Общая характеристика асинхронных микродвигателей с короткозамкнутым ротором, анализ преимуществ: низкая стоимость производства, малая шумность, надежность в эксплуатации. Рассмотрение тапы расчета размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.
Аннотация к работе
Электрические машины, в то числе и асинхронные двигатели, принято разделять по мощности на три группы: большой, средней и малой мощности. Данная работа посвящен методике расчет асинхронного двигателя малой мощности с короткозамкнутым ротором, а также методам исследования и определения параметров и характеристик этих двигателей. Для того чтобы коэффициент заполнения кз находился в допустимых пределах выбираем обмоточный провод со следующими параметрами: обмоточный провод ПЭТВ по таблице П.7 [1] , , . Принимаем предварительно по таблице 1.6 [1] ; , тогда , где принимаем равным , тогда . Высоту шлица паза принимаем .
Введение
Электрические машины, в то числе и асинхронные двигатели, принято разделять по мощности на три группы: большой, средней и малой мощности. В общем случае представители разных групп, кроме мощности отличаются также конструктивными, функциональными, эксплуатационными и прочими особенностями. Деление на три группы является условным и не имеет четких границ. Верхняя граница мощности асинхронных микромашин обычно не превышает 1КВТ.
Асинхронные микродвигатели с короткозамкнутым ротором, как трехфазные, так и однофазные являются самыми распространенными типами двигателей переменного тока. Они применяются для привода огромного числа механизмов в промышленности, сельском хозяйстве в системах автоматики и в электроприводах бытовой техники.
Асинхронные микродвигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами машин, в частности с коллекторными: 1. простота конструкции и низкая стоимость производства;
2. отсутствие источника радиопомех;
3. малая шумность двигателя;
4. простота и надежность в эксплуатации.
К недостаткам асинхронных двигателей следует отнести относительно плохие регулировочные характеристики.
Однако этот недостаток относится лишь к машинам нормального исполнения с короткозамкнутым ротором. Специальные асинхронные двигатели с массивным ротором допускают регулировочные скорости в широких пределах.
Данная работа посвящен методике расчет асинхронного двигателя малой мощности с короткозамкнутым ротором, а также методам исследования и определения параметров и характеристик этих двигателей.
1.Определение главных размеров
1. Число пар полюсов: .
2. Выбор главных размеров: По таблице 1.1 [1] для мощности находим внешний диаметр статора , высота оси вращения
3. Внутренний диаметр статора:
где по таблице 1.2 [1].
4. Полюсное деление:
5. Расчетная мощность: . где , значения параметров , , из таблицы П.2 [1], а и из таблицы П.1 [1].
6. Электромагнитные нагрузки по таблице П.1. [1]: ; .
7. Обмоточный коэффициент для однослойной концентрической обмотки по таблице 1.3 [1]: . Обмотка по рис.1.1.
8. Расчетная длина воздушного зазора: , ,
9. Отношение , что находится в рекомендуемых пределах (таблица 1.4).
9.1 ?=0,2 D/2000=0.2 мм.
10. Предельные значения t , по рис. 1.6 [1]: ; .
11. Число пазов статора по [1]:
.
Принимаем Z = 24, тогда по табл.1.5 [1].
12. Зубцовое деление статора (окончательно): .
13. Число эффективных проводников в пазу (предварительно), при условии : , где .
14. Принимаем , тогда .
15. Окончательные значения: , , , .
Значения А и В находятся в допустимых пределах (по табл. П.1 [1]).
16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно) по П.1 .
17. Сечение эффективного проводника (предварительно): , принимаем , тогда .
Для того чтобы коэффициент заполнения кз находился в допустимых пределах выбираем обмоточный провод со следующими параметрами: обмоточный провод ПЭТВ по таблице П.7 [1] , , .
18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно): .
2.Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора асинхронный микродвигатель воздушный зазор
Паз статора по рис.1.5,б с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов. 6
19. Принимаем предварительно по таблице 1.6 [1] ; , тогда , где принимаем равным , тогда .
20. Размеры полуовального паза. Ширина шлица паза
.
Высоту шлица паза принимаем .
, , , .
Рис.
21. Площадь паза
.
22. Принимаем коэффициент уменьшения полезной площади паза .
23. Площадь паза в свету:
.
Структура изоляции паза для наиболее распространенных однослойных обмоток показана на рисунке. Пазовую изоляцию выполняют преимущественно в виде коробочки из лавсановой пленки толщиной 0,19 мм. Пазовый клин тоже выполняют из лавсана толщиной 0,35 мм или 0,25 мм.
Рис.
24. Коэффициент заполнения паза: , что входит в диапазон допустимых значений
3.Расчет ротора
25. Воздушный зазор: .
Принимаем .
26. Число пазов ротора по табл. 1.7 [1] , со скосом на 0,5 зубцового деления.
27. Внешний диаметр: .
28. Длина .
29. Зубцовое деление: .
30. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал: .
31. Ток в стержне ротора: , , .
32. Площадь поперечного сечения стержня: .
33. Паз ротора по [1], принимаем , .
Допустимая ширина зубца при : .
Размеры паза: .
Принимаем .
.
Принимаем .
.
Принимаем .
Высота зубца ротора: .
Площадь паза, равная сечению стержня:
.
34. Плотность тока в стержне: .
35. Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения: , здесь, где , .
Размеры замыкающих колец: .
Принимаем .
, .
4.Расчет намагничивающего тока
36. Значения индукций: , , , , где расчетная высота ярма ротора
.
37. Магнитное напряжение воздушного зазора: , здесь , где .
38. Магнитные напряжения зубцовых зон статора: ,
ротора
, где по табл. П.6 [1] для стали 2013 при , при ; , .
39. Коэффициент насыщения зубцовой зоны:
40. Магнитные напряжения ярм статора и ротора: , , где по табл. П.6 [1] при , при , , , где .
Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная . Для меди .
Длина проводников фазы обмотки
,
, где , , где ; по табл. 1.9 [1], ;
.
Длина вылета лобовой части катушки: , где по табл. 1.9 [1]
Относительное значение:
45. Активное сопротивление фазы обмотки ротора: , где
Для литой алюминиевой обмотки ротора .
Приводим Z к числу обмотки статора
.
Относительное значение: .
46. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:
где
, ;
, - относительное укорочение шага обмотки.
,
, для и по рис. 1.9. [1] .
Относительное значение: .
47. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
для рабочего режима .
, , , так как .
Приводим x2 к числу витков статора:
.
Относительное значение: .
Принимая во внимание небольшую величину скоса пазов ротора, учитывать влияние скоса на параметров не будем.
6.Расчет потерь
48. Основные потери в стали:
где и для стали 2013.
, .
49. Сумма добавочных потерь в стали: .
50. Полные потери в стали:
.
51. Механические потери: , для двигателей коэффициент .
52. Добавочные потери при номинальном режиме: .
53. Ток холостого хода двигателя : .
54. Электрические потери в обмотках статора: .
Электрические потери в обмотках ротора: , 55. Сумма всех потерь в двигателе в номинальном режиме:
7.Расчет рабочих и пусковых характеристик
56. Для расчета характеристик асинхронного двигателя составляем схему замещения: здесь , .
Рис.
Таким образом, исходные данные для расчета пусковых и рабочих характеристик двигателя с учетом изменения параметров ротора от насыщения и поверхностного эффекта и с учетом насыщения основного магнитного потока следующие:
Результаты расчета характеристик на ЭВМ приведены в таблице [1], из которых получаем параметры двигателя в номинальном режиме (при Р2н = 0,78 КВТ).
Исходные данные
X1= 13.174 R1= 11.450 X2= 3.910 R2= 6.430
X12= 132.52 R12= 2.020 P= 2.0 F= 50.0
U3= 220.0 H3= 0.012500 MR= 1.0 R02=.0000000440
Таблица
9.Тепловой расчет
57. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:
где при по [1]: , где по табл. 1.11 [1] по табл. 1.12 [1] - .
58. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:
где , - толщина пазовой изоляции;
для изоляции класса нагревостойкости F: , из рис. 1.12 [1] для
59. Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей: , где , , .
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины: .
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды: ,
здесь где
, , по табл. 1.13 [1]
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды: .
60. Расчет вентиляции
Требуемый для охлаждения расход воздуха: , , при 2
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
, что соответствует требованиям, т.к. .
10.Динамические параметры
61. Момент инерции ротора: , где при .
62. Допустимое число пусков асинхронного двигателя в час на холостом ходу: .
63. Допустимое число реверсов в час на холостом ходу двигателя: .
64. Скорость нарастания температуры при пуске: , где для холодного состояния двигателя перед пуском.
Список литературы
1. Дмитриев В.Н. Проектирование и исследование асинхронных двигателей малой мощности: Учеб. пособие. - Ульяновск, 1996. - 88 с.: ил.
2. Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 624 с.: ил.
3. И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк.; Логос; 2000. - 607 с.
4. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебных заведений. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1974.