Проектирование трехфазного асинхронного двигателя - Курсовая работа

Наиболее распространены двигатели на номинальное напряжение до 660 В, суммарная установленная мощность которых составляет около 200 млн. КВТ. Они имеют исполнение по степени защиты IP44 во всем диапазоне высот оси вращения и IP23 в диапазоне высот осей вращения 160…355 мм. Такие двигатели выпускаются отдельными отрезками серии на определенные высоты оси вращения и предназначены для применения в качестве приводов механизмов, предъявляющих специфические требования к двигателю или работающих в условиях, отличных от нормальных по температуре или чистоте окружающей среды. К электрическим модификациям двигателей серии 4А относятся двигатели с повышенным номинальным скольжением, повышенным пусковым моментом, многоскоростные, частотой питания 60 Гц. К конструктивным модификациям относятся двигатели с фазным ротором, со встроенным электромагнитным тормозом, малошумные, со встроенной температурной защитой.Высота оси вращения двигателя по таблице 9.1 /1/ для 2p = 6 и P = 45 КВТ . Принимаем = 0,72 по таблице 9.9 /1/ для 2p = 6. Внутренний диаметр статора D, м: (1) где - отношение внутреннего и внешнего диаметра сердечника статора. Принимаем = 0.975 по рисунку 9.20 /1/ , = 0.91 по рисунку 9.21, б /1/ для = 45 КВТ, = 0.89 по рисунку 9.21, б /1/ для = 45 КВТ. Электромагнитные нагрузки предварительно по рисунку 9.22, б /1/ принимаем .По рисунку 9.26 /1/ принимаем . Число пазов статора: (7) где - минимальное значение зубцового деления статора, м; Из полученного диапазона значений выбираем число пазов статора . Номинальный ток обмотки статора , А: (10) где - номинальное напряжение двигателя, В. Принимаем число параллельных ветвей а = 3, тогда .Для статора выбираем трапецеидальные пазы (рисунок 2). Принимаем предварительно по таблице 9. По таблице 9.13 /1/ для оксидированной стали марки 2013 принимаем . Допустимая ширина зубца статора , м: (26) где - длина сердечника статора, м; Размеры паза в штампе принимаем .По таблице 9.18 /1/ для 2p = 6 и выбираем число пазов ротора . По таблице 9.19 /1/ для 2p = 6 и h = 250 мм принимаем . Коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания на отношение : (45) Принимаем , так как скос пазов выполняется в двигателях с высотой оси вращения . Для ротора выбираем трапецеидальные закрытые пазы (рисунок 3).Магнитное напряжение воздушного зазора : (67) где . По таблице П 1.7 /1/ для 1,75 Тл принимаем . Магнитное напряжение зубцовой зоны статора : (69) где = = (см. пункт 1.3 расчета); По таблице П 1.7 /1/ для 1,87 Тл принимаем . Полученное значение коэффициента насыщения зубцовой зоны находится в допустимых пределах.Для всыпной обмотки, укладываемой в пазы до запрессовки сердечника в корпус, принимаем B = 0,01 м. В проводниках обмотки статора эффект вытеснения тока проявляется незначительно изза малых размеров элементарных проводников. По таблице 7.1 /2/ для обмотки статора, выполненной из медных проводников, и расчетной температуры принимаем . По таблице 7.1 /2/ для короткозамкнутого ротора, выполненного из алюминия, и расчетной температуры принимаем . Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора, приведенное к числу витков обмотки статора : (95)По таблице 9.28 /1/ для стали 2013 принимаем . Для машин мощностью меньше 250 КВТ принимают . Основные потери в стали статора : (113) где - удельные потери в стали, Вт/кг. Для двигателей мощностью до 160 КВТ принимают . Удельные поверхностные потери в роторе : (116) где - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери.Активная составляющая тока синхронного холостого хода : (132) Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения: Рассчитываем рабочие характеристики для скольжения 0,005; 0,01; 0,015; 0,02. Произведем расчет рабочих характеристик двигателя при номинальном скольжении. Активная составляющая комплексного сопротивления правой ветви схемы замещения : (134) Индуктивная составляющая комплексного сопротивления правой ветви схемы замещения : (135)1.9.1 Расчет токов с учетом изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния) По рисунку 9.57 /1/ для принимаем . Глубина проникновения тока в стержень : (154) Ширина паза ротора на расчетной глубине проникновения тока в стержень : (155) Площадь поперечного сечения стержня на расчетной глубине проникновения тока : (156)Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному пазу обмотки статора : (169) где - ток в обмотке статора при пуске для скольжения s = 1, А. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения : (174) Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения : (175) где - коэффициент, характеризующий отношение потока рассеяния при насыщении к потоку рассеяния ненасыщенной машины.

Содержание

Введение

1. Электромагнитный расчет

1.1 Выбор главных размеров

1.2 Определение числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и сечения провода обмотки статора

1.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

1.4 Расчет ротора

1.5 Расчет магнитной цепи

1.6 Параметры рабочего режима

1.7 Расчет потерь

1.8 Расчет рабочих характеристик

1.9 Расчет пусковых характеристик

1.9.1 Расчет токов с учетом изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния)

1.9.2 Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

2. Тепловой расчет

3. Механический расчет вала

4. Конструирование двигателя

Заключение

Список использованных источников

Асинхронные двигатели являются основными двигателями в электроприводах практически всех промышленных предприятий. В СССР выпуск асинхронных двигателей превышал 10 млн. штук в год. Наиболее распространены двигатели на номинальное напряжение до 660 В, суммарная установленная мощность которых составляет около 200 млн. КВТ.

Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах XX века в массовом количестве и в настоящее время эксплуатируются, практически на всех промышленных предприятиях России. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 КВТ и построена на 17 стандартных высотах оси вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированные исполнения. Двигатели основного исполнения предназначены для нормальных условий работы и являются двигателями общего назначения. Это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц. Они имеют исполнение по степени защиты IP44 во всем диапазоне высот оси вращения и IP23 в диапазоне высот осей вращения 160…355 мм.

Модификации и специализированные исполнения двигателей построены на базе основного исполнения и имеют те же принципиальные конструктивные решения основных элементов. Такие двигатели выпускаются отдельными отрезками серии на определенные высоты оси вращения и предназначены для применения в качестве приводов механизмов, предъявляющих специфические требования к двигателю или работающих в условиях, отличных от нормальных по температуре или чистоте окружающей среды.

К электрическим модификациям двигателей серии 4А относятся двигатели с повышенным номинальным скольжением, повышенным пусковым моментом, многоскоростные, частотой питания 60 Гц. К конструктивным модификациям относятся двигатели с фазным ротором, со встроенным электромагнитным тормозом, малошумные, со встроенной температурной защитой.

По условиям окружающей среды различают модификации двигателей тропического исполнения, влагоморозостойкого, химостойкого, пылезащищенные и сельскохозяйственные.

Специализированное исполнение имеют лифтовые двигатели, частотно-управляемые, высокоточные.

Большинство двигателей серии 4А имеют степень защиты IP44 и выпущено в конструктивном исполнении, относящемся к группе IM1, т. е. с горизонтальным валом, на лапах, с двумя подшипниковыми щитами. Корпус двигателей выполнен с продольными радиальными ребрами, увеличивающими поверхность охлаждения и улучшающими отвод тепла от двигателя в окружающий воздух. На противоположном от рабочего конце вала укреплен вентилятор, прогоняющий охлаждающий воздух вдоль ребер корпуса. Вентилятор закрыт кожухом с отверстиями для прохода воздуха.

Магнитопровод двигателей - шихтованный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, причем двигателей с h = 50…250 мм из стали марки 2013, а двигателей с h = 280…355 мм - из стали марки 2312.

Во всех двигателях серии с h < 280 мм и в двигателях с 2p = 10 и 12 всех высот оси вращения обмотка статора выполнена из круглого провода и пазы статора полузакрытые. При h = 280…355 мм, кроме двигателей с 2p = 10 и 12, катушки обмотки статора намотаны прямоугольным проводом, подразделенные и пазы статора полуоткрытые.

Обмотка короткозамкнутого ротора лопатки и кольца - литые из алюминия. Вентиляционные лопатки на кольцах ротора служат для перемещения воздуха, находящегося внутри машины.

Подшипниковые щиты крепят к корпусу с помощью четырех или шести болтов. Коробка выводов расположена сверху станины, что облегчает монтажные работы при соединении двигателя с сетью.