машинах мощностью 0,6 - 100 кВт рекомендуется принимать К_з = 0,68 - 0,74

S_п1 = 47/0,68 = 78,6 мм²

Из таблицы 9.12 {1} стр. 357 находим значения магнитной индукции на участках цепи для 2р=6 :

Ярма статора В_а = 1,4-1,6

Зубцы статора при постоянном сечении(круглый провод) В_z1 = 1,6-1,9

k_c=0.97

Высота ярма статора

h_a= Ф/*(2В_аL_бk_c)

где Ф - магнитный поток

Ф= К_еU₁/4k_BW₁k_обf₁

Ф= 0.0046 Вб

h_a= 0,014 м

Высоту паза найдём из формулы:

h_п = (D_a-D)/2 - h_a

h_п =0.0095 м.

при h ? 250 мм угол скоса паза берём ?₁ = 45 ^? (1) стр. 362

угол между осями зубцов:

? = 360/Z₁

? = 360/36= 10 ^?

расстояние между стенками зубцов b_z = 6-8 мм. (2) Стр. 14

ширина шлица паза

b_ш = d_из+(1,5….2)

b_ш = 1,14+1,5 = 2,64 мм.

высота шлица и высота клиновой части паза выполняем в пределах : h_ш = 0,6- 0,8 мм.;

h_к = 2,5 - 3,5 мм. (1) стр. 361

2.3 Расчет фазного ротора

Для нормальной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы фазная обмотка ротора имела столько же фаз и полюсов, сколько и обмотка статора, т.е. m2 = m1 и p2 = p1.

Число пазов на полюс и фазу ротора q2, а также число пазов ротора Z2 должно отличаться от числа пазов статора и определяется по формуле:

q2 = q1 ± 1; Z2 = 2p2 * m2 * q2

q2 = 2 ± 1=1 ; Z2 = 6*3*1=18

Для определения числа витков:

W2 =(E2 / U1H)*W1

W2 =(115,61/380)*378= 115

в фазе роторов с катушечной обмоткой (когда q2 ? 1) устанавливается значение ЭДС фазы Е2:

- при соединении в звезду E2= U2k /v3-( по заданию); E2=198/v3= 114 В.

- при соединении в треугольник E2 = U2k.

Здесь U2k - напряжение на контактных кольцах в момент пуска двигателя, которое должно находиться в пределах 150 - 200 В.

Число эффективных проводников в пазу

un2 = 115/3*1 = 38

должно быть четным, поэтому полученное значение округляется до un2, уточняется число витков в фазе W2 = uп2* p2 *q2 W2= 1*3*38= 114

и проверяется

U2k = 1.73*380*114/378=198?200 В.

Фазный ток ротора

I₂ = Ki*I1н Кпр ,

где Ki= 0,84 - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I1 / I2, принимается по рис.2.2; Кпр - коэффициент для приведения параметров неподвижного ротора к параметрам статора,

Кпр= 3*378*0,96/3*114*1=4,8

где Коб1= 0,96,Коб2= 1 - обмоточные коэффициенты статора и ротора.

Значения коэффициентов Коб для диаметральных обмоток приведены в табл. 2.2.

Рис.2.2 Зависимость коэффициента Кj от коэффициента мощности

Таблица 2.2 Значения коэффициентов Коб

q2	1	2	3	4	5 и более
Коб	1	0,965	0,96	0,955	0,95

I2н = Ki*I1н Кпр ,

I2н= 0,84*4,2*4,8= 16,8А.

Внешний диаметр ротора, м, определяется по формуле

D' = D - 2?

Где ?-ширина воздушного зазора, м, при 2р ?4 ?? (0,25+D)*10^-3

??(0,25+0,121)*10^-3= 0,371*10^-3 м. (стр. 367 {1}

D'= 0,121-2*0,371*10^-3=0,120 м.

Зубцовое деление (зубцовый шаг) ротора, м,

t₂ = ? D'^//Z2

t2 = 3,14*0,120/18=0,02

определить число эффективных- Un2, элементарных и полное число проводников в пазу- nп2; определить свободную площадь паза ротора- Sп1, изобразить эскиз паза ротора и определить высоту паза hn2 или зубца hz2.

U_n2 = A*t2*a2 / I2H

Un2 = 25*10³*0,02*1/12,3?41

S^/ = I2H / a2*nэл2*jдоп

S^/ =12,3/1*1*5=2,46 мм²

n_п2 = u_п2 * n_эл2

n_п2 =38-1=38

S_пр2 = n_п2*d²_из

S_пр2=38*1,14²= 49,4 мм²

S_п1 = S_пр2/К_з

S_п1=49,4/0,84= 58,8 мм²

В фазных роторах с катушечной обмоткой выполняют прямоугольные открытые пазы, ширину паза выбирают из соотношения:

b_п2 = (0,4…0,45)t₂

b_п2= 0.4*0.02=0.008 м.

ширина шлица b_ш= 1,5 мм., а высота h_ш= 1,0 мм.

Высоту паза найдём из формулы :

где х₂= b_п2=у₂

h₂= S_п1/ b_п2

h₂=58,8/8= 7,35 мм.

2.4 Параметры двигателя

Параметрами асинхронного двигателя называют активное и индуктивное сопротивление обмоток статора R1, X1, ротора R2, X2, сопротивление взаимной индуктивности X12 и расчетное сопротивление R12 (R?), введением которого учитывают потери мощности в стали статора.

Для расчета активного сопротивления необходимо определить среднюю длину витка обмотки, м, состоящую из суммы прямолинейных пазов и изогнутых лобовых частей катушки

l_ср=2(lп+lл)=2(lб+lл)

для статора lср1= 2*(0,124+0,153)=0,554 м.

для ротора lср2=2*(0,124+0,146)=0,54 м.

Точный расчет длины лобовой части обмотки трудоемок, поэтому необходимо использовать эмпирические формулы. Ниже приводятся формулы для расчета лобовой части всыпных обмоток

l_л=Kлbкт+2В

l_л1=1,75*0,07+2*0,015 = 0,153 м. (статор)

lл2=1,75*0,066+2*0,015=0,146 м. (ротор)

где КЛ - коэффициент, принимаемый по таб. 2.3; для 2p = 6, КЛ = 1,75;

B - длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части; В=0,015 м;

- относительное укорочение шага обмотки; для диаметральных обмоток; = 1;

bКТ - средняя ширина катушки, определяется по дуге окружности, проходящей по серединам высот пазов в статоре:

b_кт = 3,14*(0,121+0,0095)*1/6= 0,07 м.

в роторе:

bкт2 = 3,14*(0,120+0,0073)*1/6 = 0,066

Таб. 2.3 Значения коэффициентов Кл для изолированных лобовых частей

2р	2	4	6	8
Кл	1.45	1.55	1.75	1.9

Общая длина проводников фазы обмотки, м, L =lср W.

для статора Lст=0,554*378 = 209,4 м.

для ротора Lрот = 0.54*115= 62,1 м.

Активное сопротивление фазы обмотки

где р - удельное сопротивление медного материала обмотки; при расчетной температуре 75 ° С с изоляцией класса А, В, Е ?75 = 1/46; при расчетной температуре 115 ° С с изоляцией F, H ? 115 = 1/41.

Для статора - R1= 0,24*209,4/0,883*1*1= 56,9 Ом.

Для ротора - R2 = 0,24*62,1/0,883*1*1 = 16,9 Ом.

Используя приведённые выше выражения определяют активное сопротивление фазы обмотки статора и неподвижного ротора с контактными кольцами.

Приведенное сопротивление ротора определяется по формуле:

R^/₂=( 3*(378*0.96)²*56.9/3*(115*1)²)*16,9 = 168 Ом.

асинхронный статор ротор двигатель

3. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Магнитный поток, Вб, в воздушном зазоре определяется из выражения

где КЕ =0,975 из графика на рис. 1.1; Кв= 1,11; Коб1 по табл. 1.2;

Ф= 0,975*380/4*1,11*378*0,96*50= 0,005 Вб

Магнитная индукция, Тл, в воздушном зазоре должна незначительно отличаться от предварительно принятой

Вб = 3*0,005/0,121*0,124= 0,99 Тл. (Предварительно взятая Вб=0,86 Тл.)

Магнитная индукция, Тл, в зубце статора при постоянном сечении определяется по формуле

Вz1 = 0,99*0,007*0,124/0,006*0,124*0,97 = 1,19 Тл.

где Кс = 0,97 - коэффициент заполнения стали.

Магнитная индукция в ярме статора рассчитывается по формуле :

Вс = 0,005/2*0,014*0,124*0,97=1,48 Тл.

Значение Вс должно составлять не более 1,4- 1,6 Тл для 2р = 4- 6 и 1,15-1,35 Тл для 2р = 8.

Намагничивающий ток определяется после расчета магнитной цепи, т.е. после определения суммы магнитных напряжений на участках прохождения магнитного потока. При выполнении курсовой работы намагничивающий ток принять I? = 0,2- 0,5 соответственно для двигателей мощностью 2…50кВт.

4. МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Механической характеристикой двигателя называется зависимость его угловой частоты вращения от развиваемого момента ? =f(М). В технической литературе часто механическую характеристику представляют в виде зависимости числа оборотов в минуту от момента n= f(М). Так как ? и n связаны постоянным соотношением

n = (30/ ?) ?,

то очертания обеих характеристик подобны.

Для трехфазного асинхронного двигателя зависимость частоты вращения ротора от электромагнитного момента выражается громоздкой функцией, неудобной для анализа. Поэтому широкое применение получила зависимость момента от скольжения М = f(S), причем частота вращения ротора и скольжения связаны простым соотношением n = n1(1-S).

Расчет и построение механической характеристики

Для расчета характеристики М = f(S) и механической характеристики ? = f(M) воспользуемся известной упрощенной формулой Клосса

(4.1)

где М - развиваемый двигательный момент, Нм, при соответствующем скольжении S; Sкр - критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту Мmax на механической характеристике.

Для номинального режима работы выражение (4.1) примет вид

 (4.2)

где SH - скольжение в номинальном режиме двигателя (дается в задании). Или, используя известные параметры, получим

MH=PH*10³/?H (4.3)

Угловая частота вращения ротора ? с угловой синхронной частотой магнитного поля ? 1 связана соотношением

(4.4)

тогда в номинальном режиме

?н = ? 1 (1 - Sн). (4.5)

?_н= 104,7*(1-0,04)= 100,5

M_H=PH*10³/?H = 2,8*1000/100,5= 27,86 Нм

Максимальный момент определяется из соотношения М_max/Мн, приведенного в задании.

M_max = 2Mн = 2*27,86= 55,7 Нм

Таким образом, в выражении (4.2) неизвестным остается критическое скольжение Sкр, которое необходимо выразить из формулы (4.2) и рассчитать, учитывая, что 0<Sкр < 1 и Sкр > Sн

S_кр²-4 Sн* Sкр+ Sн²= 0 - решая это квадратное уравнение получим :

Sкр1 = 0,01 Sкр2 = 0,15

Учитывая что Sн = 0,04 то принимаем Sкр = 0,15

Далее, подставляя в выражение (4.1) значения скольжения S от 1 до 0, получают значения М для этих скольжений. И для них же определяют угловую частоту ротора ?= ? 1 (1 - S). В расчетно-пояснительной записке привести расчет М для одного значения скольжения. Для других значений скольжения расчет выполнить в табличной форме (табл. 4.1)

Таблица 4.1 Данные расчета механической характеристики

S, о.е.	0	0.01	0.02	Sн 0,04	0,1	Sкр 0,15	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
М, Нм	0	7,4	14,6	27,7	51,3	55,7	53,6	36,2	26,2	20,3	16,3
? , 1/с	104,7	103,6	102,6	100,5	94,2	89	83,8	62,8	41,9	20,9	0

По результатам расчета выполнить 2 рисунка: на одном изобразить зависимость М = f(S), на другом - механическую характеристику ? = f(M).

5. РАСЧЁТ ПУСКОВОЙ ДИАГРАММЫ И ПУСКОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПУСКА

5.1 Расчёт пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором

Регулирование частоты вращения двигателя изменением скольжения нашло широкое применение для привода подъёмно-транспортных механизмов. Оно осуществляется путём введения в цепь фазного ротора регулировочных (добавочных) сопротивлений.

В момент пуска все сопротивления введены в цепь, и машина разгоняется до первой установившейся скорости. При переключении между сопротивлениями двигатель переходит на работу по следующей искусственной характеристике и разгоняется до следующей установившейся скорости. Таким образом, при большом моменте статического сопротивления рабочего механизма происходит плавный разгон двигателя до номинальных оборотов.

Расчёт добавочного сопротивления

(5.1)

где Sки и Sке - критическое скольжение естественной и искусственной механической характеристик, Sки = 1, Sке = 0,15, R2 - активное сопротивление фазы обмотки ротора: R2= 16,9 Ом.

, Ом.

5.2 Пусковая диаграмма асинхронного двигателя

Расчёт резисторов в цепи ротора, обеспечивающих заданную пусковую диаграмму, для асинхронного электропривода с фазным ротором является наиболее часто встречающейся задачей.

Под пусковой диаграммой понимают совокупность двух или более искусственных механических характеристик, которые используются при пуске АД в пределах от М1 до М2.

Пусковая диаграмма строится в предположении, что рабочий участок механических характеристик близок к линейному.

При построении пусковой диаграммы предельный момент М1 не может быть больше критического и обычно принимается (0,8-0,9) Мmax, а момент переключения М2 должен составлять (1,1-1,25) Мс. Мс = Мн

Число ступеней пусковой диаграммы m (равно числу искусственных характеристик) и значение моментов М1 и М2 связаны между собой соотношением.

(5.2)

где - значение момента в относительных единицах.

Если при выбранных значениях М1 до М2 число ступеней m не получается целым, то его следует округлить в сторону ближайшего целого числа и пересчитать момент переключения М'2. Принимаем

М1 = 0,9·55,7 = 50,13 Нм,

М2 = 1,1·27,86 = 30,65 Нм,

Нм,

Окончательно принимаем m = 5.

Находим М'2 с учётом, что m = 5 по формуле

(5.3)

После этого определяем отношение = М1/М'2 ?= 1,7 и величину сопротивления по ступеням по формуле

(5.4)

Rg(m-2)= Rg(m-1)* ?

Рассчитываем сопротивления по секциям

Rg=16.9*(1.7-1)= 12 Ом

Rg(m-1)= 12*1,7= 20 Ом Rg(m-3)=34*1,7= 238 Ом

Rg(m-2)=20*1,7= 34 Ом Rg(m-4)=238*1,7= 405 Ом

Рассчитываем сопротивления по секциям

R1 = Rg1 - Rg2 = 405-238= 167 Ом,

R2 = Rg2 - Rg3 = 238 - 34 = 204 Ом,

R3 = Rg3 - Rg4 = 34 - 20 = 14, Ом,

R4 = Rg3 - Rg4 = 20 - 12 = 8, Ом

R5 = Rg = 12 Ом.

Схема включения резисторов в цепи фазного ротора асинхронного двигателя, при m = 5 приведена на рис. 5.1

5.3 Схема управления при помощи командоконтроллера

Управление двигателем осуществляется с помощью командоконтроллера, который представляет собой аппарат дистанционного управления.

Контроллер замыкает и размыкает цепи управления электромагнитных катушек контакторов, контакты последних замыкают и размыкают цепи двигателя.

Рис. 5.1 Силовая схема управления трёхфазным асинхронным двигателем с фазным ротором

Нереверсивная схема управления при помощи командоконтроллера на n = 6 позиций (рис. 6.2) включает в себя контакты SA1-SA5, электромагнитные контакторы KM1-KM5, два встроенных тепловых реле защиты KK1 и KK2, а так же автоматический выключатель QF.

Схема обеспечивает пуск асинхронного двигателя (M), отключение его от сети в ручном и автоматическом режиме (SQ1), а также защиту от коротких замыканий (QF) и длительных перегрузок (KK1 и KK2).

Рис. 6.2 Нереверсивная схема управления на n = 6 позиций при помощи командоконтроллера

В первом положении командоконтроллера замыкается контакт SA, подавая питание на катушку. Контактор KM подключает обмотки статора двигателя. Одновременно с включением приводного двигателя включается обмотка электромагнита YB и тяговым усилием на его якоре раздвигаются стойки, освобождая от колодок шкив. В цепь ротора электродвигателя при этом включено полное сопротивление Rg пускового реостата, и двигатель разгоняется по характеристике 1 (см. рис. 6) до установившейся частоты вращения nуст при заданном моменте сопротивления M2.

Во втором положении замыкается контакт SA1 командоконтроллера и включается контактор KM1, который закорачивает часть R1 сопротивления реостата. Двигатель переходит на работу по характеристике 2, разгоняется до частоты вращения nуст2.

Таким образом, при переключении командоконтроллера последовательно замыкаются контакты SA -SA5, включающие соответственно контакторы KМ -KM5, которые закорачивают часть сопротивления реостата от R1 до R5, урезая его до нуля. В итоге двигатель работает на естественной характеристике 5 с частотой вращения nуст5

Для выключения двигателя необходимо контроллер перевести в положение 0.

6. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Выбор оборудования схемы управления осуществим по техническим характеристикам электрооборудования согласно приложению 3 [2].

Для управления коммутацией в схеме управления подбираем кулачковый контроллер по основным характеристикам.

Тип контроллера:	ККТ-61А
Исполнение управляемого двигателя:	АД с фазным ротором
Число рабочих положений:	5-0-5
Номинальный ток кулачкового механизма:	63 А
Сила тока в обмотке статора:	100 А
Сила тока в обмотке фазного ротора:	100 А

Подбираем тип электротепловых токовых реле KK1 и KK2 с учётом номинального тока обмотки статора .

Тип реле:	РТТ-0
Номинальный ток:	10 А
Номинальный ток теплового элемента:	0.2-10 А
Диапазон регулирования тока срабатывания:	0.17-10 А

Автоматический выключатель QF так же подбираем с учётом номинального тока обмотки статора.

Тип реле:	АЕ2020
Номинальный ток:	16 А
Номинальное напряжение:	380, 660 В
Число полюсов:	3
Масса:	0.44 кг

Тип электромагнитных контакторов KM - KM5 подбираем с учётом номинального тока фазного ротора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был разработан асинхронный двигатель с фазным ротором, выбраны и рассчитаны его параметры, рассчитана магнитная цепь, построены схема развёртки статора и его механическая характеристика, выбраны пусковые сопротивления и разработана схема управления.

Таблица размеров полученного двигателя

h, мм	b10, мм	l10, мм	l31, мм	d10, мм	d1, мм	l1, мм	l30, мм	d30, мм	h1, мм	h2, мм	bk, мм	?, мм	l11, мм
100	160	140	63	16	32	80	348	174	14	11	3	1	18

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

1. Проектирование электрических машин. Учебное пособие под редакцией Копылова И.П., Москва «Высшая школа» 2002.

2. Асинхронные двигатели с фазным ротором и схемы управления. Учебно-методическое пособие. Ющенко Л.В., Хабаровск 1999.

Размещено на Allbest.ru