Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Задание на курсовой проект. По «электрическим аппаратам и машинам»Стр 1 из 3Следующая ⇒
по «Электрическим аппаратам и машинам» Студентуинститута ИЭиТ курсагруппы 140106.65
ТЕМА: Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: Вариант 30 Мощность , кВт……………………………………………………………………30, 0 Напряжение , В………………………………………………………………..380/220 Частота вращения , мин-1 (об/мин)………………………………………………..1470 КПД двигателя , %…………………………………………………………..….….91, 0 Коэффициент мощности ……………………………………………………...0, 90 Частота тока , Гц …………………………………………………………….………50 Кратность пускового тока …………………………………………………….….6, 5 Кратность максимального момента …………………………………………...2, 3 Кратность пускового момента ………………………………………….……… 1, 4 Конструкция ……………………………………………………………….. IM1001/IP44 Режим работы………………………………………………………….…….длительный Дополнительные требования………………………………....двигатель 4А180М4У3
Срок проектирования Руководитель проекта доцент ____________ Баланцева Н.Б. (должность) (подпись) (и., о., фамилия)
ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ
ОГЛАВЛЕНИЕ
РЕФЕРАТ
Курсовой проект. Пояснительная записка объёмом 57 страница содержит 3 рисунка, 3 таблицы, 2 источника, графическую часть на формате А1. Цель курсового проекта – приобретение практических навыков в проектировании электрических аппаратов. На основании списка источников и технического задания выбраны главные размеры, рассчитана обмотка статора, ротор, магнитная цепь асинхронного двигателя серии 4А исполнения по степени защиты IP44, с короткозамкнутым ротором с чугунными станиной и подшипниковыми щитами, с высотой оси вращения 180 мм, с установочным размером по длине станины (М), четырёхполюсный (), климатического исполнения У, категории установки 3. Также вычислены параметры рабочего режима, потери, рабочие и пусковые характеристики без учёта и с учётом насыщения. Проведён тепловой расчёт.
1 ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
1) Из таблицы 9.8 (стр. 344 [1]) при высоте оси вращения h=180 внешний диаметр статора , м м
2) Внутренний диаметр статора , м, вычисляют по формуле , (1.1) где коэффициент определяется из таблицы 9.9 (стр. 344[1]), тогда м
3) Полюсное деление , м (1.2) м
4) Расчетная мощность , ВА , (1.3) где находится по рис 9.20 (стр. 345 [1]), кВА
5) Электромагнитные нагрузки предварительно определяем по рис 9.22, а (стр. 346 [1]), откуда А/м, Тл
6) Обмоточный коэффициент (предварительно для двухслойной обмотки выбираем при ) (для двухслойной обмотки)
7) Расчетная длина магнитопровода , (1.4) где - коэффициент формы поля, ; - синхронная угловая частота двигателя, рад/с; (1.5) рад/с, м
8) Значение отношения (1.6) Значение λ = 1, 12 находится в допустимых пределах (см. рис. 9.25[1]).
2 РАСЧЁТ СТАТОРА
2.1 Определение числа пазов , числа витков в фазе обмотки статора и площади поперечного сечения провода обмотки статора.
1) Предельные значения , мм, определяем по рисунку 9.26 (стр. 351 [1])
2) Число пазов статора , (2.1) , (2.2)
Принимаем что число пазов статора , тогда (2.3)
3) Зубцовое деление статора , м (2.4) м
4) Предварительное число эффективных проводников в пазу при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (a=1) , (2.5) где - номинальный ток обмотки статора, А; (2.6) А. Тогда . 5) Принимаем a=1, тогда , (2.7) проводников
6) Находим окончательные значения: Число витков в фазе , (2.8)
Линейная нагрузка , А/м (2.9) А/м Магнитный поток , Вб , (2.10) Для однослойной обмотки с q = 2 по табл. 3.16[1] kоб1 = kp1 = 0, 95; для Da = 0, 207 м по рис. 9.20[1] kE = 0, 97 Вб.
Индукция в воздушном зазоре , Тл (2.11) Тл
По рисунку 9.22 б (стр. 346 [1]) определяем, что значения и лежат в допустимых пределах.
7) Предварительная плотность тока в обмотке статора , А/м2 (2.12) А/м2. Величину (AJ1) определяем по рис. 9, 27 б (стр. 355 [1]), АJ1=183
8) Площадь поперечного сечения эффективного проводника (2.13) мм2
Сечение эффективного проводника (окончательно): Принимаем nэл = 3, тогда qэл = qэф/nэл qэл = 5, 98/3 = 1, 99 мм2. Принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ [1] (см. приложение 3), dиз = 1, 685 мм, dэл = 1, 6 мм, qэл = 2, 011 мм2, qэ.ср = nэл qэл = 3• 2, 0011 = 6, 0 мм2.
9) Плотность тока в обмотке статора (окончательно) (2.14) А/мм2
2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.
Паз статора определяем по рис. 9.29 a, (стр. 361[1]) с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.
10) По таблице 9.12 (стр. 357[1]) предварительно принимаем и , тогда , (2.15) где по табл. 9.13 (стр. 358[1]) для оксидированной стали марки 2013 ; м
11) Высота ярма статора , м (2.16) м
12) Размеры паза в штампе ; и , где - ширина шлиц паза, мм; - высота шлиц паза, мм;
13) Полная высота паза , мм , (2.17) мм
14) Большая ширина паза , мм (2.18) мм
15) Меньшая ширина паза , мм , (2.19) мм
16) Высота обмотки в пазу , мм (2.20) мм
17) Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку , , , мм Припуски по ширине и высоте паза мм, мм. , (2.21) мм. , (2.22) мм. , (2.23) мм.
18) Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки , мм , (2.24) где - площадь, занимаемая корпусной изоляцией в пазу, мм2; - площадь прокладок в пазу, мм2; , т.к. Однослойная обмотка и отсутствует прокладка на дне паза. где по табл. 3.1 (стр. 78[1]) мм (2.25) мм2 мм2
19) Коэффициент заполнения паза (2.26)
Паз статора спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором (см. приложение 1)
3 РАСЧЁТ РОТОРА
1) Воздушный зазор , мм мм (по рис. 9.31[1])
2) Число пазов ротора (по табл. 9.18[1])
3) Внешний диаметр ротора , м , (3.1) м
4) Длина магнитопровода ротора , м м
5) Зубцовое деление ротора , мм , (3.2) мм
6) Внутренний диаметр ротора , м, равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал , (3.3) где - определяется по табл. 9.19 (стр. 385 [1]) м 7) Ток в обмотке ротора , А (3.4) где - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания на отношение I1/I2; - число фаз; , (3.5) , (3.6) где - коэффициент скоса, (пазы ротора выполняем без скоса); А
8) Площадь поперечного сечения (предварительно) , мм2 , (3.7) где - плотность тока в стержне литой клетки, J 2 = 2, 5∙ 106 А/м2 [1]; мм2
9) Паз ротора Примем , по рис. 9.40, (а) [1] Допустимая ширина зубца , мм , (3.8) где (табл. 9.12, стр. 357 [1]); м=8, 2 мм
Размеры паза (3.9) мм (3.10) мм , (3.11) мм
10) Уточняем ширину зубцов ротора , (3.12) мм , (3.13) где полная высота паза, мм; (3.14) мм мм
11) Площадь поперечного сечения стержня , мм2 (3.15) мм2
Плотность тока в стержне , А/м (3.16) А/м
12) Площадь поперечного сечения короткозамыкающих колец , мм2 , (3.17) где - ток в короткозамыкающем кольце, А; - плотность тока в короткозамыкающем кольце, А/м2; , (3.18) откуда (3.19) А. (3.20) А/м2 мм2
Размеры короткозамыкающих колец , (3.21) мм
Ширина замыкающих колец , м (3.22) мм (3.23) мм2
Средний диаметр замыкающих колец , м , (3.24) мм
Трапецеидальный паз короткозамкнутого ротора полузакрытого типа (см. приложение 2)
4 РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
Магнитопровод из стали 2013, толщина листа 0, 3 мм. 1) Магнитное напряжение воздушного зазора , А , (4.1) где - коэффициент воздушного зазора, (4.2)
А.
2) Магнитное напряжение зубцовой зоны статора , А , (4.3) где мм; Расчетная индукция в зубцах , Тл (4.4) Тл HZ1 = 1300 А/м (по табл. П1.7);
А.
3) Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора , А , (4.5) где - расчётная высота зубца (4.6) мм Тогда по табл. П 1.7 (стр. 698 [1]) А/м А
Индукция в зубце , Тл , (4.7) где - коэффициент заполнения сердечника ротора сталью; - ширина зубца ротора, м; Тл
4) Коэффициент насыщения зубцовой зоны (4.8)
5) Магнитное напряжение ярма статора , (4.9) где - длина средней магнитной силовой линии в ярме статора, м; (4.10) м, где - высота ярма статора, м; , (4.11) м Индукция в ярме статора , Тл (4.12) Тл При отсутствии радиальных вентиляционных каналов в статоре м, тогда по табл. П 1.6 (стр. 697 [1]) А/м, А
6) Магнитное напряжение ярма ротора , А , (4.13) где - длина средней магнитной силовой линии в ярме ротора, м; , (4.14) где - высота ярма ротора, м; , (4.15) м м
Индукция в ярме ротора , Тл , (4.16) где - расчётная высота ярма ротора, м; По (9.124) для четырехполюсных машин при 0, 75 (0, 5 D2 - hп2) < Dj
(4.17) мм Тл где Тл по табл. П 1.6 (стр. 697 [1]) находим А/м А
7) Магнитное напряжение на пару полюсов , А , (4.18) А
8) Коэффициент насыщения магнитной цепи (4.19)
9) Намагничивающий ток , А , (4.20) А
Относительное значение , (4.21) (для двигателей средней и малой мощности).
5 ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА
1) Активное сопротивление обмотки статора , Ом , (5.1) где число параллельных ветвей обмотки; Ом м - удельное сопротивление материала обмотки при расчётной температуре, Ом м; площадь поперечного сечения эффективного проводника, м2; L1 – общая длина эффективных проводников фазы обмотки, м; , (5.2) где - средняя длина витка обмотки, м; , (5.3) где - длина пазовой части, м; - длина лобовой части, м; м, , (5.4) где средняя ширина катушки, м; длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части, м; укорочение шага обмотки статора. (5.5) м где м; по табл. 9.23 (стр.399 [1]) ; м м м
Ом
Длина вылета лобовой части катушки , мм , (5.6) где по табл. 9.23 (стр.399 [1]); м мм
Относительное значение (5.7)
2) Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора , Ом (5.8) , (5.9) где Ом м - удельное сопротивление материала стержня при расчётной температуре, Ом м; kr = 1; Ом
, (5.10) где - средний диаметр замыкающих колец, м; - площадь поперечного сечения замыкающего кольца, м2; Ом Ом.
Приводим к числу витков обмотки статора , (5.11) где ; Ом
Относительное значение (5.12)
3) Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора , Ом (5.13)
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния статора , (5.14) (5.16) мм (5.17) мм где (проводники закреплены пазовой крышкой); ; ; м;
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния , (5.18)
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния (5.19) , (5.20) где , т.к. отсутствие скосов пазов; ; (по рис. 9.51, д[1]); Ом
Относительное значение (5.21)
4) Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора , Ом , (5.22)
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора , (5.23) где , (5.24) мм мм; мм; мм; мм2; ; мм; Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния ротора , (5.25)
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора , (5.26) , (5.27) для и по рис. 9.51, а [1] ;
Ом
Приводим к числу витков статора , (5.28) где ; Ом
Относительное значение , (5.29)
6 РАСЧЁТ ПОТЕРЬ
1) Потери в стали основные , Вт , (6.1) где Вт/кг – удельные потери при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц; - показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания; и - коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических факторов , (см. § 9.11[1]); - масса стали ярма, кг; - масса зубцов статора, кг; , (6.2) кг γ с — удельная масса стали; в расчетах принимают γ с = 7, 8 • 103 кг/м3 (см. § 9.11[1]); , (6.3) кг Вт
2) Поверхностные потери в роторе , Вт , (6.4) где - потери, приходящиеся на 1 м2 поверхности головок зубцов ротора, Вт/м2; , (6.5) где - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери; - амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора, Тл; (6.6) Тл где bш/δ = 3/0, 5 = 6 по рис. 9.53[1] β 02 = 0, 32.
Вт/м2 Вт
2) Пульсационные потери в зубцах ротора , Вт , (6.7) где - амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов ротора, Тл; - масса стали зубцов ротора, кг; , (6.8) Тл (6.9) кг Вт
3) Сумма добавочных потерь в стали , Вт , (6.10) где и ; Вт
4) Полные потери в стали , Вт (6.11)
5) Механические потери , Вт Для двигателей с внешним обдувом (0, 1 ≤ Da ≤ 0, 5 м) , (6.12) при
(6.13) Вт
6) Холостой ход двигателя , А (6.14) , где - активная составляющая тока холостого хода, А; , (6.15) где - электрические потери в статоре при холостом ходе, Вт; (6.16) Вт А А
Коэффициент мощности при холостом ходе (6.17)
7 РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
1) Параметры: Сопротивление , Ом (7.1) Ом Сопротивление , Ом (7.2) Ом (7.3) ; (7.4)
(7.5)
;
Активная составляющая тока холостого тока , А (7.6) А (7.6) Ом (7.7) Ом Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения , Вт Вт 2) Рассчитываем рабочие характеристики для различных скольжений Принимаем предварительно, что sном ≈ = 0, 024. Результаты расчета сведены в табл. 1. После построения рабочих характеристик (рис. 9.74) уточняем значение номинального скольжения: sном = 0, 0233. Результаты расчета сведены в таблицу 1. Данные спроектированного двигателя:
Графики рабочих характеристик спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором (см. приложение 4).
Таблица 1 – Рабочие характеристики асинхронного двигателя
|