Проектирование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

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.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 26.02.2012
Размер файла 927,5 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/

Введение

Данный курсовой проект содержит проектирование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Понятие асинхронной машины связано с тем, что ротор ее имеет частоту вращения, отличающуюся от частоты вращения магнитного поля статора.

Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства. В основу конструкции асинхронного двигателя положено создание системы трехфазного переменного тока. Переменный ток, подаваемый в трехфазную обмотку статора двигателя, формирует в нем вращающееся магнитное поле.

Проектирование электрической машины сводится к многократному расчету зависимостей между основными показателями, заданных в виде системы формул, эмпирических коэффициентов, графических зависимостей, которые можно рассматривать как уравнения проектирования.

Техническое задание

Рассчитать трехфазный асинхронный двигатель со следующими параметрами:

1. Тип двигателя: с короткозамкнутым ротором

2. Номинальный режим работы: S1

3. Номинальная мощность, P2Н: 11 кВт

4. Номинальное напряжение Х/Д: 380/220В

5. Число пар полюсов 2р: 4

6. Частота сети: 50Гц

7. Способ охлаждения: ICA0141

8. Исполнение по способу монтажа: IM1081

9. Климатические условия работы: УЗ

10. Класс нагревостойкости изоляции: F

Основные требования к проектируемому двигателю:

1. Значения КПД и cosц в номинальном режиме должны быть не хуже, чем у аналогичных серийных двигателей

2. Перегрузочная способность MMAX*= MMAX/M2H ?1.8

3. Кратность начального пускового момента MП*= MП/M2H ?1.2

4. Кратность начального пускового тока I1П*= I1П/I1H ?7.5

5. Установочные и присоединительные размеры должны соответствовать действующим стандартам

Расчет главных размеров трехфазного асинхронного двигателя

Определение предварительных значений величин

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

1.1

Предварительная высота оси вращения hпред=ѓ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.1 стр.8 [1]. Найденное из графиков значение округляется до ближайшего из стандартного ряда.

hпред

132

мм

1.2

Предварительное значение наружного диаметра магнитопровода статора Dа.пред=ѓ(hпред) Определяется по таблице 1.1 стр.9 [1]. Определяется по таблице соответствия наружных диаметров статоров асинхронных двигателей и высот оси вращения электрических машин.

Dа.пред

0.225

м

1.3

Коэффициент, характеризующий отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению KE=ѓ(2p,Dа.пред) Определяется по рис.1.2 стр.9 [1].

KE

0.972

1.4

Коэффициент, характеризующий отношение внутреннего диаметра статора к наружному (D/Da) KD=ѓ(2p) Определяется по таблице 1.2 стр.10 [1].

KD

0.68

1.5

Предварительное значение номинального КПД зн.пред=ѓ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.3 стр.11 [1].

зн.пред

0.87

о.е.

1.6

Предварительное значение коэффициента мощности cosцн.пред=ѓ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.4 стр.12 [1].

cosцн.пред

0.873

1.7

Предварительное значение индукции в магнитном зазоре Bд.пред=ѓ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.5 стр.14 [1].

Bд.пред

0.89

Тл

1.8

Предварительное значение линейной нагрузки Aпред=ѓ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.6 стр.15 [1].

Aпред

28200

А/м

1.9

Идентификатор обмотки Ид.обм.=ѓ(2p,hпред)

Ид.обм.

1

1.10

Предварительное значение обмоточного коэффициента kоб.1.пред=ѓ(2p,Ид.обм.) Обмоточный коэффициент задается по аналитическим правилам исходя из данных двигателя

kоб.1.пред

0.96

1.11

Верхняя граница критерия л лmax=ѓ(2p,IP,hпред) Определяется по рис.1.7 стр.17 [1].

лmax

1.2

1.12

Нижняя граница критерия л лmin=ѓ(2p,IP,hпред) Определяется по рис.1.7 стр.17 [1].

лmin

0.78

Параметры расчетов:

· P2H=11 кВт - Номинальная мощность

· 2p=4 - Число полюсов

· IP=IP44 - Степень защиты

Расчет главных размеров двигателя и их проверка

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

1.13

Предварительное значение внутреннего диаметра магнитопровода статора Dпред=KDЧDа.пред Dпред=0.68Ч0.225=0.153 м

Dпред

0.153

м

1.14

Предварительное значение полюсного деления фпред=рЧDпред/(2p) фпред=рЧ0.153/(4)=0.12017 м

фпред

0.12017

м

1.15

Расчетная мощность P'=(KEЧP2H)/(зн.предЧcosцн.пред) P'=(0.972Ч11)/(0.87Ч0.873)=14.077 кВЧА

P'

14.077

кВЧА

1.16

Синхронная угловая скорость вращения (скорость вращения магнитного поля в воздушном зазоре) Щ=2ЧрЧf1/p Щ=2ЧрЧ50/2=157.08 c-1

Щ

157.08

c-1

1.17

Предварительное значение расчетной длины воздушного зазора lд.пред=(P'Ч103)/(1.11ЧDпред2ЧЩЧkоб.1.предЧAпредЧBд.пред) lд.пред=(14.077Ч103)/(1.11Ч0.1532Ч157.08Ч0.96Ч28200Ч0.89)=0.143 м

lд.пред

0.143

м

1.18

Заготовительная масса электротехнической стали для изготовления магнитопровода mc=kcЧгcЧ(Dа.пред+0.01)2Чlд.пред mc=0.97Ч7800Ч(0.225+0.01)2Ч0.143=59.8 кг

mc

59.8

кг

1.19

Критерий правильности выбора главных размеров л=lд.пред/фпред л=0.143/0.12017=1.19 Величина критерия должна находиться в диапазоне между найденными лmin и лmax.

л

1.19

Параметры расчетов :

· KD=0.68 - Коэффициент, характеризующий отношение внутреннего диаметра статора к наружному (D/Da)

· Dа.пред=0.225 м - Предварительное значение наружного диаметра магнитопровода статора

· 2p=4 - Число полюсов

· KE=0.972 - Коэффициент, характеризующий отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению

· P2H=11 кВт - Номинальная мощность

· зн.пред=0.87 о.е. - Предварительное значение номинального КПД

· cosцн.пред=0.873 - Предварительное значение коэффициента мощности

· f1=50 Гц - Частота сети

· p=2 - Число пар полюсов

· kоб.1.пред=0.96 - Предварительное значение обмоточного коэффициента

· Aпред=28200 А/м - Предварительное значение линейной нагрузки

· Bд.пред=0.89 Тл - Предварительное значение индукции в магнитном зазоре

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

· гc=7800 кг/мі - Удельная масса стали

Конструирование обмотки статора

Данные, выбранные для дальнейшего расчета варианта главных размеров двигателя

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.1

Высота оси вращения двигателя

h

132

мм

2.2

Наружный диаметр магнитопровода статора

0.225

м

2.3

Коэффициент, характеризующий отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению KE=ѓ(2p,Dа.пред) Определяется по рис.1.2 стр.9 [1].

KE

0.972

2.4

Предварительное значение номинального КПД зн.пред=ѓ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.3 стр.11 [1].

зн.пред

0.87

о.е.

2.5

Предварительное значение индукции в магнитном зазоре Bд.пред=ѓ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.5 стр.14 [1].

Bд.пред

0.89

Тл

2.6

Предварительное значение линейной нагрузки Aпред=ѓ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.6 стр.15 [1].

Aпред

28200

А/м

2.7

Идентификатор обмотки Ид.обм.=ѓ(2p,hпред)

Ид.обм.

1

2.8

Внутренний диаметр магнитопровода статора

D

0.153

м

2.9

Расчетная длина воздушного зазора

0.155

м

2.10

Полюсное деление

ф

0.1202

м

Параметры расчетов :

· 2p=4 - Число полюсов

· Dа.пред=0.225 м - Предварительное значение наружного диаметра магнитопровода статора

· P2H=11 кВт - Номинальная мощность

· IP=IP44 - Степень защиты

· hпред=132 мм - Предварительная высота оси вращения

Предварительное значение зубцового деления статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.11

Предварительное максимальное значение зубцового деления статора t1предmax=ѓ(Обм.стат.,ф,h) Определяется по рис.2.1 стр.22 [1].

t1предmax

0.0131

м

2.12

Предварительное минимальное значение зубцового деления статора t1предmin=ѓ(Обм.стат.,ф,h) Определяется по рис.2.1 стр.22 [1].

t1предmin

0.0108

м

2.13

Предварительное минимальное число пазов статора Z1предmin=рЧD/t1предmax Z1предmin=рЧ0.153/0.0131=36.69 

Z1предmin

36.69

2.14

Предварительное максимальное число пазов статора Z1предmax=рЧD/t1предmin Z1предmax=рЧ0.153/0.0108=44.51 

Z1предmax

44.51

Параметры расчетов:

· Обм.стат.=Всыпная - Тип обмотки статора

· ф=0.1202 м - Полюсное деление

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

Выбор чисел пазов статора и ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.15

Число пазов статора Z1=ѓ(2p,Паз,Z1предmin,Z1предmax) Определяется по таблице 2.1 стр.23 [1].

Z1

36

2.16

Число пазов ротора Z2=ѓ(2p,Z1) Определяется по таблице 2.1 стр.23 [1].

Z2

26

2.17

Значение зубцового деления статора t1=рЧD/Z1 t1=рЧ0.153/36=0.01335 м

t1

0.01335

м

2.18

Проерка правильности размера зубцового деления статора Дt1=t1-6Ч10-3 Дt1=0.01335-6Ч10-3=0.0074 м

Дt1

0.0074

м

2.19

Число пазов статора на полюс и фазу q=Z1/(2pЧm1) q=36/(4Ч3)=3 паз.

q

3

паз.

Параметры расчетов :

· 2p=4 - Число полюсов

· Паз=без скоса - Тип паза

· Z1предmin=36.69 - Предварительное минимальное число пазов статора

· Z1предmax=44.51 - Предварительное максимальное число пазов статора

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

· m1=3 - Число фаз обмотки статора

Варианты значений параллельных ветвей обмотки статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.20

Количество катушечных групп в фазе КГф=ѓКГф(Ид.обм.) В однослойных концентрических обмотках принимается равным p, а для двуслойных 2p.

КГф

2

2.21

Максимальное число параллельных ветвей обмотки amax=КГф amax=2 В дальнейшем возможные варианты числа параллельных ветвей отбираются по условию amax/a - целое число.

amax

2

2.22

Вариант №1 значения параллельных ветвей обмотки a1=ѓ(КГф) Должно выполнятся условие КГф/a1 - целое число (2/1=2).

a1

1

2.23

Вариант №2 значения параллельных ветвей обмотки a2=ѓ(КГф) Должно выполнятся условие КГф/a2 - целое число (2/2=1).

a2

2

2.24

Предварительное значение фазного тока статора I1н.пред=(P2HЧ103)/(m1ЧU1HЧзн.предЧcosцн.пред) I1н.пред=(11Ч103)/(3Ч220Ч0.87Ч0.873)=21.944 А

I1н.пред

21.944

А

2.25

Вариант №1 предварительного значения эффективных проводников uп1=(рЧDЧAпред)/(I1н.предЧZ1) uп1=(рЧ0.153Ч28200)/(21.944Ч36)=17.16 

uп1

17.16

2.26

Вариант №2 предварительного значения эффективных проводников uп2=a2Чuп1 uп2=2Ч17.16=34.32 

uп2

34.32

Параметры расчетов :

· Ид.обм.=1 - Идентификатор обмотки

· P2H=11 кВт - Номинальная мощность

· m1=3 - Число фаз обмотки статора

· U1H=220 В - Номинальное фазное напряжение обмотки статора

· зн.пред=0.87 о.е. - Предварительное значение номинального КПД

· cosцн.пред=0.873 - Предварительное значение коэффициента мощности

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

· Aпред=28200 А/м - Предварительное значение линейной нагрузки

· Z1=36 - Число пазов статора

Выбор чисел параллельных ветвей и эффективных проводников обмотки статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.27

Рациональное число эффективных проводников в пазу статора uп=ѓ(Ид.обм.,uп1,uп2) Величина uп должна быть целым числом для однослойной обмотки или целым четным числом для двухслойной обмотки. Определяется подбором из предварительных значений эффективных проводников наиболее близкого у заданному условию, с последующим округлением.

uп

17

2.28

Число параллельных ветвей обмотки статора a=ѓ(uп) Определяется по выбранному варианту значения uп.

a

1

2.29

Число катушечных групп в одной параллельной ветви KГв=КГф/a KГв=2/1=2 

KГв

2

2.30

Число катушек в одной катушечной группе Kгр=q Kгр=3 кат.

Kгр

3

кат.

2.31

Полюсное деление в пазах фп=Z1/2p фп=36/4=9 

фп

9

2.32

Смещение фаз обмотки статораотносительно друг друга в пазах Cф=2Чфп/3 Cф=2Ч9/3=6 

6

Параметры расчетов :

· Ид.обм.=1 - Идентификатор обмотки

· uп1=17.16 - Вариант №1 предварительного значения эффективных проводников

· uп2=34.32 - Вариант №2 предварительного значения эффективных проводников

· КГф=2 - Количество катушечных групп в фазе

· q=3 паз. - Число пазов статора на полюс и фазу

· Z1=36 - Число пазов статора

· 2p=4 - Число полюсов

Расчет трехфазной обмотки статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.33

Смещение катушечных групп фазы относительно друг друга Cгр=2Чфп Cгр=2Ч9=18 паз. Вид формулы зависит от идентификатора обмотки

Cгр

18

паз.

2.34

Наружный шаг обмотки yнар=4Чq-1 yнар=4Ч3-1=11 паз. Используется при идентификаторе обмотки равном 1

yнар

11

паз.

2.35

Внутренний шаг обмотки yвн=2Чq+1 yвн=2Ч3+1=7 паз. Используется при идентификаторе обмотки равном 1

yвн

7

паз.

2.36

Относительный шаг обмотки в1=1 в1=1 паз. Вид формулы зависит от идентификатора обмотки.

в1

1

паз.

2.37

Коэффициент укорочения шага обмотки kу1=sin(в1Ч90°) kу1=sin(1Ч90°)=1 

kу1

1

2.38

Коэффициент распределения обмотки kр1=0.5/(qЧsin(30°/q)) kр1=0.5/(3Чsin(30°/3))=0.9598 

kр1

0.9598

2.39

Обмоточный коэффициент kоб1=kу1Чkр1 kоб1=1Ч0.9598=0.9598 

kоб1

0.9598

Параметры расчетов :

· фп=9 - Полюсное деление в пазах

· q=3 паз. - Число пазов статора на полюс и фазу

Данные обмотки статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.40

Число витков в фазе статора W1=(uпЧZ1)/(2ЧaЧm1) W1=(17Ч36)/(2Ч1Ч3)=102 вит

W1

102

вит

2.41

Расчетное значение линейной нагрузки A=(2ЧI1н.предЧW1Чm1)/(рЧD) A=(2Ч21.944Ч102Ч3)/(рЧ0.153)=27939.969 А/м

A

27939.969

А/м

2.42

Отклонение расчетного значения линейной нагрузки о ранее принятой ДA=(A-Aпред)/AЧ100 ДA=(27939.969-28200)/27939.969Ч100=-0.93 %

ДA

-0.93

%

2.43

Расчетное значение магнитного потока Ц=(KEЧU1H)/(4.44ЧW1Чkоб1Чf1) Ц=(0.972Ч220)/(4.44Ч102Ч0.9598Ч50)=0.009839 Вб

Ц

0.009839

Вб

2.44

Расчетное значение индукции в воздушном зазоре Bд=(2pЧЦ)/(2ЧDЧlд) Bд=(4Ч0.009839)/(2Ч0.153Ч0.155)=0.8298 Тл

0.8298

Тл

2.45

Отклонение расчетного значения индукции в воздушном зазоре ДBд=(Bд-Bд.пред)/BдЧ100 ДBд=(0.8298-0.89)/0.8298Ч100=-7.25 %

ДBд

-7.25

%

Параметры расчетов :

· uп=17 - Рациональное число эффективных проводников в пазу статора

· Z1=36 - Число пазов статора

· a=1 - Число параллельных ветвей обмотки статора

· m1=3 - Число фаз обмотки статора

· I1н.пред=21.944 А - Предварительное значение фазного тока статора

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

· Aпред=28200 А/м - Предварительное значение линейной нагрузки

· KE=0.972 - Коэффициент, характеризующий отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению

· U1H=220 В - Номинальное фазное напряжение обмотки статора

· kоб1=0.9598 - Обмоточный коэффициент

· f1=50 Гц - Частота сети

· 2p=4 - Число полюсов

· lд=0.155 м - Расчетная длина воздушного зазора

· Bд.пред=0.89 Тл - Предварительное значение индукции в магнитном зазоре

Значение произведения линейной нагрузки на плотность тока в обмотке статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.46

Значение произведения линейной нагрузки на плотность тока в обмотке статора (AJ1)=ѓ(2p,h,Dа,IP) Определяется по рис.2.2 стр.33 [1].

(AJ1)

190

Ч109 AІ/мі

2.47

Значение ширины шлица паза статора bш(1)=ѓ(2p,h) Определяется по таблице 2.2 стр.34 [1].

bш(1)

3.5

мм

2.48

Предварительное значение плотности тока в обмотке статора J1.пред=((AJ1)Ч109/A)Ч10-6 J1.пред=(190Ч109/27939.969)Ч10-6=6.8003 А/ммІ

J1.пред

6.8003

А/ммІ

2.49

Предварительное значение площади поперечного сечения эффективного проводника qэф.пред=I1н.пред/(aЧJ1.пред) qэф.пред=21.944/(1Ч6.8003)=3.2269 ммІ

qэф.пред

3.2269

ммІ

2.50

Коэффициент эффективного проводника Kф=qэф.пред/2.011 Kф=3.2269/2.011=1.6046 

1.6046

Параметры расчетов :

· 2p=4 - Число полюсов

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· Dа=0.225 м - Наружный диаметр магнитопровода статора

· IP=IP44 - Степень защиты

· A=27939.969 А/м - Расчетное значение линейной нагрузки

· I1н.пред=21.944 А - Предварительное значение фазного тока статора

· a=1 - Число параллельных ветвей обмотки статора

Выбор стандартного обмоточного провода

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.51

Число элементарных проводников в одном эффективном nэл=ѓ(qэф.пред,Kф) Число элементарных проводников не должно быть более 4-х.

nэл

2

2.52

Предварительное значение площади поперечного сечения элементарного проводника qэл.пред=qэф.пред/nэл qэл.пред=3.2269/2=1.61345 ммІ

qэл.пред

1.61345

ммІ

2.53

Площадь поперечного сечения неизолированного стандартного провода qэл=ѓ(qэл.пред) Определяется по таблице 2.3 стр.35-36 [1]. Произведение qэлЧnэл?qэф.пред (1.539Ч2=3.078?3.2269)

qэл

1.539

ммІ

2.54

Отклонение в площадь поперечного сечения эффективного проводника Дqэф=qэф.пред-qэлЧnэл Дqэф=3.2269-1.539Ч2=0.14890 ммІ

Дqэф

0.14890

ммІ

2.55

Диаметр стандартного изолированного провода dиз=ѓ(qэл) Определяется по таблице 2.3 стр.35-36 [1].

dиз

1.485

мм

2.56

Номинальный диаметр неизолированного провода d=ѓ(qэл) Определяется по таблице 2.3 стр.35-36 [1].

d

1.4

мм

2.57

Тип провода для намотки статора

ТипПроводаСтатора

ПЭТ-155А

2.58

Разность диаметра провода Дd=1.685-dиз Дd=1.685-1.485=0.2 мм

Дd

0.2

мм

2.59

Разность ширины шлица паза статора Дbш=bш(1)-dиз Дbш=3.5-1.485=2.015 мм

Дbш

2.015

мм

2.60

Площадь поперечного сечения эффективного проводника qэф=qэлЧnэл qэф=1.539Ч2=3.07800 ммІ

qэф

3.07800

ммІ

Параметры расчетов :

· qэф.пред=3.2269 ммІ - Предварительное значение площади поперечного сечения эффективного проводника

· Kф=1.6046 - Коэффициент эффективного проводника

· bш(1)=3.5 мм - Значение ширины шлица паза статора

Плотность тока в обмотке статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.61

Расчетная плотность тока в обмотке статора J1=I1н.пред/(aЧqэф) J1=21.944/(1Ч3.07800)=7.1293 А/ммІ

J1

7.1293

А/ммІ

2.62

Отклонение расчетной плотности тока от ранее выбранной ДJ1=(J1-J1.пред)/J1Ч100 ДJ1=(7.1293-6.8003)/7.1293Ч100=4.615 %

ДJ1

4.615

%

2.63

Минимально допустимое значение плотности тока в обмотке статора J1.min=0.91ЧJ1.пред J1.min=0.91Ч6.8003=6.188 А/ммІ

J1.min

6.188

А/ммІ

2.64

Минимально допустимое значение плотности тока в обмотке статора J1.max=1.10ЧJ1.пред J1.max=1.10Ч6.8003=7.48 А/ммІ

J1.max

7.48

А/ммІ

Параметры расчетов :

· I1н.пред=21.944 А - Предварительное значение фазного тока статора

· a=1 - Число параллельных ветвей обмотки статора

Минимальные и максимальные значения индукции в ярме и зубцах статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.65

Минимальное значение индукции в ярме статора Ba.min=ѓ(IP,2p) Определяется по таблице 2.5 стр.41 [1].

Ba.min

1.4

Тл

2.66

Максимальное значение индукции в ярме статора Ba.max=ѓ(IP,2p) Определяется по таблице 2.5 стр.41 [1].

Ba.max

1.6

Тл

2.67

Минимальное значение индукции в зубцах статора BZ1.min=ѓ(IP,2p) Определяется по таблице 2.5 стр.41 [1].

BZ1.min

1.6

Тл

2.68

Максимальное значение индукции в зубцах статора BZ1.max=ѓ(IP,2p) Определяется по таблице 2.5 стр.41 [1].

BZ1.max

1.9

Тл

Параметры расчетов :

· IP=IP44 - Степень защиты

· 2p=4 - Число полюсов

Предварительные значения индукции в ярме и зубцах статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.69

Предварительное значение индукции в ярме статора Ba.пред=ѓ(B'a.min,B'a.max)

Ba.пред

1.61

Тл

2.70

Предварительное значение индукции в зубцах статора BZ1.пред=ѓ(B'Z1.min,B'Z1.max)

BZ1.пред

1.91

Тл

Параметры расчетов :

· B'a.min=1.33 Тл - Допустимое минимальное значение индукции в ярме статора

· B'a.max=1.68 Тл - Допустимое максимальное значение индукции в ярме статора

· B'Z1.min=1.52 Тл - Допустимое минимальное значение индукции в зубцах статора

· B'Z1.max=1.995 Тл - Допустимое максимальное значение индукции в зубцах статора

Стандартные размеры паза статора и значения припусков

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.71

Высота шлица статора hш(1)=ѓ(h)

hш(1)

0.5

мм

2.72

Припуск по ширине паза статора Дbп=ѓ(h)

Дbп

0.1

мм

2.73

Припуск по высоте паза статора Дhп=ѓ(h)

Дhп

0.1

мм

2.74

Односторонняя толщина корпусной изоляции класса нагревостойкости F или H bиз=ѓ(Ид.обм.,h)

bиз

0.25

мм

2.75

Длина магнитопровода статора lст.1=lд lст.1=0.155 м Для асинхронных двигателей с h?250мм и lд?300 мм магнитопроводы статора и ротора собираются каждый в один пакет без радиальных аксиальных каналов, поэтому lст.1=lд

lст.1

0.155

м

2.76

Длина магнитопровода ротора lст.2=lд lст.2=0.155 м Для асинхронных двигателей с h?250мм и lд?300 мм магнитопроводы статора и ротора собираются каждый в один пакет без радиальных аксиальных каналов, поэтому lст.2=lд

lст.2

0.155

м

2.77

Предварительное значение ширины зубца статора bZ(1)пред=(BдЧt1Чlд)/(BZ1.предЧlст.1Чkc)Ч103 bZ(1)пред=(0.8298Ч0.01335Ч0.155)/(1.91Ч0.155Ч0.97)Ч103=5.98 мм

bZ(1)пред

5.98

мм

2.78

Высота ярма статора ha(1)=Ц/(2ЧkcЧBa.предЧlст.1)Ч103 ha(1)=0.009839/(2Ч0.97Ч1.61Ч0.155)Ч103=20.3 мм

ha(1)

20.3

мм

2.79

Высота паза статора в штампе hп(1)=0.5Ч(Dа-D)Ч103-ha(1) hп(1)=0.5Ч(0.225-0.153)Ч103-20.3=15.7 мм

hп(1)

15.7

мм

2.80

Припуск по высоте паза статора Дhп(1)=ѓ(h) При h?160мм принимается равным 0.1 мм, в противном случае 0.2 мм

Дhп(1)

0.1

мм

2.81

Ширина паза статора в штампе b2(1)=рЧ(DЧ103+2Чhп(1))/Z1-bZ(1)пред b2(1)=рЧ(0.153Ч103+2Ч15.7)/36-5.98=10.1 мм

b2(1)

10.1

мм

2.82

Ширина паза статора в штампе, соответствующая углу в=45° b1(1)=[рЧ(DЧ103+2Чhш(1)-bш(1))-Z1ЧbZ(1)пред]/(Z1-р) b1(1)=[рЧ(0.153Ч103+2Ч0.5-3.5)-36Ч5.98]/(36-р)=7.8 мм

b1(1)

7.8

мм

2.83

Высота клиновой части паза статора hк(1)=0.5Ч(b1(1)-bш(1)) hк(1)=0.5Ч(7.8-3.5)=2.2 мм

hк(1)

2.2

мм

2.84

Высота паза статора под укладку проводов hп.к.(1)=hп(1)-(hш(1)+hк(1)) hп.к.(1)=15.7-(0.5+2.2)=13 мм

hп.к.(1)

13

мм

2.85

Высота зубца статора hZ(1)=hп(1) hZ(1)=15.7 мм

hZ(1)

15.7

мм

Параметры расчетов :

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· Ид.обм.=1 - Идентификатор обмотки

· lд=0.155 м - Расчетная длина воздушного зазора

· Bд=0.8298 Тл - Расчетное значение индукции в воздушном зазоре

· t1=0.01335 м - Значение зубцового деления статора

· BZ1.пред=1.91 Тл - Предварительное значение индукции в зубцах статора

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

· Ц=0.009839 Вб - Расчетное значение магнитного потока

· Ba.пред=1.61 Тл - Предварительное значение индукции в ярме статора

· Dа=0.225 м - Наружный диаметр магнитопровода статора

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

· Z1=36 - Число пазов статора

· bш(1)=3.5 мм - Значение ширины шлица паза статора

Оценка расчета размеров паза статора и значений припусков

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.86

Межзубцовое расстояние по наружному радиусу статора b'Z(1)=рЧ(DЧ103+2Ч(hш(1)+hк(1)))/Z1-b1(1) b'Z(1)=рЧ(0.153Ч103+2Ч(0.5+2.2))/36-7.8=6.023 мм

b'Z(1)

6.023

мм

2.87

Межзубцовое расстояние по внутреннему радиусу статора b''Z(1)=рЧ(DЧ103+2Чhп(1))/Z1-b2(1) b''Z(1)=рЧ(0.153Ч103+2Ч15.7)/36-10.1=5.992 мм

b''Z(1)

5.992

мм

2.88

Разность межзубцовых расстояний по внутреннему и внешнему радиусу статора ДbZ(1)=b''Z(1)-b'Z(1) ДbZ(1)=5.992-6.023=-0.031 мм

ДbZ(1)

-0.031

мм

2.89

Ширина зубца статора bZ(1)=0.5Ч(b'Z(1)+b''Z(1)) bZ(1)=0.5Ч(6.023+5.992)=6 мм

bZ(1)

6

мм

2.90

Отклонение от предварительной ширины зубца Дb'Z(1)=bZ(1)-bZ(1)пред Дb'Z(1)=6-5.98=0.02 мм

Дb'Z(1)

0.02

мм

Параметры расчетов :

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

· hш(1)=0.5 мм - Высота шлица статора

· hк(1)=2.2 мм - Высота клиновой части паза статора

· Z1=36 - Число пазов статора

· b1(1)=7.8 мм - Ширина паза статора в штампе, соответствующая углу в=45°

· hп(1)=15.7 мм - Высота паза статора в штампе

· b2(1)=10.1 мм - Ширина паза статора в штампе

· bZ(1)пред=5.98 мм - Предварительное значение ширины зубца статора

Размеры паза в свету с учетом припусков на шихтовку и сборку

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.91

Площадь поперечного сечения паза статора в штампе Sп=0.5Ч(b1(1)+b2(1))Чhп.к.(1) Sп=0.5Ч(7.8+10.1)Ч13=116.35 ммІ

Sп

116.35

ммІ

2.92

Коэффициент заполнения паза медью kм=qэфЧuп/Sп kм=3.07800Ч17/116.35=0.45 Среднее значение коэффициента заполнения паза медью для всыпных обмоток kм?0.3ч0.4.

0.45

2.93

Ширина паза статора в свету, соответствующая углу в=45° b'1(1)=b1(1)-Дbп b'1(1)=7.8-0.1=7.7 мм

b'1(1)

7.7

мм

2.94

Ширина паза статора в свету b'2(1)=b2(1)-Дbп b'2(1)=10.1-0.1=10 мм

b'2(1)

10

мм

2.95

Высота паза статора в свету под укладку проводов h'п.к.(1)=hп.к.(1)-Дhп h'п.к.(1)=13-0.1=12.9 мм

h'п.к.(1)

12.9

мм

Параметры расчетов :

· b1(1)=7.8 мм - Ширина паза статора в штампе, соответствующая углу в=45°

· b2(1)=10.1 мм - Ширина паза статора в штампе

· hп.к.(1)=13 мм - Высота паза статора под укладку проводов

· qэф=3.07800 ммІ - Площадь поперечного сечения эффективного проводника

· uп=17 - Рациональное число эффективных проводников в пазу статора

· Дbп=0.1 мм - Припуск по ширине паза статора

· Дhп=0.1 мм - Припуск по высоте паза статора

Площади поверхностей в статоре

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.96

Площадь корпусной изоляции Sиз=bизЧ(2Чhп(1)+b1(1)+b2(1)) Sиз=0.25Ч(2Ч15.7+7.8+10.1)=12.3 ммІ

Sиз

12.3

ммІ

2.97

Площадь прокладок в пазу статора Sпр=0 ммІ Вид формулы зависит от индетификатора обмотки.

Sпр

0

ммІ

2.98

Площадь поперечного сечения паза статора, остающаяся для размещения проводников обмотки S'п=0.5Ч(b'1(1)+b'2(1))Чh'п.к.(1)-Sиз-Sпр S'п=0.5Ч(7.7+10)Ч12.9-12.3-0=101.9 ммІ

S'п

101.9

ммІ

Параметры расчетов :

· bиз=0.25 мм - Односторонняя толщина корпусной изоляции класса нагревостойкости F или H

· hп(1)=15.7 мм - Высота паза статора в штампе

· b1(1)=7.8 мм - Ширина паза статора в штампе, соответствующая углу в=45°

· b2(1)=10.1 мм - Ширина паза статора в штампе

· b'1(1)=7.7 мм - Ширина паза статора в свету, соответствующая углу в=45°

· b'2(1)=10 мм - Ширина паза статора в свету

· h'п.к.(1)=12.9 мм - Высота паза статора в свету под укладку проводов

Контроль правильности размещения обмотки в пазах магнитопровода статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

2.99

Коэффициент заполнения паза обмоточным проводом kз=(dиз2ЧuпЧnэл)/S'п kз=(1.4852Ч17Ч2)/101.9=0.736 При правильном размещении обмотки в пазах kз=0.69ч0.71 для двигателей с 2p=2 и kз=0.72ч0.74 для двигателей с 2p?4.

0.736

Параметры расчетов :

· dиз=1.485 мм - Диаметр стандартного изолированного провода

· uп=17 - Рациональное число эффективных проводников в пазу статора

· nэл=2 - Число элементарных проводников в одном эффективном

· S'п=101.9 ммІ - Площадь поперечного сечения паза статора, остающаяся для размещения проводников обмотки

Расчет воздушного зазора и геометрических размеров зубцовой зоны ротора

Выбор величины воздушного зазора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.1

Предварительная величина воздушного зазора дпред=ѓ(2p,h,D) Определяется по рис.3.1 стр.52 [1].

дпред

0.419

мм

3.2

Величина воздушного зазора д=ѓ(дпред) Найденное ранее по графикам значение округляется до ближайшего целого из ряда 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1 и т.д

д

0.45

мм

3.3

Внешний диаметр ротора D2=D-2ЧдЧ10-3 D2=0.153-2Ч0.45Ч10-3=0.1521 м

D2

0.1521

м

3.4

Зубцовое деление ротора t2=рЧD2Ч103/Z2 t2=рЧ0.1521Ч103/26=18.38 мм

t2

18.38

мм

Параметры расчетов :

· 2p=4 - Число полюсов

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

· Z2=26 - Число пазов ротора

Расчет внутреннего диаметра сердечника ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.5

Коэффициент для расчета внутреннего диаметра сердечника ротора Kв=ѓ(2p,h) Определяется по таблице 3.1 стр.53 [1].

0.23

3.6

Диаметр вала Dв=KвЧDа Dв=0.23Ч0.225=0.0518 м

0.0518

м

3.7

Внутренний диаметр сердечника ротора Dj=Dв Dj=0.0518 м

Dj

0.0518

м

Параметры расчетов :

· 2p=4 - Число полюсов

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· Dа=0.225 м - Наружный диаметр магнитопровода статора

Расчет предварительного сечения стержня обмотки ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.8

Плотность тока в стержнях ротора J2.пред=ѓ(IP) Для степени защиты IP44 J2.пред=2.5ч3.5А/ммІ.

J2.пред

3.3

А/ммІ

3.9

Коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания K1=0.2+0.8Чcosцн.пред K1=0.2+0.8Ч0.873=0.898 

K1

0.898

3.10

Коэффициент приведения тока ротора v1=2Чm1ЧW1Чkоб1/Z2 v1=2Ч3Ч102Ч0.9598/26=22.592 

v1

22.592

3.11

Предварительное значение номинального фазного тока ротора I2н.пред=K1Чv1ЧI1н.пред I2н.пред=0.898Ч22.592Ч21.944=445.191 А

I2н.пред

445.191

А

3.12

Предварительное значение сечения стержня обмотки ротора qс.пред=I2н.пред/J2.пред qс.пред=445.191/3.3=134.906 А/ммІ

qс.пред

134.906

А/ммІ

Параметры расчетов :

· IP=IP44 - Степень защиты

· cosцн.пред=0.873 - Предварительное значение коэффициента мощности

· m1=3 - Число фаз обмотки статора

· W1=102 вит - Число витков в фазе статора

· kоб1=0.9598 - Обмоточный коэффициент

· Z2=26 - Число пазов ротора

· I1н.пред=21.944 А - Предварительное значение фазного тока статора

Расчет предварительного значения ширины зубца ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.13

Предварительное значение индукции в зубцах ротора BZ(2)пред=ѓ(IP) Для степени защиты IP44 BZ(2)пред=1.7ч1.95Тл.

BZ(2)пред

1.9

Тл

3.14

Предварительное значение ширины зубца ротора bZ(2)пред=(BдЧt2)/(kcЧBZ(2)пред) bZ(2)пред=(0.8298Ч18.38)/(0.97Ч1.9)=8.3 мм

bZ(2)пред

8.3

мм

Параметры расчетов :

· IP=IP44 - Степень защиты

· 2p=4 - Число полюсов

· Bд=0.8298 Тл - Расчетное значение индукции в воздушном зазоре

· t2=18.38 мм - Зубцовое деление ротора

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

Выбор формы паза ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.15

Идентификатор формы паза Ид.форм.паза=ѓ(h) При высоте оси вращения h<160мм , применяются трапецеидальные (грушевидные) полузакрытые пазы (идентификатор формы паза 4).

Ид.форм.паза

4

Расчет геометрических размеров зубцовой зоны ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.16

Ширина прорези паза ротора bш(2)=ѓ(Ид.форм.паза,h) Для полузакрытого трапецеидального паза ротора (идентификатор 4) ширина прорези, в зависимости от высоты ротора, принимается 1.0мм, если h?100мм или 1.5мм еслиh=112ч132мм.

bш(2)

1.5

мм

3.17

Глубина прорези паза ротора hш(2)=ѓ(Ид.форм.паза,h) Для полузакрытого трапецеидального паза ротора (идентификатор 4) глубина прорези, в зависимости от высоты ротора, принимается 0.5мм, если h?100мм или 0.75мм еслиh=112ч132мм.

hш(2)

0.75

мм

3.18

Высота перемычки над пазом ротора h'ш(2)=ѓ(Ид.форм.паза) Для полузакрытого трапецеидального паза ротора (идентификатор 4) высота перемычки над пазом равна 0

h'ш(2)

0

мм

3.19

Диаметр закругления верхней части ротора b1(2)=[рЧ(D2Ч103-2Чhш(2)-2Чh'ш(2))-Z2ЧbZ(2)пред]/(р+Z2) b1(2)=[рЧ(0.1521Ч103-2Ч0.75-2Ч0)-26Ч8.3]/(р+26)=8.8 мм

b1(2)

8.8

мм

3.20

Поверочное число правильности выбора предварительного значения плотности тока в стержне ротора Дqc=b1(2)2Ч(Z2/р+р/2)-4Чqс.пред Дqc=8.82Ч(26/р+р/2)-4Ч134.906=222.916 ммІ

Дqc

222.916

ммІ

3.21

Диаметр закругления нижней части паза ротора b2(2)=[(b1(2)2Ч(Z2/р+р/2)-4Чqс.пред)/(Z2/р-р/2)]Ѕ b2(2)=[(8.82Ч(26/р+р/2)-4Ч134.906)/(26/р-р/2)]Ѕ=5.8 мм

b2(2)

5.8

мм

Параметры расчетов :

· Ид.форм.паза=4 - Идентификатор формы паза

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· D2=0.1521 м - Внешний диаметр ротора

· Z2=26 - Число пазов ротора

· bZ(2)пред=8.3 мм - Предварительное значение ширины зубца ротора

· qс.пред=134.906 А/ммІ - Предварительное значение сечения стержня обмотки ротора

Проверка правильности расчета геометрических размеров зубцовой зоны ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.22

Расстояние между центрами верхней и нижней окружностей паза ротора h1(2)=(b1(2)-b2(2))ЧZ2/(2Чр) h1(2)=(8.8-5.8)Ч26/(2Чр)=12.4 мм

h1(2)

12.4

мм

3.23

Высота паза ротора hп(2)=h1(2)+0.5Чb1(2)+0.5Чb2(2)+hш(2)+h'ш(2) hп(2)=12.4+0.5Ч8.8+0.5Ч5.8+0.75+0=20.5 мм

hп(2)

20.5

мм

3.24

Площадь сечения стержня ротора qс=р/8Ч(b1(2)2+b2(2)2)+0.5Ч(b1(2)+b2(2))Чh1(2) qс=р/8Ч(8.82+5.82)+0.5Ч(8.8+5.8)Ч12.4=134.1 ммІ

134.1

ммІ

3.25

Первое проверочное число параллельности граней зубцов ротора b'Z(2)=рЧ(D2Ч103-2Ч(hш(2)+h'ш(2))-b1(2))/Z2-b1(2) b'Z(2)=рЧ(0.1521Ч103-2Ч(0.75+0)-8.8)/26-8.8=8.3 мм

b'Z(2)

8.3

мм

3.26

Второе проверочное число параллельности граней зубцов ротора b''Z(2)=рЧ(D2Ч103-2Чhп(2)+b2(2))/Z2-b2(2) b''Z(2)=рЧ(0.1521Ч103-2Ч20.5+5.8)/26-5.8=8.3 мм

b''Z(2)

8.3

мм

3.27

Отклонение от параллельности граней ДbZ(2)=|b'Z(2)-b''Z(2)| ДbZ(2)=|8.3-8.3|=0 мм

ДbZ(2)

0

мм

Параметры расчетов :

· b1(2)=8.8 мм - Диаметр закругления верхней части ротора

· b2(2)=5.8 мм - Диаметр закругления нижней части паза ротора

· Z2=26 - Число пазов ротора

· hш(2)=0.75 мм - Глубина прорези паза ротора

· h'ш(2)=0 мм - Высота перемычки над пазом ротора

· D2=0.1521 м - Внешний диаметр ротора

Геометрические размеры зубцовой зоны ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.28

Ширина зубца ротора bZ(2)=0.5Ч(b'Z(2)+b''Z(2)) bZ(2)=0.5Ч(8.3+8.3)=8.3 мм

bZ(2)

8.3

мм

3.29

Расчетная высота зубца ротора hZ(2)=hп(2)-0.1Чb2(2) hZ(2)=20.5-0.1Ч5.8=19.9 мм

hZ(2)

19.9

мм

3.30

Расчетное значение индукции в зубцах ротора BZ(2)=(BдЧt2)/(kcЧbZ(2)) BZ(2)=(0.8298Ч18.38)/(0.97Ч8.3)=1.89 Тл

BZ(2)

1.89

Тл

3.31

Проверочное число величины расчетного значения индукции в зубцах ротора ДBZ(2)=2.1-BZ(2) ДBZ(2)=2.1-1.89=0.21 Тл

ДBZ(2)

0.21

Тл

Параметры расчетов :

· b'Z(2)=8.3 мм - Первое проверочное число параллельности граней зубцов ротора

· b''Z(2)=8.3 мм - Второе проверочное число параллельности граней зубцов ротора

· hп(2)=20.5 мм - Высота паза ротора

· b2(2)=5.8 мм - Диаметр закругления нижней части паза ротора

· Bд=0.8298 Тл - Расчетное значение индукции в воздушном зазоре

· t2=18.38 мм - Зубцовое деление ротора

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

Расчет ярма ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.32

Максимальная индукция в ярме короткозамкнутого ротора Bj max=ѓ(IP,2p) Определяется по таблице 2.5 стр.41 [1].

Bj max

1.4

Тл

3.33

Условная высота ярма ротора ДD=0.75Ч(D2/2-hп(2)Ч10-3) ДD=0.75Ч(0.1521/2-20.5Ч10-3)=0.0417 м

ДD

0.0417

м

3.34

Расчетная высота ярма ротора h'j=(2+p)/(3.2Чp)Ч(D2Ч103/2-hп(2)) h'j=(2+2)/(3.2Ч2)Ч(0.1521Ч103/2-20.5)=34.7 мм Вид формулы соответствует условию 2p=2 или 2p=4 и Dj>ДD(0.0518>0.0417)

h'j

34.7

мм

3.35

Индукция в ярме ротора Bj=Ц/(2ЧkcЧh'jЧ10-3Чlд) Bj=0.009839/(2Ч0.97Ч34.7Ч10-3Ч0.155)=0.943 Тл

Bj

0.943

Тл

3.36

Отклонение индукции в ярме ротора ДBj=Bj max-Bj ДBj=1.4-0.943=0.457 Тл

ДBj

0.457

Тл

3.37

Плотность тока в стержне ротора J2=I2н.пред/qс J2=445.191/134.1=3.32 А/ммІ

J2

3.32

А/ммІ

3.38

Отклонение плотности тока в стержне ротора ДJ2=3.5-J2 ДJ2=3.5-3.32=0.18 А/ммІ Вид формулы зависит от степени защиты двигателя (IP=IP44).

ДJ2

0.18

А/ммІ

Параметры расчетов :

· IP=IP44 - Степень защиты

· 2p=4 - Число полюсов

· D2=0.1521 м - Внешний диаметр ротора

· hп(2)=20.5 мм - Высота паза ротора

· p=2 - Число пар полюсов

· Ц=0.009839 Вб - Расчетное значение магнитного потока

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

· lд=0.155 м - Расчетная длина воздушного зазора

· I2н.пред=445.191 А - Предварительное значение номинального фазного тока ротора

· qс=134.1 ммІ - Площадь сечения стержня ротора

Расчет геометрических размеров замыкающих колец

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.39

Плотность тока в замыкающих кольцах короткозамкнутого ротора Jкл=0.85ЧJ2 Jкл=0.85Ч3.32=2.822 А/ммІ

Jкл

2.822

А/ммІ

3.40

Отношение тока в стержне к току в замыкающем кольце Д=2Чsin(pЧр/Z2) Д=2Чsin(2Чр/26)=0.479 рад.

Д

0.479

рад.

3.41

Ток в замыкающем кольце Iкл=I2н.пред/Д Iкл=445.191/0.479=929.418 А

Iкл

929.418

А

3.42

Площадь поперечного сечения замыкающего кольца qкл=Iкл/Jкл qкл=929.418/2.822=329.35 ммІ

qкл

329.35

ммІ

3.43

Высота сечения замыкающего кольца hкл=1.25Чhп(2) hкл=1.25Ч20.5=25.625 мм

hкл

25.625

мм

3.44

Ширина замыкающего кольца bкл=qкл/hкл bкл=329.35/25.625=12.9 мм

bкл

12.9

мм

3.45

Средний диаметр замыкающего кольца Dкл.ср.=D2-hклЧ10-3 Dкл.ср.=0.1521-25.625Ч10-3=0.1265 м

Dкл.ср.

0.1265

м

Параметры расчетов :

· J2=3.32 А/ммІ - Плотность тока в стержне ротора

· p=2 - Число пар полюсов

· Z2=26 - Число пазов ротора

· I2н.пред=445.191 А - Предварительное значение номинального фазного тока ротора

· hп(2)=20.5 мм - Высота паза ротора

· D2=0.1521 м - Внешний диаметр ротора

Выбор количества и размеров вентиляционных лопаток

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

3.46

Количество вентиляционных лопаток ротора Nв.л.=ѓ(h,2p) Определяется по таблице 3.3 стр.64 [1].

Nв.л.

11

ед.

3.47

Длина вентиляционной лопатки ротора lв.л.=ѓ(h,2p) Определяется по таблице 3.3 стр.64 [1].

lв.л.

40

мм

3.48

Ширина конца вентиляционной лопатки ротора hв.л.=ѓ(h,2p) Определяется по таблице 3.3 стр.64 [1].

hв.л.

22

мм

3.49

Толщина конца вентиляционной лопатки ротора bв.л.=ѓ(h) Толщина конца вентиляционной лопатки лежит в пределах bв.л.=2ч5мм

bв.л.

3

мм

Параметры расчетов :

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· 2p=4 - Число полюсов

Расчет магнитной цепи

Расчетная схема магнитной цепи

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

4.1

Марка электротехнической стали МаркаСтали=ѓ(h)

МаркаСтали

2013

4.2

Условная величина ширины шлица (прорези) паза ротора b'ш(2)=ѓ(Ид.форм.паза) Вид формулы зависит от идентификатора формы паза (4)

b'ш(2)

1.5

мм

4.3

Вспомогательный коэффициент расчета МДС воздушного зазора г1=(bш(1)/д)2/(5+(bш(1)/д)) г1=(3.5/0.45)2/(5+(3.5/0.45))=4.7343 

г1

4.7343

4.4

Вспомогательный коэффициент расчета МДС воздушного зазора г2=(b'ш(2)/д)2/(5+(b'ш(2)/д)) г2=(1.5/0.45)2/(5+(1.5/0.45))=1.3333 

г2

1.3333

4.5

Вспомогательный коэффициент расчета МДС воздушного зазора kд1=t1/(t1-г1ЧдЧ10-3) kд1=0.01335/(0.01335-4.7343Ч0.45Ч10-3)=1.1899 

kд1

1.1899

4.6

Вспомогательный коэффициент расчета МДС воздушного зазора kд2=t1/(t1-г2ЧдЧ10-3) kд2=0.01335/(0.01335-1.3333Ч0.45Ч10-3)=1.0471 

kд2

1.0471

4.7

Коэффициент МДС воздушного зазора kд=kд1Чkд2 kд=1.1899Ч1.0471=1.2459 

1.2459

4.8

Магнитное напряжение (МДС)воздушного зазора Fд=2/(м0)ЧBдЧдЧ10-3Чkд Fд=2/(1.256Ч10-6)Ч0.8298Ч0.45Ч10-3Ч1.2459=740.815 А

740.815

А

4.9

Ширина паза статора в средней части (на половине высоты) bп(1)=0.5Ч(b1(1)+b2(1)) bп(1)=0.5Ч(7.8+10.1)=9 мм

bп(1)

9

мм

4.10

Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи kп(1)=bп(1)/(kcЧbZ(1)) kп(1)=9/(0.97Ч6)=1.546 

kп(1)

1.546

4.11

Расчетное значение индукции в зубце статора B'Z(1)=(BдЧt1)/(kcЧbZ(1)Ч10-3) B'Z(1)=(0.8298Ч0.01335)/(0.97Ч6Ч10-3)=1.9 Тл

B'Z(1)

1.9

Тл

Параметры расчетов :

· h=132 мм - Высота оси вращения двигателя

· Ид.форм.паза=4 - Идентификатор формы паза

· bш(1)=3.5 мм - Значение ширины шлица паза статора

· д=0.45 мм - Величина воздушного зазора

· t1=0.01335 м - Значение зубцового деления статора

· м0=1.256Ч10-6 Гн/м - Магнитная проницаемость воздуха

· Bд=0.8298 Тл - Расчетное значение индукции в воздушном зазоре

· b1(1)=7.8 мм - Ширина паза статора в штампе, соответствующая углу в=45°

· b2(1)=10.1 мм - Ширина паза статора в штампе

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

· bZ(1)=6 мм - Ширина зубца статора

Расчет действительного значения индукции в зубце статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

4.12

Предполагаемое действительное значение индукции в зубце статора BпрZ(1)=ѓ(МаркаСтали,B'Z(1))

BпрZ(1)

1.9

Тл

4.13

Напряженность магнитного поля HZ(1)=ѓ(МаркаСтали,BпрZ(1)) Определяется по таблице 4.2 стр.73 [1].

HZ(1)

2070

А/м

4.14

Действительное значение индукции в зубце статора BZ(1)=B'Z(1)-м0ЧHZ(1)Чkп(1) BZ(1)=1.9-1.256Ч10-6Ч2070Ч1.546=1.896 Тл

BZ(1)

1.896

Тл

4.15

Отклонение действительного значения индукции в зубце статора от предполагаемого ДBZ(1)=|BпрZ(1)-BZ(1)| ДBZ(1)=|1.9-1.896|=0.004 Тл

ДBZ(1)

0.004

Тл

Параметры расчетов :

· МаркаСтали=2013 - Марка электротехнической стали

· B'Z(1)=1.9 Тл - Расчетное значение индукции в зубце статора

· м0=1.256Ч10-6 Гн/м - Магнитная проницаемость воздуха

· kп(1)=1.546 - Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи

Окончательный вариант расчета

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

4.16

Магнитное напряжение (МДС) зубцовой зоны статора FZ(1)=2ЧhZ(1)Ч10-3ЧHZ(1) FZ(1)=2Ч15.7Ч10-3Ч2070=64.998 А

FZ(1)

64.998

А

4.17

Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи в верхнем сечении зубца ротора kп(2)в=b1(2)/(kcЧb'Z(2)) kп(2)в=8.8/(0.97Ч8.3)=1.093 

kп(2)в

1.093

4.18

Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи в нижнем сечении зубца ротора kп(2)н=b2(2)/(kcЧb''Z(2)) kп(2)н=5.8/(0.97Ч8.3)=0.72 

kп(2)н

0.72

4.19

Ширина средней части паза ротора bп(2)=0.5Ч(b1(2)+b2(2)) bп(2)=0.5Ч(8.8+5.8)=7.3 мм

bп(2)

7.3

мм

4.20

Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи в среднем сечении зубца ротора kп(2)ср=bп(2)/(kcЧbZ(2)) kп(2)ср=7.3/(0.97Ч8.3)=0.907 

kп(2)ср

0.907

4.21

Расчетное значение индукции в верхнем сечении зубца ротора B'Z(2)в=BдЧt2/(kcЧb'Z(2)) B'Z(2)в=0.8298Ч18.38/(0.97Ч8.3)=1.89 Тл

B'Z(2)в

1.89

Тл

4.22

Расчетное значение индукции в нижнем сечении зубца ротора B'Z(2)н=BдЧt2/(kcЧb''Z(2)) B'Z(2)н=0.8298Ч18.38/(0.97Ч8.3)=1.89 Тл

B'Z(2)н

1.89

Тл

4.23

Расчетное значение индукции в среднем сечении зубца ротора B'Z(2)ср=BдЧt2/(kcЧbZ(2)) B'Z(2)ср=0.8298Ч18.38/(0.97Ч8.3)=1.89 Тл

B'Z(2)ср

1.89

Тл

Параметры расчетов :

· hZ(1)=15.7 мм - Высота зубца статора

· HZ(1)=2070 А/м - Напряженность магнитного поля

· b1(2)=8.8 мм - Диаметр закругления верхней части ротора

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

· b'Z(2)=8.3 мм - Первое проверочное число параллельности граней зубцов ротора

· b2(2)=5.8 мм - Диаметр закругления нижней части паза ротора

· b''Z(2)=8.3 мм - Второе проверочное число параллельности граней зубцов ротора

· bZ(2)=8.3 мм - Ширина зубца ротора

· Bд=0.8298 Тл - Расчетное значение индукции в воздушном зазоре

· t2=18.38 мм - Зубцовое деление ротора

Прогноз предполагаемых действительных значений индукций в зубце ротора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

4.24

Предполагаемое действительное значение индукции в верхнем сечении зубца статора BпрZ(2)в=ѓ(МаркаСтали,B'Z(2)в)

BпрZ(2)в

1.89

Тл

4.25

Напряженность магнитного поля в верхнем сечении зубца статора HZ(2)в=ѓ(МаркаСтали,BпрZ(2)в) Определяется по таблице 4.2 стр.73 [1].

HZ(2)в

2010

А/м

4.26

Действительное значение индукции в верхнем сечении зубца статора BZ(2)в=B'Z(2)в-м0Чkп(2)вЧHZ(2)в BZ(2)в=1.89-1.256Ч10-6Ч1.093Ч2010=1.887 Тл

BZ(2)в

1.887

Тл

4.27

Отклонение действительного значения индукции в верхнем сечении зубца статора от предполагаемого ДBZ(2)в=|BпрZ(2)в-BZ(2)в| ДBZ(2)в=|1.89-1.887|=0.003 Тл

ДBZ(2)в

0.003

Тл

4.28

Предполагаемое действительное значение индукции в нижнем сечении зубца статора BпрZ(2)н=ѓ(МаркаСтали,B'Z(2)н)

BпрZ(2)н

1.89

Тл

4.29

Напряженность магнитного поля в нижнем сечении зубца статора HZ(2)н=ѓ(МаркаСтали,BпрZ(2)н) Определяется по таблице 4.2 стр.73 [1].

HZ(2)н

2010

А/м

4.30

Действительное значение индукции в нижнем сечении зубца статора BZ(2)н=B'Z(2)н-м0Чkп(2)нЧHZ(2)н BZ(2)н=1.89-1.256Ч10-6Ч0.72Ч2010=1.888 Тл

BZ(2)н

1.888

Тл

4.31

Отклонение действительного значения индукции в нижнем сечении зубца статора от предполагаемого ДBZ(2)н=|BпрZ(2)н-BZ(2)н| ДBZ(2)н=|1.89-1.888|=0.002 Тл

ДBZ(2)н

0.002

Тл

4.32

Предполагаемое действительное значение индукции в среднем сечении зубца статора BпрZ(2)ср=ѓ(МаркаСтали,B'Z(2)в)

BпрZ(2)ср

1.89

Тл

4.33

Напряженность магнитного поля в среднем сечении зубца статора HZ(2)ср=ѓ(МаркаСтали,BпрZ(2)ср) Определяется по таблице 4.2 стр.73 [1].

HZ(2)ср

2010

А/м

4.34

Действительное значение индукции в среднем сечении зубца статора BZ(2)ср=B'Z(2)ср-м0Чkп(2)срЧHZ(2)ср BZ(2)ср=1.89-1.256Ч10-6Ч0.907Ч2010=1.888 Тл

BZ(2)ср

1.888

Тл

4.35

Отклонение действительного значения индукции в среднем сечении зубца статора от предполагаемого ДBZ(2)ср=|BпрZ(2)ср-BZ(2)ср| ДBZ(2)ср=|1.89-1.888|=0.002 Тл

ДBZ(2)ср

0.002

Тл

Параметры расчетов :

· МаркаСтали=2013 - Марка электротехнической стали

· B'Z(2)в=1.89 Тл - Расчетное значение индукции в верхнем сечении зубца ротора

· м0=1.256Ч10-6 Гн/м - Магнитная проницаемость воздуха

· kп(2)в=1.093 - Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи в верхнем сечении зубца ротора

· B'Z(2)н=1.89 Тл - Расчетное значение индукции в нижнем сечении зубца ротора

· kп(2)н=0.72 - Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи в нижнем сечении зубца ротора

· B'Z(2)ср=1.89 Тл - Расчетное значение индукции в среднем сечении зубца ротора

· kп(2)ср=0.907 - Вспомогательный коэффициент расчета магнитной цепи в среднем сечении зубца ротора

Окончательный вариант расчета

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

4.36

Расчетная напряженность магнитного поля в зубцах ротора HZ(2)=(HZ(2)в+4ЧHZ(2)ср+HZ(2)н)/6 HZ(2)=(2010+4Ч2010+2010)/6=2010 А/м

HZ(2)

2010

А/м

4.37

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора FZ(2)=2ЧhZ(2)Ч10-3ЧHZ(2) FZ(2)=2Ч19.9Ч10-3Ч2010=79.998 А

FZ(2)

79.998

А

4.38

Коэффициент насыщения зубцовой зоны асинхронного двигателя kZ=1+(FZ(1)+FZ(2))/Fд kZ=1+(64.998+79.998)/740.815=1.2 Данный коэффициент позволяет предварительно оценить правильность выбранных размерных соотношений и обмоточных данных рассчитываемого двигателя.

kZ

1.2

4.39

Высота ярма статора ha=0.5Ч(Dа-D)-hп(1)Ч10-3 ha=0.5Ч(0.225-0.153)-15.7Ч10-3=0.0203 м

ha

0.0203

м

4.40

Длина средней магнитной силовой линии в ярме статора La=рЧ(Dа-ha)/(2p) La=рЧ(0.225-0.0203)/(4)=0.161 м

La

0.161

м

4.41

Индукция в ярме статора Ba=Ц/(kcЧ2ЧhaЧlд) Ba=0.009839/(0.97Ч2Ч0.0203Ч0.155)=1.61 Тл

Ba

1.61

Тл

Параметры расчетов :

· HZ(2)в=2010 А/м - Напряженность магнитного поля в верхнем сечении зубца статора

· HZ(2)ср=2010 А/м - Напряженность магнитного поля в среднем сечении зубца статора

· HZ(2)н=2010 А/м - Напряженность магнитного поля в нижнем сечении зубца статора

· hZ(2)=19.9 мм - Расчетная высота зубца ротора

· FZ(1)=64.998 А - Магнитное напряжение (МДС) зубцовой зоны статора

· Fд=740.815 А - Магнитное напряжение (МДС)воздушного зазора

· Dа=0.225 м - Наружный диаметр магнитопровода статора

· D=0.153 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора

· hп(1)=15.7 мм - Высота паза статора в штампе

· 2p=4 - Число полюсов

· Ц=0.009839 Вб - Расчетное значение магнитного потока

· kc=0.97 - Коэффициент заполнения пакета сталью при толщине листа 0.5мм и изоляции путем оксидирования

· lд=0.155 м - Расчетная длина воздушного зазора

Расчет магнитной цепи ярма статора

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

4.42

Напряженность магнитного поля в ярме статора Ha=ѓ(МаркаСтали,Ba) Определяется по таблице 4.4 стр.81 [1].

Ha

788

А/м

4.43

Магнитное напряжение (МДС) ярма статора Fa=LaЧHa Fa=0.161Ч788=126.868 А

Fa

126.868

А

4.44

Геометрическая высота ярма ротора hj=0.5Ч(D2-Dj)-hп(2)Ч10-3 hj=0.5Ч(0.1521-0.0518)-20.5Ч10-3=0.0297 м

hj

0.0297

м

4.45

Длина средней магнитной силовой линии в ярме ротора Lj=рЧ(Dj+hj)/(2p) Lj=рЧ(0.0518+0.0297)/(4)=0.064 м Вид формулы зависит от значения параметра 2p.

Lj

0.064

м

Параметры расчетов :

· МаркаСтали=2013 - Марка электротехнической стали

· Ba=1.61 Тл - Индукция в ярме статора

· La=0.161 м - Длина средней магнитной силовой линии в ярме статора

· D2=0.1521 м - Внешний диаметр ротора

· Dj=0.0518 м - Внутренний диаметр сердечника ротора

· hп(2)=20.5 мм - Высота паза ротора

· 2p=4 - Число полюсов

Определение напряженности магнитного поля в ярме ротора и расчет намагничивающего тока

№ п/п

Наименование расчетных величин, формулы и пояснения

Обозна- чение

Вели- чина

Размер- ность

4.46

Напряженность магнитного поля в ярме ротора Hj=ѓ(МаркаСтали,Bj) Определяется по таблице 4.4 стр.81 [1].

Hj

154

А/м

4.47

Магнитное напряжение (МДС) ярма ротора Fj=LjЧHj Fj=0.064Ч154=9.856 А

Fj

9.856

А

4.48

Суммарное магнитное напряжение (МДС) магнитной цепи АД на одну пару полюсов Fu=Fд+FZ(1)+FZ(2)+Fa+Fj Fu=740.815+64.998+79.998+126.868+9.856=1022.535 А

Fu

1022.535

А

4.49

Коэффициент насыщения магнитной цепи kм=Fu/Fд kм=1022.535/740.815=1.38 Для рационально спроектированных асинхронных двигателей 1.3?kм?1.5.

1.38

4.50

Намагничивающий ток (реактивная составляющая тока ХХ АД) Iм=(pЧFu)/(0.9Чm1ЧW1Чkоб1) Iм=(2Ч1022.535)/(0.9Ч3Ч102Ч0.9598)=7.737 А

7.737

А

4.51

Намагничивающий ток в относительных единицах Iм*=Iм/I1н.пред Iм*=7.737/21.944=0.353 о.е. Для 2p=4 рациональное значение Iм*=0.25ч0.30

Iм*

0.353

о.е.

Параметры расчетов :

· МаркаСтали=2013 - Марка электротехнической стали

· Bj=0.943 Тл - Индукция в ярме ротора

· Lj=0.064 м - Длина средней магнитной силовой линии в ярме ротора

· Fд=740.815 А - Магнитное напряжение (МДС)воздушного зазора

· FZ(1)=64.998 А - Магнитное напряжение (МДС) зубцовой зоны статора

· FZ(2)=79.998 А - Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

· Fa=126.868 А - Магнитное напряжение (МДС) ярма статора


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

  • 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

  • Проектирование трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор аналога двигателя, размеров, конфигурации, материала магнитной цепи. Определение коэффициента обмотки статора, механический расчет вала и подшипников качения.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 29.06.2010

  • 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

  • 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

  • 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

  • Изготовление и проектирование асинхронного двигателя. Электромагнитный расчет зубцовой зоны, обмотки статора и воздушного зазора. Определение магнитной цепи и рабочего режима. Тепловой, механический и вентиляционный расчеты пусковых характеристик.

    курсовая работа [376,0 K], добавлен 18.05.2016

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.