Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Выбор главных размеров асинхронного двигателя. Проектирование обмотки статора, паза и ярма. Разработка ротора. Расчет магнитной цепи. Параметры обмоток в рабочем режиме. Расчет потерь в номинальном режиме работы. Параметры Т-образной схемы замещения.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 27.09.2017
Размер файла 588,0 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/

Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Техническое задание

асинхронный двигатель обмотка

Спроектировать асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором: P2 = 11 кВт, U = 220/380 В, 2р = 2; конструктивное исполнение IM1001; исполнение по способу защиты IP44; способ охлаждения IC0141; климатическое исполнение и категория размещения У3, класс нагревостойкости изоляции F.

1. Выбор главных размеров

Высота оси вращения (предварительно) h = 130 мм (рисунок 9.18,а) принимаем ближайшее значение h = 132 мм, наружный диаметр статора

Da = 0,225 м.

Внутренний диаметр статора

Полюсное деление

Расчетная мощность

где Ке = 0,983 (рисунок 9.20), (рисунок 9.21, а)

Электромагнитные нагрузки (предварительно (по рисунку 9.22,б))

А = 26400 А/м

Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки (предварительно)

Коб1 = 0,95

Расчетная длина воздушного зазора

где - синхронная угловая скорость вала двигателя

Полученное значение находится в допускаемых пределах (рисунок 9.25)

2. Проектирование обмотки статора

Предельные значения tz1 (рисунок 9.26)

t z1max = 16,4 мм

t z1min = 13,7 мм

Число пазов статора

Принимаем Z1 = 24, тогда

Обмотка однослойная.

Зубцовое деление статора (окончательно)

Число эффективных проводников в пазу (предварительно, при условии а = 1)

Принимаем а = 1, тогда

Число витков в фазе обмотки (окончательно)

Значение линейной нагрузки (окончательно)

А/м

Значение потока

Индукция в воздушном зазоре

Значения А и Вб находятся в допускаемых пределах.

Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

по рисунку 9.27, б

Сечение эффективного проводника (предварительно)

Принимаем nэл = 4, тогда qэл = 0,985

По приложению 3 подбираем обмоточный провод ПЭТВ

Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

3. Проектирование паза и ярма статора

Выбираем паз статора по рисунку 1

Рисунок 1 - Трапецеидальный паз статора

Принимаем Bz1 = 1,65 Тл Ba = 1,5 Тл (таблица 9.12)

Размеры паза в штампе принимаем: bш1= 3,3 мм hш1 = 0,5 мм

Размеры паза в свету с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников:

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

4. Проектирование ротора

Воздушный зазор

Ток в стержне ротора

Площадь поперечного сечения стержня

Паз ротора овальный полузакрытый по рисунку 2.

Рисунок 2 - Полузакрытый овальный паз ротора

Принимаем:

Принимаем

Допустимая ширина зубца

Размеры паза

Уточненная ширина зубца ротора

Уточненная площадь сечения стержня

Плотность тока в стержне

Площадь поперечного сечения кольца

Плотность тока в кольце

Размеры колец:

Высота кольца

Толщина кольца

Средний диаметр кольца

5. Расчет магнитной цепи

Марка стали магнитопровода - 2214 с толщиной листов 0,5 мм.

Коэффициент воздушного зазора

Магнитное напряжение воздушного зазора

Расчетная индукция в зубце

Магнитная напряженность в зубце статора по приложению П1

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

Расчетная индукция в зубце ротора

Магнитная напряженность в зубце ротора по приложению П1

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

Коэффициент насыщения зубцовой зоны

- удовлетворяет условиям.

Длина средней силовой линии в ярме статора

Индукция в ярме статора

Магнитная напряженность в ярме по приложению П1

Магнитное напряжение ярма статора

Высота ярма ротора при p=1

Длина средней силовой линии в ярме ротора при р=1

Окончательное значение индукции в ярме ротора

Магнитная напряженность в ярме ротора

Магнитное напряжение ярма ротора

Магнитное напряжение на пару полюсов

Коэффициент насыщения магнитной цепи

Намагничивающий ток

Относительная величина

о.е.

6. Параметры обмоток в рабочем режиме

Средняя ширина катушки

Длина лобовой части витка

где =1,2 по таблице 9.23

Длина вылета лобовой части

где =0,26 по таблице 9.23

Средняя длина витка

Длина проводников фазы обмотки

Активное сопротивление фазы обмотки статора:

Относительное значение

о.е. (0,02-0,04)

Удельное сопротивление алюминия, залитого в паз

Ом•м

Сопротивление стержня

Сопротивление кольца

Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

Приведенное сопротивление

Относительное значение

о.е. (0,02-0,03)

Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора

Размеры паза статора на рисунке 3

Рисунок 3 - Размеры паза статора

Высота паза, занятая обмоткой

мм

Толщина клина или пазовой крышки

мм

Толщина прокладки между слоями

Коэффициент, учитывающий влияние укорочения катушек статора на поток рассеяния паза

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

по рисунку 9.51

Относительное значение

о.е. (0,08-0,14)

Индуктивное сопротивление фазы короткозамкнутой обмотки ротора

Форма паза представлена на рисунке 4

Рисунок 4 - Размеры паза ротора

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

Коэффициент проводимости скоса

Индуктивное сопротивление фазы

Приведенное индуктивное сопротивление

Относительное значение

о.е. (0,1-0,16)

7. Расчет потерь в номинальном режиме работы

Потери в стали основные

Удельные потери в стали

Показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания

Коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности потока и технологических факторов

Удельная масса стали

Масса ярма

Масса зубцов

Основные потери в стали статора

Основные потери в ярме статора

Основные потери в зубцах статора

Поверхностные потери в стали статора и ротора

Относительная величина ширины шлица паза статора и ротора

Амплитуда пульсаций индукции на поверхности статора и ротора

Коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности коронок зубцов на величину поверхностных потерь

Удельные потери на поверхности статора

Удельные потери на поверхности ротора

Поверхностные потери

Пульсационные потери в зубцах статора и ротора

Амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении статора и ротора

Масса зубцов ротора

Пульсационные потери в зубцах статора

Сумма добавочных потерь в стали:

Полные потери в стали

Механические потери

при р=1

Потери в меди статора

Потери в меди ротора

Суммарные потери

Холостой ход двигателя

Потери в меди статора

Активная составляющая тока холостого хода:

Ток холостого хода

Коэффициент мощности в режиме холостого хода

8. Параметры Т-образной схемы замещения в рабочем режиме ЭДС, индуцированная в фазе статора рабочим потоком

Главные сопротивления фазы статора, соединяемые в ветви намагничивания параллельно

Сопротивления ветви намагничивания, соединяемые последовательно

9. Расчет рабочих характеристик АД

, значит для расчета с1 можно использовать приближенную формулу

Активная составляющая тока синхронного холостого хода

Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения

Номинальное скольжение предварительно берем

Характеристики рассчитываем для скольжений s = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03

Результаты расчета сведены в таблицу 1.

Данные расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Таблица 1 - Рабочие характеристики

№ п/п

Рачетная формула

Единица

Скольжение

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

sн =

0,026

1

Ом

56,86

28,43

18,95

14,22

11,37

9,48

10,94

2

Ом

0

0

0

0

0

0

0

3

Ом

57,32

28,89

19,41

14,68

11,83

9,94

11,40

4

Ом

2,338

2,338

2,338

2,338

2,338

2,338

2,338

5

Ом

57,37

28,98

19,55

14,99

12,06

10,21

11,64

6

А

3,83

7,59

11,25

14,68

18,24

21,55

18,90

7

-

0,999

0,997

0,993

0,979

0,981

0,974

0,979

8

-

0,041

0,081

0,120

0,156

0,194

0,229

0,201

9

А

4,099

7,567

11,171

14,372

17,893

20,990

18,503

10

А

5,117

5,575

6,310

7,250

8,499

9,895

8,759

11

А

6,556

9,399

12,826

16,097

19,809

23,205

20,510

12

А

3,930

7,787

11,543

15,062

18,714

22,110

19,391

13

кВт

2,705

4,994

7,373

9,486

11,809

13,853

12,373

14

кВт

0,058

0,119

0,222

0,350

0,530

0,727

0,572

15

кВт

0,013

0,049

0,108

0,184

0,284

0,396

0,305

16

кВт

0,014

0,025

0,037

0,049

0,059

0,069

0,061

17

кВт

0,526

0,634

0,808

1,024

1,314

1,633

1,373

18

кВт

2,179

4,360

6,565

8,462

10,495

12,220

11,000

19

-

0,806

0,873

0,890

0,892

0,889

0,882

0,889

20

-

0,666

0,834

0,890

0,907

0,914

0,914

0,914

Рабочие характеристики представлены на рисунке 5

Рисунок 5 - Рабочие характеристики

Номинальные данные спроектированного двигателя:

10. Расчет пусковых характеристик

Подробный расчет для s = 1.

Параметры с учетом вытеснения тока:

где

Для по рисунку 9.57 находим , по рисунку 9.58 находим

Глубина проникновения тока:

Если , то и по следующим формулам

Если , то

Иначе , а

При s = 1 , а ,181

Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока

Приведенное активное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока

Изменение индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока

Индуктивное сопротивление рассеяния фазы приведенной обмотки ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока

Пусковые параметры

Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения тока

Данные расчета других точек сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчет токов с учетом поверхностного эффекта

№ п/п

Расчетная формула

Единица

Скольжение

1

0,8

0,5

0,2

0,1

Sкр = 0,196

1

-

1,455

1,301

1,031

0,654

0,465

-

2

-

0,300

0,220

0,110

0,065

0,046

-

3

-

1,18

1,13

1

1

1

1

4

мм

17,6

18,7

20,6

21,5

21,9

22,9

5

-

1,11

1,08

1

1

1

1

6

Ом

0,301

0,292

0,270

0,270

0,270

0,270

7

-

0,900

0,920

0,960

0,985

0,990

0,985

8

-

1,317

1,346

1,383

1,406

1,141

1,410

9

-

0,979

0,986

0,992

0,996

0,997

0,996

10

Ом

1,096

1,105

1,112

1,115

1,117

1,115

11

Ом

0,756

0,820

0,998

1,820

3,191

1,848

12

Ом

2,242

2,252

2,259

2,262

2,264

2,262

13

А

92,98

91,80

89,08

75,78

56,23

75,32

14

А

94,41

93,25

90,62

77,07

57,70

76,60

Принимаем для s = 1, коэффициент насыщения kнас = 1,6

Средняя МДС обмотки статора, отнесенная к одному пазу обмотки статора

Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре

Для по рисунку 9.61 находим

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения

Расчет токов и моментов

Кратность пускового тока с учетом влияния поверхностного эффекта и насыщения

Кратность пускового момента с учетом влияния поверхностного эффекта и насыщения

Полученный в расчете коэффициент насыщения

Отличие от принятого ранее

% = 1,9% - удовлетворяет требованиям.

Результаты расчеты при других скольжениях сведены в таблицу 3.

Таблица 2 - Расчет токов с учетом насыщения

Расчетная формула

Единица

Скольжение s

1

0,8

0,5

0,2

0,1

sкр = 0,196

1

-

1,60

1,55

1,45

1,20

1,10

1,20

2

А

4904

4696

4269

3005

2062

2986

3

Тл

6,591

6,312

5,738

4,039

2,772

4,013

4

-

0,38

0,40

0,43

0,59

0,76

0,59

5

мм

8,184

7,920

7,524

5,412

3,168

5,412

6

-

0,774

0,778

0,789

0,847

0,952

0,850

7

-

1,106

1,164

1,251

1,717

2,212

1,717

8

Ом

0,685

0,697

0,716

0,818

0,934

0,818

9

-

1,009

1,010

1,010

1,011

1,013

1,011

10

мм

11,904

11,520

10,944

7,872

4,608

7,872

11

-

0,873

0,875

0,877

0,897

0,940

0,897

12

-

1,110

1,183

1,274

1,711

2,144

1,725

13

Ом

0,588

0,605

0,626

0,729

0,836

0,732

14

Ом

0,754

0,830

1,058

1,972

3,499

2,003

15

Ом

1,278

1,308

1,348

1,555

1,781

1,558

16

А

149,48

142,02

128,38

87,60

56,03

86,70

17

А

148,42

143,25

131,46

92,75

60,88

91,45

18

-

1,57

1,53

1,45

1,20

1,06

1,20

19

-

7,24

6,96

6,38

4,51

2,96

4,46

20

-

1,68

1,90

2,37

2,93

2,52

2,94

Пусковые характеристики представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 - Пусковые характеристики

11. Тепловой расчет

Электрические потери в пазовой части обмотки статора при предельной температуре обмотки

Коэффициент теплоотдачи с поверхности сердечника статора в зазор по рисунку 9.67,а

Доля потерь в сердечнике и пазовой части обмотки, передаваемая по воздуху внутри машины, по таблице 9.35

К = 0,22

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя

Расчетный периметр поперечного сечения полуоткрытого паза статора

Односторонняя толщина изоляции в пазу

Эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции для класса нагревостойкости F

Коэффициент теплопроводности внутренней изоляции

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора

Электрические потери в лобовой части обмотки статора при предельной температуре обмотки

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей

Превышение температуры поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя

Потери в меди при предельной температуре

Потери, передаваемые корпусу

Потери, передаваемые воздуху, находящемуся внутри машины

Среднее значение периметра поперечного сечения ребер корпуса АД

PSR = 0,26 м

Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды

Допустимое превышение температуры над температурой внешней среды для класса изоляции F

Перегрев обмотки статора находится в допустимых пределах.

12. Вентиляционный расчет

Требуемый для охлаждения расход воздуха

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором

Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Определение главных размеров электродвигателя. Расчёт обмотки, паза и ярма статора. Параметры двигателя для рабочего режима. Расчёт магнитной цепи злектродвигателя, постоянных потерь мощности. Расчёт начального пускового тока и максимального момента.

    курсовая работа [339,5 K], добавлен 27.06.2016

  • Данные 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 06.09.2012

  • Определение 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 10.09.2012

  • Расчет параметров обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М. Клосса и в режиме динамического торможения.

    курсовая работа [827,2 K], добавлен 23.11.2010

  • Последовательность 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 18.01.2016

  • 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 10.01.2011

  • Изоляция обмотки статора и короткозамкнутого ротора. Активные и индуктивные сопротивления обмоток. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами. Расчет параметров номинального режима работы асинхронного двигателя.

    курсовая работа [4,3 M], добавлен 15.12.2011

  • Выбор 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 15.10.2012

  • Разработка 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 12.05.2014

  • Определение 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 11.12.2015

  • Выбор 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 27.09.2014

  • Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Размеры короткозамыкающего кольца, овальных закрытых пазов и магнитной цепи. Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя. Расчет параметров номинального режима работы.

    курсовая работа [344,0 K], добавлен 23.02.2014

  • Определение 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 01.06.2015

  • Перспектива совершенствования технологии проектирования электрических машин. Выбор главных размеров. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора, магнитной цепи, параметров рабочих режимов, потерь, рабочих характеристик. Работа двигателя при отключениях.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 17.08.2013

  • Расчет 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 10.10.2012

  • Выбор 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 08.06.2015

  • Расчет 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 04.09.2010

  • Размеры, 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 22.03.2018

  • Свойства и характеристики асинхронного двигателя. Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи. Параметры обмоток статора и короткозамкнутого ротора; активные и индуктивные сопротивления. Расчёт магнитной цепи. Режимы номинального и холостого хода.

    курсовая работа [859,3 K], добавлен 29.05.2014

  • Параметры Т-образной схемы замещения трехфазного трансформатора. Фактические значения сопротивлений вторичной обмотки. Коэффициент мощности в режиме короткого замыкания. Определение потерь мощности трехфазного асинхронного двигателя, схема включения.

    контрольная работа [339,6 K], добавлен 05.03.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.