где Кз – коэффициент заполнения паза; Кз =0,48
- активная площадь паза, то есть занятая в пазу изолированными проводниками обмотки. Расчётный диаметр провода с изоляцией:
мм Данный диаметр отсутствует в таблицах [1], поэтому выбираем число параллельных сечений а’=2
Расчётный диаметр провода с изоляцией:
мм Диаметр изолированного провода должен быть на 1,5…2 мм меньше ширины паза d’<bш -1,5; 2,14<4-1,5; 2,14<2,5.
Гостированный диаметр изолированного провода
Гостированное сечение провода:
Определяем фактический коэффициент заполнения паза:
Обмотку двигателя будем наматывать проводом:
9. РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ СЕКЦИЙ (ДЛИНЫ ВИТКА)
Определение длинны витка необходимо для установки шаблона при изготовлении секций катушечных групп.
Средняя длинна витка:
(м) где lа - пазовая (активная) длина витка, м. При отсутствии поперечных каналов охлаждения в магнитопроводе
м. lл - длинна лобовой части витка, м.
(м) где k - поправочный коэффициент,
Т – средняя ширина секции, м.
м 
м 
м 10. РАСЧЁТ МАССЫ ОБМОТКИ
Расчёт массы обмотки необходим для получения обмоточного провода со склада. Масса металла обмотки определяется путём умножения плотности проводникового материала на объём провода:
(кг) где g - плотность проводникового материала, кг/м3 , (для меди – 8900 кг/м3 ).
Пгост – фактическое сечение провода без изоляции, мм2 .
Масса обмотки провода с изоляцией и учётом «срезок» ориентировочно равна:
11. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОБМОТКИ ОДНОЙ ФАЗЫ ПОСТОЯННОМУ ТОКУ В ХОЛОДНОМ СОСТОЯНИИ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ (ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ) ПРИ КОНТРОЛЬНЫХ И ТИПОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ
Электрическое сопротивление одной фазы обмотки постоянному току в холодном состоянии определяется выражением:
где r - удельное сопротивление проводника, для меди – 0,0172 Ом×мм2 /м.
12. РАСЧЁТ НОМИНАЛЬНЫХ ДАННЫХ
К номинальным данным относятся следующие величины:
Рн – мощность, кВт;
Uн - напряжение, В;
I - ток, А;
f - частота тока, Гц;
n - частота вращения ротора, мин-1 ;
cos j - коэффициент мощности;
h - коэффициент полезного действия;
U/Δ - схема соединения обмоток.
Из них Uн , f, n схема соединения обмотки заданы заказчиком.
1. Номинальный ток
Номинальный фазный ток двигателя равен произведению плотности тока на сечение провода с учётом параллельных ветвей и сечений.
где j - плотность тока, А/мм2 .
Плотность тока, необходимая при определении номинального тока двигателя, выбирается в зависимости от мощности и исполнения машины. Предварительно выбираем плотность тока j=4,5 и проверяем по линейной нагрузке двигателя.
Линейная нагрузка двигателя представляет собой произведение тока в проводнике на число проводников во всех пазах, приходящихся на 1м длины окружности внутренней расточки статора:
Результат вычислений линейной нагрузки сравниваем с допустимым значением она должна входить в пределы 325 – 400
, условие выполняется. 2. Номинальная мощность
Принимаем коэффициент мощности сos j=0,9 и коэффициент полезного действия h=0,88 (таб. 6 [1]).
Расчётная номинальная мощность трёхфазного асинхронного двигателя (мощность на валу) определяется из выражения:
Полученное значение мощности
округляем до ближайшего стандартного: Рнгост. =18,5 КВт.
3. Стандартный ток
. Фактическая плотность тока определяется по формуле
Рассчитываем линейную нагрузку:
Сравниваем значение линейной нагрузки с допустимыми значениями 350 – 400
. Так как значение входит в пределы, составляем задание обмотчику. 13. ЗАДАНИЕ ОБМОТЧИКУ
Таблица 3. Задание обмотчику.
14. РАСЧЁТ ОДНОСЛОЙНОЙ ОБМОТКИ
1. Шаг обмотки
2. Число пазов на полюс и фазу.
3. Число катушечных групп
4. Число электрических градусов на один паз
05. Число параллельных ветвей
Принимаем а=1.
6. Принцип построения схемы статорной обмотки трёхфазного асинхронного двигателя
При построении схемы, обмотка первой фазы может в общем начинаться с любого паза. Поэтому первую активную сторону секции помещаем в первый паз. Вторую активную сторону секции помещаем через двенадцать зубцов в девятнадцатый паз.
В однослойной обмотке первая катушечная группа участвует в создании первой пары полюсов, вторая – должна создавать вторую пару полюсов, следовательно, расстояние между ними должно быть равно одной паре полюсов, т. е. 360 электрических градусов. Но в данном случае у нас только одна катушечная группа и она участвует в создании только одной пары полюсов.
Обмотка фаз «В» и «С» выполняется аналогично, но они сдвинуты на 120 и 240 электрических градусов соответственно относительно обмотки фазы «А», т. е. В пазах это будет:
; 
mirznanii.com
Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sH0M, момент на валу Мном, начальный пусковой Мпи максимальный
М maxмоменты, номинальный и пусковой токи IH0M и Iп в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.
Пример расчета.
Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение U=220 /380 В, номинальная мощность Р2 = 40 кВт, частота вращения п2=980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пускового тока КI = 5, кратность пускового момента KM = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное скольжение, номинальные максимальный и пусковой вращающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «треугольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагруженного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220. В?
Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнитного поля число пар полюсов определяем по формуле
p = 60 f / n1.
По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п2 = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.
Частота вращения магнитного поля
n1 =60 f / p=3000/3 = 1000 об/мин.
Номинальное значение скольжения
Критическое скольжение
s кр= sНОМ [λ+√λ2 -1]
Мощность, потребляемая двигателем,
p1= P2/η = 40000/0,915 = 43715 Вт.
Номинальный вращающий момент двигателя
МНОМ = 9,55 Р2 / n2 = 9,55-40000/980 = 389,8 Н-м.
Максимальный момент
Мmax = λ*.М ном = 1,8 • 389,8 = 701,6 Н • м.
Пусковой момент
МП = КММНОМ = 1,1 • 389,8 = 428,7 Н • м.
Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U=220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U=380 В.
Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U=220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».
Фазный ток в обмотке статора
Токи: линейный
Iл= 1,73 -72,8 =125,9 А;
Пусковой ток
. Iп = KI * IЛ = 5*125,9 = 629,5 А.
Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряжением U=38О В.
Значение фазного тока найдем из формулы мощностей для линейных значений токов и напряжений
При соединении обмоток в «звезду» линейный ток
пусковой ток
1П = КI * IЛ = 5 -73 = 365 А.
Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.
Для определения возможности пуска в ход двигателя, находящегося под номинальной нагрузкой и пониженным напряжением, необходимо определить пусковой вращающий момент при пониженном напряжении.
В соответствии с формулой M=CU2вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подводимого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент
M'=C Uном = C{0,9UHOM)2 = 0,81 х Маоы=0,81x 389,8 = 315,74 Н • м. Соответственно пусковой момент
М'п =КМ* М'= 1,1*315,74 = 347,3 Н-м, что меньше тормозного момента на валу на 42,5 Н • м, т.е. пуск невозможен.
Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при пониженном напряжении. Двигатели, работающие при соединении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». Определить пусковой момент двигателя при данном виде пуска.
В момент пуска обмотки находятся под напряжением
UФ= Uл/ 
= 220/1,73 = 127 В, что составляет 57,7% Uном,
пусковой момент при переключении обмоток
М п = C*U2 = C (0,57UHOM)2 = 0.33CU ном =128,8 Н-м, т. е. в три раза меньше номинального значения.
таблица 4
| № вариант | Тип двигателя | PНОМ кВт | n2ном. об/мин | η ном % | cosφ | I П I НОМ | MП M ном | MMAX M ном | UC ,В |
| 1. | 4A100S2Y3 | 4,0 | 86,5 | 0,89 | 7,5 | 2,0 | 2,5 | 220/380 | |
| 2. | 4A160S2Y3 | 15,0 | 88,0 | 0,91 | 7,0 | 1,4 | 2,2 | 220/380 | |
| 3. | 4А200М2УЗ | 37,0 | 90,0 | 0,89 | 7,5 | 1,4 | 2,5 | 380/660 | |
| 4. | 4А112М4УЗ | 5,5 | 85,5 | 0,85 | 7,0 | 2,0 | 2,2 | 220/380 | |
| 5. | 4А132М4УЗ | 11,0 | 87,5 | 0,87 | 7,5 | 2,2 | 3,0 | 220/380 | |
| 6. | 4А180М4УЗ | 30,0 | 91,0 | 0,89 | 6,5 | 1,4 | 2,3 | 380/660 | |
| 7. | 4А200М6УЗ | 22,0 | 90,0 | 0,90 | 6,5 | 1,3 | 2,4 | 220/380 | |
| 8. | 4А280М6УЗ | 90,0 | 92,5 | 0,89 | 5,5 | 1,4 | 2,2 | 380/660 | |
| 9. | 4А315М8УЗ | ПО | 93,0 | 0,85 | 6,5 | 1,2 | 2,3 | 380/660 | |
| 10. | 4А355М10УЗ | ПО | 93,0 | 0,83 | 6,0 | 1,0 | 1,8 | 380/660 |
Задача № 5
megalektsii.ru
15. ПЕРЕСЧЁТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ДРУГИЕ ПАРАМЕТРЫ С ПОМОЩЬЮ ЭВМ
Таблица 4. Результаты проведённых расчётов обмоток асинхронного двигателя на ЭВМ.
ВЫВОД
1. Изменение фазного напряжения повлияет на:
- сечение провода
- число витков в фазе
2. Изменение частоты вращения ротора повлияет на:
- ЭДС витка
- число витков в фазе
3. Изменение частоты вращения магнитного поля влияет следующим образом на величины магнитных индукций:
- магнитная индукция изменяется незначительно, так как задаёмся оптимальными значениями; так же потому, что изменяется сечение зубцовой зоны пропорционально изменению сечения воздушного зазора
- с уменьшением частоты вращения магнитного поля уменьшается магнитная индукция в спинке статора, так как сечение спинки статора постоянно.
4. При выборе однослойной обмотки повышается мощность двигателя, так как повышается сечение провода из-за большего коэффициента заполнения паза. Однако однослойная обмотка требует больше обмоточного провода, так как шаг нельзя укорачивать. У двухслойной есть возможность укорочения шага, что позволяет подавить высшие гармоники и сэкономить провод.
5. Двухслойная статорная обмотка магнитопровода с укороченным шагом является наиболее рациональной. Фазное напряжение 220В, частота вращения 3000 мин-1 , частота тока 50 Гц.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сердешнов А.П. Расчёт трёхфазного асинхронного двигателя при ремонте: Учебно-методическое пособие для студентов C/X вузов. – Мн.: БГАТУ, 2003 г.
2. Кокаев А.С. Справочник молодого обмотчика электрических машин. – М.: Высшая школа, 1986.
3. Жерве Г.К. Обмотки электрических машин. – Л.: Энергоатомиздат, 1989.
4. Пястолов А.А. Практикум по технологии монтажа и ремонта электрооборудования. – М.: Агропромиздат, 1990.
5. Александров Н.Н. Электрические машины и микромашины – М.: Колос, 1983.
6. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. А.Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В.И. Афонин. – М.: Энергоиздат, 1982 г.
АННОТАЦИЯ
Курсовой проект выполнен в объеме: расчетно-пояснительная записка на страницах печатного текста, таблиц - , рисунков - , графическая часть на 3 листах, в том числе формата А1 – 2 листа, формата А4 – 1 лист.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, обмотка, обмоточные данные, магнитная нагрузка, провод, номинальные данные.
В работе: выполнен расчет двухслойной обмотки трехфазного асинхронного двигателя, определены обмоточные данные, на которые выполнены развернутые схемы двухслойной и однослойной обмоток. Определены основные параметры обмотки, установлены номинальные данные электродвигателя, выполнен перерасчёт трёхфазного асинхронного двигателя на другие параметры с помощью ЭВМ.
mirznanii.com
