Расчет асинхронного двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФГБОУ ВПО

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра: «Электротехника, электроника и электромеханика»

Курсовая работа

По дисциплине: «Электрические машины»

Выполнил: Ангарский М.В.

Студент КВ12-ЭЭ(Б)СС-035 курс-3

Проверил: Фокин Д.С.

Хабаровск

2013



Содержание

Введение

1. Выбор и расчет основных размеров и параметров асинхронного двигателя с фазным ротором

1.1 Главные размеры асинхронной машины и их соотношения

1.2 Определение главных размеров асинхронной машины

1.3 Обмотка, пазы и ядро статора

1.4 Расчет фазного ротора

1.5 Параметры двигателя

2. Проверочный расчет магнитной цепи

3. Схема развертки обмотки статора

4. Расчет пусковой диаграммы и пусковых сопротивлений для автоматического пуска

5. Схема управления при помощи командоконтроллера

6. Расчет и построение механической характеристики двигателя

Список литературы



Введение

Электрическая энергия имеет большое преимущество перед другими видами энергии: ее можно передавать на большие расстояния, удобно распределять между потребителями, сравнительно просто и с высоким коэффициентом полезного действия преобразовывать в другие виды энергии. Процессом преобразования электрической энергии легко управлять и при этом автоматически получать необходимые характеристики преобразованной энергии.

В настоящее время, на долю асинхронных двигателей приходится не менее 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью.

Широкое распространение асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании.

Основными частями любого асинхронного двигателя является неподвижная часть - статор и вращающая часть, называемая ротором.

В асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы. В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек, сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам, насаженным на вал и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга. С помощью щеток, находящихся в скользящем контакте с кольцами, имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты.

Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет лучшие пусковые и регулировочные свойства, однако ему присущи большие масса, размеры и стоимость, чем асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором.

Принцип работы асинхронной машины основан на использовании вращающегося магнитного поля. При подключении к сети трехфазной обмотки статора создается вращающееся магнитное поле, угловая скорость которого определяется частотой сети f и числом пар полюсов обмотки p, т. е. щ1=2рf/p

Пересекая проводники обмотки статора и ротора, это поле индуктирует в обмотках ЭДС (согласно закону электромагнитной индукции). При замкнутой обмотке ротора ее ЭДС наводит в цепи ротора ток. В результате взаимодействия тока с результирующим магнитным полем создается электромагнитный момент. Если этот момент превышает момент сопротивления на валу двигателя, вал начинает вращаться и приводить в движение рабочий механизм. Обычно угловая скорость ротора щ2 не равна угловой скорости магнитного поля щ1, называемой синхронной. Отсюда и название двигателя асинхронный, т. е. несинхронный.

Работа асинхронной машины характеризуется скольжением s, которое представляет собой относительную разность угловых скоростей поля щ1 и ротора щ2: s=(щ1-щ2)/щ1

Значение и знак скольжения, зависящие от угловой скорости ротора относительно магнитного поля, определяют режим работы асинхронной машины. Так, в режиме идеального холостого хода ротор и магнитное поле вращаются с одинаковой частотой в одном направлении, скольжение s=0, ротор неподвижен относительно вращающегося магнитного пол, ЭДС в его обмотке не индуктируется, ток ротора и электромагнитный момент машины равны нулю. При пуске ротор в первый момент времени неподвижен: щ2=0, s=1. В общем случае скольжение в двигательном режиме изменяется от s=1 при пуске до s=0 в режиме идеального холостого хода.

При вращении ротора со скоростью щ2>щ1 в направлении вращения магнитного поля скольжение становится отрицательным. Машина переходит в генераторный режим и развивает тормозной момент. При вращении ротора в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поли (s>1), асинхронная машина переходит в режим противовключения и также развивает тормозной момент. Таким образом, в зависимости от скольжения различают двигательный (s=1ч0), генераторный (s=0ч-8) режимы и режим противовключення (s=1ч+8). Режимы генераторный и противовключения используют для торможения асинхронных двигателей.



1. Выбор и расчет основных размеров и параметров асинхронного двигателя с фазным ротором

1.1 Главные размеры асинхронной машины и их соотношения

К главным размерам асинхронной машины относятся:

-внутренний диаметр статора D;

-расчетная длина воздушного зазора Lб.

Эти размеры связаны с другими параметрами машинной постоянной [1,2]

C_А = = (1.1)

где -синхронная угловая частота вращения магнитного поля статора

; - расчетная мощность, кВА; - расчетный коэффициент полюсного перекрытия, равный отношению полюсной дуги к полюсному делению ф; - коэффициент, зависящий от формы кривой магнитного поля в воздушном зазоре; - обмоточный коэффициент; А - линейная нагрузка, А/м; - магнитная индукция в зазоре, Тл.

Все величины, кроме угловой синхронной частоты вращения, неизвестны, но на выбор параметров А, , , , имеются рекомендации в литературе по проектированию электрических машин [1,2,3]. Расчетную мощность также можно определить приближенно. Остаются два неизвестных D и . От размеров D и и от соотношений между ними зависят вес машины и ее стоимость, а так же технико-экономические характеристики и надежность [1].

Величина определяет объем ротора; от нее зависит, и объем статора. Соотношение / приближенно определяет объем машин на единицу мощности. Из формулы (1.1) следует, что этот объем при неизменных А и обратно пропорционален скорости вращения.

Внутренний диаметр статора D непосредственно связан определенными соотношениями с наружным диаметром статора , от которого зависит высота оси вращения h. Следует помнить, что высота оси вращения стандартизирована ГОСТ 13267-73.

1.2 Определение главных размеров асинхронной машины

Предварительно число пар полюсов статора определяется по формуле

= = = 2 (1.2)

где f₁ - частота напряжения сети; n₁ - синхронная частота вращения магнитного поля статора (принимаются по заданию на расчет).

Расчетная мощность определяется из выражения

(1.3)

где K_Е - коэффициент, показывающий какую часть от номинального напряжения составляет ЭДС в обмотке статора (принимается по графику, изображенному на рис.1.1); P_н - мощность на валу двигателя, кВт (принимается по заданию); - коэффициент полезного действия; cos - коэффициент мощности.

= = 17323,2 кВа

Предварительно, по рис.1.2, определяется высота оси вращения двигателя h для заданной мощности P_н в зависимости от числа полюсов 2P₁ [2]. Из ряда значений высоты оси вращения по табл.1.2 выбирается ближайшее к предварительно найденному меньшее стандартное значение h.

Наружный диаметр статора D_а принимается из табл.1.2 в соответствии с выбранной высотой оси вращения h.

Зная наружный диаметр, можно определить приближенно внутренний диаметр D по выражению

D = K_D D_а . (1.4)

Таблица 1.2 Высота оси вращения электрических машин (ГОСТ 13267-73) и соответствующие им наружные диаметры статоров асинхронных двигателей серии 4А

h, мм	56	63	71	80	90	100	112	132
Dа, м	0.089	0.1	0.116	0.131	0.149	0.168	0.191	0.225
h, мм	160	180	200	225	250	280	315	355
Dа, м	0.272	0.313	0.349	0.392	0.437	0.530	0.590	0.660

Выбираем h=180; D_а=0.313м

Значения коэффициентов K_D в зависимости от 2P₁ приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Коэффициент K_D для числа пар полюсов статора асинхронных двигателей серии 4А

2P1	2	4	6	8
KD	0.52 ? 0.579	0.64? 0.68	0.70? 0.72	0.74? 0.77

асинхронный статор магнитный сопротивление

Выбираем =0,64

D = 0,64 х 0,313 = 0,200 м

Полюсное деление статора определяется из выражения

= = 0,157 м (1.5)



Далее из формулы (1.1) определяется расчетная длина статора

(1.6)

где где -синхронная угловая частота вращения магнитного поля статора = 2х3,14х1500/60 = 157 рад/с

Коэффициенты полюсного перекрытия ? _б и формы поля K_в принимаются из расчета синусоидального поля в воздушном зазоре; поэтому _б = 2/ 0,64; K_в = / 2 1,11.

Значение обмоточного коэффициента предварительно принимается

- для однослойных обмоток = 0,95?? 0,96;

- для двухслойных обмоток = 0,91? 0,92.

Параметры A = 37000А/м и B_б = 0,77 Тл определяются по графикам, представленным на рис. 1.3. Если расчетная длина сердечника превышает 0,25? 0,3 м, то сердечник необходимо “разбить” на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами шириной 10 мм [1, с.414; 2, с.108-109]. Если L_б < 0,25? 0,30 м, то конструктивная длина статора L₁ = L_cm1 = L_б и ротора L₂ = L_cm2 = L_б.

= 0,09 м < 0,25 м

1.3 Обмотка, пазы и ярмо статора

Число пазов статора. Предварительный выбор зубцового деления t ₁ осуществляется по рис.1.4, где зона 1 определяет возможные значения t₁ для двигателей с высотой оси вращения h < 90 мм; зона 2 - 90 < h < 250 мм и зона 3 для многополюсных двигателей, h > 280 мм. Из рисунка следует выбирать не одно значение зубцового деления, а пределы значений t _1min ? t_1max

Пределы значений t₁: t_1min =13,8мм, t_1max = 15 мм



Z_1min = = = 41,9 (1.7)

Z_1max = = = 45,5 (1.7)

Окончательно число пазов статора Z₁ принимается из полученных пределов с учетом, что число пазов, приходящееся на фазу и полюс, должно быть целым:

Принимаем Z₁ = 44, тогда

q₁ = = = 6 (1.8)

Обмотка однослойная

Тогда зубцовый шаг статора

t₁ = = = 13,08 мм (1.9)

Должен быть не менее 6-7 мм для двигателей с высотой оси вращения h > 56 мм

Число проводников в пазу. Количество эффективных проводников u_n1 вначале определяется при условии, что число параллельных ветвей в обмотке равно единице (а₁ = 1), а номинальный ток обмотки статора I_1н = S ? 10³/ m₁U_ф1, A:

U_ф1= = = 220 В

I_1н = 17323,2/(2х220) = 39,37 А

u_n1 = = = 12,29 В (1.10)



где А - принятое ранее значение линейной нагрузки.

Число u_n1 = 13 В округляем до целого. Величина а₁ зависит от типа обмотки и числа полюсов.

Число витков в фазе обмотки:

W_{1 =} = = 143 (1.11)

Окончательное значение линейной нагрузки:

А= = = 35859 А/м (1.12)

Оно должно незначительно отличаться от принятого ранее; в противном случае надо изменить число эффективных проводников в пазу.

Сечение эффективных проводников определяют, исходя из допустимой плотности тока j_дол, которая для мягких секций принимается в пределах j_дол = 5,0? 6,5 А/мм² для машин мощностью 1? 100 кВт (большая плотность для машин меньшей мощности).

При определении сечения обмоточных проводников следует учитывать, что для всыпных мягких обмоток, закладываемых в полузакрытые пазы, могут быть использованы провода круглого сечения диаметром не более 1,8 мм (в сечении этому диаметру соответствует площадь около S'_ci ? 2,5 мм², чтобы проводники легко проходили в паз через его щель. При невыполнении этого условия эффективный проводник разделяют на несколько элементарных

S' = = = 1,64 мм² (1.13)

где n_эл1 - число элементарных проводников в одном эффективном.

Далее по табл. 1.4 выбираются стандартное сечение проводника S_с1=1,539, ближайшее к S'; марка провода; диаметры и сечения “голого” и изолированного проводов d = 1,4, d_из=1,485, S_с=1,539, S_из=2,5мм².

Уточняется плотность тока, А/мм², по формуле:

J = = = 6,39 A/мм² (1.14)

Размеры паза, зубца и пазовая изоляция.

Общее число проводников в пазу:

n_п1 = u_n1 х n_эл1=13х4=52 (1.15)

“Площадь”, занимаемая проводниками, мм²

S_пр1 = n_n1х d²_из = 52х1,485²=114,67 мм² (1.16)

Свободная площадь паза

S_n1= = =163,8мм² (1.17)

где К_з - коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками. Для обмоток в машинах мощностью
0,6-100 кВт рекомендуется принимать К_з = 0,68 ? 0,74 [1].

В современных машинах, как правило, при всыпных обмотках используются трапецеидальные пазы, так как в этом случае активная зона машины оказывается использованной наилучшим образом. Размеры пазов должны быть такими, чтобы зубцы имели параллельные стенки (рис.1.1).



Рис.1.1. Эскиз трапецеидального паза и зубца с параллельными стенками

При выборе пазов другой конфигурации следует обратиться к [1,2]. Эскиз паза рекомендуется выполнять на миллиметровой бумаге в следующем порядке:

- выбрать масштаб увеличения;

- провести из общей точки две дуги радиусами, соответствующими внутреннему D/2 и внешнему D_а/2 диаметрам статора;

- рассчитать угол между осями соседних пазов (360^о / Z₁), под этим углом из центра окружностей в пределах сердечника статора провести оси середин пазов, между ними посередине также нанести оси зубцов;

- провести параллельно осям зубцов линии стенок зубцов с расстоянием между ними b_z1 = 6 - 8 мм или b_z = 0,5 t;

- выбрать высоту паза h_п1 или зубца h_z1 такой, чтобы произведение полусуммы нижнего и верхнего оснований трапеции на высоту h₁ равнялось свободной площади паза S'_п1.

Остальные размеры см. в [1, с.73 и 75].

Рекомендуется на эскизе показать два паза. На одном поставить все размеры паза и зубца, на другом показать заполнение проводниками и изоляцией, что должно найти отражение в спецификации паза.

Примем: h_z1 = 13мм; b₁=6,5мм; b=6мм; b_z1=6,7мм; b_ш=2мм; h_ш=1мм; h₂=2мм; t₁=14,08мм.

После того как определена глубина паза h_п1 или высота зубца h_z1необходимо определить высоту ярма статора, м:

h_c=0,5х(D_a-D-2 h_z1)=0,5х(0,313-0,200-2х0,0138)=0,087м.

Следует проверить индукцию в зубце B_z и в ярме B_c по формулам (2.3) и (2.4).

Воздушный зазор д=0,5мм принимается в пределах 0,3-0,5 мм при размерах внутренних диаметров от 50 до 200 мм.

1.4 Расчет фазного ротора

Для нормальной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы фазная обмотка ротора имела столько же фаз и полюсов, сколько и обмотка статора, т.е. m₂ = m₁ и p₂ = p₁.

Число пазов на полюс и фазу ротора q₂, а также число пазов ротора Z₂ определяется по формуле

q₂ = q₁ 1=6 1; Z₂ = 2p₂ х m₂ х q₂ =4х2х5=40 (1.19)

Для определения числа витков

W'₂ = = 143 = 65 (1.20)

в фазе роторов с катушечной обмоткой (когда q₂ ? 1) устанавливается значение ЭДС фазы Е₂:

- при соединении в звезду E₂= U_2k / = 173 / =100B;

- при соединении в треугольник E₂ = U_2k.

Здесь U_2k - напряжение на контактных кольцах в момент пуска двигателя, которое должно находиться в пределах 150 ? 200 В. Примем U_2k=173B

Число эффективных проводников в пазу

U_п2= = = =6,5 (1.21)

должно быть четным, поэтому полученное значение округляется до u_n2=16, уточняется число витков в фазе W₂ = U_п2 p₂ q₂=10,83х2х3=65 и проверяется

U_2k= = = 173,2 B ? 200 B

Фазный ток ротора

I₂ = K_i I_1н K_пр (1.22)

где K_i=0,8 - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I₁ / I₂, принимается по рис.1.7; K_пр - коэффициент для приведения параметров неподвижного ротора к параметрам статора,

K_пр= = = 2,112 (1.23)

где K_об1=0,96,K_об2=1 - обмоточные коэффициенты статора и ротора.

Значения коэффициентов K_об для диаметральных обмоток приведены в табл. 1.6.

Тогда



I₂=K_i I_1н K_п=0,8х39,37х2,112=66,52 А.

Внешний диаметр ротора, м, определяется по формуле

D' = D - 2х0,0005=0,199 м . (1.24)

Зубцовое деление (зубцовый шаг) ротора, м,

t₂ = = = 0,015 м (1.25)

Заменив индекс 1 на индекс 2 в формулах (1.10), (1.13), (1.15), (1.16), (1.17), определить число эффективных, элементарных и полное число проводников в пазу; определить свободную площадь паза ротора, изобразить эскиз паза ротора и определить высоту паза h_n2 или зубца h_z2. Заполнение паза проводниками и изоляцией производить не надо.

Число проводников в пазу.

u_n2 = = = 8 В

Определение сечения обмоточных проводников

= = = 1,85 мм²

где n_эл1 - число элементарных проводников в одном эффективном = 6.

Далее по табл. 1.4 выбираются стандартное сечение проводника S_с1=1,539, ближайшее к ; марка провода; диаметры и сечения “голого” и изолированного проводов d₂ = 1,4, d_2из=1,485, S_с2=1,539, S_из2=2,5мм².

Уточняется плотность тока, А/мм², по формуле:



J = = = 7,21 A/мм²

Размеры паза, зубца и пазовая изоляция.

Общее число проводников в пазу:

n_п2 = u_n2 х n_эл2=8х6=48

“Площадь”, занимаемая проводниками, мм²

S_пр2 = n_n2х d²_из2 = 48х1,485²=105,85 мм²

Свободная площадь паза

S_n2= = =151,21мм²

где К_з - коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками. Для обмоток в машинах мощностью 0,6-100 кВт рекомендуется принимать К_з = 0,68 ? 0,74 [1].

1.5 Параметры двигателя

Параметрами асинхронного двигателя называют активное и индуктивное сопротивление обмоток статора R₁, X₁, ротора R₂, X₂, сопротивление взаимной индуктивности X₁₂ и расчетное сопротивление R₁₂ (R? ), введением которого учитывают потери мощности в стали статора.

Для расчета активного сопротивления необходимо определить среднюю длину витка обмотки, м, состоящую из суммы прямолинейных пазов и изогнутых лобовых частей катушки



l_ср = 2(l_п + l_л) = 2(l₁ + l_л). (1.26)

Точный расчет длины лобовой части обмотки трудоемок, поэтому необходимо использовать эмпирические формулы. Ниже приводятся формулы для расчета лобовой части всыпных обмоток

l_л = К_л b_кт + 2В, (1.27)

где K_л=1,55 - коэффициент, принимаемый по табл. 1.7; b_кт - средняя ширина катушки, м, определяется по дуге окружности, проходящей по серединам высоты пазов:

в статоре

b_кт1 = х в = х 1 = 0,177м (1.28)

в роторе

b_кт2 = х в = х 1 = 0,136м (1.29)

В - длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части, м, можно принять
В = 0,015 м; - относительное укорочение шага обмотки, для диаметральных обмоток = 1.

Таблица 1.7

Значения коэффициентов K_л для изолированных лобовых частей

2р	2	4	6	8
Kл	1.45	1.55	1.75	1.9

Общая длина проводников фазы обмотки, м,

L = l_ср W. (1.30)

для статора:

l_л= К_л b_кт1 + 2В = 1,55х0,177+0,03=0,304м;

l_ср = 2(l_п + l_л) = 2(l₁ + l_л)=2х(0,09+0,304)=0,788м;

L₁= l_ср1хW₁=0,788 х 143 = 112,68 м

для ротора:

l_л2= К_л b_кт2 + 2В = 1,55х0,136+0,03=0,241м;

l_ср2 = 2(l_п2 + l_л2) = 2(l₂ + l_л2)=2х(0,09+0,241)=0,662м;

L₂= l_ср2хW₂=0,662 х 65 = 43,03м

Активное сопротивление фазы обмотки

R = (1.31)

где - удельное сопротивление медного материала обмотки; при расчетной температуре 75 ? С с изоляцией класса А, В, Е ? ₇₅ = 1/46; при расчетной температуре 115 ? С с изоляцией F, H ? ₁₁₅ = 1/41.

Примем класс изоляции B.

для статора:

R₁ = = = 0, 398 Ом

R₂ = = = 0, 101 Ом

Приведенное сопротивление ротора определяется по формуле



= х0,101 = 0,45 Ом. (1.32)



2. Проверочный расчет магнитной цепи

Магнитный поток, Вб, в воздушном зазоре определяется из выражения

Ф = = =0,007 Вб (2.1)

где K_Е=0,98 определяется по рис.1.1; K_в=1,11 определяется по формуле (1.6); K_об1=0,95 по табл. 1.6;

Магнитная индукция, Тл, в воздушном зазоре должна незначительно отличаться от предварительно принятой

В_б = = = 0,78 Тл (2.2)

Ранее выбранное В_б = 0,77 Тл

Магнитная индукция, Тл, в зубце статора при постоянном сечении определяется по формуле

В_z1 = = = 1,86 Тл ? 1,7-1,9 Тл (2.3)

где K_с = 0,97 - коэффициент заполнения стали.

Магнитная индукция в ярме статора рассчитывается по формуле

В_z1 = = = 0,94 Тл 1,4-1,6 (2.4)

Значение В_с должно составлять не более 1,4- 1,6 Тл для 2р = 4- 6 и 1,15- 1,35 Тл для 2р = 8.

Намагничивающий ток определяется после расчета магнитной цепи, т.е. после определения суммы магнитных напряжений на участках прохождения магнитного потока. При выполнении курсовой работы намагничивающий ток принять I? = 0,2- 0,5 соответственно для двигателей мощностью 50- 2 кВт.



3. Схема развертки обмотки статора

Обмотки машин переменного тока разделяются на всыпные из мягких катушек, полужесткие и жесткие. Рассматриваемые обмотки, состоящие из катушек, также называет секциями, так как они имеют два вывода.

В крупных машинах используют стержневые обмотки статоров и роторов. В этом разделе будут рассмотрены только всыпные обмотки.

Всыпная обмотка укладывается в полузакрытые пазы, имеющие узкий шлиц, через который поочередно каждый из проводников катушки опускают ("всыпают") в пазы [2]. Наибольший диаметр провода, применяемого для всыпных обмоток, не превышает 1,8 мм, так как провода большого диаметра имеют слишком большую жесткость и плохо уплотняются в пазах во время укладки. Если в пазу помещается только одна катушечная сторона, то получается однослойная обмотка.

Однослойные обмотки различаются выполнением катушек, катушечных групп, размещением лобовых частей. Если катушки имеют различную ширину, то получаются концентрические обмотки. Их так называют потому, что катушки, составляющие; катушечную группу, охватывают одна другую. Эти обмотки имеют лобовые части, расположенные в двух или в трех плоскостях, поэтому различают двухплоскостные (р1 - четное число. см. рис. 3.1) и трехплокостные обмотки (р1 -нечетное число).

В последнем случае при нечетном числе пар полюсов каждая фаза содержит нечетное число катушечных групп. Чтобы такая обмотка в машине имела две лобовые плоскости, одну из катушечных групп делают "кривой", т.е. одну ее сторону выполняют по размеру большой катушечной группы, а другую - по размеру малой.

Если катушки имеют одинаковую ширину и форму, то можно получить однослойную шаблонную или цепную обмотку

Для изучения принципа выполнения однослойных обмоток рассмотрим пример предварительного построения простейшей трехфазной обмотки с числом пазов Z1 = 44, числом полюсов 2р1 = 4, числом параллельных ветвей а = 1.

Полюсное деление в пазах:

Q = = = 11

Число пазов на полюс и фазу:

q₁ = = = 5,5

На рис. 3.1 показаны 40 линии пазов, разделенные на 5 полюсных делений. На каждом полюсном делении отмечены пазы, в которых должны располагаться стороны катушек, принадлежащих разным фазам. Мгновенное направление токов показано стрелками, в пределах одного полюсного деления оно будет одинаковым. Лобовые соединения должны быть выполнены так, чтобы направление токов в пазовых частях соответствовало показанному на рис. 3.1.

Их можно выполнить в нескольких вариантах, получив при этом тот или иной тип однослойной обмотки.



4. Расчет пусковой диаграммы и пусковых сопротивлений для автоматического пускаю

Выбираем электродвигатель с фазным ротором: 4АНК200L6Y3

Данные асинхронного электродвигателя

Номинальная мощность на валу машины, кВт P_2н=14

Напряжение ротора, В U_p=375

Частота питающей сети, Гц f=50

Коэф. полезного действия з=0,91

Коэф. мощности cos =0,9

Кратность максимального момента =1,8

Число пар полюсов p=4

Номинальное скольжение S_H=0,05

Ток ротора, А Ip=46

Синхронная частота вращения, об/мин n=1500

Число ступеней m=2

Определим номинальную частоту вращения, об/мин:

nн = n x (1- S_H) = 1500 x (1-0,05) = 1425 об/мин nн=1425 об/мин

Определим номинальный момент, Нм:

Мн = 9550 = 9550 = 93,82 Нм Мн = 93,82 Нм

Определим максимальный момент, Нм:

Мmax = х Мн = 1,8 х 93,82 = 168,88 Нм Мmax = 168,88 Нм

Определим коэффициенты К1 и К2:

К2=1,1

К1 = x x = x x = 1,5915

К1 = 1,5915

Определим моменты М1 и М2, Нм:

М1=К1х Мmax = 1,5915х168,88 = 268,77 Нм М1=268,77

М2=К2х Мн = 1,1х93,82 = 103,202 Нм М2=103,202 Нм

Определим частоты вращения, при которых происходят переключения сопротивлений в цепи ротора, об/мин:

n1 = (1 - ) х n n1=924,032 об/мин

n2 = n-(n-n1) x n2=1278,84 об/мин

n3 = n-(n-n2) x n3=1415,079 об/мин

Определяем сопротивление ротора, Ом:

Rp = Rp=4,707 Ом

Определяем величины сопротивлений по ступеням, Ом:

= =2,604

Rд3 = Rp х (-1) Rд3=7,55 Ом

Rд2 = Rд3 х Rд2=19,660 Ом

Rд1 = Rд2 х Rд1=51,195 Ом

Определяем сопротивление секций, из которых формируются добавочные сопротивления, Ом:

R1 = Rд1- Rд2 R1=31.535 Ом

R2 = Rд2- Rд3 R2=12,11 Ом

R3 = Rд3 R3=7,55 Ом

R1+R2+R3 = 51,195 Ом Rд1=51,195 Ом



5. Схема управления при помощи командоконтроллера

Рис. 5.1 Схема панели управления асинхронного двигателя типа ПДУ 6220

Схема включает АД с фазным ротором, типовую панель управления серии ПДУ 6220, пускорегулирующие реостаты RД и реостат динамического торможения RДТ, а так же командоаппарат SA.

Схема обеспечивает пуск АД в две ступени в функции независимой выдержки времени, автоматическое динамическое торможение, максимальную защиту АД (реле тока FA1 - FA3), защиту от самозапуска.

Командоаппарта SA, имеющий нейтральное положение 0 и три равнозначных положения влево и вправо (1, 2, 3), позволяет выбрать режимы работы. В нейтральной позиции 0 реле KV включено и обеспечивает готовность ЭП к пуску. При переводе SA в любое положение (1, 2, 3) включается линейный контактор КМ2 и на статор М подается напряжение. Одновременно включается КМ5, включающий катушку YA тормозного электромагнита, который растормаживает вал АД. Получает питание реле времени КТ3, обеспечивающее выдержку времени при динамическом торможении.

Автоматический пуск в функции времени при переводе SA, например, в положение 3 происходит благодаря последовательному шунтированию пусковых ступеней контакторами КМ3 и КМ4. Выдержки времени на их включение обеспечиваются реле времени КТ1 и КТ2.

Автоматические динамическое торможение обеспечивается при переводе рукоятки 8А в положение 0, При этом КМ2 и КМ5 отключаются, КМ1 включается и на статор подается постоянное напряжение. По истечении выдержки времени торможения реле КТЗ отключается и отключает контактор КМ1. Одновременно катушка тормозного электромагнита УА теряет питание, осуществляется механическое торможение.



6. Расчет и построение механической характеристики двигателя

Определим критическое скольжение:

Sk = Sн х (+) = 0,05 х (1,8+) = 0,165 Sk=0,165

Установим диапазон скольжений s = 0. 0001, 0.01…1

Формула Клосса (раб. характеристика)

Мmax = 168,88 Нм М(s) = 2 x

s1 = 0.01 Ms1 = 2 x = ( ) x 2 = 20,39 Нм;

n = 1500 об/мин

ns1 = n x (1 - s1) = (1-0.01) x 1500 = 1485 об/мин;

?s1 = ns1 x = 1485 x = 155,509 рад/с

s	M(s)		M	?(М)
1*10-5	0,020		0,020	153,938
0,05	93,743		93,743	149,226
0,1	149,712		149,712	141,372
0,15	168,116		168,116	133,518
0,2	165,803		165,803	125,664
0,25	155,281		155,281	117,810
0,3	142,624		142,624	109,956
0,35	130,276		130,276	102,102
0,4	119,066		119,066	94,248
0,45	109,168		109,168	86,394
0,5	100,515		100,515	78,540
0,55	92,961		92,961	70,686
0,6	86,354		86,354	62,832
0,65	80,549		80,549	54,978
0,7	75,424		75,424	47,124
0,75	70,877		70,877	39,270
0,8	66,821		66,821	31,416
0,85	63,184		63,184	23,562
0,9	59,909		59,909	15,708
0,95	56,946		56,946	7,854
1	54,253		54,253	0,000



Список литературы

Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. - М: Энергия, 1969, - 632 с,

Проектирование электрических машин / Под ред, И.П.Копылова. - М.: Энергия, 1980.-496 с.

Домборвский В.В., Хуторецкий Г.М. Основы проектирования машин переменного тока. - Л.: Энергия, 1974. - 247 с.

Петров Г.Н. Электрические машины. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 416 с.

Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974. - 840 с.

Москаленко В.В. Электрический привод. - М.: Высшая школа, 1991. - 430с

Общая электротехника / Под ред. В.С.Пантюшина. - М.: Высшая школа, 1970, -568 с.

Чиликин М.Г., Сандлер А,С. Общий курс электропривода, - М.: Энергоиздат, 1981.-576 с.

Зимин Е.Н., Преображенский В.И., Чувашов И.И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоиздат, 1981. - 552 с.

Размещено на Allbest.ru

...