Расчет асинхронного двигателя

Выбор основных размеров двигателя. Расчет обмоток статора и ротора, размеров зубцовой зоны, магнитной цепи, потерь, КПД, параметров двигателя и построения рабочих характеристик. Определение расходов активных материалов и показателей их использования.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 21.05.2012
Размер файла 602,5 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/

Содержание

Введение

1. Выбор основных размеров двигателя

2. Расчет обмоток статора и ротора

2.1 Расчет обмотки статора

2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора

2.3 Расчет ротора

3. Расчет магнитной цепи, потерь, КПД

3.1 Расчет магнитной цепи

3.2 Расчет потерь

4. Расчет параметров двигателя и построение рабочих и пусковых характеристик

4.1 Расчет параметров рабочего режима

4.2 Расчет и построение рабочих характеристик и КПД

4.3 Расчет и построение пусковых характеристик

5. Тепловой расчет

6. Определение расходов активных материалов и показателей их использования

Литература

Введение

В асинхронных машинах преобразование энергии происходит при несинхронном (асинхронном) вращении ротора и магнитного поля статора.

Машины переменного тока широко используются во всех отраслях народного хозяйства. В частности машины переменного тока применяют в электроприводах, требующих широкого, плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов. Двигатели небольшой мощности применяют во многих системах автоматики.

В данном курсовом проекте рассчитывается асинхронный двигатель. Он является аналогом существующего двигателя АИР112М4. Данный двигатель имеет следующие параметры:

Номинальная мощность РН=5,5 кВт.

Скольжение s=4,5.

Номинальный КПД з=87,5%.

Коэффициент мощности cosц=0,88.

Кратность максимального момента Мmax/Mном=2,2.

Кратность пускового момента Мп/Mном=2.

Кратность минимального момента Мmin/Mном=1,6.

Кратность пускового тока IП/Iном=7.

Номинальная частота nн=3000 об/мин.

Число пар полюсов 2р=2.

1. Выбор основных размеров двигателя

Определяем предварительно высоту оси вращения по рис. из[1]: h=112мм.

Данное значение совпадает со стандартизированным из табл. [1].

Наружный диаметр статора берем из [1]: Dа=0,191 м.

Определяем внутренний диаметр статора:

,

где =0,68 берется из табл. 9.9 [1].

м.

Определяем полюсное деление:

Определяем расчетную мощность:

,

где Р2-мощность на валу двигателя, Вт;

kE-отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приближенно определено по [1].

kE=0,968.

з-КПД.

Осуществляем предварительный выбор электромагнитных нагрузок по [1]:

А=26·103 А/м.

Вд=0,87 Тл.

Определяем расчетную длину воздушного зазора:

,(1.1)

где ?-синхронная угловая скорость двигателя, рад/c

рад/с.,

где об/мин. - синхронная частота вращения.

kB-коэффициент формы поля, ();

kоб1-обмоточный коэффициент, для однослойной обмотки kоб1=0,96.

Тогда по формуле 1.1:

Для проверки правильности расчета главных размеров определяем соотношение:

;

По [1] определяем, что для данного двигателя л=0,5…1,2, что в нашем случае выполняется.

2. Расчет обмоток статора и ротора

2.1 Расчет обмотки статора

Определяем предварительно зубцовое деление t1 в зависимости от типа обмотки, номинального напряжения и полюсного деления машины. Диапазон возможных значений определяем по [1]:

t1min=0,01 м, t1max=0,0123 м.

Определяем диапазон возможных чисел пазов статора:

.

C учетом выбранных значений t:

;

.

Окончательно принимаем Z1=36.

Определяем число пазов на полюс и фазу:

,

где m-число фаз (m=3).

;

Окончательно зубцовое деление статора t:

Это значение находится в заранее выбранных пределах.

Для дальнейших расчетов определим номинальный ток обмотки статора:

Определяем число эффективных проводников в пазу:

Определяем число витков в фазе обмотки:

,

где а=1 - число параллельных ветвей.

Окончательное значение линейной нагрузки:

А/м.

Это значение допустимо по [1].

Уточняем значение потока:

,(2.1)

где f1-частота сети (f1=50 Гц);

kE=0,968 (определено выше);

kоб1-обмоточный коэффициент:

, (2.2)

где ку-коэффициент укорочения

,

в=1 для однослойных обмоток со сплошной фазной зоной; - номер гармоники ЭДС (для основной гармоники ), тогда:

;

кр-коэффициент распределения:

Определяем обмоточный коэффициент по формуле (2.2):

Подставляем значения в формулу (2.1):

.

Определяем индукцию в воздушном зазоре:

Тл.

Данное значение индукции не превышает допустимые и выбранные ранее пределы более, на 5%.

Определим предварительно плотность тока в обмотке статора:

,

где (А·J) принимаем по рис. 9.27 [1] (А·J=187·109 А23):

А/м.

Определяем предварительное сечение эффективного проводника:

м2.

По таблице [1] находим значение площади поперечного сечения неизолированного провода: q=1,227 мм2. Таким образом принимаем число элементарных проводников nэл=1, тогда

.

Для данного провода приведем следующие данные:

dэл=1,25 мм (номинальный диаметр неизолированного провода);

dиз=1,33 мм (среднее значение диаметра изолированного провода);

qэл=1,227 мм2 (площадь поперечного сечения неизолированного провода) взято из табл. [1].

Уточняем плотность тока:

А/м2.

Данная плотность тока практически совпадает с ранее принятой.

2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора

По выбранным значениям индукции определяем высоту ярма статора:

,

Ва - индукция в ярме статора по табл. 9.12 [1]; принимаем Ва=1,6 Тл.

kcт-коэффициент заполнения сердечника сталью, из [1] для оксидированных листов стали kcт=0,97;

lcт1= lд=0,1 м (для данной конструкции двигателя);

м;

Определим минимальную ширину зубца:

,

где BZ1max - индукция в зубцах статора по [1] BZ1max=1,9 Тл;

мм;

Определяем размеры паза в штампе:

Высота паза:

мм;

Ширина паза:

мм;

Принимаем размеры паза в штампе:

bш-средняя ширина шлица паза статора bш=3,5мм [1];

hш-высота шлица паза, hш=0,5мм.

при в=45є b2 определяется по формуле:

мм;

мм.

Для расчета коэффициента заполнения паза необходимо определить площадь паза «в свету» и учесть площадь сечения паза, занимаемую корпусной изоляцией Sиз и прокладками в пазу Sпр. Размеры паза «в свету» определяются с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников.

Итак, размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

мм;

Дbп-припуск по ширине паза, Дbп=0,1 мм, по [1];

Дhп-припуск по высоте паза, Дhп=0,1 мм, по [1].

Определяем площадь поперечного сечения трапециидального паза, в котором размещается обмотка, корпусная изоляция и прокладки:

,

где ;

Высота клиновой части паза , т.е. мм при =450;

мм;

Определяем площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

Sиз=bиз(2hп+b1+b2),

где bиз-односторонняя толщина изоляции в пазу; (по [1]: bиз=0,25мм).

мм2;

Определяем площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

, (2.3)

где Sпр-площадь прокладок в пазу (для однослойной обмотки Sпр=0). Тогда по формуле (2.3):

мм2.

Для проверки правильности размещения обмотки в пазах рассчитаем коэффициент заполнения:

;

;

Данное значение коэффициента совпадает с указанным в [1] (для проводников прямоугольной формы), т.е. обмотка размещена в пазах правильно.

2.3 Расчет ротора

Определяем воздушный зазор по [1]: д=0,3мм.

Определяем число пазов ротора по [1]: Z2=28.

Определяем внешний диаметр:

мм.

Длина l2=l1=0,1.

Определяем зубцовое деление ротора:

мм.

Определяем внутренний диаметр ротора Dj (при непосредственной посадке на вал Dj равен диаметру вала Dв):

,

где kB-определяется из табл. 9.19 [1]: kB=0,23.

Определяем ток в стержне ротора:

,

где ki-коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I1 /I2; принимаем ki=0,91;

нi-коэффициент приведения токов, определенный по формуле:

Ток в стержне:

А.

Определяем площадь поперечного сечения стержня:

,

где J2-плотность тока в стержнях ротора при заливке пазов алюминием выбираем J2=6,5·106А/м2. Тогда

мм2.

Определяем размеры паза ротора. В двигателях с h=112 мм выполняют грушевидные закрытые пазы с размерами шлица bш=1,5мм и hш=0,75мм. Высота перемычки над пазом в двухполюсных двигателях выполняется равной мм.

Определяем ширину зубцов ротора:

,

где Вz2-допустимая индукция в зубцах якоря; по [1] определяем Вz2=1,85 Тл.

мм.

Определяем размеры паза:

Размер нижней части лопаточных стержней:

мм;

Диаметр закругления нижней части стержня:

мм;

Расстояние между центрами закруглений нижней части стержня:

мм.

Определим полную высоту паза:

мм.

Уточняем площадь сечения стержня:

мм2.

Определим плотность тока в стержне:

А/м2.

Произведем расчет короткозамкнутых колец.

Плотность тока в них примем на 15% меньшую, чем в стержнях:

Jкл=0,85J2=0,85·6,4·106=5,4·106 А/м2.

Ток в кольце:

,

.

Тогда ток в коротко замыкающем кольце:

А.

Площадь поперечного сечения:

мм2.

Окончательно определяем размеры замыкающих колец:

мм;

мм;

мм2;

мм.

3. Расчет магнитной цепи, потерь, КПД

3.1 Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цепи проводится для режима холостого хода двигателя, при котором для асинхронных машин характерно относительно сильное насыщение стали зубцов статора и ротора.

Определим индукцию в зубцах статора:

Тл.

Определим индукцию в зубцах ротора:

Тл,.

Определяем индукцию в ярме статора:

Тл.

Для нахождения индукции в ярме ротора, необходимо знать расчетную высоту ярма ротора hj, которая для двигателей с посадкой сердечника непосредственно на вал равна:

,(3.1)

где dk, mk2 -соответственно, диаметр и число аксиальных каналов (в нашем случае оба значения равны нулю). Тогда по (3.1):

мм.

Определяем индукцию в ярме ротора:

Тл.

Определяем магнитное напряжение воздушного зазора:

, (3.2)

где kд-коэффициент воздушного зазора:

, (3.3)

где г определяется:

;

теперь по (3.3) определим:

;

Тогда магнитное напряжение зазора (3.2):

А;

По таблице П 1.7 [1] для стали 2013 определим при Bz1=1,93 Тл Hz1=2340 А/м; при Bz2=1,92 Тл Hz2=2250 А/м.

Тогда магнитное напряжение зубцовых зон статора и ротора:

;

где hZ1(2)-расчетная высота зубцов статора (ротора);

hZ1=hП1=11,5 мм;

hZ2= hП2 - 0,1b2Н=11,13-0,1·5,6=10,57 мм;

Тогда:

А;

А.

Для проверки правильности расчета вычислим коэффициент насыщения зубцовой зоны:

Данное значение коэффициента считается приемлемым.

Определяем магнитные напряжения ярм статора и ротора. Для этого из табл. П 1.6 [1] при Ва=1,6 Тл Hа=750 А/м; при Bj=0,92 Тл Hj=158 А/м.

Предварительно определяем длины средних магнитных линий статора La и ротора Lj:

м;

м ;

где hj-высота спинки ротора вычислена:

мм.

Тогда манитные напряжения:

А;

А.

Определим магнитное напряжение на пару полюсов:

;

Все значения нам известны, тогда:

А.

Определим коэффициент насыщения магнитной цепи:

;

Определим намагничивающий ток:

А;

Относительное значение намагничивающего тока:

;

3.3 Расчет потерь

В асинхронных машинах имеют место потери в стали, электрические потери, вентиляционные, механические и добавочные потери при нагрузке. Основные потери в стали в АД рассчитывают только в сердечнике статора, так как частота перемагничивания ротора в режимах близких к номинальному, очень мала и потери в стали ротора при больших индукциях незначительны. Определяем основные потери в стали:

;(3.4)

в данной формуле в, р1,0/50-удельные потери, Вт/кг, берутся из [1]:

р1,0/50=2,5 Вт/кг; в=1,5;

kДА, kДZ -коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических факторов. Для машин мощностью меньше 250 кВт принимается: kДА=1,6; kДZ=1,8.

ma, mZ1-масса стали ярма и зубцов статора, кг:

; (3.5)

здесь ha=0,5(Da-D)-hz1=0,5(0,191-0,13)-0,0115=0,019 м;

гс-удельная масса стали, в расчетах принимаем гс=7,8·103 кг/м3.

Определяем массу по (3.5):

кг.

кг.

Итак, основные потери в стали по (3.4):

Вт.

Определяем поверхностные потери в роторе:

;(3.6)

где pпов2-удельные поверхностные потери, которые расчитываются:

;(3.7)

где k02-коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери (k02=1,5);

B02-амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора, Тл:

;(3.8)

для определения вычисляем , по рис. 6-41 [1].

Тогда по (3.8)

.

Определим удельные поверхностные потери по (3.7):

Вт/м2.

Определяем поверхностные потери в роторе по (3.6):

Вт.

Пульсационные потери в зубцах ротора:

;(3.9)

где Bпул2-амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов:

;

где г=8,17 (вычислено ранее), тогда

;

mZ2-масса зубцоа стали:

кг;

Пульсационные потери в зубцах ротора по (3.9):

Вт;

Определяем сумму добавочных потерь:

Вт;

Определяем полные потери в стали:

Вт;

Определяем механические потери:

;

где Кт=1,3(1-Da)=1,0517 для машин с 2р=4;

Вт.

Добавочные потери при номинальном режиме:

Вт.

Холостой ход двигателя:

(3.10)

где Ixx-активная составляющая тока холостого хода:

;(3.11)

где Рэ1хх-электрические потери в статоре при холостом ходе:

Вт.

Тогда по (3.11), (3.10):

А;

А;

Определяем коэффициент мощности при холостом ходе:

;

4. Расчет параметров двигателя и построение рабочих и пусковых характеристик

4.1 Расчет параметров рабочего режима

двигатель статор ротор цепь

Средняя ширина катушки bкт обмотки статора:

;

Длина лобовой части lл:

мм;

Вылет лобовых частей обмотки lвыл:

;

где Квыл=0,4 - коэффициент, значение которого выбирается из таблицы [1] при условии, что лобовые части не изолированы.

В=0,01 м - вылет прямолинейной части катушек из паза.

Средняя длина витка обмотки lср:

, где

Общая длина эффективных проводников фазы обмотки:

;

Активное сопротивление фазы обмотки статора r1:

,

где - общая длинна эффективных проводников фазы обмотки;

- площадь поперечного сечения эффективного проводника;

- число параллельных ветвей обмотки;

- удельное сопротивление материала обмотки при расчетной температуре; для медиОм·м;

- коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока. В проводниках обмотки статора асинхронных машин эффект вытеснения тока проявляется незначительно из-за малых размеров элементарных проводников. Поэтому в расчетах нормальных машин, как правило, принимают .

Значение сопротивления обмотки статора в относительных единицах

.

Сопротивление стержня:

,

где - удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки при расчетной температуре.

Активное сопротивление короткозамыкающих колец по формуле:

;

Активное сопротивление фазы обмотки ротора r2 определяется для короткозамкнутых роторов по формуле:

;

Активное сопротивление фазы короткозамкнутой обмотки ротора, приведенное к обмотке статора по формуле:

;

Приведенное активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора в относительных единицах по формуле

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния П по формуле приведенной в таблице [1]:

,

где h1 = 0,002м; h3 = 0,0093м; b1 = 0,0069м;

Т. к. проводники закрыты пазовой крышкой, то h2 = 0; k'=1 - коэффициент укорочения.

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния Л определяется по формуле:

,

где - относительное укорочение шага обмотки:

;

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния Д1 определяется по формуле:

,

где ,

где ; ; ;

Определяем :

;

Тогда коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния: ;

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора x1 определяется по формуле:

;

Значение индуктивного сопротивления обмотки статора в относительных единицах определяется по формуле

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния П2 определяется по формуле приведенной в таблице [1] для рисунка из [1], и

где h1 = 4мм; b1 = 6,5мм; qc = 53мм2; bш = 1,5; hш = 0,75; kД = 1, получаем:

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния Л2:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния Д2 определяется по формуле:

,

где , определяем из [1]: . Получаем:

;

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора х2 вычисляется по формуле:

Приведенное к обмотке статора индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора определяется по формуле:

;

Приведенное индуктивное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора в относительных единицах вычисляется по формуле

;

4.2 Расчет и построение рабочих характеристик и КПД

Расчет базируется на системе уравнений токов и напряжений асинхронного двигателя, которой соответствует Г-образная схема замещения.

Рисунок 4.1 - Г-образная схема замещения асинхронного двигателя.

Параметры:

Ом;

Ом;

Рассчитаем коэффициент г:

°

Так как условие не выполняется, то необходим точный расчёт с выделением активной и реактивной составляющих:

,

,

.

Активная составляющая тока синхронного холостого хода:

A;

;

;

Принимаем = =0,044 и рассчитываем рабочие характеристики задаваясь s=0,008, 017, 0,025; 0,034; 0,042; 0,05; 0,063.

Результаты расчета приведены в таблице ниже.

Данные расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

P = 5,5 кВт; U = 220/380 B; 2p=4; PСТ + PМЕХ =153,5 Вт; PДОБ,Н = 31,4 Вт;

I0A = 0,27 A; I0P I = 3,59 A; r1 = 1,76 Ом; r'2 = 0,89 Ом; с1 = 1,03 Ом;

a' = 1,06 Ом; a = 2 Ом; b' =-0,057; b = 4,46 Ом.

Таблица 4.1 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

п/п

СКОЛЬЖЕНИЕ

0,0088

0,02

0,025

0,035

0,044

0,05

0,066

1

a'•r'2/s

107,204545

47,17

37,736

26,95429

21,44091

18,868

14,29394

2

b'•r'2/s

-5,7647727

-2,5365

-2,0292

-1,44943

-1,15295

-1,0146

-0,76864

3

R=a+a'•r'2/s

109,204545

49,17

39,736

28,95429

23,44091

20,868

16,29394

4

X=b+b'•r'2/s

-1,3047727

1,9235

2,4308

3,010571

3,307045

3,4454

3,691364

5

Z

109,21234

49,20761

39,81028

29,11038

23,67304

21,15051

16,70684

6

I''2

2,01442438

4,470853

5,526211

7,557442

9,293272

10,40164

13,16826

7

cosф'2

0,99992863

0,999236

0,998134

0,994638

0,990194

0,986643

0,975285

8

sinф'2

-0,0119471

0,039089

0,06106

0,103419

0,139697

0,162899

0,220949

9

I1a

2,28428061

4,737436

5,785899

7,786918

9,472146

10,5327

13,11281

10

I1p

3,56593343

3,764763

3,927428

4,371584

4,88824

5,284418

6,499516

11

I1

4,23483402

6,051177

6,992948

8,930109

10,6591

11,78401

14,63521

12

I'2

2,07485711

4,604979

5,691997

7,784165

9,572071

10,71369

13,5633

13

P1

1,5076252

3,126708

3,818694

5,139366

6,251616

6,951583

8,654453

14

Pэ1

0,09469057

0,193336

0,258199

0,421063

0,599895

0,733196

1,13092

15

Pэ2

0,01149444

0,05662

0,086505

0,161784

0,244638

0,306471

0,491182

16

Pдоб

0,00482786

0,009857

0,013164

0,021468

0,030586

0,037382

0,057661

17

?P

0,26451286

0,413313

0,511368

0,757815

1,028618

1,230549

1,833263

18

P2

1,24311234

2,713395

3,307325

4,38155

5,222998

5,721034

6,82119

19

з

0,82454999

0,867812

0,866088

0,852547

0,835464

0,822983

0,788171

20

cosф

0,53940263

0,782895

0,827391

0,871985

0,888644

0,893813

0,895977

Рисунок 4.1 Зависимость ;

Рисунок 4.2 Зависимость ;

Рисунок 4.3 Зависимость ;

Рисунок 4.4 Зависимость ;

Рисунок 4.5 Зависимость ;

4.3 Расчет и построение пусковых характеристик

Приведенная высота:

,

где мм - высота стержня в пазу.

Для по рисунку [1] и .

Глубина проникновения тока:

.

Глубина проникновения тока в стержень рассчитаем по формуле:

Площадь сечения ограниченного высотой hr по формуле:

;

.

Приведенное активное сопротивление с учетом эффекта вытеснения тока по формуле:

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния

с учетом вытеснения

Коэффициент изменения индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора с учетом вытеснения по формуле:

KX = (П2 +Л2 +Д2)/( П2 +Л2 +Д2)= =1,18.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом вытеснения по формуле:

x2 = KXx2= Ом.

Ток в обмотке ротора без учета влияния насыщения по формуле:

Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для s=1 . Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному пазу обмотки статора:

Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре по формуле:

,

где по ;

По рисунку [1] для находим .

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеянья обмотки статора с учетом влияния насыщения по формуле:

мм.

Изменение коэффициента проводимости рассеяния полузакрытого паза статора по формуле:

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния при насыщении по формуле:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения по формуле:

Д1 нас. = Д1 = 2,50,46 = 1,15

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения по формуле:

х1 нас. = (х11 нас. )/ 1 = =1,17 Ом

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока по формуле:

,

где с2 = (t2 - bШ2)(1 - ) =(14,5 - 1,5)(1 - 0,46 )=7,02 мм;

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеянья обмотки ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока по формуле:

П2. нас. = П2 - п2. нас. =2,2 - 0,41 = 1,79;

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеянья обмотки ротора с учетом влияния насыщения по формуле:

;

Приведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения по формуле:

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме по формуле:

;

Расчет токов и моментов:

Ток в обмотке ротора по формуле:

;

Ток в обмотке статора по формуле:

;

Относительные параметры:

А;

Нм;

В таблице приведены пусковые характеристики асинхронного двигателя.

Таблица 4.2 Пусковые характеристики асинхронного двигателя.

Скольжение

Парам.

1,000

0,900

0,800

0,700

0,641

0,600

0,500

0,400

0,300

0,20

0,10

1

43,56

41,13

38,44

35,45

33,53

32,12

28,37

24,13

19,31

13,8

7,41

2

2569,8

2426,3

2268

2091,8

1978,4

1894,9

1673,7

1423,7

1139,3

813

437

3

5,83

5,50

5,14

4,74

4,49

4,30

3,80

3,23

2,58

1,84

0,99

4

0,44

0,45

0,46

0,49

0,52

0,55

0,61

0,70

0,78

0,89

0,97

5

3,64

3,58

3,51

3,32

3,12

2,93

2,54

1,95

1,43

0,72

0,20

6

0,08

0,08

0,08

0,08

0,07

0,07

0,06

0,05

0,04

0,02

0,01

7

0,94

0,94

0,94

0,94

0,95

0,95

0,96

0,97

0,98

1,00

1,01

8

7,28

7,15

7,02

6,63

6,24

5,85

5,07

3,90

2,86

1,43

0,39

9

0,41

0,41

0,41

0,41

0,40

0,40

0,39

0,36

0,33

0,24

0,10

10

2,21

2,21

2,22

2,23

2,23

2,23

2,23

2,23

2,24

2,24

2,24

11

П2. нас.

1,79

1,80

1,81

1,82

1,82

1,83

1,84

1,87

1,91

2,00

2,14

12

Д1 нас.

1,10

1,13

1,15

1,23

1,30

1,38

1,53

1,75

1,95

2,23

2,43

13

1,82

1,86

1,90

2,02

2,15

2,27

2,52

2,89

3,22

3,68

4,01

14

х1 нас.

1,16

1,16

1,17

1,20

1,23

1,26

1,32

1,40

1,48

1,59

1,67

15

1,86

1,88

1,90

1,96

2,02

2,08

2,20

2,37

2,54

2,78

2,99

16

1,01

1,01

1,01

1,01

1,02

1,02

1,02

1,02

1,02

1,02

1,02

17

2,66

2,76

2,89

3,05

3,17

3,27

3,57

4,02

4,78

6,30

10,8

18

3,04

3,07

3,10

3,19

3,28

3,37

3,55

3,82

4,07

4,42

4,72

19

54,44

53,25

51,9

49,81

48,22

46,88

43,72

39,66

35,05

28,6

18,6

20

55,70

54,50

53,1

51,04

49,44

48,10

44,93

40,86

36,19

29,6

19,4

21

6,70

6,56

6,39

6,14

5,95

5,79

5,41

4,92

4,36

3,57

2,34

22

1,954

2

2,037

2,083

2,128

2,165

2,248

2,349

2,431

2,43

2,06

Рисунок 4.6 Зависимость ;

Рисунок 4.7 Зависимость ;

5. Тепловой расчет

Расчет нагрева производят, используя значения потерь, полученных для номинального режима.

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя , С, по формуле (5-1)

(5-1)

где К=0,2 - коэффициент учитывающий, что часть потерь в сердечникестатора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду, принимается по таблице [1].

1=90 - коэффициент теплоотдачи с поверхности по рисунку [1].

Р'эп1 - электрические потери в обмотке статора в пазовой части при номинальном скольжении sн=0,044 по формуле:

,

где к=1,15 - коэффициент увеличения потерь для обмоток с изоляцией B.

Электрические потери в лобковых частях катушек:

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора определяется по формуле

,

где bиз1 - односторонняя толщина изоляции в пазу, bиз1 = 0,25.

экв =0,16 Вт·/(м·С) - средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости B.

`экв = 1,25 Вт·/(м·С) - среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки, определяется по рисунку [1].

Пп1 - расчетный периметр поперечного сечения паза статора; для полузакрытых трапециидальных пазов по формуле:

.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины по формуле:

;

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

;

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:

,

где ,

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, по формуле:

;

Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре, определяемая по формуле

;

Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре с учетом их увеличения по формуле:

;

Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя по формуле:

;

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды определяется по формуле:

,

где -коэффициент подогрева воздуха, учитывающий теплоотдающую способность поверхности корпуса и интенсивность перемешивания воздуха внутри машины: для по рис.[1];

Sкор- эквивалентная поверхность охлаждения корпуса по формуле:

,

где - периметр поперечного сечения рёбер для по рис. [1].

Среднее превышение температуры обмотки статора над окружающей средой по:

;

Расчет вентиляции. Требуемый для охлаждения расход воздуха Qв определяется по формуле:

,

где km - коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором, определяется по формуле

,

где - коэффициент охлаждения.

Расход воздуха, который может быть получен при данных размерах двигателя, оценивается эмпирической формулой:

;

Расход воздуха обеспечиваемый конструкцией ротора Q'в = 0,125 м 3/с больше требуемого для охлаждения расхода воздуха Qв = 0,063 м 3/с.

Таким образом, двигатель не нуждается в дополнительной системе охлаждения.

6. Определение расходов активных материалов и показателей их использования

Масса использованной меди по формуле:

,

где .

Масса использованной стали по формуле:

;

Коэффициент использования стали по формуле:

;

Коэффициент использования меди по формуле:

;

Литература

1. И.П. Копылов “Проектирование электрических машин.” М.: “Высшая школа” , 2002г. ч.1,2.

2. А.И. Вольдек “Электрические машины” Л.: “Энергия” , 1978г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • 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

  • 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

  • Рабочие характеристики асинхронного двигателя, определение его размеров, выбор электромагнитных нагрузок. Расчет числа пар полюсов, мощности двигателя, сопротивлений обмоток ротора и статора, магнитной цепи. Механические и добавочные потери в стали.

    курсовая работа [285,2 K], добавлен 26.11.2013

  • 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

  • Конструктивная разработка и расчет трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором. Расчет статора, его обмотки и зубцовой зоны. Обмотка и зубцовая зона фазного ротора. Расчет магнитной цепи. Магнитное напряжение зазора. Намагничивающий ток двигателя.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 14.06.2013

  • 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

  • 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

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.