Расчёт и конструирование асинхронных двигателей
В процессе проектирования двигателя рассчитывались, в соответствии с заданной мощностью, размеры статора и ротора; выбрали тип обмотки (всыпная двухслойная), обмоточные провода (ПЕТ — 155 диаметром 1,26 мм). Обмотка выполняется всыпной двухслойной, которую помещают в открытые прямоугольные пазы, которые заполняют ручной укладкой. Принимаем провод ПЭТ — 155 диаметром 1,26 мм. Количество… Читать ещё >
Расчёт и конструирование асинхронных двигателей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Украины Донецкий национальный технический университет Кафедра «Электромеханики и теоретических основ электротехники»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тема: «Расчёт и конструирование асинхронных двигателей»
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Электрические машины»
Выполнил студент гр. АУП 08а Терентьев Д. Ю.
Проверил Боев А. Е.
Донецк — 2011 г.
РЕФЕРАТ Проектирование электрических машин — это искусство, в котором объединены знание процессов электромагнитного преобразования энергии и опыт конструирования.
В процессе проектирования двигателя рассчитывались, в соответствии с заданной мощностью, размеры статора и ротора; выбрали тип обмотки (всыпная двухслойная), обмоточные провода (ПЕТ — 155 диаметром 1,26 мм).
В качестве базовой модели приняли двигатель 4А160S6У3 с короткозамкнутым ротором. Конструктивное исполнение по способу монтажа IM 1001. Способ охлаждения IС 0041; категория климатического исполнения УЗ; изоляция класса нагревостойкости F.
Сердечник статора выполняем из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм марки 2013. Обмотки статора выполняем медной, обмотку ротора и замыкающие кольца алюминиевыми.
Проектирование машины производим с помощью среды MathCAD, что значительно упрощает проектирование машины и экономит время.
Асинхронные двигатели, благодаря своей простоте и высокой надёжности, получили широкое распространение в разных отраслях промышленности. Современные тенденции в проектировании и производстве асинхронных двигателей направлены на уменьшение габаритных размеров, увеличении мощности и уменьшении потерь в машинах. В настоящее время этим требованиям удовлетворяют асинхронные машины серии 4А.
Резко возрастающая энерговооружённость промышленности требовала большее число всевозможных модификаций двигателей, способных работать в различных специфических условиях. Число модификаций в старых сериях было явно недостаточным. Это привело к созданию единой для всей страны серии асинхронных машин, объединённых общими конструктивными решениями, общей технологией, с широкой унификацией различных узлов и деталей и основанной на единых шкалах мощностей, габаритных, присоединительных и установочных размеров.
Серия 4А была спроектирована в 1969;1971 гг. и в настоящее время внедрена в производство. В основу построения серии положены не габаритные диаметры сердечников статора, как в прежних сериях, а высоты ос вращения h, т. е. расстояния от оси вращения ротора до установочной поверхности.
Серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 стандартных высотах оси вращения. На каждой из высот, кроме h=225 мм, выпускаются двигатели двух разных длин, различные по мощности. С высотой оси вращения h=225 выпускаются двигатели только одной длины.
1. Выбор основных размеров
По значению синхронной частоты вращения n1 определяем число пар полюсов:
Высота оси вращения выбирается по из табл. 6−6 [1, стр.164]:
Внутренний диаметр статора:
где: KD — коэффициент отношения внутреннего и наружного диаметров статора:
.
Полюсное деление [1, ф.6−3, стр.166]:
.
Расчётная мощность:
где: — мощность на валу двигателя, Вт;
отношение ЭДС обмотки статора к номинальной нагрузке, которое определяем по[1, табл.6−8, стр.164]; приблизительные значения и берём из [1, табл.6−9, стр.165] и [1, табл.6−10, стр.165].
Рисунок 1 — Главные размеры двигателя Электромагнитные нагрузки (предварительно по рис. 6−11а[1]):
Коэффициент полюсного перекрытия:. Коэффициент формы поля:. Обмоточный коэффициент: .
Синхронная угловая скорость вала двигателя [1, ф.6−5, стр.168]:
Расчетная длина воздушного зазора [1, ф.6−6, стр.168]:
м.
Отношение находится в требуемых пределах. То есть размеры и выбраны правильно.
Так как мм, то радиальные вентиляционные каналы не делаем и, .
2. Расчёт обмотки статора
Так как расчёт выполняется для большой мощности 11 кВт, тогда в статорную обмотку выполняем двухслойной всыпной.
По [1, табл.6−9, стр.170] определяем границы зубцового деления статора: м, м.
Тогда возможное число пазов статора [1, ф.6−16, стр.170]:
.
Принимаем число пазов. Тогда число пазов, которые принадлежат к одной фазе и расположенные под одним полюсом:
.
Окончательное зубцовое деление статора:
м.
Рисунок 2 — Зубцовые деления статора.
Число эффективных проводников в пазу [1, ф.6−17, стр.171]:
В, где номинальный ток обмотки статора [1, ф.6−18, стр.171]:
А.
Принимаем:, тогда. Окончательно число витков в фазе обмотки:
.
Окончательно значение линейной нагрузки [1, ф.6−21, стр.171]:
А/м.
Обмоточный коэффициент:
Вб.
Индукция в воздушном зазоре [1, ф.6−23, стр.172]:
Тл.
Значение А2/м3 выбираем по [1, рис.6−16, стр.173]. Плотность тока [1, ф.6−25, стр.172]:
А/м2.
Сечение эффективного проводника (предварительно) [1, ф.6−24, стр.172]:
м2
Обмотка выполняется всыпной двухслойной, которую помещают в открытые прямоугольные пазы, которые заполняют ручной укладкой. Принимаем провод ПЭТ — 155 диаметром 1,26 мм. Количество проводников:
Окончательно эффективное сечение определяется:
Тогда
3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора
Предварительно выбираем из [1, табл.6−10, стр.174−175]: Тл; Тл. Тогда высота ярма статора [1, ф.6−28, стр.175]:
м Размер паза в штампе, м:
Минимальная ширина зубца [1, ф.6−29, стор.175]:
м.
Коэффициент заполнения сердечника сталью берём из [1, табл.6−11, стр.176]. Марка стали — 2312.
Высота паза [1, ф.6−31, стр.176]:
м.
Ширина паза:
где:bш=0,0037 hш=0,001 — размеры шлица паза, м.
Рисунок 3 — Паз всыпной обмотки сердечника статора.
Размеры паза в свету с учётом припусков на шихтовку и сборку сердечников, м:
Площадь изоляции паза:
Площадь изоляционных прокладок:
Оставшаяся для размещения проводников площадь поперечного сечения:
Для контроля правильности размещения обмотки в пазах определяем коэффициент заполнения паза:
где: dиз — диаметр одного элементарного провода с изоляцией,
nэл — число элементарных проводов, составляющих один эффективный.
Коэффициент Кз находится в допустимых пределах.
4. Расчёт ротора
Число фаз короткозамкнутой обмотки равно числу пазов. Число пазов выбираем по [1, табл.6−15, стр.185].
Внешний диаметр ротора: м.
Длина ротора: м.
Зубцовое деление ротора м.
Внутренний диаметр ротора, при непосредственной посадке на вал [1, ф.6−101, стр.191]:
м, где — определяем по [1, табл.6−16, стр.191].
Ток в стержне ротора [1, ф.6−60, стр.183]:
А, де — определяем по [1, табл.6−22, стр.183];
— коэффициент приведения токов, определяем по [1, ф.6−68, стр.185]:
.
Плотность тока в стержне ротора: А/м2. Тогда сечение стержней [1, ф.6−69, стр.186]:
м2.
По рекомендациям [1, стр. 20] принимаем следующие размеры паза:
мм Рисунок 4 — Грушевидный паз короткозамкнутого ротора Допустимая ширина зубца:
где: индукция в зубцах ротора при постоянном сечении (для грушевидных пазов принимается по [1,стр. 174 — 175, табл 6−10]).
Ширина паза:
Высота паза:
Уточняем площадь сечения стержня:
Проверяем ширину зубцов в сечениях:
Полная высота паза, м:
Расчётная высота зубца, м:
Окончательная плотность тока в стержне:
Замыкающие кольца обмотки приведены на рисунке 5.
Рисунок 5 — Размеры замыкающих колец короткозамкнутого ротора с литой обмоткой Площадь сечения замыкающих колец [1, ф.6−73, стр.186]:
м2.
где ток в кольце [1, ф.6−71, стр.186]
А, Плотность тока в кольцах: А/м2.
Сечение замыкающих колец считают прямоугольным с размерами:
Тогда окончательно:
Так как двигатель имеет высоту вращения мм и то выполняем закрытые грушевидные пазы ротора.
5. Расчёт намагничивающего тока
Значение индукции в зубцах статора:
Индукция в зубцах ротора:
Индукция в ярме статора [1, ф.6−106, стр.193]:
Тл, где — расчётная высота ярма статора [1, ф.6−106, стр.193]:
м.
Индукция в ярме ротора [1, ф.6−107, стр.193]:
Тл, где — расчётная высота ярма ротора [1, ф.6−109, стр.194]:
м.
Магнитное напряжение воздушного зазора [1, ф.6−110, стр.194]:
А, где — коэффициент воздушного зазора [1, ф.4−14, стр.106]:
значение г определяется по формуле:
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора:
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:
где: определяются по кривым намагничивания электротехнической стали марки 2013 [1, стр. 461 прил. П-17].
Коэффициент насыщения зубцовой зоны:
Коэффициент KZ находится в рекомендуемых пределах:
Магнитное напряжение ярма статора[1, ф.6−121, стор.195]:
А, где — длина средней магнитной линии ярма статора, определяется по [1, ф.6−122, стр.195]:
м;
А/м — определяем по [1, табл. П-15, стр.462].
Магнитное напряжение ярма ротора [1, ф.6−123, стр.195]:
А, где — длина средней магнитной линии ярма статора, определяется по [1, ф.6−124, стр.195]:
м;
А/м — определяем по [1, табл. П-19, стр.462].
Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины [1, ф.6−127, стр.195]:
А.
Коэффициент насыщения магнитной цепи [1, ф.6−128, стр.195]:
.
Намагничивающий ток [1, ф.6−129, стр.195]:
А.
.
соответствует допустимым [2, стр. 24]:
0.2<<0.35
6. Параметры рабочего режима
Схема замещения асинхронного двигателя приведена на рис. 6.
Рисунок 6 — Схема замещения АД.
Активное сопротивление фазы обмотки статора [1, ф.6−131, стр.196]:
Ом, где — коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока;
Ом*м — удельное сопротивление материала обмотки при расчётной температуре;
— общая длина проводника фазы обмотки [1, ф.6−133, стр.196]:
м, где — средняя длина витка [1, ф.6−134, стр.197]:
м;
Длина пазовой части: м.
Длина лобовой части витка [1, ф.6−138, стр.197]:
м.
Вылет лобовой части обмотки [1, ф.6−139, стр.197]:
м где м — вылет прямолинейной части катушки в пазе Рисунок 7 — Длина лобовой части секций при всыпной обмотке.
Средняя ширина катушки статора [1, ф.6−140, стор.197]:
Коэффициент и берём из [1, табл. 6−19].
Активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора:
где:
RКЛ — Сопротивление короткозамыкающего кольца:
где: Dкл.ср. — средний диаметр замыкающих колец:
Приведенное активное сопротивление обмотки ротора:
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора [1, ф.6−285, стр.226]:
Ом где — коэффициент магнитной проводимости пазового рассеивания обмотки статора, определяем по [1, табл.6−22, стр.200]:
— коэффициент магнитной проводимости лобового рассеивания, определяем по [1, ф.6−154, стр.199]:
;
— коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания, определяем по [1, ф.6−170, стр.202]:
Для полуоткрытых пазов без скоса [1, ф.6−172, стр.203]:
.
Индуктивный ток фазы обмотки ротора [1, ф.6−285, стр.226]:
где — коэффициент магнитной проводимости пазового рассеивания обмотки ротора:
— коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания ротора, определяем по [1, ф.6−174, стор.204]:
— коэффициент магнитной проводимости участков замыкающего кольца, который определяется по [1, ф.6−176, стр.204]:
Коэффициент приведения сопротивления [1, ф.6−168,стр.202]:
.
Тогда [1, ф.6−169, стр.202]:
.
Индуктивное сопротивление взаимной индукции статора и ротора:
Активное сопротивление, позволяющее учесть потери в стали:
где: Рст. осн — Основные потери в стали, берётся из пункта 7.
Значения параметров в относительных единицах:
;
;
;
.
7. Потери и КПД
Электрические потери в обмотке статора:
Электрические потери в обмотке статора:
Основные потери в стали [1, ф.6−183, стр.206]:
где Вт/кг и определяем по [1, табл.6−24, стр.206];
— масса стали ярма статора, определяем по [1, ф.6−184, стр.206]:
кг;
— масса стали зубцов статора, определяем по [1, ф.6−185, стр.206]:
кг;
Амплитуда пульсаций индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов статора и ротора [1, ф.6−186, стр.206]:
Тл;
Тл;
где — определяем по [1, рис. 6−41, стр.207].
Потери на 1 м² поверхности головки зубца статора [1, ф.6−188, стр.207]:
Потери на 1 м² поверхности головки зубца ротора [1, ф.6−188, стр.207]:
Полные поверхностные потери статора [1, ф.6−190, стр.207]:
Вт.
Полные поверхностные потери ротора [1, ф.6−190, стр.207]:
Вт.
Находим для амплитуды пульсаций индукции в среднем сечении зубцов ротора [1, ф.6−193, стр.207]:
Находим для амплитуды пульсаций индукции в среднем сечении зубцов статора [1, ф.6−193, стр.207]:
Амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов статора [1, ф.6−192, стр.207]:
Тл.
Амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов ротора [1, ф.6−192, стр.207]:
Тл.
Потери пульсаций в зубцах статора [1, ф.6−196, стр.207]:
Потери пульсаций в зубцах ротора [1, ф.6−196, стр.207]:
Вт, где — масса стали зубцов ротора Таким образом добавочные потери в стали [1, ф.6−198, стр.208]:
Общие потери в стали [1, ф.6−199, стр.208]:
Вт.
Механические потери [1, ф.6−208, стр.209]:
Вт, где определяем по [1, табл.6−25, стр.209].
Добавочные потери в номинальном режиме:
Вт.
Коэффициент полезного действия двигателя:
где Pi — Сумма всех потерь в двигателе:
Ток холостого хода двигателя [1, ф.6−212, стр.209]:
А, где — определяем по [1, ф.6−213, стр.209]:
А;
— электрические потери при х.х., определяем по [1, ф.6−214, стр.209]:
Вт;
— определяем по: А.
Коэффициент мощности при х.х. [1, ф.6−215, стр.209]:
.
8. Расчёт рабочих характеристик
По [1, ф.6−219, 6−220, стр.210]:
;
Полное значение с1 определим по [1, ф. 6−221, стр.210]:
Определим по [1, ф.6−224, стр.211]:
;
;
;
.
Активная состовляющая холостого хода:
Примем: и найдём величины для расчёта робочих характеристик двигателя:
Определим ток :
Определим :
Определим :
Определим активную составляющую тока статора:
Определим реактивную составляющую тока статора:
Определим ток ротора приведеного к обмотке статора:
Определим ток статора:
Определим полную мощность подводимую к двигателю:
Определим электрические потери в обмотках статора:
Определим электрические потери в обмотках ротора:
Определим добавочные потери обмотка статор намагничивающий ток Сумарные потери Полезная мощность двигателя:
Определим КПД двигателя:
Определим двигателя:
Таблица 1 — Расчёт рабочих характеристик
s= | Единица | 0,005 | 0,01 | 0,015 | 0,02 | 0,025 | 0,03 | |
a' *r'2/s | Ом | 188,144 | 94,072 | 62,71 467 | 47,036 | 37,6288 | 31,35 733 | |
b' *r'2/s | Ом | |||||||
R=a+a'*r'2/s | Ом | 189,058 | 94,986 | 63,62 867 | 47,95 | 38,5428 | 32,27 133 | |
X=b+b' *r'2/s | Ом | 6,824 | 6,824 | 6,824 | 6,824 | 6,824 | 6,824 | |
Z=(R2+X2)^0,5 | Ом | 189,1811 | 95,23 081 | 63,99 355 | 48,43 314 | 39,14 223 | 32,98 493 | |
I" 2=U1H/Z | А | 2,8 657 | 3,990 305 | 5,938 099 | 7,845 867 | 9,708 184 | 11,52 041 | |
cosц'2=R/Z | ; | 0,999 349 | 0,997 429 | 0,994 298 | 0,990 025 | 0,984 686 | 0,978 366 | |
sinц'2=X/Z | ; | 0,36 071 | 0,71 657 | 0,106 636 | 0,140 895 | 0,174 339 | 0,206 882 | |
I1a=I0a+I" 2*cos (ц) | А | 2,15 735 | 4,130 047 | 6,5 424 | 7,9176 | 9,709 511 | 11,42 118 | |
I1P=I0P+I" 2*sin (ц) | А | 4,108 455 | 4,321 935 | 4,669 214 | 5,141 445 | 5,728 511 | 6,419 369 | |
I1=(I1a2+I1p2)^0,5 | А | 4,90 427 | 5,977 994 | 7,645 612 | 9,44 049 | 11,27 344 | 13,10 159 | |
I'2=c1*I" 2 | А | 2,76 951 | 4,125 976 | 6,139 994 | 8,112 626 | 10,3 826 | 11,9121 | |
P1=3*U1H*I1H*103 | кВт | 2459,379 | 4708,254 | 6901,834 | 9026,064 | 11 068,84 | 13 020,14 | |
PЭ1=3*I21*r1*10−3 | кВт | 44,37 218 | 94,77 297 | 155,0237 | 236,3538 | 337,0438 | 455,22 | |
PЭ2=3*I22*r'2*10−3 | кВт | 10,58 589 | 41,7761 | 92,51 464 | 161,5093 | 247,2815 | 348,2183 | |
PДОБ=РДОБ, Н*(I1/I1H)2 | кВт | 136,0638 | 103,8712 | 90,62 481 | 85,56 487 | 83,32 084 | 82,32 042 | |
УР | кВт | 439,0788 | 488,4772 | 586,2201 | 731,485 | 915,7032 | 1133,816 | |
P2=P1-УР | кВт | 2020,3 | 4219,777 | 6315,614 | 8294,58 | 10 153,14 | 11 886,33 | |
КПД | ; | 0,721 468 | 0,827 251 | 0,847 063 | 0,858 959 | 0,867 272 | 0,862 918 | |
cos (ц)=I1a/I1 | ; | 0,527 414 | 0,715 875 | 0,791 858 | 0,828 685 | 0,846 273 | 0,86 174 | |
Рис. 8 Рабочие характеристики: КПД, cos (?), Скольжение Рис. 9 Рабочие характеристики: Полная мощность Рис. 10 Рабочие характеристики: Ток Номинальные данные спроектированного двигателя:
P2н=11 кВт Uн=380 В I1н=13,046 А cosцн=0,86 зн=0,86
9. Расчёт пусковых характеристик
Пусковый свойства асинхронных двигателей характеризуются номинальным, максимальным и пусковым моментами, а так же начальным пусковым током.
Определим параметры двигателя с учётом эффекта вытиснения тока при условии S=1.
Определим приведенную высоту стержня в пазу:
где hc=0,029 м — висота стержня в пазу Для находим з [1, рис. 6−47, стр.217]
Определяем активное сопротивление обмотки ротора с учётом действия эфекта вытиснения тока [1,ф. 6−249, стр. 218]:
Определяем глубину проникновения тока [1,ф. 6−236, стр. 216]:
Определяем площадь сечения стержня, ограниченного высотой hr:
где
Определяем коэффициент kr как отношение площади сечения всего стержня к площади сечения стержня ограниченного глубиной проникновения тока [1,ф. 6−237, стр. 216]:
Определим коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под. воздействием эффекта вытиснения тока [1,ф. 6−247, стр. 217]:
Определим коэффициент магнитной проводимости пазового рассеивания с учётом эффекта вытиснения тока:
Определим коэффициент Kx, который характерезует изменение індуктивного сопротивления под. действием эффекта вытиснения тока [1,ф. 6−251, стр. 218]:
Определим приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом действия эффекта вытиснения тока [1,ф. 6−250, стр. 218]:
Расчёт влияния на параметры:
Примем для S=1 коэффициент насыщения кнас=1.25 і .
Определим седнюю МРС обмотки отнесённой к одному витку обмотки статора [1,ф. 6−252, стор. 219]:
Определим фиктивную индукцию потока рассеивания [1,ф. 6−253, стр. 219]:
где
Определи коэффициент, который характирезует отношение потока рассеивания при насыщении к потоку ненасыщенной машины.
Для [1,рис. 6−50, стр. 219]
Определим коэффициент магнитной проводимости пазового рассеивания обмотки статора и ротора с учётом эффекта насыщения [1,ф. 6−258, стор. 220]:
где
Опеределим коэффициен магнитной проводимости пазового рассеивания при насыщении для статора и ротора [1, ф.6−261, стр.220]:
Определим коэффициент магнитной проводи мости диффиринциального рассеивания при насыщении для статора и ротора [1, ф.6−263, стр.220]:
Определим индуктивное сопротивление обмотки статора з учётом влияния насыщения от полей рассеивания по отношению сумм коэффициентов проводи мости рассчитаных без учёта и с учётом насыщения от полей рассеивания [1, ф.6−264, стр.220]:
Для ротора принимают отношение сумм проводимостей, рассчитаных с учётом влияния насыщения и и действия эффекта вытиснения и без учёта этих факторов [1, ф.6−265, стр.220]:
Определяем сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме [1, ф.6−266, стр.222]:
Определяем коэффициент с1п [1, ф.6−267, стр.220]:
Определяем значение тока и момента:
Сопротивление правой части схемы замещения [1, ф.6−268, стр.222]:
где:
Определяем ток в обмотках ротора [1, ф.6−269, стр.222]:
Определяем ток в обмотках статора [1, ф.6−270, стр.222]:
Относительное значение тока:
Относительное значение пускового момента:
Таблица 2 — Расчёт пусковых характеристик
Расчётная формула | Единица | s= | 0,8 | 0,6 | 0,4 | 0,2 | ||
о | ; | 1,84 469 | 1,649 940 895 | 1,42 889 073 | 1,166 684 395 | 0,825 | ||
; | 0,65 | 0,45 | 0,25 | 0,15 | 0,1 | |||
kr=q.c/q.r | ; | 2,294 | 1,886 | 1,503 | 1,321 | 1,23 | ||
KR=1+(kr-1)*Rc/R2 | ; | 2,9 343 | 1,74 867 | 1,425 035 | 1,271 245 | 1,197 | ||
r'2о=KR*R'.2 | Ом | 1,71 242 574 | 1,43 041 206 | 1,16 567 863 | 1,3 987 841 | 0,979 | ||
kd | ; | 0,83 | 0,86 | 0,9 | 0,94 | 0,97 | ||
Kx | ; | 1,507 | 1,538 | 1,58 | 1,621 | 1,652 | ||
X'.2о=Kx*X'.2 | Ом | 5,155 447 | 5,261 498 | 5,40 518 | 5,545 441 | 5,651 | ||
X'.2онас | Ом | 1,416 | 1,413 | 1,407 | 1,4 | 1,494 | ||
X.1нас | Ом | 1,658 | 1,652 | 1,642 | 1,639 | 1,626 | ||
c.1пнас | ; | 1,48 783 358 | 1,4 860 682 | 1,4 831 259 | 1,48 224 321 | 1,048 | ||
a.п | Ом | 1,995 963 619 | 2,74 924 802 | 2,236 659 306 | 2,925 064 601 | 5,329 | ||
b.п | Ом | 3,143 077 235 | 3,133 681 437 | 3,116 975 814 | 3,106 514 049 | 3,191 | ||
I'.2 | А | 102,605 807 | 101,1 079 215 | 99,5 045 987 | 89,5 763 737 | 61,17 | ||
I1 | А | 106,466 225 | 105,4 758 466 | 103,3 382 129 | 93,1 397 401 | 64,51 | ||
I1* | ; | 3,132 557 301 | 3,103 417 383 | 3,40 521 755 | 2,736 751 523 | 1,898 | ||
M* | ; | 2,37 231 747 | 2,156 741 971 | 2,327 599 285 | 2,658 492 284 | 3,162 | ||
Рис. 11 Пусковые характеристики: Относительное значение тока и пускового момента
10. Тепловой расчёт
Электрические потери в обмотке статора в пазовой части [1, ф.6−312, стр.235]:
Вт, где — коэффициент увеличения потерь.
Электрические потери в обмотке статора в лобовых частях катушек [1, ф.6−313, стр.235]:
Вт.
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора [1, ф.6−314, стр.237]:
где — определяем по [1, рис.6−59,б, стр.235];
— определяем по [1, табл.6−30, стр.237].
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора [1, ф.6−315, стр.237]:
0С, где — расчётный периметр поперечного сечения паза статора, определяем по [1, ф.6−317, стр.237]:
м;
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей [1, ф.6−319, стр.237]:
0С.
где: bизл1 — односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки [1,стр 61, табл. 3−8], bизл1=0.
Превышение температуры внешней поверхности изоляционных лобовых частей обмотки над температурою в середине [1, ф.6−320, стр.238]:
0С.
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурою воздуха в середине машины [1, ф.6−321, стр.238]:
Превышение температуры воздуха в середине машины над температурой окружающей среды [1, ф.6−322, стр.238]:
где — сумма потерь отводимых в воздух внутри машины, определяем по [1, ф.6−324, стр.238]:
— определяем по [1, ф.6−327, стор.238]:
м2.
— условный периметр поперечного сечения рёбер станины, определяем по [1, рис.6−63, стр.239].
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой внешней среды [1, ф.6−328, стр.238]:
0С.
Температура обмоток статора не выходит за допустимые нормы для класса изоляции F.
11. Вентиляционный расчёт Требуемый для охлаждения расход воздуха [1, ф.6−340, стр.240]:
м3/с, где — определяем по [1, ф.6−341, стр.240]:
.
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором [1, ф.6−342, стр.240]:
м3/с.
Условие выполняется, то есть расчёт выполнен правильно.
12. Масса активных материалов и показатели их использования
Масса изолированных проводов обмотки статора:
где: q`эл — сечение изолированного элементарного проводника.
Масса алюминия к.з. ротора с литой клеткой:
Масса стали сердечников статора и ротора:
Масса изоляции статора:
где: bи — односторонняя толщина изоляции, принимаем по [1, табл. 3−8, стр.61].
Масса чугунных станины и щита:
кг Масса двигателя:
Удельная материалоёмкость машины не должна превышать:
KG K`G
По рис. 9. определяем K`G.
K`G=8,4
Удельная материалоёмкость машины:
Условие выполняется.
Рисунок 12 — Удельная материалоёмкость машин мощностью до 100 кВт.
Заключение
В данной работе был рассчитан асинхронный двигатель с к.з. ротором. Ввиду того, что расчёты производились по упрощённым формулам расхождения параметров двигателя с аналогичным серийным двигателем отличается не более чем на 10%. Параметры спроектированного двигателя приведены в приложении 1. Параметры серийного аналогичного двигателя:
Частота вращения: n=1000 об/мин. Длина сердечника статора: l=160м.
Диаметр статора: Da=272мм, диаметр ротора: D=197мм. Число пазов статора и ротора: Z1=54, Z2=50. Индукция в воздушном зазоре: Bд=0,75 Тл.
Спроектированный двигатель имеет довольно высокий КПД и cosц, ввиду простоты конструкции может применятся в любых условиях.
Список используемой литературы
1. Проектирование электрических машин: Учеб. Пособие для Вузов / И. П. Копылов, Ф. А. Гориянов, Б. К. Клоков и др.; под ред. И. П. Копылова. — М. Энергия, 1980. — 496с.
2. Методические указания к курсовому проекту по электрическим машинам «Расчёт и конструирование асинхронного двигателя» / М. З. Дудник, К. П. Донченко — Донецк: ДПИ, 1992. — 52с.
3. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А. Э. Кравчик, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская. — М.: Энергоиздат, 1982. — 504с.
Приложение 1
Сводные данные расчёта асинхронного двигателя.
Номинальные данные: РН=11 кВт, n=1000 об/мин. /Д UH=660/380 B IH=13,056A
Cosц=0,86, зH=0,86, h=160 мм, Da=0,272 м, D=0,193 м, l=0,148 м, д=0,45 мм, Z1=54, Bд=0,75 Тл, D2=0,197 м, l2=0,148 м, Z2=50, BZ1=1,7 Тл, BZ2=1.8 Тл, Ва=1,2 Тл, Вj=0,853 Тл, Iм*=0,309
Таблица 2 — Параметры схемы замещения
Наименования | Ом | О.е. | |
X1 | 3,07 | 0,105 | |
X`2 | 3,421 | 0,117 | |
R1 | 0,884 | 0,03 | |
R`2 | 0,818 | 0,028 | |
X12 | 91,084 | 3,127 | |
Таблица 3 — Потери в номинальном режиме
.ur