Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• 1. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал
• 1.1 Главные размеры
• 1.2 Сердечник статора
• 1.3 Сердечник ротора
• 2. Обмотка статора
• 2.1 Параметры общие для любой обмотки
• 2.2 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами
• 3. Обмотка короткозамкнутого ротора
• 3.1 Размеры короткозамыкающего кольца
• 4. Расчёт магнитной цепи
• 4.1 МДС для воздушного зазора
• 4.2 МДС при трапецеидальных пазах статора
• 4.3 МДС при овальных полузакрытых пазах ротора
• 4.4 МДС для спинки статора
• 4.5 МДС для спинки ротора
• 4.6 Параметры магнитной цепи
• 5. Активные и индуктивные сопротивления обмоток
• 5.1 Сопротивление обмотки статора
• 5.2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами
• 5.3 Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя (с вынесенным на зажимы намагничивающим контуром)
• 6. Режимы холостого хода и номинальный
• Литература
• Приложение. Рабочие характеристики


Введение

Современный электропривод - это комплекс из аппаратов и устройств, предназначенный для управления и регулирования физическими и мощностными показателями электродвигателя. Наиболее распространенным электрическим двигателем, применяемым в промышленности, является асинхронный двигатель. С развитием силовой электроники и разработкой новых мощных систем управления асинхронным двигателем, электропривод на базе асинхронного двигателя и преобразователей частоты, является лучшим выбором, для управления различными технологическими процессами. Асинхронный электропривод обладает лучшими технико-экономическими показателями, а разработка новых энергосберегающих двигателей, позволяет создавать энергоэффективные системы электропривода.

Асинхронный электродвигатель, электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора n меньше частоты вращения поля n1. Таким образом ротор совершает асинхронное вращение по отношению к полю.

Целью курсовой работы является проектирование асинхронного двигателя. По средствам данного проектирования мы изучаем свойства и характеристики данного двигателя, также изучаем особенности данных двигателей. Данная работа является неотъемлемой частью курса изучения электромашин.

1. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

1.1 Главные размеры

1. Высоту оси вращения асинхронного двигателя определяем по таблице 9-1 на основании n₁ и Р_н.

Для Р_н =18,5 кВт, n₁=3000 об/мин

h=160 мм, 2р=2.

2. Наружный диаметр сердечника D_{Н 1} при стандартной высоте оси вращения h=160 мм выбираем из таблицы 9-2. При данных условиях D_{Н 1}=285 мм.

3. Для определения внутреннего диаметра сердечника статора D₁ воспользуемся зависимостью D₁=f(D_{Н 1}) приведённой в таблице 9-3. Для D_{Н 1}=197 мм;

D₁=0,61D_{Н 1-}4;

D₁=0,61 285-4 = 170 мм.

4. Из рисунка 9-1 найдём среднее значение k_Н=f(P₂) асинхронных двигателей

Для Р_Н=18,54 кВт; 2р=2;

k_Н=0,982.

5. Для двигателей с короткозамкнутым ротором исполнения по защите IP44 предварительные значения по рисунку 9-2

Для Р_Н=18,5 кВт

=0,91.

6. Для двигателей с короткозамкнутым ротором исполнения по защите IP44 принимаем значение cos по рисунку 9-3,а при 2р = 6

cos =0,89.

7. Расчётная мощность P? для двигателей переменного тока:

,

где - КПД;

cos - коэффициент мощности при номинальной нагрузке;

Вт.

8.Для нахождения линейной нагрузки обмотки статора А ₁ воспользуемся рисунком 9-4а и таблицей 9-5

А ₁ =345 0,86 1,1=326,37 А/см.

9. При нахождении максимального значения магнитной индукции в воздушном зазоре В будем использовать рисунок 9-4 б и таблицу 9-5

В=0,765 · 0,96=0,734 Тл.

10. Для определения длины сердечника статора зададимся предварительным значением обмоточного коэффициента k_{оь 1}, при 2р=2

k_{оь 1}=0,79.

11. Найдём расчётную длину сердечника l₁

;

мм.

12. Конструктивная длина сердечника статора l₁ округляется до ближайшего кратного 5

l₁= 120 мм.

13. Коэффициент

= l₁ / D₁;

=120 / 169,85 = 0,707.

14. Из таблиц 9-6 и 9-7 находим _max, с учетом поправочного коэффициента k_4.

_max = (1,46-0,00071 D_{Н 1}) •k₄;

_max = (1,46-0.00071 ·285) ·0,95 = 1,195.

1.2 Сердечник статора

15. Для данной высоты оси вращения выбираем марку стали 2013.

16. Сердечник собираем из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.

17. Для стали 2013 используем изолирование листов оксидированием.

18. Коэффициент заполнения стали принимаем равным

k_С = 0,97.

19. Количество пазов на полюс и фазу выбираем из таблицы 9-8.

При 2р = 2;

h = 160 мм;

q₁ = 6.

20. По выбранному значению q₁ количество пазов сердечника статора z₁ определяем по формуле 9-3:

z₁ = 2р m₁ q₁,

где m₁ - количество фаз;

z₁ = 2 3 6 = 36.



1.3 Сердечник ротора

21. Для данной высоты оси вращения выбираем марку стали 2013.

22. Сердечник собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм.

23. Для сердечника принимаем то же изолирование листов, что и для статора - оксидирование.

24. Коэффициент заполнения стали принимаем равным

k_С = 0,97.

25. Размер воздушного зазора между статором и ротором принимаем из таблицы 9-9

При h = 160 мм и 2р = 2;

= 0,8мм.

26. Скос пазов ck=1.

27. Наружный диаметр сердечника ротора D_{Н 2}

D_{Н 2} = D_1-2;

D_{Н 2} = 169,85-2 0,8 = 168,25 мм.

28. Для высоты вращения h 71 мм внутренний диаметр листов ротора D₂

D₂ 0,23 D_{Н 1};

D₂ 0,23 285 = 65,55 мм.

29. Длина сердечника ротора l₂ принимаем равной длине сердечника статора l₁ при h ? 250 мм.

l₂ = l₁ = 120 мм.

30. Количество пазов в сердечнике для двигателя с короткозамкнутым ротором находим по таблице 9-12 при z₁=36 и 2р=2

z₂ = 28.



2. Обмотка статора

2.1 Параметры общие для любой обмотки

Для нашего двигателя принимаем однослойную всыпную концентрическую обмотку из провода марки ПЭТВ (класс нагревостойкости В), укладываемую в трапецеидальные полузакрытые пазы.

31. Обычно обмотку статора выполняют шестизонной; каждая зона равна 60 электрических градуса. При шестизонной обмотке коэффициент распределения k_{Р 1}

k_{Р 1} = 0,5/(q₁sin(б/2));

k_{Р 1} = 0,5/(6 sin(5⁰)) = 0,956.

32. Укорочение шага ₁принимаем равным

₁ = 0,6, при 2р=2.

33. Двухслойную обмотку выполняем с укороченным шагом y_{П 1}

y_{П 1} = ₁ z₁ / 2p;

y_{П 1} = 0,6 36 / 2 = 10,8.

34. Коэффициент укорочения k_y1

k_y1=sin(₁•90)= sin(0,6*90)=0,809.

35. Обмоточный коэффициент k_{ОБ 1}

k_{ОБ 1} = k_{Р 1} · k_y1;

k_{ОБ 1} = 0,956 · 0,809 = 0,774.

36. Предварительное значение магнитного потока Ф

Ф = В D₁l₁ 10^-6/p;

Ф = 0,734 169,85 12010^-6/1 = 0,015 Вб.

37. Предварительное количество витков в обмотке фазы ₁

₁ = k_нU₁/(222 k_{ОБ 1}(f₁/50) Ф);

₁ = 0,982 380/(222 0,774 0,015) = 144,867.

38. Количество параллельных ветвей обмотки статора а ₁ выбираем как один из делителей числа полюсов

а ₁ = 1.

39. Предварительное количество эффективных проводников в пазу N_{П 1}

N_{П 1} = ₁а ₁(рq₁);

N_{П 1} = 144,867 1/(1 6) = 24.144

40. Значение N_{П 1} принимаем, округляя N_{П 1} до ближайшего целого значения

N_{П 1} = 24.

41. Выбрав целое число, уточняем значение ₁

₁ = N_{П 1}рq₁а ₁;

₁ = 24 1 6/1 = 144.

42. Значение магнитного потока Ф

Ф = Ф₁/₁;

Ф = 0,015 144,867/144 = 0,015 Вб.

43. Значение индукции в воздушном зазоре В

В = В₁/₁;

В = 0,734 144,867/144 = 0,738 Тл.

44. Предварительное значение номинального фазного тока I₁

I₁ = Р_н 10³/(3U₁cos);

I₁ = 18,5 10³/(3 380 0,91 0.89) = 20,037 А.

45. Линейная нагрузка статора А ₁

А ₁ = 10N₁z₁I₁(D₁a₁);

А ₁ = 10 24,145 36 20,037/(р 169,85 1) = 326,559 А/см.

46. Среднее значение магнитной индукции в спинке статора В_{С 1} найдём из таблицы 9-13

При h = 160 мм, 2р = 2

В_{С 1} = 1,58 Тл.

47. Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора t₁

t₁ = D₁z₁;

t₁ = р 169,85 /36 = 14,822 мм.

2.2 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

48. Принимаем предварительное значение магнитной индукции в наиболее узком месте зубца статора по таблице 9-14

В ₃₁ = 1.75 Тл.

49. Ширину зубца статора определяем b₃₁

b₃₁ = t₁• В ?(k_c В ₃₁);

b₃₁=14,822•0,738? (0,97•1,75)=6,448 мм.

50. Высота спинки статора h_c1

h_c1=Ф•10⁶?(2•k_c•l₁•В_c1);

h _c1=0,015•10⁶ ? (2•0,97•120•1,58)=40,78 мм.

51. Высота паза статора h _{п 1}

h _{п 1}= [(D _H1- D₁)/ 2]- h _c1;

h _{п 1}= [(285-169,85)/2]-40,78=16,795 мм.

52. Большая ширина паза b₁

b₁= [р•(D₁ + 2• h _{п 1})/z₁]- b₃₁;

b₁= [р•(169,85+2•16,795)/36]-6,448=11,306 мм.

53. Предварительное значение ширины шлица b?_{ш 1}

b?_{ш 1} ?0,3;

b?_{ш 1} ?=0,3=3,795 мм.

54. Меньшая ширина паза b₂

b₂= [р(D₁ + 2h_{ш 1}? b?_{ш 1})? z₁ · b_{з 1}]/(z₁? р);

b₂= [р(169,85+2•0,5?3,795)?36•6,448]/(36?3,14)=8,908 мм.

55. Проверка правильности определения b_1,b₂ исходя из требования b₃₁=const

z₁ ·(b₁? b₂)+ р•(b₂? b?_{ш 1})?2• р•(h _{п 1}? h _{ш 1})?0,

где h _{ш 1} =0,5 мм - высота шлица

36•(11,306?8,908)+3,14•(8,908?3,795)?2•3,14(16,795?0,5)= -5,684*10^-14;

-5,684*10^-14?0.

56.Площадь поперечного сечения паза в штампе S _{п 1}

S _{п 1}= [(b₁+ b₂)/2]•(h _{п 1}? h _{ш 1}?(b₂? b?_{ш 1})/2);

S_{п 1}= [(11,306+8,908)/2]•(16,795?0,5?(8,908?3,795)/2)=122,198 мм ².

57.Площадь поперечного сечения паза в свету S?_{п 1}

S?_{п 1}= [(b₁+ b₂)/2? b_c]• (h _{п 1}? h _{ш 1}?(b₂? b?_{ш 1})/2? h _c),

где b_c=0,2 мм, h _c=0,2мм - припуски на обработку сердечников статора и ротора электродвигателей с h=160 мм;

S?_{п 1}= [(11,306+8,908)/2?0,2]•(16,795?0,5?(8,908?3,795)/2?0,2)=117,799 мм².

58. Площадь поперечного сечения корпусной изоляции S_и

S_и= b _{и 1}•(2• h _{п 1}+ b₁+ b₂),

где b_{и 1}=0,4 мм- ширина шлица;

S_и=0,4•(2•16,795+11,306+8,908)=10,25 мм².

59. Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу, дне паза и под клином S_пр

S_пр=0,5• b₁+0,75• b₂;

S_пр=0,5•11,306+0,75•8,908=12,334 мм ².

60.Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой S??_{п 1}

S??_{п 1}= S?_{п 1}? S_и? S_пр;

S??_{п 1}=117,799?21,521?12,334=83,944 мм ².

61. Коэффициент заполнения паза k _п при ручной укладке

k _п=0,75.

62. Задавшись k _п, определяем произведение c(d?)²

c(d?)²= k _п • S??_{п 1}/ N_{П 1};

c(d?)²=0.75•83,944/24=2,623.

63. Выбираем число c=1 и находим диаметр элементарного изолированного провода d?

d?= (k _п • S??_{п 1}/ N_{П 1}•с)^1/2;

d?=(0,75•83,944/24•2)^1/2=1,62 мм.

64. Из приложения 1 для d? выбираем номинальный диаметр неизолированного провода d, мм и площадь поперечного сечения неизолированного провода S

d=1,56 мм;

S=1,911 мм ²;

d/ d?=1,56/1,62=0,96.

65. Коэффициент заполнения паза k _п

k _п = N_{П 1}• c(d?)²/ S??_{п 1};

k _п =24•2,2,623/83,944=0,75.

66. Ширина шлица b??_{ш 1}

b??_{ш 1}= d?+2•b_и+0,4;

b??_{ш 1}=1,62+2•0,4+0,4=2,82 мм.

67. Плотность тока в обмотке статора J₁

J₁ = I₁(c•S·a₁);

J₁ = 20,037/(21,911·1) = 5,243 А/мм ².

68. Удельная тепловая нагрузка от потерь в обмотке А ₁J₁

А ₁J₁ = 326,37·5,243 = 1711 А ²/(см мм ²).

По рисунку 9-8 для D_{Н 1} = 285 мм получаем допустимую тепловую нагрузку

(А ₁J₁)_доп= 2050·0,75·1=1537,5 А ²/(см мм ²).

69. Среднее зубцовое деление статора t_{СР 1}

t_{СР 1} = (D₁ + h_{П 1})/z₁;

t_{СР 1} = р(169,85 + 16,795)/36 = 16,288 мм.

70. Средняя ширина катушки обмотки статора b_{СР 1}

b_{СР 1} = t_{СР 1} у_{П 1};

b_{СР 1} = 16,288 10,8 = 175,908 мм.

71. Средняя длина лобовой части обмотки l_{л 1}

l_{л 1} = (1,16+0,14•p)•b_{ср 1} + 15;

l_{л 1} = (1,16+0,14•1)•175,908+15= 243,681 мм.

72. Средняя длина витка обмотки l_cp1

l_cp1 = 2 · (l₁ + l_{л 1}) = 2 · (120 + 243,681) = 727,362 мм.

73. Длина вылета лобовой части обмотки l_{в 1}

l_{в 1} = (0,19+0,1p)b_cp1 + 10;

l_{в 1} = (0.19+0.1•1)•175,908+10= 57,495 мм.



3. Обмотка короткозамкнутого ротора

Применим обмотку ротора с овальными закрытыми пазами, т.к. h = 160 мм.

74. Высота паза из рис. 9-12 равна h_{п 2} = 33 мм.

75. Расчетная высота спинки ротора h_c2 при 2р=2 и h = 160 мм.

h_c2 = 0.58 · D_{н 2} - h_{п 2} - ?d_k2;

h_c2 = 0.58 · 168,25-33 - ?•0 = 64,585 мм.

76. Магнитная индукция в спинке ротора В_{с 2}

В_{с 2} = Ф · 10⁶ / (2 · k_c · l₂ · h_c2);

В_{с 2} = 0.015 · 10⁶ / (2 · 0.97 · 120 · 64,585) = 0,998 Тл.

77. Зубцовое деление по наружному диаметру ротора t₂

t₂ = рD_{н 2}/z₂ = р · 168,25/28 = 18,878 мм.

78. Магнитная индукция в зубцах ротора В_{з 2} по таблице 9-18

В_{з 2} = 1.85 Тл.

79. Ширина зубца b_{з 2}

b_{з 2} = t₂ · B_д / (B_{з 2} · k_c) = 18,878· 0.738 / 1.85 · 0.97 = 7,768 мм.

80. Меньший радиус паза

;

мм.

81. Больший радиус паза r₁

;

мм.

82. Расстояние между центрами радиусов h₁

h₁ = h_{п 2} - h_{ш 2} - h₂ - r₁ - r₂;

h₁ = 33-0.7-0,3-2,086-4,894 = 25,02 мм.

83. Проверка правильности определения и исходя из условия

;

р·25,02-28(4,894-2,086) = -1,421*10^-14;

-1,421*10^-140

84. Площадь поперечного сечения нижней части стержня S_ст.н.

;

мм ².

3.1 Размеры короткозамыкающего кольца

85. Поперечное сечение кольца литой клетки S_кл

S_кл = (0.35 ч 0.45) · z₂ · S_ст/2p;

S_кл = 0.4 · 28 · 219,091/2 = 1227 мм².

86. Высота кольца литой клетки h_кл

h_кл = 1,2 · h_{п 2} = 1,2 · 33 = 39,6 мм.

87. Длина кольца l_кл

l_кл = S_кл/h_кл = 1227/39,6 = 30,983 мм.

88. Средний диаметр кольца литой клетки D_кл.ср.

D_кл.ср. = D_{н 2} - h_кл = 168,25-39,6 = 128,65 мм.



4. Расчёт магнитной цепи

4.1 МДС для воздушного зазора

89. Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора k₁

k₁ = 1 + b_{ш 1}/(t₁ - b_{ш 1} + 5t₁ b_{ш 1});

k₁ = 1 + 3,795/(14,822-3,795 + 5 0,8 14,822/3,795) = 1,142.

90. Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора k₂

k₂ = 1 + b_{ш 2}/(t₂ - b_{ш 2} + 5t₂ b_{ш 2});

k₂ = 1 +1,5/(18,878-1,5 + 5 18,878 0,8/1,5) = 1,022.

91. Коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора

k_К = 1.

92. Общий коэффициент воздушного зазора k

k = k₁ k₂ k_к;

k = 1,142 1,022 1 = 1,168.

93. МДС для воздушного зазора F

F = 0,8kВ 10³;

F = 0,8 0,8 1,168 0,738 10³ = 551,844 А.

4.2 МДС при трапецеидальных пазах статора

94. При В_{З 1} < 1,8 Тл напряженность магнитного поля найдём из приложений 8-10

Для стали 2013 при В_{З 1} = 1,75 Тл;

H_{З 1} = 14 А/см.

95. Средняя длина пути магнитного потока L_{З 1}

L_{З 1} = h_{П 1};

L_{З 1} = 16.795 мм.

96. МДС для зубцов F_{З 1}

F_{З 1} = 0,1H_{З 1}L_{З 1};

F_{З 1} = 0,1 14 16.795= 23.512 А.

4.3 МДС при овальных полузакрытых пазах ротора

97. Зубцовое деление на 1/3 высоты зубца, при В_{з 2} = 1,85 Тл

t_2(1/3) = р(Dh₂ + (4/3)h_{п 2})/z₂;

t_2(1/3) = р(168.25 + (4/3)*33)/28 = 23.802 мм.

98. Коэффициент зубцов

k_{з 2(1/3)} = [t_2(1/3)/b_{з 2}k_c]-1;

k_з(1/3) = [23.802/7.7680,97]-1= 2.159 мм.

99. Напряженность магнитного поля в верхней части зуба Н_{з 2} находим из приложений 8-10

для стали 2013 при В_{з 2} =1,85 Тл;

Н_{з 2} = 17 А/см.

100. Средняя длина пути магнитного потока L_{з 2}

;

мм.

101. МДС для зубцов верхней части зуба F_{з 2}

А.

4.4 МДС для спинки статора

102. Напряжённость магнитного поля Н_{С 1} при В_{С 1} = 1.58 Тл находим из приложения 5, Н_{С 1} = 10 А/см.

103. Средняя длина пути магнитного потока L_{С 1}

L_{С 1} = (D_{Н 1} - h_C1)/4р;

L_{С 1} = р · (285-40.78)/4*1 = 191.712 мм.

104. МДС для спинки статора F_C1 определим

F_C1 = 0,1 Н_{С 1} L_{С 1};

F_C1 = 0,1 10 191.712 = 191.712 А.

4.5 МДС для спинки ротора

105. Напряжённость магнитного поля Н_С2 при 2р = 2 найдем из приложения 11

Для стали 2013 при В_{С 2} = 0,998 Тл

Н_{С 2} = 1.85 А/см.

106. Средняя длина пути магнитного потока L_C2 при 2р = 2

L_C2 = h_C2 + 2d_K2/3;

L_C2 = 64.585+2*0/3 = 64.585 мм.

107. МДС для спинки ротора F_C2

F_C2 = 0,1 Н_{С 2} L_C2;

F_C2 = 0,1 1.85 64.585 = 1,62 А.

4.6 Параметры магнитной цепи

108. Суммарная МДС магнитной цепи на один из полюсов F

F = F + F₃₁ + F₃₂ + F_C1 + F_C2;

F = 551.844 + 23.512 + 55.397 + 191.712 + 11.948 = 834.414 А.

109. Коэффициент насыщения магнитной цепи k_НАС

k_НАС = F/ F;

k_НАС = 834.414/551.844 = 1.512.

110. Намагничивающий ток I_M

I_M = 2,22 F р/(m₁₁k_{ОБ 1});

I_M = 2,22 834.414 1/(3 144 0.774) = 5.51 А.

111. Намагничивающий ток I_M

I_M = I_M/I₁;

I_M = 5.51/20.037 = 0,275 o.e.

112. ЭДС холостого хода Е

Е = k_НU₁;

Е = 0,982 380 = 373.16 В.

113. Главное индуктивное сопротивление x_M

x_M = Е/I_M;

x_M = 373.16/5.51= 67.722 Ом.

114. Главное индуктивное сопротивление x_M

x_M = x_MI₁U₁;

x_M = 67.722 20.037/380 = 3.571о.е.



5. Активные и индуктивные сопротивления обмоток

5.1 Сопротивление обмотки статора

115. Активное сопротивление обмотки фазы r₁ при 20С

r₁ = ₁l_{СР 1}/(_{М 20}а ₁сS 10³);

r₁ = 144 727.362/(57 1 2 1,911 10³) = 0.484 Ом.

116. Активное сопротивление обмотки фазы r₁ при 20С

r₁ = r₁I₁U₁;

r₁ = 0.484 20.037/380 = 0,026 о.е.

117. Проверка правильности определения r₁

;

о.е.

118. Определяем размеры паза статора из таблицы 9-21 и рисунка 9-7

b₂=8.908 мм;

b_{ш 1}=3.795 мм;

h_{ш 1}=0,5 мм;

h_{к 1}=1мм;

h₂=0.6 мм;

h_{п 1}=16.795 мм;

h₁= h_{п 1}- h_{ш 1}- h_{к 1}- h₂- h₄=16.795-0,5-1-0,6-0=14.695 мм.

119. Коэффициенты, учитывающие укорочение k₁ и k₁ при ₁ = 1.

k₁ = 0,4 + 0,6₁;

k₁ = 0,4 + 0,6 1 = 1.

k₁ = 0,2+0,8 ₁;

k₁ = 0,2+0,8·1=1.

120. Коэффициент проводимости рассеяния для прямоугольного ползаткрытого паза _{П 1}

;

121. Коэффициент k_{д 1} берем из таблицы 9-23, при q₁ = 6

k_{д 1} = 0,0052.

122. Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния k_{ш 1}

;

123. Коэффициент k_{р 1} берем из таблицы 9-22 при q₁ = 6, Z₂ = 28 и р = 1

k_{р 1} = 0,68.

124. Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния _{Д 1}

_{Д 1} = 0,9(t_1MINk_{ОБ 1})²k_{Р 1}k_{Ш 1}k_{Д 1}/(k);

_{Д 1} = 0,9*14,822(6 0,774)² 0,956 0.96 0.0052/(0,8 1.168) =1,397.

125. Полюсное деление

= D₁2р;

= р 168,85/2 = 266,8 мм.

126. Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки _Л1

_{Л 1} = 0,34(q₁ l₁)(l_{Л 1-}0,64₁);

_{Л 1} = 0,34 (6/120)(243,681-0.64 · 1 · 266,8) = 1,24.

127. Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора ₁

₁ = _{П 1} + _{Д 1} + _{Л 1};

₁ = 0,931 + 1,397 + 1,24 = 3,64.

128. Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора x₁

x₁ = 1,58f₁l₁²₁₁(pq₁ 10⁸);

x₁ = 1,58 50 120 144² 3,64/(1 6 10⁸) = 1,207 Ом.

129. Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора x₁

x₁ = x₁I₁ U₁;

x₁ = 1,207 20,037 / 380 = 0,064 о.е.

130. Проверка правильности определения x₁

x₁ = 0,39(D₁A₁)²l₁₁ 10^-7(m₁U₁I₁z₁);

x₁ = 0,39(169,85 326,559)² 120 3,64 10^-7/(3 380 20,037 36) = 0,064 о.е.

5.2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами

131. Активное сопротивление стержня клетки r_ст при 20С

r_ст = l₂/(_{М 20}S_СТ 10³)

r_ст =120/(27 219,091 10³) = 2,029 10^-5 Ом.

132. Коэффициент приведения тока кольца к току стержня k_{ПР 2}

k_{ПР 2} = (2• р•p)/z₂;

k_{ПР 2} = (2• 3,14•1)/28= 0,224.

133. Сопротивление короткозамыкающих колец, приведенное к току стержня при 20С r_кл

r_кл=2•р•D_кл.ср/_a20•z₂•S_кл•k²_{пр 2}•10³;

r_кл=2•3,14•128,65/27•28•1227•0,224²•10³=1,731•10^-5 Ом.

134. Центральный угол скоса пазов определим б_ск

б_ск = 2•p•t₁• в_{ск 1}/D₁;

б_ск = 2•1•14,822•1/169,85= 0,175 рад.

135. Коэффициент скоса пазов k_ск определим по рисунку 9-16

k_ск = 0,996.

136. Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора k_{пр 1}

k_{пр 1}=(4•m₁/z₂)•(щ₁•k_{об 1}/k_ск)²;

k_{пр 1}=(4•3/28) •(144•0,774/0,996)²=5367.

137. Активное сопротивление обмотки ротора при 20С, приведенное к обмотке статора r^?₂

r^?₂= k_{пр 1}•(r_ст+ r_кл),

r^?₂=5367•(2,029 +1,731) •10^-5=0,202 Ом.

138. Активное сопротивление обмотки ротора при 20С, приведенное к обмотке статора

r^?_2*= r^?₂•I₁/U₁;

r^?_2*=0,202•20,037 /380=0,011 о.е.

139. Ток стержня ротора для рабочего режима I₂

А.

140.Коэффициент проводимости рассеяния для овального закрытого паза л_{п 2}

;

.

141. Количество пазов ротора на полюс и фазу q₂

q₂ = z₂ (2pm₁);

q₂ = 28 (2•1•3)=4,667.

142. Коэффициент дифференциального рассеяния ротора находим по рисунку 9-17.

k_{д 2} =0,004.

143. Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния _{д 2}

_{д 2} = 0,9t₂(z₂/6p)² k_{д 2}/(д•k_д);

_{д 2} = 0,9•18,878(28/6•1)²• 0,004/(0,8•1,168)=1,584.

144. Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки л_кл

;

145. Относительный скос пазов ротора, в долях зубцового деления ротора в_{ск 2}

в_{ск 2} = в_ск t₁ t₂;

в_{ск 2} = 1•14,822 18,878=0,785.

146. Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов _ск

_ск = t₂ в_{ск 2}² /(9,5•д•k_д•k_нас);

_ск = 18,878•1² /(9,5•0,8•1,168•1,38)=0.95.

147. Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора ₂

₂=_{п 2}+_{д 2}+_кл+_ск;

₂=1,694+1,584 +1,393+0,95 =5,618.

148. Индуктивное сопротивление обмотки ротора x₂

x₂=7,9f₁•l₂•₂•10^-9;

x₂=7,9•50•120•5,618•10^-9=2,663•10^-4 Ом.

149. Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора x_2: асинхронный электропривод магнитная сопротивление

x₂^?= k_{пр 1}• x₂;

x₂^?=5367•2,663•10-⁴=1,429 Ом.

150. Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора x_2*^?

x_2*^?= x₂^?•I₁/U₁;

x_2*^?= 1,429•20,037/380=0,075 о.е.

151. Проверка правильности определения x₂^?

x₁/ x₂^?=1,207/1,429=0,845.

5.3 Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя (с вынесенным на зажимы намагничивающим контуром)

152. Коэффициент рассеяния статора ₁

₁ = x₁x_M;

₁ = 1,207/67,722= 0.018.

153. Коэффициент сопротивления статора ₁

₁ = r₁m_Т/(x₁ + x_M);

₁ = 0,484 1.22/(1.207 + 67,722) = 0,008561

154. Так как ₁ < 0.1 воспользуемся упрощёнными формулами:

r₁ = m_Tr₁;

r₁ = 1,22 0.484 = 0.59 Ом.

155.

x₁ = x₁(1 + ₁);

x₁ = 1,207(1 + 0.018) = 1,186 Ом.

156.

r₂ = m_Tr₂(1 + ₁)²;

r₂ = 1,22 0,202(1 + 0,018)² = 0,255 Ом.

157.

x₂ = x₂(1 + ₁)²;

x₂ = 1,429(1 + 0.018)² = 1.481 Ом.



6. Режимы холостого хода и номинальный

158. Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении I_СР

I_{С. Р} = U₁ (x_M(1 + ₁)(1 + ²₁));

I_.Р = 380/(67.722(1 + 0.018)(1 + 0.008561²)) = 5.512 А.

159. Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении Р_{СМ 1}

Р_{СМ 1} = m₁I²_{С. Р}r1(1 + ²₁);

Р_{СМ 1} = 3 5.512 ² 0.59(1 + 0.008561²) = 53.797 Вт.

160. Расчётная масса стали зубцов статора, при трапецеидальных пазах m₃₁

m₃₁ = 7,8z₁b₃₁h_{П 1}l₁k_С 10^-6;

m₃₁ = 7,8 36 6.448 16.795 120 0.97 10^-6 = 3,539 кг.

161. Магнитные потери в зубцах статора Р ₃₁

Р ₃₁ = 4,4В ²_31СРm₃₁;

Р ₃₁ = 4,4 1,75² 3,539= 47,693 Вт.

162. Масса стали спинки статора m_C1

m_C1 = 7,8(D_{Н 1} - h_C1) h_C1l₁k_С 10^-6;

m_C1 = 7,8 р(285-40.78) · 40.78 120 0.97 10^-6 = 28.407 кг.

163. Магнитные потери в спинке статора Р_{С 1}

Р_{С 1} = 4,4В ²_{С 1}m_{С 1};

Р_{С 1} = 4,4 1,58² 28.407 = 312.03 Вт.

164. Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери в стали Р_С

;

Вт.

165. Механические потери при степени защиты IP44, способе охлаждения ICO141 Р_МХ

Р_МХ = k_МХ(n₁ 1000)²(D_{н 1}/100)⁴,

где при 2р = 2 k_МХ =1.3(1-D_h1/1000)=1.3*(1-285/1000)=0.93;

Р_МХ =0.93•(3000/1000)²· (285/100)⁴= 69.661Вт.

166. Активная составляющая тока холостого хода I_ОА

I_ОА = (Р_{СМ 1} + Р_С + Р_МХ)/(m₁U₁);

I_ОА = (53.797+ 379.198 +69.661)/3 380 = 0,441 А.

167. Ток холостого хода I_О

А.

168. Коэффициент мощности на холостом ходу cos₀

cos₀ = I_ОА/I_О;

cos₀ = 0,441/5.53 = 0,08.

169. Активное сопротивление короткого замыкания r_К

r_К = r₁ + r₂ = 0.59 + 0.255 = 0.845 Ом.

170. Индуктивное сопротивление короткого замыкания x_К

x_К = x₁ + x₂ = 1.186 + 1.481 = 2.666 Ом.

171. Полное сопротивление короткого замыкания z_К

Ом.

172. Добавочные потери при номинальной нагрузке Р_Д

Р_Д = 0.005 Р ₂ 10³/ = 0.005 · 18500/0,91 = 101.648 Вт.

173. Механическая мощность двигателя Р₂

Р₂ = Р ₂ 10³ + Р_МХ + Р_Д =18500+ 69+ 101= 18670 Вт.

174. Эквивалентное сопротивление схемы замещения R_Н

;

Ом.

175. Полное сопротивление схемы замещения z_H

Ом.

176. Проверка правильности расчётов R_H и z_H

R_H z²_H = Р₂/m₁U²₁;

21.141/22.147² = 18670/(3 · 380²);

0,043= 0,043 Ом^-1.

177. Скольжение S_Н

S_Н = 1/(1 + R_H r₂);

S_Н = 1/(1 + 21.141/0,255) = 0,012 о.е.

178. Активная составляющая тока статора при синхронном вращении I_CA

I_CA = (Р_{СМ 1} + Р_С)/m₁U₁;

I_CA = (53.797 +379.198)/(3 380) = 0,38 А.

179. Ток ротора I₂

I₂ = U₁ z_H = 380 / 22.147= 17.158 А.

180. Ток статора, активная составляющая I_A1

;

А.

181. Ток статора, реактивная составляющая I_P1

;

А.

182. Фазный ток статора I₁

A.

183. Коэффициент мощности cos

184. Линейная нагрузка статора А ₁

А ₁ = 10I₁N_{П 1} / (а ₁t₁) = 10 · 18.906· 24 / (1 ·14.822) = 306.13 А/см.

185. Плотность тока в обмотке статора J₁

J₁ = I₁(cSa₁) = 18.906 / 1 · 1,911 · 2= 4.947 А/мм ².

186. Линейная нагрузка ротора А ₂

;

А/см.

187. Ток в стержне короткозамкнутого ротора I_ст

;

А.

188. Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора J_ст

J_ст = I_ст s_ст = 418.861 / 219.091= 1.912 А / мм ².

189. Ток в короткозамыкающем кольце

I_кл= I_ст/k_{пр 2};

I_кл=418.861/0,224=1867 А.

190. Электрические потери в обмотке статора и ротора Р_{М 1} и P_M2 соответственно:

Р_{М 1} = m₁I²₁r₁ = 3 · 18.906² · 0.59= 632.777 Вт.

P_M2 = m₁I₂''²r''₂ = 3 · 18.906² · 0,255= 13.126 Вт.

191. Суммарные потери в электродвигателе Р

Р = Р_{М 1} + Р_{М 2} + Р_С + Р_МХ + Р_Д;

Р = 632.777 + 13.126 + 379.198+ 69.661+ 101.648= 1196 Вт.

192. Подводимая мощность Р ₁

Р ₁ = Р ₂ 10³ + Р = 18500 + 1196= 19696 Вт.

193. Коэффициент полезного действия

= (1 - Р / Р ₁) 100 = (1-1196 / 19696) · 100 = 93.9 %.

194. Проверим Р ₁

Р ₁ = m₁I_A1U₁ = 3 · 18.906 · 380 = 21550 Вт.

195. Мощность Р ₂ должна соответствовать полученной по заданию:

Р ₂ = m₁I₁U₁cos 100 = 3 · 18.906 · 380 · 0.923 · 93.9 / 100 = 18680 Вт.



Литература

1. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1984. - 431 с.



Приложение. Рабочие характеристики

Обозначение	Отдаваемая мощность в долях от номинальной Р 2
	0,25Р 2	0,5Р 2	0,75Р 2	Р 2	1,25Р 2
Р 2	1,000	2,000	3,000	4,000	5,000
Рд	6,090	12,200	18,290	24,390	30,490
Р'2	1021,150	2027,260	3033,350	4039,450	5045,550
Rн	137,258	66,567	42,679	30,611	23,281
zн	139,704	69,049	45,199	33,171	25,884
s	0,0067	0,0136	0,0211	0,0292	0,0380
I"2	1,5748	3,1861	4,8673	6,6322	8,4993
Ia1	1,9869	3,5990	5,2799	7,0401	8,8936
Ip1	4,1275	4,1475	4,2481	4,4414	4,7439
I1	4,5808	5,4913	6,7767	8,3240	10,0797
cosш	0,4337	0,6554	0,7791	0,8458	0,8823
PM1	93,797	134,789	205,276	309,719	454,156
РM2	6,844	28,018	65,387	121,402	199,378
P?	314,29	382,57	496,51	663,07	891,58
P1	1314,29	2382,57	3496,51	4663,07	5891,58
з	76,087	83,943	85,800	85,780	84,867
M	9,614	19,364	29,268	39,348	49,637
n	993,34	986,37	978,90	970,82	961,98

Размещено на Allbest.ru

...