Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя (стр. 1 из 15). Программа расчета асинхронного двигателя

Пример 4.3 Расчёт асинхронного двигателя (RMxprt)

В примере 4.1 описаны способы построения геометрии электрической машины на примере асинхронного двигателя – 4А132S4У3.

В примере 4.2 приведены примеры расчёта асинхронного двигателя при двух постановках задачи: Eddy Current и Transient.

В этом примере будет рассмотрен процесс расчёта асинхронного двигателя 4А132S4У3 с помощью программы RMxprt, входящей в пакет Ansys Electromagnetic Suite. В этой программе реализован расчёт электрических машин на основании классической аналитической теории электрических машин, а также метода эквивалентной магнитной цепи. При этом учитываются такие эффекты, как нелинейность электротехнической стали, несинусоидальность магнитного потока в зазоре, вытеснение тока в массивных проводниках.

Расчёт в этой программе начинается с создания нового проекта (пункт меню Project – Insert RMxprt Design). В открывшемся окне Machine Type необходимо указать, какой тип электрической машины планируется рассчитывать – Three-Phase Induction Motor (трёхфазный асинхронный двигатель).

Рисунок П.4.1 – Создание нового проекта (а), выбор типа электрической машины (б) Создаётся новый проект. В менеджере проекта появляются 4 категории в созданном проекте:

Machine – задание параметров модели,
Analysis - задание расчёта модели,
Optimetrics – задание параметров оптимизации модели,
Results – вывод результатов анализа.

Введём в проект данные двигателя 4А132S4, взятые из справочника [1].

Раздел Machine (Общие параметры)
Machine Type	Тип электрической машины	Three-P…	Заблокирован
Number of Poles	Количество полюсов	4
Stray Loss Factor	Коэффициент добавочных потерь	0,01
Frictional Loss	Потери на трение в подшипниках	50	Вт
Windage Loss	Вентиляционные потери	50	Вт
Reference Speed	Синхронная частота вращения	1500	Об/мин

Раздел Stator (Статор)
Outer Diameter	Внешний диаметр	235	мм
Inner Diameter	Внутренний диаметр	145	мм
Length	Длина статора	115	мм
Stacking Factor	Коэффициент заполнения пакета магнитопровода сталью	0,95
Steel Type	Тип стали	Сталь 2013
Number of Slots	Число пазов на статоре	36
Slot type	Форма паза статора	3
Lamination Sectors	Количество секторов	0
Press Board Thickness	Толщина нажимного листа	0	мм
Skew Width	Скос пазов. Измеряется в числе пазов	0

Рисунок П.4.2 – Лист магнитопровода статора

Раздел Slot (Паз статора)
Auto Design	Автоматический расчёт конфигурации паза	нет	false
Parallel Tooth	Параллельные стенки у зубца паза	нет	false
Hs0		0,9	мм
Hs1		1,3	мм
Hs2		16,5	мм
Bs0		3,5	мм
Bs1		6,1	мм
Bs2		9,5	мм
Rs		0	мм

Раздел Winding (Обмотка статора) (вкладка Winding)
Winding Layers	Количество слоёв обмотки в пазу	1
Winding Type	Тип обмотки: Whole Coiled (концентрическая “вразвалку”) Half-Coiled (шаблонная) Editor (ручной режим раскладки обмотки)	Half-Coiled
Parallel Branches	Количество параллельных ветвей	1
Conductor per Slot	Количество проводников в пазу	22
Coil Pich	Шаг обмотки (только для двухслойных)	-
Number of Strands	Число жил в одном проводнике (элементарных проводников)	0
Wire Wrap	Изоляция провода	0	мм
Wire Size	Диаметр провода	0	мм

Рисунок П.4.3 – Торцевые соединения обмотки статора

Раздел Winding (Обмотка статора) (вкладка End/Insulation)
Input Half-turn Length	Ввод длины полувитка	нет
End Extension	Односторонняя длина прямолинейного участка вылета лобовых	0	мм
Base Inner Radius	Базовый внутренний радиус	0	мм
Tip Inner Diameter	Внутренний диаметр изгиба лобовых частей обмотки	0	мм
End Clearance	Зазор между двумя соседними вылетами лобовых	0	мм
Slot Liner	Толщина пазовой изоляции	0	мм
Wedge Thickness	Толщина пазового клина	0	мм
Layer Insulation	Толщина прокладки между слоями обмотки	0	мм
Limited Fill Factor	Коэффициент заполнения паза	0,75

Рисунок П.4.4 – Сечение паза статора

Раздел Rotor (Ротор)
Stacking Factor	Коэффициент заполнения пакета магнитопровода сталью	0,95
Number of Slots	Число пазов на роторе	34
Slot Type	Форма пазов ротора	1
Outer Diameter	Внешний диаметр ротора	144,3	мм
Inner Diameter	Внутренний диаметр ротора	50	мм
Length	Длина магнитопровода ротора	115	мм
Steel Type	Материал листов магнитопровода ротора	Сталь 2013
Skew Width	Скос пазов. Измеряется в числе пазов	0
Cast Rotor	Короткозамкнутый ротор	да	true
Half Slot	Половина паза	нет	false
Double Cape	Двойная «беличья клетка»	нет	false

Рисунок П.4.5 – Лист магнитопровода ротора

Раздел Slot (Размеры паза ротора)
Hs0	0,75	мм
Hs01	0	мм
Hs2	18,75	мм
Bs0	1,5	мм
Bs1	6	мм
Bs2	2,2	мм

Раздел Winding (Обмотка ротора)
Bar Conductor Type	Материал стержней КЗ обмотки	алюминий
End Length	Расстояние между пакетом ротора и КЗ кольцом	0	мм
End Ring Width	Толщина КЗ кольца	10,5	мм
End Ring Height	Высота КЗ кольца	29	мм
End Ring Conductor Type	Материал короткозамыкающего кольца	алюминий

Shaft
Magnetic Shaft	Изготовлен ли вал из магнитного материала	нет

В результате заполнения форм RMxprt проект будет готов к выполнению расчёта.

Создадим новый профиль решения: ПКМ на Analysis в дереве проекта – Add Solution Setup.

В открывшемся окне (рисунок П.4.6) требуется ввести параметры решения:

Вкладка General
Load Type	Тип нагрузки: Const Speed – постоянная скорость Const Power – постоянная мощность Const Torque – постоянный момент Linear Torque – линейный момент Load Fan – вентиляторная нагрузка	Const Power
Rated Output Power	Номинальная выходная мощность (мощность на валу)	7500	Вт
Rated Voltage	Номинальное линейное напряжение	380	В
Rated Speed	Номинальная частота вращения	1495	Об/мин
Operating Temperature	Рабочая температура двигателя	75	градусов
Вкладка Three-Phase Induction Motor
Frequency	Частота питающего напряжения	50	Гн
Winding Connection	Соединение обмоток: Wye - звезда Delta - треугольник	Wye

Рисунок П.4.6 – Окно профиля решения

Выполним проверку (Validate) и расчёт проекта (Analyze All).

Результаты расчёта

Результаты расчёта в RMxprt представлены в двух видах: в виде таблиц данных и в виде набора характеристик.

Все результаты можно посмотреть выбрав команду Solution Data на панели инструментов RMxprt, характеристики - через команду Curve .

Рисунок П.4.7 – Окно результатов расчёта проекта (вкладка с табличными данными)

Рисунок П.4.8 – Окно результатов расчёта проекта (вкладка с характеристиками)

Создание проекта Maxwell

После расчёта проекта RMxprt появляется возможность создать проект Maxwell в автоматическом режиме. Для этого необходимо нажать ПКМ на профиле решения (Setup1) – Create Maxwell Design.. и в открывшемся окне выбрать, какой тип проекта (Maxwell 2D или Maxwell 3D) необходимо создать.

Рисунок П.4.9 – Окно создания проекта Maxwell

В результате будет создана полная модель асинхронного двигателя. При этом сразу создаётся задача типа Transient - см. Рисунки П.4.10 и П.4.11.

Рисунок П.4.10 – Автоматически созданный проект Maxwell 2D

Рисунок П.4.11 – Автоматически созданный проект Maxwell 3D

Сравнение результатов

В результате расчёта в решателе Eddy Current при заданном токе I = 15,1 А и частоте вращения 1458 об/мин, получен электромагнитный момент Mэ = 469.05 Н•м/м. Определим момент для длины магнитопровода равной lδ = 112 мм:

M = 469,05 • 0,112 = 52,5336 Н•м

В результате расчёта в решателе Transient при заданном моменте сопротивления на валу в М = 52,5336 Н•м получен ток в обмотке с действующим значением I = 15,0072 А. Частота вращения ротора – 1481,7 об/мин.

В результате расчёта в RMxprt были получены следующие данные:

Номинальный ток: I = 14,8512 А.Номинальный момент: М = 48,5253 Н•м.Номинальная частота вращения: 1476,05 об/мин.

Для удобства сравнения данные сведены в таблицу:

	Eddy Current	Transient	RMxprt	Transient(импорт из RMxprt)
Ток, А	15,1	15,0072	14,8512	14,6854
Момент, Н•м	52,5336	52,5336	48,5253	48,5253
Частота вращения, об/мин	1458	1481,7	1476,05	1476,4957

Наверх

Список литературы

Кравчик А.Э. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. М.:Энергоатомиздат, 1982. - с.504

Автор материалов: Drakon (С) 2016. Редактор: Админ

ansoft-maxwell.narod.ru

Расчёт параметров асинхронного короткозамкнутого двигателя (Пример использования возможностей компьютерной техники для решения инженерных задач), страница 3

10. Сравнить результаты вычисления, полученные в Excel, с результатами вычисления по программе на языке QBASIC. Сделать выводы по результатам вычислений, в том числе о характере получившихся зависимостей Р1,n, h, cosf от (Р2,Х).

11. Оформить пояснительную записку в соответствии со стандартом.

Задание для варианта №21

Таблица 1

Технические характеристики короткозамкнутого трехфазного асинхронного двигателя:

Название параметра	Условное обозначение	Числовое значение
Число пар полюсов	p	4
Номинальная мощность на валу		1300 Вт
Номинальное линейное напряжение		220 В
Схема соединения обмоток статора (звезда)		0
Номинальный коэффициент полезного действия		88.5 %
Номинальная частота вращения ротора		730 об/мин
Номинальный коэффициент мощности		0.82
Ток холостого хода в долях номинального		0.48
Отношение максимального момента к номинальному		2.4
Наружный диаметр сердечника статора		343 мм
Активное сопротивление обмотки статора при 15 градусах		0.31 Ом
Частота напряжения питающей сети		50 Гц

Для расчета и построения рабочих характеристик асинхронного двигателя задан следующий закон изменения скольжения:

S=(0,25;0,5;0,75;1,0;1,25)SH

Согласно данным для расчета и построения рабочих характеристик асинхронного двигателя частота питающей сети составляет 50 Гц и 60 Гц. При частоте сети 60 Гц Номинальный коэффициент полезного действия уменьшается на 8 %, номинальная частота вращения ротора увеличивается в 1,2 раза, добавочные потери увеличиваются на 18%.

Введение

Асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей: неподвижной и вращающейся. Неподвижная часть асинхронного двигателя называется статором, вращающаяся - ротором. В состав статора входят станина и сердечник с обмотками. Станина выполняется со стали или чугуна. Ротор асинхронного двигателя состоит из стального вала, сердечника и обмотки.

Широкое применение в промышленности получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, выполненным в виде беличьей клетки.

Характеризующие двигатель номинальные данные проставляются на паспортной табличке, прикрепляемой к корпусу, в которой указывается:

1. Номинальная мощность в киловаттах, развиваемая на валу двигателя

2. Номинальное напряжение в вольтах

3. Схема соединения обмоток соответственно номинальному напряжению (звезда, треугольник)

4. Номинальный потребляемый ток в амперах как при соединении звездой, так и при соединении треугольником

5. Номинальная скорость вращения, т.e. число оборотов в минуту

Кроме того, на паспортном заводском щитке указывается: коэффициент мощности, коэффициент полезного действия в процентах и частота.

Рис. 1 Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Расчёт параметров двигателя

Расчёт параметров двигателя в EXCEL

В данной части курсовой работы мы производим расчеты параметров двигателя в зависимости от значений частоты питающей сети 50Гц и 60Гц по нижеприведенным формулам. Также в данной части представлены таблицы с результатами из EXCEL, выведены формулы из EXCEL.

Примечание:

Выкладки расчетов параметров двигателя отражены только при номинальном значении частоты питающей сети (50 Гц). Расчет в EXCEL параметров двигателя при частоте питающей сети 60Гц более наглядно показан в таблице 5 раздела “Приложение” (стр.36-37)

vunivere.ru

Программа Для Расчета Асинхронного Двигателя С Короткозамкнутым Ротором

Posted in: admin15.02.17Coments are closed

Программа Для Расчета Асинхронного Двигателя С Короткозамкнутым Ротором Rating: 6,3/10 6596reviews

Цель программы – расчет механических .

Проектирование и расчет асинхронных электродвигателей. Программа тепловентиляционного расчета предназначена для определения. Тепло-вентиляционный расчет асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором .

Программа - Расчёт асинхронного короткозамкнутого двигателя.
Программа позволяет рассчитать асинхронные короткозамкнутые двигатели с высотой оси вращения h 280 мм и более, мощностью .

Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (Mathcad). Учебное пособие для вузов. М.: Энергия, 1. 98.

Книга содержит 9 глав, в которых отражены все основные вопросы проектировании электрических машин. Общие вопросы проектирования. Материалы для машин. Обмотки машин. Магнитная цепь. Тепловой и вентиляционный расчет. Проектирование асинхронных машин. Как Сделать Подстаканник В Ваз 2109.

Проектирование синхронных машин. Проектирование машин постоянного тока.. Приведены примеры расчетов..

Пример курсового проектирования дан для двигателя с двухслойной (петлевой) обмоткой статора мощностью Pн=3. Вт, с числом полюсов 2p=6. Проектирование электрических машин, М.

Для контроля расчета . СПРАВОЧНИК.. Пример курсового проектирования дан для двигателя с однослойной обмоткой статора Pн = 1,1 к. Вт, числа полюсов 2p=.

Порядок расчета по учебнику Копылов И. Проектирование электрических машин, М.

Для контроля расчета . Асинхронные двигатели серии.. Пример курсового проектирования дан для двигателя с двухслойной (петлевой) обмоткой статора из прямоугольного провода мощностью Pн = 7. Вт, с числом полюсов 2p=6. Программа выполнена в программе Excel, разбита на 9 пунктов, все пункты взаимосвязанны ссылками, необходимо ввести только начальные данные и рассчитывать все по пунктам. В каждом пункте есть теория, помощь при возникновении каких- либо проблем и нестыковок коэффициентов. Программа написана с использованием..

prosdownloadfree.netlify.com

Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Факультет Автоматики и вычислительной техники

Кафедра Вычислительной техники и прикладной математики

Специальность 2204 Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем управления

Допустить к защите

Заведующий кафедрой

. / /

«»мая2005г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

На тему: Расчет параметров асинхронного энергосберегающего

электродвигателя

Студента

(фамилия, имя, отчество)

Руководитель/ Леднов Анатолий Викторович/

(подпись, дата)

Задание получил/ Ремизов Юрий Павлович/

(подпись, дата)

2005

РЕФЕРАТ

Тема дипломного проекта: «Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя».

Ключевые слова: параметр, зависимость, формула, сценарий, путь решения, база данных.

Объект исследования – расчет параметров электродвигателя.

Цель работы – создание компьютерной программы для расчета и исследования энергосберегающего асинхронного двигателя с индивидуальными номинальными данными.

В результате в среде разработки Borland C++ Builder была создана компьютерная программа «Электродвигатель». С помощью инструментальных средств, этой программы проведен расчет параметров асинхронного электродвигателя.

Для работы приложения необходимо наличие интерфейса «Microsoft ActiveX Data Objects» (ADO). Минимальные системные требования Pentium II 300 с 64 мегабайтами оперативной памяти, оперативной памяти операционная система Microsoft Windows.

Разработанный программный продукт рекомендуется для специалистов в области электромашиностроения, электропривода и ремонта электрических машин.

Объем отчета 87 страниц. Отчет содержит 30 таблиц, 22 иллюстрации и одно приложение. В работе использовалось 6 литературных источников.

С ОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

1.1.1 Устройство асинхронных двигателей

1.1.2 Степени защиты асинхронных двигателей

1.1.3 Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя

1.3 Реляционные базы данных

1.3.1 Проектирование реляционных баз данных

1.3.2 Язык реляционных баз данных SQL

1.3.3 СУБД dBase и Visual dBase

1.3.4 СУБД Access

1.3.5 Технологии ADO и ODBC

1.4 Интерполяция функций. Приближение Лагранжа

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

2.1 Структура базы данных

2.1.1 Параметры электродвигателя

2.1.2 Зависимости

2.2 Редактор таблиц базы данных

2.3 Ввод формул в программе

2.4 Поиск пути решения

2.5 Работа в программе «Электродвигатель»

2.5.1 Соединение с базой данных

2.5.2 Справочники

2.5.3 Работа с параметрами

2.5.4 Работа с зависимостями

2.5.5 Выполнение расчета параметров

2.5.6 Сценарии расчета

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

3.1 Анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте пользователя ПЭВМ

3.2 Мероприятия по улучшению условий труда и техники безопасности на рабочем месте пользователя ЭВМ

3.3 Чрезвычайные ситуации

3.3.1 Общая характеристика пожарной безопасности вычислительного центра

3.3.2 Противопожарные мероприятия. Установки обнаружения и тушения пожаров

4. Анализ технико-экономических показателей и обоснованиие экономической (социально-экономической, социальной) целесообразности принятых в проекте решений

4.1 Обзор рынка

4.2 Выбор организационно-правовой формы предприятия

4.3 Расчет затрат на регистрацию программного продукта

4.4 Расчет затрат на организацию производства

4.5 Расчет заработной платы

4.6 Расчет постоянных и переменных расходов. Цена программного продукта

4.7 Движение денежных средств

4.8 Расчет экономического эффекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕСПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Сравнение результатов расчета

Проблема сбережения энергии и ее эффективного использования в технологиях, рабочих машинах и их электроприводах стала актуальна для российских товаропроизводителей. Доля энергозатрат на единицу продукции превышает 20% себестоимости, вследствие этого при нерациональном использовании энергии наша продукция становится неконкурентоспособной.

С целью решения проблемы энергосбережения разработано достаточно большое число вариантов энергосберегающих асинхронных двигателей.

При проектировании электропривода существует проблема выбора одного из вариантов исполнения. Кроме того, исследования показывают, что в условиях широкого внедрения частотно-регулируемых асинхронных приводов целесообразно применение ЭАД индивидуально изготовленного для конкретного электропривода.

В расчетах электродвигателей может участвовать от 200 и более различных параметров. В зависимости от особенностей конструкции энергосберегающего электродвигателя набор рассчитываемых параметров, а также алгоритмы их определения могут сильно изменяться.

В данном проекте была поставлена задача, разработать программу, с помощью средств которой пользователь смог бы описать алгоритм расчета параметров асинхронного электродвигателя и произвести вычисления по этому алгоритму. На основе информации о взаимозависимостях между параметрами, полученной от пользователя, программа должна подобрать такую очередность вычислений, которая позволила бы определить запрашиваемый параметр, используя известные значения параметров, в том случае, когда это возможно. Для организации ветвлений и циклов в вычислениях параметров в программе должен присутствовать микроязык описания алгоритмов.

Современные трехфазные асинхронные электродвигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства машин и механизмов, работающих во всех отраслях народного хозяйства.

Об их роли в электроприводе говорит хотя бы то, что из всех выпускаемых в мире двигателей 90% являются трехфазными асинхронными. Эти электрические машины потребляют до 70% всей вырабатываемой электроэнергии, на их изготовление расходуется значительное количество дефицитных материалов, обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали и др. В затратах на обслуживание и ремонт всего установленного в стране оборудования более 5% приходится на асинхронные двигатели. Поэтому правильный выбор двигателей, их грамотная эксплуатация и высококачественный ремонт играют важнейшую роль в деле экономии электрической энергии, материальных и трудовых ресурсов.

1.1.1 Устройство асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части — статора и вращающейся – ротора.

Статор представляет собой стальной сердечник в виде пустотелого цилиндра, набираемого из отдельных листов электротехнической стали, изолированных между собой лаком. Внутри цилиндра выштампованы пазы, куда укладывают обмотку статора. По устройству статор асинхронного двигателя почти ничем не отличается от статора синхронной машины. Обмотки статоров асинхронной и синхронной машин рассчитывают и выполняют аналогично (рисунок 1.1).

Внутри статора помещается ротор, представляющий собой стальной цилиндр, который набирают из отдельных листов электротехнической стали, покрытых изоляционным лаком.

Рисунок 1.1 – Асинхронные двигатели

Роторы бывают двух типов: короткозамкнутые и фазные.

Рисунок 1.2 – Короткозамкнутый ротор

В пазы короткозамкнутого ротора укладывают обмотку в виде беличьей клетки, выполняемую из медных стержней, которую с торцовых сторон замыкают кольцами, как показано на рисунке 1.2. В двигателях небольшой мощности, до 100 квт, беличью клетку изготовляют путем заливки пазов ротора алюминием под давлением.

Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя (стр. 1 из 15). Программа расчета асинхронного двигателя

Пример 4.3 Расчёт асинхронного двигателя (RMxprt)

Список литературы

Кравчик А.Э. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. М.:Энергоатомиздат, 1982. - с.504

Автор материалов: Drakon (С) 2016. Редактор: Админ