Расчет двигателя с короткозамкнутым ротором

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет двигателя с короткозамкнутым ротором

Техническое задание:

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором:

P₂ =24 кВт, n₁ = 1500 об/мин; U=220/380 В; конструктивное исполнение IM1001; исполнение по способу зашиты от воздействия окружающей среды IP44; категория климатического исполнения УЗ.

1. Число пар полюсов р=60f/n₁ = 6050/1500=2.

Выбор главных размеров

2. Высота оси вращения (предварительно) по рис. 6-7, а h=164 мм.

Из табл. 6-6 принимаем ближайшее меньшее значение h=160 мм и D_a = 0.272 м

3. Внутренний диаметр статора D= K_DD_a=0,66-0,272=0,1795? 18•10^-3 м

[K_D= 0,66 по табл. 6-7]

4. Полюсное деление

м

5. Расчетная мощность по (6-4)

Вт

[ - по рис. 6-8; и cosц - по рис. 6-9, а],

6. Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рис. 6-11, а

А = 3310³ А/м; В_д =0,765 Тл.

7. Обмоточный коэффициент для однослойной, обмотки (предварительно)

8. Расчетная длина воздушного зазора по (6-6)

м

Щ=2рn₁/60=2р1500/60=157 рад/с.

9. Отношение

Полученное значение выше рекомендуемых пределов (рис. 6-14, а), поэтому принимаем следующую большую из стандартного ряда (табл. 6-6) высоту оси вращения h=180 мм. Повторяем расчеты по пп. 2-9:

D_a = 0.313 м

D= K_DD_a=0,66-0,313=0,206 м

м

kВт

[ - по рис. 6-8; и cosц - по рис. 6-9, а],

Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рис. 6-11, а

А = 3510³ А/м; В_д =0,77 Тл.

Расчетная длина воздушного зазора

м

Отношение

Значение л=0.9 находится в рекомендуемых пределах.

Определение Ж₁, щ₁ и сечения провода обмотки статора

10. Предельные значения t₁ (по риc.6-15) мм. мм.

11. Число пазов статора по (6-16)

Z_1min =рD/t_1max=3.140.206/0.0145=44.6

Z_1max =рD/t_1min=3.140.206/0.0125=51.7

Принимаем Z₁=48, тогда Обмотка однослойная.

12. Зубцовое деление Статора (окончательно)

м.

13. Число эффективных проводников в пазу [предварительно, при условии а=1 по (6-17)]:

14. Принимаем a==2, тогда по (6-19).

15. Окончательные значения по (6-20)

[по (6-21)

по (6-22)

[для однослойной обмотки с q=4 по табл. 3-13: ; D_a=313 мм по рис. 6-8, k_E=0,978]

Тл [по (6-23)].

Значения A и В_д находятся в допустимых пределах.

16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно) по (6-25)

[(АJ₁) =185 10⁹ А²/м³ по рис. 6-16, б].

17. Сечение эффективного проводника (предварительно) по (6-24)

мм²;

принимаем n_эл=3, тогда мм². Обмоточный провод ПЭТМ (по табл. П-28): d_эл=1,32 мм; q_эл= 1,368 мм², q_эф= 1,368 3=4.1 мм², d_из= 1,405 мм.

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно) по (6-27)

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора - по рис. 6-19, а с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.

19. Принимаем предварительно по табл. 6-10: B_Z1=1,8 Тл; Bа=1,5 Тл, тогда по (6-39)

мм

[По табл. 6-11 для оксидированных листов-стали];

по (6-28)

мм.

20. Размеры паза в штампе принимаем b_ш1=3,7 мм; h_ш1=1 мм. при большой мощности двигателя

по (6-40)

мм;

по (6-41)

мм;

по (6-42)

мм;

по (6-45), (6-46)

мм;

21. Размеры пава в свету с учетом припуска на cборку по (6-47):

Площадь поперечного сечения паза, для размещения проводников по (6-51)

мм²;

Площадь поперечного сечения прокладок S_пр=0

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу

мм²;

где односторонняя толщина изоляции в пазу мм; по табл. 3-8.

22. Коэффициент заполнения паза

Расчет ротора

25. Воздушный зазор (по рис. 6-21) д=0,6 мм.

26. Число пазов ротора (по табл. 6-15) Z₂=38

27. Внешний диаметр D₂=D-2д=0.206-20.610^-3=0.2048 м.

28. Длина м.

29. Зубцовое деление

мм.

30. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал, по (6-101)

м = 72 мм; ( по табл. 6» - 16)

31. Ток в стержне ротора по (6-60)

А

[ по рис. 6-22;no (6-68)].

Пазы выполняются без скоса

32. Площадь поперечного сечения стержня по (6-69)

м²=217,4 мм²;

[плотность тока в стержне литой клетки принимаем А/м²].

33. Паз ротора - по рис. 6-27, б. Принимаем b_ш2=1,5 мм; h_ш=0,7 мм; мм.

Допустимая ширина зубца по (6-77)

мм.

 по табл. 6-10

Размеры паза: по (6-74)

мм

по (6-75)

мм;

по (6-76)

мм

Принимаем (см. рис. 1) b₁=8.2 мм; b₂ = 2.5 мм; h₁ = 34.5 мм.

Полная высота паза

мм

Сечение стержня по (6-78)

мм².

34. Плотность тока в стержне

А/м².

35. Короткозамыкающие кольца (см. рис. 6-26). Площадь поперечного сечения по (6-73)

мм²

A.

Где - по (6-71) и (6-72);

А/м².

Размеры замыкающих колец:

мм;

мм;

мм²;

мм.

Расчет намагничивающего тока

36. Значения индукций; по (6-104)

ток двигатель асинхронный ротор

Тл;

пo (6-104)

Тл;

по (6-105)

Тл;

по (6-107),

Тл

[расчетная высота ярма ротора по (6-109)

мм

37. Магнитное напряжение воздушного зазора

по (6-110)

38. Магнитные напряжения зубцовых зон: статора

по (6-111)

А;

ротора по (6-113) А

[по табл. П-17, а для стали 2013A/M при Тл; мм мм].

39. Коэффициент насыщения зубцовой зоны по (6-120)

40. Магнитные напряжения ярм статора и ротора:

по (6-121)

А;

по - (6-123). А

[по табл. П-16 H_a=520 А/м при В_a = 1.5 Тл; H_j =185 А/м при B_j = 1 Тл]

по (6-122)

м;

по (6-124)

м,

где по (6-125)

мм

41. Магнитное напряжение на пару полюсов по (6-127)

А.

42. Коэффициент насыщения магнитной цепи по (6-128)

43. Намагничивающий ток по (6-129)

A;

относительное значение по (6-130)

o.e

Параметры рабочего режима

44. Активное сопротивление фазы обмотки статора по (6-131)

Ом.

Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная _расч=115°С.

Для меди = Омм.

Длина проводников фазы обмотки

по (6-133)

м

[по (6-134): м;

м; м,

где В=0,01 м; по табл. 6-19; K_л = 1,3;

м

Длина, вылета лобовой части катушки

м = 82 мм,

где по табл. 6-19 K_выл=0.4,

Относительное значение

o.e

45. Активнoе сопротивление фазы обмотки ротора

по (6-164)

Ом

[по (6-165)

Ом

по (6-166)

Ом;

где для литой алюминиевой обмотки ротора Ом-м.]

Приводим г₂ к числу витков обмотки статора по (6-169):

Ом.

Относительное значение

о.е

46. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора по (4-42)

Ом,

где пo (6-155).

по табл. 6-22 (рис. 6-38, ж)

коэффициент магнитной проводимости пазового расстояния:



где (см. рис. 6-66)

мм, мм, , ,

По (6-154) коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:

по (6-170) коэффициент магнитной проводимости деффиринциального рассеяния

по (6-172) для полузакрытых пазов с учётом скоса паза:

для,по рис. 6-39д.

Относительное значение

о.е.

47, Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора по (6-173)

Ом,

Где по табл. 6-23 (рис. 6-40, а, и)

мм.мм

(для рабочего режима)

м - по (6 - 156);

по (6-176)

по (6-174)

по (6-175

,

так как и

Приводим х₂ к числу витков статора по (6-178):

Ом

Относительное значение

о.е.

Расчет потерь

48, Потери в стали основные по (6-183)

Вт

[Вт/кг и в=1,5 для стали 2013 по табл. 6-24];

по (6-184)

кг,

Где кг/м³;

по (6-185)

кг.

;

49. Поверхностные потери и роторе по (6-190)

Вт;

по (6-188)

Вт/м²

Где

по (6-186)

для по рис. 6-41

50. Пульсационные потери в зубцах ротора по (6-196)

Вт

[пo (6-192)

Тл;

из п. 37 расчёта;

по (6-197)

кг.

51. Сумма добавочных потерь в стали по (6-198):

Вт.

52. Полные потери в стали по (6-199)

Вт.

53. Механические потери по (6-205)

Вт

[для двигателей: 2 р=4 коэффициент Кт= 1,3 (l-Da) = 1,3 (1-0,313) =0,893].

54. Добавочное потери при номинальном режиме

Вт.

55. Холостой ход Двигателя:

по (6-212)

A

по (6-213)

где по. (6-214)

 Вт;

по. (6-215)

Расчет рабочих характеристик

56. По (6-179)

Ом;

по (6-180)

Ом;

по (6-218)

[используем приближенную формулу, так как lгl<l°;

по (6-217)

по (6-222)

А;

по (6-223)

;

;;.

Потери, не меняющиеся при изменении скольжения;

Вт=0.7443 кВт.

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь s = 0,0037; 0,007; 0,011; 0,015; 0,0185; 0,022.

После построения кривых уточняем значение номинального скольжения s_н=0.0195.

Результаты расчета приведены в табл. 1. Характеристики представлены на рис. 3.

Номинальные данные спроектированного двигателя: Р_2H=24 кВт; U_1H = 220/380 В;

I_1Н = 44.4А; соsц = 0,91; ; s_H=0,0.185

Данные для расчёта рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

2 р=4; I_oa =0.78 A; I_op=I_м=10.5 A; c₁=1.027; r₁=0.213 Oм; r'₂=0.092 Ом; Р_доб,н=0,133 кВт;

Р_ст+Р_мех=0,744 кВт; а=0,218; а'=1,054; b=1.332; b'=0

Расчётная формула	Скольжение	Единица
	0.0037	0.007	0.011	0.015	0.0185	0.022	0.0195
	26.2	13.8	8.8	6.46	5.24	4.4	4.97	Ом
	0	0	0	0	0	0	0	Ом
	26.41	14.02	8.822	6.68	5.46	4.62	5.19	Ом
	1.332	1.332	1.332	1.332	1.332	1.332	1.332	Ом
	26.46	14.08	8.92	6.81	5.62	4.8	5.36	Ом
	8.32	15.62	24.66	32.3	39.1	45.83	41.04	А
	0.998	0.995	0.989	0.981	0.971	0.96	0.968	-
	0.05	0.094	0.15	0.195	0.237	0.277	0.248	-
	9.08	16.32	25.16	32.46	38.74	44.77	40.5	А
	10.91	11.96	14.199	16.8	19.76	23.19	20.67	А
	14.2	20.23	28.9	36.54	43.48	50.42	45.47	А
	8.54	16	25.32	33.17	40.15	47	42.14	А
	6	10.77	16.6	21.42	25.5	29.5	26.7	кВт
	0.128	0.26	053	0.85	1.2	1.62	1.32	кВт
	0.02	0.07	0.176	0.3	0.44	0.61	0.49	кВт
	0.013	0.027	0.056	0.09	0.127	0.17	0.139	кВт
	0.9	1.1	1.5	1.98	2.5	3.1	2.69	кВт
	5.1	9.67	15.1	19.44	23	26.4	24	кВт
	0.85	0.89	0.909	0.907	0.901	0.89	0.887	-
	0.639	0.8	0.87	0.88	0.89	0.88	0.89	-

57. Расчёт пусковых характеристик. Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжениям s=l; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1

Подробный расчет приведен для скольжения s = l. Данные расчета других точек сведены в табл. 2. Пусковые характеристики спроектированного двигателя представлены на рис. 4.

Расчётная формула	Скольжение	Единица
	1	0,8	0,5	0,2	0,1
	2.54	2.27	1.8	1.14	0.8	-
	1.5	1.15	0.65	0.12	0.04	-
	3.38	3.44	2.97	2.74	2.78	-
	3.06	2.77	2.43	2.27	2.3	-
	0.28	0.255	0.22	0.2	0.21	Ом
	0.6	0.67	0.82	0.94	0.97	-
	0.72	0.744	0.792	0.83	0.838	-
	0.517	0.534	0.568	0.596	0.6	Ом
	0.34	0.37	0.44	0.56	0.6	Ом
	0.445	0.45	0.48	0.54	055	Ом
	1.016	1.016	1.017	1.019	1.02	-
	0.5	0.53	0.66	1.23	2.35	Ом
	0.79	0.82	0.92	1.11	1.16	Ом
	235.3	225	194	133	84	А
	238	228	197	135.7	86	А
	5.36	5.13	4.43	3	1.93	-
	1.7	1.92	2	2.2	1.8	-

Параметры с учётом вытеснения тока

(): по (6-235)

, по рис. 6-46 находим ц=1,5; по рис 6-47

Активное сопротивление обмотки ротора:

По (6-236)

м =16 мм.

По (6-243)

мм²

Где мм

По (6-237)

По (6-247)

Приведённое активное сопротивление ротора с учётом действия эффекта вытеснения тока (п. 45)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора: по табл. 2 и рис. 6-40, а. (также п. 47 расчёта)

[при s=l предварительно принимаем ];

по (6-251)

по (6-250)

Ом,

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения по (6-269), принимая с_1П=1,

А.

58. Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для s=l коэффициент насыщения и и приводим расчет для

А,

По (6-252)

А.

пo (6-253)

Тл

где по (6-254)

По рис. 6-50 для Тл находим

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения: по (6-255)

мм;

по (6-258)

по (6-261)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения по (6-263)

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения

по (6-264)

7

где



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

по (6-260)

где по (6-259)

мм;

по (6-262)

= 1,74 - 0,38 «1,36,

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения

по (6-263)

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

по (6-265)

0 м,

где

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

по (6-266)

\

по (6-267)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды

по (6-328)

Расчёт вентиляции Требуемый для охлаждения расход воздуха по (6-340)

По (6-341)



m = 2.5 для двиг. с 2 р=4, h ? 160 мм

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором

.

Размещено на Allbest.ru

...