Описание конструкции трёхфазного асинхронного двигателя. Электромагнитный расчет главных размеров двигателя, обмотки статора и короткозамкнутого ротора, магнитной цепи, коэффициента полезного действия. Расчёт рабочих характеристик и пусковых параметров.
Аннотация к работе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДИРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образованияАсинхронный 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.55] при h=200 мм, 2p=4 и способу защиты IP44 принимаем: D1нар.= 349 мм; D1 = 238 мм. Предварительные значения КПД и коэффициента мощности заданы: ?’ = 0,91; cosj1’= 0,9. Предварительные значения максимально магнитной индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки А1’, при D1нар.= 349 мм принимаем: B?’= 0,78 Тл; А1’=375?102 А/м [1, рисунок 5.2, с. Расчетная длина сердечника статора li=(8,66?1012? Pi)/(коб1’?n1?D12?В?’?А1’) (2.2) где коб1’-обмоточный коэффициент для основной гармоники ЭДС; n1 - частота вращения, об/мин; D1 - внутренний диаметр сердечника статора, мм; B?’ - магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл; А1’ - линейная нагрузка, А/м. li = (8,66?1012?42,015) / (0,93?1500?2382?0,78?375?102) = 157,423 мм, принимаем li =160 мм.Воздушный зазор при h = 200 мм принимаем ? = 0,7 мм [1, рисунок 5.3, с. Число пазов на статоре и роторе Z1 = 48; Z2 = 38 , скос не применяем [1, с. 62 - 63], где Z1 - число пазов статора; Z2 - число пазов ротора. 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. Принимаем ширину шлица bш1=1,5 мм, высоту hш1=0,9 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 ?. Шаг по пазам ? = Z2 / 2p = 12 пазов; коб1 - обмоточный коэффициент, коб1= 0,925; 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=0,938; ? - относительный шаг обмотки, ? =0,833. , (2.27) uп = (10-3?А1?t1?a1) / I 1 ном.= (10-3?375?102?15,6?2) / 39,629 = 29,5 принимаем uп = 30 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; S - скольжение, S = 1. ?115= 0,064 ? 40,1 = 2,566. 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 = 44,9?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’=3,933?103?(2,368?10-5 0,372?10-5)=0,108 Ом. в начальный момент пуска с учетом вытеснения тока r2п’=кпр1?(rct.п rкл"), (2.74) r2п’=3,933?103?(5,866?10-5 0,372?10-5)=0,245 Ом.