«Ивановский государственный энергетический университет
имени В.И.Ленина»Электромеханический факультетКафедра электромеханики
Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Казаков Ю.Б.
Спроектировать асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором: P2 = 11 кВт, U = 220/380 В, 2р = 2; конструктивное исполнение IM1001; исполнение по способу защиты IP44; способ охлаждения IC0141; климатическое исполнение и категория размещения У3, класс нагревостойкости изоляции F.
Высота оси вращения (предварительно) h = 130 мм (рисунок 9.18,а) принимаем ближайшее значение h = 132 мм, наружный диаметр статора
Da = 0,225 м.
Внутренний диаметр статора
Полюсное деление
Расчетная мощность
где Ке = 0,983 (рисунок 9.20),
Электромагнитные нагрузки (предварительно (по рисунку 9.22,б))
А = 26400 А/м
Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки (предварительно)
Коб1 = 0,95
Расчетная длина воздушного зазора
где
Полученное значение находится в допускаемых пределах (рисунок 9.25)
Предельные значения tz1 (рисунок 9.26)
tz1max = 16,4 мм
tz1min = 13,7 ммЧисло пазов статора
Принимаем Z1 = 24, тогда
Обмотка однослойная.
Зубцовое деление статора (окончательно)
Число эффективных проводников в пазу (предварительно, при условии а = 1)
Принимаем а = 1, тогда
Число витков в фазе обмотки (окончательно)
Значение линейной нагрузки (окончательно)
А/м
Значение потока
Индукция в воздушном зазоре
Значения А и Вб находятся в допускаемых пределах.Плотность тока в обмотке статора (предварительно)
по рисунку 9.27, б
Сечение эффективного проводника (предварительно)
Принимаем nэл = 4, тогда qэл = 0,985
По приложению 3 подбираем обмоточный провод ПЭТВ
Плотность тока в обмотке статора (окончательно)
Выбираем паз статора по рисунку 1
Рисунок 1 – Трапецеидальный паз статораПринимаем Bz1 = 1,65 Тл Ba = 1,5 Тл (таблица 9.12)
Размеры паза в штампе принимаем: bш1= 3,3 мм hш1 = 0,5 мм
Размеры паза в свету с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников:
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:
Воздушный зазор
Ток в стержне ротора
Площадь поперечного сечения стержня
Паз ротора овальный полузакрытый по рисунку 2.
Рисунок 2 – Полузакрытый овальный паз ротора
Принимаем:
Принимаем
Допустимая ширина зубца
Размеры паза
Уточненная ширина зубца ротора
Уточненная площадь сечения стержня
Плотность тока в стержне
Площадь поперечного сечения кольца
Плотность тока в кольце
Размеры колец:
Высота кольца
Толщина кольца
Средний диаметр кольца
Марка стали магнитопровода – 2214 с толщиной листов 0,5 мм.
Коэффициент воздушного зазора
Магнитное напряжение воздушного зазора
Расчетная индукция в зубце
Магнитная напряженность в зубце статора по приложению П1
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора
Расчетная индукция в зубце ротора
Магнитная напряженность в зубце ротора по приложению П1
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора
Коэффициент насыщения зубцовой зоны
- удовлетворяет условиям.
Длина средней силовой линии в ярме статора
Индукция в ярме статора
Магнитная напряженность в ярме по приложению П1
Магнитное напряжение ярма статора
Высота ярма ротора при p=1
Длина средней силовой линии в ярме ротора при р=1
Окончательное значение индукции в ярме ротора
Магнитная напряженность в ярме ротора
Магнитное напряжение ярма ротора
Магнитное напряжение на пару полюсов
Коэффициент насыщения магнитной цепи
Намагничивающий ток
Относительная величина
о.е.
Длина лобовой части витка
где =1,2 по таблице 9.23
Длина вылета лобовой части
где =0,26 по таблице 9.23
Средняя длина витка
Длина проводников фазы обмотки
Активное сопротивление фазы обмотки статора:
Относительное значение
о.е. (0,02-0,04)
Удельное сопротивление алюминия, залитого в паз
Омм
Сопротивление стержня
Сопротивление кольца
Активное сопротивление фазы обмотки ротора:
Приведенное сопротивление
Относительное значение
о.е. (0,02-0,03)
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора
Размеры паза статора на рисунке 3
Рисунок 3 – Размеры паза статора
Высота паза, занятая обмоткой
мм
Толщина клина или пазовой крышки
мм
Толщина прокладки между слоями
Коэффициент, учитывающий влияние укорочения катушек статора на поток рассеяния паза
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния
по рисунку 9.51
Относительное значение
о.е. (0,08-0,14)
Индуктивное сопротивление фазы короткозамкнутой обмотки ротора
Форма паза представлена на рисунке 4
Рисунок 4 – Размеры паза ротораКоэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния
Коэффициент проводимости скоса
Индуктивное сопротивление фазы
Приведенное индуктивное сопротивление
Относительное значение
о.е. (0,1-0,16)
Удельные потери в стали
Показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания
Коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности потока и технологических факторов
Удельная масса стали
Масса ярма
Масса зубцов
Основные потери в стали статора
Основные потери в ярме статора
Основные потери в зубцах статора
Поверхностные потери в стали статора и ротора
Относительная величина ширины шлица паза статора и ротора
Амплитуда пульсаций индукции на поверхности статора и ротора
Коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности коронок зубцов на величину поверхностных потерь
Удельные потери на поверхности статора
Удельные потери на поверхности ротора
Поверхностные потери
Пульсационные потери в зубцах статора и ротора
Амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении статора и ротора
Масса зубцов ротора
Пульсационные потери в зубцах статора
Сумма добавочных потерь в стали:
Полные потери в стали
Механические потери
при р=1
Потери в меди статора
Потери в меди ротора
Суммарные потери
Холостой ход двигателя
Потери в меди статора
Активная составляющая тока холостого хода:
Ток холостого хода
Коэффициент мощности в режиме холостого хода
Главные сопротивления фазы статора, соединяемые в ветви намагничивания параллельно
Сопротивления ветви намагничивания, соединяемые последовательно
, значит для расчета с1 можно использовать приближенную формулу
Активная составляющая тока синхронного холостого хода
Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения
Номинальное скольжение предварительно берем
Характеристики рассчитываем для скольжений s = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03
Результаты расчета сведены в таблицу 1.Данные расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.Таблица 1 – Рабочие характеристики№ п/п
Рачетная формула
ЕдиницаСкольжение0,0050,010,0150,020,0250,03sн =
0,026
1Ом56,8628,4318,9514,2211,379,4810,94
2Ом0
000000
3Ом57,3228,8919,4114,6811,839,9411,40
4Ом2,3382,3382,3382,3382,3382,3382,3385Ом57,3728,9819,5514,9912,0610,2111,64
6
А
3,83
7,59
11,25
14,68
18,24
21,55
18,90
7
-
0,999
0,997
0,993
0,979
0,981
0,974
0,979
8
-
0,041
0,081
0,120
0,156
0,194
0,229
0,2019А
4,099
7,567
11,171
14,372
17,893
20,990
18,50310А
5,117
5,575
6,310
7,250
8,499
9,895
8,75911А6,5569,39912,82616,09719,80923,20520,51012А3,9307,78711,54315,06218,71422,11019,39113кВт
2,705
4,994
7,373
9,486
11,809
13,853
12,37314кВт
0,058
0,119
0,222
0,350
0,530
0,727
0,57215кВт
0,013
0,049
0,108
0,184
0,284
0,396
0,305
16
кВт
0,014
0,025
0,037
0,049
0,059
0,069
0,061
17
кВт
0,526
0,634
0,808
1,024
1,314
1,633
1,37318кВт2,1794,3606,5658,46210,49512,22011,000
19
-
0,806
0,873
0,890
0,892
0,889
0,882
0,889
20
-
0,666
0,834
0,890
0,907
0,914
0,914
0,914
Рабочие характеристики представлены на рисунке 5
Рисунок 5 – Рабочие характеристики
Номинальные данные спроектированного двигателя:
Параметры с учетом вытеснения тока:
где
Для по рисунку 9.57 находим , по рисунку 9.58 находим
Глубина проникновения тока:
Если , то и по следующим формулам
Если , то
Иначе , а
При s = 1 , а ,181
Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока
Приведенное активное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока
Изменение индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы приведенной обмотки ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока
Пусковые параметры
Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения тока
Данные расчета других точек сведены в таблицу 2. Таблица 2 – Расчет токов с учетом поверхностного эффекта№ п/п
Расчетная формулаЕдиницаСкольжение
1
0,8
0,5
0,2
0,1Sкр = 0,1961-1,4551,3011,0310,6540,465-2-0,3000,2200,1100,0650,046-
3
-
1,18
1,13
1
1
1
14
мм
17,6
18,7
20,6
21,5
21,9
22,9
5
-
1,11
1,08
1
1
1
16Ом0,3010,2920,2700,2700,2700,2707-0,9000,9200,9600,9850,9900,9858-1,3171,3461,3831,4061,1411,4109
-
0,979
0,986
0,992
0,996
0,997
0,99610Ом1,0961,1051,1121,1151,1171,11511
Ом
0,756
0,820
0,998
1,820
3,191
1,84812Ом2,2422,2522,2592,2622,2642,26213
А
92,98
91,80
89,08
75,78
56,23
75,3214
А
94,41
93,25
90,62
77,07
57,70
76,60
Принимаем для s = 1, коэффициент насыщения kнас = 1,6
Средняя МДС обмотки статора, отнесенная к одному пазу обмотки статора
Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре
Для по рисунку 9.61 находим
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения
Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения
Расчет токов и моментов
Кратность пускового тока с учетом влияния поверхностного эффекта и насыщения
Кратность пускового момента с учетом влияния поверхностного эффекта и насыщения
Полученный в расчете коэффициент насыщения
Отличие от принятого ранее
% = 1,9% - удовлетворяет требованиям.
Результаты расчеты при других скольжениях сведены в таблицу 3.Таблица 2 - Расчет токов с учетом насыщения
№Расчетная формулаЕдиница
Скольжение s10,80,50,20,1sкр = 0,1961-1,601,551,451,201,101,202
А
4904
4696
4269
3005
2062
29863Тл6,5916,3125,7384,0392,7724,0134-0,380,400,430,590,760,595мм8,1847,9207,5245,4123,1685,4126-0,7740,7780,7890,8470,9520,8507-1,1061,1641,2511,7172,2121,7178Ом0,6850,6970,7160,8180,9340,8189-1,0091,0101,0101,0111,0131,01110мм11,90411,52010,9447,8724,6087,87211-0,8730,8750,8770,8970,9400,89712-1,1101,1831,2741,7112,1441,72513
Ом
0,588
0,605
0,626
0,729
0,836
0,73214Ом0,7540,8301,0581,9723,4992,00315Ом1,2781,3081,3481,5551,7811,55816А149,48142,02128,3887,6056,0386,7017
А
148,42
143,25
131,46
92,75
60,88
91,4518-1,571,531,451,201,061,2019-7,246,966,384,512,964,4620-1,681,902,372,932,522,94
Пусковые характеристики представлены на рисунке 6.
Рисунок 6 – Пусковые характеристики
Коэффициент теплоотдачи с поверхности сердечника статора в зазор по рисунку 9.67,а
Доля потерь в сердечнике и пазовой части обмотки, передаваемая по воздуху внутри машины, по таблице 9.35
К = 0,22
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя
Расчетный периметр поперечного сечения полуоткрытого паза статора
Односторонняя толщина изоляции в пазу
Эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции для класса нагревостойкости F
Коэффициент теплопроводности внутренней изоляции
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора
Электрические потери в лобовой части обмотки статора при предельной температуре обмотки
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей
Превышение температуры поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя
Потери в меди при предельной температуре
Потери, передаваемые корпусу
Потери, передаваемые воздуху, находящемуся внутри машины
Среднее значение периметра поперечного сечения ребер корпуса АД
PSR = 0,26 м
Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
Допустимое превышение температуры над температурой внешней среды для класса изоляции F
Перегрев обмотки статора находится в допустимых пределах.
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором
Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.
newrefs.ru
Федеральное агентство по образованию
Российский государственный профессионально-педагогический университет
Кафедра автоматизированных систем электроснабжения
Курсовой проект
Расчет асинхронного двигателя серии 4А180 S 4У3
Выполнил:
Проверил:
Екатеринбург 2008
Содержание
Задание 3
Введение 4
1. Выбор главных размеров 5
2. Определение Z1, W1 и сечение провода обмотки статора 6
3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 8
4. Расчет ротора 10
5. Расчет намагничивающего тока 14
6. Параметры рабочего режима 16
7. Расчет потерь 20
8. Расчет рабочих характеристик 22
9. Расчет пусковых характеристик 28
10. Тепловой расчет 35
11. Расчет вентиляции 37
Список литературы 38
Задание.
Курсовой проект по электрическим машинам
Тип машины – асинхронный двигатель 4А180S4У3
1. Номинальная мощность, 22 кВт
2. Номинальное фазное напряжение, 220 В
3. Число полюсов, 2р = 4
4. Степень защиты, IP44
5. Класс нагревостойкости изоляции, F
6. Кратность начального пускового момента, 1,4
7. Кратность начального пускового тока, 6,5
8. Коэффициент полезного действия, η = 0,9
9. Коэффициент мощности, cosφ = 0,9
10. Исполнение по форме монтажа, М 1001
11. Воздушный зазор, δ = 0,5 мм
12. Частота сети f1, 50 Гц
Введение
Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу большинства механизмов использующихся во всех отраслях народного хозяйства.
В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточные меди, изоляции, электрической стали и других затрат.
На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации средства составляют более 5% затрат из обслуживания всего установленного оборудования.
Поэтому создание серии высокоэкономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей народно-хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономике материалов и трудовых ресурсов.
В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2-3 ступени по сравнения с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию дефицитных материалов.
Серия имеет широкий ряд модификации, специализированных исполнений на максимальных удовлетворительных нужд электропривода.
1. Выбор главных размеров
1.1 Синхронная скорость вращения поля:
1.2 Высота оси вращения:
( двигатель 4А180S4У3)
Внешний диаметр Da = 0,313 м
1.3 Внутренний диаметр статора:
1.4 Полюсное деление:
1.5 Расчетная мощность:
1.6 Электромагнитные нагрузки:
A/м
Тл
1.7 Принимаем обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки:
1.8 Расчетная длина воздушного зазора:
1.9 Отношение значение находится в рекомендуемых пределах (0,65-1,3)
2. Определение , и сечение провода обмотки статора
2.1 Предельные значения :
2.2 Число пазов статора
Принимаем тогда
Обмотка двухслойная
2.3 Зубцовое деление статора
2.4 Число эффективных проводников в пазу (предварительно при условии а=1)
2.5 Принимаем а = 2, тогда
принимаем
2.6 Окончательные значения
Число витков в фазе:
Линейная нагрузка:
Магнитный поток:
Для двухслойной обмотки:
при
Значения А и находятся в допустимых пределах
2.7 Плотность тока в обмотке статора (предварительно)
по п. 2.6:
=
2.8 Сечение эффективного проводника (предварительно):
2.9 Сечение эффективного проводника (окончательно):
принимаем тогда
обмоточный провод ПЭТВ ,
2.10 Плотность тока в обмотке статора (окончательно):
3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Рис.1 К расчету размеров зубцовой зоны статоров с прямоугольной конфигурацией пазов
3.1 Принимаем предварительно
;
=
для оксидированных листов стали
=
3.2 Размеры паза в штампе принимаем:
3.3 Размеры паза в свету с учетом припуска на cборку:
Площадь поперечного сечения паза «в свету» для размещения проводников:
Площадь поперечного сечения прокладок:
(для двухслойной обмотки)
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:
— односторонняя толщина изоляции в пазу
3.4 Коэффициент заполнения паза:
Полученное значение допустимо для двигателей с (0,72÷0,74).
4. Расчет ротора
4.1 Воздушный зазор (по заданным данным):
4.2 Число пазов ротора :
4.3 Внешний диаметр ротора:
4.4 Длина магнитопровода ротора:
4.5 Зубцовое деление ротора:
4.6 Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал.
4.7 Ток в стержне ротора
4.8 Площадь поперечного сечения стержня (предварительно):
Плотность тока в стержне литой клетки принимаем:
4.9 Паз ротора определяем по рис.9.40, б :
Принимаем
Допустимая ширина зубца:
Размеры паза:
Принимаем:
Полная высота паза:
4.10 Площадь поперечного сечения стержня:
4.11 Плотность тока в стержне:
4.12 Короткозамыкающие кольца.
Площадь поперечного сечения кольца:
Размеры замыкающих колец:
На рис.2 представлены размеры замыкающих колец
Рис.2 Размеры замыкающих колец
Рис.3 К расчету трапецеидальных закрытых пазов ротора
Рис.4 Пазы статора и ротора
Поз. | Материал | Толщина материала, мм | Число слоев | Односторонняя толщина, мм |
1 | Имидофлекс | 0,35 | 1 | 0,35 |
2 | Имидофлекс | 0,25 | 1 | 0,25 |
4 | Провод ПЭТВ 1,12/1,2 | - | - | - |
5. Расчет намагничивающего тока
5.1 Значение индукций:
Расчетная высота ярма ротора при 2р=4, :
5.2 Магнитное напряжение воздушного зазора:
5.3 Магнитные напряжение зубцовых зон:
статора:
ротора:
[ по табл. П1.7,1] для стали 2013:
при ВZ1 =1,9 Тл, НZ1 =2070 А/м;
при ВZ2 =1,9 Тл, НZ2 =2070 А/м;
hZ1 =hп1 =25,9 мм;
hZ2 =hп2 -0,1∙в2 =24,7-0,1∙6,1=24,1 мм
5.4 Коэффициент насыщения зубцовой зоны:
5.5 Магнитные напряжения ярм статора и ротора:
[по табл. П1.6, 1] при Ва =1,55 Тл, НА =630 А/м
при ВJ =0,88 Тл, НJ =146 А/м
где
при 2р=6 :
где
5.6 Магнитное напряжение на пару полюсов:
5.7 Коэффициент насыщения магнитной цепи:
5.8 Намагничивающий ток:
относительное значение:
6. Параметры рабочего напряжения
6.1 Активное сопротивление фазы обмотки статора:
Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура =115˚С;
Для медных проводников
Длина проводников фазы обмотки:
Длина вылета лобовой части катушки:
Относительное значение:
6.2 Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора:
где для алюминиевой обмотки ротора:
Приводим r2 к числу витков обмотки статора:
Относительное значение:
6.3 Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:
где
где:
где:
Относительное значение:
Рис.5 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора
6.4 Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
где по табл. 9.27 с. 408, 1:
где kд =1 -для номинального режима
Так как то без заметной погрешности можно принять:
Приводим Х2 к числу витков статора:
Относительное значение:
Рис.6 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазового рассеяния короткозамкнутого ротора
7. Расчет потерь
7.1 Основные потери в стали:
— удельная масса стали
7.2 Поверхностные потери в роторе:
7.3 Пульсационные потери в зубцах ротора:
7.4 Сумма добавочных потерь в стали:
7.5 Полные потери в стали:
7.6 Механические потери:
для двигателей с 2р ≥ 4:
7.7 Добавочные потери при номинальном режиме:
7.8 Холостой ход двигателя:
8. Расчет рабочих характеристик
8.1 Параметры:
Используем приближенную формулу, так как :
Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:
Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики,
задаваясь скольжением S равным:
s=0,002; 0,008; 0,012; 0,016; 0,02; 0,024; 0,028
Результаты таблицы приведены в таблице 1.
Характеристики представлены на рис.7
№ | Расчетная формула | Единица измерения | Скольжение | ||||||
0,002 | 0,008 | 0,012 | 0,016 | 0,02 | Sном= 0,024 | 0,028 | |||
1. | Ом | 67,86 | 16,96 | 11,31 | 8,48 | 6,78 | 5,65 | 4,84 | |
2. | Ом | ||||||||
3. | Ом | 68,06 | 17,16 | 11,51 | 8,68 | 6,98 | 5,85 | 5,04 | |
4. | Ом | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | |
5. | Ом | 68,07 | 17,2 | 11,57 | 8,76 | 7,08 | 5,97 | 5,18 | |
6. | А | 3,23 | 12,79 | 19,01 | 25,1 | 31,07 | 36,85 | 42,47 | |
7. | - | 0,999 | 0,997 | 0,994 | 0,99 | 0,985 | 0,979 | 0,973 | |
8. | - | 0,017 | 0,069 | 0,103 | 0,136 | 0,169 | 0,2 | 0,231 | |
9. | А | 4,88 | 13,41 | 19,55 | 25,51 | 31,26 | 36,73 | 41,98 | |
10. | А | 10,25 | 11,08 | 12,15 | 13,61 | 15,45 | 17,57 | 20,0 | |
11. | А | 11,35 | 17,39 | 23,01 | 28,91 | 34,86 | 40,7 | 46,5 | |
12. | А | 3,3 | 13,06 | 19,42 | 25,64 | 31,74 | 37,6 | 43,39 | |
13. | кВт | 3,22 | 8,85 | 12,9 | 16,83 | 20,63 | 24,242 | 27,7 | |
14. | кВт | 0,075 | 0,176 | 0,308 | 0,486 | 0,707 | 0,964 | 1,258 | |
15. | кВт | 0,004 | 0,066 | 0,147 | 0,256 | 0,392 | 0,55 | 0,734 | |
16. | кВт | 0,009 | 0,021 | 0,038 | 0,06 | 0,087 | 0,119 | 0,156 | |
17. | кВт | 0,752 | 0,927 | 1,157 | 1,466 | 1,85 | 2,297 | 2,812 | |
18. | кВт | 2,468 | 7,923 | 11,74 | 15,36 | 18,78 | 21,944 | 24,888 | |
19. | - | 0,76 | 0,89 | 0,91 | 0,912 | 0,91 | 0,905 | 0,898 | |
20. | - | 0,429 | 0,771 | 0,849 | 0,882 | 0,896 | 0,902 | 0,902 |
Таблица 1. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Рис.7 Рабочие характеристики спроектированного двигателя
8.2 Расчет и построение круговой диаграммы.
Масштаб тока:
Масштаб мощности:
Ток синхронного холостого хода:
где
8.3 После построения круговой диаграммы рассчитаем рабочие характеристики при номинальном режиме
Ток статора:
Ток ротора:
Первичная мощность:
Электромагнитная мощность:
Полезная мощность:
КПД:
Коэффициент мощности:
Скольжение двигателя:
9. Расчет пусковых характеристик
9.1 Расчет пусковых характеристик. Рассчитываем точки характеристик,
соответствующие скольжению S = 1.
Пусковые характеристики спроектированного двигателя представлены на рис.8.
Параметры с учетом вытеснения тока ()
Для [стр. 428, рис. 9.57, 1]
[стр.428, рис. 9.58, 1]
Активное сопротивление обмотки ротора:
где
Приведенное сопротивление ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока:
9.2 Индуктивное сопротивление обмотки ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока:
9.4 Пусковые параметры
9.5 Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения тока для :
9.3 Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для S=1 коэффициент насыщения
и
[по рис. 9.61, с.432, 1 для ]
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:
где
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока:
Для закрытых пазов ротора:
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора с учетом влияния насыщения:
Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:
где
Расчет токов и моментов:
Критическое скольжение определяем после расчета всех точек пусковых характеристик (табл. 3) по средним значениям сопротивлений , соответствующим скольжениям :
Таблица 2. Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока
№ | Расчетная формула | Размерность | Скольжение | |||||
1 | 0,8 | 0,5 | 0,2 | 0,1 | 0,137 | |||
1. | - | 1,5 | 1,35 | 1,06 | 0,67 | 0,47 | 0,557 | |
2. | - | 0,33 | 0,23 | 0,11 | 0,02 | 0,005 | 0,01 | |
3. | мм | 17,8 | 19,2 | 21,3 | 23,23 | 23,58 | 23,46 | |
4. | - | 1,24 | 1,15 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
5. | - | 1,16 | 1,098 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
6. | Ом | 0,15 | 0,16 | 0,13 | 0,13 | 0,13 | 0,13 | |
7. | - | 0,87 | 0,92 | 0,95 | 0,975 | 0,985 | 0,98 | |
8. | - | 2,86 | 2,91 | 2,94 | 2,973 | 2,984 | 2,979 | |
9. | - | 0,97 | 0,985 | 0,99 | 0,995 | 0,997 | 0,996 | |
10. | Ом | 0,68 | 0,689 | 0,693 | 0,696 | 0,698 | 0,697 | |
11. | Ом | 0,34 | 0,396 | 0,457 | 0,853 | 1,51 | 1,156 | |
12. | Ом | 1,14 | 1,158 | 1,162 | 1,165 | 1,167 | 1,166 | |
13. | А | 186,4 | 179,7 | 176,1 | 152,3 | 115,3 | 134 | |
14. | А | 190,5 | 183,8 | 180,1 | 155,8 | 118,1 | 137,2 |
Для расчета других точек характеристики зададимся , уменьшенным в зависимости от тока (см.табл. 2):
Таблица 3. Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
№ | Расчетная формула | Размерность | Скольжение | |||||
1 | 0,8 | 0,5 | 0,2 | 0,1 | 0,137 | |||
1. | - | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1,05 | 1,069 | |
2. | А | 4175 | 3740 | 3383 | 2682 | 1941 | 2295 | |
3. | Тл | 5,6 | 4,97 | 4,5 | 3,56 | 2,58 | 3,05 | |
4. | - | 0,42 | 0,48 | 0,52 | 0,64 | 0,79 | 0,72 | |
5. | мм | 5,6 | 5 | 4,6 | 3,5 | 2 | 2,7 | |
6. | - | 1,09 | 1,108 | 1,121 | 1,162 | 1,237 | 1,198 | |
7. | - | 0,69 | 0,792 | 0,858 | 1,056 | 1,303 | 1,188 | |
8. | Ом | 0,32 | 0,335 | 0,344 | 0,37 | 0,404 | 0,388 | |
9. | - | 1,0102 | 1,0107 | 1,011 | 1,0118 | 1,0129 | 1,012 | |
10. | мм | 8,9 | 8 | 7,4 | 5,5 | 3,2 | 4,3 | |
11. | - | 2,29 | 2,348 | 2,385 | 2,449 | 2,53 | 2,484 | |
12. | - | 0,97 | 1,113 | 1,206 | 1,484 | 1,832 | 1,67 | |
13. | Ом | 0,45 | 0,483 | 0,498 | 0,537 | 0,587 | 0,563 | |
14. | Ом | 0,34 | 0,396 | 0,456 | 0,85 | 1,508 | 1,154 | |
15. | Ом | 0,77 | 0,823 | 0,847 | 0,913 | 0,998 | 0,957 | |
А | 261,9 | 241 | 228,7 | 176,4 | 121,7 | 146,7 | ||
А | 265,7 | 244,7 | 232,4 | 179,5 | 124,1 | 149 | ||
- | 1,39 | 1,33 | 1,29 | 1,15 | 1,05 | 1,086 | ||
- | 6,52 | 6,1 | 5,74 | 4,54 | 3,15 | 3,66 | ||
- | 1,35 | 1,39 | 1,77 | 2,64 | 2,51 | 2,66 |
Рис. 8 Пусковые характеристики
10. Тепловой расчет
10.1 Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя.
10.2 Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:
где
10.3 Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:
10.4 Повышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:
10.5 Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:
10.6 Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:
11. Расчет вентиляции
11.1 Расчет вентиляции, требуемый для охлаждение расходов воздуха:
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
Список литературы
1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / П79 И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш.шк., 2002. – 757 с.: ил.
2. Методические указания к выполнению курсового проекта по электрическим машинам. №11, 1990г. (№128, 1984).
www.ronl.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Северо-Казахстанский государственный университет им. М. КозыбаеваФакультет энергетики и машиностроения
Кафедра энергетики и приборостроения
КУРСОВАЯ РАБОТА
На тему: «Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором»
по дисциплине – «Электрические машины»Выполнил Калантырев
Научный руководитель
д.т.н., проф. Н.В. Шатковская
Петропавловск 2010
СодержаниеВведение
1. Выбор главных размеров
2. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки сечения провода обмотки статора
3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
4. Расчёт ротора
5. Расчёт магнитной цепи
6. Параметры рабочего режима
7. Расчёт потерь
8. Расчёт рабочих характеристик
9. Тепловой расчёт
10. Расчёт рабочих характеристик по круговой диаграмме
Приложение А
Заключение
Список литературыВведениеАсинхронные 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;
- способ охлаждения: IС0141.
Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM1081 – по первой цифре – двигатель на лапах, с подшипниковыми щитами; по второй и третьей цифрам – с горизонтальным расположением вала и нижним расположением лап; по четвертой цифре – с одним цилиндрическим концом вала.
Климатические условия работы: У3 – по букве – для умеренного климата; по цифре – для размещения в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, воздействия песка и пыли, солнечной радиации существенно меньше, чем на открытом воздухе каменные, бетонные, деревянные и другие, не отапливаемые помещения.1. Выбор главных размеров1.1 Определим число пар полюсов:
(1.1)Тогда число полюсов 
.1.2 Определим высоту оси вращения графически: [1] по рисунку 9.18, б 
, в соответствии с , по [1] таблице 9.8 определим соответствующий оси вращения наружный диаметр 
.
1.3 Внутренний диаметр статора 
, вычислим по формуле:
, (1.2)где 
– коэффициент определяемый по [1] таблице 9.9.
При лежит в промежутке: 
.
Выберем значение 
, тогда
1.4 Определим полюсное деление 
:
(1.3)1.5 Определим расчётную мощность 
, Вт:
, (1.4)где – мощность на валу двигателя, Вт;
– отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приближенно определено [1] по рисунку 9.20. При 
и , 
.
Приближенные значения 
и 
возьмём по кривым, построенным по данным двигателей серии 4А. [1] рисунок 9.21, в. При 
кВт и , 
, а 
1.6 Электромагнитные нагрузки А и Вопределим графически по кривым [1] рисунок 9.23, б. При кВт и , 
, 
Тл.
1.7 Обмоточный коэффициент 
. Для двухслойных обмоток при 2р>2 следует принимать =0,91–0,92. Примем 
.
1.8 Определим синхронную угловую скорость вала двигателя :
, (1.5)где 
– синхронная частота вращения.
1.9 Рассчитаем длину воздушного зазора 
:
, (1.6)где 
– коэффициент формы поля. 
.
1.10 Критерием правильности выбора главных размеров D и служит отношение 
, которое должно находиться в допустимых пределах [1] рисунок 9.25, б.
. Значение лежит в рекомендуемых пределах, значит главные размеры определены верно.2. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки и сечения провода обмотки статора2.1 Определим предельные значения: t1max и t1min [1] рисунок 9.26. При 
и 
, 
, 
.
2.2 Число пазов статора:
, (2.1)
(2.2)Окончательно число пазов должно быть кратным значению числа пазов на полюс и фазу: q. Примем 
, тогда
, (2.3)где m число фаз.
2.3 Окончательно определяем зубцовое деление статора:
(2.4)2.4 Предварительный ток обмотки статора
(2.5)2.5 Число эффективных проводников в пазу ( при условии 
):
(2.6)2.6 Принимаем число параллельных ветвей 
, тогда
(2.7)2.7 Окончательное число витков в фазе обмотки и магнитный поток 
:
, (2.8)
(2.9)2.8 Определим значения электрических и магнитных нагрузок:
, (2.10)
(2.11)Значения электрической и магнитных нагрузок незначительно отличаются от выбранных графически.
2.9 Выбор допустимой плотности тока производится с учётом линейной нагрузки двигателя:
, (2.12)где 
нагрев пазовой части обмотки статора, определим графически [1] рисунок 9.27, д. При 
.
2.10 Рассчитаем площадь сечения эфективных проводников:
(2.13)Принимаем 
, тогда [1] таблица П-3.1 
, 
, 
.
2.11 Окончательно определим плотность тока в обмотке статора:
(2.14)3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора3.1 Предварительно выберем электромагнитные индукции в ярме статора BZ1 и в зубцах статора Ba. При 
[1] таблица 9.12 
, а 
.
3.2 Выберем марку стали 2013 [1] таблица 9.13 и коэффициент заполнения сталью магнитопроводов статора и ротора 
.
3.3 По выбранным индукциям определим высоту ярма статора 
и минимальную ширину зубца 
, (3.1)
(3.2)3.4 Подберём высоту шлица 
и ширину шлица 
полузакрытого паза. Для двигателей с высотой оси 
, 
мм. Ширину шлица выберем из таблицы 9.16 [1]. При и 
, 
.
3.5 Определим размеры паза:
высоту паза:
, (3.3)размеры паза в штампе 
и 
:
Выберем 
, тогда
, (3.4)
, (3.5)высоту клиновой части паза 
:
(3.6)
Рисунок 3.1. Паз спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором3.6 Определим размеры паза в свету с учётом припусков на шихтовку и сборку сердечников: 
и 
, таблица 9.14 [1]:
ширину, 
и 
:
, (3.7)
, (3.8)и высоту 
:
(3.9)Определим площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:
, (3.10)где 
односторонняя толщина изоляции в пазу, 
.
Расчитаем площадь поперечного сечения прокладок к пазу:
(3.11)Определим площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:
(3.12)3.7 Критерием правильности выбранных размеров служит коэффициент заполнения паза 
, который приближённо равен 
.
, (3.13)таким образом выбранные значения верны.4. Расчёт ротора4.1 Выберем высоту воздушного зазора графически по [1] рисунок 9.31. При и 
, 
.
4.2 Внешний диаметр короткозамкнутого ротора:
(4.1)4.3 Длина ротора равна длине воздушного зазора: 
, 
.
4.4 Число пазов выберем из таблицы 9.18 [1], 
.
4.5 Определяем величину зубцового деления ротора:
(4.2)4.6 Значение коэффициента kB для расчёта диаметра вала определим из таблицы 9.19 [1]. При и , 
.
Внутренний диаметр ротора равен:
(4.3)4.7 Определим ток в стержне ротора:
, (4.4)
где ki коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение 
, определим графически при ; 
;
коэффициент приведения токов, определим по формуле:
(4.5)Тогда искомый ток в стержне ротора:
4.8 Определим площадь поперечного сечения стержня:
, (4.6)где 
допустимая плотность тока; в нашем случае 
.
4.9 Паз ротора определяем по рисунку 9.40, б [1]. Принимаем 
, 
, 
.
Магнитную индукцию в зубце ротора 
выберем из промежутка 
[1] таблица 9.12. Примем 
.
Определим допустимую ширину зубца:
(4.7)Расчитаем размеры паза:
ширинуb1 и b2:
, (4.8)
, (4.9)высоту h2:
(4.10)Рассчитаем полную высоту паза ротора hП2:
(4.11)Уточним площадь сечения стержня 
:
(4.12)
4.10 Определим плотность тока в стержне J2:
(4.13)
Рисунок 4.1. Паз спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором4.11 Рассчитаем площадь сечения короткозамыкающих колец qкл:
, (4.14)где 
ток в кольце, определим по формуле:
, (4.15)
где 
,тогда
,
, (4.16)
4.12 Рассчитаем рамеры замыкающих колец 
, 
и средний диаметр кольца
:
, (4.17)
(4.18)Уточним площадь сечения кольца:
, (4.19)
(4.20)5. Расчёт намагничивающего тока5.1 Значение индукций в зубцах ротора и статора:
, (5.1)
(5.2)5.2 Расчитаем индукцию в ярме статора Ba:
(5.3)5.3 Определим индукцию в ярме ротора Bj:
, (5.4)где h'j — расчетная высота ярма ротора, м.
Для двигателей с 2р≥4 с посадкой сердечника ротора на втулку или на оребренный вал h'j определяют по формуле:
, (5.5)
l.120-bal.ru
Разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Введение
Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех производствах.
Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400кВт на напряжение до 1140В - наиболее широко применяемые электрические машины. В парке всех производств Республики Беларусь они составляют по количеству 90%, по мощности - примерно 55%, а по потреблению электроэнергии более 40%.
При проектировании необходимо учитывать соответствие технико-экономических показателей современному мировому уровню при соблюдении требований государственных и отраслевых стандартов. Приходится также учитывать назначение и условия эксплуатации, стоимость активных и конструктивных материалов КПД, технологию производства, надежность в работе и патентную частоту.
Расчет и конструирование неотделимы от технологии их изготовления. Поэтому при проектировании необходимо учитывать возможности электротехнических заводов, стремиться к максимальному снижению трудоемкости изготовления электрических машин.
Выбрать оптимальный вариант можно, сопоставив многие варианты расчета. Поэтому без применения ЭВМ не обходится ни один серьезный расчет электрических машин.
В данном курсовом проекте все расчеты ведутся на ЭВМ, включая и построение рабочих и пусковых характеристик.
Расчет проведен по Гольдберг О.Д., Гурин Я.С. "Проектирование электрических машин". - М.: Высшая школа, 1984. - 431 с., ил.
1.Описание конструкции
Опираясь на исходные данные, заданные в задании на проектирование, можно произвести анализ конструкции электродвигателя.
По условию курсовой работы заданы: исполнение по защите, монтажное исполнение и способ охлаждения. Исполнение по защите проектируемого двигателя IP44. Это подразумевает, что двигатель защищен от возможности соприкосновения инструмента с токоведущими частями попадания внутрь двигателя твердых тел диаметром более 1 мм, а также двигатель защищен от брызг, вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного действия на изделие, т.е. двигатель выполнен в закрытом исполнении.
Способ охлаждения IС0141 подразумевает, что охлаждение осуществляется воздухом, а машина с ребристой станиной, обдуваемая внешним вентилятором, расположенным на валу двигателя.
Монтажное исполнение IМ1001 говорит о том, что двигатель выполнен на лапах с двумя подшипниковыми щитами, имеет горизонтальное расположение и один выходной конец вала.
Обмотка короткозамкнутого ротора не имеет изоляции, выполняется заливкой пазов алюминием, одновременно со стержнями отливается замыкающие кольца с вентиляционными лопатками.
Магнитопровод статора выполняют шихтованным из целых листов электротехнической стали 2312 толщиной 0,5 мм.
2.Электромагнитный расчет
асинхронный двигатель расчет рабочий
2.1Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал
Главные размеры
2.1.1Высота оси вращения h, мм - 80
2.1.2Наружный диаметр сердечника Dн1 , мм
Dн1=139
2.1.3Внутренний диаметр сердечника статора D1 мм,
D1=0,61∙ Dн1-4
D1=0,61∙ 139-4
D1=81
2.1.4Поправочный коэффициент kн
kн=0,97
2.1.5Предварительное значение КПД ŋо.е.
ŋо.е.=0,87
2.1.6Среднее значение cosфо.е.
cosф=0,83
2.1.7Расчетная мощность P, Вт
P= kн ∙P2/ŋ∙cosф
P=0,97·1500/0,8∙0.83=2191
2.1.8Предварительное значение электромагнитных нагрузок A1 , А/см A1 =220
2.1.9Предварительное значение электромагнитных нагрузок Bδ , Тл
Bδ=0,84
2.1.10Расчетный коэффициент kоб1
kоб1=0.79
2.1.11Предварительное значение длины сердечника статора l1 , мм
l1=8,62·107P/(D21 ·n1 ·A2 ·Bδ ·kоб1)1=8,62·107·2191/(812·3000·220·0,84·0,79)
l1=65,72
2.1.12Длина сердечника статора l1 мм
l1=66
2.1.13Коэффициент λ
λ=l1 / D1
λ=66/81
λ=0,82
2.1.14 Коэффициент λmax
λmax=(1,46-0,0007·Dн1) ·0,95
λmax=(1,46-0,00071·136)· 0,95
λmax=1,3
Сердечник статора
Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013, толщина 0,5 мм, изолировка статора оксидирование; форма пазов трапецеидальная полузакрытая.
2.1.14Коэффициент заполнения сталью kс
с=0,97
2.1.15Количество пазов на полюс и фазу q1 ,
[табл. 9-8, с.123]1 =3
2.1.16Количество пазов сердечника статора z1
z1=2p ·m1 ·q1
z1=2·3·3
z1=18
Сердечник ротора
Принимаем сталь 2013, толщина 0,5 мм, изолировка ротора оксидирование.
2.1.17Коэффициент заполнения сталью kс
с=0,97
2.1.18Воздушный зазор между статором и ротором δ, мм
[табл. 9-9, с.124]
δ =0,35
2.1.19Воздушный зазор δ, мм
δ= δ/1,5
δ=1,4/1,5
δ=0,93
2.1.20Наружный диаметр сердечника ротора Dн2 , мм
Dн2= D1-2 δ
Dн2=81-2·0,35
Dн2=80,3
2.1.21Внутренний диаметр листов роотра D2 , мм
Dн2= 0,23· Dн1
Dн2=0,23·139
Dн2=31,97
2.1.22Длина сердечника ротора l2 мм
l2 =l1
l2=66
2.1.23Количество пазов сердечника ротора z1
[табл. 9-12, с.126]
z1=19
2.2Обмотка статора
2.2.1Коэффициент распределения kp1
kp1=0,5/(q1·sin(a/2))p1=0.5/(3·sin(60/6))p1=0.96
www.studsell.com
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
.Номинальная мощность, P2Н:11 кВт
.Номинальное напряжение Υ/Δ:380/220В
.Число пар полюсов 2р:4
.Частота сети:50Гц
.Способ охлаждения:ICA0141
.Исполнение по способу монтажа:IM1081
.Климатические условия работы:УЗ
10. Класс нагревостойкости изоляции: F
Основные требования к проектируемому двигателю:
1.Значения КПД и cosφ в номинальном режиме должны быть не хуже, чем у аналогичных серийных двигателей
2.Перегрузочная способность MMAX*= MMAX/M2H ≥1.8
.Кратность начального пускового момента MП*= MП/M2H ≥1.2
.Кратность начального пускового тока I1П*= I1П/I1H ≤7.5
.Установочные и присоединительные размеры должны соответствовать действующим стандартам
Расчет главных размеров трехфазного асинхронного двигателя
Определение предварительных значений величин
№ п/пНаименование расчетных величин, формулы и поясненияОбозна- чениеВели- чинаРазмер- ность1.1Предварительная 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.hпред132мм1.2Предварительное 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.пред0.225м1.3Коэффициент, характеризующий отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению KE=ѓ(2p,Dа.пред) Определяется по рис.1.2 стр.9 [1].KE0.9721.4Коэффициент, характеризующий отношение внутреннего диаметра статора к наружному (D/Da) KD=ѓ(2p) Определяется по таблице 1.2 стр.10 [1].KD0.681.5Предварительное значение номинального КПД ηн.пред=ѓ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.3 стр.11 [1].ηн.пред0.87о.е.1.6Предварительное значение коэффициента мощности cosφн.пред=ѓ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.4 стр.12 [1].cosφн.пред0.8731.7Предварительное значение индукции в магнитном зазоре Bδ.пред=ѓ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.5 стр.14 [1].Bδ.пред0.89Тл1.8Предварительное значение линейной нагрузки Aпред=ѓ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.6 стр.15 [1].Aпред28200А/м1.9Идентификатор обмотки Ид.обм.=ѓ(2p,hпред)Ид.обм.11.10Предварительное значение обмоточного коэффициента kоб.1.пред=ѓ(2p,Ид.обм.) Обмоточный коэффициент задается по аналитическим правилам исходя из данных двигателяkоб.1.пред0.961.11Верхняя граница критерия λ λmax=ƒ(2p,IP,hпред) Определяется по рис.1.7 стр.17 [1].λmax1.21.12Нижняя граница критерия λ λmin=ƒ(2p,IP,hпред) Определяется по рис.1.7 стр.17 [1].λmin0.78
Параметры расчетов:
P2H=11 кВт - Номинальная мощность
2p=4 - Число полюсов
IP=IP44 - Степень защиты
Расчет главных размеров двигателя и их проверка
№ п/пНаименование расчетных величин, формулы и поясненияОбозна- чениеВели- чинаРазмер- ность1.13Предварительное значение внутреннего диаметра магнитопровода статора Dпред=KDЧDа.пред Dпред=0.68Ч0.225=0.153 мDпред0.153м1.14Предварительное значение полюсного деления τпред=πЧDпред/(2p) τпред=πЧ0.153/(4)=0.12017 мτпред0.12017м1.15Расчетная мощность P'=(KEЧP2H)/(ηн.предЧcosφн.пред) P'=(0.972Ч11)/(0.87Ч0.873)=14.077 кВЧАP'14.077кВЧА1.16Синхронная угловая скорость вращения (скорость вращения магнитного поля в воздушном зазоре) Ω=2ЧπЧf1/p Ω=2ЧπЧ50/2=157.08 c-1Ω157.08c-11.17Предварительное значение расчетной длины воздушного зазора lδ.пред=(P'Ч103)/(1.11ЧDпред2ЧΩЧkоб.1.предЧAпредЧBδ.пред) lδ.пред=(14.077Ч103)/(1.11Ч0.1532Ч157.08Ч0.96Ч28200Ч0.89)=0.143 мlδ.пред0.143м1.18Заготовительная масса электротехнической стали для изготовления магнитопровода mc=kcЧγcЧ(Dа.пред+0.01)2Чlδ.пред mc=0.97Ч7800Ч(0.225+0.01)2Ч0.143=59.8 кгmc59.8кг1.19Критерий правильности выбора главных размеров λ=lδ.пред/τпред λ=0.143/0.12017=1.19 Величина критерия должна находиться в диапазоне между найденными λmin и λmax.λ1.19
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
ηн.пред=0.87 о.е. - Предварительное значение номинального КПД
cosφн.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
·
www.studsell.com
