Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Политехнический институт (филиал) Государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования

“Якутский Государственный Университет имени М. К. Аммосова”

Проект курсовой по дисциплине “Электрические машины”

«Расчёт асинхронного двигателя по заданным параметрам»

Выполнил студент:

группы ЭC-02

Мышаев А.И.

Мирный 2005 г.

Введение

В настоящее время все большую роль на производстве и в быту играют устройства и агрегаты, оснащенные электрическим приводом. Электрические машины различаются не только по размерам, но и по принципу действия, причём различным типам машин свойствены свои характерные преимущества и недостатки, определяющие область применения этих машин. Синхронные двигатели позволяют получить стабильную частоту вращения не зависящую от момента на валу (конечно при условии, что момент не превышает максимально допустимый и двигатель работает в синхронном режиме). Такие двигатели находят применение в системах электропривода большой мощности или там где необходима повышенная стабильность частоты вращения вала привода. В соответствующих областях находят применение так же различные специальные машины, такие как машины с катящимся или волновым ротором (применяются там где необходим большой момент на валу при набольших размерах привода), двигатели с электромагнитной редукцией, шаговые двигатели, реактивные и гистерезисные двигатели, а так же многие другие.

Важное место в семействе электрических машин занимают асинхронные двигатели, которые получили широкое распространение благодаря простоте конструкции, надежности и долговечности. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором отличаются повышенной надежностью. Благодаря отсутствию коллектора и контактных колец отсутствует искрение под щётками и невысока вероятность выхода их из строя. Так же маловероятен отказ обмотки ротора, который представляет собой литую алюминиевую клетку. Наиболее широко асинхронные двигатели распространены в электроприводах средней мощности (до 500 кВт). Они просты по конструкции и при этом дешёвые.

1. Техническое задание

Спроектировать трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором соответствующий следующим данным:

Номинальная мощность - P2=30 кВт, 2p=4

1.1. синхронная частота вращения - n₁=1500об/мин,

1.2. Номинальное напряжение - U=220/380 B;

1.3. конструктивное исполнение - IM1001;

1.4. исполнение по способу защиты от воздействия окружающей среды - IP44;

1.5. климатическое исполнение и категория размещения - У3

1.6. кратность пускового тока (не более) - [I_п^*] 8А

1.7. кратность пускового момента (не менее) - [М_п^*] 1.1 Н/м

1.8. класс нагревостойкости изоляции - F

1.9. способ охлаждения - ISO 141

2. Выбор главных размеров

1) Примем предварительную высоту оси вращения по рис. 9.18, а [1, стр. 343]

h=180мм=1,8м;

В соответствии с табл. 9.8 [1, стр. 344] принимаем h=180мм; D_a=0,313м;

2) Найдём внутренний диаметр статора D=K_dD_a=0,68*0,313=0,213м (3.1)

Где k_d=0,68 в соответствии с табл. 9.9. [1, стр. 343]:

3) Тогда полюсное деление (3.2).

4) Определим расчётную мощность по 9-4 [1, стр. 352]:

 (3.3),

где k_E - из рис. 9.20, и cos - из рис. 9.21, а [1, стр. 345].

5) Определим электромагнитные нагрузки (предварительно по рис. 9.22, б [1, стр. 346]):

А=35*10³ А/м;

B=0,768Тл.

6) Примем обмоточный коэффициент для однослойной обмотки k_об1=0,95

7) Найдём расчётную длину магнитопровода по 9-6 [1, стр. 348]:

(3.4),

где в соответствии с 9-5 [1, стр. 352]

(3.5);

8) Найдём отношение:

(3.6).

Мы видим, что значение находится в рекомендуемых пределах (рис 9.25 [1, стр. 348]).

3. Определение Z₁, , и площади поперечного сечения провода обмотки статора

9) Предельно допустимые значения t_Z1 (по рис. 9.26 [1, стр. 351]):

t_Z1min=12,2мм;

t_Z1max=15,3мм;

10) Найдем предельные значения числа пазов статора по 9-16 [1, стр. 351]:

(4.1);

(4.2).

Примем Z₁=48, тогда:

(4.3).

Принимаем однослойную обмотку.

11) Зубцовое деление статора (окончательно):

(4.5).

12) Число эффективных проводников в пазу по 9-18 [1, стр. 352]:

(4.6),

где (4.7).

13) Принимаем а=2, тогда по 9-19 [1, стр. 352]

проводников (4.7).

14) Окончательные значения по 9-20 [1, стр. 352]:

(4.8);

линейная нагрузка по 9-21 [1, стр. 353]:

(4.9).

Магнитный поток по 9-22 [1, стр. 352]

Учитывая, что для однослойной обмотки с q=4 по табл. 3.16: k_об1=k_p=0,958; для D_a=0,313м по рис. 9.20 [1, стр. 345]: k_E=0,982.

(4.10).

Индукция в воздушном зазоре 9-23 [1, стр. 353]

(4.11).

Мы видим что значения А и находятся в допустимых пределах (см. рис. 9.22, б [1, стр. 346]).

15) Плотность тока в обмотке статора (предварительно) можно определить по 9-25 [1, стр. 354] c учётом, что

AJ₁=183*10⁹ А²/м³ по рис. 9.27 б [1, стр. 355],

(4.12).

16) Тогда площадь сечения эффективного проводника (предварительно) по 9-24 [1, стр. 353], а=1

(4.13);

принимаем n_эл=3, тогда по 9-26 [1, стр. 354]:

(4.14).

17) Принимаем обмоточный провод ПЭТВ:

d_эл=1,5мм, q_эл=1,767мм², q_э.ср=n_эл*q_эл=3*1,767=5,3мм².

18) Плотность тока в обмотке статора (окончательно) по 9-27 [1, стр. 356]:

(4.15).

4. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем по рис. 9.29, а [1, стр. 361], с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.

19) Принимаем предварительно по табл. 9.12 [1, стр. 357]:

B_z1=1,9 Тл;

B_a=1,6 Тл;

k_c=0,97 (по табл. 9.13 [1, стр. 358] для оксидированой стали марки 2013 k_c=0,97);

тогда по 9-37 [1, стр. 362]:

(5.1),

и по по 9-28 [1, стр. 356]:

(5.2).

20) Размеры паза в штампе принимаем:

b_ш=4 мм; h_ш=1 мм, в=45⁰

тогда в соответствии с 9-38 [1, стр. 362]:

(5.3),

и по 9-40 [1, стр. 362]:

(5.4),

а по 9-39 [1, стр. 362]:

(5.5).

Тогда воспользуемся 9-42, 9-45 [1, стр. 365] для нахождения h₁:

(5.6).

21) Размеры паза в свету с учётом припуска на сборку:

Тогда площадь поперечного сечения паза для размещения проводников определяется как 9-48 [1, стр. 365]:

(5.7).

Причём площадь поперечного сечения прокладок равна 0:

S_пр=0.

А площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

S_из=b_из(2h_П+b₁+b₂)=0,4*(2*21,407+10,37+7,901)=24,413 мм² (5.8),

где односторонняя толщина изоляции в пазу принята в соответствии с табл. 3.1 [1, стр. 77]:

b_из=0,4 мм.

22) Коэффициент заполнения паза по 3-2 [1, стр. 101]:

(5.9).

Полученное значение коэффициента заполнения паза находится в допустимых пределах и допускает механизированную укладку обмотки в пазы.

Размеры паза в штампе показаны на рис.1:

5. Расчёт ротора

23) Воздушный зазор выбираем по рис. 9.31 [1, стр. 367]:

= 0,6мм.

24) Число пазов ротора по табл. 9.18 [1, стр. 373]:

Число зубцов статора	48	48	48	48	48	48
Число зубцов ротора	34	38	56	58	62	64

Z₂=38.

25) Внешний диаметр:

D₂=D-2= 0,213-2*6*10^-4 =211,64 мм (6.1).

26) Длина: l₂=l₁=177,068мм.

27) Зубцовое деление:

(6.2).

28) Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала (для случая, когда сердечник насажен непосредственно на вал). Тогда по 9-102 [1, стр. 385]:

D_j=D_B=k_BD_a=0,23*0,313=72 мм (6.3).

(k_B=0,23).

29) Рассчитываем ток в стержне ротора по 9-57 [1, стр. 370]:

I₂=k_iI_1i= 0,92*56,12*_i =0,928*55,5*9,681=498,603 A (6.4),

Причём k_i=0,2+0,8cosц=0,2+0,8*cos0,91=0,928 (6.5);

_I находится по формуле 9-66 [1, стр. 374]:

(6.6).

30) Найдём площадь поперечного сечения стержня (предварительно) по 9-68 [1, стр. 375];

для этого плотность тока в стержне литой клетки примем равной J₂=2,5*10⁶ A/м²= J₂=2,5 A/мм²; тогда:

мм² (6.7).

31) Принимаем размеры паза ротора в соответствии с рис. 9.40, б [1, стр. 380]

b_ш=1,5 мм;

h_ш=0,7мм;

h'_ш=0,3мм.

Рассчитываем допустимую ширину зубца по 6-77 [1, стр. 380]:

(6.8).

Размеры паза:

По 9-76 [1, стр. 380]:

(6.9);

по 9-77 [1, стр. 380]:

(6.10);

по 9-78 [1, стр. 380]:

(6.11).

Принимаем в соответствии с рис. 1:

b₁= 8,152 мм;

b₂= 3,239мм.

Полная высота паза:

(6.12).

Сечение стержня по 9-79 [1, стр. 380]:

(6.13).

Плотность тока в стержне:

(6.14).

32) Короткозамыкающие кольца выполняются в соответствии с рис рис. 9.37 [1, стр. 376].

В соответствии с 9-70 и 9-71 [1, стр. 376]:

(6.15);

тогда: (6.16);

0,85*2,5=2,125 А/мм² (6.17).

Площадь поперечного сечения короткозамыкающих колец равна по 9-72 [1, стр. 376]:

(6.18).

Размеры короткозамыкающих колец:

(6.19);

по 9-73 [1, стр 377]:

(6.20);

(6.21);

по 9-74 [1, стр 377]:

(6.22).



6. Расчёт магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2013; толщина листов 0,5 мм.

33) Найдём значения индукции в зубцах:

по 9-105 [1, стр. 387]:

Тл (7.1);

по 9-109 [1, стр. 390]:

Тл (7.2);

по 9-117 [1, стр. 394]:

Тл (7.3);

(7.4)

тогда по 9-122 [1, стр. 395]:

Тл (7.5).

Где по 9-124 для четырёхполюсных машин при 0,75(0,5D₂-h_п2)<D_j

(7.6).

34) Магнитное напряжение воздушного зазора по 9-103 [1, стр. 386]:

(7.7)

причём:

(7.8)

а по 4-15 [1, стр. 174]:

(7.9).

35) Магнитные напряжения зубцовых зон статора:

по табл. П-1.7, в для стали 2013

H_z1=2070 A/м при В_Z1=1,9Тл;

H_z2=1520 A/м при В_z2= 1,8Тл;

h_z1=h_П1=21,407 мм;

h_z2=h_П2-0,1*b₂=35,784мм.

статора по 9-104 [1, стр. 387]:

(7.10);

ротора по 9-108 [1, стр. 388]:

(7.11).

36) Коэффициент насыщения зубцовой зоны по 9-115 [1, стр. 391]:

(7.12).

37) Магнитные напряжения ярм статора и ротора:

по табл. П-16 принимаем:

H_a= 750A/м при B_a=1,6 Тл;

H_j= 203A/м при B_j= 1,053Тл;

тогда по 9-119 [1, стр. 394]:

 (7.13);

по 9-127 [1, стр. 395]:

(7.14),

по 9-116 [1, стр. 394]:

223,31*750=167,483А (7.15);

по 9-121 [1, стр. 395]:

=83,022*203/1000=16,854А (7.16).

38) Магнитное напряжение на пару полюсов по 9-128 [1, стр. 396]:

(7.17).

39) Коэффициент насыщения магнитной цепи по 9-129 [1, стр. 396]:

(7.18).

40) Найдем намагничивающий ток по 9-130 [1, стр. 396]:

 (7.19)

и его относительное значение по 9-131 [1, стр. 396]:

(7.20).

7. Параметры рабочего режима

Найдём активное сопротивление фазы обмотки статора учитывая, что для класса нагревостойкости изоляции F расчётная расч=115 С.

для меди ₁₁₅=10^-6/41 Ом*м. [1, стр. 463]:

(8.1)

. [1, стр. 463]:

(8.2)

где В= 0,01м, К_Л=1,3 (по табл. 9.23 [1, стр. 399]:)

тогда по 9-135 [1, стр. 398]::

(8.3);

Длина проводников фазы обмотки по 9-134 [1, стр. 398]:

(8.4). [1, стр. 462]:

 (8.5).

Длина вылета лобовой части катушки [1, стр. 463]:

(8.6)

К_выл=0,4

Относительное значение [1, стр. 463]:

(8.7).

41) Активное сопротивление фазы обмотки ротора для литой алюминиевой обмотки

.

Тогда по 9-169 [1, стр. 406]:

(8.8);

и по 9-170 [1, стр. 406]:

(8.9);

по 9-169 [1, стр. 406]:

(8.10).

Приводим r₂ к числу витков обмотки статора по 9-172, 9-173 [1, стр. 406]:

(8.11);

Относительное значение [1, стр. 463]:

(8.12).

42) Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора по 9-152 [1, стр. 402]:

где по табл. 9.26(рис. 9.50, е [1, стр. 402]):

(8.14)

где (см. рис. 9.50, е [1, стр. 402])

h₁=0 (проводники закреплены пазовой крышкой);

 (8.15);

1; (8.16);

.

по 9-159 [1, стр. 403]:

(8.17);

по 9-174 [1, стр. 407]:

(8.18);

по 9-176 [1, стр. 407]:

(8.19);

для и по рис. 9.51, д, [1, стр. 405]

Относительное значение по 9-186 [1, стр. 411]

(8.20).

43) Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора по 9-177 [1, стр. 407]:

(8.21),

где по табл. 9.27 [1, стр. 408] и рис. 9.52, a [1, стр. 408]:

h₁= 33,839мм; k_д=1 (для номинального режима);

0,177м;

тогда по 9-178 [1, стр. 409]:

(8.23);

по 9-180 [1, стр. 409]:

(8.24),

где

(8.25).

Приводим x₂ к числу витков статора по 9-172 [1, стр. 406]:

Ом (8.26).

Относительное значение 9-186 [1, стр. 411]:

(8.27).

8. Расчёт потерь

44) Найдём основные потери в стали по 9-187 [1, стр. 412]:

(9.1).

(2,5Вт/кг для стали 2013 по табл. 9.28 [1, стр. 412]);

по 9-188 [1, стр. 412]:

(9.2);

по 9-189 [1, стр. 412]:

Кг (9.3).

45) Найдём поверхностные потери в роторе в соответствии с 9-194 [1, стр. 414]:

(9.4)

по 9-192 [1, стр. 413]:

(9.5),

где 1,5;

по 9-190 [1, стр. 413]:

(9.6);

для по рис. 9.53 [1, стр. 413] 0,35.

46) Рассчитаем пульсационные потери в зубцах ротора в соответствии с 9-200 [1, стр. 414]:

(9.7);

тогда по 9-196 [1, стр. 414]:

Тл (9.8);

3,81 в соответствии с п. 35 расчета;

тогда в соответствии с 9-201 [1, стр. 414]:

(9.9).

47) Найдём сумму добавочных потерь в стали в соответствии с 9-202 [1, стр. 415]:

(9.10).

48) Тогда полные потери в стали в соответствии с 9-203 [1, стр. 415];

(9.11).

49) Механические потери находятся в соответствии с 9-210 [1, стр. 416]:

Вт (9.12).

Для двигателей с числом пар полюсов 2р=4 коэффициент .

50) Определим добавочные потери при номинальном режиме по таблице 9.30 [1, стр. 422]:

Вт (9.13).

51) Для холостого хода двигателя в соответствии с 9-217 [1, стр. 417]:

А (9.14);

по 9-218 [1, стр. 417]:

А (9.15),

где по 9-219 [1, стр. 417]:

Вт (9.16);

а по 9-215 [1, стр. 417]:

(9.17).

52) Активное сопротивление намагничивающего контура по 9-185 [1, стр. 410]:

(9.18);

Реактивное сопротивление намагничивающего контура по 9-185 [1, стр. 410]

.

9. Расчёт рабочих характеристик

55) По 9-223 [1, стр. 419]:

(10.1);

используем приближённую формулу 9-222 [1, стр. 419], так как ;

(10.2).

Активная составляющая тока синхронного холостого хода по 9-226 [1, стр. 420]:

(10.3);

по 9-227 [1, стр. 420]:

(10.4);

(10.5);

(10.6);

(10.7).

Потери, не меняющиеся при изменении скольжения [1, стр. 419]:

(10.8).

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь s=0,0002; 0,001; 0,002; 0,004; 0,006; 0,008; 0,01; 0,012; 0,016; 0,0178; 0,02; 0,021; 0,076; 0,082; 0,088; 0,1.

После построения кривых уточняем значение номинального скольжения 0,0178.

Результаты расчета приведены в таблице 1, стр. 27. Характеристики представлены на рис. 10.1, 10.2, 10.3.

Номинальные данные спроектированного двигателя:

площади сечения провода обмотки статора

Таблица 1

№	Расчётные формулы	Разм	Скольжение S
	S		0.004	0.006	0.008	0.01	0.012	0.016	0.0178=Sном	0.02	0.021	0.076	0.082	0.088	0.1
1	ar2/s	Ом	376.792	75.358	37.679	18.840	12.560	9.420	7.536	6.280	4.710	4.234	3.768	3.588	0.992
2	R = a+ar2/s	Ом	376.923	75.490	37.811	18.971	12.691	9.551	7.667	6.411	4.841	4.365	3.899	3.720	1.123
3	X = b+br2/s	Ом	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764	0,764
4	Z = (R2+X2)0,5	Ом	376.924	75.494	37.818	18.986	12.714	9.582	7.705	6.457	4.901	4.455	3.974	3.798	1.358
5	I2 = U1/Z	А	0.584	2.914	5.817	11.587	17.304	22.960	28.552	34.073	44.886	49.383	55.367	57.931	161.960
6	cos 2 = R/Z	-	1.000	1.000	1.000	0.999	0.998	0.997	0.995	0.993	0.988	0.985	0.981	0.980	0.827
7	sin 2 = X/Z	-	0.00203	0.010	0.020	0.040	0.060	0.080	0.099	0.118	0.156	0.172	0.192	0.201	0.563
8	I1a = I0a+I2cos 2	А	1.489	3.819	6.721	12.483	18.178	23.793	29.317	34.739	45.243	49.556	55.238	57.651	134.800
9	I1p = I0p+I2 sin 2	А	16.327	16.355	16.443	16.792	17.366	18.157	19.158	20.359	23.325	24.797	26.974	27.984	107.448
10	I1 = (I1a2+I1p2)0,5	А	16.395	16.795	17.764	20.924	25.140	29.929	35.021	40.265	50.901	55.414	61.473	64.084	172.384
11	I2 = c1I2	А	0.597	2.981	5.951	11.854	17.702	23.489	29.209	34.858	45.920	50.519	56.641	59.265	165.688
12	P1 = 3U1I1a10-3	кВт	0.983	2.521	4.436	8.239	11.997	15.703	19.349	22.928	29.860	32.707	36.457	38.050	88.968
13	PЭ1 = 3I12r110-3	кВт	0.104	0.109	0.122	0.169	0.244	0.345	0.473	0.625	0.998	1.183	1.456	1.583	11.452
14	PЭ2 = 3I22r210-3	кВт	0.000077	0.0019	0.0076	0.030	0.068	0.119	0.184	0.262	0.455	0.551	0.693	0.759	5.930
15	PДОБ = 0,005P1	кВт	0.00491	0.013	0.022	0.041	0.060	0.079	0.097	0.115	0.149	0.164	0.182	0.190	0.445
16	P=PСТ+РМЕХ+PЭ1+РЭ2+РДОБ	кВт	0.958	0.972	1.001	1.089	1.220	1.392	1.603	1.851	2.452	2.747	3.181	3.381	18.676
17	Р2 = Р1 - P	кВт	0.025	1.548	3.436	7.150	10.777	14.311	17.746	21.077	27.408	29.960	33.277	34.669	70.292
18	= 1 - P/P1	-	0.026	0.614	0.774	0.868	0.898	0.911	0.917	0.919	0.918	0.916	0.913	0.911	0.790
19	cos = I1a/I1	-	0.091	0.227	0.378	0.597	0.723	0.795	0.837	0.863	0.889	0.894	0.899	0.900	0.782

10. Расчёт пусковых характеристик

56) Необходимо рассчитать точки характеристик, соответствующие скольжениям s=1..0,1 с шагом 0,1.

В связи с тем, что расчёты выполняются на ЭВМ, привожу подробный расчёт только для одного значения скольжения (s=1). Данные расчета других точек сведены в таблице 2, стр. 31.

57) Параметры с учётом вытеснения тока (С):

по рис. 9.73 [1, стр. 458]

(11.1);

(11.2);

для 2,252 находим по рис. 9.57 [1, стр. 428]

1,18;

в соответствии с 9-246 [1, стр. 427]:

(11.3);

по 9-253 [1, стр. 429]:

(11.4),

где (11.5).

Тогда по 9-247 [1, стр. 427]:

(11.6);

и по 9-257 [1, стр. 430]:

(11.7).

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

(11.8).

58) Индуктивное сопротивление обмотки ротора: по табл. 9.27 [1, стр. 408] (см. также п. 47 расчёта):

По п. 47 (11.10);

тогда в соответствии с 9-256 [1, стр. 430]:

(11.11);

и по 9-261 [1, стр. 431]:

(11.12).

59) Пусковые параметры по 9-277 и 9-278 [1, стр. 437]:

(11.13);

(11.14).

60) Расчёт токов с учётом влияния эффекта вытеснения тока по 9-280 [1, стр. 437]:

(11.15);

(11.16);

Ток ротора приближённо без учёта влияния насыщения по 9-281 [1, стр. 437]:

(11.17).

По 9-283 [1, стр. 437]:

(11.18).

Таблица 2

№	Расчётные формулы	Разм
	Скольжение S	-	1	0.9	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3	0.2	sкр=0.121	0.1
1	= 63,61hCS0,5	-	2.252	2.137	2.014	1.884	1.745	1.593	1.424	1.234	1.007	0.783	0.712
2	()	-	1.18	1.02	0.9	0.72	0.58	0.43	0.28	0.17	0.1	0.0338	0.023
3	hr = hC/(1+)	мм	16.242	17.528	18.636	20.586	22.410	24.761	27.662	30.263	32.189	34.25	34.611
4	kr = qC/qr	-	1.764	1.651	1.567	1.444	1.350	1.252	1.157	1.091	1.050	1.013	1.008
5	KR =1+(rC/r2)(kr - 1)	-	1.546	1.465	1.405	1.317	1.250	1.180	1.112	1.065	1.036	1.01	1.005
6	r2 =KRr2	Ом	0.111	0.105	0.101	0.095	0.090	0.085	0.080	0.077	0.075	0.073	0.072
7	kД = ()	-	0.670	0.710	0.750	0.800	0.840	0.880	0.900	0.930	0.960	0.97	0.980
8	П2 = П2 - П2	-	2.163	2.224	2.285	2.361	2.422	2.483	2.514	2.560	2.605	2.621	2.636
9	KX = 2 / 2	-	0.904	0.915	0.927	0.942	0.953	0.965	0.971	0.980	0.988	0.991	0.994
10	x2 = KXx2	Ом	0.392	0.397	0.402	0.409	0.414	0.419	0.421	0.425	0.429	0.43	0.431
11	RП = r1 +c1Пr2/s	Ом	0.242	0.248	0.257	0.266	0.281	0.301	0.332	0.388	0.508	0.739	0.864
12	XП = x1 +c1Пx2	Ом	0.702	0.707	0.712	0.718	0.724	0.729	0.731	0.735	0.739	0.74	0.742
13	I2 = U1 / (RП2+XП2)0,5	А	296.44	293.73	290.63	287.14	283.42	279	273.921	264.612	245.387	210.29	193.162
14	I1 = I2 (RП2+(XП+x12П)2)0,5/(c1Пx12П)	А	302.79	300.11	297.01	293.55	289.83	285.4	280.242	270.788	251.202	215.372	197.898

11. Расчёт пусковых характеристик с учётом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

Расчёт проводим для точек характеристик, соответствующих s=1; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1, при этом используем значения токов и сопротивлений для тех же скольжений с учётом влияния вытеснения тока (см. табл. 2).

Данные расчёта сведены в таблице 3 на стр. 35. Подробный расчёт приведён для s=1. Пусковые характеристики представлены на рис. 12.1, 12.2.

61) Индуктивные сопротивления обмоток. Принимаем ;

Тогда по 9-263 [1, стр. 432]:

(12.1);

По 9-264 [1, стр. 433]:

(12.2).

По 9-265 [1, стр. 433]:

(12.3).

По рис 9.61 [1, стр. 432] для 5,236 Тл определяем: .

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:

в соответствии с 9-266 [1, стр. 433]величина дополнительного раскрытия паза статора, мм:

(12.4);

(12.5);

по 9-269 [1, стр. 434]:

(12.6);

по 9-272 [1, стр. 434]:

(12.7);

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения по 9-274 [1, стр. 434]:

(12.8).

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения по 9-275 [1, стр. 434]:

(12.9).

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

по 9-271 [1, стр. 434]:

 (12.10),

где по 9-270 [1, стр. 434]:

(12.11);

по 9-273 [1, стр. 434]:

(12.12).

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения по 9-274 [1, стр. 434]:

(12.13).

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния вытеснения тока и насыщения по 9-276 [1, стр. 435]:

Ом (12.14).

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

в соответствии с 9-278 [1, стр. 437]:

где по 9-277 [1, стр. 437]:

 (12.16).

62) Расчёт токов и моментов:

по 9-280 [1, стр. 437]:

(12.17);

(12.18);

по 9-281 [1, стр. 437]:

(12.19);

по 9-283 [1, стр. 437]:

(12.20

).

Кратность пускового тока с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения по 9-284 [1, стр. 437]:

(12.21);

Кратность пускового момента с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения 9-284 [1, стр. 437]:

 (21.22).

Полученный в расчёте коэффициент насыщения отличается от принятого на 2%.

(12.23).

63) Критическое скольжение определяем после расчёта всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений и . По 9-286 [1, стр. 439]:

(12.24),

после чего рассчитываем точку характеристики, соответствующую

0,121;

3,004.

Кратности пускового и максимального моментов и пускового тока спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям ГОСТ.

Таблица 3

№	Расчётные формулы	Разм
	Скольжение S	-	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	sкр=0.121	0.1
1	kНАС	-	1.35	1.32	1.30	1.28	1.25	1.22	1.2	1.1	1.08	1.06	1.05
2		A	4953	4799	4676	4549	4385	4213	4068	3602	3280	2759	2510
3	BФ =(FП.СР.10-6) / (1,6CN)	Тл	5.236	5.073	4.943	4.808	4.635	4.453	4.300	3.808	3.467	2.916	2.653
4	к = ( BФ)	-	0.45	0.455	0.46	0.463	0.465	0.47	0.475	0.48	0.51	0.75	0.8
5	с1 = (t1 - bШ1)(1 - к )	мм	5.462	5.412	5.362	5.333	5.313	5.263	5.213	5.164	4.866	2.483	1.986
6	П1 НАС. = П1 - П1 НАС.	-	1.109	1.110	1.111	1.112	1.113	1.114	1.115	1.116	1.124	1.207	1.230
7	Д1 НАС. = к Д1	-	0.766	0.774	0.783	0.788	0.791	0.800	0.808	0.817	0.868	1.276	1.361
8	х1 НАС. = х11 НАС. / 1	Ом	0.218	0.219	0.219	0.220	0.220	0.221	0.221	0.222	0.226	0.262	0.269
9	c1П. НАС. = 1+х1 НАС./х12П	-	1.012	1.013	1.013	1.013	1.013	1.014	1.014	1.015	1.016	1.019	1.019
10	с2 = (t2 - bШ2)(1 - к )	мм	8.798	8.718	8.638	8.590	8.558	8.478	8.398	8.318	7.839	3.999	3.199
11	П2 НАС. = П2 - П2 НАС.	-	1.593	1.655	1.717	1.794	1.855	1.917	1.948	1.995	2.046	2.136	2.182
12	Д2 НАС. = к Д2	-	0.914	0.924	0.934	0.941	0.945	0.955	0.965	0.975	1.036	1.524	1.625
13	х2 НАС. = х22 НАС. /2	Ом	0.252	0.258	0.264	0.271	0.276	0.282	0.286	0.290	0.300	0.348	0.360
14	RП. НАС. = r1+c1П. НАС. r2/s	Ом	0.241	0.247	0.257	0.266	0.280	0.301	0.331	0.388	0.507	0.741	0.867
15	XП.НАС=х1НАС.+с1П.НАС.х2НАС	Ом	0.473	0.480	0.487	0.494	0.500	0.507	0.511	0.517	0.531	0.616	0.636
16	I2НАС=U1/(RП.НАС2+ХП.НАС2)0,5	A	414.3	407.56	399.87	392.124	383.74	373.3	361.1	340.4	299.6	228.443	204.6
17	I1 НАС=I2 НАС [(RП.НАС)2+(ХП. НАС+ х12П) 2] 0,5/(c1П. НАСх12П)	A	420.2	413.65	406.08	398.469	390.23	379.9	367.7	347.3	306.1	234.432	210.3
18	kНАС. = I1 НАС. /I1	-	1.37	1.35	1.31	1.30	1.27	1.20	1.18	1.09	1.07	1.06	1.04
19	I1 = I1 НАС. /I1 НОМ	-	7.5	7.45	7.317	7.180	7.031	6.845	6.626	6.258	5.516	3.790
20	М = (I2НАС/I2НОМ)2КR(sHОМ/s)	-	1.802	1.826	1.898	1.922	2.024	2.163	2.381	2.550	2.920	3.005	2.906

12. Тепловой расчёт

64) Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя по 9-315 [1, стр. 449]:

°С (13.1);

по табл. 9.35 [1, стр. 450];

.

По 9-313 [1, стр. 449]:

(13.2);

по рис. 9.67, б [1, стр. 450], 110.

65) Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора по 9-316 [1, стр. 450]:

(13.3),

где по 9-317 [1, стр. 451]:

(13.4).

для изоляции, обладающей тепловой прочностью класса F:

;

1,079 находим:

].

66) Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей по 9-319 [1, стр. 452]:

 (13.5),

где по 9-314 [1, стр. 449]:

(13.6);

.

67) Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины по 9-320 [1, стр. 452]:

68) Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя по 9-321 [1, стр. 452]:

(13.8).

69) Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды по 9-322 [1, стр. 452]:

(13.9);

по 9-327 [1, стр. 453]:

(13.10),

где по рис. 9.70 [1, стр. 453]:

для ;

по рис. 9.67, б [1, стр. 450]:

для м.

По 9-324 [1, стр. 452]:

(13.11);

по 9-323 [1, стр. 452]:

.

70) Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды по 9-328 [1, стр. 453]:

(13.13).

71) Проверка условий охлаждения двигателя.

Требуемый для охлаждения расход воздуха по 9-340 [1, стр. 456]:

(13.14),

где по 9-341 [1, стр. 456]:

(13.15).

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором в соответствии с 9-342 [1, стр. 456]:

(13.16).

Мы видим, что вентилятор обеспечивает достаточное охлаждение машины, так как ()

Таким образом, двигатель не нуждается в дополнительной системе охлаждения.

Заключение

При курсовом проектировании был спроектирован асинхронный двигатель соответствующий техническому заданию.

В ходе проектирования были изучены методы расчёта асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, особенности их конструирования и применения. Были рассмотрены различные материалы и конструктивные узлы, применяемые при изготовлении асинхронных двигателей. При проектировании асинхронного двигателя широко применялась ЭВМ. Была освоена система автоматического проектирования AutoCad, с помощью которой были выполнена графические работы. Так же при выполнении курсовой работы была изучена программа MathCad, с помощью которой были написаны программы для расчёта пусковых и рабочих характеристик проектируемого двигателя.

Полученные в ходе выполнения работы характеристики соответствуют техническому заданию. Выполнен так же расчёт потерь и тепловой расчёт асинхронного двигателя. Расчётные значения потерь соответствуют стандартам двигателей такого класса. Улучшить характеристики двигателя (например, уменьшить потери или кратность пускового тока) можно путём применения более современных материалов для изготовления конструктивных элементов двигателя.

Список библиографических источников

1. “Проектирование электрических машин” под редакцией профессора И.П. Копылолва. Москва, “Высшая школа”, 760 страниц, 2002 год.

2. “Проектирование электрических машин”, О.Д. Гольдберг, Я.С. Гурин, И. С. Свириденко. Москва, “Высшая школа”, 430 страниц, 2001 год.

3. А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская, справочник, Москва, “Энергоиздат”, 1982 год.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Размещено на Allbest.ru

...