Обоснование и описание конструкции расчетного асинхронного двигателя

Магнитопровод статора выполняется шихтованным из целых листов электротехнической стали. По внутренней поверхности магнитопровода штампуют пазы требуемой формы для размещения в них обмотки статора. Собранный магнитопровод прессуют и после этого скрепляют по внешнему диаметру П-образными скобами. После укладки обмотки и пропитки ее лаком магнитопровод запрессовывают в станину и закрепляют стопорными винтами. Для предупреждения отгиба лобовых частей обмотки статора применяется крепление их с помощью бандажных колец.

Штамповка листов ротора асинхронных двигателей производиться из высечки листов статора. На листах ротора создают изолирующую оксидную пленку путем термической обработки отдельных штампованных листов.

Сердечник короткозамкнутого ротора набирают из отштампованных листов на центрирующую оправку по специальному знаку, прессуют и без снятия давления закрепляют на оправке, после чего сердечник поступает на заливку алюминием.

Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронных двигателей создается путем заливки пазов собранного сердечника алюминием А5. При заливке пазов одновременно образуются короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками и с расположенными между лопатками штырями, на которых крепят балансировочные грузы.

Охлаждение двигателя − радиальное двустороннее. Охлаждающий воздух проходит внутрь корпуса через жалюзи в подшипниковых щитах и направляется диффузорами на вентиляционные лопатки, отлитые вместе с обмоткой и замыкающими кольцами ротора.

Станину машины изготавливают чугунными литыми; при этом обеспечивается высокая надежность машин благодаря достаточной механической прочности и коррозионной стойкости чугуна, а также стабильность размеров при сборочных операциях. Корпус гладкий без наружных ребер.

Станину выполняют с внутренними продольными ребрами, обрабатываемыми под посадку сердечника статора. Станину при радиальной системе вентиляции имеют в боковых частях вентиляционные отверстия, предназначенные для выхода охлаждающего воздуха. Для обеспечения степени защиты IP23 отверстия закрывают жалюзи, которые могут изготавливать методом штамповки из листовой стали или литыми из алюминиевых сплавов.

Станина машины имеет опорные лапы, отливаемые заодно с чугунной станиной или приваренные в стальной станине. Для обеспечения посадки и центрирования подшипниковых щитов на торцах станины предусматривают концевые цилиндрические заточки. Станину протачивают по внутреннему диаметру под посадку отдельно изготовленных сердечников. На станине в верхней части предусмотрен рым-болт, предназначенный для подъема.

Подшипниковые щиты изготавливают чугунными. Для обеспечения минимальной деформации при закреплении щитов в приспособления металлообрабатывающих станков, а также уменьшения перекоса подшипников при сборке машин аксиальные размеры проектируемых щитов и целесообразно сокращать, стремясь приблизить их форму к диску. Подшипниковые щиты при радиальной системе вентиляции одинаковые с обеих сторон машины. Вентиляционные отверстия в торцевой части подшипниковых щитов закрывают жалюзи.

При радиальной вентиляции для повышения ее эффективности на внутренней части подшипниковых щитов крепят направляющие воздух щитки, выполняемые из листовой стали в виде воронок. Щитки располагаются на расстоянии 5-7 мм от торцов лопаток ротора в аксиальном направлении. В центральной части щитов предусматривается втулка со сквозной проточкой для посадки подшипников качения.

Наружные кольца подшипников крепят по торцам подшипниковыми крышками, фиксирующими расположение подшипников в аксиальном направлении. Внутреннее кольцо подшипника насаживается на вал с плотной посадкой, а наружное входит во втулку подшипникового щита подвижно, так что при разборке машины подшипники остаются на валу. Этим самым облегчается как сборка, так и разборка машины. Со стороны выступающего конца вала располагается роликовый подшипник роликовый с короткими цилиндрическими роликами по ГОСТ 8328-75, с другой стороны шариковый радиальный однорядный по ГОСТ 8338-75.

Выводное устройство машины состоит из закрытой коробки выводов с расположенной в ней доской зажимов. Коробка выводов располагается сверху станины.

Принимаем высоту коробки

h_к = 0, 55h = 0, 55·250 = 138 мм.

Диаметр выступающего конца вала по [1, табл. 5.9]

d₁ = 75= 3 мм.

по [5, табл. 10.1] М_доп = 1000 Нм > М_макс = 933, 748 Нм.

Таблица. 6. Размеры выбранных подшипников [1, табл. 6], [3], [4].

Таблица 7. Геометрические размеры сердечников статора и ротора.

Таблица 8. Размеры лобовых частей обмоток и вентиляционных лопаток.

Таблица 9. Размеры станины асинхронного двигателя [5, рис. 10.7].

Таблицы 10. Размеры коробки выводов [1, табл. 5.9].

Таблица 11. Габаритные, установочные и присоединительные размеры спроектированного двигателя [1, табл. 5.2].

Рис. 27.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. – М.: Энергоатомиздат, 1982.

2. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование элекрических машин: Учебник для втузов/ Под ред. О.Д. Гольдберга. − М.: Высш. шк., 1984.

3. ГОСТ 8328-75. Подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами. Типы и основные размеры.

4. ГОСТ 8338-75. Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры.

5. Полузадов В.Н., Дружинина Е.А. Электрические машины. Проектирование асинхронных двигателей общего назначения и взрывозащищённых исполнений. [Текст]: учебное пособие / В.Н. Полузадов, Е.А. Дружинина; Урал. гос. горный ун-т. − Екатеринбург.: изд-во УГГУ, 2010.

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

6. Основное преимущество однослойной обмотки по сравнению с двухслойной простота намотки, откуда возможность использования для изготовления механизированных станков. Недостаток в невозможности выполнить укорочение шага для уменьшения высших гармоник, откуда ограничения в применении только для машин небольшой мощности (до 15-18 кВт).

13. Для двигателей с 2p=2 коэффициент заполнения паза должен быть в пределах 0, 69…071; для двигателей с 2p> 2 – 0, 72…0, 74. При высоком коэффициенте заполнения проводники обмотки во время укладки приходится очень сильно уплотнять в пазах. Их изоляция может быть повреждена или, по крайней мере, ослаблена, что вызовет резкое уменьшение надёжности обмотки. При низком значении коэффициента заполнения вследствие промежутков возрастают потери.

17. В конструкции короткозамкнутой обмотки ротора не возможно выделить отдельные фазы, в каждом пазу ротора находиться литой стержень, который не изолирован от пазовой части обмотки. При работе двигателя в обмотке ротора формируются также как на статоре 3 фазы, число витков в фазе равно Z₂/3, обмоточный коэффициент равен 1, фазный ток ротора равен I_2н.

20. Коэффициент насыщения зубцовой зоны рассчитывается по выражению

,

Коэффициент позволяет оценить правильность выбранных размерных соотношений и обмоточных данных рассчитываемого асинхронного двигателя. Если k_z< 1, 2, то зубцовая зона мало использована или зазор взят слишком большим. Если k_z> 1, 6, то имеет место чрезмерное насыщение зубцовой зоны или зазор взят слишком малым.

28. Относительное значение активного сопротивления фазы обмотки статора r_1* должно находится в пределах 0, 01–0, 07. Относительное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора r_2* должно находится в пределах 0, 01–0, 07. Относительное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки статора x_1* должно находится в пределах 0, 08–0, 14. Относительное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки статора x_2* должно находится в пределах 0, 1–0, 16.

38. В радиальной системе вентиляции радиальные вентиляционные каналы расположены перпендикулярно оси машины. Воздух перемещается перпендикулярно оси машины по радиальным каналам.