Характеристика и основные преимущества асинхронных двигателей, их распространение и применение современных электрических установках. Конструкция, монтаж, электромагнитный расчет и рабочие характеристики двигателя, его мощность, перегрузочная способность.
Аннотация к работе
Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу большинства механизмов, использовавшихся во всех отраслях народного хозяйства. В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электрической стали и других затрат. На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации средства составляют более 5 % затрат из обслуживания всего установленного оборудования. Единая серия асинхронных двигателей 4А на напряжение до 1000 В охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,06 КВТ до 400 КВТ и включает двигатели высот оси вращения от 50 до 355 мм. Двигатели основного исполнения предназначены для работы в условиях умеренного климата, для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению и другим параметрам.По своей конструкции асинхронный двигатель состоит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором: статора и ротора. Неподвижная часть двигателя - статор, который состоит из корпуса и сердечника с трехфазной обмоткой. Поэтому поверхность его корпуса имеет ряд продольных ребер, увеличивающих поверхность охлаждения двигателя. На внутренней поверхности сердечника статора имеются продольные пазы, в которых располагаются пазовые части обмотки статора, соединенные в определенном порядке лобовыми частями, находящимися за пределами сердечника по его торцевым сторонам. В расточке статора располагается вращающаяся часть двигателя - ротор, состоящий из вала и сердечника с короткозамкнутой обмоткой.Наружный и внутренний диаметры сердечника статора. 55] при h=200 мм, 2p=6 и способу защиты IP44 принимаем: D1нар.= 349 мм; D1 = 250 мм. Предварительные значения КПД и коэффициента мощности заданы: ?’ = 0,905; cosj1’= 0,9. Предварительные значения максимально магнитной индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки А1’, при D1нар.= 349 мм принимаем: B?’= 0,77 Тл; А1’=380?102 А/м [1, рисунок 5.2, с. Предварительное значение обмоточного коэффициента: обмотка задана двухслойной всыпной, тогда коб1’= 0,93 [с.Воздушный зазор при h = 200 мм принимаем ? = 0,55 мм [1, рисунок 5.3, с. Число пазов на статоре и роторе Ширина зубца статора. bz1 = (t1? B?’) / (kc1?Bz1max), (2.7) где kc1 - коэффициент заполнения; так как марка стали 2013, h=200 мм способ изолировки листов статора - оксидирование; короткозамкнутого ротора - оксидирование: kc1=0,97 [1, таблица 5.6, с. Высота спинки статора hc1 = (0,5??i’? ? ? B?’) / (kc1? Bc1), (2.8) где ?i - коэффициент полюсного перекрытия; при синусоидальном распределении магнитной индукции в воздушном зазоре двигателя: ?i =2/? ? 0,64; Принимаем ширину шлица bш1=3 мм, высоту hш1=0,8 мм, угол ?=45?, ширина шлица паза статора bш1 должна быть такова, чтобы при принятой толщине пазовой изоляции через шлицы можно было уложить в пазы катушки (секции) по одному проводу.70], где пазовые стороны одной катушечной группы, расположенные в соседних пазах, занимают q1 пазов и образуют фазную зону, определяемую углом ?. ку1 - коэффициент укорочения, учитывающий уменьшение ЭДС, обусловленное укорочением шага обмотки, ку1 = 0,966; кр1 - коэффициент распределения, учитывающий уменьшение ЭДС основной гармоники, обусловленное распределением обмотки в пазах, кр1=0,958; Число эффективных проводников в пазу статора uп = (10-3?А1?t1?a1) / I1ном., (2.27) uп = (10-3?А1?t1?a1) / I 1 ном.= (10-3?380?102?10,903?2) / 56,116 = 14,767, принимаем uп = 16 проводников. Площадь паза в свету, занимаемой обмоткойРасчетная глубина проникновения тока в стержень [1, рисунок 5.15, с. В начальный момент (S=1) для алюминиевой литой клетки при рабочей температуре 115?С ?115=0,064?hctvS, (2.63) где ?115 - коэффициент, характеризующий степень повышения активного сопротивления клетки ротора; Активное сопротивление стержня клетки ротора в рабочем режиме (кв.т=1), приведенное к рабочей температуре 115?C r ст.=(?AL?l2?103)/qct., (2.67) где ?AL - удельное электрическое сопротивление литой алюминиевой клетки при расчетной рабочей температуре, Ом?м, ?AL = 48,8?10-9 [1, таблица 2.1, с. Активное сопротивление колец ротора, приведенное к току стержня rкл.”= rкл. Активное сопротивление обмотки ротора, приведенной к обмотке статора: в рабочем режиме r2’= кпр1?(rct. rкл.”), (2.73) r2’=1,63?103?(3,24?10-5 0,4?10-5)=0,0593 Ом. в начальный момент пуска с учетом вытеснения тока r2п’=кпр1?(rct.п rкл”), (2.74) r2п’=1,63?103?(8,31?10-5 0,4?10-5)=0,1419 Ом.Напряженность магнитного поля в зубце статора Hz1 определяем по кривым намагничивания для зубцов стали марки 2013, так как Bz1<1,8 Тл [1, рисунок П.2.1, с. 346], для этого рассчитаем: коэффициент, учитывающий ответвление части магнитного потока в паз кп1= t1(1/3)/( bz1? kc1), (2.90) где t1(1/3)=??(D1 (2/3)?HZ1) / Z1 - зубцовое деление статора на высоте 1/3 зубца статора, считая от наиболее узкой его части; Напряженность магнитного поля в зубце статора Hz2 определяе