ФГБОУ ВПО «Югорский государственный университет»
Кафедра «Энергетика»
Карминская Т.Д., Ковалёв В.З., Беспалов А.В, Щербаков А.Г.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Учебное пособие
для выполнения курсового проектирования по
дисциплине «Электрические машины»
для бакалавров, обучающихся по
направлению подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Ханты-Мансийск 2013
УДК
ББК
В данном учебном пособии описывается методика проектирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, которая необходима для выполнения задания по курсовому проектированию. В ходе выполнения курсового проектирования решаются такие задачи как выбор главных размеров двигателя, расчёт параметров и магнитной системы обмотки статора, расчёт параметров и магнитной системы обмотки ротора, определение параметров схемы замещения и построение механической и рабочих характеристик асинхронного двигателя.
Учебное пособие составлено в соответствие с рабочими программами курсов «Электрические машины» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника». Оно может быть полезно студентам других электрических и электромеханических направлений и специальностей, а также специалистам, занимающимся исследованиями, проектированием и эксплуатацией асинхронных машин различного назначения.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Исходные данные для проектирования
Варианты заданий для проектирования
1.1. Выбор главных размеров двигателя.
1.2. Расчёт параметров обмотки статора
1.3. Расчёт параметров воздушного зазора
1.4. Расчёт параметров обмотки ротора.
1.5. Расчёт тока намагничивания
1.6. Расчёт параметров рабочего режима двигателя
1.7. Расчёт активных потерь в двигателе
1.8. Расчёт рабочих характеристик двигателя
1.9. Расчет пусковых характеристик.
2.1. Описание программы «АД–КП»
2.2. Пример применения программы «АД – КП»
Заключение
ПРИЛОЖЕНИЯ
Список литературы
Введение.
Асинхронная машина – бесколлекторная машина переменного тока, у которой отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи, к которой машина подключена, зависит от нагрузок. Как любая электрическая машина, асинхронная машина обладает свойством обратимости, т.е. может работать как в двигательном, так и генераторном режимах. Однако на практике наибольшее распространение получил двигательный режим работы машины. На сегодняшний день асинхронный двигатель является основным двигателем большинства механизмов и машин. Более 60 % всей вырабатываемой электрической энергии потребляется электрическими машинами, при этом значительную долю в этом потреблении (примерно 75 %) составляют асинхронные двигатели. Достаточно широкое распространение асинхронные двигатели получили благодаря следующим своим достоинствам: небольшие габаритные размеры, простота конструкции, высокая надёжность, высокое значение КПД, относительно низкая стоимость. К недостаткам асинхронного двигателя относят: трудности при регулировании скорости вращения, большие пусковые токи, низкое значение коэффициента мощности при работе машины в режиме близком к холостому ходу. Первый и второй из недостатков могут быть компенсированы применением преобразователей частоты, использование которых расширило область применения асинхронных машин. Благодаря преобразователям частоты асинхронный двигатель широко внедряется в области, где традиционно использовались другие виды электрических машин, прежде всего машины постоянного тока.
Поскольку существующим асинхронным двигателям свойственны ряд недостатков со временем постоянно разрабатываются новые серии асинхронных двигателей, имеющих более высокие технико-экономические показатели по сравнению с предыдущими сериями асинхронных двигателей, лучшие по качественным показателям рабочие и механические характеристики. Кроме этого, часто возникают потребности в разработке и модернизации асинхронных двигателей специального исполнения. К таким двигателям можно отнести:
погружные асинхронные двигатели (ПЭД) применяемые для привода установок электроцентробежных насосов (УЭЦН). Особенность конструкции таких двигателей – ограниченность в размерах наружного диаметра, размеры которого заданы диаметром насосно-компрессорной трубы, в которой двигатель располагается. Кроме этого, двигатель эксплуатируется при достаточно высоких температурах, что приводит к снижению его развиваемой мощности. Указанные обстоятельства требуют разработки специальной конструкции асинхронных двигателей;
двигатели, работающие совместно с частотными преобразователями, которые выполняют функции их регулирования. Поскольку преобразователи частоты приводят к генерации целого спектра гармонических составляющих в кривой напряжения питания двигателя, наличие гармонических составляющих приводит к появлению дополнительных потерь в двигателе и снижению его КПД ниже номинального. Конструкция асинхронного двигателя, работающего совместно с преобразователями частоты должна учитывать данную особенность и наличие в кривой напряжения питания высших гармоник не должно приводить к дополнительным потерям мощности.
Указанный список асинхронных двигателей специального исполнения может быть продолжен, и отсюда можно сделать следующие выводы:
существует необходимость в разработке новых серий асинхронных двигателей;
существует необходимость в освоении существующих методик проектирования асинхронных двигателей для решения указанной выше задачи;
существует необходимость в разработке новых методик проектирования асинхронных двигателей, позволяющих при меньших затратах времени на проектирование разрабатывать новую серию асинхронных двигателей с лучшими технико-экономическими показателями.
Цель выполнения задания на курсовое проектирование – разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, имеющего заданные параметры, на основе существующей и широко применяемой на практике методике проектирования асинхронных двигателей.
Исходные данные для проектирования.
Разрабатываемый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором должен иметь следующие паспортные данные:
Номинальное (фазное) напряжение питания U1нф, В;
Частота напряжения питания сети f1, Гц;
Число фаз напряжения питания m1
Номинальная мощность Р2, кВт;
Синхронная скорость вращения n1, об/мин;
Номинальное значение КПД η (не менее), отн. ед.;
Номинальное значение коэффициента мощности cos(φ) (не менее), отн. ед.;
Конструктивное исполнение;
Исполнение по способу защиты от воздействия окружающей среды;
Категория климатического исполнения.
В ходе выполнение курсового проектирования необходимо спроектировать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеющий указанные паспортные данные, и сравнить основные показатели полученного асинхронного двигателя с показателями аналогичного двигателя, выпускаемого промышленностью (в качестве аналогов рассматривать асинхронные двигатели серии АИР, паспортные данные которых приводятся в ПРИЛОЖЕНИИ 1)
Результаты расчёта оформить в виде пояснительной записки.
Выполнить чертёж разработанного асинхронного двигателя и представить его на формате А1.
Примечание: данное учебное пособие по курсовому проектированию выполнено в виде рабочей тетради, которая может служить образцом для оформления расчётов в виде пояснительной записки. В ней приводится так же пример расчёта асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, имеющем следующие исходные данные:
| U1нф, В | f1, Гц | m | Р2, Вт | n1, об/мин | η, о.е. не менее | Cos(φ), о.е. не менее | |
| Пример | 220 | 50 | 3 | 4000 | 1500 | 0,7 | 0,7 |
Конструктивное исполнение – IM1001;
Исполнение по способу защиты от воздействия окружающей среды – IP44;
Категория климатического исполнения – У3.
Варианты заданий для проектирования.
| Номер варианта | Исходные данные для проектирования | ||||||
| P2,Вт | n1, об/мин | U1нф, В | η, о.е. не менее | m | f1, Гц | cosφ, о.е. | |
| 1 | 15000 | 1000 | 220 | 0,95 | | 50 | 0,91 |
| 2 | 15000 | 1500 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,78 |
| 3 | 7800 | 750 | 220 | 0,79 | 3 | 50 | 0, 76 |
| 4 | 14000 | 1500 | 220 | 0,78 | 3 | 50 | 0,85 |
| 5 | 22000 | 1000 | 220 | 0,87 | | 50 | 0,84 |
| 6 | 23000 | 1500 | 220 | 0,89 | 3 | 50 | 0,89 |
| 7 | 5400 | 750 | 220 | 0,90 | 3 | 50 | 0,84 |
| 8 | 1900 | 750 | 220 | 0,9 | 3 | 50 | 0,87 |
| 9 | 29000 | 3000 | 220 | 0,9 | | 50 | 0,87 |
| 10 | 19000 | 1500 | 220 | 0,9 | 3 | 50 | 0,89 |
| 11 | 7500 | 750 | 220 | 0,83 | 3 | 50 | 0,80 |
| 12 | 17000 | 1500 | 220 | 0,89 | 3 | 50 | 0,87 |
| 13 | 23000 | 1000 | 220 | 0,81 | 3 | 50 | 0,84 |
| 14 | 14000 | 3000 | 220 | 0,77 | 3 | 50 | 0,89 |
| 15 | 22000 | 750 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,84 |
| 16 | 23000 | 1000 | 220 | 0,83 | 3 | 50 | 0,9 |
| 17 | 7600 | 750 | 220 | 0,87 | 3 | 50 | 0,86 |
| 18 | 7800 | 1500 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,91 |
| 19 | 7100 | 1500 | 220 | 0,89 | 3 | 50 | 0,78 |
| 20 | 2500 | 1500 | 220 | 0,84 | 3 | 50 | 0,80 |
| 21 | 5300 | 1500 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,84 |
| 22 | 1400 | 1500 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,78 |
| 23 | 35000 | 3000 | 220 | 0,78 | 3 | 50 | 0,82 |
| 24 | 21000 | 3000 | 220 | 0,86 | 3 | 50 | 0,88 |
| 25 | 22000 | 3000 | 220 | 0,83 | 3 | 50 | 0,89 |
| 26 | 28000 | 1500 | 220 | 0,87 | 3 | 50 | 0,91 |
| 27 | 14000 | 1500 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,9 |
| 28 | 25000 | 1500 | 220 | 0,84 | 3 | 50 | 0,89 |
| 29 | 21000 | 1500 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,88 |
| 30 | 4500 | 3000 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,82 |
| 31 | 4200 | 750 | 220 | 0,78 | 3 | 50 | 0,86 |
| 32 | 24000 | 3000 | 220 | 0,89 | 3 | 50 | 0,86 |
| 33 | 16000 | 3000 | 220 | 0,84 | 3 | 50 | 0,86 |
| 34 | 17000 | 1500 | 220 | 0,80 | 3 | 50 | 0,85 |
| 35 | 14000 | 1500 | 220 | 0,77 | 3 | 50 | 0,81 |
| 36 | 21000 | 1500 | 220 | 0,85 | 3 | 50 | 0,87 |
| 37 | 24000 | 1500 | 220 | 0,91 | 3 | 50 | 0,78 |
| 38 | 4900 | 3000 | 220 | 0,87 | 3 | 50 | 0,89 |
| 39 | 4100 | 750 | 220 | 0,90 | 3 | 50 | 0,84 |
| 40 | 17000 | 1000 | 220 | 0,81 | 3 | 50 | 0,81 |
| 41 | 19000 | 1500 | 220 | 0,77 | 3 | 50 | 0,81 |
| 42 | 7400 | 750 | 220 | 0,88 | 3 | 50 | 0,79 |
| 43 | 8100 | 1500 | 220 | 0,83 | 3 | 50 | 0,82 |
| 44 | 7200 | 1500 | 220 | 0,87 | 3 | 50 | 0,91 |
| 45 | 20000 | 3000 | 220 | 0,91 | 3 | 50 | 0,89 |
| 46 | 27000 | 3000 | 220 | 0,9 | 3 | 50 | 0,93 |
| 47 | 7300 | 1000 | 220 | 0,91 | 3 | 50 | 0,9 |
| 48 | 5100 | 1500 | 220 | 0,76 | 3 | 50 | 0,87 |
| 49 | 16000 | 3000 | 220 | 0,87 | 3 | 50 | 0,87 |
| 50 | 14000 | 1500 | 220 | 0,81 | 3 | 50 | 0,82 |
Для всех вариантов задания одинаковые значения имеют следующие паспортные данные проектируемых двигателей:
Напряжение питания (фазное значение) U1фн, В – 220;
Частота питающего напряжения f1, Гц – 50;
Число фаз напряжения питания m1 – 3;
Конструктивное исполнение IM1001;
Исполнение по способу защиты от воздействия окружающей среды IP44;
Категория климатического исполнения У3
studfiles.net
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Северо-Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева
Факультет 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
Содержание
Введение
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 литературы
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;
- 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 размеров
1.1 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 Вd определим 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 W:
, (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 l лежит в рекомендуемых пределах, значит главные размеры определены верно. 2. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки и сечения провода обмотки статора
2.1 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.
mirznanii.com
Архангельский государственный технический университет
Кафедра электротехники и энергетических систем
Факультет ПЭ
Курс 3
Группа 1
По дисциплине
"Электрические аппараты и машины"
На тему "Проектирование асинхронного двигателя"
Корельский Вадим Сергеевич
Руководитель проекта
Ст. преподаватель Н.Б. Баланцева
Архангельск 2010
Задание
на проект трехфазного асинхронного двигателя c короткозамкнутым ротором
Выдано студенту III курса 1 группы факультета ОСП-ПЭ
Выполнить расчет и конструктивную разработку асинхронного двигателя со следующими данными:
Мощность Рн , кВт ……………………………………………..………… 15
Напряжение Uн , В ……………………………………………….… 220/380
Частота вращения n, мин -1 (об/мин) ………………………………… 1465
Кпд двигателя η …………………………………………...………… 88,5%
Коэффициент мощности cos φ ……………………………..………… 0,88
Частота тока f, Гц …………………………………………………..…… 50
Кратность пускового тока Iп /Iн ………………………………………… 7,0
Кратность пускового момента Мп /Мн ………………………………… 1,4
Кратность максимального момента Ммакс /Мн ………………………… 2,3
Конструкция ……………………………………………..………… IМ1001
Режим работы ………………………………………………… длительный
Дополнительные требования ..…………………… двигатель 4А160S4У3
Задание выдано " … " ……………….. 2009 г.
Руководитель проекта…………………………
Срок сдачи " 4 " апреля 2010 г.
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ
1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
2. РАСЧЁТ СТАТОРА
2.1 Определение 
, 
и площади поперечного сечения провода обмотки статора
2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
3. РАСЧЁТ РОТОРА
4. РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
5. ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА
6. РАСЧЁТ ПОТЕРЬ
7. РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
8. РАСЧЁТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
8.1 Расчет токов с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
8.2 Расчёт пусковых характеристик с учётом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
РЕФЕРАТ
Корельский В.С. Проектирование асинхронного электрического двигателя. Руководитель – старший преподаватель Баланцева Н.Б.
Курсовой проект. Пояснительная записка объёмом 49 страница содержит 7 рисунков, 3 таблицы, 2 источника, графическую часть на формате А1.
Ключевые слова: асинхронный электрический двигатель, статор, ротор.
Цель курсового проекта – приобретение практических навыков в проектировании электрических аппаратов.
На основании списка источников и технического задания выбраны главные размеры, рассчитана обмотка статора, ротор, магнитная цепь асинхронного двигателя серии 4А исполнения по степени защиты IP44, с короткозамкнутым ротором с чугунными станиной и подшипниковыми щитами, с высотой оси вращения 160 мм, с меньшим установочным размером по длине станины (S), двух полюсной (
), климатического исполнения У, категории размещения 3. Также вычислены параметры рабочего режима, потери, рабочие и пусковые характеристики без учёта и с учётом насыщения. Проведён тепловой расчёт. 1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
1.1 Согласно таблице 9.8[1] (стр. 344) при высоте оси вращения
мм. принимаем внешний диаметр статора 
, м 
м 1.2 Принимая, что размеры пазов не зависят от числа полюсов машины, получим приближенное выражение внутреннего диаметра статора, м.
, (1) где K D – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и наружного диаметров сердечника статора асинхронной машины серии 4А. При числе полюсов p =4, по таблице 9.9 [1]; принимаем K D = 0,68
1.3 Полюсное деление
, м 
(2) 
м 1.4 Расчетная мощность, ВА.
, (3) где P 2 – мощность на валу двигателя, P 2 =15∙103 Вт;
k E – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое приближенно определяем по рис. 9.20 [1] Принимаем
k E = 0,975;
1.5 Электромагнитные нагрузки предварительно определяем по рис 9.22б, (стр. 346 [1]), в зависимости от высоты оси вращения h = 160 мм и степени защиты двигателя IP44 откуда
А/м, 
Тл 1.6 Обмоточный коэффициент (предварительно для однослойной обмотки при 2р =4) принимаем
1.7 Расчетная длина магнитопровода lδ , м
, (4) где
- коэффициент формы поля (принимаем предварительно) ,
; 
- синхронная угловая частота двигателя, рад/с; 
(5) 
рад/с, 
м 1.8 Значение отношения
. Критерий правильности выбора главных размеров - отношение расчетной длины магнитопровода к полюсному делению 
(6) 
находится в допустимых пределах (рис. 9.25 а стр. 348 [1]) 2. РАСЧЁТ СТАТОРА
2.1 Определение
, 
и площади поперечного сечения провода обмотки статора .1.1 Предельные значения зубцового деления статора
, мм, определяем согласно рисунку 9.26 Здесь и далее [1] не отмечается ввиду ссылок на один источник (см. список использованной литературы).
мм; 
мм. 2.1.2 Число пазов статора
,
определяем по формулам 
(7) 
, 
Принимаем Z1 =48, тогда число пазов на полюс и фазу:
(8) 
является целым числом. Обмотка однослойная. 2.1.3 Зубцовое деление статора (окончательно)
, м, определяется из формулы : 
(9) 
м 2.1.4 Предварительное число эффективных проводников в пазу
при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (a=1) 
, (10) где
- номинальный ток обмотки статора, А; А – принятое ранее значение линейной нагрузки, А = 32∙103 А/м;
(11) 
А. mirznanii.com
Астраханский государственный технический университет
Кафедра «электрооборудования и автоматики судов»
Курсовой проект
по предмету электрические машины
на тему:
«Проектирование асинхронного электродвигателя»
Вариант № 11
Выполнил:
ст. гр. ДТЭА-31с
Нгуен Динь Хуен
Проверил:
Доц. Мащенко А. И.
Астрахань 2013
I. Введение
Главной целью данной курсового проекта является проверка знаний полученных студентами в курсе судовых электрических машин, и способность применять их к проектированию электрических машин.
Электрические машины применяются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и в быту. Во многих случаях электрические машины определяют технический уровень изделий, в которых они используются в качестве генераторов и двигателей.
В качестве объекта проектирования мне был предложен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Принцип действия асинхронного двигателя заключается в следующем: При подключении трёхфазного питания к обмотке статора в ней протекает переменный ток, этот ток вызывает магнитный поток. В итоге в воздушном зазоре образуется переменное магнитное поле, которое вращается с определённой частотой (в моём случае 1000 об/мин)-Синхронной скоростью. Вращающийся магнитный поток пересекает обмотку ротора и наводит в ней ЭДС, т.к. обмотка ротора короткозамкнута, то в ней протекает ток. Ток ротора образует магнитный поток ротора, который в свою очередь при вращении ротора наводит противо ЭДС статора. Если частота вращения ротора превысит синхронную скорость, то асинхронный двигатель перейдет в генераторный режим.
Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Исходные данные:
Номинальная мощность | 180 кВт | |
Номинальное напряжение | 380 В (У) | |
Номинальная частота вращения | 2928 об/мин | |
Конструктивное исполнение | IP44 | |
Класс изоляции | F | |
Режим работы | Повторно-коротковременный | |
Назначение электродвигателя | Подъёмный кран | |
II. Выбор главных размеров
Число пар полюсов
Гц
Высота оси вращения (предваорительно) h=0,32 м (по рис. 6−7,а)
Принимаем ближайшее значение из табл. 6−6: h= 0,315 м и
Da=0,59 м
Внутренний диаметр статора:
КD=0. 57 из табл. 6−7
Полюсное деление статора:
Расчетная мощность:
По рис 6−8:
По рис 6−9:
р ==215 (kBT)
Электромагнитные нагрузки:
A=50.
Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки:
/
Расчётная длина воздухного зазор
Где:? =
Отношение
Поперечное значение меньше рекомендуемых пределов (рис 6−14,а) поэтому принимаем следующую меньшую из стандарного ряда (табл. 6−6) высоты оси вращения h=280 мм. Повторяем расчёты от 2 до 9
Da=0,53 м
D=0,302 м
A=49. A/M
Значение находится в рекомендуемых пределах
III. Определение числа пазов, числа витков в фазе и поперечного сечения проводов обмотки статора
Зубцовое деление статора асинхронного двигателя с полужёсткой обмоткой из прямоугольного провода:
предварительные значения из (табл. 6−9)
Число пазов статора
Принимаем Z1=42, тогда число пазов на полюс и фазу:
Обмотка двухслойная.
Зубцовое деление статора (окончательно):
предварительное число эффективных проводников в пазу (при условии, что а=1)
Где:
принимаем a = 2
Принимаем
Окончательное значение линейной нагрузки:
Поток в воздушном зазоре:
(Вб)
Где:
По табл. 3−13б для q = 7:
Для q=7 принимаем;
Индукция в воздушном зазоре:
Плотность тока в обмотке статора (предварительно):
A/
По рис. 6−16в:
Сечение эффективного проводника (предварительно):
)
Выберем число элементарных проводников в одном эффективном nэл=2, провод прямоугольный, тогда площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл равна:
Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.
В этом случае, номинальное напряжение мощностью боле 100кВТ не превышает 660 В, то принимаем полужесткую обмотку. Катушки этой обмотки наматываются из прямоугольного провода. Пазы, где помещаютя эти провода, являются полузакрытым.
Минимальная ширина зубца
Допустимая индукция в зубце статора: (табл. 6−10)
Принимаем ,
Ширина паза (предварительно)
Ширина провода
=0,5(13,59−2,5)=5,55 мм
Где
По табл. 3−7
Окончательно по табл. П-29, выбираем провод ПЭПТ
С учётом табл. 3−7 состабляем таблицу заполнения паза. Размеры паза в штампе принима с учётом припусков Д и Д
Предварительно
Где
По табл. 6−10:
Таблица 1. Заполнение паза статора
Наименование | Размер, мм | ||
По ширине паза | По высоте паза | ||
Обмоточный провод изолированный | 5,72Ч2=11,44 | 2,92Ч12=35,04 | |
Пазовая изоляция и допуск на укладку | 2,2 | 4,5 | |
Всего на паз без клина | 13,64 | 39,54 | |
Припуск | 0,3 | 0,3 | |
Всего на паз с учётом припусков | 13,94 | 39,84 | |
ширина шлица паза
мм
Высота шлица паза
мм
Высота клиновой части паза
м
Высота паза и зубца
Ширина зубца
Максимальная:
15,21 мм
Минимальная:
22,59−13,94 = 8,65 мм
На расстоянии 1/3 его высоты от наиболее узком части:
IV. Расчет ротора
Воздушный зазор
Число пазов ротора:
Пазы ротора без скоса
Внешний диаметр ротора:
Длина магнитопровода ротора:
=207+5 = 212 мм
Зубцовое деление ротора:
Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал, и может быть определен по формуле:
По 6−101
Ток в стержне ротора:
по рис 6−22
0,93. 2,675. 329 = 818,47 А;
Площадь поперечного сечения стержня:
Плотность тока в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием выбирается в пределах J2=(2.5 — 3. 5)*106 А/м2.
А/м2
таким образом
Паз ротора.
Закрытые бутылочные пазы
Допустимое значение индукции зубца ротора в наиболее уском сечении
Тл
Принимаем высоту перемычки над пазом;
Ширина зубца на нижнем участке
=
Большой диаметр закругления нижней части стержня
Ширина верхней части
Принимаем
Требуемое сечение нижней части
Где сечение верхней части
Меньший диаметр закругления нижней части
=
Расстояние между центрами закруглений нижней части стержня
мм
Уточняем плошадь сечения стержня
) + (
=62,24+=233,85
Высота паза
=18+
Где:
Размеры верхней части зубца
Рамеры нижней части
бутылочный паз ротора
Плотность тока в стержне ротора (окончательно):
А/м2
Ток в короткозамыкающем кольце
Где
Плотность тока в короткозамыкающем кольце
А/м2
Размеры короткозамыкающего кольца
.
Уточняем сечение колец
V. Расчет магнитной цепи
Значения индукции
Расчётная индукция в зубцах статора
Расчётная индукция в зубцах ротора
В верхней части зубца
= 0,93 Тл
= 0,99 Тл
В нижней части зубца
= 1,69 Тл
Расчётная индукция в ярме статора
Где
Расчётная индукция в спинке ротора
Где
Аксиальные каналы:;
Магнитное напряжение воздушного зазора
Где: = 1,279.1 = 1,279
=0
Магнитные напряжения зубцовых зон
Статора
По табл. П20 для сталя 2312, соответственно:
Ротора
Верхняя часть
450 А/м
= 360 А/м
А/м
А/м
Нижняя часть
А/м
= 89,748 A
Коэффициент насыщения зубцовых зон
= 1,22
Магнитные напряжения ярм
Статора
Где:
при
Ротора
435= 42,33 A
Где
при
Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины (на пару полюсов):
Коэффициент насыщения магнитной цепи:
Намагничивающий ток
Отношение
VI. Параметры рабочего режима
Активное сопротивление фазы обмотки статора
Для класса нагревостойкости изоляции F расчётная температура
Для меди Ом/м.
_ длина проводников фазы обмотки
=. 0,444+2. 0,025+0,0438 =0,576 м
Где
m=
B=0,025 м
0,576)24,5 = 38,359 м
Вылет лобовых частей
0,5=0,215. 0,44+0,025+0,5. 0,0438 =0,145 м
Где. m = 1,095. 0,408 = 0,224
= 0,015 Ом
Относительное значение
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния
=1,2
Где мм
мм
мм
При
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния
=0,207 м
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
По рис. 6−39,д:
Активное сопротивление клетки ротора
Принимаем литую обмотку и алюминиевый сплав с повышенным удельным сопротивлением АКМ12−4. Данный сплав обладает высокими линейными свойствами и пригоден для заливки в узкую часть паза. Удельное сопротивление данного сплава при рабочей температуре 115 равно Ом/м
Активное сопротивление стержня
Активное сопротивление короткозамыкающего кольца
Приводим к числу витков обмотки статора
Относительное значение
Индуктивное сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора:
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния
Коэффициент магнитной проводимости диффиренциального рассеяния
Так как принимаем
По рис. 6−39,а:
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния нижней части клетки
_ Коэффициент, характеризующий уменьшение проводимости пазового рассеяния части клетки вследствие явления вытеснения тока. При этом случае, принимаем
Приведённый коэффициент к статору
Индуктивное сопротивление пазового рассеяния нижней части клетки, приведённое к статору
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния взаимной индукции нижней и верхней частей стержня
Коэффициент проводимости магнитного рассеяния общей цепи ротора
Приведённое коэффициент к статору
Индуктивное сопротивление рассеяния общей цепи ротора, приведённое к статору
Результирующее индуктивное сопротивление рассеяния ротора к статору
=
Относительное значение
VII. Расчет потерь
Потери в стали основные
Для стали 2312:
Показатель
Для машины мощностью меньше 250 кВт:;
Масса стали ярма и зубцов статора:
=
Где
Основные потери в стали статора:
+
Поверхностные потери в роторе
Приходящаяся на 1 потерь поверхности головок зубцов ротора
= 2253 Вт/
Где
_ Коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов статора (ротора) на удельные потери. Для машин мощностью больше 160кВт:
Найдем по (рис. 6−41,б):
Полные поверхностные потери в роторе
2253. 18,85. 450,14 Вт
Пульсационные потери в зубцах ротора
Амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов ротора
Где
Масса стали зубцов ротора
= 36,277 Кг
Где
Пульсационные потери в зубцах ротора:
= 0,11.
Сумма добавочных потерь в стали
Полные потери в стали
=
Механические потери
Для двигателя большой мощностью (0,5< <0,9)
Добавочные потери при номинальном режиме
Холостой ход двигателя
Активная составляющая тока холостого хода:
Где. =3.
=
Ток холостого хода:
Коэффициент мощности при холостом ходе:
VII. Расчет рабочих характеристик
Г-образная схема замещения асинхронной машины (а) и соответствующая ей векторная диаграмма (б).
Рассчитаем сопротивления:
Значение коэффициента:
a =
b =
Таблица № 2
Данные расчёта рабочих характеристик
№ | Расчетная формула | Единица величины | Скольжение | ||||||
0,005 | 0,01 | 0,015 | 0,02 | 0,0222 | 0,03 | ||||
1 | Ом | 2,97 | 1,48 | 0,99 | 0,74 | 0,67 | 0,49 | ||
2 | Ом | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
3 | Ом | 2,983 | 1,499 | 1,005 | 0,758 | 0,684 | 0,51 | ||
4 | +b'r'/s | Ом | 0,202 | 0,202 | 0,202 | 0,202 | 0,202 | 0,202 | |
5 | Ом | 2,99 | 1,513 | 1,025 | 0,784 | 0,713 | 0,549 | ||
6 | А | 73,58 | 145,407 | 214,631 | 280,569 | 308,406 | 400,78 | ||
7 | - | 0,998 | 0,991 | 0,98 | 0,966 | 0,959 | 0,93 | ||
8 | - | 0,068 | 0,134 | 0,197 | 0,258 | 0,284 | 0,369 | ||
9 | А | 75,603 | 146,293 | 212,602 | 273,246 | 297,938 | 374,767 | ||
10 | А | 50,067 | 64,529 | 87,445 | 117,468 | 132,543 | 192,777 | ||
11 | А | 90,678 | 159,893 | 229,883 | 297,443 | 326,09 | 421,442 | ||
12 | А | 74,927 | 148,067 | 218,558 | 258,704 | 314,05 | 408,114 | ||
13 | кВт | 49,9 | 96,55 | 140,317 | 180,354 | 196,639 | 247,346 | ||
14 | кВт | 0,381 | 1,186 | 2,451 | 4,103 | 4,932 | 8,237 | ||
15 | кВт | 0,36 | 1,407 | 3,066 | 5,24 | 6,331 | 10,69 | ||
16 | кВт | 0,0743 | 0,231 | 0,477 | 0,8 | 0,961 | 1,605 | ||
17 | кВт | 5,101 | 7,109 | 10,28 | 14,43 | 16,51 | 24,82 | ||
18 | кВт | 44,8 | 89,44 | 130 | 165,9 | 180,1 | 222,5 | ||
19 | - | 0,898 | 0,926 | 0,927 | 0,92 | 0,916 | 0,9 | ||
20 | - | 0,834 | 0,915 | 0,925 | 0,919 | 0,914 | 0,889 | ||
Номинальные данные спроектированного двигателя:
;;;
;
IX. Расчет пусковых характеристик
Расчёт пусковых характеристик Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжениям s=1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1.
Подробный расчёт риведен для скольжения s=1. Данные расчёта других точек сведены в табл. 2.
Параметры с учётом вытеснения тока
Где
Для находим по рис. 6−46 и
Глубина проникновения вытеснения тока
Cечение проникновения вытеснения тока
Приведённое активное сопротивление ротора с учётом действия эффекта вытеснения тока:
Индуктивное сопротивление ротора
Где =
Поэтому:
По 6−239:
Индуктивное сопротивление ротора с учётом влияния вытеснения тока
Ом
Ток ротора приближенно без учёта влияния насыщения принимаем
Учёт влияния насыщения нп параметры. Принимаем для s=1, коэффициент насыщения;
Средняя МДС обмотки, относительная к одному пазу обмотки статора
По 6,252:
Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре
По 6−253:
Где
По рис. 6−50 для:
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:
Индуктивное сопротивление обмотки статора с учётом влияния насыщения
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока:
Для закрытого бутылочного паза ротора:
Где:
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения:
Прведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока:
Сопротивление взаймной индукции обмоток в пусковом режиме:
По 6−267:
Расчёт токов и моментов:
По 6−268
= 0,05
По 6−269
По 6−271
Красность начальных пусковых токов и моментов
Таблица 3
Данные расчёта пусковых характеристик двигателя
№ | Расчетная формула | Единицы | скольжение | |||||
1 | 0,8 | 0,5 | 0,2 | 0,1 | ||||
1 | _ | 2,611 | 2,335 | 1,846 | 1,168 | 0,826 | ||
2 | _ | 1,57 | 1,24 | 0,7 | 0,12 | 0,05 | ||
3 | _ | 3,762 | 3,584 | 1,963 | 1,134 | 1,045 | ||
4 | _ | 2,392 | 2,302 | 1,458 | 1,068 | 1,023 | ||
5 | Ом | 0,034 | 0,033 | 0,021 | 0,015 | 0,015 | ||
6 | _ | 0,58 | 0,65 | 0,8 | 0,94 | 0,97 | ||
7 | _ | 0,754 | 0,795 | 0,883 | 0,965 | 0,982 | ||
8 | Ом | 0,082 | 0,087 | 0,096 | 0,105 | 0,107 | ||
9 | Ом | 0,059 | 0,063 | 0,073 | 0,082 | 0,085 | ||
10 | Ом | 0,079 | 0,079 | 0,08 | 0,08 | 0,081 | ||
11 | _ | 1,009 | 1,009 | 1,009 | 1,009 | 1,009 | ||
12 | Ом | 0,05 | 0,049 | 0,037 | 0,031 | 0,03 | ||
13 | Ом | 0,138 | 0,143 | 0,154 | 0,163 | 0,167 | ||
14 | A | 1489 | 1454 | 1393 | 1324 | 1296 | ||
15 | = | A | 1507 | 1464 | 1404 | 1336 | 1308 | |
16 | _ | 4,622 | 4,489 | 4,306 | 4,098 | 4,01 | ||
17 | _ | 1,207 | 1,369 | 1,532 | 2,107 | 3,863 | ||
X. Тепловой расчет
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя
В этой формуле:
По табл. 6−30: К = 0,22
По рис. 6−59:
Электрические потери в обмотке статора в пазовой части:
Для обмоток с изоляцией класса нагревостойкости F:
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмоток статора по 6−315:
В этой формуле:
Для обмоток с изоляцией класса нагревостойкости F:
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины
Где:
Электрические потери в обмотке статора в лобовых частях:
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды
Где по рис. 6−59,в
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
Расчёт вентиляции. Требуемый для расхода воздуха
Где:
Для h > 160 мм: m = 2,5
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором
Вывод о проделанной работе делается путем сравнения параметров рассчитанного в ходе курсового проекта двигателя с параметрами стандартного двигателя, имеющимися в справочнике.
В результате расчета были получены следующие параметры двигателя:
Мощность — 180,1 кВт
КПД — 91,6%
Коэффициент мощности — 0,914
Кратность начального пускового момента — 1,21
Кратность пускового момента при критическом скольжении — 3,863
Кратность начального пускового тока — 4,622
XI. Индивидуальное задание
Анализ влияния выбора плотности тока в обмотки ротора на характеристики и техн. экон. показатель
Для анализа влияния выбора плотности тока в обмотки ротора на характеристики мы рассматриваем что, значения плотности тока в роторе обратно пропорционально площади сечения стержня клетки ротора:
Чем больше плотность тока, тем меньше сечение стержня
А при расчёте активного сопротивления ротора, проявляется такая формула:
Где: — активного сопротивления стержня клетки ротора и
Из таких формул, следует что, значение плотности тока непосредственно влияет на значение активного сопротивления ротора, т. е. чем больше плотность тока, тем больше активное сопротивление ротора
Рассматриваем влияние активного сопротивления на характеристики машины
Пусковой момент машины
Ясно видно что, чем больше активное сопротивление, тем больше пусковой момент машины, т. е машина будет быстро запускать.
У нас есть график, который показывает влияния активного сопротивления обмотки ротора на механическую характеристику асинхронного двигателя
Технико-экономические показатели — размеры, масса и стоимость электродвигателя — зависят от его главных размеров — внутреннего диаметра сердечника якоря и его длины. В свою очередь главные размеры зависят от мощности двигателя, частоты вращения, а также основных электромагнитных нагрузок в номинальном режиме — индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки.
Величина плотности тока не входит в основное уравнение, однако, легко показать, что она весьма значительно влияет на основные размеры машины.
Действительно при возрастании размеры паза уменьшаются и в соответствии с этим зубцы получаются шире, что даёт возможность соответственного увеличения магнитной индукции в воздушном зазоре. Таким образом, увеличение дает возможность повысить степень использования машины.
При увеличении плотности тока часто приходится идти на некоторое уменьшение линейной нагрузки для того, чтобы потери в меди, пропорциональные произведению, удержать при этом в допустимых пределах и избежать перегрева обмоток. Здесь следует добавить, что уменьшение при одновременном увеличении дает экономию меди, влечет за собой уменьшение сечения пазов и увеличение сечения зубцов, что как было отмечено выше, позволяет соответственным образом увеличить магнитную нагрузку машины, т. е. повысить использование стали.
Список используемой литературы
1. «Проектирование электрических машин»: Учеб. пособие для вузов/ И. П. Копылов, В. П. Морозкин, Б. Ф. Токарев; Под редакцией Копылова. — 2-е изд., перераб и доп. — М.: Энергоатоммздат, 1980.
2. «Переходные процессы в электрических машинах и аппаратах и вопросы их проектирования»: Учеб. пособие для вузов/ О. Д. Гольдберг, О. Б. Буль, И. С. Свериденко, С. П. Хелемская; Под ред. Гольдберга О. Д. — М.: Высш. шк., 2001.
3. А. В. Беспалов «проектирование асинхронного двигателя общего назначения с короткозамкнутым ротором»: учебное пособие для курсового проектирования. -Нижневартоск: Изд-во нижневарт. гуманит. уни-та, 2012. -154с.
4. Кацсман М. М. «Расчёт и проектирование элетрических машин»: учебное пособие для техникумов. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 360с
Показать Свернутьgugn.ru
Содержание
1. Введение
2. Расчет и конструирование двигателя
2.1. Выбор главных размеров
2.2. Расчет обмотки статора
2.3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и выбор воздушного зазора
2.4. Расчет ротора
2.5. Расчет магнитной цепи
2.6. Расчет параметров рабочего режима
2.7. Расчет потерь
2.8. Расчет рабочих характеристик
2.9. Расчет пусковых характеристик
3. Моделирование двигателя в среде MatLab Power System Blockset
3.1. Моделирование с параметрами номинального режима
3.2. Моделирование с параметрами пускового режима
1. Введение
Асинхронные машины получили наиболее широкое применение в современных электрических установках и являются самым распространенным видом бесколлекторных электрических машин переменного тока. Как и любая другая электрическая машина, асинхронная машина обратима и может работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Однако преобладающее применение имеют асинхронные двигатели, составляющие основу современного электропривода. Области применения асинхронных двигателей весьма широки – от привода устройств автоматики и бытовых электроприборов до привода крупного горного оборудования (экскаваторов, дробилок, мельниц и т.д.). В соответствии с этим мощность асинхронных двигателей, выпускаемых электромашиностроительной промышленностью, составляет диапазон от долей ватт до тысяч киловатт при напряжении питающей сети от десятков вольт до 10 кВ. Наибольшее применение получили трехфазные асинхронные двигатели, рассчитанные на работу от сети промышленной частоты (50 Гц).
В данном курсовом проекте рассматривается следующий двигатель:
Исполнение по степени защиты: IP44 – 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: IC141 – двигатель, обдуваемый наружным вентилятором, расположенным на валу машины.
В качестве аналога проектируемому двигателю выбран следующий двигатель:
4А200L6У3.
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 неотапливаемые помещения).
В ходе выполнения всего курсового проекта будут проводиться сравнения между проектируемым и аналоговым двигателем.
2. Расчет и конструирование двигателя
2.1. Выбор главных размеров
2.1.1. Синхронная частота вращения, об/мин:
об/мин. 2.1.2. Наружный диаметр статора Da = 349 мм = 0,349 м. [4, стр.164]
2.1.3. Внутренний диаметр статора D = Kd* Da, где Kd – коэффициент, характеризующий отношения внутренних и наружных диаметров сердечников статоров асинхронных двигателей серии 4А. Согласно рекомендациям [4, стр.165] принимаем Kd = 0,72.
D = 0,72*349 = 251 мм = 0,251 м.
2.1.4. Полюсное деление τ = π D/2р = 3,14*0,251/2*3 = 0,131 м.
2.1.5. Расчетная мощность:
, где η = 0,91 [4, стр.165], соsφ = 0,89 [4, стр.165]. 
кВт. 2.1.6. Выбираем предварительно электромагнитные нагрузки, следуя рекомендациям [4, стр.166]: А = 34500 А/м, Вδ = 0,8 Тл.
2.1.7. Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки принимаем (предварительно)
= 0,925. 2.1.8. Расчетная длина магнитопровода:
, где Ω – угловая скорость вращения ротора, рад/с; 
рад/с. 
м. Отношение λ = lδ / τ = 0,192/0,131= 1,466. λ находится в допустимых пределах.
2.1.9. Сравним данные расчетного двигателя с данными двигателя-аналога:
Величины токовой линейной нагрузки, индукции в воздушном зазоре и длина магнитопровода будут уточнены в следующем разделе.
2.2 Расчет обмотки статора
2.2.1 Выбираем предельные значения зубцовых делений, основываясь на [4, стр.170]
tmax = 0,0145 м,
tmin = 0,0111 м.
2.2.2. Вычисляем число пазов статора:
, 
. Число пазов на полюс и фазу
. Так как число пазов на полюс и фазу в большинстве асинхронных машин общепромышленного применения желательно принимать целым, то, исходя из этих условий, берем Z = 72 Þ
. 2.2.3. Зубцовое деление статора (окончательно):
м. 2.2.4. Число эффективных проводников в пазу (число параллельных ветвей обмотки а первоначально принимаем равным единице):
, где I1н – номинальный ток обмотки статора. 
А. 
. 2.2.5. Берем число параллельных ветвей а = 3, тогда Uп = а U’п = 3*11,7 = 35,1.
Так как используется двухслойная обмотка, то желательно применение четного числа эффективных проводников в пазу, Þ берем Uп = 36.
2.2.6. Рассчитываем число витков в фазе обмотки (окончательно):
. 2.2.7. При определении числа эффективных проводников в пазу были использованы округления, что привело к некоторому несоответствию исходных и рассчитанных данных, поэтому пересчитаем линейную токовую нагрузку и индукцию в воздушном зазоре.
А/м. А находится в допустимых пределах. Поскольку возросла линейная токовая нагрузка, то должна уменьшиться длина магнитопровода:
м, что действительно произошло. λ = lδ / τ = 0,186/0,131= 1,42 – в рекомендуемых пределах, Þ при дальнейших расчетах принимаем lδ = 0,186 м.
Магнитный поток: Ф =
, где 
- окончательное значение обмоточного коэффициента. Kоб1 = КУ *КР , где КУ - коэффициент укорочения, КР - коэффициент распределения.
, где β – расчетное укорочение шага обмотки. 
, 
. 
. Kоб1 = 0,966*0,958 = 0,925.
мВб. Проверяем значение магнитной индукции в воздушном зазоре:
Тл. 2.2.8. Плотность тока в обмотке статора (предварительно):
J1 = (AJ1 )/ A= (201*109 )/ (35.6*103 )= 5,65*106 А/м2
, где произведение линейной нагрузки на плотность тока определяется по [4, стр.173].
2.2.9. Сечение эффективного проводника (предварительно):
qэф = I1H / (a*J1 ) = 32,5 / (3*5,65*106 ) = 1,917*10-6 (м2 ) = 1,917 мм2 .
Берем число элементарных проводников в одном эффективном nЭЛ =1, тогда, руководствуясь [4, стр.172] и [4, стр.470], выбираем обмоточный провод ПЭТВ со следующими данными:
номинальный диаметр неизолированного провода dэл = 1,5 мм
среднее значение диаметра изолированного провода dиз = 1,585 мм
площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл = 1,767 мм2
площадь поперечного сечения эффективного проводника qэф = 1,767*1 = 1,767 мм2 .
2.2.10. Принимаем окончательную плотность тока в обмотке:
. 2.2.11. Сравним данные расчетного двигателя с данными двигателя-аналога:
mirznanii.com
