Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электропривода и электрического транспорта

Допускаю к защите:

Руководитель__ Клепикова Т. В __

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по дисциплине

«Электрические машины»

1. 096. 00. 00П3

Выполнил студент группы _ЭАПБ 11−1 ________ __ Нгуен Ван Ву____

Нормоконтроль ___________ _доцент каф. ЭЭТ Клепикова Т. В __

Иркутск 2013

Содержание

Введение

1.1. Главные размеры

1.2 Сердечник статора

1.3 Сердечник ротора

2. Обмотка статора

2.1 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

3. Обмотка короткозамкнутого ротора

3.1 Размеры овальных закрытых пазов

3.2 Размеры короткозамыкающего кольца

4. Расчет магнитной цепи

4.1 МДС для воздушного зазора

4.2 МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора

4.3 МДС для зубцов ротора при овальных закрытых пазах ротора

4.4 МДС для спинки статора

4.5 МДС для спинки ротора

4.6 Параметры магнитной цепи

5. Активное и индуктивное сопротивления обмоток

5.1 Сопротивление обмотки статора

5.2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами

5.3 Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя

6. Режим холостого хода и номинальный

6.1 Режим холостого хода

6.2 Расчет параметров номинального режима работы

7. Круговая диаграмма и рабочие характеристики

7.1 Круговая диаграмма

7.2 Рабочие характеристики

8. Максимальный момент

9. Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

9.1 Активные и индуктивные сопротивления, соответствующие пусковому режиму

9.2 Начальные пусковые ток и момент

10. Тепловой и вентиляционный расчеты

10.1 Обмотка статора

10.2 Вентиляционный расчет двигателя со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IC0141

Заключение

Список использованных источников

Введение

Электрические машины являются основными элементами энергетических установок, различных машин, механизмов, технологического оборудования, современных средств транспорта, связи и др. Они вырабатывают электрическую энергию, осуществляют высокоэкономичное преобразование ее в механическую, выполняют разнообразные функции по преобразованию и усилению различных сигналов в системах автоматического регулирования и управления.

Электрические машины широко применяются во всех отраслях народного хозяйства. Их преимущества — высокий КПД, достигающий в мощных электрических машинах 95ч99%, сравнительно малая масса и габаритные размеры, а также экономное использование материалов. Электрические машины могут быть выполнены на различные мощности (от долей ватта до сотен мегаватт), частоты вращения и напряжения. Они характеризуются высокой надежностью и долговечностью, простотой управления и обслуживания, удобством подвода и отвода энергии, небольшой стоимостью при массовом и крупносерийном производстве и являются экологически чистыми.

Асинхронные машины — наиболее распространенные электрические машины. В основном они используются как электродвигатели и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую.

В настоящее время асинхронные электродвигатели потребляют около половины всей вырабатываемой в мире электроэнергии и широко применяются в качестве электропривода подавляющего большинства механизмов. Это объясняется простотой конструкции, надежностью и высоким значением КПД этих электрических машин.

В нашей стране самой массовой серией электрических машин является общепромышленная серия асинхронных машин 4А. Серия включает машины мощностью от 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 стандартных высотах оси вращения. На каждую из высот вращения выпускаются двигатели двух мощностей, отличающиеся по длине. На базе единой серии выпускаются различные модификации двигателей, которые обеспечивают технические требования большинства потребителей.

На базе единых серий выпускаются различные исполнения двигателей, предназначенных для работы в специальных условиях.

Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Техническое задание

Спроектировать асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором: Р=45кВт, U= 380/660 B, n=750 об/мин; конструктивное исполнение IM 1001; исполнение по способу защиты IP44.

1. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

1.1 Главные размеры

Принимаем высоту оси вращения двигателя h=250 мм ([1], таблица 9−1).

Принимаем наружный диаметр сердечника статора DН1=450 мм ([1], таблица 9−2).

Внутренний диаметр сердечника статора ([1], таблица 9−3):

D1= 0,72 DН1−3=0,72?450−3= 321 (1. 1)

Принимаем коэффициент ([1], рисунок 9−1).

Принимаем предварительное значение КПД ([1], рисунок 9−2, а)

Принимаем предварительное значение ([1], рисунок 9−3, а).

Расчетная мощност

(1. 2)

Принимаем предварительную линейную нагрузку А/см ([1], рисунок 9−4, а и таблица 9−5).

Принимаем предварительную индукцию в зазоре ([1], рисунок 9−4, б и таблица 9−5).

Принимаем предварительное значение обмоточного коэффициента ([1], страница 119).

Расчетная длина сердечника статора

мм (1. 3)

Принимаем конструктивную длину сердечника статора.

Максимальное значение отношения длины сердечника к его диаметру ([1], таблица 9−6)

(1. 4)

Отношение длины сердечника к его диаметру

(1. 5)

1.2 Сердечник статора

Принимаем марку стали — 2013. Принимаем толщину листа 0,5 мм. Принимаем вид изолирования листов — оксидирование.

Принимаем коэффициент заполнения стали kC=0,97.

Принимаем количество пазов на полюс и фазу ([1], таблица 9−8).

Количество пазов сердечника статора (1. 6)

1.3 Сердечник ротора

Принимаем марку стали — 2013. Принимаем толщину листа 0,5 мм. Принимаем вид изолирования листов — оксидирование.

Принимаем коэффициент заполнения стали kC=0,97.

Принимаем сердечник ротора без скоса пазов.

Принимаем воздушный зазор между статором и ротором ([1], таблица 9−9).

Наружный диаметр сердечника ротора

(1. 7)

Внутренний диаметр листов ротора

(1. 8)

Принимаем длину сердечника ротора равную длине сердечника статора,

.

Принимаем количество пазов сердечника ротора ([1], таблица 9−12).

2. Обмотка статора

Принимаем двухслойную обмотку с укороченным шагом, укладываемую в трапецеидальные полузакрытые пазы ([1], таблица 9−4).

Коэффициент распределения

(2. 1)

где

Принимаем относительный шаг обмотки.

Шаг полученной обмотки:

(2. 2)

Коэффициент укорочения

(2. 3)

Обмоточный коэффициент

(2. 4)

Предварительное значение магнитного потока

(2. 5)

Предварительное количество витков в обмотке фазы

(2. 6)

Предварительное количество эффективных проводников в пазу

(2. 7)

где — число параллельных ветвей обмотки статора.

Принимаем

Уточненное количество витков в обмотке фазы

(2. 8)

Уточненное значение магнитного потока

(2. 9)

Уточненное значение индукции в воздушном зазоре

(2. 10)

Предварительное значение номинального фазного тока

(2. 11)

Уточненная линейная нагрузка статора

(2. 12)

Отклонение полученной линейной нагрузки от предварительно принятой

(2. 13)

Отклонение не превышает допустимое значение, равное 10%.

Принимаем среднее значение магнитной индукции в спинке статора ([1], таблица 9−13).

Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора

(2. 14)

2.1 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

Обмотка статора и паз определяем по рис 9. 7

Принимаем среднее значение магнитной индукции в зубцах статора ([1], таблица 9−14).

Ширина зубца

(2. 15)

Высота спинки статора

(2. 16)

Высота паза

(2. 17)

Большая ширина паза

(2. 18)

Предварительное значение ширины шлица

(2. 19)

Меньшая ширина паза

(2. 20)

где — высота шлица ([1], страница 131).

Проверка правильности определения и исходя из требования

(2. 21)

Площадь поперечного сечения паза в штампе

(2. 22)

Площадь поперечного сечения паза в свету

(2. 23)

где — припуски на сборку сердечников статора и ротора соответственно по ширине и по высоте ([1], страница 131).

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции

(2. 24)

где — среднее значение односторонней толщины корпусной изоляции ([1], страница 131).

Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу, на дне паза и под клином

(2. 25)

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой

(2. 26)

Произведение

(2. 27)

где — допускаемый коэффициент заполнения паза для ручной укладки ([1]. страница 132).

Принимаем количество элементарных проводов в эффективном.

Диаметр элементарного изолированного провода

(2. 28)

Диаметр элементарного изолированного провода не должен превышать 1,71 мм при ручной укладке и 1,33 мм при машинной. Данное условие выполняется.

Принимаем диаметры элементарного изолированного и неизолированного (d) провода ([1], приложение 1)

Принимаем площадь поперечного сечения провода ([1], приложение 1).

Уточненный коэффициент заполнения паза

(2. 29)

Значение уточненного коэффициента заполнения паза удовлетворяет условиям ручной укладки и машинной (при машинной укладке допускаемый).

Уточненная ширина шлица

(2. 30)

Принимаем, так как.

Плотность тока в обмотке статора

(2. 31)

Произведение линейной нагрузки на плотность тока

(2. 32)

Принимаем допустимое значение произведения линейной нагрузки на плотность тока ([1], рисунок 9−8). Где коэффициент k5=1 (таблица 9−15).

Среднее зубцовое деление статора

(2. 33)

Средняя ширина катушки обмотки статора

(2. 34)

Средняя длина одной лобовой части катушки

(2. 35)

Средняя длина витка обмотки

(3. 36)

Длина вылета лобовой части обмотки

(2. 37)

3. Обмотка короткозамкнутого ротора

Принимаем пазы ротора овальной формы, закрытые.

3.1 Размеры овальных закрытых пазов

Пазы ротора определяем по рис. 9. 10

Принимаем высоту паза. ([1], рисунок 9−12).

Расчетная высота спинки ротора

(3. 1)

где — диаметр круглых аксиальных вентиляционных каналов в сердечнике ротора, в проектируемом двигателе они не предусматриваются.

Магнитная индукция в спинке ротора

(3. 2)

Зубцовое деление по наружному диаметру ротора

(3. 3)

Принимаем магнитную индукцию в зубцах ротора ([1], таблица 9−18).

Ширина зубца

(3. 4)

Меньший радиус паза

(3. 5)

Больший радиус паза

(3. 6)

где — высота шлица ([1], страница 142);

— ширина шлица ([1], страница 142);

для закрытого паза ([1], страница 142).

Расстояние между центрами радиусов

(3. 7)

Проверка правильности определения и исходя из условия

(3. 8)

Площадь поперечного сечения стержня, равная площади поперечного сечения паза в штампе

(3. 9)

3.2 Размеры короткозамыкающего кольца

Принимаем литую клетку.

Короткозамыкающие кольца ротора изображены на рис. 9. 13

Поперечное сечение кольца

(3. 10)

Высота кольца

(3. 11)

Длина кольца

(3. 12)

Средний диаметр кольца

(3. 13)

4. Расчет магнитной цепи

4.1 МДС для воздушного зазора

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора

(4. 1)

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатости строения ротора

(4. 2)

Принимаем коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов на статоре или роторе.

Общий коэффициент воздушного зазора

(4. 3)

МДС для воздушного зазора

(4. 4)

4.2 МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора

Так как, принимаем напряженность магнитного поля ([1], приложение 8)

Принимаем среднюю длину пути магнитного потока

МДС для зубцов

(4. 5)

4.3 МДС для зубцов ротора при овальных закрытых пазах ротора

Так как, принимаем напряженность магнитного поля ([1], приложение 8).

Средняя длина пути магнитного потока

(4. 6)

МДС для зубцов

(4. 7)

4.4 МДС для спинки статора

Принимаем напряженность магнитного поля ([1], приложение 11).

Средняя длина пути магнитного потока

(4. 8)

МДС для спинки статора

(4. 9)

4.5 МДС для спинки ротора

Принимаем напряженность магнитного поля ([1], приложение 5)

Средняя длина пути магнитного потока

(4. 10)

МДС для спинки ротора

(4. 11)

4.6 Параметры магнитной цепи

Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс

(4. 12)

Коэффициент насыщения магнитной цепи

(4. 13)

Намагничивающий ток

(4. 14)

Намагничивающий ток в относительных единицах

(4. 15)

ЭДС холостого хода

(4. 16)

Главное индуктивное сопротивление

(4. 17)

Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах

(4. 18)

5. Активное и индуктивное сопротивления обмоток

5.1 Сопротивление обмотки статора

Активное сопротивление обмотки фазы при 20 0С

(5. 1)

где -удельная электрическая проводимость меди при 200С ([1], страница 158).

Активное сопротивление обмотки фазы при 20 0С в относительных единицах

(5. 2)

Проверка правильности определения

(5. 3)

Принимаем размеры паза статора ([1], таблица 9−21)

Высота: (6. 4)

Коэффициенты, учитывающие укорочение шага

(6. 5)

(5. 6)

Коэффициент проводимости рассеяния

(5. 7)

Принимаем коэффициент дифференциального рассеяния статора ([1], таблица 9−23).

Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния

(5. 8)

Принимаем коэффициент, учитывающий демпфирующую реакцию токов, наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора высшими гармониками поля статора ([1], таблица 9−22).

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

(5. 9)

Полюсное деление:

(5. 10)

Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки

(5. 11)

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора

(5. 12)

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора

(5. 13)

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора в относительных единицах

(5. 14)

Проверка правильности определения

(5. 15)

5.2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами

Активное сопротивление стержня клетки при 20 0С

(5. 16)

где — удельная электрическая проводимость алюминия при 20 °C ([1], страница 161).

Коэффициент приведения тока кольца к току стержня

(5. 17)

Сопротивление короткозамыкающих колец, приведенное к току стержня при 20 0С

магнитный цепь сопротивление обмотка

(5. 18)

Центральный угол скоса пазов ск=0 т.к. скоса нет.

Коэффициент скоса пазов ротора

Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора

(5. 20)

Активное сопротивление обмотки ротора при 20 0C, приведенное к обмотке статора

(5. 21)

Активное сопротивление обмотки ротора при 20 0C, приведенное к обмотке статора в относительных единицах

(5. 22)

Ток стержня ротора для рабочего режима

(5. 23)

Коэффициент проводимости рассеяния для овального закрытого паза ротора

(5. 24)

Количество пазов ротора на полюс и фазу

(5. 25)

Принимаем коэффициент дифференциального рассеяния ротора ([1], рисунок 9−17).

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

(5. 26)

Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки

(5. 27)

Относительный скос пазов ротора, в долях зубцового деления ротора

(5. 28)

Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов

(5. 29)

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора

(5. 30)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора

(5. 31)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора

(5. 31)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, в относительных единицах

(5. 32)

Проверка правильности определения

(5. 33)

Должно выполняться условие. Данное условие выполняется.

5.3 Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя

Коэффициент рассеяния статора

(5. 34)

Коэффициент сопротивления статора

(5. 35)

где -коэффициент ([1], страница 72).

Преобразованные сопротивления обмоток

(5. 35)

(5. 36)

(5. 37)

(5. 38)

Пересчет магнитной цепи не требуется, так как и.

6. Режим холостого хода и номинальный

6.1 Режим холостого хода

Так как, в дальнейших расчетах примем.

Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении

(6. 1)

Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении

(6. 2)

Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальных пазах

(6. 3)

Магнитные потери в зубцах статора

(6. 4)

Масса стали спинки статора

(6. 5)

Магнитные потери в спинке статора

(6. 6)

Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери в стали

(6. 7)

Механические потери при степени защиты IP44, способе охлаждения IC0141

(6. 8)

где при 2р=8

Активная составляющая тока х.х.

(6. 9)

Ток холостого хода

(6. 10)

Коэффициент мощности при х.х.

(6. 11)

6.2 Расчет параметров номинального режима работы

Активное сопротивление к.з.

(6. 12)

Индуктивное сопротивление к.з.

(6. 13)

Полное сопротивление к.з.

(6. 14)

Добавочные потери при номинальной нагрузке

(6. 15)

Механическая мощность двигателя

(6. 16)

Эквивалентное сопротивление схемы замещения

(6. 17)

Полное сопротивление схемы замещения

(6. 18)

Проверка правильности расчетов и

(6. 19)

Скольжение

(6. 20)

Активная составляющая тока статора при синхронном вращении

(6. 21)

Ток ротора

(6. 22)

Активная составляющая тока статора

(6. 23)

Реактивная составляющая тока статора

(6. 24)

Фазный ток статора

(6. 25)

Коэффициент мощности

(6. 26)

Линейная нагрузка статора

(6. 27)

Плотность тока в обмотке статора

(6. 28)

Линейная нагрузка ротора

(6. 29)

где -обмоточный коэффициент для короткозамкнутого ротора ([1], страница 171).

Ток в стержне короткозамкнутого ротора

(6. 30)

Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора

(6. 31)

Ток в короткозамыкающем кольце

(6. 32)

Электрические потери в обмотке статора

(6. 33)

Электрические потери в обмотке ротора

(6. 34)

Суммарные потери в электродвигателе

(6. 35)

Подводимая мощность:

(6. 36)

Коэффициент полезного действия

(6. 37)

Подводимая мощность: (6. 38)

Подводимые мощности, рассчитанные по формулам (6. 36) и (6. 38) должны быть равны друг другу, с точностью до округлений. Данное условие выполняется.

Отдаваемая мощность

(6. 39)

Отдаваемая мощность должны соответствовать отдаваемой мощности, указанной в техническом задании. Данное условие выполняется.

7. Круговая диаграмма и рабочие характеристики

7.1 Круговая диаграмма

Масштаб тока

(7. 1)

где — диапазон диаметров рабочего круга ([1], страница 175).

Принимаем.

Диаметр рабочего круга

(7. 2)

Масштаб мощности

(7. 3)

Длина отрезка реактивного тока

(7. 4)

Длина отрезка активного тока

(7. 5)

Отрезки на диаграмме

(7. 6)

(7. 7)

(7. 8)

7.2 Рабочие характеристики

Расчет рабочих характеристик ведем в форме таблицы 1.

Таблица 1 — Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Услов. обоз.

Отдаваемая мощность в долях

0,25Р2

0,5Р2

0,75Р2

Р2

1,25Р2

Р2, кВт

0

11,25

22,5

33,75

45

56,25

Рд, Вт

0

61,83

123,7

185,5

247,3

309,13

P'2,Вт

477

11 727

22 977

34 227

45 477

56 727

Rн, Ом

907,67

36,33

18,14

11,84

8,59

6,56

Zн, Ом

907,92

36,63

18,49

12,24

9,04

7,08

S, о.е.

0,00

0,00

0,01

0,01

0,01

0,02

I2'', A

0,42

10,37

20,55

31,05

42,02

53,68

Ia1,A

1,59

11,54

21,64

31,91

42,38

53,08

Ip1,A

19,68

20,07

21,50

24,07

27,94

33,40

I1,A

19,75

23,15

30,50

39,97

50,76

62,71

cos

0,08

0,50

0,71

0,80

0,83

0,85

Pм1,Вт

175,50

241,15

418,68

718,90

1159,56

1769,74

Pм2,Вт

0,05

33,25

130,45

297,86

545,63

890,39

P, Вт

1564,75

1725

2062

2591,5

3341,7

4358,4

P1,Вт

1809,81

13 151,10

24 668,51

36 379,14

48 311,97

60 509,88

, %

13,54

86,88

91,64

92,88

93,08

92,80

8. Максимальный момент

Переменная часть коэффициента статора при трапецеидальном полузакрытом пазе

(8. 1)

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора, зависящая от насыщения

(8. 2)

Переменная часть коэффициента ротора при овальных закрытых пазах

(8. 3)

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора зависящая от насыщения

(8. 4)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, зависящее от насыщения

(8. 5)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, не зависящее от насыщения

(8. 6)

Ток ротора, соответствующий максимальному моменту (9−322)

(8. 7)

Полное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте

(8. 8)

Полное сопротивление схемы замещения при бесконечно большом скольжении

(8. 9)

Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте

(8. 10)

Кратность максимального момента

(8. 11)

Скольжение при максимальном моменте

(8. 12)

9. Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

9.1 Активные и индуктивные сопротивления, соответствующие пусковому режиму

Высота стержня клетки ротора

(9. 1)

Приведенная высота стержня ротора

(9. 2)

Принимаем коэффициент ([1], рисунок 9−23).

Расчетная глубина проникновения тока в стержень

(9. 3)

Ширина стержня на расчетной глубине проникновения тока в стержень

(9. 4)

Площадь поперечного сечения стержня при расчетной глубине проникновения тока

(9. 5)

Коэффициент вытеснения тока

(9. 6)

Активное сопротивление стержня клетки при 20 0С для пускового режима

(9. 7)

Активное сопротивление обмотки ротора при 20 0С, приведенное к обмотке статора, для пускового режима

(9. 8)

Принимаем коэффициент ([1], рисунок 9−23).

Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора при пуске для овального закрытого паза

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора при пуске

(9. 10)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, зависящее от насыщения

(9. 11)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, не зависящее от насыщения

(9. 12)

Активное сопротивление к.з. при пуске

(9. 13)

9.2 Начальные пусковые ток и момент

Ток ротора при пуске двигателя

Полное сопротивление схемы замещения при пуске (с учетом явлений вытеснения тока и насыщения путей потоков рассеяния)

(9. 15)

Индуктивное сопротивление схемы замещения при пуске

(9. 16)

Активная составляющая тока статора при пуске

(9. 17)

Реактивная составляющая тока статора при пуске

(9. 18)

Фазный ток статора при пуске

(9. 19)

Кратность начального пускового тока

(9. 20)

Активное сопротивление ротора при пуске, приведенное к статору, при расчетной рабочей температуре и Г-образной схеме замещения

(9. 21)

Кратность начального пускового момента

10. Тепловой и вентиляционный расчеты

10.1 Обмотка статора

Потери в обмотке статора при максимально допускаемой температуре

(10. 1)

где — коэффициент ([1], страница 76).

Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора

(10. 2)

Условный периметр поперечного сечения трапецеидального полузакрытого паза

(10. 3)

Условная поверхность охлаждения пазов

(10. 4)

Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки

(10. 5)

Условная поверхность охлаждения двигателя с охлаждающими ребрами на станине

(10. 6)

где — высота ребра.

— число ребер. Принимаем

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора

(10. 7)

где — коэффициент ([1], таблица 9−25).

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов

(10. 8)

Удельный тепловой поток от потерь в лобовых частях обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки

(10. 9)

Окружная скорость ротора

(10. 10)

Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины

(10. 11)

где — коэффициент теплоотдачи поверхности статора ([1], рисунок 9−24).

Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов

(10. 12)

где — эквивалентный коэффициент теплопроводности изоляции в пазу ([1], страница 191);

— эквивалентный коэффициент теплопроводности внутренней изоляции катушки ([1], рисунок 9−26).

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя

(10. 13)

Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек из круглых проводов

(10. 14)

где — односторонняя толщина изоляции катушек в лобовой части ([1], приложение 27).

Среднее превышение температуры обмотки над температурой внутри двигателя

(10. 15)

Потери в обмотке ротора при максимальной температуре

(10. 16)

Потери в двигателе со степенью защиты IP44, передаваемые воздуху внутри двигателя

(10. 17)

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха

(10. 18)

где — коэффициент подогрева воздуха ([1], рисунок 9. 25).

Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха

(10. 19)

10.2 Вентиляционный расчет двигателя со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IC0141

Наружный диаметр корпуса

(10. 20)

где — расстояние от нижней части корпуса машиниы до опорной поверхности лап ([1], рисунок 1. 3).

Коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса двигателя

(10. 21)

Необходимый расход воздуха

(10. 22)

где — теплоемкость воздуха ([1], страница 88).

Расход воздуха, который может быть обеспечен наружным вентилятором

(10. 23)

Расход воздуха, который может быть обеспечен наружным вентилятором, должен превышать необходимый расход воздуха. Данное условие выполняется.

Напор воздуха, развиваемый наружным вентилятором

(10. 24)

Заключение

В данном курсовом проекте был спроектирован асинхронный электродвигатель основного исполнения, с высотой оси вращения h=250 мм, степенью защиты IP44, с короткозамкнутым ротором. В результате расчета были получены основные показатели для двигателя заданной мощности P и cos, которые удовлетворяют предельно допустимым значением ГОСТа.

Спроектированный асинхронный электродвигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и cosц), так и по пусковым характеристикам.

Тип

двигателя

Мощность,

кВт

Высота оси вращения,

мм

Масса,

кг

Частота вращения,

об/мин

КПД,

%

Коэффициент мощности,

Момент инерции,

кг. м2

Асинхронный двигатель по ГОСТ

A250M8

45

250

520

735

91,5

0,77

1,55

5,5

2,2

2,0

Проектируемый асинхронный двигатель

Проектируемый двигатель

45

250

485

750

93,01

0,83

1,35

5,57

1,3

2,39

Список использованных источников

1. Гольдберг О. Д. Проектирование электрических машин: Учебник. / Под ред. О. Д. Гольдберга, И. С. Свириденко, Я.С. Гурин 3-е изд., перераб. — М. :Высш. шк., 2006, — 111с.

2. Кравчик А. Э. и др. Асинхронный двигатель серии 4А, справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1982. — 504с.

3. Проектирование электрических машин: учеб. для электромех. И электроэнергет. специальностей вузов / И. П. Копылов [и др. ]; под ред. И. П. Копылова. — Изд. 4-е, перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2011. — 306 с.

Приложение. Составление спецификации

Формат

Зона

Поз.

Обозначение

наименование

Кол.

Примечание

Документация

1. 096. 00. 000. ПЗ

Пояснительная записка

А1

1. 096. 00. 000. СЧ

Сборочный чертеж

1

1. 96. 00. 001

Детали

2

1. 96. 00. 002

Обмотка статора

1

3

1. 96. 00. 003

Обмотка ротора

1

4

1. 96. 00. 004

Сердечник статора

1

5

1. 96. 00. 005

Сердечник ротора

1

6

1. 96. 00. 006

Коробка выводов

1

7

1. 96. 00. 007

Вал

1

8

1. 96. 00. 008

Рым. Болт

1

9

1. 96. 00. 009

Станина

1

10

1. 96. 00. 0010

Болт заземления

1

11

1. 96. 00. 0011

Винт М10-

1

12

1. 96. 00. 0012

Вентилятор

1

13

1. 96. 00. 0013

Кожух Вентилятор

1

14

1. 96. 00. 0014

Подшипник

1

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой