Учебная работа. Расчет асинхронного тороидального двигателя

Учебная работа. Расчет асинхронного тороидального двигателя

27

Дипломная работа

Расчет асинхронного тороидального мотора

Содержание

1. Введение

2. Расчет мотора

2.1 Главные размеры

2.1.1 Наружный поперечник сердечника статора

2.1.2 Внутренний поперечник сердечника статора

2.1.3 Полюсное деление

2.1.4 Расчетная мощность

2.1.5 Расчетная длина сердечника статора

2.1.6 Расчетная длина сердечника статора

2.1.7 Определяем отношение

2.2 Сердечник статора

2.2.1 Наибольшее число пазов

2.2.2 количество пазов сердечника статора

2.2.3 Количество пазов на полюс и фазу

2.2.4 Зубцовое деление по внутреннему поперечнику статора

3. Обмотка статора

3.1 Расчет обмотки статора

3.1.1 Номинальный фазный ток

3.1.2 Количество действенных проводников в пазу

3.1.3 Количество витков в обмотке

3.1.4 Магнитный поток

3.1.5 Уточненная индукция в воздушном зазоре

3.1.6 Уточненная линейная перегрузка статора

3.1.7 Подготовительная плотность тока в обмотке статора

3.1.8 Подготовительная площадь поперечного сечения действенного проводника

3.1.9 Предварительное сечение простого проводника

3.1.10 Выбор провода

3.1.11 Площадь поперечного сечения действенного проводника

3.1.12 Подготовительная плотность тока в обмотке статора

3.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора

3.2.1 Ширина зубцов

3.2.2 Высота спинки статора

3.2.3 Высота паза

3.2.4 Большая ширина паза

3.2.5 Наименьшая сторона паза

3.2.6 размеры паза в свету с учетом припуска на сборку

3.2.7 Площадь поперечного сечения корпусной изоляции

3.2.8 Площадь поперечного сечения паза для размещения обмотки

3.2.9 Коэффициент наполнения паза

4. Расчет короткозамкнутого ротора

4.1 Сердечник ротора

4.1.1 Коэффициент наполнения сталью

4.1.2 Воздушный зазор меж статором и ротором

4.1.3 Наружный поперечник ротора

4.1.4 Внутренний поперечник ротора

4.1.5 Длина магнитопровода ротора

4.1.7 Число пазов ротора

4.1.8 Зубцовое деление ротора

4.1.9 ток в обмотке ротора

4.1.10 Подготовительная площадь поперечного сечения стержня

4.2 размеры трапецеидальных закрытых пазов

4.2.1 Размеры шлица

4.2.2 Допустимая ширина зубца

4.2.3 Больший радиус паза

4.2.4 Наименьший радиус паза

4.2.5 Расстояние меж центрами радиусов

4.2.6 Уточненная ширина зубцов ротора

4.2.7 Полная высота паза

4.2.8 Площадь поперечного сечения стержня

4.2.9 Плотность тока в стержне

4.3 Размеры короткозамыкающего кольца

4.3.1 Ток в кольце

4.3.2 Плотность тока в замыкающих кольцах

4.3.3 Площадь поперечного сечения кольца

5. Расчет магнитной цепи

5.1 МДС для воздушного зазора

5.2 МДС зубцовой зоны статора

5.3МДС зубцовой зоны ротора

5.4 Коэффициент насыщения зубцовой зоны

5.5 МДС ярма статора

5.4 МДС ярма ротора

5.7 характеристики магнитной цепи

6. Характеристики рабочего режима

6.1 Активное сопротивление фазы обмотки статора

6.2 Активное сопротивление фазы обмотки ротора

6.3 Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

6.4 Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора

7. Расчет утрат

7.1 Главные утраты в стали статора

7.2 Дополнительные утраты в стали

7.3 Полные утраты в стали

7.4 Механические утраты

7.5 Холостой ход мотора

8. Рабочие свойства

8.1 характеристики рабочего режима

9. Расчет пусковых черт

9.1 Расчет токов с учетом воздействия конфигурации характеристик под

9.2 Расчет пусковых черт с учетом воздействия конфигурации характеристик под воздействием эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

Рис.4 Рабочие свойства спроектированного мотора с короткозамкнутым ротором

10. Термический расчет

10.1 электронные утраты в обмотке статора в пазовой части

11. Механический расчет вала

11.1 Расчет вала на твердость

11.2 Определение критичной частоты вращения

11.3 Расчет вала на крепкость

12. Расчет подшипников

12.1 Большая круговая перегрузка на подшипник А

3. Технологическая часть

3.1 Асинхронные машинки

3.1.2 Устройства трехфазной асинхронной машинки

3.2 Режимы работы трехфазной асинхронной машинки

3.2.1 Режим мотора

3.2.2 Режим генератора

3.3 Процессы происходящие в асиннхроной машине

3.3.1 Цепь статора

3.3.2 Цепь ротора

3.3.3 ток статора

3.4 Электромагнитный момент асинхронной машинки

3.4.2 Механическая черта торцевого асинхронного мотора

3.5 Совместная работа торцевого асинхронного мотора с перегрузкой на валу

3.6. Запуск в ход торцевого асинхронного мотора

3.6.1 Прямое включение в сеть

3.6.2 Запуск при пониженном напряжении

3.6.3 Реостатный запуск движков

3.7 Внедрение движков с усовершенствованными пусковыми качествами

3.7.1 Регулирование частоты вращения асинхронных движков

3.7.1.1 Изменение скольжения

3.7.1.2 Изменение числа пар полюсов

3.7.1.3 Изменение частоты источника питания

3.8 методы производства магнитопровода статора торцевого асинхронного мотора

4. анализ кинетического привода

4.1 Структурная схема системы адаптивно-векторного управления торцевым асинхронным электроприводом

4.2 Наблюдающий состояния

4.3 анализ чувствительности электропривода к изменению характеристик электродвигателя и задержкам переключения инвертора

4.4 Описание щита для проведения испытаний

5. Финансовая часть

5.1 Расчет цеха

5.1.1 Определение количества оборудования

5.2 Определение количества станочников

5.3 Определение площади цеха

5.4 Общие расходы

5.4.1 Расчет издержек на вспомогательное технологическое оборудование.

5.4.2 Расчет издержек на инструмент, оснастку и устройства, которые недешево стоят, Кон

5.4.3 Расчет издержек на здание цеха, Кз

5.4.4 Расчет издержек на сооружения и передающие устройства Кс. 129

5.4.5 Расчет издержек на производственный инвентарь и принадлежность Кпі

5.4.6 Расчет издержек на хозяйственный инвентарь

5.5 Расчет себестоимости годичного размера продукции цеха, С

5.5.1 Расчет издержек на главные материалы и полуфабрикаты, См

5.5.2 Расчет издержек на энергоносителе для технологических целей, Сээ

5.5.3 Расчет фонда зарплаты главных рабочих

5.5.4 Общепроизводственные Издержки

5.5.5 Расчет общехозяйственных издержек

5.5.6 Расчет непроизводственных (коммерческих) издержек

5.6 Расчет годичного экономического эффекта Эр, и срока окупаемости серьезных вложений ток

5.7 Технико-экономические характеристики цеха

6. Сохранность

6.1 анализ производственных угроз и вредностей. Разработка мероприятий по их понижению

6.1.1 Метеоусловия

6.1.2 Освещенность

6.1.3 Понижение шума и вибраций оборудования

6.1.4 Электробезопасность

6.1.5 Обеспечение сохранности при работе на прессовом оборудовании

6.1.6 Пожарная сохранность

Заключение

Перечень использованной литературы

1. Введение

Создание и потребление энергии во всем мире вырастает резвыми темпами, определяя прогресс во всех областях жизнедеятельности человека. сразу усложняются процессы преобразования энергии, расширяется обилие энергетических установок и агрегатов, обеспечивающих более оптимальные режимы энергопитания разнородных потребителей. вместе с ростом количественных характеристик энерго-обеспеченности индустрии, индустрии, транспорта, сельского хозяйства, быта и т.п. все огромную роль начинают играться характеристики свойства использования энергии, что соединено с оптимальным согласованием характеристик энергии на разных стадиях её преобразования. Существенное пространство в решении возникающих при всем этом заморочек отводится накопителям энергии, являющимся принципиальным промежным звеном меж системами генерирования и системами распределения и употребления энергии.

Существует огромное количество видов накопителей энергии (НЭ), таковых как: накопители со статической активной зоной (химические, индуктивные, емкостные), и накопители с динамической активной зоной, предполагающие скопление и внедрение кинетической энергии при помощи подвижных частей.

Пружинный маятник в часах (динамический накопитель)

Спусковой механизм часов: 1 — балансир; 2 — анкерная вилка; 3 — спусковое колесо.

В колебательных накопителях кинетическая энергия скапливается в возвратно-поступательном (линейном либо вращательном) движении груза за счёт резонанса. При всем этом энергия обязана как подаваться, так и расходоваться порциями, попадая «в такт» с движением груза. Это сходу усложняет механизм и делает его довольно капризным в настройке. Вообщем, такие узлы уже много веков употребляются во всех механических часах с балансирным либо гравитационным маятником. Весьма нередко такие часы для начала работы нужно слегка встряхнуть либо толкнуть маятник рукою — в целях экономии завода пружины за один такт подаётся на маятник только столько энергии, чтоб её хватило для компенсации утрат во время работы, но не для пуска «с нуля», из недвижного состояния.

Как правило, основная цель схожих устройств — не фактически скопление энергии, а стабилизация во времени работы каких-то устройств, так как абсолютные значения запасаемой энергии обычно очень малы и годятся лишь для «внутреннего употребления» при работе самого устройства.

Но для разработки данного проекта этот вид накопителя не подступает, так как возникающее возвратно-поступательное убыстрение, беря во внимание огромную массу маховика, делает суровые перегрузки.

В данном дипломном проекте будет рассмотрена модель конкретно кинетического накопителя энергии (КНЭ), в каком энергия запасается во вращающемся роторе, которая равна W=J?2/2.

Инерционные МН в истинное время употребляются в разных отраслях техники. Примерами транспортных накопительных устройств служат: гироскопы систем навигации и ориентации; маховичные движки для малоразмерных вертолетов, грузовых средств транспорта во взрывоопасных помещениях (пороховых складах, шахтах и т. п.), также для пассажирского транспорта; электроинерционные стартеры самолетных движков; стартовые катапультирующие установки на авианосцах для разгона самолетов при взлете [4.1 ] и др. Обширно всераспространены маховичные МН в разных электрофизических установках. Рассматривается крупномасштабное применение инерционных МН вместе с электронными машинками в электроэнергетических системах.

Разглядим инерционные кинетические МН.

Кинетическую энергию в принципе можно припасать при любом движении массы. Для равномерного поступательного движения тела массой m со скоростью V кинетическая энергия W=mV2/2. Удельная энергия Wyд=W/m=V2/2 зависит (квадратично) лишь от линейной скорости тела. Тело, движущееся с первой галлактической скоростью V1?8 км/с, имеет удельную энергию Wуд?32 МДж/кг.

Для различных энергетических и транспортных применений рациональны МН вращательного движения — инерционные МН (маховики). Запасенная кинетическая энергия W=J2 ? /2 определяется квадратом угловой скорости ? = 2рп (п— частота вращения) и моментом инерции J маховика относительно оси вращения. Если дисковый маховик имеет радиус r и массу m=гV (V—объем, г—плотность материала), то J=mr2 /2 = гVr2/2 и W=р2mr2n2= гр2Vr2n2. Соответственная удельная энергия (на единицу m либо V) составляет Wуд=W/m = r2р2n2, Дж/кг и W0уд=W/V=р2гr2n2, Дж/м3. значения ? и п При данном размере r ограничиваются линейной окружной скоростью V = ?r = 2рnr, связанной с допустимым разрывающим напряжением материала ур. Понятно, что напряжение у в дисковом либо цилиндрическом роторе МН зависит от v 2. Зависимо от геометрической формы железных маховиков для их свойственны допустимые предельные скорости на периферии примерно от 200 до 500 м/с.

Для увеличения кинетической энергии маховика необходимо наращивать его массу и число оборотов вращения. Но с ростом числа оборотов возрастает центробежная сила, что может привести к разрыву маховика. Потому для маховиков употребляются самые крепкие материалы. к примеру, сталь и стеклопластик. Уже сделаны маховики, масса которых измеряется почти всеми десятками кг, а частота вращения добивается 200 000 о/мин.

Утраты энергии при вращении маховика вызываются трением меж поверхностью маховика и воздухом и трением в подшипниках. Для уменьшения утрат маховик помещают в футляр, из которого откачивается воздух, т. е. снутри кожуха создается вакуум. Используются самые совершенные конструкции подшипников. В этих критериях годичная утрата энергии маховиком быть может наименее 20%.

К недочетам КНЭ можно отнести то, что запасённая маховиком энергия прямо зависит от его скорости вращения, потому по мере скопления либо отдачи энергии скорость вращения всё время изменяется и может достигать 10-ов тыщ о/мин. В то же время в перегрузке весьма нередко требуется размеренная скорость вращения, обычно не превосходящая нескольких тыщ о/мин. По данной нам причине чисто механические системы передачи энергии на маховик и назад могут оказаться очень сложными.

В особенности перспективны так именуемые супермаховики, состоящие из витков металлической ленты, проволоки либо прочного синтетического волокна. Навивка быть может плотной, а может иметь специально оставленное пустое место. В крайнем случае по мере раскручивания маховика витки ленты передвигаются от его центра к периферии вращения, изменяя момент инерции маховика, а если лента пружинная, то и запасая часть энергии в энергии упругой деформации пружины. В итоге в таковых маховиках скорость вращения не так прямо связана с скопленной энергией и еще стабильнее, чем в простых цельнотелых системах, а их энергоёмкость приметно больше. Кроме большей энергоёмкости, они наиболее неопасны в случае разных аварий, потому что в отличии от осколков цельного маховика, по собственной энергии и разрушительной силе сравнимых с пушечными ядрами, осколки пружины владеют еще наименьшей «поражающей способностью» и обычно довольно отлично тормозят лопнувший маховик за счёт трения о стены корпуса. По данной нам же причине и современные цельнотелые маховики, рассчитанные на работу в режимах, близких к переделу прочности материала, нередко делаются не цельными, а сплетёнными из тросов либо волокон, пропитанных связывающим веществом.

Современные конструкции маховиков с вакуумной камерой вращения и магнитным подвесом супермаховика из кевларового волокна обеспечивают плотность запасённой энергии до 5 МДж/кг и наиболее, причём могут сохранять кинетическую энергию недельками и месяцами. Но пока они есть только в виде экспериментальных экземпляров либо опытнейших партий. Внедрение для навивки сверхпрочного «суперкарбонового» волокна дозволит прирастить скорость вращения и удельную плотность запасаемой энергии ещё во много раз — до 2-3 ГДж/кг (одной раскрутки такового маховика весом 100-150 кг хватит для пробега в миллион км и наиболее, т.е. на практически на всё время жизни кара(«Нурбей Владимирович Гулиа.Умопомрачительная механика.В поисках «энергетической капсулы»)). Но стоимость такового волокна пока также во много раз превосходит стоимость золота.

Разглядим маховичные накопители, исключая упругую энергию. Крайняя под воздействием инерционных сил, работающих на упругие крутящиеся элементы, быть может запасена вместе с кинетической энергией в особых комбинированных устройствах.

Уравнение движения маховика, справедливое в режимах заряда и разряда НЭ, имеет вид

Mвн=Jd?/dt—MT.(1)

В (1) наружный момент Mвн является активным (движущим) моментом при заряде либо реактивным (тормозящим) моментом при разряде МН. Динамический момент Mдин =Jd?/dt имеет символ, определяемый угловым убыстрением E=d?/dt. момент трения MТ = MТа + MТп равен сумме моментов аэродинамического трения (Мт>а) и трения в подшипниковых опорах и уплотнениях (Мт>п). Умножая (1) на ?dt и интегрируя, получаем уравнение баланса энергии

(2)

где ?1, ?2—начальная и конечная угловые скорости маховика; t1 и t2‘ надлежащие значения времени.

Из (2) видно, что, к примеру, в режиме разряда кинетическая энергия Wr = 0,5J (?12 -?22) расходуется на отводимую от МН энергию и энергию утрат трения

Для роста эффективности инерционных МН нужно обеспечить больший вероятный уровень исходной кинетической энергии Мк1=J?12,2 и свести к минимуму утраты WT с помощью соответственных конструктивных решении.

Железные маховики. На рисунке изображены маховичные накопительные элементы различной формы. Для базисной модели в виде узкого ободкового МН допустима предельная окружная скорость V = ?уP/г, как следует, большая запасенная энергия W=0,5mV2 = 0,5m уP/г. Удельная энергия Wуд = W/m=0,5ур/г.

Для диска неизменной толщины либо цилиндра радиусом R Wyд=J?2/2M=(?R)2/4-=0,25V2 определяется также квадратом окружной скорости на периферии V2=(?R)2~ур/г.

Коэффициенты формы ч для разных маховиков дискового, ободкового и стержневого типов

ч =0.3 ч=0.5 0,3< ч <0,5

ч =0,6 ч=0.8 ч >1

ч =0.8 ч=0.5

a — диск неизменной толщины с малым отверстием в центральной зоне

б- Узкий обод

в- диск с ободом

г- Диск неизменной толщины без центрального отверстия

д, ж- Конический и гиперболический диски без отверстия

е- диск равной прочности

з — Стержень равной прочности

Для диска неизменной толщины либо цилиндра радиусом R Wyд=J2/2m=(?R)2/4-=0,25V2 определяется также квадратом окружной скорости на периферии V2=(?R)2~ур/г.

В общем случае для разных МН показатель Wуд = чур/г при схожих параметрах материала ури г пропорционален коэффициенту формы ч

Коэффициенты формы ч для разных маховиков дискового, ободкового и стержневого типов

Предельное случае выполнения маховиков без центрального отверстия вероятна их работа с частотой вращения 3000 о/мин при поперечнике до 2 м. Реально достигнутый уровень запасенной энергии в МН с горизонтальным расположением вала составляет 3,6— 36 МДж.

Если нужно накопить энергию в спектре 10 — 104 МДж и наиболее, целесообразны вертикальные конструкции МН с составными (сборными) маховиками.

вместе с дисками для маховиков употребляют время от времени стержни равной прочности, симметричные относительно собственной продольной оси (набросок з)

Мультислойные маховики. Исследования по повышению удельной энергии привели к созданию разных конструкций супермаховиков на базе железных проволок и лент, также композитных волокнистых неметаллических материалов. Понятно, что железная проволока либо лента (вследствие собственной внутренней структуры, образованной волочением либо прохладной прокаткой) допускает ур, в несколько раз превосходящие предельные напряжения мощных изделий из такого же сплава. Как следует, в навитом из проклеенных слоев непрерывной ленты маховике можно получить сответственно наиболее высочайшие значения Wyд, чем в сплошных дисках. Ленточные маховики оказываются неопасными при разрыве на сверхугонных скоростях: потерявшие крепкость более напряженные периферийные витки делают роль предохранительного элемента, тормозя маховик трением о защитный футляр.

Уровень удельной энергии определяется параметрами композитов для продольного направления, которое в ободковых маховиках — окружное, а в стержневых — круговое. Сделанные ободковые маховики из органопластиковых либо графитопластиковых композитов имеют показатель Wyд = 510 к Дж/кг, а из стеклокомпозитов—до Wyд =4000 кДж/кг.

В легких композитных маховиках, невзирая на огромную удельную энергию Wyд=W/m, проблемно достижение высочайшего абсолютного уровня запасенной энергии. Предельный поперечник этих маховиков ограничен значением порядка 3—4 м по условиям работы современного технологического оборудования для намотки ленты. Но известны проекты больших МН, созданных для использования в электроэнергетических системах, со стеклопластиковыми маховиками поперечником до 18 м и шириной 3—6 м. Четыре таковых маховика рассчитаны на скопление суммарной энергии W=36 104 МДж .При преобразовании в электроэнергию с КПД порядка 0,8 этот припас кинетической энергии может обеспечить работу потребителей мощностью 1000 кВт в течение 80 ч.

В данном проекте нужно сделать наружный момент,согласно уравнению движения: Mвн=Jd?/dt—MT, который быть может реализован различными методами.Более простой-создание электромагнитного момента,при помощи электродвигателей.,внедрение,которых желательно,т.к. электронная машинка может работать в генераторном режиме и производить энергию в режиме отдачи энергии пользователю.

Руководствуясь начальными данными, целенаправлено внедрение асинхронных движков(АД), преимуществами которых являются простота конструкции и отсутствие коллекторного узла(по сопоставлению с машинками неизменного тока).Также предпосылкой выбора АД будет то,что очень не нужно располагать недвижные проводящие материалы поблизости магнитов, потому что это приводит к наведению вихревых токов и потерям энергии. Недочетами использования АД являются необходимость иметь реактивную мощность в генераторном режиме(исходя из условия самовозбуждения), Высочайший ток намагничивания из-за роста магнитного зазора. Если разглядывать ток статора, то в двигательном режиме появляется большенный ток намагничивания.

Одним из критериев выбора электродвигателя является его конструктивная и параметрическая сопоставимость с приводным механизмом. Разглядим некие нюансы конструктивной пластичности торцевых движков, применяемых в разных областях техники.

На рис. 1.1 показаны конструктивные варианты устройств, при этом штриховой линией отмечены схемы с внедрением движков обыденного цилиндрического выполнения, сплошной линией—схемы с торцевым движком.

В ряде всевозможных случаев за счет хорошей компоновки может быть получение новейших свойств электропривода в целом. Конструктивные схемы электродвигателей представлены на рис. 1.2. Каждой конструкции движков присущи свои плюсы и недочеты. Так, к примеру, исходя из убеждений простоты производства предпочтительной является однопакетная схема. При всем этом наличие сил однобокого магнитного тяжения усложняет работу подшипникового узла.

Рис 1.1 Применение торцевых асинхронных движков в электробытовых устройствах: а—магнитофоне: б- вентиляторе; в— «стиральной машине; г — электропроигрывающем устройстве

В двухпакетной схеме может быть выполнение тороидальной обмотки статора с резким сокращением длины лобовых частей. Таковым образом, неувязка выбора конструктивной схемы — задачка многоплановая и обязана увязываться с общими требованиями к технологии производства и технико-экономическими показателями электропривода в целом.

Есть конструкции торцевых движков в совокупы с приводными механизмами.

На рис. 1.3 показана схема центробежного вентилятора с торцевым асинхронным электродвигателем.

Рис 1.2 Конструктивные схемы активной часги торцевых электродвигателей: а—однопакстная; б—двухпакетная; в — дисковая; .г — многопакетная

Рабочее колесо вентилятора крепится конкретно к ротору.. При работе вентилятора возникает разность давлений меж объемом, ограниченным внутренним поперечником лопаток, и объемом за внешним поперечником лопаток рабочего колеса. В итоге воздух, прокачиваемый вентилятором, из зоны высочайшего давления через окна и круговой канал попадает в рабочий зазор мотора и через центральное отверстие в зону низкого давления. Тем осуществляется принудительная циркуляция внешнего воздуха снутри мотора без особых охладительных устройств.

Рис. 1.3. Цснтробсжный вентилятор: /-статор: 2 -корпус: 3— ротор; 4 ступица: 5- подшипник; 6- окно: 7 — круговой канал; 8 -кожух; 9— рабочее кольцо; 10—центральное отверстие

На рис. 1.4 приведена схема центробежного прямоточного электровентилятора со интегрированным торцевым асинхронным движком.

Рис. 1.4. Центробежный прямоточный тдектровен тилятор: / — движок: 2 рабочее колесо; 3—лопатки спрямляющею аппарата; 4 — направляющий футляр: 5— корпус вентилятора

На рис. 1.7 изображена система герметичного компрессора со интегрированным торцевым асинхронным движком.. Ряд технических мер дозволяет обеспечить действенное остывание частей компрессора без доп вспенивающих разбрызгивающих и охладительных устройств, используемых при использовании цилиндрических движков. Не считая того, обеспечивается дегазация масла, увеличивается его диэлектрическая крепкость, а торцевой ротор, выполняющий функцию маховика, сглаживает пульсации перегрузки.

Рис. 1.7. Герметичный компрессор со интегрированным асинхронным двига-телем: 1 — маслосборник; 2— футляр; 3- блок цилиндров: 4—статор; 5 —ротор; 6 — лопатка остывания на внешнем ко-роткозамыкающем кольце

На рис. 1.8 показана схема исполнительного мотора AG компании OYAKO, состоящего из низкоскоростного (мощностью 0,1—0,4 кВт) и скоростного (мощностью 0,4— 1,5 кВт) торцевых асинхронных самотормозящихся движков и редуктора. Ротор всякого мотора установлен на валу с возможностью осевого перемещения и подпружинен. При включении в сеть под действием электромагнитного притяжения ротор притягивается к статору, сжимая осевую пружину, и отходит от тормозной колодки, закрепленной в низкоскоростном движке на торце корпуса, а в скоростном движке —на диске сцепления. При выключении питания пружина придавливает ротор к тормозной колодке. Исполнительный движок различается пониженной массой и компактностью, огромным передаточным числом скоростей, огромным вращающим моментом на низкой скорости, простотой конструкции и ухода, возможностью маленьких перемещений суппорта станка частыми включениями. Движки используются для электропривода станков, подъемно-транспортных и конвейерных устройств.

Торцевые асинхронные движки являются желательными для внедрения в качестве экранированных движков герметичных электроприводов , потому что плоская форма тонкостенного экрана делает достоинства при применении и наиболее технологична в изготовлении по сопоставлению с цилиндрической. Как понятно, в экранированных движках ухудшены энерго свойства за счет увеличенного суммарного электромагнитного зазора и вихревых токов в сплошных железных экранах.

В процессе развития электромашиностроения решение задач понижения материалоемкости основывалось на улучшении параметров, используемых в производстве материалов и совершенствовании конструкции электронных машин.

Потребляемая мощность P1, активная длина L и наружный поперечник сердечника Dвш асинхронного мотора цилиндрической конструкции соединены меж собой количественным аспектом использования к :

к = P1/LдDвш2+г,

где г- показатель степени, характеризующий изменение линейной перегрузки статора и наибольшей индукции в рабочем зазоре при изменении поперечника.

Улучшение параметров материалов учитывается введением коэф-фициента к’:

k‘=kk1k2k3

где k1 учитывает увеличение наполнения паза медью; k2—переход на изоляцию с завышенным допустимым превышением температуры; k3— переход на наилучший материал магнитопровода.

Действенным средством является увеличение k1. Изменение его на 1% приводит к изменению заготовительной массы электротехнической стали на 0,25—0,4% и изменению k на 0,3—0,5%.Предстоящему увеличению k1 для движков традиционной конструкции малой мощности препятствуют обычная механизированная укладка обмотки в полузакрытые пазы, являющаяся главный предпосылкой межвитковых замыканий, также круглая форма сечения обмоточного провода.

Предстоящее увеличение нагревостойкости изоляции до класса Н хотя и дает увеличение использования еще на 14%, но просит решения ряда вопросцев, связанных с теплоотводом и с необходимостью внедрения особых подшипников.Переход от горячекатаной стали к холоднокатаной легиро-ванной стали дозволил получить k3 = 1,1.

Повысить технический уровень обмоточно-изолировочных работ дозволяет применение открытых пазов статора. При всем этом свойства движков с открытыми пазами улучшаются при использовании магнитных клиньев.

К недочетам беспазового статора можно отнести сложность сборки и закрепления активного распределительного слоя(АРС) на ярме, наличие крепежного технологического зазора, доп утраты от поперечного потока рассеяния, пропорциональные значению высоты АРС в третьей степени. Более отлично применение АРС в аксиальном варианте асинхронной машинки.

Иной разновидностью беспазовой машинки является машинка с гофрированной конструкцией магнитопровода.. Необходимыми преимуществами конструкции являются высочайшая малоотходность (коэффициент использования стали составляет 0,95). возможность внедрения в зубцах и ярме холоднокатаной стали, закрытие пазов мостиками насыщения, также упрощение укладки обмотки по сопоставлению с традиционной конструкцией.

Недочетами конструкции по сопоставлению с движками с АРС являются сложность технологии навивки металлической ленты на ребро и некое усложнение обмоточных работ вследствие нарушения технологической автономности катушечных групп. Недочетом также является необходимость роста длины вылета либо отгиба лобовых частей опосля намотки и сборки статора, также возможность пропитки активного слоя только в полном сборе статора. Не считая того, недочетом являются дополнительные утраты на цилиндрических поверхностях гофрированного слоя в шлицевых зонах.

Рис. 1.12. Магнитопровод с витым ярмом и гофрированным зубцовым слоем: а—с симметричным профилем зубцов; 6 — с повторяющимся профилем зубцов: в —ротор с гофрированным зубцовым слоем и мощным ярмом

Широкому внедрению конструкции с гофрированным активным слоем препятствуют последующие его недочеты:

низкие энерго характеристики при наличии 2-ух воздушных зазоров и при трудностях обеспечения равномерности рабочего зазора, сниженном заполнении паза и большенном количестве пазов и корпусной изоляции и др.; сложность механизации технологии в серийном производстве (при разработке гофрированного слоя, укладке обмоток, креплении активного слоя, заливке ротора и др.), в особенности с учетом разнотолщинности. коробоватости и остальных изъянов стали.

Торцевые асинхронные движки по сопоставлению с цилиндри-ческими владеют узнаваемых преимуществ. Аналогом штампованного цилиндрического сердечника асинхронной ма-шины является торцевой витой (по спирали) сердечник с проштампованными пазами, при изготовлении которого ис-пользование электротехнической стали доводится до 80%,тогда как в цилиндрическом движке около 60%. При всем этом исключается операция шихтовки. При изготовлении сердечников цилиндрических машин штамповкой пластинки статора и ротора могут производиться как одним махом, так и поочередными операциями штампов совмещенного деяния, при этом штампы поочередного деяния наиболее производительны. Двухроторные торцевые асинхронные движки мощностью 0,375 — 6 кВт на 25—30% экономичней в производстве и имеют себестоимость на 35 40% меньше, чем обычная система.При интегральном изготовлении торцевых движков кон-струкция имеет последующие индивидуальности: плоское (торцевое) выполнение с разными вариациями построения подшипникового узла ; плоскую зубцовую зону с прямоугольными пазами; плоскую беспазовую зону; короткозамкнутую обмотку ротора, являющуюся частью корпуса ротора; радиально-унорные подшипники качения; блочно-модулыюе построение; обмотку статора, выполненную способами фотолитографии либо штамповкой из медного либо дюралевого листа шириной 0.2 -0.5 мм по данной конфигурации проводника обмотки; может быть и обыденное выполнение для всыпной обмотки; обмотку ротора, выполненную способом заливки алюминия вместе с корпусом ротора в случае выполнения обмотки статора из алюминия: заливка алюминия в ротор осуществляется за счет отходов обмотки статора.

Применение того либо другого конструктивно-технологического варианта ограничивается мощностями электродвигателей. Граничные значения в шкале мощностей определяются в главном способностями технологического процесса.

При интегральной технологии для производства печатных обмоток статора могут быть использованы способы фотолитогра-фии, дозволяющие делать обмотки с довольно тонкими проводниками и малыми межпроводниковыми расстояниями.

Устройство мотора, работающего от сети с частотой 400 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ), показано на рис. 1.15.

Рис. 1.15. движок переменного тока с печатной обмоткой: 1—статор; 2—ротор: 3 — печатая обмотка

Статор сделан из узкой ленты магнитной листовой стали, намотанной в виде спирали, которая зафиксирована внешним бандажным кольцом. Толщина магнитопровода 5 мм; внутренний и наружный поперечникы — соответственно 30 и 90 мм.

Печатная обмотка выполнена на изоляционной пленке шириной 0.03 мм и наклеена на статор. Волновая 16-полюсная обмотка имеет две схожие фазы, отпечатанные на лицевой и оборотной сторонах изоляционной пленки и сдвинутые в пространстве одна относительно иной на электронный угол 90°. Проводники обмотки имеют неизменное поперечное сечение; ширина всякого проводника 1 мм. толщина 0.05 мм. Проводники разделены друг от друга изолирующим промежутком, ширина которого в среднем равна 0.15 мм. Ротор двигателя-массивный металлической.

Низкая индуктивность обмоток дает возможность применять машинки с печатными обмотками в композиции с полупроводниковыми устройствами, потому что в переходных режимах электромагнитные процессы в обмотках не вызывают перенапряжений на полупроводниках.

Маленький момент инерции ротора в неких системах дозволяет получить высочайшее быстродействие мотора. чувствительность машинки к сигналу быть может существенно повышена введением внутреннею демпфирования, осуществляемого соединением печатной обмотки с узким дюралевым диском-демпфером. Беспазовые электронные машинки с печатными обмотками имеют последующие главные плюсы:

простоту и надежность конструкции:

возможность работы с большенными превышениями температур;

маленький момент инерции ротора;

малую свою индуктивность и электронную постоянную времени обмоток;возможность использования в схемах управления на транзисторах:возможность внутреннего демпфирования колебаний ротора;возможность производства обмоток в критериях поточного автоматического производства без внедрения ручного труда.

Недочетами имеющихся конструкций электродвигателей с печатными обмотками являются:

необходимость в питающей сети малого напряжения;

некое повышение габаритов электродвигателей, обусловленное повышением воздушного зазора;

принятие особых мер для понижения утрат на вихревые токи в проводниках.

Но так как, движки с печатной обмоткой статора рассчитаны на малые мощности(до 0.18 кВт),то для реализации нашей задачки они не подступают.

накопитель энергия расчет щит асинхронный движок

2. Расчет мотора

1. Начальные данные

Номинальный режим работы повторно-кратковременный

Номинальная отдаваемая мощность Р2, кВт 1,5

Частота сети f, Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) 200

зазор д ? 8мм

Номинальное линейное напряжение U, В 220/380

Синхронная частота вращения n1, о/мин 1000

Wзап 14 кДж

Наружный поперечник активной зоны: ? 0.5м

2. размеры, конфигурация, материал

2.1 Главные размеры

2.1.1 Наружный поперечник сердечника статора

DА=278 мм.

2.1.2 Внутренний поперечник сердечника статора

D= kD?DА =0,52?278 ?145 мм,

где kD=0,52.

2.1.3 Полюсное деление

мм.

2.1.4 Расчетная мощность

Р’=Вт,

где кЕ=0,98 — коэффициент;

‘=87% — среднее

cos‘=0,87 — среднее
2.1.5 Расчетная длина сердечника статора
2.1.6 Расчетная длина сердечника статора

?1= мм,

где коб1=0,96 — подготовительный обмоточный коэффициент для однослойной обмотки; кВ=1,11 -коэффициент формы поля;

А’1=36000 А/м — подготовительная электромагнитная перегрузка;

В’б=0,74 Тл — подготовительная индукция.

2.1.7 Определяем отношение

=?1/ф=130/227,77=0,57. Что меньше максимально допустимого значения max=0,9.

2.2 Сердечник статора

Сердечник собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали марки 2013, шириной 0,5 мм, с изолированием листов оксидированием. Коэффициент наполнения сталью kС=0,97. Принимаем форму паза трапецеидальную полузакрытую. Обмотка однослойная всыпная концентрическая

2.2.1 Наибольшее число пазов

,

где =17,5 — наибольшая величина зубцового деления статора;

=14,4 — малая величина зубцового деления.

2.2.2 количество пазов сердечника статора

Z1=30.

2.2.3 Количество пазов на полюс и фазу

.

2.2.4 Зубцовое деление по внутреннему поперечнику статора

мм.

3. Обмотка статора

3.1 Расчет обмотки статора

Принимаем однослойную всыпную концентрическую обмотку из проводов марки ПЭТВ, укладываемую в трапецеидальные полузакрытые пазы

3.1.1 Номинальный фазный ток

I1НОМ = А.

3.1.2 Количество действенных проводников в пазу

uП=.

где а=1 — количество параллельных веток обмотки статора.

3.1.3 Количество витков в обмотке

w1=

3.1.4 Магнитный поток

Ф=,

где kОБ1=kР1МkУ1=0,958?0,95=0,911 — уточненный обмоточный коэффициент.

kР1=0,958 — коэффициент распределения обмотки

kУ1=0,95 — коэффициент укорочения.

3.1.5 Уточненная индукция в воздушном зазоре

Вб= Тл.

3.1.6 Уточненная линейная перегрузка статора

А= А/м.

3.1.7 Подготовительная плотность тока в обмотке статора

J1= А/мм2,

где AJ — плотность тока в стержне =3,05?1011.

3.1.8 Подготовительная площадь поперечного сечения действенного проводника

мм2.

3.1.9 Предварительное сечение простого проводника

мм2,

где nЭЛ=7 — количество простых проводов в действенном.

3.1.10 Выбор провода

По приложению 3 находим ближний обычный провод

d/d‘=1,32/1,4 мм;S=1,368 мм2.

3.1.11 Площадь поперечного сечения действенного проводника

мм2.

3.1.12 Подготовительная плотность тока в обмотке статора

J1= А/мм2,

3.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора

3.2.1 Ширина зубцов

bZ1= мм,

где ВЗ1=1,8 Тл — среднее
3.2.2 Высота спинки статора

hА= мм,

где ВА=1,6 Тл — среднее
3.2.3 Высота паза

hП= мм.

3.2.4 Большая ширина паза

b2= мм.

3.2.5 Наименьшая сторона паза

b1= мм,

где bШ=3,7 мм — ширина шлица.

3.2.6 размеры паза в свету с учетом припуска на сборку

b1=b1 — ДbП=9,4 — 0,2=9,2 мм;

b2=b2 — ДbП=15,1 — 0,2=14,9 мм;

h1=h1 — ДhП=27,5 — 0,2=27,3 мм,

где ДbП= ДhП=0,2 — припуски на штамповку.

3.2.7 Площадь поперечного сечения корпусной изоляции

SИЗ=bИЗ(2hП+b1+b2)=0,4(2?31,3+9,4+15,1)=34,84 мм2,

где bИЗ=0,4 мм — односторонняя толщина корпусной изоляции.

3.2.8 Площадь поперечного сечения паза для размещения обмотки

S’П= мм2,

где ;

SПР=14,5 — площадь поперечного сечения прокладок.

3.2.9 Коэффициент наполнения паза

kЗ =

4. Расчет короткозамкнутого ротора

4.1 Сердечник ротора

Сердечник ротора собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали марки 2013 шириной 0,5 мм.

4.1.1 Коэффициент наполнения сталью

кс=0,97.

4.1.2 Воздушный зазор меж статором и ротором

=0,8 мм.

4.1.3 Наружный поперечник ротора

D2=D1—2? =145-2·0,8=143,8 мм.

4.1.4 Внутренний поперечник ротора

Dj=DВ0,23DA=0,23?278=60 мм.

4.1.5 Длина магнитопровода ротора

?2=?1=130 мм.

4.1.7 Число пазов ротора

Z2=38.

4.1.8 Зубцовое деление ротора

t2=D2/Z2=3,14·143,8/38=11,92.

Рис.1 Конструкции роторов торцевых тороидальных движков

4.1.9 ток в обмотке ротора

,

где ki=0,2+0,8cos=0,2+0,8·0,87=0,896 — коэффициент, учитывающий воздействие тока намагничивания на отношение I1/I2;

— коэффициент приведения токов.

4.1.10 Подготовительная площадь поперечного сечения стержня

qc=I2/J2=352,21/2,9=121,45.

4.2 размеры трапецеидальных закрытых пазов

4.2.1 Размеры шлица принимаем

bш=1,5 мм; hш=0,7 мм; h’ш=0,3 мм.

4.2.2 Допустимая ширина зубца

bз2доп= мм.

4.2.3 Больший радиус паза

b1= мм.

4.2.4 Наименьший радиус паза

b2= мм.

4.2.5 Расстояние меж центрами радиусов

h1=(b1—b2)?z2/(2?)=(6,1-1,5)?38/(2?3,14)=27,8 мм.

4.2.6 Уточненная ширина зубцов ротора

b‘z2= мм;

b»z2= мм

4.2.7 Полная высота паза
hп2=h’ш+hш+b1/2+h1+b2/2=0,3+0,7+6,1/2+27,8+1,5/2=32,6 мм.

4.2.8 Площадь поперечного сечения стержня

qc=р/8(b21+b22)+0,5(b1+b2)h1=3,14/8.(6,12+1,52)+0,5.(6,1+1,5)·27,8=121,1 мм2.

4.2.9 Плотность тока в стержне

J2=I2/qc=352,21/121,1=2,91 А/мм2.

4.3 Размеры короткозамыкающего кольца
4.3.1 ток в кольце

Iкл=I2/=352,21/0,17=2132,54 А,

где =2.sin(.p/z2)=2.sin(3,14•2/(2•38))=0,17.

4.3.2 Плотность тока в замыкающих кольцах

Jкл=0,85.J2=0,85.2,91=2,47 А/мм2.

4.3.3 Площадь поперечного сечения кольца

qкл= Iкл/ Jкл=2132,54/2,47=865,13 мм2.

4.3.4 Высота кольца литой клеточки

hкл=1,25hп2=1,25·32,6=41 мм2.

4.3.5 Длина кольца

bкл=qкл/hкл=865,13/41=21 мм2.

4.3.6 Средний поперечник кольца

Dкл.ср=D2-hкл=144,2-41=103,2 мм.

5. Расчет магнитной цепи

5.1 МДС для воздушного зазора

5.1.1 Коэффициент воздушного зазора:

k=,

где .

5.1.2 МДС воздушного зазора

А.

5.2 МДС зубцовой зоны статора

5.2.1 Расчетная индукция в зубцах

Тл.

5.2.2 Напряженность магнитного поля

НZ1=1342 А/м.

5.2.3 МДС зубцовой зоны статора

Fz1=2hz1Hz1=2.31,3.10-3.1342=83,99 А,

где hz1=hп1=31,3 мм.

5.3 МДС зубцовой зоны ротора

5.3.1 Расчетная индукция в зубцах

Тл

5.3.2 Напряженность магнитного поля

Нz2=1386 А/м.

5.3.3 МДС зубцовой зоны ротора

Fz2=2hz2Hz2=2·32,45·10-3·1386=89,94 А,

где hz2=hп2-0,1b2=32,6-0,1·1,5=32,45 мм.

5.4 Коэффициент насыщения зубцовой зоны

.

5.5 МДС ярма статора

5.5.1 Высота ярма статора

hа=(Dа-D)/2-hп1=(278-145)/2-31,3=35,2 мм.

Длина средней силовой полосы в ярме статора

Lа=(Dа—hа)/(2p)=3,14·(278-35,2)/2=381,39 мм.

индукция в ярме статора

Тл,

где hа=hа=35,2 мм — при отсутствии круговых вентиляционных каналов.

5.5.4 Напряженность магнитного поля

На=1692 А/м.

5.5.5 МДС ярма статора

Fа= LаНа=381,39·10-3·1692=645,43 А.

5.4 МДС ярма ротора

Высота ярма ротора

hj=(D2—Dj)/2-hп2=(144,2-60)/2-32,6=9,5 мм.

Длина средней силовой полосы в ярме ротора

]]>