Проектирование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Размещено на http://allbest.ru

Курсовая работа

Электрические машины и аппараты

Проектирование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Введение

асинхронный двигатель статор ротор

Значение электрической энергии в народном хозяйстве и в быту непрерывно возрастает. Промышленность, транспорт, сельское хозяйство и быт населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования. Основой автоматизированного электропривода являются электрические двигатели. По мере развития силовой полупроводниковой техники и микропроцессорных систем управления двигатели постоянного тока в замкнутых системах электропривода постепенно вытесняются более надежными и дешевыми асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах в массовом количестве и в настоящее время эксплуатируются практически на всех промышленных предприятиях. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированное исполнение.

Целью расчета является определение мощности и технических характеристик асинхронного двигателя, рассчитанного на базе вышедшего из строя асинхронного двигателя.

1.Техническое задание для курсовой работы

Спроектировать трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А климатического исполнения “У3”. Напряжение обмотки статора U=220/380 В.

Исходные данные для электромагнитного расчета асинхронного двигателя являются:

1. Номинальное фазное напряжение - U_1н= 380 B.

2. Схема соединение концов обмотки статора - звездой

3. Частота питающей сети - ѓ₁= 50 Гц.

4. Синхронная частота вращения поля статора - n₁ = 800 (об/мин).

Геометрические размеры сердечника.

5.1 Наружный диаметр сердечника статора - Da = 0,40 (м.)

5.2 Внутренний диаметр сердечника статора - D = 0,28 (м.)

5.3 Длина сердечника статора - l1= 0,05 + 0,3D.

5.4 Воздушный зазор - д = 0,001м.

5.5 Размеры пазов статора (рис. 1.1) - b₁₁ = 0,0067 (м.)

b₁₂ (м.) = 0,011 (м.)

h₁₁ (м.) = 0,04 (м.)

b_ш1 (м.) = 0,0045 (м.)

h_ш1 (м.) = 0,001 (м)

6.6 Размеры пазов ротора (рис. 1.2) - b₂₁ = 0,006 (м.)

b₂₂ (м.) = 0,0033 (м.)

h₂₁ (м.) = 0,04 (м.)

b_ш2 (м.) = 0,001 (м.)

h_ш2 (м.)

5. Число пазов статора - Z₁ = 48

6. Число пазов ротора - Z₂ = 36

7. Скос пазов ротора - b_ск = 0м.

8. Ширина короткозамыкающего кольца - a_кл = 0,045 (м. )

9. Высота короткозамыкающего кольца - b_кл = 0,052 (м.)

10. Высота оси вращения - h = 140 (мм.)

2.Расчет геометрических размеров сердечников статора, ротора, расчет постоянных

Расчетная длина сердечника статора (м)

lд = l1 = 0,05 + 0,3D = 0,05+0,3*0,28 = 0,134 (м)

Размеры пазов статора (м)

Высота паза

h_n1 = h₁₁ + h_ш1 = 0,04+0,001 = 0,041 (м)

Высота зубца

h_z1 = h_n1 = 0,041 (м)

Высота коронки

h_k1 = (b₁₁+b_ш1)/3,5 = (0,0067-0,0045)/3,5 = 0,00062 (м)

Размер паза

h₁₂ = h₁₁ - h_k1 = 0,04-0,00062 = 0,039 (м)

Зубцовый шаг статора (м)

t₁= рD/ Z₁ = 3,14*0,28/48 = 0,018 (м)

Ширина зубца статора (м)

b'_z1 = (р(D+2(h_ш1+h_k1))/Z₁)-b_{11 =} (3,14(0,28+2(0,001+0,00062))/48)-0,0067 = 0,012 (м)

b''_z2 = (р(D+2h_n1)/Z₁)-b₁₂ = (3,14(0,28+2*0,041)/48)-0,011 = 0,0126 (м)

Средняя ширина зубца статора (м)

b_z1 = ( b м _z1 + b м м _z1)/2 = (0,0120+0,0126)/2 = 0,0123

Высота ярма статора (м)

h_а = (D_a-(D+2 h_n1))/2 = (0,40-(0,28+2*0,041))/2 = 0,019

Длина сердечника ротора (м)

l₂ = l₁ + 0,005 = 0,134+0,005 = 0,139

Наружный диаметр сердечника ротора (м)

D₂ = D-2д = 0,28 - 2*0,001 = 0,278

Внутренний диаметр сердечника ротора (м)

D_j = 0,3D = 0,3+0,28 = 0,084

Размеры позов ротора (м):

- высота паза ротора

h_n2 = h₂₁ h_ш2 =0,04+0,001 = 0,041

- высота зубца ротора

h_z2 = h_n2 = 0,041

- размер паза

h₂₂= (h₂₁ - (b₂₁ b₂₂)) /2 = (0,04-(0,0067+0,0033)/2 = 0,015

- зубцовый шаг ротора

t₂ = рD₂/ Z₂ =(3,14*0,278)/36 = 0,024

- ширина зубца ротора

b'_z2 = (3,14(0,278-2*0,001-0,006)/36)-0,006 = 0,017

b”_z2 = ((3,14(0,278-2(0,001+0,015))-0,006)/36)-0,0033 = 0,018

Средняя ширина зубца ротора (м)

b_z2 = ( b м _z2 b м м _z2)/2 = (0,017+0,019)/2 = 0,0175

Высота ярма ротора (м)

h_j = (D₂-D_j-2h_n2)/2 = (0,278-0,084-2*0,041)/2 = 0,056

Относительная величина скоса пазов

вм_ск= b_ск/ t₂ = 0/0,0128 = 0

Площадь поперечного сечения короткозамыкающего кольца обмотки ротора

q_кл = а_клb_кл10⁶ = 0,045*0,052*10⁶ = 2340

Синхронная угловая скорость вращения магнитного поля (рад/с)

Щ = 2р · n1/ 60 = (2*3,14*800)/60 = 83,7

Число пар полюсов машины

p = 60f/n_{1 =} (60*50)/800 = 3.75

Полюсное деление (м)

ф = рD/2p = (3,14*0,28)/(2*3.75) = 0.117

Число пазов на полюс и фазу

q = Z₁/(2pm₁) = 48/(2*3,75*3) = 2

где m₁ = 3 - число фаз обмотки статора.

2.Расчет обмоток статора и ротора

2.1 Выбор типа обмотки статора

Однослойные обмотки применяются в асинхронных машинах - малой мощности, двухслойные - в машинах средней и большой мощности - как более технологичные для таких мощностей и обеспечивающие оптимальное укорочение шага.

Коэффициент укороченного шага:

в = г/ф ,

где г - шаг обмотки

Для двухслойной обмотки в=0,78-0,83.

Отсюда шаг обмотки: г = вZ₁/2p = (0,78*48)/(2*2,13) = 8,79

2.2 Обмоточный коэффициент:

К_об1 = К_y1К_р1, где k_г1 = sin (в90?) - коэффициент укорочения, K_г1 = sin (в · 90?) = sin (0,75 · 90?) = 0,924

К_об1 = 0,924*0,966 = 0,9

К_р1 - коэффициент распределения, является функцией q - числа пазов на полюс и фазу

2.3 Расчётная мощность асинхронного двигателя (Вт):

P = 1,11D² · lд · Щ · k_об1 · А · В_б

P = 1,11*0,28²*0,134*83,7*0,9*40*10^3* 0,898 = 31,55*10³ Вт

где А - линейная нагрузка B_д - магнитная индукция. А, B_д определяются по графикам зависимостей линейной нагрузки и магнитной индукции от D_a. (Рис. 1.)

В=0,898Тл

А=40*10³

Графики зависимостей линейной нагрузки и магнитной индукции. (Рис. 1.)

2.4 Номинальный ток обмотки статора (А):

I_1н = P/3E₁, где Е₁ = k_E · U_1н = 0,97 · 220 = 213,4

I_1н = 21653/3*213,4 = 49,30

2.5 Сечение проводников фазы обмотки статора (мм²):

q_ф = I_1н/ J₁ (мм2), где J - плотность тока (5,5 ч 6,0) (А/мм2)

q_ф = 49,30/5,5 = 9

2.6 Выбор диаметра и сечения элементарного проводника

Диаметр голого элементарного проводника d должен удовлетворять двум условиям:

d = (0,5 ч 1,0) · h / 100 = 0,64 · 280/ 100 = 1,79мм, где h высота оси вращения, h = 280мм,

а d < 1,8мм => 1,79 < 1,8мм

Руководствуясь этими условиями, выбираем диаметр голого провода d по приложению Б, округляя его до ближайшего стандартного значения. По той же таблице находим сечение элементарного проводника q_эл и диаметр изолированного провода d_из.

Q_эл(мм2); d_из (мм2).

Значение диаметра изолированного провода должно удовлетворять условию:

d_из + 1,5 b_ш1,1,895 + 1,5 4,5мм.

2.7 Число параллельных элементарных проводников в фазе:

n_ф = q_ф/ q_эл = 9/1= 9

Выбираем число параллельных ветвей обмотки - а. по таблице 2.

Таблица 2. Для выбора параллельных ветвей обмотки

2.8 Число параллельных элементарных проводников в фазе

Число элементарных проводников в одном эффективном, т.е. число проводников в одной параллельной ветви обмотки. n_эл = n_ф/а = 9/3 = 3, при этом должны выполняться условия: nэл <4, а n_эл; 3<4, 33

Уточняем значение плотности потока: J₁ = I_1н/ q_ф (А/мм2), где q_ф = q_эл · n_эл · а (мм2)

J₁ = I_1н/ q_ф = 49,30/9 = 5,5

q_ф = 1*3*3 = 9

2.9 Основной магнитный поток (Вб) и линейная нагрузка (А/м)

Ф = B_дDl_д/p= (0,898*0,28*0,134)/3 = 0,01

А = 6w₁I_1н/рD = (6*118,67*39,62)/(3,14*0,28) = 32086,25

Число витков в фазе:

w₁ = E₁/(4,44*k_об1*ѓ₁*Ф) = 213,4/(4,44*0,9*50*0,009) = 118,67

Число эффективных проводников на пазу:

U_n = 2_w1am₁/Z₁ = (2*118,67*3*3)/48 = 44

Округляем значение U_n до целого числа для однослойной обмотки, до целого четного числа для двухслойной обмотки.

Уточненное значение числа витков:

w₁ = U_nZ₁/2am₁ = (44*48)/(2*3*3) = 118

Уточненное значение потока (Вб):

Ф = 0,97U_1H/4,44k_об1f₁w₁ = (0,97*380)/(4,44*0,9*50*118) = 0,0156

Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл):

B_д = Фр/Dl_д = (0,01*3.5)/(0,28*0,134) = 0,9

Магнитная индукция в зубцах статора и ротора (Тл):

= (0,9*0,018*0,134)/(0,0123*0,134*0,97) = 1,3

= (0,9*0,024*0,134)/(0,0175*0,139*0,97) = 1,2

где К_с = 0,97 коэффициент заполнения пакета сталью

Магнитная индукция в ярмах статора и ротора (Тл):

B_a = 0,01/(2*0,041*0,134*0,97) = 0,94

B_J = 0,01/(2*0,41*0,139*0,97) = 0,9

Значения магнитных индукций в зубцах и ярмах должны удовлетворять условиям:

Bz1, Bz2 < 1,9 Тл;Ba, BJ < 1,6Тл

1,32; 1,04 < 1,9Тл;0,99; 0,66 < 1,6Тл

Расчет коэффициента заполнения паза статора

Размеры b11, b12 , h12 .

b'11 = b11 · 1000 = 0,0067*1000 = 6,7 (мм)

b'12 = b12 · 1000 = 0,011*1000 = 11 (мм)

h'12 = h12 · 1000 = 0,039*1000 = 39 (мм)

Свободная площадь паза статора - площадь, занимаемая проводниками для однослойной обмотки. В данной формуле все величины выражены в миллиметрах:

S?_пс=Ѕ(b₁₁ b₁₂)h₁₂-L_u(?_u ?b) = 0,5*(6,7*11)*0,039-95,7*(0,4*0,2) = 307,07 мм²

где L_u - длина пазовой изоляции по периметру паза;

L_u = 2h₁₂ b₁₁ b₁₂ = (2*0,039+0,0067+0,011)*10³ = 95,7

?_u=0,4 - толщина пазовой изоляции;

?b = 0,2 - (для h > 100) припуск на расшихтовку сердечника.

Свободная площадь паза статора для двухслойной обмотки (мм²):

S"nc = S'nc - 0,75 · ?u(b'11 + b'12) = 307,07 - 0,75*0,4(6,7+11) = 301,7 мм²

К₃ = (d²_из U_nn_эл)/S_пс(1,248²*44*3)/301,7 = 0,68

где S_пс = S'?_пс для двухслойной обмотки.

Значения К₃ должны находится в пределах 0,8.

Ток в стержне ротора (А):

I₂ = 0,9(6w₁К_об1) I_1н/ Z₂ = 0,9*(6*118*0,9)*49,30/36 = 785,3

Ток кольца короткозамкнутой обмотки ротора

I_кл = I₂/ ? = 785,3/0,654 = 1200,76

где ? = 2sin(180? · p/Z₂) = 2sin(180*3,75/36) = 0,654

3.Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цепи проводится для определения МДС и намагничивающего тока статора, необходимого для создания в двигателе требуемого магнитного потока. На рисунке 2 представлена расчетная часть магнитной цепи четырехполюсной машины, которая состоит из пяти последовательно соединенных участков: воздушного зазора, зубцовых слоев статора и ротора, спинки статора и ротора. МДС на магнитную цепь, на пару полюсов Fц определяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи. F_ц = F_д F_z1 F_z2 F_a F_J

Рис. Магнитная цепь асинхронного двигателя (

3.1 Магнитное напряжение воздушного зазора на пару полюсов (А)

F_д = 1,6B_ддК_д 10⁶ = 1.6*0,9*0.001*1,23*10⁶ = 1771,2

где К_д- коэффициент воздушного зазора, учитывающий зубчатость статора и ротора

К_д = К_д1К_д2 = 1,19*1,04 = 1,23

= (0,018+10*0,001)/(0,018-0,0045+10*0,001) = 1,19

= (0,024+10*0,001)/(0,024-0,0015+10*0,001) = 1,04

Магнитное напряжение зубцового слоя статора (А):

F_z1 = H_z1L_z1 = 584*0,082 = 47,89 (А)

где H_z1 - напряженность магнитного поля в зубцах статора, при трапецеидальных пазах определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции

H_z1 = 584А/м, B_z1 = 1,3

L_z1 = 2*h_z1 = 2*0,041 = 0,082м

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора (A):

F_z2 = H_z2 · L_z2 = 360 · 0,082 = 29,52 (А)

где H_z2 - напряженность магнитного поля в зубцах ротора, определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции.

H_z2 = 360А/м, Bz2 = 1,2

L_z2 = 2 · h_z2 = 2 · 0,041 = 0,082м

Магнитное напряжение ярма статора (A):

F_a = H_a · L_a = 206 · 0,16 = 32,96А,

где H_a - определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции.

H_a = 206А/м, B_a = 0,94

L_a = р(D_a - h_a)/ 2p = 3,14(0,40-0,019)/(2*3,75) = 0,16

Магнитное напряжение ярма ротора(А):

F_J = H_J · L_J = 113*0,06 = 6,8

где H_J - определяется по приложению В для выбранной марки столи и для индукции

H_J = 113А/м, B_j = 0,9

L_J = р(D₂ - 2h_z2 - h_J)/ 2p = 3,14(0,278-2*0,041-0,056)/2*3,75 = 0,06м

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи (А):

F_ц = F_д + F_z1 + F_z2 + F_a + F_J = 1771,2+47,89+29,52+32,96+6,8 = 1888,37

Коэффициент насыщения магнитной цепи

kµ = Fц / Fд = 1888,37/1771,2 = 1,06

kµ = (1,1 ч 1,6)

Iµ = - pF_a/0,9m₁w₁K_ia1 = - (3,75*3296)/(0,9*3*118*0,9) = -43,026

I_м* = I_м / I_1н = - 43,026/49,3 = -0,872

4.Активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора

4.1 Среднее значение зубцового деления статора (м)

t_ср1 = р(D + h_z1)/ Z₁ = 3,14(0,28+0,041)/48 = 0,021

Средняя ширина катушки (секции) статора (м)

b_ср1 = t_ср1 y= 0,021*8,79 = 0,18

где y - шаг обмотки

Средняя длина лобовой части (секции) статора (м)

l_л1 = (1,16 + 0,14p)b_ср1 = (1,16+0,14*3,75)*0,18 = 0,3

Средняя длина витка обмотки статора (м)

l_ср1 = 2(l₁ + l_л1) = 2(0,134+0,3) = 0,868

Длина вылета лобовой части обмотки статора (м)

l_b1 = (0,12 + 0,15p) · b_ср1 + 0,01 = (0,12+0,15*3,75)*0,18+0,01 = 0,13

Длина проводников фазы обмотки (м)

L₁ = l_ср1w₁ = 0,868*118 = 102,4

Активное сопротивление обмотки статора, приведенное к рабочей температуре 115єС (для класса изоляции F). (Ом)

r₁ = с₁₁₅L₁/q_ф = (1/41)*(81,65/9) = 0,277

где с₁₁₅ = 1/41 (Ом/мм2) - удельное сопротивление меди при 115?.

То же в относительных единицах.

r₁* = r₁ · I_1н/U_1н = 0,277*49,3/380 = 0,036

где I_1н и U_1н - номинальные значения фазного тока и напряжения.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора зависит от проводимостей: пазового рассеяния, дифференциального рассеяния и рассеяния лобовых частей

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при трапецеидальном пазе:

л_n1=(h₁₂/3b₁₁)K_в1+(3h_K1/b₁₁+2b_a1)+h_a1/b_a1)E'_в1= ((0,039*0,88)/(3*0,0067))+((3*0,00062)/(0,0067+2*0,0045))+(0,001/0,0045)*0,84 = 1,99

где К_в1 и К'_в1 - коэффициенты, учитывающие укорочение шага обмотки в, выбираются в (Таб. 3)

Таблица 3. Для выбора коэффициентов, учитывающих укорочение шага обмотки

в	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Кв1	0,62	0,73	0,82	0,88	0,93	1,0
К'в1	0,5	0,66	0,77	0,84	0,92	1,0

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния статора:

л_g1=(0,9t₁(qK_об1)²К_д1К_ш1)/дК_д=(0,9*0,018*(2*0,9)2*0,023*0,962)/(1,23*0,001) = 0,94

где К_д1 = f(q) - коэффициент дифференциального рассеяния определяется по таблице

К_ш1 -коэффициент учитывающий влияние открытия паза.

К_ш1 = 1-(0,033b²_ш1/t₁д)=1-(0,033*0,0045²/0,018*0,001) = 0,962

Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора:

л_л1 = 0,34(q/l₁)(l_л1 - 0,64вф) = 0,34(2/0,134)*(0,3-0,64*0,78*0,22) = 0,96

Коэффициент магнитной проводимости обмотки статора:

л₁ = л_n1 л_g1 л_л1 = 1,99+0,94+0,96 = 3,89

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора при овальном пазе

л_n2 = (h₂₂/3*b₂₁)-(b_ш2/2b₂₁)+(h_ш2/b_ш2)+0,66 = (0,015/3*0,006)-(0,0015/2*0,006)+(0,001/0,0015)+0,66 = 2,035

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ротора:

л_g2 = t₂/(12дК_д) = 0,024/(12*0,001*1,23) = 1,62

Коэффициент приведения тока кольца к току стержня:

? = 2sin(180*p/Z₂) = 2sin(180*3,75/36) = 0,654

Коэффициент проводимости лобового рассеяния ротора:

л_л2=(2,3D_кл.ср/Z₂I₁?)lg(4,7D_кл.ср/a_кл+2b_кл) ((2,3*0,226)/(36*0,134*0,4225))lg((4,7*0,226)/ (0,045+2*0,052)) = 0,22

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора:

л₂ = л_n2 л_g2 л_л2= 2,035+1,62+0,22 = 3,875

Активное сопротивление стержня (Ом):

r_с = с₁₁₅l₂/ q_c=0,05*0,142/3293,874=2,155*10^-5

где с₁₁₅ = 1/20,5 (Ом*мм) удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки ротора при 115°.

Сопротивление участка кольца между двумя соседними стержнями (Ом):

r_кл = p₁₁₅(3,14*D_кл.ср/Z₂*q_кл) = 3,14*0,226/36*2340 = 0,84*10^-5

r_клпр = r_кл /?² = 0,4*10^-5/0,654² = 1,3*10^-5

Активное сопротивление обмотки ротора (стержня и двух колец) (Ом):

r₂ = r_с 2r_клпр = 2,155*10^-5+2*1,1*10^-5 = 4,7*10^-5

Активное сопротивление обмотки статора, приведенное к обмотке статора (Ом):

r'₂ = r₂(12(w₁К_об1)²/Z₂) = 4,355*10^-6*(12*(118*0,9)²/36 = 0,19

Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора в относительных единицах:

r'_2* = r'₂I_1н/U_1н = 0,19*49,3/380 = 0,024

5.Потери в стали. Механические и добавочные потери

Потери в стали (магнитные потери) и механические не зависят от нагрузки, поэтому они называются постоянными потерями и могут быть определены до расчета рабочих характеристик.

5.1 Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальных пазах (кг):

G_z1 = 7,8Z₁b_z1h_z1l₁k_c10³ = 7,8*48*0,0123*0,041*0,134*0,97*10³ = 24,5

Магнитные потери в зубцах статора для стали 2013 (Вт):

P_z1 = 4,4B²_z1 G_z1 = 4,4*1,3²*24,5 = 182,18

Масса стали ярма статора (Вт):

G_а1 = 7,8р(D_a - h_z1)h_al₁K_c10³= 7,8*3,14(0,40-0,041)0,019*0,134*0,97*10³ = 21,71

Магнитные потери в ярме статора для стали 2013 (Вт):

P_а1 = 4,4B²_а1 G_а1 = 4,4*0,94₂*21,71 = 84,4

Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери встали.

P_cm = 181,18[1+2*v100*0,018*(1,23-1)²]+84,4 = 377,4

Механические потери. (Для всех типов АД серии 4А)

Вт

Дополнительные потери при номинальной нагрузке определяются по эмпирической формуле.

P_доп.н = 0,004 · P' (Вт)

6.Расчет рабочих характеристик

Под рабочими характеристиками асинхронного двигателя понимаются зависимости:

P1, I1, I'2, cos ц', з, M, n = ѓ(P2),

Где Р1, Р2 - потребляемая и полезная мощности двигателя.

В основу рабочих характеристик положена система уравнений токов и напряжений, полученных из Г- образной схемы замещения асинхронного двигателя с вынесенными на выходные зажимы намагничивающим контуром.

Г- образная схема замещения и векторная диаграмма. (Рис. 3)

6.1 Коэффициент приведения параметров двигателя к Г- образной схеме замещения

С₁ = 1 + (x₁/x₁₂) = 1 + (0,196/8,831) = 1,02

x₁=15,8(f₁/100)*(w₁/100)²*(I₁/pq)*л₁=5,8*(50/100)*(118/100)2*(0,134/3,75*2) = 0,196x₁₂ = U_1h/I_м = 380/43,026 = 8,831

Активное сопротивление обмотки статора, приведенное к Г- образной схеме замещения.

r'₁ = C₁ · r₁ = 1,021*0,27 = 0,27 (Ом)

Индуктивное сопротивление короткого замыкания, приведенное к Г- образной схеме замещения.

x'_к = С₁ · x₁ + C²₁ · x'₂ = 1,02*0,196*1,02²*0,75= 0,156 (Ом)

x₂ = 7,9f₁l₁л₂10^-6 = 7,9*50*0,134*3,875*10^-6 = 0,0002

x'₂ = x₂ (12(w₁К_об1)²/Z₂ ) = 0,0002*(12*(118*0,9)²/36 = 0,75

x'_2* = x'₂I_1н/U_1н = 0,75*49,30/380 = 0,097

Активная составляющая тока холостого хода.

I_oa = (P_cm + 3 · I²µ · r₁)/3 · U_1н = (377,4+3*(-43,026)*0,27)/(3*380) = 0,3(А)

Расчет рабочих характеристик проводим для 5 значений скольжения в диапазоне:

S = 0,005 ч 1,25Sн,

где Sн - ориентировочно номинальное скольжение принимаем равным:

Sн = r'2* = 0,027

Пример вычисления для скольжения s = 0.005

C²₁ · r'₂/S = 1.02²*0.19/0.005 = 39.5 Ом

R = r'₁ + C²₁ ·r'₂/S = 0.27+(1.02²*0.19/0.005) = 39.8 Ом

X = b+(b^{`</sup>*r<sup>`}₂/S) = 2+(0*0.19/0.005) = 2 Ом

Z = vR₂ + x₂ = v39.8²+2² = 39.85 Ом

I"₂ = U_1н/Z = 380/39.85 = 9.5 А

cosц'₂ = R/Z = 39.8/39.85 = 0.998 А

sinц'₂ = x/Z = 2/39.85 = 0.05 А

I_1a = I_oa + I"₂ · cosц'₂ = 0.3+9.5*0.05 = 9.78 А

I_1p = I_op + I"₂ · sinц'₂ = 9.31+9.5*0.05 = 9.78 А

I'₂ = C₁ · I"₂ = 1.02*9.5 = 9.69 А

I₁ = vI²_1a + I²_1p = v9.78²+9.78² = 13.8 А

P₁ = 3U₁I_1a · 10^-3 = 3*380*9.78*10^-3 = 11.15 кВт

P_э1 = 3 · I²₁ · r₁· 10^-3 = 3*13.8²*0.27*10^-3 = 0.154 кВт

P_э2 = 3 · I"²₂ · r'₂ · 10^-3 = 3*9.69²*0.19*10^-3 = 0.053 кВт

P_доб = 0.005 · P₁ = 0.005*11.15 = 0.056 кВт

?P = P_cm + P_мех + P_э1 + P_э2 + P_доб = 658.8+317.4+154+56+53 = 1300 Вт = 1.3 кВт

P₂ = P₁ - ?P = 11150-1300 = 9850 Вт = 9.85 кВт

з = 1 - ?P/P₁ = 1-(1300/11150) = 0.883

cosц = I_1a/I₁ = 9.78-13.8 = 0.7

P_эм = P₁ - P_э1 - P_сm = 11.15-0.154-0.38 = 10.6 кВт

щ₁ = 2р · n₁/60 = 2*3.14*(800/60) = 83.73 Рад/с

M = P_эм · 103/щ₁ = 13.04 Н.м

n = n₁ · (1 - S) = 800*(1-0.005) = 796 Об/мин

Таблица 4.

№ п/п	Расчетная формула	Ед. изм.	Скольжение
			0.005Sн	0.01Sн	0.015Sн	0.02Sн	0.025Sн
1	C21 · r'2/S	Ом	39.5	19.77	13.18	9.88	7.9
2	R = r'1 + C21 ·r'2/S	Ом	39.8	20.04	13.45	10.15	8.18
3	x = x'к	Ом	2	2	2	2	2
4	Z = vR2 + x2	Ом	39.85	20.14	13.6	10.34	8.42
5	I"2 = U1н/Z	А	9.5	18.87	27.94	36.75	45.13
6	cosц'2 = R/Z	-	0.998	0.995	0.988	0.981	0.971
7	sinц'2 = x/Z	-	0.05	0.01	0.147	0.193	0.237
8	I1a = Ioa + I"2 · cosц'2	А	9.78	19.07	27.9	36.35	44.12
9	I1p = Iop + I"2 · sinц'2	А	10.9	12.3	14.6	17.6	21.3
10	I'2 = C1 · I"2	А	9.69	19.25	28.49	37.48	46.03
11	I1 = vI21a + I21p	А	13.8	22.69	31.49	40.13	48.64
12	P1 = 3U1I1a · 10-3	кВт	11.15	21.74	31.77	41.23	49.95
13	Pэ1 = 3 · I21 · r1· 10-3	кВт	0.154	0.58	0.8	1.3	1.91
14	Pэ2 = 3 · I'22 · r'2 · 10-3	кВт	0.053	0.211	0.46	0.792	1.19
15	Pдоб = 0.005 · P1	кВт	0.056	0.108	0.158	0.205	0.249
16	?P = Pcm + Pмех + Pэ1 + Pэ2 + Pдоб	кВт	1.3	1.935	2.454	3.333	4385
17	P2 = P1 - ?P	кВт	9.85	19.8	29.31	37.89	45.56
18	з = 1 - ?P/P1	-	0.883	0.91	0.922	0.92	0.91
19	cosц = I1a/I1	-	0.75	0.84	0.88	0.9	0.9
20	Pэм = P1 - Pэ1 - Pсm	кВт	10.6	20.78	30.59	39.55	47.66
21	щ1 = 2р · n1/60	Рад/с	83,7	83,7	83,7	83,7	83,7
22	M = Pэм · 103/щ1	Н.м	13.04	25.57	37.64	48.67	58.65
23	n = n1 ·(1 - S)	Об/мин	796	792	788	784	780

После расчета рабочих характеристик производим их построение

Р₁ (кВт); I'₂ (А); сos_ц; М (Н·м); n (об/мин); s; з

Заключение

Поставленная цель курсового проекта т.е. освоение основных приемов проектирование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в принципе была достигнута. Необходимо отметить, что расхождения, хотя и минимальны, имеют место в результате приближенного определения электромагнитных нагрузок и т.п., поэтому это наложило свой отпечаток на рассчитанные данные.

Список литературы

1. Копылов И.П. Проектирование электрических машин: том 1./Под ред. И.П. Копылова. - М.: Энергоатомиздат, 1993.

2. Копылов И.П. Проектирование электрических машин: том 2./Под ред. И.П. Копылова. - М.: Энергоатомиздат, 1993.

3. Асинхронные двигатели серии 4А: Справ./ А.Э. Кравчик и др.- М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с.

4. Радин В.И., Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Электрические машины: асинхронные машины. Под ред. И.П. Копылова. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

5. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. - М. Транспорт, 1999.- 464 с.

6. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем. Matlab 6.0.- Санкт-Петербург: Корона принт, 2001.-320 с.

7. Ключев В.И. Теория электропривода. - М: Энергоатомиздат, 2001. -704 с.

Размещено на Allbest.ru

...