Разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором - Курсовая работа

Это подразумевает, что двигатель защищен от возможности соприкосновения инструмента с токоведущими частями попадания внутрь двигателя твердых тел диаметром более 1 мм, а также двигатель защищен от брызг, вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного действия на изделие, т.е. двигатель выполнен в закрытом исполнении. Монтажное исполнение ІМ1001 говорит о том, что двигатель выполнен на лапах с двумя подшипниковыми щитами, имеет горизонтальное расположение и один выходной конец вала. 2.2.13 Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой S’’п1 мм2 2.4.1 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора кб1 кб1=1 bш1/(t1-bш1 5бт1/bш1) кб1=1 2,68/(14,13-2,68 5?0,35?14,13/2,68) кб1=1,13 2.4.2 Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора кб2 кб2=1 bш2/(t2-bш2 5бт2/bш2) кб2=1 1,5/(13,27-1,5 5?0,35?13,27/1,5) кб2=1,04В результате проектирования был разработан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который полностью отвечает требованиям, поставленным в курсовом проекте.

Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех производствах.

Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400КВТ на напряжение до 1140В - наиболее широко применяемые электрические машины. В парке всех производств Республики Беларусь они составляют по количеству 90%, по мощности - примерно 55%, а по потреблению электроэнергии более 40%.

При проектировании необходимо учитывать соответствие технико-экономических показателей современному мировому уровню при соблюдении требований государственных и отраслевых стандартов. Приходится также учитывать назначение и условия эксплуатации, стоимость активных и конструктивных материалов КПД, технологию производства, надежность в работе и патентную частоту.

Расчет и конструирование неотделимы от технологии их изготовления. Поэтому при проектировании необходимо учитывать возможности электротехнических заводов, стремиться к максимальному снижению трудоемкости изготовления электрических машин.

Выбрать оптимальный вариант можно, сопоставив многие варианты расчета. Поэтому без применения ЭВМ не обходится ни один серьезный расчет электрических машин.

В данном курсовом проекте все расчеты ведутся на ЭВМ, включая и построение рабочих и пусковых характеристик.

Расчет проведен по Гольдберг О.Д., Гурин Я.С. "Проектирование электрических машин". - М.: Высшая школа, 1984. - 431 с., ил.

1.

Описание конструкции

Опираясь на исходные данные, заданные в задании на проектирование, можно произвести анализ конструкции электродвигателя.

По условию курсовой работы заданы: исполнение по защите, монтажное исполнение и способ охлаждения. Исполнение по защите проектируемого двигателя IP44. Это подразумевает, что двигатель защищен от возможности соприкосновения инструмента с токоведущими частями попадания внутрь двигателя твердых тел диаметром более 1 мм, а также двигатель защищен от брызг, вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного действия на изделие, т.е. двигатель выполнен в закрытом исполнении.

Способ охлаждения ІС0141 подразумевает, что охлаждение осуществляется воздухом, а машина с ребристой станиной, обдуваемая внешним вентилятором, расположенным на валу двигателя.

Монтажное исполнение ІМ1001 говорит о том, что двигатель выполнен на лапах с двумя подшипниковыми щитами, имеет горизонтальное расположение и один выходной конец вала.

Обмотка короткозамкнутого ротора не имеет изоляции, выполняется заливкой пазов алюминием, одновременно со стержнями отливается замыкающие кольца с вентиляционными лопатками.

Магнитопровод статора выполняют шихтованным из целых листов электротехнической стали 2312 толщиной 0,5 мм.

2.

Электромагнитный расчет асинхронный двигатель расчет рабочий

2.1 Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

Главные размеры

2.1.1 Высота оси вращения h, мм - 80

2.1.2 Наружный диаметр сердечника Dн1 , мм

Dн1=139

2.1.3 Внутренний диаметр сердечника статора D1 мм, D1=0,61• Dн1-4

D1=0,61• 139-4

D1=81

2.1.4 Поправочный коэффициент кн кн=0,97

2.1.5 Предварительное значение КПД ?’о.е. ?’о.е.=0,87

2.1.6 Среднее значение cosф’о.е. cosф’=0,83

2.1.7 Расчетная мощность P’, Вт

P’= кн •P2/?•cosф’

P’=0,97?1500/0,8•0.83

P’=2191

2.1.8 Предварительное значение электромагнитных нагрузок A’1 , А/см A’1 =220

2.1.9 Предварительное значение электромагнитных нагрузок B’? , Тл

B’?=0,84

2.1.10 Расчетный коэффициент коб1’ коб1’=0.79

2.1.11 Предварительное значение длины сердечника статора l’1 , мм l’1=8,62?107P’/(D21 ?n1 ?A2 ?B? ?коб1’) l’1=8,62?107?2191/(812?3000?220?0,84?0,79) l’1=65,72

2.1.12 Длина сердечника статора l1 мм l1=66

2.1.13 Коэффициент ? ?=l1 / D1 ?=66/81 ?=0,82

2.1.14 Коэффициент ?max ?max=(1,46-0,0007?Dн1) ?0,95 ?max=(1,46-0,00071?136)? 0,95 ?max=1,3

Сердечник статора

Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013, толщина 0,5 мм, изолировка статора оксидирование; форма пазов трапецеидальная полузакрытая.

2.1.14 Коэффициент заполнения сталью кс кс=0,97

2.1.15 Количество пазов на полюс и фазу q1 , [табл. 9-8, с.123] q1 =3

2.1.16 Количество пазов сердечника статора z1 z1=2p ?m1 ?q1 z1=2?3?3 z1=18

Сердечник ротора

Принимаем сталь 2013, толщина 0,5 мм, изолировка ротора оксидирование.

2.1.17

Коэффициент заполнения сталью кс кс=0,97

2.1.18 Воздушный зазор между статором и ротором ?, мм

[табл. 9-9, с.124] ? =0,35

2.1.19 Воздушный зазор ?’, мм ?’= ?/1,5 ?’=1,4/1,5 ?’=0,93

2.1.20 Наружный диаметр сердечника ротора Dн2 , мм

Dн2= D1-2 ?

Dн2=81-2?0,35

Dн2=80,3

2.1.21 Внутренний диаметр листов роотра D2 , мм

Dн2= 0,23? Dн1

Dн2=0,23?139

Dн2=31,97

2.1.22 Длина сердечника ротора l2 мм l2 =l1 l2=66

2.1.23 Количество пазов сердечника ротора z1

[табл. 9-12, с.126] z1=19

2.2 Обмотка статора

2.2.1 Коэффициент распределения kp1 kp1=0,5/(q1?sin(a/2)) kp1=0.5/(3?sin(60/6)) kp1=0.96

2.1.35 Укорочение шага уп1 р. паз;

уп1=z1/2p уп1=18/2 уп1=9

2.1.36 Коэффициент укорочения ky1 ky1=sin(в1?90) ky1= sin(0.6?90) ky1=0,81

2.1.37 Обмоточный коэффициент коб1 коб1=kp1?ku1 коб1=0,96?0,81 коб1=078

2.1.38 Предварительное значение магнитного потока Ф’ , Вб

Ф’= B’? ?D1?l’1?10-6/p

Ф’=0,84?81?65,72?10-6/1

Ф’=0,0045

2.1.39 Предварительное число витков в обмотке фазы w’1 w’1=кн?U1/(222?коб1?(f1/50) ?Ф’) w’1= 0,97?220/(222?0,78?1 ?0,0045) w’1=273,9

2.1.40 Количество параллельных ветвей а1 , мм а1=1

2.1.41 Предварительное количество эффективных проводников в пазу N’п1 , N’п1=w’1?а1/р?q1

N’п1=273.9?1/1?3

N’п1=91.3

2.1.42 количество эффективных проводников в пазу Nп1 мм;

Nп1=91

2.1.43

Уточненное число витков в обмотке фазы w1 w1=Nп1?p?q1 /a1 w1=91?1?3/1 w1=273

2.1.44 Уточненное значение магнитного потока Ф , Вб

Ф=Ф’?w’1/w1

Ф=0,0045?273,9/273

Ф=0,0045

2.1.45 Уточненное значение индукции в воздушном зазоре B? ,Тл

B?=B?’?w’1/?w1

B?=0,84?273,9/273

B?=0,84

2.1.46 Предварительное значение номинального фазного тока I1 А;

I1=P2?103/(3?U1? ?’?cosф’)

I1=1,5?103/(3?220?0,8?0,83)

I1=3,4

2.1.47 Уточненная линейная нагрузка статора А1 , А/см;

А1=10Nпz1 I1 /ПD1а1

А1=10?91?18?3.4/3,14?81?1

А1=219

2.2.1

Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора t1 мм;

t1=ПD1/z1 t1=3.14?81/18 t1=14,13

Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

2.2.2 Среднее значение магнитной индукции в зубцах статора Вз1 Тл табл. 9-14

Вз1=1,75

2.2.3 Ширина зубца bз1 мм bз1=t1 B?/КСВЗ1 bз1=14,13?0,84/0,97?1,75 bз1=7

2.2.4 Высота спинки статора hc1 мм hc1 =Ф106/2kcl1Bc1 hc1=0,0045?106/2?0,97?66?1,8 hc1=19,53

2.2.5 Высота паза hп1 мм hп1=(DH1-D2)/2-hc1 hп1=139-81/2-19,53 hп1=9,47

2.2.6

Большая ширина паза b1 мм b1=(ПD1 2hп1)/z1 b1=3,14?81 2?9,47/18 b1=8,18

2.2.7 Предварительное значение ширины шлица b’ш1 мм b’ш1=0,3h b’ш1=0,3?80 b’ш1=2,68

2.2.8 Меньшая ширина паза b2 мм b2=П(D1 2hш1-bш1)-z1 bз1/z1-П b2=3,14(81 2?0,5-2,68)-18?7/18-3,14 b2=8,2

2.2.9 Площадь поперечного сечения паза в штампе Sп1 мм2

Sп1=8,18 8,2/2 ?(9,47-0,5-(8,2-2,68)/2)

Sп1=50,86

2.2.10 Площадь поперечного сечения паза в свету S’п1 мм;

S’п1=(8,19-0,1) ?(9,47-0,5-2,76-0,1)

S’п1=49,43

2.2.11

Площадь поперечного сечения паза в свету Sи мм2;

Sи=bи1(2hп1 b1 b2)

Sи=0,2(2?9,47 8,19 8,2)

Sи=7,07

2.2.12 Площадь поперечного сечения прокладок Sпр мм2

Sпр=0,5b1 0,75b2

Sпр=0,5?3,915 0,75?8,2

Sпр=10,24

2.2.13 Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой S’’п1 мм2

S’’п1=Sп1-Su-Sпр

S’’п1=49,43-7,07-10,24

S’’п1=32,12

2.2.14 Произведение c(d’)2 c(d’)2=KПS’’п1/Nп1 c(d’)2=0,75?32,12/91 c(d’)2=0,265

2.2.15 Количество элементарных проводов в эффективном с с=1

2.2.16 Диаметр элементарного изолированного провода d’ мм d’=v(KПS’’п1/Nп1с) d’=v(0,75?32,12/91?1) d’=0,515

2.2.17 Диаметр поперечного сечения d/d’ d/d’=0,47/0,510

2.2.18 Площадь поперечного сечения S

S=0,1735

2.2.19 Коэффициент заполнения паза кп кп=Nп1с(d’)2/Sп1’’ кп=91?1?0.5102/32,12 кп=0,736

2.2.20 Ширина шлица bш1 мм bш1=d’ 2bu 0.4 bш1=0.510 2?0.2 0.4 bш1=1.31

2.2.21 Плотность тока в обмотке статора J1 А/мм2

J1=I1/CSA1

J1=3,4/2?0,1735?1

J1=9,7

2.2.22 Линейная нагрузка на плотность тока в обмотке А1J1 А2/(см*мм2)

А1J1=219?9,7

А1J1=2145,8

2.2.23 Среднее допустимое значение А1J1 А2/(см*мм2)

[рис 9.8 стр. 133]

А1J1=2000

2.2.24 Среднее зубцовое давление статора тср1 мм тср1=n(D1 hп1)/z1 tcp1=3,14?(81 9,47)/18 tcp1=15,78

2.2.25 Средняя ширина катушки обмотки статора bcp1 мм bcp1= tcp1уи1 bcp1=15,78?9 bcp1=142

2.2.26 Средняя длина одной лобовой части катушки lл1 мм lл1=(1,16 0,14p) bcp1 15 lл1=(1,16 0,14?1) ?142 15 lл1=200

2.2.27

Средняя длина витка обмотки lcp1 мм lcp1=2(l1 lл1) lcp1=2(66 200) lcp1=532

2.2.28 Длина вылета лобовой части обмотки lв1 мм lв1=(0,19 0,1р)bcp1 10 lв1=(0,19 0,1?1) ?142 10 lв1=51,18

2.3 Обмотка короткозамкнутого ротора

Размеры овальных полузакрытых пазов

2.3.1 Высоты паза ротора hп2 мм

[Рис. 9-12 стр. 143] hп2=14

2.3.2 Расчетная высота спинки ротора hc2 мм hc2=0,58DH2-hп2-2/3?dk2 hc2=0,58?80,3-14-2/3?0 hc2=32,57

2.3.3 Магнитная индукция в спинке ротора Вс2 Тл

Вс2=Ф?106/(2kcl2hc2)

Вс2=0,0045?106/(2?0,97?66?32,57)

Вс2=1,08

2.3.4 Зубцовое деление по наружному диаметру ротора t2 мм t2=ПDH2/z2 t2=3,14?80.3/19 t2=13.27

2.3.5 Магнитная индукция в зубцах ротора Вз2 Тл

[Табл. 9-18 стр. 141]

Вз2=1,7

2.3.6 Ширина зубца bз2 мм bз2=t2Вб/(Вз2kc) bз2=13,27?0,84/1,7?0,97 bз2=6,8

2.3.7 Меньший радиус паза r2 мм r2=(п(DH2-2hn2)-z2bз2)/2(z2-n) r2=(3,14(80,3-2?14)-19?6,8)/2(19-3,14) r2=1,1

2.3.8 Большой радиус паза r1 мм r1=(п(DH2-hш2-2h2)-z2bз2)/2(z2 n) r1=(3,14(80,3-0,75-2?0)-19?6,8)/2(19 3,14) r1=2,7

2.3.9 Расстояние между центрами радиусов h1 мм h1=hп2-hш2-h2-r1-r2 h1=14-0,75-0-1,1-2,7 h1=9,45

2.3.10 Проверка правильности определения r1 и r2

Пh1-z1(r1-r2)=0

3,14?9,45-19(1,1-2,7)=0

2.3.11 Площадь поперечного сечения стержня Sct мм2

Sct=Sп2=0,5П(r21 r22) (r1 r2)h1

Sct=0,5?3,14(2,72 1,12) (1,1 2,7) ?9,45

Sct=49,3

Размеры короткозамыкающего кольца

2.3.12 Поперечное сечение кольца сварной клетки Sкл мм2

Sкл=0,4z2Sct/2p

Sкл=0,4?19?49,3/2

Sкл=187,34

2.3.13 Высота кольца сварной клетки hкл мм hкл=1,2hп2 hкл=1,2?14 hкл=16,8

2.3.14

Длина кольца lкл мм lкл= Sкл/ hкл lкл=187,34/16,8 lкл=11,2

2.3.15 Срений диаметр кольца Dкл.ср мм

Dкл.ср=DH2-hкл

Dкл.ср=80,3-16,8

Dкл.ср=64,1

2.4 Расчет магнитной цепи

2.4.1 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора кб1 кб1=1 bш1/(t1-bш1 5бт1/bш1) кб1=1 2,68/(14,13-2,68 5?0,35?14,13/2,68) кб1=1,13

2.4.2 Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора кб2 кб2=1 bш2/(t2-bш2 5бт2/bш2) кб2=1 1,5/(13,27-1,5 5?0,35?13,27/1,5) кб2=1,04

2.4.3

Общий коэффициент воздушного зазора кб кб= кб1 кб2 кк кб=1,13?1,04?1 кб=1,18

2.4.4 МДС для воздушного зазора Fб А Fб=0,8БКБВБ?103

Fб=0,8?0,35?1,18?0,84?103

Fб=277,54

2.4.5 Зубцовое деление на 1/3 высоты зубца t1(1/3) мм t1(1/3)=П(D1 (2/3)hп1)/z2 t1(1/3)=3,14(81 (2/3)?9,74)/18 t1(1/3)=15,3

2.4.6 Коэффициент зубцов кз(1/3) кз(1/3)=(t1(1/3)/(bз1 kc))-1 кз(1/3)=(15,3/(7?0,97))-1 кз(1/3)=1,25

2.4.7 Напряженность магнитного поля Нз1 А/см

Нз1=13,3

2.4.8

Средняя длина пути магнитного потока Lз1 мм

Lз1=hп1=13,3

2.4.9 МДС для зубцов Fз1 А Fз1=0,1Нз1 Lз1

Fз1=0,1?13,3?9,47

Fз1=12,6

2.4.10 Напряженность магнитного поля Нз2 А/см

Нз2=11,5

2.4.11 Средня длина пути магнитного потока Lз2 мм

Lз2=hп2-0,2r2

Lз2=14-0,2?1,1

Lз2=13,78

МДС для зубцов Fз2 А Fз2=0,1 Нз2 Lз2

Fз2=0,1?11,5?13,78

Fз2=15,85

Напряженность магнитного поля Нс1 А/см

Нс1=4

Средняя длина пути магнитного потока Lc1 мм

Lc1=П(DH1-hc1)/(4p)

Lc1= 3,14(139-19,53)/(4)

Lc1=93,78

МДС для спинки якоря Fc1 А Fc1=0,1Hc1 Lc1

Fc1=0,1?4?93,78

Fc1=37,5

Напряженность магнитного поля Hc2 А/см

Hc2=2,13

Средняя длина пути магнитного потока Lc2 мм

Lc2=hc2 2dk2/3

Lc2=32,57

МДС для спинки ротора Fc2 А Fc2=0,1Hc2Lc2

Fc2=0,1?2,13?32,57

Fc2=6,9

Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс F? А F?=Fб F31 F32 Fc1 Fc2

F?=277,54 12,6 15,85 37,5 6,9

F?=350,39

Коэффициент насыщения магнитной цепи кнас кнас= F?/Fб кнас=350,39/277,54 кнас=1,26

Намагничивающий ток Ім А Ім=2,22 F?p/(m1w1коб1)

Ім=2,22?350,59?1/3?273?0,79

Ім=1,2

Намагничивающий ток Ім о.е.

Ім*= Ім/I1

Im*=1,2/3,4

Im*=0,35

ЭДС холостого хода Е В

Е=KНU1

Е=0,97?220

Е=213

Главное индуктивное сопротивление хм Ом хм=E/Im xm=213/1,2 xm=177,5

Главное индукционное сопротивление хм* Ом

хм*= ХМІ1/U1 xm*=177,5?3,4/220 xm*=2,74

2.5 Активное и индуктивное сопротивление обмоток

2.5.1 Активное сопротивление обмотки фазы при 200С r1 Ом r1=w1 lcp1/(рм20а1cs?103) r1=273?532/57?1?0,1735?103 r1=14,69

2.5.2 Активное сопротивление обмотки фазы при 200С r1* о.е. r1*= r1 I1/U1 r1*=14,69?3,4/220 r1*=0,23

2.5.3 Проверка правильности определения r1* о.е. r1*=ПD1(А1J1)lcp1/(114?104m1U1 I1) r1*=3,14?81?2124,3?532/114?104?3?220?3,4 r1*=0,11

2.5.4 Размеры паза статора мм b2=8,2 bш1=2,68 hш1=0,5 hk1=0,7 h2=0,6 hп1=9,47 h1=9,45

2.5.5 Коэффициенты, учитывающие укорочение шага кв1=1 кв’1=1

2.5.6 Коэффициент проводимости рассеяния для трапецеидального полузакрытого паза ?п1 ?п1=0,698

2.5.7 Коэффициент кд1

[Табл. 9-23 стр.159] кд1=0,0141

2.5.8 Коэффициент учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния кш1 кш1=1-(0,033b2ш1/(t1minб) кш1=1-(0,0033?2,682/14,13?0,35) кш1=0,9952

2.5.9 Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ?д1 ?д1=0,9t1min(q1 коб1)2кпр1 кш1 кд1/(бкб) ?д1=0,9?14,13?(3?0,79)2?0,96?0,9952?0,0141/(0,35?1,18) ?д1=2,3

2.5.10 Полюсное деление ?1 мм ?1=ПD1/2р ?1=3,14?81/2 ?1=127,17

2.5.11 Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки ?л1 ?л1=0,34q1/l1(lл1-0,64в?1 ?л1=0,34?3/66?(20-0,64?1?127,17) ?л1=1,83

2.5.12 Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора ?1 ?1= ?п1 ?д1 ?л1 ?1=0,698 2,3 1,83 ?1=4,83

2.5.13 Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора x1 Ом x1=1,58f1 l1 w21 ?1 /(pq1108) x1=1,58?50?66?2732?4,83/3?108 x1=6,26

2.5.14

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора x1* о.е. x1*= x1 I1 /U1 x1*=6,28?3,4/220 x1*=0,096

2.5.15 Проверка правильности определения x1* о.е. x1*=0,39(D1 A1 )2l1 ?1?10-7/(m1 U1 I1 z1 ) x1*=0,39?(81?219)2?66?4,83?10-7/(3?220?3,4?18) x1*=0,096

2.5.16 Активное сопротивление стержня клетки при 200С rct Ом rct=l2/(pa20Sct103) rct=66/(27?49,3?103) rct=0,0000495

2.5.17 Коэффициент приведения тока кольца к току стержня кпр2 кпр2=2Пр/z2 кпр2=2?3,14?1/19 кпр2=0,33

2.5.18 Сопротивление короткозамыкающих колец приведенное к току стержня при 200С rкл Ом rкл=2ПDКЛ.ср/(pa20z2Sклk2пр2103) rкл=2?3,14?64,1/(27?19?187,34?0,33?103) rкл=0,0000127

2.5.19 Центральный угол скоса пазов ? рад ? =2pt1 вск1 /D1 ?=2?14,13?1/81 ?=0,35

2.5.20 Коэффициент скоса пазов ротора кск

[Рис. 9-16 стр. 160] кск=0,996

2.5.21 Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора кпр1 кпр1=(4m1/z2)(w1 коб1 /кск)2 кпр1=(4?3/19)(273?0,96/0,996)2 кпр1=43730

2.5.22 Активное сопротивление обмотки ротора при 200С приведенное к обмотки статора r’2 Ом r’2=кпр1(rot rкл) r’2=43730?(0,0000495 0,0000127) r’2=2,7

2.5.23 Активное сопротивление обмотки ротора при 200С приведенное к обмотки статора r’2* о.е. r’2*= r’2 I1 /U1 r’2*=2,7?3,4/220 r’2*=0,042

2.5.24 Ток стержня ротора для рабочего режима I2 А I2=202

2.5.25 Коэффициент проводимости рассеяния для овального полузакрытого паза ротора ?п2 ?1=1,4

2.5.26 Количество пазов ротора на полюс и фазу q2 q2=z2 /(2pm1) q2=19/2?3 q2=3.2

2.5.27 Коэффициент дифференциального рассеяния ротора Кд2

[рис. 9-17]

Кд2=0,01

2.5.28 Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ?д2 ?д2=0,9t2(z2/6р)2кд2/(бкб) ?д2=0,9?13,27?(19/6)2?0,01/(0,35?1,18) ?д2=2,9

2.5.29

Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки ?кл ?кл=0,328

2.5.30 Относительный скос пазов ротора в долях зубцового деления ротора

2.5.31 вск2= вскт1 /t2 вск2=1?14,13/13,27 вск2=1,07

2.5.32 Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов ?ck ?ck=t2 в2ск2 /(9,5бкбкнас) ?ck=13,27?1,07/9,5?0,35?1,18?1,26 ?ck=3,1

2.5.33 Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора ?2 ?2= ?п2 ?д2 ?кл ?ck ?2=1,4 2,9 0,328 3,1 ?2=7,7

2.5.34 Индуктивное сопротивление обмотки ротора x2 Ом x2=7,9f1 l2 ?2?10-9 x2=7,9?50?7,7?10-9 x2=0,0002

2.5.35 Индуктивное сопротивление обмотки ротора приведенное к обмотке статора x’2 Ом x’2=кпр1х2 x’2=43730?0,0002 x’2=87

2.5.36 Индуктивное сопротивление обмотки ротора приведенное к обмотке статора x’2* о.е. x’2*= x’2 I1 /U1 x’2*=87?3,42/220 x’2*=1,3

2.5.37 Проверка правильности определения х’2 х1 / х’2=6,26/87=0,07

2.5.38 Коэффициент рассеяния статора ?1 ?1=х1 /хм ?1= 6,26/177,5 ?1=0,04

2.5.39 Коэффициент сопротивления статора р1 р1=r1 MT/(x1 xm) р1=14,69?1,22/6,26?177,5 р1=0,09

2.5.40 Преобразованные сопротивления обмоток r’1=0,28 х’1=6,5 r’’2=3,5 x’’2=9,4

2.6 Режим холостого хода и номинальный

2.6.1 Реактивная составляющая тока статора при синхронномвращении

Іс.р=U1 /(xm(1 ?1)(1 p21))

Ic.р=220/(177,5?(1 0,04) ?(1 0,0092))

Іс.р=1,2

2.6.2 Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении

Рс.м1=m1 I2с.pr’1 (1 p21)

Рс.м1=3?1,22(1 0,092)

Рс.м1=77,95

2.6.3 Рассчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальныхпазах m31=7,8z1 b31 hп1 l1 kc?10-6 m31=7,8?18?7?9,47?66?0,97?10-6 m31=0,6

2.6.4 Магнитные потери в зубцах статора P31 Вт

P31=4,4B2cpm31

P31= 4,4?1,752?0,6

P31=8,1

2.6.5 Масса стали спинки статора тс1 кг тс1=3,7

2.6.6 Магнитные потери в спинке статора Pc1 Вт

Pc1=4,4Вс1 тс1

Pc1=4,4?1,752?3,7

Pc1=49,86

2.6.7 Суммарные магнитные потери в сердечнике статора Рс?

Рс?=59,69

2.6.8 Магнитные потери Рмх? Вт

Рмх?=кмх(n1/1000)2(DH1 /100)4

Рмх?=1,1193?(3000/1000)2?(139/100)4

Рмх?=37,61

2.6.9 Активная составляющая тока хх Іоа А

Іоа=(Рст1 Рс? Рмх)/(т1 U1)

Ioa=(77,95 59,69 37,61)/3?220

Ioa=0,27

2.6.10 Ток хх Іо А Іо=1,23

2.6.11 Коэффициент мощности при хх cosф cosф=Ioa /Io cosф=0,27/1.23 cosф=0,2

2.6.12 Активное сопротивление кз rk Ом rk=r’1 r’2 rk=17,9 3,5 rk=21,4

2.6.13 Индуктивное сопротивление кз хк Ом хк=x’1 x’2 хк=6,5 9,4 хк=10,5

2.6.14 Полное сопротивление кз zk Ом zk=10,27

2.6.15

Добавочные потери при номинальной нагрузке Рд Вт

Рд=0,005Р2103/ ?’

Рд=0,005?1,5?103/0,8

Рд=9,4

2.6.16 Механическая мощность двигателя Р’2 ВТ

Р’2=Р2?103 Pmx Рд

Р’2= 1,5?103 37,61 9,4

Р’2=1547

2.6.17 Эквивалентное сопротивление схемы замещения Rн Ом

Rн=48,96

2.6.18 Полное сопротивление схемы замещения zн Ом zн=sqrt((Rн rk)2 х2к) zн=sqrt(48,96 21,4)2 10,052 zн=70,4

2.6.19 Скольжение Sи о.е.

Sи=1/(1 Rн/r’’2)

Sи=1/(1 48,96/3,5)

Sи=0,07

2.6.20

Активная составляющая тока статора при синхронном вращении Іс.а Іс.а=(Рс.м1 Рс?)/(т1 U1 )

Ic.а=(77,95 59,69)/(3?220)

Іс.а=0,21

2.6.21 Ток ротора I’’2 A I’’2=U1 /zн

I’’2=220/70,4

I’’2=3,1

Ток статора активная составляющая Ia1 A Ia1=1,25

2.6.22 Ток статора реактивная составляющая Ір1 А Ір1=2,64

2.6.23 Ток статора фазный I1 А I1=sqrt(I2a1 I2р1)

I1=sqrt(1,252 2,642)

I1=2,92

2.6.24 Коэффициент мощности cosф сosф= Ia1 /I1 сosф=1,25/2,92 сosф=0,43

2.6.25 Линейная нагрузка статора А1 А/см

А1=10I1 Nп1 /(a1t1)

А1=10?2,92?91/(1?14,13)

А1=188

2.6.26 Плотность тока в обмотке статора J1 А/мм2

J1=I1 /CSA1

J1=2,92/1?0,1735?1

J1=16,8

2.6.27 Линейная нагрузка ротора А2 А/см

А2=94

2.6.28 Ток в стержне короткозамкнутого ротора Іст А Іст=127,3

2.6.29 Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора Jct

Jct= Ict /Sct

Jct=127,3/49,3

Jct=2,6

2.6.30 Ток в короткозамыкающем кольце Ікл А Ікл= Іст /кпр2

Ікл= 127,3/0,33

Ікл=386

2.6.31 Электрические потери в обмотке статора Рм1 Вт

Рм1=m1 I21 r’1

Рм1=3?2,922?17,9

Рм1=458

2.6.32 Электрические потери в обмотке ротора Рм2 Вт

Рм2= m1 I’’22 r’’2

Рм2=3?1,82?3,5

Рм2=34

2.6.33 Суммарные потери в электродвигателе Р? Вт

Р?=Рм1 Рм2 Рс? Рмх Рд

Р?=458 34 56,65 37,61 9,4

Р?=599

2.6.34 Подводимая мощность Р1 Вт

Р1=Р2?103 Р?

Р1=1,5?103 599

Р1=2099

2.6.35 Коэффициент полезного действия ? % ? =(1 Р?/Р1 )?100 ? =(1 599/2099)?100 ? =13,6

2.6.36 Подводимая мощность Р1 Вт

Р1=m1 Ia1 U1

Р1=3?1,25?220

Р1=825

2.7 Круговая диаграмма и рабочие характеристики

2.7.1 Диаметр рабочего круга Da мм

Da=U1 /c1 xk

Da=220/0,1?10,05

Da=22

2.7.2 Масштаб мощности ср КВТ/мм ср=m1 U1 c1?10-3 ср=3?220?0,1?10-3 ср=0,07

2.7.3 Icp=12

2.7.4 Ica=2,1

2.7.5 BC=18

2.7.6 BE=17,8

2.7.7 BF=21,3

2.8

Максимальный момент

2.8.1 Переменная часть коэффициента статора притрапецеидальном полузакрытом пазе ?п1пер=0,38

2.8.2 Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора ?1пер ?1пер= ?п1пер- ?д ?1пер=0,38-2,3 ?1пер=2,68

2.8.3 Переменная часть коэффициента ротора ?п2пер ?п2пер=hш2/bш2 ?п2пер=0,75/1,5 ?п2пер=0,5

2.8.4 Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора ?2пер ?2пер= ?п2пер ?д2 ?2пер=0,5-2,9 ?2пер=3,4

2.8.5

Индукционное сопротивление рассеяния двигателя зависящее от насыщения хпер хпер=х’1 ?1пер/ ?1 х’’2 ?2пер/ ?2 хпер=6,5?2,68/4,83 9,4?3,4/7,7 хпер=4,51

2.8.6 Индукционное сопротивление рассеяния двигателя не зависящее от насыщения хпост

Хпост=8

2.8.7 Ток ротора соответствующий максимальному моменту

I’’м2=28,3

2.8.8 Полное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте zm Ом zm=U1 /I’’м2 zm=220/28,3 zm=7,8

2.8.9 Полное сопротивление схемы замещения при бесконечно большом скольжении z? Ом z?=sqrt(z’21 x2и) z?=sqrt(7,92) z?=5,3

2.8.10

Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте Rн Ом

Rн= z? r’1

Rн=5,3 0,28

Rн=5,58

2.8.11 Кратность максимального момента

Ммах/Мн=8,44

2.8.12 Скольжение при максимальном моменте Sm о.е.

Sm=r’’2/ z?

Sm=3,5/5,3

Sm=0,66

2.9 Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

2.9.1 Высота стержня hct мм hct=hп2-hш2 hct=14-0,75 hct=13,25

2.9.2 Приведенная высота стержня ротора ? ?=0,88

2.9.3

Коэффициен ф ф=0,25

2.9.4 Расчетная глубина проникновения тока в стержень hp мм hp=hct/1 ф hp=13,25/1 0,25 hp=10,6

2.9.5 Ширина стержня на расчетной глубине проникновения тока bp мм bp=2,7

2.9.6 Площадь поперечного сечения стержня при расчетной глубине проникновения тока Sp мм2

Sp=43,4

2.9.7 Коэффициент вытеснения тока кв.т кв.т=Sct/ Sp кв.т=49,3/43,4 кв.т=1,14

2.9.8 Активное сопротивление стержня клетки при 200С для пускового режима rстп Ом rстп=rстkвт rстп=0,0000495?1,14 rстп=0,00005643

2.9.9 Активное сопротивление обмотки ротора при 200С приведенное к обмотке статора r’2п Ом r’2п=кпр1(rстп rкл) r’2п=43730(0,00005643 0,0000127) r’2п=3,02

2.9.10 Коэффициент ? ?=0,35

2.9.11 Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора ?п2п ?п2п=0,78

2.9.12 Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора при пуске ?2п ?2п= ?п2п ?д2 ?кл ?ск ?2п=0,78 3,4 0,328 3,1 ?2п=7,61

2.9.13 Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя зависящее от насыщения Ом хпер=7,8

2.9.14

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя не зависящее от насыщения Ом хпост=9

2.9.15 Активное сопротивления кз при пуске rкп Ом rкп=r’1 r’2(1 ?1 )2(1 p1 )2 rкп=0,28 3,02(1 0,04 )2(1 0,09)2 rкп=5

2.9.16 Ток ротора при пуске I’’п2 А I’’п2=17,21

2.9.17 Полное сопротивление схемы замещения zкп Ом zкп=U1 /I’’п2 zкп=220/17,21 zкп=12,7

2.9.18 Индуктивное сопротивление схемы замещения при пуске хкп Ом хкп=sqrt(12,72 52) хкп=11,7

2.9.19 Активная составляющая тока статора при пуске Іпа1 А Іпа1=10,7

Рэм=11000 32 250 126

Рэм=11410

2.9.20 Реактивная составляющая тока статора при пуске Іпр1 А Іпр1=26,3

2.9.21 Фазный ток статора при пуске Іп1 А Іп1=28,3

2.9.22 Кратность начального пускового тока

Іп /I1 =28,3/2,91=9,7

2.9.23 Активное сопротивление ротора при пуске r’’2п Ом r’’2п= r’2ПМТ(1 ?1 )2(1 p21 ) r’’2п=3,02?1,22(1 0,04)2(1 0,092) r’’2п=4

2.9.24 Кратность начального пускового момента

Мп /Мн=1,9

3. Результаты расчета рабочей характеристики двигателя

Параметр Отдавая мощность в долях от номинальной Р2

0,25 Р2 0,5 Р2 0,75 Р2 Р2 1,25 Р2

Р2 КВТ 0,375 0,75 1,125 1,5 1,875

Рд Вт 2 5 7 9 1,2

Р’2 Вт 415 793 1170 1547 1925

Rн Ом 306,5 139,9 81,3 48,96 31,9 zн Ом 327,9 161,3 102,7 70,4 53,4

S о.е. 0,01 0,03 0,04 0,07 0,1

I’’2 А 0,67 1,4 2,1 3,1 4,1

Ia1 A 2,72 2,4 4,04 4,97 5,9

Ip1 A 11,91 11,92 11,99 12,23 12,62

I1 A 12,23 12,39 12,66 13,2 13,93

Cosф 0,22 0,27 0,32 0,97 0,42

Pm1 Вт 8032 8243 8606 9356 10420

Рм2 Вт 4,7 20,6 46,3 100,9 176,5

Р? Вт 8136,4 8366,2 8757,4 9564,3 10705,7

Р1 Вт 8511 9116, 9882,4 11064 12580,7 ? 4,4 8,2 4,4 13,6 14,9

В результате проектирования был разработан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который полностью отвечает требованиям, поставленным в курсовом проекте. Все проверяемые параметры отвечают критериям, рекомендуемым ГОСТ. Изза перехода на меньшую высоту оси вращения, разработанный двигатель по некоторым технико-экономическим параметрам уступает существующим двигателям аналогичной мощности.

1. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. «Проектирование электрических машин»: Учебник для вузов / Под ред. О.Д. Гольдберга- М.: Высш. Шк., 1984. - 431с., ил.

2. Петунин Ю.П. «Электродвигатель асинхронный» альбом чертежей.

Размещено на .ru