Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 200 КВт - Курсовая работа

Во многих случаях электрические машины определяют технический уровень изделий, в которых они используются в качестве генераторов и двигателей. Обычно электрические машины выпускают сериями. Серия - ряд машин возрастающей мощности, имеющих одну конструкцию и единую технологию производства на больших участках серии и предназначенных для массового производства. При проектировании серий машин важнейшее значение имеют вопросы унификации деталей, конструктивных узлов и нормализации ряда размеров. При проектировании серий асинхронных машин выбирают внешние диаметры статора таким образом, чтобы при одном и том же внешнем диаметре при изменении длины машины получить несколько машин на различные мощности и частоты вращения.Все расчеты выполняем по формулам из [1]. Высота оси вращения h = 315 мм. Определяем внешний диаметр статора Da по табл. Внутренний диаметр статора по (8.2.): , где KD - коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора, определяем по табл. Расчетная мощность по (8.4.), где KE - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, определяем KE = 0.9723 по рис.8.26. в зависимости от высоты оси вращения и полюсного деления: TZ1min=0.017 м TZ1max=0.022 м. Число пазов статора по (8.16): Z1min =PD / TZ1max =p ? 0.335 / 0.017 = 61,9; Принимаем Z1 = 60, тогда q1 = Z1 / 2pm = 60 / 2*(2 ? 3) = 5. Обмотка двухслойная. Принимаем а = 4, тогда uп=а u?п = 16 проводников. Значения А и Bd находятся в допустимых пределах.Паз статора определяем по рис. 8.28, б с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов. Паз и зубец статора показан на рисунке 1. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку по (8.42): Dbп = 0,3 мм, Dh = 0,3 мм. Наименование Размер, мм по ширине паза по высоте пазаЧисло пазов ротора (по табл. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал Dj = DB = KB? Da = 0,23 ? 0,52 = 0,120 м = 120 мм, KB= 0,23 по табл. (пазы ротора выполняем без скоса - кск = 1)]. (плотность тока в стержне клетки со вставными стержнями принимаем J2 =4,3 ? 106 А/м). Паз ротора определяем по рис.Магнитное напряжение воздушного зазора по (8.103): Fd = 2/m0 ? Bd ? d ? kd = 1,59 ? 106 ? 0,79 ? 1,222 ? 0,9 ? 10-3 = 1383 А; Магнитное напряжение зубцовой зоны статора по (8.104): Fz1 = 2hz1 ? Hz1 = 2 ? 46,1 ? 10-3 ? 1442 = 132,9 А где HZ1 = НП1 = 46,1 мм; П1.7 [2] для BZ1max = 1,86 Тл находим HZ1min = =3490 А/м П1.7 [2] для BZ1min = 1,17 Тл находим HZ1min = 559 А/м. Bz1ср? = (Bz1min Bz1max) / 2 = (1,86 1,17) /2 =1,51 Тл для BZ1ср = 1,51 Тл находим HZ1ср = 1150 А/мАктивное сопротивление обмотки статора по (8.132): r1 = KR ? r115 ? (L1 / qэфа) = 1/43 ? 10-6 *(60,5 / 4 ? 13,34 ? 10-6) = 0,02637 Ом, для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура vрасч = 120?С; Приводим r2 к числу витков обмотки статора по (8.172) и (8.173): r2? = [r2 ? 4m ? (w1 ? коб1)2] / (Z2 ? kck2) = [0,83 ? 10-6 ? 4 ? 3 ? (40 ? 0,874)2] / 50 = =0,02436 Ом. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеянияПотери в стали основные по (8.187): Рстосн = P1.0/50 ? (f1 / 50)b [(кда ? Ва2 ? ма) (kдz1 ? Bz12 ? mz1)] = 1,75 ? [(1,6 ? 1,422 ? 194,4) (1,8 ? 1,5132 ? 79,165)] = 1668 Вт; (P1.0/50 = 1,75 Вт/кг для стали 2312 по табл. 8.26; nc - удельная масса стали, ; - масса стали ярма и зубцов статора) Расчет пульсационных потерь в статоре и поверхностных в роторе не производим, так как они малы.Активная составляющая тока синхронного холостого хода по (8.226): I0a = [Pct.осн 3Im2r1] / 3U1 = [1793 (3 ? 46,72 ? 0,02637)] / (3 ? 380) = 1,724 А; Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений s=0,005; 0,010; 0,015; 0,020; 0,025, принимая предварительно, что sном 0,014. Результаты расчетов сводим в табл.а) Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния) Данные расчета пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока сведены в табл. Определим критическое сопротивление без учета влияния эффекта вытеснения тока и влияния насыщения от полей рассеяния. Расчет проводим для точек характеристик, соответствующих s=1; 0.8; 0.5; 0.1; 0,05; 0,064, при этом используем значения токов и сопротивлений для тех же скольжений Расчет проводим для точек характеристик, соответствующих s=1; 0.8; 0.5; 0.2; 0. 1,0,064, при этом используем значения токов и сопротивлений с учетом влияния вытеснения тока.Электрические потери в обмотке статора делятся на потери в пазовой части и потери в лобовых частях катушек : где - коэффициент увеличения потерь, для обмоток с изоляцией класса нагревостойкости F Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора, °С: где - расчетный периметр поперечного сечения паза статора, равный для полузакрытых трапецеидальных пазов: где и - размеры паза в штампе (рассчитаны ранее). Превышение температуры

Содержание

Введение

1. Расчет и конструирование двигателя

1.1 Выбор главных размеров

1.2 Расчет обмотки статора

1.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

1.4 Расчет ротора

1.5 Расчет магнитной цепи

1.6 Расчет параметров рабочего режима

1.7 Расчет потерь

1.8 Расчет рабочих характеристик

1.9 Расчет пусковых характеристик

1.10 Тепловой и вентиляционный расчет

1.11 Механический расчет

2. Моделирование двигателя

3. Конструкторская часть

4. Выбор схемы управления двигателем

Заключение

Список литературы

Электрические машины применяются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и в быту. Они выпускаются большими сериями и в индивидуальном исполнении. Во многих случаях электрические машины определяют технический уровень изделий, в которых они используются в качестве генераторов и двигателей. Проектирование электричесиких машин требует глубоких знаний и высокого профессионального мастерства.

Впервые электрические машины получили применение в промышленности более ста лет назад. Тогда же появились и первые рекомендации по их расчету. В конце прошлого века в Европе и Америке возникли крупные электротехнические фирмы «Сименс», «Вестингауз» и другие, на которых сложились крупные конструкторские и расчетные отделы.

Обычно электрические машины выпускают сериями. Серия - ряд машин возрастающей мощности, имеющих одну конструкцию и единую технологию производства на больших участках серии и предназначенных для массового производства. При проектировании серий машин важнейшее значение имеют вопросы унификации деталей, конструктивных узлов и нормализации ряда размеров. Все это связано с рациональной организацией производства как внутри завода, так и в объединении, выпускающем единую серию машин. При этом необходимо заботиться об экономической эффективности целой серии машин, а не одной машины.

При проектировании серий асинхронных машин выбирают внешние диаметры статора таким образом, чтобы при одном и том же внешнем диаметре при изменении длины машины получить несколько машин на различные мощности и частоты вращения. Для машин постоянного тока выбирают одинаковым диаметр якоря и, изменяя длину машины, проектируют на нем несколько машин различной мощности и на разные частоты вращения.

Такое построение серий приводит к сокращению количества штампов, уменьшению количества моделей для отливки станин и подшипниковых щитов, сохранению одних и тех же диаметров валов, унификации подшипниковых щитов, сокращению количества оснастки и измерительного инструмента. Широкая унификация облегчает применение гибких автоматизированных производств, облегчает кооперацию между заводами.

Начиная с 1950 г. асинхронные двигатели выпускаются в виде единых серий. Первой была серия А (АО), заменившая серии И2, АД, «Урал» и др.

В настоящее время выпускается единая серия асинхронных двигателей 4А и АИ. В серии 4А 17 габаритов, число ступеней мощности составляет 33, диапазон мощностей 0,06-400 КВТ; высоты осей вращения 50-355 мм.

На базе единых серий изготовляются двигатели различных исполнений, предназначенные для работы в специальных условиях. Так, на базе арии 4А выпускаются следующие электрические модификации: с повышенным пусковым моментом, с повышенным скольжением, 10-полюсные и 12-полюсные, многоскоростные, на частоту сети 60 Гц, однофазные, с фазным ротором и другие, специализированные по таким конструкциям: встраиваемые, с встроенным электромагнитным тормозом, малошумные, с встроенной температурой защитой, с повышенной точностью но установочным размерам, высокоточные; специализированные по следующим условиям окружающей среды: влагоморозостойкие, химостойкие, тропические; узкоспециализированного исполнения: для сельского хозяйства, для судов морского флота, для холодного климата, лифтовые, фреономаслостойкие, полиграфические, швейные и др.

Справочные данные.

Тип двигателя 4А315МЧУ3, где

4 - номер серии, А - серия, h = 315 мм - высота оси вращения, М - меньший, Р = 200 КВТ, Un =380/660 B, n = 1500 об/мин, sном = 0,013, Xm = 4,1, R1?=0,014, R2??=0,014, КПД = 94% cos(j) = 0,92, Bd = 0,79 Тл, A = 462 А/см, J = 3,8 А/мм2, X1?=0,086, X2??=0,12

В абсолютных единицах: Xm = 7,6799Ом, R1= 0,02622Ом, R2=0,02622Ом, X1=0,161Ом, X2= 0,22478Ом.

Перевод в абсолютные единицы: Xm = 4,1? 1,87316 =7,6799 Ом; R1 = 0,014 ? 1,87316 = 0,02622 Ом; R2 = 0,014 ? 1,87316 = 0,02622 Ом; Х1 = 0,086 ? 1,87316 = 0,161 Ом; Х2 = 0,12 ? 1,87316 = 0,22478 Ом