Электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчет шестиполюсного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Определение числа пазов и типа обмотки статора. Определение размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчёт короткозамкнутого ротора, магнитной цепи, рабочих и пусковых характеристик двигателя. Параметры рабочего режима и тепловой расчет.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.03.2017 |
| Размер файла | 498,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Выбор главных размеров
2. Определение числа пазов и типа обмотки статора, расчет обмотки и размеров зубцовой зоны статора
3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
4. Расчет короткозамкнутого ротора
5. Расчет магнитной цепи
6. Параметры рабочего режима
7. Расчет потерь
8. Расчет рабочих характеристик
9. Расчет пусковых характеристик
10. Тепловой расчет
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Рабочие и пусковые характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Аннотация
В пояснительной записке к курсовому проекту по дисциплине «Инженерное проектирование и САПР электрических машин» представлен электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчет шестиполюсного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором полезной мощности 2,2 кВт на напряжение сети 380/660 В.
Расчет асинхронного двигателя выполнялся вручную и с использованием ЭВМ. В результате проектирования двигателя на ЭВМ в режиме диалога получен вариант проекта, удовлетворяющий требованиям технического задания.
Для спроектированного асинхронного двигателя выполнен механический расчет вала и выбраны подшипники. Определены размеры конструкции двигателя.
Пояснительная записка содержит 6 рисунков, 2 таблицы, 1 приложение и список использованный источников из 2 наименований.
Введение
Электротехническая промышленность, несмотря на все трудности после перестроечного периода, остается ведущей отраслью промышленности России. Электрические машины используются во всех промышленных, сельскохозяйственных, военных и бытовых установках. Поэтому качество электротехнических изделий во многом определяет технический уровень продукции других отраслей.
Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому их технико-экономические показатели и эксплуатационные свойства имеют важное значение для экономики нашей страны.
Проектирование электрических машин - это искусство, соединяющее знание процессов электромеханического преобразования энергии с опытом, накопленным поколениями инженеров-электромехаников, умение применять вычислительную технику и талантом инженера, создающего новую или улучшающего уже выпускаемую машину.
При создании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей машины. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны, чтобы при ее изготовлении трудоемкость и расход материалов были наименьшими, а при эксплуатации машина обладала высокой надежностью и наилучшими энергетическими показателями, при этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения ее в электроприводе.
1. Выбор главных размеров
статор двигатель обмотка ротор
Высота оси вращения для P2=2,2 кВт и 2p=6 h = 0,1 м и внешний диаметр статора Da = 0,168 м.
Внутренний диаметр статора:
D = kD•Da, (1)
где - отношение внутреннего и внешнего диаметра сердечника статора равно 0,71.
D= 0,71•0,168 = 0,119 м.
Полюсное деление
ф = р•D/(2p), (2)
ф = р •0,119/6 = 0,062 м.
Расчетная мощность:
P' = P2, (3)
где =2200 - мощность на валу двигателя, Вт;
kE=0,95 - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению
з =0,81 -значение коэффициента полезного действия двигателя
cos ц=0,73 -значение коэффициента мощности.
P' = = 3536 Вт
Электромагнитные нагрузки
А = 25•103 А/м; Вд = 0,87 Тл
Обмоточный коэффициент (предварительно для однослойной обмотки):
kоб1 = 0,95.
Расчетная длина магнитопровода:
, (4)
Где
Щ = 2nf / p = 2р•60/3 = 125,6
- синхронная угловая частота двигателя, рад/с;
- коэффициент формы поля.
== 0,087 м
Отношение
л = lд /ф = 0,087 /0,062= 1,4. (5)
Значение л = 1,4 находится в допустимых пределах.
2. Определение числа пазов и типа обмотки статора, расчет обмотки и размеров зубцовой зоны статора
Предельные значения tz1 принимаются равными:
tz1max = 0,008 м; tz1min = 0,012 м.
Число пазов статора:
(6)
Z1min = ,
Z2max = .
Число пазов на полюс и фазу:
q1 = , (7)
где m=3 - число фаз.
Принимается Z1 = 36, так как q1 должно быть четным.
q1 =
Обмотка однослойная. Схема для данной обмотки приведена на рисунке 1.
Окончательное значение зубцового деления статора:
, (8)
м.
Число эффективных проводников в пазу (предварительно, при условии
а = 1):
, (9)
Номинальный ток статора,
, (10)
А
Принимаем а = 1, тогда uп = а· u'п = 80 число эффективных проводников.
Окончательные значения:
число витков в фазе:
, (11)
линейная нагрузка:
, (12)
А/м.
магнитный поток:
Ф = , (13)
Где
,
q=2 = 0,966
для Da =0,17 м - обмоточный коэффициент для однослойной обмотки;
Вб,
индукция в воздушном зазоре:
, (14)
Тл.
Значения А и Вд находятся в допустимых пределах.
Рисунок 1. Схема трехфазной однослойной концентрической обмотки с Z1=36, 2p=6, m1=3, a1=1
Плотность тока в обмотке статора (предварительно):
, (15)
где AJ1 = 175109 А2/м3- произведение линейной нагрузки на плотность тока.
А/м2.
Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно) а = 1:
, (16)
м2.
Сечение эффективного проводника (окончательно):
Принимается nэл = 1, тогда сечение элементарного проводника:
qэл = qэф/nэф, (17)
м2.
Принимается обмоточный провод марки ПЭТВ, dэл = 0,75 мм, qэл=0,442 мм2,dиз=0,815 мм.
Сечение эффективного проводника:
qэ.ср=nэл ·qэл, (18)
qэ.ср = 10,442 = 0,442 мм2.
Плотность тока в обмотке статора (окончательно):
, (19)
А/мм2.
3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Для проектируемого асинхронного двигателя принимается трапецеидальный паз с параллельными стенками.
Вz1 = 1,82 Тл - значение магнитной индукции в зубцах статора;
Ва = 1,52 Тл - значение индукции в ярме статора.
Тогда ширина зубца:
bZ1 = , (20)
где kc= 0,97 - коэффициент заполнения пакета сталью, для оксидированной стали марки 2013;
м,
так как магнитопровод статора не разделяется на пакеты.
bZ1= = 510-3 м .
Высота ярма статора:
, (21)
м.
Размеры паза в штампе:
размер шлица: bш = 3 мм; высота шлица: hш = 0,5 мм; угол наклона грани клиновой части: в=45°.
Высота паза:
, (22)
м.
Ширина нижней части паза:
, (23)
= м.
Ширина верхней части паза:
, (24)
= 7,85·10-3 м,
, (25)
= 12,25·10-3 м.
Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:
b'1 = b1 - Д bп, (26)
где Дbп=0,1 мм - припуск по ширине паза.
b'1= 5,7·10-3- 0,1·10-3 = 5,6·10-3 м,
b'2 = b2 - Д bп, (27)
b'2= 7,7·10-3 - 0,1·10-3 = 7,6·10-3 м,
h'п.к = hп.к - Дh, (28)
где Дhп=0,1 мм - припуск по высоте паза.
h'п.к = 12,25·10-3 - 0,1·10-3 = 12,15·10-3 м.
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки:
, (29)
= 69,8·10-6 м2,
где Sпр = 0 - площадь поперечного сечения прокладок.
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:
Sиз = bиз·(2hп + b1 + b2), (30)
гдe bиз = 0,25 мм - односторонняя толщина изоляции в пазу.
Sиз = 0,25·10-3 ·(214,1·10-3 + 5,7·10-3 + 7,85·10-3) = 10,4·10-6 м2.
Коэффициент заполнения паза:
, (31)
= 0,76.
Полученное значение kз допустимо для механизированной укладки обмотки.
Рисунок 2. Паз статора (масштаб 4:1)
4. Расчет короткозамкнутого ротора
Обмотка ротора выполняется литой из алюминия.
Воздушный зазор принимается равным д=0,25 мм.
Число пазов ротора принимается равным Z2 =26.
Внешний диаметр ротора:
D2 = D - 2·д (32)
D2 = 0,119-20,3510-3 =0,1183 м.
Длина магнитопровода ротора:
l2 = l1 = 0,087 м.
Зубцовое деление ротора:
tz2 = р·D2/Z2, (33)
tz2 =р0,1183 /26 = 14·10-3 м .
Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал:
Dj = DB = kB·Da, (34)
где kB=0,23
Dj = 0,230,17 = 0,039 м.
Ток в обмотке ротора:
I2 = ki·I1·vi, (35)
I2 = 0,7843,26108=273,4 А,
где
ki = 0,2 + 0,8 cos ц, (36)
ki = 0,2 + 0,80,73 = 0,784;
, (37)
= 108.
Пазы ротора выполняются без скоса пазов.
Предварительно определяется площадь поперечного сечения стержня.
qс = I2/J2, (38)
где J2 = 3106 - плотность тока в стержне литой клетки, А/м2.
qс = 273,4 /(3106) = 91,110 -6 м2.
Паз ротора принимаем полузакрытым, грушевидным.
Принимается bш = 1 мм; hш = 0,5 мм; h'Ш = 0 мм, т.к. паз полузакрытый.
Допустимая ширина зубца:
(39)
где ВZ2 = 1,7 Тл - допустимая индукция в зубцах ротора.
= 7,4·10-3 м.
Размеры паза:
, (40)
= 6·10-3 м,
, (41)
= 2,5·10-3 м.
Высота паза:
, (42)
=14,5·10-3 м.
Уточненное значение ширины зубцов ротора:
, (43)
= 7,4·10-3 м,
, (44)
= 7,4·10-3 м.
? 7,4·10-3 м.
Принимаем b1= 6·10-3 м; b2 = 2,5·10-3 м; h1 = 14,5·10-3 м.
Полная высота паза:
, (45)
= 19,25·10-3 м.
Площадь поперечного сечения стержня:
qc = , (46)
qc =91,110 -6 м2.
Плотность тока в стержне:
J2 = I2/qс, (47)
J2= 273,4/91,110 -6 = 3,5 106 А/м2.
Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения кольца:
, (48)
= 100,4310 -6 м2.
Ток в кольце:
=385,1 А, (49)
где
, (50)
= 0,71 А.
Плотность тока в кольце:
Jкл = 0,85J2, (51)
Jкл = 0,853,5 106 = 2,8106 А/м2.
Размеры короткозамыкающих колец:
hкл = 1,25 hп2, (52)
hкл = 1,2519,25·10-3 = 24·10-3 м,
bкл = qкл / hкл, (53)
bкл = 137,510 -6 /24·10-3 = 5,73·10-3 м,
qкл = hкл · bкл, (54)
qкл = 24·10-3 5,73·10-3 =137,510 -6 м2,
Dк.ср = D2 - hкл, (55)
Dк.ср =0,1183 - 24·10-3 = 95,2·10-3 м.
Рисунок 3. Паз ротора (масштаб 4:1)
5. Расчет магнитной цепи
Магнитопровод двигателя выполнен из стали 2013; толщина листов 0,5 мм.
Магнитное напряжение воздушного зазора.
Коэффициент воздушного зазора:
kд = , (56)
где
, (57)
Для статора:
kд1 = 1,234,
=5,4,
Для ротора:
kд2 = 1,027,
=1,039,
Fд =·Bд·д·kд, (58)
Fд = 0,870,3510-31,267= 610 А.
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора
FZ1 = 2hz1·Hz1, (59)
FZ1= 2 14,1·10-31480= 41,7 А,
Где
hZ1 = hп1 = 14,1·10-3 м;
расчетная индукция в зубцах:
, (60)
=1,79 Тл.
Так как B'z1=1,79 Тл, для выбранной стали принимаем HZ1=1480 А/м.
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:
FZ2 = 2·hz2·Hz2, (61)
FZ2 = 20,01681150 = 38,6 А.
Для выбранной формы зубцов ротора:
hz2 = hП2 - 0,1·b2, (62)
hz2= 19,25·10-3 - 0,12,5·10-3 = 0,0168 м;
индукция в зубце:
, (63)
=1,7 Тл.
Так как B'z2=1,7 Тл, для выбранной стали принимаем НZ2 = 1150 А/м.
Коэффициент насыщения зубцовой зоны:
, (64)
=1,13.
Магнитное напряжение ярма статора:
Fa = LаНa, (65)
Fa= 0,082982 = 80,5 А.
Длина средней магнитной линии в ярме статора:
, (66)
=0,082 м,
где
, (67)
=0,0204 м.
Индукция в ярме статора:
, (68)
=1,66 Тл.
Для Ва = 1,66 Тл, На = 982 А/м.
Магнитное напряжение ярма ротора:
Fj = LjHj, (69)
Fj = 0,031 135 = 4,19 А.
Длина силовых линий в ярме ротора:
, (70)
=0,031 м,
Где
, (71)
=20,4·10-3 м.
Индукция в ярме ротора:
, (72)
=0,84 Тл,
Для Bj = 0,84 Тл, Hj = 135 А/м.
Магнитное напряжение на пару полюсов:
Fц = Fд + FZ1 + FZ2 + Fa + Fj, (74)
Fц = 610+ 41,7+ 38,6+ 80,5+ 4,19= 775 А.
Коэффициент насыщения магнитной цепи:
kм = FЦ/ Fд, (75)
kм = 775/610= 1,27.
Намагничивающий ток:
, (76)
=1,87 A.
Относительное значение намагничивающего тока:
Iм* = Iм /I1НОМ, (77)
Iм* = 1,87/3,26 = 0,57.
В небольших двигателях мощностью менее 2…3 кВт Iм* может достигать значение 0,5…0.6, несмотря на правильно выбранные размеры и малое насыщение магнитопровода
0,5 < Iм* <0,6
- значение намагничивающего тока находится в допустимых пределах.
6. Параметры рабочего режима
Активное сопротивление обмотки статора:
, (78)
=9,5 Ом.
Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура обмоток принимается равной vрасч = 115° С;
удельное сопротивление для медных проводников с115 = 10-6/41 Ом·м.
Средняя ширина катушки:
, (79)
где - укорочение шага обмотки статора.
=0,07 м.
Длина вылета лобовой части катушки:
lвыл = kвыл·bкт + В, (80)
где Квыл = 0,5 - коэффициент вылета для шестиполюсного двигателя с не изолированными лобовыми частями обмотки;
В=0,01 м - длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части для всыпной обмотки, укладываемой в пазы до запрессовки сердечника в корпус.
lвыл = 0,50,07 + 0,01= 0,045 м.
Длина пазовой части обмотки:
lП1 = l1 = 0,087 м.
Длина лобовой части катушки:
lл1 = Кл·bкт + 2·В, (81)
где Кл = 1,4 для 2p=6 двигателя с не изолированными лобовыми частями обмотки.
lл1 = 1,40,07 + 20,01 = 0,118 м.
Средняя длина витка обмотки:
lср1 = 2(lП1 + lл1), (82)
lср1= 2(0,087 + 0,118) = 0,41 м.
Длина проводников фазы обмотки:
L1 = lcp1 w1, (83)
L1= 0,41480= 196,8 м.
Относительное значение r1:
r1* = r1 (84)
r1* =9,5 = 0,81.
Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора:
r2 =rс + , (85)
r2=0,5110-4 + = 0,5110-4 Ом;
Сопротивление стержней короткозамкнутого ротора:
rc = с115 , (86)
где
с115 = Ом·м
- удельное сопротивление для литой алюминиевой обмотки ротора с учётом пустот при заливке;
kr = 1 - коэффициент увеличения активного сопротивления за счет эффекта вытеснения тока для номинального режима.
= 0,5110-4 Ом.
Сопротивление короткозамыкающих колец:
, (87)
= 8,910-6 Ом.
Приводим r2 к числу витков обмотки статора:
, (88)
= 0,8910-4 = 5,13 Ом.
Относительное значение
, (89)
=5,13 =0,044.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:
, (90)
=13,7 Ом.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:
, (91)
Где
h2 = hП.К - 2·bИЗ, (92)
h2= 12,25·10-3 - 3 0,25·10-3 =11,5·10-3 м.
b1 = 5,7·10-3
- ширина верхней части паза, м;
hк = 0,5·(b1 - bш), (93)
hк = 0,5(5,7·10-3 - 3·10-3) = 1,35·10-3 м,
h1 = 0, так как проводники закреплены пазовой крышкой;
, ;
- при отсутствии скоса пазов;
l'д = lд = 0,087 м.
=1,274.
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:
лл1 =0,34 (lл1 - 0,64вф), (94)
лл1 = 0,34 ·(0,118 - 0,641·0,062) = 0,612.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
лд1 = , (95)
где
, (96)
где для вcк = 0,71 и
tz2/tz1=14·10-3/10·10-3=1,4
принимается k'CK = 2.
=1,3,
=2,44.
Относительное значение:
x1* = x1 , (97)
x1* = 0,117.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
, (98)
= 7,9600,087(2,44+0,212+2,615+0) · = 217,2·10-6 Ом.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:
, (99)
Где
h0 = h1 + 0,4·b2, (100)
h0= 5,5·10-3 + 0,42,5·10-3= 15,5·10-3 м;
b1 = 6·10-3 м - ширина верхней части паза, м;
bш = 1·10-3 м - ширина шлица, м;
hш = 0,5·10-3 м - высота шлица, м;
qc = 78,1· м2 - площадь поперечного сечения стержня, м2.
kд = 1 - при расчете номинального режима двигателя;
=0 м - толщина ферромагнитной перемычки над пазом, м.
I2=273,4 А - ток ротора, А.
2,44
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:
, (101)
=0,212.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
, (102)
Где
, (103)
Где
,
находим Дz = 0,03;
=0,99
=2,615
Коэффициент магнитной проводимости скоса:
, (104)
Приводим Х2 к числу витков статора:
, (105)
= 21,7 Ом.
Относительное значение:
, (106)
= 0,186.
7. Расчет потерь
Потери в стали основные:
Рст.осн = р1,0/50 , (107)
Рст.осн = 79,5 Вт,
где p1,0/5,0 = 2,5 удельные потери для стали 2013, Вт/кг.
Масса стали ярма:
ma = р·(Dа - ha)·ha·lст1·kc1·гc, (108)
где гc=7,8103 кг/м3 - удельная масса стали кг/м3.
ma = р·(0,168 - 0,0104) 0,0104 0,087 0,97 7,8 103 = 3,39 кг.
Масса стали зубцов:
mz1 = hz1·bz1cp·Z1·lст1 ·kc1·vc1, (109)
где kда = 1,6; kдz= 1,8 - для машин мощностью менее 250 кВт.
mz1= 0,0132 5 10-3 36 0,087 0,97 7,8 103 = 1,6 кг.
Поверхностные потери в роторе:
Рпов2 =pпов2·(tz2 - bш2)Z2 lcт2, (110)
Рпов2= 100,8(14·10-3 - 1·10-3)·260,087 = 2,88 Вт.
Удельные поверхностные потери:
pпов2 = 0,5·k02·, (111)
pпов2= 100,8 Вт/м2,
где
n = 60·f/p=60·60/3=1000 об/мин
- частота вращения двигателя, об/мин;
k02 = 1,85 - для нешлифованной поверхности головок зубцов ротора.
Индукция в воздушном зазоре над коронками зубцов статора и ротора:
B02 = в02·kд·Bд, (112)
где для
bш/д =4
принимаем
в02 = 0,22.
B02 = 0,221,2670,87= 0,243Тл.
Пульсационные потери в зубцах ротора:
Pпул2 ? 0.11 , (113)
= 5 Вт.
Амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов:
Впул2 = , (114)
= 0,12 Тл.
Масса стали зубцов ротора:
mz2 = Z2hz2bz2срlст2kc2гc, (115)
mz2 = 260,019257,4·10-3·0,0870,97 7,8·103 = 2,44 кг.
Сумма добавочных потерь в стали:
Рст.доб = Рпов1 + Рпул1 + Рпов2 + Рпул2, (116)
где Рпов1 и Рпул1 ? 0.
Рст.доб =0+0+2,88+5= 7,88 Вт.
Полные потери в стали:
Pст = Рст.осн + Рст.доб, (117)
Pст = 79,5+ 7,88= 87,38 Вт.
Механические потери:
Рмех = Кт (n /10)2·D4a, (118)
где для двигателей с 2р = 6 коэффициент Кт = 1.
Рмех = 1(1000/10)2 0,1684 = 7,97 Вт.
Холостой ход двигателя:
, (119)
= 1,88 А.
Активная составляющая тока холостого хода:
Iх.х.а = , (120)
= 0,17 А.
Электрические потери в режиме холостого хода:
Рэ1х.х ? 3 I2м r1, (121)
Рэ1х.х = 31,8729,5= 99,7 Вт.
Коэффициент мощности холостого хода:
cosцх.х = Iх.х.а / Iх.х, (122)
cosцх.х = 0,17/1,88= 0,09.
8. Расчет рабочих характеристик
Коэффициент рассеяния статора:
ф1= , (123)
ф1= 0,071
Коэффициент сопротивления статора:
, (124)
= 0,046
Расчетные значения параметров схемы замещения:
Ом, (125)
, (126)
, (127)
= 5,897Ом.
= 24,94 Ом.
Сопротивление короткого замыкания :
, (129)
Ом
, (130)
= 40,083 Ом,
, (131)
= 42,93 Ом,
Добавочные потери:
, (132)
= 13,58 Вт.
Механическая мощность на валу:
, (133)
= 2221,6 Вт,
Сопротивление схемы замещения Rн, эквивалентное механической мощности
, (134)
= 152,1 Ом,
Полное сопротивление рабочего контура схемы замещения:
, (135)
= 172,2 Ом,
Номинальное скольжение:
, (136)
= 0,0373,
Номинальная частота вращения ротора, об/мин.:
, (137)
=1155 об/мин,
Активная и реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении ротора:
, (138)
=1,83 A,
, (139)
=0,165 A,
Расчетный ток ротора:
, (140)
=2,2 A,
Активная и реактивная составляющая тока статора:
, (141)
=2,35 A,
, (142)
=2,149 A.
Фазный ток статора:
, (143)
=3,184 A,
Коэффициент мощности:
, (144)
Потери мощности в обмотках статора и ротора:
, (145)
=288,9 Вт,
, (146)
=86,13 Вт,
Суммарные потери мощности в двигателе:
, (147)
=485 Вт.
Потребляемая мощность:
, (148)
=2678 Вт.
, (149)
=2685 Вт.
Коэффициент полезного действия:
, (150)
Подробный расчет приведен для Р2н. Данные расчета сведены в таблицу 1. Рабочие характеристики приведены в (приложении А) рисунок 5.
Таблица 1. Расчёт рабочих характеристик спроектированного двигателя
|
№ п/п |
Расчетная формула |
Размер-ность |
Мощность Р2н |
||||||
|
Р2н |
0,25Р2н |
0,5Р2н |
0,75Р2н |
0,9Р2н |
1,25Р2н |
||||
|
1 |
- |
0,071 |
0,071 |
0,071 |
0,071 |
0,071 |
0,071 |
||
|
2 |
- |
0,046 |
0,046 |
0,046 |
0,046 |
0,046 |
0,046 |
||
|
3 |
Вт |
13,580 |
3,395 |
6,790 |
10,185 |
12,222 |
16,975 |
||
|
4 |
Вт |
2221,6 |
561,4 |
1114,8 |
1668,2 |
2000,2 |
2774,9 |
||
|
5 |
Ом |
152,2 |
738,4 |
352,6 |
220,5 |
175,3 |
108,3 |
||
|
6 |
Ом |
172,2 |
754,9 |
370,2 |
239,3 |
194,8 |
130 |
||
|
7 |
- |
0,0373 |
0,00792 |
0,0165 |
0,02604 |
0,03255 |
0,05164 |
||
|
8 |
Об/мин |
1155 |
1190 |
1180 |
1169 |
1161 |
1138 |
||
|
А |
1,835 |
1,835 |
1,835 |
1,835 |
1,835 |
1,835 |
|||
|
9 |
|||||||||
|
10 |
А |
0,165 |
0,165 |
0,165 |
0,165 |
0,165 |
0,165 |
||
|
11 |
А |
2,2 |
0,503 |
1,027 |
1,588 |
1,95 |
2,923 |
||
|
12 |
A |
2,349 |
0,668 |
1,191 |
1,748 |
2,102 |
3,016 |
||
|
13 |
A |
2,149 |
1,815 |
1,852 |
1,956 |
2,059 |
2,477 |
||
|
14 |
A |
3,184 |
1,934 |
2,202 |
2,623 |
2,943 |
3,903 |
||
|
15 |
- |
0,738 |
0,345 |
0,541 |
0,666 |
0,714 |
0,773 |
||
|
16 |
Вт |
288,9 |
106,6 |
138,2 |
196,1 |
246,8 |
434,1 |
||
|
17 |
Вт |
86,134 |
4,483 |
18,64 |
44,6 |
67,3 |
151,1 |
||
|
18 |
Вт |
484,9 |
210,8 |
259,9 |
347,2 |
422,6 |
698,5 |
||
|
19 |
Вт |
2685 |
760,8 |
1360 |
1997 |
2403 |
3448 |
||
|
20 |
з = 1 - Рсум/ P1 |
- |
0,819 |
0,723 |
0,809 |
0,826 |
0,824 |
0,797 |
9. Расчет пусковых характеристик
Таблица 2. Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока
|
№ п/п |
Расчетная формула |
Размер-ность |
Скольжение s |
||||||
|
1 |
0,8 |
0,6 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
||||
|
1 |
о = 65,15 hc |
- |
1,338 |
1,197 |
1,037 |
0,846 |
0,598 |
0,423 |
|
|
2 |
мм |
0,015 |
0,016 |
0,017 |
0,017 |
0,018 |
0,018 |
||
|
3 |
- |
||||||||
|
4 |
- |
3,014·10-3 |
2,953·10-3 |
2,61·10-3 |
2,534·10-3 |
2,414·10-3 |
2,33·10-3 |
||
|
5 |
1,119 |
1,107 |
1,048 |
1,037 |
1,02 |
1,01 |
|||
|
6 |
- |
1,118 |
1,106 |
1,048 |
1,037 |
1,02 |
1,009 |
||
|
7 |
Ом |
5,736 |
5,674 |
5,736 |
5,318 |
5,234 |
5,179 |
||
|
8 |
Ом |
15,903 |
16,032 |
16,161 |
16,226 |
16,239 |
16,265 |
||
|
9 |
- |
1,033 |
1,064 |
1,096 |
1,111 |
1,114 |
1,121 |
||
|
10 |
- |
0,733 |
0,739 |
0,745 |
0,748 |
0,748 |
0,75 |
||
|
11 |
Ом |
6,413 |
6,344 |
6,01 |
5,946 |
5,851 |
5,79 |
||
|
12 |
Ом |
17,78 |
17,924 |
18,069 |
18,141 |
18,156 |
18,184 |
||
|
13 |
Ом |
36,435 |
37,251 |
38,396 |
41,131 |
51,002 |
75,123 |
||
|
16 |
A |
10,429 |
10,201 |
9,897 |
9,239 |
7,451 |
5,058 |
||
|
17 |
A |
14,08 |
13,772 |
13,361 |
12,472 |
10,058 |
6,829 |
||
|
18 |
A |
||||||||
|
19 |
Дbш |
м |
0,00264 |
0,002615 |
0,002573 |
0,002476 |
0,002168 |
0,001604 |
|
|
19 |
- |
0,932 |
0,927 |
0,919 |
0,901 |
0,838 |
0,7 |
||
|
20 |
- |
0,342 |
0,347 |
0,355 |
0,373 |
0,436 |
0,574 |
||
|
21 |
- |
1,033 |
1,064 |
1,096 |
1,111 |
1,114 |
1,121 |
||
|
22 |
- |
1,567 |
1,574 |
1,583 |
1,604 |
1,675 |
1,824 |
||
|
23 |
- |
1,68 |
1,687 |
1,696 |
1,719 |
1,795 |
1,955 |
||
|
24 |
- |
1,557 |
1,55 |
1,542 |
1,521 |
1,456 |
1,338 |
||
|
25 |
Ом |
8,74 |
8,782 |
8,839 |
8,975 |
9,439 |
10,435 |
||
|
26 |
Ом |
13,849 |
14,03 |
14,224 |
14,405 |
14,783 |
15,567 |
||
|
27 |
Ом |
15,913 |
17,43 |
19,517 |
24,365 |
38,757 |
67,398 |
||
|
28 |
Ом |
22,589 |
22,811 |
22,063 |
23,38 |
24,222 |
26,002 |
||
|
29 |
Ом |
27,631 |
28,708 |
30,213 |
33,768 |
45,704 |
72,239 |
||
|
30 |
А |
13,753 |
13,237 |
12,577 |
11,253 |
8,314 |
5,26 |
||
|
31 |
А |
9,228 |
9,267 |
9,258 |
9,062 |
7,642 |
5,245 |
||
|
32 |
А |
12,332 |
11,62 |
10,727 |
8,989 |
5,822 |
3,531 |
||
|
33 |
А |
15,402 |
14,863 |
14,17 |
12,764 |
9,607 |
6,323 |
||
|
34 |
- |
4,725 |
4,559 |
4,347 |
3,915 |
2,947 |
1,94 |
||
|
35 |
Н·м |
28,957 |
33,17 |
37,83 |
44,94 |
48,285 |
38,246 |
||
|
36 |
- |
1,592 |
1,824 |
2,08 |
2,471 |
2,655 |
2,103 |
Высота стержня в пазу:
hc = hп2 - hш2 - h'ш2, (151)
Приведенная высота стержня:
о = 65,15hс , (152)
о = 65,15· 0,019 · = = 1,338.
Глубина проникновения тока:
hr = hc / (1+ц), (153)
hr = 0,019/(1+0,22) = 0,015 м.
(154)
= 0,003.
м, (155)
.
kr = qс/qr, (156)
kr = 1,119.
Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора:
, (157)
= 1,118.
Приведенное сопротивление ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока:
r '2о = , (158)
r'2о = 1,118 5,13= 5,736 Ом.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока.
Для о = 1,338 принимаем ц' = 0,85.
Уточняем ток стержня:
,
Изменение индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока:
, (159)
= 0,733,
где коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения:
лп2о =, (160)
=1,033
где kin=6
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом эффекта вытеснения тока:
х'2о = х'2 Кх, (161)
х'2о = 21,70,733= 15,903 Ом.
Коэффициент рассеяния статора в режиме пуска:
, (162)
= 0,056
Коэффициент сопротивления статора:
, (163)
= 0,053.
Параметры схемы замещения в режиме пуска:
, (164)
= 14,997 Ом,
, (165)
= 6,413 Ом,
, (166)
= 17,78 Ом,
Полное пусковое сопротивление:
, (167)
= 36,435 Ом,
Расчетный ток ротора при пуске:
, (168)
= 10,429 A,
Предварительное значение тока ротора при пуске с учетом влияния насыщения:
, (169)
= 14,08 A,
Расчетная намагничивающая сила пазов статора и ротора:
, (170)
= 1,246·104,
где Kp=2,118
Эквивалентное раскрытие паза:
, (171)
= 2,645·10-3 мм,
Уменьшение проводимости пазового рассеяния:
, (172)
= 0,932.
Где
k`в=1, Дbш1=Дbш=0,00265
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния:
, (173)
= 0,342.
, (174)
Коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
, (175)
, (176)
где
, (177)
= 1,557.
Расчетное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора:
, (178)
= 8,74 Ом.
Расчетное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора:
, (179)
= 13,849 Ом.
Полное сопротивление рабочего контура схемы замещения с учетом насыщения и вытеснения тока в обмотке ротора при пуске двигателя:
, (180)
, (181)
, (182)
= 27,631 Ом.
Расчетный ток ротора при пуске:
, (183)
Активная составляющая тока статора при пуске:
, (184)
= 9,228 A.
, (185)
= 12,332 A.
Ток статора при пуске:
, (186)
= 15,402 A.
Кратность пускового тока:
, (187)
Пусковой момент:
, (188)
= 28,957 H·м.
Кратность пускового момента:
, (189)
= 1,592.
Пусковые характеристики рассчитывают для значений s = 1;0,8;0,6;0,4;0,2; и 0,1.
Подробный расчет приведен для s . Данные расчета сведены в таблицу 2. Пусковые характеристики приведены в (приложении А) рисунок 6.
10. Тепловой расчет
Потери мощности в обмотке статора подразделяют на потери в пазовой и лобовой части обмотки статора:
kp= 1,15;
, (190)
= 140,9 Вт,
, (191)
= 191,4 Вт,
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки :
, (192)
где
П1 = 2·h11 + b11 + b12, (193)
П1= 2 0,01225 + 0,00785 + 0,0057= 0,03805 м;
лэкв = 0,16 Вт/м2 для изоляции класса нагревостойкости В ;
л'экв = 1,1 Вт/(м2 ·°С).
= 2,806 єС.
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:
, (194)
Где
Пл = П1 = 0,03805 м.
bиз.л - односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки
bиз.л = 0.
= 0,634 єС.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя:
, (195)
= 15,51 єС.
где К=0,19
б1 = 83
Превышение температуры поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:
, (196)
= 13,03 єС.
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины
, (197)
= 26,3 єС.
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:
, (198)
= 53,5 єС.
где бв=19
Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме работы и номинальной температуре:
, (199)
= 355,6 Вт.
Где
, (200)
?Р' = 485 + (1,15 - 1)·( 288,9 + 86,13) = 541,3 Вт.
Эквивалентная охлаждающая поверхность корпуса:
sкop = (р·Da + 8·Пр)·(l1 + 2·lвыл), (201)
sкop = (р· 0,168 +80,18)·(0,087 + 20,045) = 0,35 м2.
где Пр = 0,18
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:
, (202)
= 79,8°С.
Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.
Требуемый для охлаждения расход воздуха:
, (203)
= 0,014 м3/c.
Коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса:
km = m, (204)
.
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
, (205)
= 0,0282 м3/c.
Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.
Q`в > Qв
0,0282 > 0,014
- условие выполняется
Заключение
В результате произведенного в данном курсовом проекте электромагнитного расчета был спроектирован асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором удовлетворяющий требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам.
Тепловой расчет показал, что наружный вентилятор обеспечивает необходимый для нормального охлаждения расход воздуха.
Технические данные спроектированного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: мощность P2 = 2,2 кВт, номинальное напряжение 380/660 В, число полюсов 2p = 6, коэффициент полезного действия з = 0.819, коэффициент мощности cosц = 0.738, кратность пускового момента Кm* =1,592, кратность пускового тока kin*=4,725.
Список использованных источников
1 Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. - 757 с.: ил.
2 Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: Учебное пособие. - Оренбург/ А. М. Кутарев - М.: ОГУ, 2003. - 128 с.
Приложение А. Рабочие и пусковые характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Рисунок 5. Рабочие характеристики спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором
Рисунок 6. Пусковые характеристики спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки сечения провода обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчёты основных потерь.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.01.2011Последовательность выбора и проверка главных размеров асинхронного двигателя. Выбор конструктивного исполнения обмотки статора. Расчёт зубцовой зоны, воздушного зазора, ротора и магнитной цепи, потерь и рабочих характеристик. Параметры рабочего режима.
курсовая работа [548,6 K], добавлен 18.01.2016Данные двигателя постоянного тока серии 4А100L4УЗ. Выбор главных размеров асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора, конфигурация его пазов. Выбор воздушного зазора. Расчет ротора и магнитной цепи.
курсовая работа [4,8 M], добавлен 06.09.2012Выбор основных размеров асинхронного двигателя. Определение размеров зубцовой зоны статора. Расчет ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, рабочих потерь. Вычисление и построение пусковых характеристик. Тепловой расчет асинхронного двигателя.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.09.2014Расчет площади поперечного сечения провода обмотки статора, размера его зубцовой зоны, воздушного зазора, ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, потерь, пусковых характеристик с целью проектирования трехфазного асинхронного двигателя.
курсовая работа [945,2 K], добавлен 04.09.2010Определение главных размеров электромагнитных загрузок, числа пазов статора и ротора, витков в фазе обмотки и зубцовой зоны. Расчет магнитной цепи статора и ротора. Параметры асинхронного двигателя. Определение потерь и коэффициента полезного действия.
курсовая работа [956,2 K], добавлен 01.06.2015Определение размеров и выбор электромагнитных нагрузок асинхронного двигателя. Выбор пазов и типа обмотки статора. Расчет обмотки и размеры зубцовой зоны статора. Расчет короткозамкнутого ротора и магнитной цепи. Потери мощности в режиме холостого хода.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.09.2012Выбор главных размеров трехфазного асинхронного электродвигателя. Определение числа пазов, витков и сечения провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет короткозамкнутого ротора, намагничивающего тока.
курсовая работа [285,6 K], добавлен 14.03.2009Определение внутреннего диаметра статора и длины магнитопровода, предварительного числа эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Магнитное напряжение воздушного зазора.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.01.2015Электромагнитный расчет трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров, определение числа пазов статора и сечения провода обмотки. Расчет размеров зубцовой зоны статора, ротора, намагничивающего тока.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 28.04.2014Расчет статора, ротора, магнитной цепи и потерь асинхронного двигателя. Определение параметров рабочего режима и пусковых характеристик. Тепловой, вентиляционный и механический расчет асинхронного двигателя. Испытание вала на жесткость и на прочность.
курсовая работа [4,8 M], добавлен 10.10.2012Выбор главных размеров асинхронного электродвигателя. Определение числа пазов, числа витков в фазе и поперечного сечения проводов обмотки статора. Расчет ротора, магнитной цепи. Параметры рабочего режима. Расчет рабочих и пусковых характеристик.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.06.2015Разработка проекта трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором по заданным данным. Электромагнитный и тепловой расчет. Выбор линейных нагрузок. Обмоточные параметры статора и ротора. Параметры рабочего режима, пусковые характеристики.
курсовая работа [609,5 K], добавлен 12.05.2014Выбор главных размеров статора, ротора и короткозамыкающего кольца. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора. Вентиляционный расчет двигателя с радиальной вентиляцией.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 15.10.2012Размеры, конфигурация, материал магнитной цепи трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Тепловой и вентиляционный расчеты, расчет массы и динамического момента инерции.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 22.03.2018Определение допустимых электромагнитных нагрузок и выбор главных размеров двигателя. Расчет тока холостого хода, параметров обмотки и зубцовой зоны статора. Расчет магнитной цепи. Определение параметров и характеристик при малых и больших скольжениях.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.12.2015Расчет основных размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора и намагничивающего тока. Расчет параметров схемы замещения. Индуктивное сопротивление фазы обмотки. Учет влияния насыщения на параметры. Построение пусковых характеристик.
курсовая работа [894,9 K], добавлен 07.02.2013Сечение провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора; магнитной цепи и намагничивающего тока. Требуемый расход воздуха для охлаждения. Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки.
курсовая работа [174,5 K], добавлен 17.12.2013Сущность z1, w1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора. Особенности расчета ротора, магнитной цепи и зубцовой зоны. Расчёт пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учётом влияния эффекта вытеснения тока.
курсовая работа [676,7 K], добавлен 04.12.2011Определение Z1, W1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду. Сечение проводников обмотки ротора.
реферат [383,5 K], добавлен 03.04.2009
