Проектирование двигателя

Введение

Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу электропривода большинства механизмов, использующихся во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации составляют более 5% затрат из обслуживания всего установленного оборудования.

Поэтому создание серии высокоэкономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей народно-хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов и людских ресурсов.

В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2−3 ступени по сравнению с мощностью двигателей А2, что даёт большую экономию дефицитных материалов.

Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надежности.

Серия имеет широкий ряд модификаций специализированных исполнений для максимальных удовлетворительных нужд электропривода.

1. Выбор главных размеров Синхронная скорость вращения поля:

Высота оси вращения h = 160 мм (двигатель 4А 132 М² У3)

Dа = 0,225 м (стр164, 1)

Внутренний диаметр статора D = Kd * Da = 0.55*0.225 = 0.123 м

((Kd = 0.55;(0.52ч0.57)) таб.6−7,1

Полюсное деление ф = р*D/2p = 3.14*0.123/2 = 0.193 м Расчетная мощность P' = P2 = 11*10і * = 13.541 кВт

(Ке = 0,975, стр. 164, 1; з = 0,88 и соsц = 0,9-исходные данные.)

Электромагнитные нагрузки, А = 26*10і А/м; Вб = 0,77 Тл (стр. 166,1)

Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки принимаем:

коб1 =0,95 (стр. 166,1)

Расчетная длинна воздушного зазора:

lб =

при

(

Отношение: (значение л находится в рекомендуемых пределах) Определение Z1, щ1 и сечения провода обмотки статора Предельные значения t1 (стр. 170,1) t min = 14 mm, t1 max = 16 mm

Число пазов статора:

;

Принимаем Z1 = 24, тогда

Зубцовое деление статора:

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

Принимаем а=1, тогда uп =а* uп' =1*20=20

Окончательные значения:

Значения, А и Вб находятся в допустимых пределах.

Плотность тока в обмотке статора (предварительно):

((AJ1) = 183*стр.173,1)

Сечение эффективного проводника (предварительно):

Принимаем nэл = 3, тогда qэл =

обмоточный провод ПЭТМ (стр. 470,1),

Плотность тока в обмотке статора (окончательно):

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора Рис. 1

принимаем предварительно (стр. 174,1)

тогда

(по таблице 6−11,1 для оксидированных листов стали =0,97)

Размеры паза в штампе принимаем по (стр. 179,1)

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

Площадь поперечного сечения прокладок в пазу:

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

коэффициент заполнения паза:

4. Расчет ротора Воздушный зазор: д=0,5 мм Число пазов ротора (стр. 185,1 при 2p = 2 и Z1 = 24) Z2 = 19

Вешний диаметр: D2 = D-2д = 123−2*0.5=122 mm

Длинна: l 2 =l1 =0.1

Зубцовое деление:

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажан на вал:

Ток в стержне ротора:

(кi = 0.92 при cosц = 0.9 по стр. 181,1;

Площадь поперечного сечения:

(плотность тока в стержне листовой клетки принимаем J2 =3.5*)

Паз ротора принимаем

Допустимая ширина зубца:

Размер паза:

Полная высота паза:

Сечение стержня:

Плотность тока в стержне:

Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения:

Размеры замыкающих колец:

рис. 2

Таблица.

5. Расчет намагничивающего тока Значение индукции:

Вј=

(расчетная высота ярма ротора: при 2р = 2; стр 194,1

)

Магнитное напряжение воздушного зазора:

Магнитные напряжения зубцовых зон:

статора

ротора

(по таблице П-17, для стали 2013 Нz1 =586 A/м при Вz1 =1.41 Тл Нz2 =1110 A/м при В z2 = 1.69 Тл Коэффициент насыщенности зубцовой зоны:

Магнитные напряжения ярм статора и ротора:

Магнитное напряжение на пару полюсов:

Коэффициент насыщения магнитной цепи:

Намагничивающий ток:

6. Параметры рабочего режима Активное сопротивление фазы обмотки статора:

Для класса нагревостойкости изоляции расчетная жрасч =115є С.

Для меди

Длинна проводников фазы обмотки:

Длина вылета лобовой части катушки:

Относительные значение:

Активное сопротивление фазы ротора:

Приводим r2 к числу витков обмотки статора:

Относительное значение:

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

Рис 4 Обмотка статора Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

где по табл. 6−23,1

Приводим х2 к числу витков статора:

Относительное значение:

Рис.5

7. Расчет потерь Основные потери в стали:

Поверхностные потери в роторе:

Пульсационные потери в зубцах ротора:

Сумма добавочных потерь стали:

Полные потери стали:

Механические потери:

Добавочные потери при номинальном режиме:

Холостой ход двигателя:

8. Расчет рабочих характеристик Потери не меняющиеся при изменении скольжения:

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь скольжением S=0,005; 0,01; 0,015; 0,022

Результаты расчета приведены в табл.

Характеристики представлены на рис.

Расчет и построение круговой диаграммы:

Масштаб тока:

Масштаб мощности:

9. Расчет пусковых характеристик Расчет пусковых характеристик. Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжению s=1.

Параметры с учетом вытеснения тока (храсч =115єС): hc = 22,8−1=21,8 mm

Активное сопротивление обмотки ротора:

Приведенное сопротивление ротора с учетом действия эффекта вынесения тока:

Индукционное сопротивление обмотки ротора:

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения:

Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для s=1 коэффициент насыщения

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 дифференцированного рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

Расчет токов и моментов:

Критическое скольжение:

10. Тепловой расчет Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:

[(по табл. 6−30, К=0,22; по рис. 6−59, б1 =180Вт/(мІ*єС);

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

11. Расчет вентиляции асинхронный двигатель ротор Расчет вентиляции требуемый для охлаждения, расход воздуха:

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

Список использованных источников

1. Копылов И. П. «Проектирование электрических машин». М.: «Энергия», 1980 г.

2. Методические указания к выполнению курсового проекта по электрическим машинам. № 11,1990 г. (128,1984).