Расчет асинхронных двигателей - Курсовая работа

Электротехническая продукция используется в подавляющем большинстве промышленных установок, поэтому качество электротехнических изделий во многом определяет технический уровень продукции других отраслей. Проектирование электрических машин - это искусство, соединяющее знание процессов преобразования энергии, с опытом накопленным поколениями инженеров - электромехаников, умением применять вычислительную технику и талантом инженера, создающего новую машину. Например, обычные двигатели с воздушным охлаждением применяются в металлообрабатывающих станках, в электрофуганках, для привода циркулярных пил, в лифтах, электропроигрывателях и т. д.; двигатели в герметичном корпусе и маслонаполненные - в электробурах; взрывобезопасные - для работы в шахтах и взрывоопасных помещениях; шаговые - в следящих системах, устройствах автоматики и телемеханики. Мощность асинхронных двигателей колеблется от нескольких ватт до десятков миллионов ватт; масса - от сотен граммов до десятков тонн; напряжение питающей сети - от десятков вольт до нескольких киловатт.Цифра 4 в обозначении электрической машины означает, что серия проектируемого двигателя - четвертая. Цифра 2 означает защиту от возможности проникновения внутрь оболочки предметов длиной не более 80 мм и твердых тел размером более 12 мм. Цифра 3 во второй позиции означает защиту от дождя, при этом капли воды, падающих под углом 60° к вертикали, не должны оказывать вредного воздействие на изделие [1]. Отсутствие буквы К в обозначении типа электрической машины означает, что проектируемый двигатель должен иметь короткозамкнутый ротор. Исполнение двигателя по материалу станины и щитов: в обозначении электрической машины буква отсутствует, это значит, что щиты и станина чугунные или стальные.Расчет асинхронных двигателей начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора D и расчетной длины воздушного зазора ld. Размеры D и ld связаны с мощностью, угловой скоростью и электромагнитными нагрузками выражением «машинной постоянной» 6-1 [1] В начальный период расчета двигателя все величины, входящие в 6-1 [1], кроме синхронной угловой скорости, неизвестны, поэтому расчет проводят, задаваясь на основании имеющихся рекомендаций значениями электромагнитных нагрузок и коэффициентов kd , коб и ad , и приближенно, определяют расчетную мощность P’. Внутренний диаметр статора D вычисляется по формуле 6-2 [1] где - коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора. Расчетная мощность Р", Вт, вычисляется по формуле (6-4) [1] где P2 - мощность на валу двигателя, Вт, P2=200000 Вт;При этом число витков фазы обмотки статора должно быть таким, чтобы линейная нагрузка двигателя и индукция в воздушном зазоре как можно более близко совпадали с их значениями, принятыми предварительно при выборе главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки. Вначале определяем предварительное число эффективных проводников в пазу U’П при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (а = 2) по формуле (6-17) [1] где А - значение линейной нагрузки, А/м; Номинальный ток обмотки статора определяется по формуле 6-18 [1] где U1н - номинальное напряжение обмотки статора, В, Uн=380 В. Принимаем а=3, тогда число эффективных проводников в пазу uп определяется по формуле 6-19 [1] Коэффициент укорочения ky1 , учитывающий уменьшение ЭДС витка, вызванное укорочением шага обмотки, определяется по формуле 3-4 [1] где b1 - укорочение шага обмотки статора.Тогда число ее фаз равно числу пазов ротора и обмотка каждой из фаз имеет половину витка, то есть обмоточный коэффициент равен единице. Примем по таблице 6-15 [1] число пазов ротора Z2 = 68. Внутренний диаметр сердечника ротора Dj, мм, равен диаметру вала Dв, на который он посажен и определяется по формуле (6-101) [1] где КВ - коэффициент, определяемый по таблице 6-16 [1], КВ = 0,23. Коэффициент приведения токов vi , для короткозамкнутых роторов определяется по формуле 6-68 [1] Ток в стержне ротора I2, А, по определяется формуле 6-60 [1] где ki - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение тока статора к току ротора, его приближенное значение может быть выбрано по кривой на рисунке 6-22 [1] в зависимости от номинального коэффициента мощности, примем ki=0,93, тогда Плотность тока J2 в стержнях ротора машин защищенного исполнения при заливке пазов алюминием выбирается в пределах от 2,75 до 4,025 А/мм 2.Расчет намагничивающего тока или расчет магнитной цепи производят для режима холостого хода двигателя, при котором для асинхронных машин характерно относительно сильное насыщение стали зубцов статора и ротора. Он определяется по формуле 4-14 [1] где g - параметр, который определяется по формуле (4-15) [1] Магнитное напряжение воздушного зазора , А, определяется по формуле 6-110 [1] Минимальное значение индукции зубцов статора Bz1min , Тл, определим по формуле 6-104.