Электрические машины - Курсовая работа

Электрические машины в основном объеме любого производства занимают первое место. Поэтому очень важная роль отведена электрическим машинам в экономике и производстве. Сделать электрические машины менее энергоемкими, более дешевыми с лучшими электрическими и механическими свойствами. Проектирование электрических машин процесс творческий требующий знания ряда предметов общетехнического цикла, новинок производства в области создания новых конструкционных, изоляционных материалов, требований спроса рынка, условий применения в электроприводе. В настоящее время практикуется создание не индивидуальных машин, а серий электрических машин, на базе которых выполняются различные модификации.Выбор типа обмотки статора: Однослойные обмотки применяются в асинхронных машинах - малой мощности, двухслойные - в машинах средней и большой мощности - как более технологичные для таких мощностей и обеспечивающие оптимальное укорочение шага. Всвязи с этим в машинах с h > 132мм (где h - высота оси вращения) рекомендуется однослойная обмотка, при 280мм > 132мм - двухслойная. Обмоточный коэффициент. коб = k?1 · kp1 = 0,924 · 0,956 = 0,882, где k?1 = sin(?90?) - коэффициент укорочения, k?1 = sin(? · 90?) = sin(0,75 · 90?) = 0,924, kp1 - коэффициент распределения, является функцией q - числа пазов на полюс и фазу и определяется по таблице 1, откуда kp1 = 0,956 · 38000 · 0,6 = 58540Вт где А - линейная нагрузка, В? - магнитная индукция, определяется по графикам зависимостей линейной нагрузки и магнитной индукции от Da (рис. Диаметр голого элементарного проводника d должен удовлетворять двум условиям: d = (0,5 ? 1,0) · h / 100 = 0,64 · 280/ 100 = 1,79мм где h высота оси вращения, h = 280мм, а d 1,79 <1,8ммРасчет магнитной цепи проводится для определения МДС и намагничивающего тока статора, необходимого для создания в двигателе требуемого магнитного потока. На рисунке 4 представлена расчетная часть магнитной цепи четырехполюсной машины, которая состоит из пяти последовательно соединенных участков: воздушного зазора, зубцовых слоев статора и ротора, спинки статора и ротора. МДС на магнитную цепь, на пару полюсов Fц определяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи. Fz1 = Hz1 · Lz1 = 584 · 0,082 = 47,89А, где Hz1 - напряженность магнитного поля в зубцах статора, при трапецеидальных пазах определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. Fz2 = Hz2 · Lz2 = 360 · 0,082 = 29,52А, где Hz2 - напряженность магнитного поля в зубцах ротора, определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п.Активное сопротивление обмотки статора, приведенное к рабочей температуре 115?С (для класса изоляции F). ?115 , где ?115 = 1/41 (Ом/мм2) - удельное сопротивление меди при 115?. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора зависит от проводимостей: пазового рассеяния, дифференциального рассеяния и рассеяния лобовых частей. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при трапецеидальном пазе . где k?1, k"?1 - коэффициенты, учитывающие укорочение шага обмотки ?, определяется по таблице 3. · 1,34/ 0,001 · 1,31 = 1,13 где k? = ?(q) - коэффициент дифференциального рассеяния, определяется по таблице 4. кш1 - коэффициент, учитывающий влияние открытия паза. кш1 = (1 - 0,033) · b2ш1/t1 · ? = (1 - 0,033) · 0,00452/ 0,0146 · 0,001 = 1,34 Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора.Под рабочими характеристиками асинхронного двигателя понимаются зависимости: P1, I1, I"2, cos ?", ?, M, n = ?(P2), Где Р1, Р2 - потребляемая и полезная мощности двигателя. В основу рабочих характеристик положена система уравнений токов и напряжений, полученных из Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя с вынесенными на выходные зажимы намагничивающим контуром. Активное сопротивление обмотки статора, приведенное к Г-образной схеме замещения. r"1 = C1 · r1 = 1,021 · 0.11 = 0,112Ом Индуктивное сопротивление короткого замыкания, приведенное к Г-образной схеме замещения. x"к = С1 · x1 C21 · x"2 = 1,021 · 0,28 1,0212 · 0,17 = 0,463Ом Ioa = (Pcm 3 · I2? · r1)/3 · U1н = (689 3 · 16,652 · 0,11)/3 · 220 = 1,18А Расчет рабочих характеристик проводим для 5 значений скольжения в диапазоне: S = 0,005 ? 1,25Sн, где Sн - ориентировочно номинальное скольжение принимаем равным: Sн = r"2* = 0,027При пуске в роторе АД имеют место два физических явления, оказывающих большое влияние на активное и индуктивное сопротивления, а следовательно, на пусковой ток и момент: 1) Эффект вытеснения тока в верхнюю часть паза, за счет которого расчетная высота паза и индуктивное сопротивление уменьшается, активное сопротивление увеличивается; 2) Эффект насыщения коронок зубцов потоками рассеяния, обусловленными большими пусковыми токами, за счет этого явления магнитные проводимости и индуктивные сопротивления уменьшаются. Относительное увеличение активного сопротивления стержня. kr = qc/qr = 96/81,33 = 1,18 где qr - площадь с

Содержание

Введение

1. Техническое задание на курсовую работу

2. Расчет геометрических размеров сердечника статора, ротора и расчет постоянных

3. Расчет обмоток статора и ротора

4. Расчет магнитной цепи

5. Активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора

6. Потери в стали, механические и добавочные потери

7. Расчет рабочих характеристик

8. Расчет пускового тока и момента

Список литературы

Электрические машины в основном объеме любого производства занимают первое место. Они являются самыми массовыми приемниками электрической энергии и одним из основных источников механической и электрической энергий. Поэтому очень важная роль отведена электрическим машинам в экономике и производстве.

Сделать электрические машины менее энергоемкими, более дешевыми с лучшими электрическими и механическими свойствами. Это задача, решаемая постоянно при проектировании машин новых серий. Проектирование электрических машин процесс творческий требующий знания ряда предметов общетехнического цикла, новинок производства в области создания новых конструкционных, изоляционных материалов, требований спроса рынка, условий применения в электроприводе. В настоящее время практикуется создание не индивидуальных машин, а серий электрических машин, на базе которых выполняются различные модификации.

Целью расчета является определение мощности и технических характеристик асинхронного двигателя, рассчитанного на базе вышедшего из строя асинхронного двигателя.

1. Техническое задание для курсовой работы

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А климатического исполнения “У3”. Напряжение обмотки статора U=220/380 В.

Исходные данные для электромагнитного расчета асинхронного двигателя являются: 1. Номинальное фазное напряжение - U1н= 220 B.

2. Схема соединение концов обмотки статора -

3. Частота питающей сети - ?1= 50 Гц.

4. Синхронная частота вращения поля статора - n1= 3000об/мин.

5. Степень защиты.

6. Геометрические размеры сердечника.

6.1 Наружный диаметр сердечника статора - Da = 0,52м.

6.2 Внутренний диаметр сердечника статора - D = 0,335м.

6.3 Длина сердечника статора - l1= 0,05 0,3D.

6.4 Воздушный зазор - ? = 0,001м.

6.5 Размеры пазов статора (рис. 1.1) - b11 = 0,0081м. b12 = 0,011м. h11 = 0,04м. bш1 = 0,0045м. hш1 = 0,001м.

6.6 Размеры пазов ротора (рис. 1.2) - b21 = 0,006м. b22 = 0,0033м. h21 = 0,04м. bш2 = 0,0015м. hш2 = 0,001м.

7. Число пазов статора - Z1 = 72.

8. Число пазов ротора - Z2 =82.

9. Скос пазов ротора - bck = 0м.

10. Ширина короткозамыкающего кольца - акл = 0,037м.

11. Высота короткозамыкающего кольца - bкл = 0,042м.

12. Высота оси вращения - h = 280мм.

2. Расчет геометрических размеров сердечников статора, ротора, расчет постоянных

Рис. 1 - Размеры пазов статора.

Расчетная длина сердечника статора. l? = l1 = 0,05 0,3D = 0,05 0,3 · 0,335 = 0,151м

Размеры пазов статора. (см. рис. 1)

- высота паза hn1 = h11 hш1 = 0,04 0,001 = 0,041м

- высота зубца hz1 = hn1 = 0,041м

- высота коронки hk1 = (b11 bш1)/ 3,5 = (0,0081- 0,0045)/ 3,5 = 0,001м

- размер паза h12 = h11 - hk1 = 0,04 - 0,001 = 0,039м

Зубцовый шаг статора. t1 = ? D/ Z1 = 3,14 · 0,335 / 72 = 0,0146м

Ширина зубца статора^

Средняя ширина зубца статора: bz1 = (b"z1 b"z1)/2 = (0,0067 0,007)/2 = 0,0069м

Высота ярма статора. ha = [Da - (D 2hn1)]/2 =[0,52 - (0,335 2 · 0 041)]/2 = 0,052м

Рис. 2 - Размеры пазов ротора.

Длина сердечника ротора: l2 = l1 0,005 = 0,151 0,005 = 0,156м

Наружный диаметр сердечника ротора: D2 = D - 2? = 0,335 - 2 · 0,001 = 0,333м

Внутренний диаметр сердечника ротора: DJ = 0,3D = 0,3 · 0,335 = 0,1005м

Размеры пазов ротора. (см. рис. 2)

- высота паза ротора: hn2 = h21 hш2 = 0,04 0,001 = 0,041м

- высота зубца ротора: hz2 = hn2 = 0,041м

- размер паза: h22 = h21 - (b21 b22)/ 2 = 0,04 - (0,006 0,0033)/ 2 = 0,01535м

Зубцовый шаг ротора: t2 = ?D2/ Z2 = 3,14 · 0,333/ 82 = 0,0128м

Ширина зубца ротора:

Средняя ширина зубца ротора: bz2 = (b"z2 b"z2)/ 2 = 0,0064 0,008/ 2 = 0,0072м

Высота ярма ротора: HJ = (D2 - DJ - 2hn2)/ 2 = (0,333 - 0,0999 - 2 · 0,041)/ 2 = 0,0756м, где DJ = 0,3D2 = 0,3 · 0,333 = 0,0999м

Относительная величина скоса пазов: b"ск = bck/ t2 = 0/ 0,0128 = 0

Площадь поперечного сечения паза ротора, сечения стержня к.з. обмотки ротора.

[3,14(0,0062 0,00332)/8

0,01535(0,006 0,0033)/2] · 106 = 96мм2

Площадь поперечного сечения короткозамыкающего кольца обмотки ротора: qкл = акл · bкл · 106 = 0,037 · 0,042 · 106 = 1554мм2

Синхронная угловая скорость вращения магнитного поля: ? = ? · n1/ 60 = 3,14 · 3000/ 60 = 157рад/с

Число пар полюсов машины: p = 2(60?)/ n1 = 2(60 · 50)/ 3000 = 2

Полюсное деление: ? = ?D/ 2p = 3,14 · 0,335/ 2 · 2 = 0,263м

Число пазов на полюс и фазу: q = Z1/ 2p · m1 = 72/ 2 · 2 · 3 = 6, где m1 = 3 - число фаз обмотки статора.