Размещено на http://www.allbest.ru/

15

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский технологический университет

МИС и С

Новотроицкий филиал

Кафедра прикладной информатики и управления систем автоматики

Курсовая работа

по дисциплине «Электрические машины»

на тему: «Расчет электродвигателя с короткозамкнутым ротором»

Новотроицк 2015



• Оглавление
• Введение
• 1. Технические данные двигателя 4AН200М6У3
• 2. Расчет асинхронного двигателя
• 2.1 Выбор главных размеров
• 2.2 Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
• 2.3 Выбор воздушного зазора
• 2.4 Расчет ротора
• 2.5 Расчет магнитной цепи
• 2.6 Параметры рабочего режима
• 2.7 Расчет потерь
• 2.8 Расчет рабочих характеристик
• Заключение по работе
• Список использованных источников


Введение

Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов. Серия 4А охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,06 до 400 кВт и имеет 17 высот оси вращения от 50 до 355 мм.

В данном курсовом проекте рассматривается следующий двигатель:

Исполнение по степени защиты : IP23 - по первой цифре соответствует защите от возможности соприкосновения инструмента, проволоки или других подобных предметов, толщина которых превышает 1 мм, с токоведущими или движущимися частями внутри машины; по второй цифре - защите от водяных брызг любого направления, попадающих на оболочку.

Способ охлаждения: IC01 - защищенная машина с самовентиляцией.

Данному двигателю соответствует следующее условное обозначение:

4АН200М6У3

где:

4 - порядковый номер серии;

А - род двигателя - асинхронный;

Н-двигатель защищённого исполнения;

200 - высота оси вращения;

М - установочный размер по длине корпуса ;

6 - число полюсов: 6;

У - климатическое исполнение - для умеренного климата;

3 - категория размещения.



1. Технические данные двигателя 4AН200М6У3

Таблица 1- Технические данные двигателя 4АН200M6У3

№ п/п	Наименование	Ед. измерения	Величина
1	Номинальная мощность, Р2	кВт	30
2	Номинальное напряжение, Uн1	В	220/380
3	Число полюсов, 2р	-	6
4	Номинальный КПД, з	%	90
5	cosц1 двигателя	а.е.	0,88
6	Частота питающей сети f1	Гц	50



2. Расчет асинхронного двигателя

2.1 Выбор главных размеров

Выбор главных размеров проводится в следующей последовательности.

Высота оси вращения h предварительно определяется по рисункуП.1.б для заданных Р2 и 2р в зависимости от исполнения двигателя.

Из ряда высот оси вращения берем ближайшее к предварительно найденному меньшее стандартному значение h=200 мм. В зависимости от выбранной высоты оси вращения выбираем наружный диаметр статора Da =0,272 с помощью таблицы [2, табл.6-6] приведенной в методическом указании.

Значения коэффициента изменяется в пределах 0,7-0,72. Примем .

Отсюда,

Полюсное деление,

Расчетная мощность,

где Р2 - мощность на валу двигателя, кВт;

=0,99 - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению определяется по рисунку П.2.

Выбираем по рисунку П.6.а электромагнитные нагрузки - линейная нагрузка А= А/м, и магнитная индукция в воздушном зазоре =0,82 Тл.

Предварительное значение обмоточного коэффициента выбираем исходя из двухслойной обмотки для которой =0,92, т.к. для двухслойной обмотки h=200 мм.

Синхронная угловая скорость,

где - синхронная частота вращения, об/мин.

Расчетная длина воздушного зазора,,

где - предварительное значение коэффициента формы поля.

Для проверки правильности выбора главных размеров необходимо вычислить отношение

Оно должно находиться в пределах, указанных на рисунке П.7. По графику должно быть от 0,9 до 1,7 , таким образом расчет верен.

Полная конструктивная длина и длина стали сердечника статора определяется с учетом наличия радиальных вентиляционных каналов.

Т.к. в нашем случае мм, то радиальные каналы не устраивают и

Длина сердечника ротора принимается при этом равной ; длина стали сердечника ротора .

2.2 Расчет зубцовой зоны и обмотки статора

Выбор конструктивного исполнения обмотки статора производится из следующих соображений. В машинах мощностью до 1000 кВт, а также при h=280 и 315 мм и при номинальном напряжении применяют всыпную обмотку статора; при и - обмотку из полужестких катушек; при - из жестких катушек.

В нашем случае мы применим всыпную обмотку.

Выбор предельных значений зубцового деления статора производят для двигателей со всыпной обмоткой статора по графику (рисунок П.10)

Возможные числа пазов статора

Принимаем ,тогда Обмотка двухслойная.

Окончательное значение зубцового деления статора:

Это значение нам подходит т.к. оно не выходит за доступные пределы более чем на 10%.

Число эффективных проводников в пазу

где - число эффективных проводников в пазу (предварительно, при условии a=1)

где А - применяется по пункту 2.1.4, ; - номинальный ток обмотки статора;

Число параллельных ветвей обмотки выбирается из ряда возможных чисел параллельных ветвей для обмотки данного типа и заданного числа полюсов так, чтобы было целым. Если требуемое значение получить не удается, то выбирают такое а, при котором требует лишь незначительного округления до целого четного числа.

Число витков в фазе обмотки

Окончательное значение линейной нагрузки

необходимо сопоставить с рекомендуемым (рисунок П.5.)

Шаг обмотки y выбирается для двухслойной петлевой обмотки обычно равным

Магнитный поток,

Утонченное значение магнитной индукции в воздушном зазоре,

Допустимая плотность тока,

где - допустимое значение произведения линейной нагрузки и плотности тока, определяемое из рисунка П.11., , А - линейная нагрузка, .

Сечение эффективного проводника,

Сечение эффективного проводника (окончательно): принимаем , тогда . Принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ.

Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

В серии 4А применяются трапецеидальные пазы: при мм угол наклона граней клиновой части .

По допустимым значениям индукции находим высоту ярма , а также ширину зубца

Высота ярма статора,

Размеры пазов в штампе:

- при

где - диаметр изолированного обмоточного провода, мм.

Площадь поперечного сечения паза в штампе,

где

Высота клиновой части паза:

при ;

Размеры паза в свету:

и

;

;

;

Площадь корпусной изоляции, ,

где - односторонняя толщина изоляции в пазу,

Площадь прокладок в пазу, ,

Площадь прокладок (при h=от 180 до 250 мм) в двухслойной обмотке

Площадь поперечного сечения паза, остающаяся для размещения проводников обмотки:

Контроль правильности размещения обмотки в пазах производят по коэффициенту заполнения проводниками свободной от изоляции площади паза

Полученное значение допустимо для механизированной укладки обмотки.



Рисунок 1- Паз статора

2.3 Выбор воздушного зазора

При , воздушный зазор равен

2.4 Расчет ротора

Короткозамкнутый ротор

Воздушный зазор

Количество пазов ротора для двигателей с короткозамкнутым ротором выбирают в зависимости от и наличия скоса пазов. (Таблица П.9.) В нашем случае выбираем

Внешний диаметр ротора

Длина магнитопровода ротора

Зубцовое деление ротора

Принимая , находим коэффициент приведения токов

Ток фазы ротора, равный току участка кольца расположенного между стержнями:

где принимается в соответствии с Рисунком П.16.

Ток стержня

Сечение стержня обмотки ротора

,

асинхронный двигатель ротор обмотка



где плотность тока в стержне в двигателях защищённого исполнения.

При применяются грушевидные пазы и литая обмотка ротора; при , ;

Размеры грушевидного паза рисунок 8 (рис. 6-27) рассчитывают, исходя из сечения стержня и постоянства ширины зубцов ротора. Ширина зубца,

Размеры паза:

При необходимо, чтобы

Рассчитанные размеры паза необходимо округлить до десятых долей миллиметра и уточнить площадь

Затем определяем ширину зубца в двух сечениях:

Принимаем

Полная высота паза

Сечение замыкающего кольца обмотки ротора

где - плотность тока в замыкающих кольцах, принимается на 15-20 % меньше, чем в стержнях.

где

Размеры короткозамыкающих колец:

;

Рисунок. 2. Паз ротора

2.5 Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цепи производят с целью определения намагничивающего тока двигателя.

Расчет магнитной цепи асинхронных двигателей производят для режима холостого хода при номинальном напряжении.

Магнитное напряжение воздушного зазора

где

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

где

расчетная индукция в зубцах

для по таблице П.22 находим что

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

индукция в зубце

для по таблице П.22 находим что

Коэффициент насыщения зубцовой зоны

Магнитное напряжение ярма статора

где

при по табл. П.21. находим

Магнитное напряжение ярма ротора

при по табл. П.21. находим

Магнитное напряжение на пару полюсов

Коэффициент насыщения магнитной цепи

Намагничивающий ток

Относительное значение

2.6 Параметры рабочего режима

Активное сопротивление обмотки статора

(для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура ; для медных проводников )

Длина проводника фазы обмотки:

где

где , ;

Относительное значение

Активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора

здесь ;

где для литой алюминиевой обмотки ротора

Приводим к числу витков обмотки статора

Относительное значение

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

где

; ;; ; ;

для и по рис.6-39, д

Относительное значение

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора

, ,

т.к.

Приводим к числу витков статора

Относительное значение

2.7 Расчет потерь

Потери в стали основные

для стали 2214

,

Поверхностные потери в роторе

где

для ,

Пульсационные потери в зубцах ротора

,

,

Сумма добавочных потерь в стали

()

Полные потери в стали

Механические потери

для двигателей с коэффициент

Добавочные потери

Электрические потери в обмотках при различных нагрузках определяются ниже при расчете рабочих характеристик.

Холостой ход двигателя

2.8 Расчет рабочих характеристик

Параметры

используем приближенную формулу т.к.

Активная составляющая тока синхронного холостого хода

;

Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения

Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений принимая предварительно что . Результаты расчета сведены в таблице 1



Таблица 1. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

, , , , , , , , , , ,

Расчетная формула	Раз-мер-ность	Скольжение S
		0,001	0,005	0,01	0,014	0,017	0,02
	Ом	324,82	64,96	32,62	23,20	19,10	16,24	12,03
	Ом	325,50	65,64	33,16	23,88	19,78	16,92	12,71
	Ом	0,00	0,00	0,84	1,18	1,34	1,45	1,60
	Ом	325,50	65,64	33,17	23,91	19,83	16,98	12,81
	A	1,17	5,79	11,45	15,89	19,16	22,38	29,67
	-	1,00	1,00	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99
	-	0,00	0,00	0,03	0,05	0,07	0,09	0,13
	A	1,75	6,37	12,03	16,45	19,70	22,88	30,02
	A	12,44	12,44	12,73	13,22	13,73	14,34	16,15
	A	12,23	13,97	17,51	21,11	24,50	27,00	34,09
	A	1,20	5,97	11,81	16,39	19,76	23,08	30,59
	кВт	1,99	7,26	13,72	18,76	22,45	25,70	34,22
	кВт	0,28	0,35	0,55	0,80	1,03	1,31	2,08
	кВт	0,00	0,03	0,13	0,25	0,36	0,49	0,86
	кВт	0,01	0,04	0,07	0,09	0,11	0,13	0,17
	кВт	1,21	1,33	1,66	2,05	2,42	2,84	4,03
	кВт	0,78	5,93	12,06	16,71	21,00	24,24	31,19
	-	0,39	0,57	0,75	0,82	0,86	0,88	0,90
	-	0,14	0,46	0,69	0,77	0,82	0,85	0,88

Рисунок 3 Рабочие характеристики

Заключение по работе

В данном курсовом проекте был спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором В результате расчета были получены соотношения между Мп/Мн, Мк/Мн, Iп/Iн удовлетворяющие стандартам серии 4А которые находятся в нормируемых приделах и соответствуют значениям реальной машины этой мощности. Был произведен расчет и построение рабочих характеристик проектируемой машины.

Выполнил габаритный чертеж реальной машины серии 4А в соответствии со всеми конструктивными показателями, то есть исполнение по способу защиты от внешних воздействий, способу охлаждения, конструктивному исполнению и климатическим условиям работы.

В предложенном индивидуальном задании был сделан расчет на влияние колебания напряжение 10. Приведём таблицу расчётных и каталожных данных:

Данные	Р, кВт	,%
Расчётные	34,22	90	0,89
Каталожные	30	90	0,88

В результате расчета были получены основные показатели для двигателя заданной мощности К.П.Д. и cos, которые удовлетворяют предельно допустимым значением ГОСТа для серии двигателей 4А эти показатели получились в пределах 3.



Список использованных источников

1. Проектирование электрических машин / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев. М.: Высш. Шк., 2002.

2. Проектирование электрических машин/ И.П. Копылов, Морозкин, Б.Ф., Б.Ф. Токарев. М.: Энергия, 1980

3. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. М.; Высш.шк.,1984.

4. Асинхронные двигатели общего назначения/ Е.П. Бойко, Ю.В. Таинцев, Ю.М. Ковалев и др.: М.; Энергия, 1980.

5. Горохов В.Л., Лукин А.Н., Жигалова Г.М. Расчёт асинхронных двигателей. Магнитогорск, 2005.

Размещено на Allbest.ru