(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Задание на проект и начальные данные
2. Расчет асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором
2.1 Выбор основных размеров
2.2 Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
2.3 Выбор воздушного зазора
2.4 Расчет ротора
2.5 Расчет магнитной цепи
2.6 Расчет характеристик мотора для номинального режима
2.7 Расчет утраты
2.8 Рабочие свойства асинхронного мотора
2.9 Расчет пусковых черт
Заключение
Перечень литературы
Введение
Асинхронные машинки большее распространение получили как движки. Это главный движок, используемый в индустрии, сельском хозяйстве и в быту. Лишь асинхронных движков единых серий мощностью от 0,06 до 400 кВт в нашей стране раз в год выпускается несколько млн. штук.
Серия 4А была спроектирована в 1969-1971гг. и внедрена в Создание. Она базируется на наставлениях МЭК (интернациональной электротехнической комиссии) по шкале мощностей и установочным размерам, что обеспечивает взаимозаменяемость с электронными машинками, изготавливаемыми иными фирмами. Благодаря применению электротехнической стали с усовершенствованными магнитными качествами, реализации припасов по нагреву и усовершенствованию остывания, переходу на наиболее высочайшие классы изоляции мощность движков серии 4А при данных высотах оси вращения на 2-3 ступени шкалы мощностей больше по сопоставлению с движками серии А2. Это позволило уменьшить массу движков в среднем на 15-18%, сберечь объемы обмоточной меди и электротехнической стали на 20-25%, при оставшихся постоянными энергетических показателях.
В данном курсовом проекте мы спроектируем машинку, ориентируясь на последующий движок:
Выполнение по степени защиты: IP44 — по первой цифре соответствует защите от способности соприкосновения инструмента, проволоки либо остальных схожих предметов, толщина которых превосходит 1 мм, с токоведущими либо передвигающимися частями снутри машинки; по 2-ой цифре — защите от водяных брызг хоть какого направления, попадающих на оболочку.
Конструктивное выполнение по способу монтажа: IM1001 — по первой цифре — движок на лапах, с подшипниковыми щитами; по 2-ой и третьей цифрам — с горизонтальным расположением вала и нижним расположением лап; по четвертой цифре — с одним цилиндрическим концом вала.
Климатические условия работы: У3 — по буковке — для умеренного атмосферного климата; по цифре — для размещения в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых погодных критерий, где колебания температуры и влажности воздуха, действия песка и пыли, солнечной радиации значительно меньше, чем на открытом воздухе (каменные, бетонные, древесные и остальные неотапливаемые помещения).
Таковым образом, данному движку соответствует последующее условное обозначение:
4А100L4УЗ
где:
4 — порядковый номер серии;
А — род мотора — асинхронный;
100 — высота оси вращения;
L — условная длина станины по МЭК;
4 — число полюсов;
У — климатическое выполнение — для умеренного атмосферного климата;
3 — категория размещения.
1. Задание на проект и начальные данные
Высчитать движок неизменного тока с данными представленными в таблице
Таблица 1.1 Данные мотора неизменного тока серии 4А100L4УЗ
Наименование
Единицы измерения
Величина
Номинальная мощность, Р2н
кВт
4,0
Номинальное напряжение, U1н
В
220/380
Число основных полюсов,
—
4
Коэффициент полезного деяния,
%
84
о.е.
0,84
Частота сети,
Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)
50
Выполнение по степени защиты
—
IP44
метод остывания
—
IC01
Режим работы
—
Долгий
Предназначение
—
Электродвигатель
Система мотора обязана соответствовать требованиям ГОСТ на установочные размеры выступающего конца вала, также общим техническим требованиям на машинки электронные (ГОСТ 183).
Остов мотора
Подшипниковый щит
вентилятор
Статор
Ротор
Вал
Футляр
Вентиляционные лопатки
Замыкающие кольца ротора
Подшипник
Подшипник
Крышка
Обмотка статора
Набросок 1. Асинхронный движок с короткозамкнутым ротором.
2. Расчет асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором
2.1 Выбор основных размеров
По [2, рисунок 6-7,а] для данных кВт и за ранее определим высоту оси вращения h:
мм.
Из ряда высот оси вращения [2, таблица 6-6] возьмем внешний поперечник статора Dа , соответственный избранной высоте оси вращения:
м.
Из [2, таблица 6-7] берем
.
Определим внутренний поперечник статора D:
м.
Полюсное деление
м.
Расчетная мощность
кВт,
где- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, определенное по [2, рисунок 6-8].
За ранее выберем электромагнитную нагрузку и магнитная индукция в воздушном зазоре по [рисунок 2]:
А=25600 А/м — линейная перегрузка;
Вд=0,89 Тл — магнитная индукция в воздушном зазоре.
Потому что у нас h<160 мм — обмотка однослойная, означает предварительное
Синхронная угловая скорость
рад/с.
Расчетная длина воздушного зазора
м,
где КВ=1,11.
Для проверки корректности выбора основных характеристик вычислим отношение
Это отношение находится в границах, обозначенных в границах [рисунок 3].
Набросок 2 —
Полная конструктивная длина и длина стали сердечника статора определим с учетом наличия круговых вентиляционных каналов.
Но потому что мм, то круговых каналов не устраивают, т.е.
асинхронный движок статор ротор
мм.
Длина сердечника ротора при всем этом принимается
0мм.
Длина стали сердечника ротора
мм.
2.2 Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
Потому что у нас машинка мощностью до 1000 кВт, то применим всыпную обмотку.
Выбор предельных значений зубцового деления статора t1 произведем по графику [рисунок 4]
Набросок 3 — Зубцовое деление статора асинхронных движков со всыпной обмоткой.
м,
м.
Вероятные числа пазов статора
Окончательное
Т.е. возьмем Z1=36.
м.
Число действенных проводников в пазу
где — число действенных проводников в пазу для варианта, когда число параллельных веток обмотки а=1,
где А,
пусть а=1.
Число витков в фазе обмотки
Окончательное
кА/м.
,
— коэффициент укорочения,
— коэффициент распределения.
Магнитный поток
Утончённое
Тл.
Допустимая плотность тока
А/м2,
где — допустимое значение произведения линейной перегрузки и плотности тока.
Из [рисунок 5] определим: А2/м3.
Сечение действенного проводника
мм2.
Т.к. h<132 мм, то класс нагревостойкости изоляции примем B.
Для всыпной обмотки применим круглые медные эмалированные провода марки ПЭТВ (класс В). Поперечник изолированного провода должен быть не наиболее 1,4 мм механизированной укладке.
Возьмем ,
Уточним плотность тока
А/м2.
Конфигурация пазов статора.
Марку стали избираем по [2, таблица 6-11].
Марка стали: 2013. метод изолировки листов: оксидирование.
Кс=0,97 — коэффициент наполнения сердечника сталью.
При всыпных обмотках параллельные стены имеют зубцы, а не пазы статора. Т.к. у нас мм и серия 4А, то применим трапецеидальные пазы с углом наклона и мм, показанные на рисунке 1.
Высота ярма статора
м,
где
Ва=1,6 Тл —
Вz1=1.9 Тл —
Ширина зубца
м.
размеры паза, в штампе
м — полная высотам паза,
м — большая ширина паза,
м
— наименьшая ширина паза,
где мм, мм.
м
— высота обмотки в пазу.
размеры паза в свету
м,
м,
м,
где мм, мм.
Площадь корпусной изоляции
м2,
где мм, односторонняя толщина изоляции в пазу.
Площадь прокладок в пазу м2.
Площадь поперечного сечения паза, остающаяся для размещения проводников обмотки
м2.
Произведем контроль корректности размещения обмотки в пазах по коэффициенту наполнения проводниками вольной от изоляции площади паза
.
Приобретенное значение заходит в допустимый спектр значений при механизированной укладке.
Набросок 4. К расчету пазов статора
Набросок 5 — Трапецеидальный паз статора
2.3 Выбор воздушного зазора
По [рисунок 8] избираем воздушный зазор, соответственный м:
мм.
Расположено на /
Расположено на /
Набросок 6 — К выбору воздушного зазора асинхронных движков.
2.4 Расчет ротора
Короткозамкнутый ротор.
количество пазов ротора Z2 избираем зависимо от Z1 и наличия скоса пазов по [2, таблица 9-11].
Т.к. у нас мм, то необходимо выполнить скос пазов, т.е.
Z2=30.
Принимая и W1=180, найдем коэффициент приведения токов
.
ток фазы
А,
где .
Сечение стержня обмотки ротора
мм2,
где А/м2.
Т.к. мм, означает применим трапецеидальные пазы и литую обмотку ротора с размерами шлица
мм, мм,
размеры грушевидного паза рассчитываем, исходя из сечения стержня и всепостоянства ширины зубцов ротора. Ширина зубца
мм,
где Тл по [2, таблица 6-10],
м — зубцовое деление ротора,
м — наружный поперечник ротора.
размеры паза
мм,
мм,
мм.
Проверим при мм мм. Правильно.
Рассчитанные размеры паза округлим до 10-х толикой мм и уточним площадь
Определим ширину зубца в 2-ух сечениях
мм,
мм,
где мм — полная высота паза.
мм.
Расчетная высота зубца:
Система сердечника ротора
Т.к. у нас мм, то сердечник ротора конкретно садим на вал без промежной втулки. Применим жаркую высадку сердечника на гладкий вал без шпонки.
Внутренний поперечник сердечника ротора
м,
где КВ=0,23 принимаем в согласовании с [1, таблица 6-16].
Плотность тока в сердечнике
А/м.
Кратко-замыкающие кольца. Площадь поперечного сечения кольца.
мм2
А/м2
размеры коротко-замыкающих колец
мм,
мм,
мм.
Набросок 7 — Грушевидный паз короткозамкнутого ротора
2.5 Расчет магнитной цепи
Расчет магнитной цепи создают с целью определения намагничивающего тока мотора.
Расчет магнитной цепи асинхронных движков создают для режима холостого хода при номинальном напряжении.
Магнитное напряжение воздушного зазора:
A,
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора:
А,
где м.
Расчет индукции в зубцах
Тл.
по таблице П 1.7 .
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:
А,
индукция в зубце:
Тл;
по таблице П 1.7 для Тл находим А/м.
Коэффициент насыщения зубцовой зоны
Магнитное напряжение ярма статора
А,
м,
где
мм;
Тл;
для Тл по таблице П 1.6 А/м.
Магнитное напряжение ярма якоря
А.
м;
где
Тл,
мм,
по таблице П 1.6 для Тл находим А/м.
Магнитное напряжение на пару полюсов
А.
Коэффициент насыщения магнитной цепи
.
Намагничивающий ток
А.
Относительное значение
Т.к. у нас движок мощностью 4,0 кВт, то это
2.6 Расчет характеристик мотора для номинального режима
Активное сопротивление обмотки статора
Ом,
(для класса нагревостойкости изоляции B расчетная температура ; для медных проводников Ом м).
Длина проводников фазы обмотки
м;
Где
м;
м;
м;
м.
Длина вылета лобовой части катушки
мм;
где по таблице 9.23 .
Относительное
.
Активное сопротивление фазы медной обмотки ротора
Ом;
Ом;
тут
Ом;
где для литой медной обмотки ротора Ом м.
Приводим к числу витков обмотки статора
Ом;
тут
Относительное
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора
где
где
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния для обмотки статора
где при полузакрытых пазах статора с учетом скоса пазов равен
для и по рисунку 9.51, д .
Относительное
.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора
Ом,
где по таблице 9.27 (см. рис. 9.52, а, ж)
где (см. рис. 9.52, а, ж и рис. 9.73)
мм, мм, мм, мм, мм2
При условии, что ротор будет с литыми обмотками при замыкающих кольцах, прилегающих к торцам сердечника ротора [рисунок 10] для расчета коэффициента магнитной проводимости лобового рассеяния используем формулу
;
Набросок 8 — размеры замыкающего кольца короткозамкнутого ротора с литой обмоткой.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния для обмотки ротора
где
соответственный [рисунок 11]
Набросок 9. Коэффициент зависимо от размерных соотношений и .
Приведенное к числу витков первичной обмотки индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора
Ом.
Относительное
2.7 Утраты в движке
Главные утраты в стали
где
удельные утраты для стали 2013 по таблице 9.28.
кг;
кг;
где удельная масса стали,
Поверхностные утраты
Вт;
Вт/ м2,
где .
для по рис. 9.53 .
Пульсационные утраты в зубцах ротора
Вт;
Тл;
где Тл из п. 7.3 расчета; из п. 2.7.1 расчета;
кг;
мм из п. 2.7.3 расчета; мм из п. 2.6.1 расчета.
Сумма дополнительных утрат в стали
Вт;
( и )
Полные утраты в стали
Вт.
Механические утраты
Вт,
[для двигателей с коэффициент ]
Холостой ход мотора
А,
А.
Вт;
Расчет рабочих черт
характеристики
Ом;
Ом;
.
Используем приближенную формулу, потому что :
Активная составляющая тока синхронного холостого хода
А;
Утраты, не изменяющиеся при изменении скольжения
2.8 Рабочие свойства асинхронного мотора
Разглядим рабочие свойства для скольжений S = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025 0,03; принимая за ранее, что .Результаты расчетов представлены в таблице 2.
На рисунке 12 представлены рабочие свойства, по которым найдено Sном=0,03, соответственное Р2н.
кВт; В; ;
кВт;
Таблица 1. Рабочие свойства АД с короткозамкнутым ротором.
2.9 Расчет пусковых черт
Расчет токов с учетом воздействия конфигурации характеристик под воздействием эффекта вытеснения тока (без учета воздействия насыщения от полей рассеяния).
кВт; В; ;
Таблица 2.1 Пусковые свойства с учетом эффекта вытеснения тока
Активное сопротивление обмотки ротора с учетом воздействия эффекта вытеснения тока
Расчет пусковых черт с учетом воздействия вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния.
кВт; В; ;
Критичное скольжение определяем опосля всех точек пусковых черт (таблицу 12.2) по средним значениям сопротивлений и , подходящим скольжениям
опосля что рассчитываем кратность наибольшего момента:
(см. таблицу 12.2).
Таблица 2.2 Пусковые свойства с учетом эффекта вытеснения тока и эффектом насыщения
Заключение
Выбирая базисную модель для проектирования новейшей машинки, мы тормознули на движках серии 4А, которые удовлетворяют советам МЭК. Благодаря применению электротехнической стали с усовершенствованными магнитными качествами, реализации припасов по нагреву и усовершенствованию остывания, переходу на наиболее высочайшие классы изоляции мощность движков данной серии при данных высотах оси вращения на 2-3 ступени шкалы мощностей больше по сопоставлению с движками серии А2. Это позволило уменьшить массу движков в среднем на 15-18%, сберечь объемы обмоточной меди и электротехнической стали на 20-25% при оставшихся постоянными энергетических показателях.
В данном курсовом проекте, ориентируясь на данные асинхронного мотора 4АН200М6УЗ, был спроектирован новейший асинхронный движок с короткозамкнутым ротором, который соответствует крайним достижениям в области расчета и конструирования электронных машин переменного тока.
Перечень литературы:
«Расчет асинхронных движков» В. Л. Горохов, А. Н. Лукин, Г. М. Жигалов;
«Проектирование электронных машин» И. П. Копылов, Б. К. Клоков; 2005;
«Расчет трехфазных асинхронных движков с короткозамкнутым ротором» В. Е. Воробьев; 2000.
]]>