Расчет асинхронного двигателя

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 Р_Н=5,5 кВт.

Скольжение s=4,5.

Номинальный КПД з=87,5%.

Коэффициент мощности cosц=0,88.

Кратность максимального момента М_max/M_ном=2,2.

Кратность пускового момента М_п/M_ном=2.

Кратность минимального момента М_min/M_ном=1,6.

Кратность пускового тока I_П/I_ном=7.

Номинальная частота n_н=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]: D_а=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;

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

k_E=0,968.

з-КПД.



Осуществляем предварительный выбор электромагнитных нагрузок по [1]:

А=26·10³ А/м.

В_д=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.

k_B-коэффициент формы поля, ();

k_об1-обмоточный коэффициент, для однослойной обмотки k_об1=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]:

t_1min=0,01 м, t_1max=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);

k_E=0,968 (определено выше);

k_об1-обмоточный коэффициент:

, (2.2)

где к_у-коэффициент укорочения

,

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

;

к_р-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 А²/м³):

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 n_эл=1, тогда

.

Для данного провода приведем следующие данные:

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

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

q_эл=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:

,

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

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

l_cт1= l_д=0,1 м (для данной конструкции двигателя);

м;

Определим минимальную ширину зубца:

,

где B_Z1max - индукция в зубцах статора по [1] B_Z1max=1,9 Тл;

мм;

Определяем размеры паза в штампе:

Высота паза:

мм;

Ширина паза:

мм;

Принимаем размеры паза в штампе:

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

h_ш-высота шлица паза, h_ш=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 S_из и прокладками в пазу S_пр. Размеры паза «в свету» определяются с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников.

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

мм;

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

Дh_п-припуск по высоте паза, Дh_п=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:

S_из=b_из(2h_п+b₁+b₂),

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

мм²;

Определяем площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

, (2.3)

где S_пр-площадь прокладок в пазу (для однослойной обмотки S_пр=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 D_j (при непосредственной посадке на вал D_j равен диаметру вала D_в):

,

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

Определяем ток в стержне ротора:

,

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

н_i-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 b_ш=1,5мм и h_ш=0,75мм. Высота перемычки над пазом в двухполюсных двигателях выполняется равной мм.

Определяем ширину зубцов ротора:

,

где В_z2-допустимая индукция в зубцах якоря; по [1] определяем В_z2=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:

J_кл=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 h_j, которая для двигателей с посадкой сердечника непосредственно на вал равна:

,(3.1)

где d_k, m_k2 -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 k_д-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 B_z1=1,93 Тл H_z1=2340 А/м; при B_z2=1,92 Тл H_z2=2250 А/м.

Тогда магнитное напряжение зубцовых зон статора и ротора:

;

где h_Z1(2)-расчетная высота зубцов статора (ротора);

h_Z1=h_П1=11,5 мм;

h_Z2= h_П2 - 0,1b_2Н=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 В_а=1,6 Тл H_а=750 А/м; при B_j=0,92 Тл H_j=158 А/м.

Предварительно определяем длины средних магнитных линий статора L_a и ротора L_j:

м;

м ;

где h_j-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, р_1,0/50-удельные потери, Вт/кг, берутся из [1]:

р_1,0/50=2,5 Вт/кг; в=1,5;

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

m_a, m_Z1-масса стали ярма и зубцов статора, кг:

; (3.5)

здесь h_a=0,5(D_a-D)-h_z1=0,5(0,191-0,13)-0,0115=0,019 м;

г_с-удельная масса стали, в расчетах принимаем г_с=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 p_пов2-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 B_пул2-амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов:

;

где г=8,17 (вычислено ранее), тогда

;

m_Z2-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 К_т=1,3(1-Da)=1,0517 для машин с 2р=4;

Вт.

Добавочные потери при номинальном режиме:

Вт.

Холостой ход двигателя:

(3.10)

где I_xx-активная составляющая тока холостого хода:

;(3.11)

где Р_э1хх-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; q_c = 53мм²; b_ш = 1,5; h_ш = 0,75; k_Д = 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_2Н = 5,5 кВт; U_1Н = 220/380 B; 2p=4; P_СТ + P_МЕХ =153,5 Вт; P_ДОБ,Н = 31,4 Вт;

I_0A = 0,27 A; I_0P 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 h_r 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 = K_Xx₂= 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:

х_{1 нас.} = (х_{11 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