Расчёт асинхронной машины
Министерство образования Республики
Беларусь
Белорусский национальный технический
университет
Энергетический факультет
Кафедра “Электроснабжение”
Дисциплина “Электрические машины”
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему:
Расчёт асинхронной машины
Выполнил: ст.гр. 106331
Мацкевич И.С.
Проверил: Василевский Ю.Л.
Минск 2014
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. Выбор основных размеров
двигателя
. Расчет оботок статора и
ротора
.1 Определение Z1,
w1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора
.3 Расчёт ротора
. Расчёт магнитной цепи
. Параметры рабочего режима
. Расчет потерь
. Расчет рабочих
характеристик
. Расчет пусковых
характеристик
.1 Расчет токов с учетом
изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния
насыщения от полей рассеяния)
.2 Расчет пусковых
характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
. Тепловой расчет
. Определение расходов
активных материалов и показателей их использования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ
ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Более 90% преобразователей электрической энергии в механическую,
применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту - это асинхронные
двигатели. Такое широкое применение асинхронных двигателей обусловлено
простотой их обслуживания. Электрические машины в общем объёме производства
электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому
эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важное значение для
экономики страны.
В настоящее время редко проектируются индивидуальные машины, а проектируются
и выпускаются серии электрических машин. На базе серии выпускаются модификации
машин, что накладывает определенные требования на выполнение проекта новой
электрической машины.
Проектирование электрических машин производится с учетом требований государственных
и отраслевых стандартов.
Серия 4А является последней из внедренных в производство серий
асинхронных двигателей, выгодной по многим параметрам, таким как повышение
мощности на 2/3 по сравнению с серией 2А, улучшение виброшумовых характеристик,
экономия материалов, что достигается благодаря применению новых конструкций,
большое внимание уделено повышению надежности и экономичности. На базе единой
серии выпускаются различные модификации.
В рамках данного курсового проекта необходимо спроектировать асинхронный
двигатель четвертой серии с характеристиками не хуже приведенных в техническом
задании.
В данном курсовом проекте рассматривается следующий двигатель:
Исполнение по степени защиты: IP44 - по первой цифре соответствует защите
от возможности соприкосновения инструмента, проволоки или других подобных
предметов, толщина которых превышает 1 мм, с токоведущими или движущимися
частями внутри машины; по второй цифре - защите от водяных брызг любого
направления, попадающих на оболочку.
Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM1001 - по первой цифре -
двигатель на лапах, с подшипниковыми щитами; по второй и третьей цифрам - с
горизонтальным расположением вала и нижним расположением лап; по четвертой
цифре - с одним цилиндрическим концом вала.
Таким образом, данному двигателю соответствует следующее условное
обозначение:
А132М4У3
где:
- порядковый номер серии;
А - род двигателя - асинхронный;
- высота оси вращения;
- число полюсов;
У3 - для умеренного климата, категория размещения 3.
1. Выбор
основных размеров двигателя
Высота оси вращения двигателя по таблице 9.1 для 2p = 4 и P = 11 кВт h=132мм.
Внешний
диаметр статора Da=0,225 м. Принимается для 2p = 4 = 0,67.
Внутренний
диаметр статора D, м:
(1)
где
- отношение внутреннего и внешнего диаметра сердечника
статора.
Полюсное
деление , м:
(2)
где
p - число пар полюсов.
Принимается
0,927, Da=0,225, = 0,87.
Для = 11 кВт, = 0,873.
Расчетная
мощность , Вт:
(3)
где
- мощность на валу двигателя, Вт;
-
отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению;
-
коэффициент полезного действия двигателя;
-
коэффициент мощности.
Электромагнитные
нагрузки предварительно принимаются:
,
Обмоточный
коэффициент предварительно для однослойной обмотки.
Частота
вращения ротора
(4)
где
f - частота сети, Гц
p - число
полюсов
Длина
ротора:
(5)
где А - линейная токовая нагрузка, А/м
-
магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл.
(6)
Отношение
лежит в допустимых пределах.
2. Расчет
обмоток статора и ротора
.1
Определение Z1, w1 и площади поперечного сечения
провода обмотки статора
Принимается tzmin=0,013,
tzmax=0,0107
Число пазов статора:
(7)
где
- максимальное значение зубцового деления статора, м.
(8)
где
- минимальное значение зубцового деления статора, м.
Из
полученного диапазона значений выбирается число пазов статора Z1=36
Число пазов на полюс и фазу q:
(9)
где m - количество фаз, m=3
Обмотка
однослойная
Зубцовое
деление статора окончательно , м:
м
(10)
Номинальный
ток обмотки статора , А:
(11)
где
- номинальное напряжение двигателя, В., =220 B
Принимается
число параллельных ветвей а = 1.
Число
эффективных проводников в пазу :
(12)
Число
проводников в пазу, округленное до целого:
(13)
uп =
Окончательное
значения:
числа
витков в фазе:
(14)
линейная токовая нагрузка:
(15)
А/м,
магнитный
поток:
(16)
где,
индукция
в воздушном зазоре:
(17)
Тл,
Значения
А и В находятся в допустимых пределах.
Предварительно
для Da=0,151 принимается = 190·109
.
Плотность тока в обмотке статора
(предварительно):
(18)
Площадь поперечного сечения
эффективного проводника (предварительно):
(19)
м2
Сечение
эффективного проводника (окончательно):
Принимается nэл = 1, тогда:
(20)
мм2,
Принимается обмоточный провод марки
ПЭТМ. dэл = 1,4 мм, dизол = 1,485 мм, qэл =1,359
qэ.ср = nэл∙qэл,(21)
qэ.ср =2∙1,539 = 3,078 мм2
Плотность тока в обмотке статора
(окончательно):
(22)
А/мм2
.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Для статора выбираем трапецеидальные пазы (рисунок 1).
Принимается предварительно для 2p = 4 ВZ1 = 1,9 Тл; Ва1 = 1,61 Тл.
Для
оксидированной стали марки 2013 принимается .
Допустимая ширина зубца статора:
(23)
где
- длина сердечника статора, м;
-
коэффициент заполнения пакета сталью;
-
допустимое значение магнитной индукции в зубцах статора, Тл, м,. Высота ярма
статора:
(24)
где
- допустимое значение магнитной индукции в ярме
статора, Тл. м.
Размеры паза в штампе: bш = 3,5 мм; hш = 0,5 мм
(25)
мм,
Размеры паза статора:
(26)
где
- высота шлица, м;
- ширина шлица, м; мм,
(27)
мм,
(28)
м,
Для
h = 132 принимается = 0,1мм
и = 0,1мм.
Размеры
паза в свету с учётом припуска на сборку:
(29)
7,5- 0,1
= 7,4 мм,
где
- припуск по ширине паза, мм.
(30)
9,8 - 0,1
= 9,7 мм,
(31)
13,6 -
0,1 = 13,5мм,
где
- припуск по высоте, мм.
Площадь
поперечного сечения корпусной изоляции , :
(32)
м2,
- толщина
изоляции, мм.
Площадь поперечного сечения паза для
размещения проводников обмотки:
(33)
где Sпр - площадь поперечного сечения
прокладок; Sпр= 0 т.к. прокладки отсутствуют
мм2
Коэффициент заполнения паза:
(34)
где
- среднее значение диаметра изолированного провода, м.
Полученное
значение коэффициента заполнения допустимо для механизированной укладки
обмотки.
Воздушный
зазор δ
принимается равным 0,45 мм.
Рисунок
1. Паз статора
2.3 Расчёт
ротора
Для 2p = 4 и Z1 = 36 выбирается число пазов ротора Z2=27.
Внешний
диаметр ротора , м:
,(35)
D2 = м,
Длина
магнитопровода ротора l2 = l1 = 0,15 м.,
Зубцовое
деление ротора , м:
,(36)
мм,
Для
2p = 4 и h = 132 мм принимается .
Внутренний диаметр ротора равен
диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал
,(37)
м,
Коэффициент,
учитывающий влияние тока намагничивания на отношение :
(38)
Коэффициент приведения токов:
(40)
Ток в обмотке ротора:
,(43)
А,
Площадь поперечного сечения стержня
предварительно:
,(44)
м2,
где плотность тока в стержне литой клетки принимается: J2 = 3,3·106 А/м2
Для ротора выбирается грушевидные полузакрытые пазы. Размеры паза в
штампе: bш = 1,5 мм; hш = 0,75 мм;
Для 2p = 4 принимается BZ2 =1,72 Тл.
Допустимая ширина зубца ротора:
(45)
где
- допустимое значение магнитной индукции в зубце
ротора, Тл;
- длина
сердечника ротора, м.
,
Размеры паза:
(46)
где
- высота шлица, м;
- высота
перемычки над пазом, м.
м,
, (47)
мм
,(48)
мм,
Уточняем ширину зубцов ротора:
,(49)
,(50)
Принимается
bzср=9
Высота
паза , м:
,(51)
Площадь поперечного сечения стержня:
,(52)
Плотность тока в стержне:
,(53)
А/м,
Расчет
короткозамыкающих колец:
Площадь поперечного сечения кольца:
,(54)
А/м2,
,(55)
где
А,
, (56)
,
Высота короткозамыкающего кольца:
,(57)
Ширина короткозамыкающего кольца:
,(58)
Площадь
поперечного сечения короткозамыкающего кольца:
(59)
Средний
диаметр короткозамыкающих колец:
(60)
Рисунок 2. Паз ротора
3. Расчёт
магнитной цепи
Выбирается магнитопровод из стали 2013, толщина листов 0,5 мм
Расчетная
индукция в зубцах статора :
,(61)
Для
1,9 Тл принимается ,
индукция в зубце:
,(62)
Тл,
для BZ2 = 1,72 Тл выбирается HZ2 = 1220 А/м,
,(63)
где
т.к. радиальные вентиляционные каналы в статоре
отсутствуют.
Для Ba = 1,6 Тл принимается Ha = 750 А/м.
(64)
для
Bj = 1,1 Тл принимается Hj =
221 А/м,
Расчетная высота ярма ротора:
(65)
где dк2 = 0 т.к. сердечник ротора
непосредственно насажен на вал.
Коэффициент
воздушного зазора :
,(66)
(67)
Магнитное напряжение воздушного
зазора:
(68)
где
.
Магнитное
напряжение зубцовой зоны статора :
(69)
где
= =
16,1мм;
-
напряженность поля в зубце статора, А/м.
Магнитное напряжение зубцовой зоны
ротора:
,(70)
,(71)
Коэффициент насыщения зубцовых зон:
(72)
Принимается
Данный коэффициент находится в допустимых пределах.
,(73)
м,
Длина средней магнитной силовой линии
в ярме статора:
(74)
м,
Магнитное напряжение ярма статора:
(75)
(76)
(77)
Магнитное напряжение ярма ротора:
(78)
Магнитное напряжение на пару полюсов:
(79)
Коэффициент насыщения магнитной цепи:
(80)
Намагничивающий ток:
(81)
Относительное значение:
(82)
Относительное
значение тока намагничивания лежит в допустимых пределах.
4.
Параметры рабочего режима
Активное сопротивление обмотки
статора:
(83)
-
удельное сопротивление материала обмотки при расчетной температуре, ;
- площадь
поперечного сечения эффективного проводника, .
Для
класса нагревостойкости изоляции F расчётная температура vрасч = 1150С, для медных проводников
принимается Ом∙м,
Средняя ширина катушки всыпной
обмотки статора:
(84)
где
- укорочение шага обмотки статора, β = 0,8 т.к. обмотка выполнена без укорочения шага
м;
Длина лобовой части обмотки статора
,(85)
м,
где B = 0,01 м; Kл = 1,3
длина витка обмотки статора:
(86)
Длина проводников фазы обмотки:
(87)
Длина вылета лобовой части катушки:
(88)
мм;
где kвыл = 0,4
Относительное значение:
(89)
Сопротивление
стержня:
,(90)
Ом,
,(91)
Ом,
Активное сопротивление фазы обмотки
ротора:
(92)
Ом,
где
для литой алюминиевой обмотки ротора Ом∙м.
Приводим r2 к числу витков обмотки статора:
,(93)
Ом,
Относительное значение:
(94)
Для выбранной конфигурации пазов
статора:
(95)
где
- скос пазов, выраженный в долях зубцового деления
ротора =1,6 по /2/
Коэффициент магнитной проводимости
дифференциального рассеяния:
(96)
Коэффициент магнитной проводимости
лобового рассеяния:
(97)
,(98)
м,k
= 0,5(b1 - bш),(99)
hk = м;
Коэффициент магнитной проводимости
пазового рассеяния обмоток статора:
(100)
где h1 = 0, так как проводники закреплены пазовой крышкой,
,
Индуктивное сопротивление фазы
обмотки статора:
(101)
Ом,
Относительное значение:
(102)
Коэффициент магнитной проводимости
дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора:
,(103)
(104)
Коэффициент приведения токов в кольце
к току в стержне:
(105)
Коэффициент магнитной проводимости
лобового рассеяния:
,(106)
(107)
м,
Коэффициент магнитной проводимости
пазового рассеяния короткозамкнутого ротора:
(108)
где
м,
м
Индуктивное сопротивление фазы
обмотки ротора:
,(109)
Ом,
Приводим x2 к числу витков статора:
(110)
Ом,
Относительное значение:
(111)
асинхронный двигатель ротор статор
5. Расчет
потерь
Масса стали зубцов статора:
(112)
кг,
где
- удельная масса стали, .
Масса стали ярма статора:
(113)
кг,
Для
стали 2013 принимается .
Для
машин мощностью меньше 250 кВт принимают .
Основные потери в стали статора:
(114)
Вт,
где
- удельные потери в стали, Вт/кг.
для
принимается 0,36
,(115)
Тл,
Удельные поверхностные потери в
роторе:
(116)
Где
- коэффициент, учитывающий влияние обработки
поверхности головок зубцов ротора на удельные потери.
Поверхностные потери в роторе:
,(117)
Вт,
Амплитуда пульсаций индукции в
среднем сечении зубцов ротора:
,(118)
Тл,
Масса стали зубцов ротора:
(119)
кг,
где
- удельная масса стали, .
Пульсационные
потери в зубцах ротора:
(120)
Вт,
Сумма добавочных потерь в стали:
,(121)
Вт,
Полные потери в стали:
,(122)
Вт,
Для двигателей с 2р = 4
т = 1,3(1 - Da),(123)
Kт ==1,008,
Механические потери:
,(124)
Вт,
Добавочные потери при номинальном режиме:
(125)
Вт
Электрические потери в статоре при
холостом ходе:
,(126)
Вт,
Активная составляющая тока холостого
хода:
,(127)
А,
Ток холостого хода двигателя:
,(128)
А,
Коэффициент мощности при холостом
ходе:
,(129)
6. Расчет
рабочих характеристик
Параметры
:
,(130)
Ом,
,(131)
Ом,
Комплексный коэффициент:
,(132)
,(133)
Активная составляющая тока холостого
хода:
(134)
(135)
(136)
(137)
Ом
Потери,
не изменяющиеся при изменении скольжения:
Вт,
Рассчитываются
рабочие характеристики для скольжений s = 0,005; 0,015; 0,020; 0,025; 0,032;
0,035. Принимаются предварительно sном == 0,032 . Результаты расчёта сведены в таблицу 1.
После построения рабочих характеристик уточняется значение номинального
скольжения: sном = 0,03
Таблица 1
Рабочие характеристики асинхронного двигателя
№
|
Расчётные формулы
|
Размерность
|
Скольжение s
|
|
|
|
0,005
|
0,015
|
0,020
|
0,025
|
0,032
|
0,035
|
sном=0,03
|
1
|
Ом
|
67,01
|
22,34
|
16,75
|
13,40
|
10,47
|
9,57
|
11,16
|
|
2
|
Ом
|
67,52
|
22,84
|
17,26
|
13,91
|
10,98
|
10,08
|
11,68
|
|
3
|
Ом
|
2,00
|
2,00
|
2,00
|
2,00
|
2,00
|
2,00
|
2,00
|
|
4
|
Ом
|
67,55
|
22,93
|
17,38
|
14,05
|
11,16
|
10,27
|
11,85
|
|
5
|
|
А
|
3,26
|
9,59
|
12,66
|
15,66
|
19,71
|
21,42
|
18,57
|
6
|
-
|
1,00
|
0,996
|
0,993
|
0,990
|
0,984
|
0,982
|
0,986
|
|
7
|
-
|
0,030
|
0,087
|
0,115
|
0,142
|
0,179
|
0,195
|
0,169
|
|
8
|
А
|
3,73
|
10,02
|
13,04
|
15,97
|
19,86
|
21,50
|
18,78
|
|
9
|
А
|
7,70
|
8,43
|
9,06
|
9,26
|
11,13
|
11,78
|
10,74
|
|
10
|
А
|
8,56
|
13,09
|
15,88
|
18,46
|
22,77
|
24,52
|
21,63
|
|
11
|
А
|
3,33
|
9,81
|
12,95
|
16,02
|
20,16
|
21,91
|
19,00
|
|
12
|
кВт
|
2,46
|
6,61
|
8,61
|
10,54
|
13,11
|
14,19
|
12,39
|
|
13
|
кВт
|
0,11
|
0,25
|
0,38
|
0,51
|
0,77
|
0,89
|
0,70
|
|
14
|
кВт
|
0,01
|
0,09
|
0,16
|
0,25
|
0,39
|
0,46
|
0,35
|
|
15
|
кВт
|
0,012
|
0,033
|
0,043
|
0,053
|
0,066
|
0,071
|
0,062
|
|
16
|
кВт
|
0,452
|
0,693
|
0,903
|
1,133
|
1,546
|
1,741
|
1,432
|
|
17
|
кВт
|
2,01
|
5,92
|
7,71
|
9,41
|
11,56
|
12,45
|
10,96
|
|
18
|
-
|
0,816
|
0,895
|
0,895
|
0,893
|
0,882
|
0,877
|
0,884
|
|
19
|
-
|
0,436
|
0,765
|
0821
|
0,865
|
0,872
|
0,872
|
|
Рисунок 1. Рабочие характеристики спроектированного двигателя с
короткозамкнутым ротором ( Р2ном=11 кВт, 2р=4, Uном=220/380 А, I1н=21,63 А, cosφ=0,872,
η=0,884, Sном=0,03)
7. Расчет
пусковых характеристик
.1 Расчет
токов с учетом изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без
учета влияния насыщения от полей рассеяния)
Высота стержня в пазу ротора:
,(138)
м,
Расчёт
проводится в целях определения токов в пусковых режимах для дальнейшего учёта
влияния насыщения на пусковые характеристики двигателя. Подробный расчёт
приведён для s = 1. Данные расчёта остальных точек сведены в таблице
2.
Приведенная
высота стержня :
,(139)
Для
принимается
Глубина проникновения тока в
стержень:
,(140)
мм,
Ширина паза ротора на расчетной
глубине проникновения тока в стержень:
(141)
Площадь поперечного сечения стержня
на расчетной глубине проникновения тока:
,(142)
Коэффициент увеличения сопротивления
стержня:
,(143)
Коэффициент увеличения активного
сопротивления фазы обмотки ротора в результате эффекта вытеснения тока:
,(144)
Приведенное сопротивление ротора с
учетом влияния эффекта вытеснения тока:
,(145)
Ом,
Для
принимается 0,84
Уменьшение коэффициента магнитной
проводимости пазового рассеяния:
(146)
где
- коэффициент демпфирования;
- приведенный
ток ротора при номинальном скольжении, А.
Коэффициент изменения индуктивного
сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока:
,(147)
Индуктивное
сопротивление фазы обмотки ротора с учетом вытеснения тока:
,(148)
Ток в обмотке ротора:
,(149)
7.2 Расчет
пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей
рассеяния
Для
s = 1 принимается .
Средняя МДС обмотки, отнесенная к
одному пазу обмотки статора:
(150)
где
- ток в обмотке статора при пуске для скольжения s =
1, А.
Коэффициент
:
,(151)
Фиктивная
индукция потока рассеяния в воздушном зазоре :
,(152)
Для
принимается.
Дополнительное эквивалентное
раскрытие пазов статора:
,(153)
Уменьшение коэффициента магнитной
проводимости рассеяния под влиянием насыщения:
,(154)
Коэффициент магнитной проводимости
пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:
,(155)
Коэффициент магнитной проводимости
дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:
(156)
где
- коэффициент, характеризующий отношение потока
рассеяния при насыщении к потоку рассеяния ненасыщенной машины.
Индуктивное сопротивление фазы
обмотки статора с учетом влияния насыщения:
,(157)
Дополнительное раскрытие:
(158)
Уменьшение коэффициента магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки ротора под влиянием насыщения:
(159)
Коэффициент магнитной проводимости
пазового рассеяния обмотки ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока:
(160)
Коэффициент магнитной проводимости
дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения
(161)
Приведенное индуктивное сопротивление
фазы обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения:
,(162)
Сопротивление
взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:
(163)
Комплексный коэффициент с учетом
насыщения:
,(164)
Активное сопротивление правой ветви Г
- образной схемы замещения с учетом насыщения
,(165)
Индуктивное сопротивление правой
ветви Г - образной схемы замещения с учетом насыщения:
,(166)
Ток в обмотке ротора с учетом
насыщения:
,(167)
Ток в обмотке статора с учетом
насыщения:
,(168)
Кратность пускового тока с учетом
влияния эффекта вытеснения тока и насыщения:
(169)
Кратность
пускового момента с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения :
(170)
где
- приведенный ток ротора при номинальном скольжении,
А.
Для
расчета других точек характеристики задаются по рисунку 4 коэффициентом
насыщения , уменьшенным в зависимости от скольжения.
Данные
расчета сведены в таблицу 3, а пусковые характеристики представлены на рисунке
5.
Критическое
скольжение определяется по средним значениям величин , соответствующим скольжениям s = 0,2…0,1:
, (171)
Таблица 3
Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и
насыщения от полей рассеяния
№
|
Расчётные формулы
|
Размерность
|
Скольжение s
|
|
|
|
1
|
0,8
|
0,5
|
0,2
|
0,1
|
Sкр=0,19
|
1
|
-1,711,531,210,760,540,74
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
-0,550,370,170,030,010,027
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
-
|
1,29
|
1,19
|
1,08
|
1
|
1
|
1
|
4
|
-1,221,141,06111
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
Ом0,3900,3650,3390,3200,3200,320
|
|
|
|
|
|
|
|
6
|
-0,840,880,930,960,980,97
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
-0,960,970,980,990,990,99
|
|
|
|
|
|
|
|
8
|
Ом1,2481,2611,2741,2871,2871,287
|
|
|
|
|
|
|
|
9
|
Ом
|
0,729
|
0,752
|
0,831
|
0,964
|
1,091
|
0,978
|
|
10
|
Ом0,4680,4720,4970,5420,4030,548
|
|
|
|
|
|
|
|
11
|
-1,0121,0121,0131,0141,0101,014
|
|
|
|
|
|
|
|
12
|
Ом0,890,961,182,123,732,2
|
|
|
|
|
|
|
|
13
|
Ом1,211,231,341,521,501,65
|
|
|
|
|
|
|
|
14
|
А146141123,284,354,782
|
|
|
|
|
|
|
|
15
|
А148,8143,8125,986,556,284,4
|
|
|
|
|
|
|
|
16
|
-6,96,65,84,02,63,9
|
|
|
|
|
|
|
|
17
|
-2,22,42,83,02,73,0
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3 Пусковые характеристики спроектированного двигателя с
короткозамкнутым ротором (Р2=11 кВт, Uном=220/380 В, Мn*=2,2, In*=6,9,
Mmax=3,0)
8.
Тепловой расчет
Для
обмоток с изоляцией класса нагревостойкости F принимаем .
Электрические
потери в пазовой части обмотки статора :
(172)
где
- коэффициент увеличения потерь;
-
электрические потери в обмотке статора при номинальном скольжении, Вт.
Вт
Для
2p = 4 принимается К = 0,2. Для принимается
Превышение температуры внутренней
поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:
(173)
где
- коэффициент, учитывающий, что часть потерь в
сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину
непосредственно в окружающую среду;
-
коэффициент теплоотдачи с поверхности, .
Расчетный периметр поперечного
сечения паза статора, м:
,(174)
Пп1
= мм
Для
изоляции класса нагревостойкости F принимаем . Для d/dиз = 0,95 находится Вт/(м2)
Перепад температуры в изоляции
пазовой части обмотки статора:
(175)
где
- средняя эквивалентная теплопроводность пазовой
изоляции, ;
- среднее
значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной
обмотки из эмалированных проводников с учетом неплотности прилегания
проводников друг к другу, .
Электрические потери в лобовых частях
катушек обмотки статора:
(176)
Периметр
условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки принимается . Для класса нагревостойкости изоляции F
принимается .
Перепад температуры по толщине
изоляции лобовых частей:
(177)
где
- односторонняя
толщина изоляции лобовой части одной катушки, м.
Превышение температуры наружной
поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя:
,(178)
Среднее превышение температуры
обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя:
,(179)
Для
h = 132 мм принимается Пр = 0, 26 м. Для Da = 0,225 принимается ав = 25 Вт/
Эквивалентная поверхность охлаждения
корпуса:
(180)
Sкор
=
где
- условный периметр поперечного сечения ребер корпуса
двигателя, м. Сумма потерь в двигателе:
,(181)
Сумма потерь, отводимых в воздух
внутри двигателя, Вт:
,(182)
Превышение температуры воздуха внутри
двигателя над температурой окружающей среды:
,(183)
Среднее превышение температуры
обмотки статора над температурой окружающей среды:
(184)
Для
двигателей с и h = 132 мм принимается =1,8.
Коэффициент, учитывающий изменение
условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным
вентилятором:
,(185)
Требуемый
для охлаждения расход воздуха :
,(186);
Расход воздуха, обеспечиваемый
наружным вентилятором:
, (187)
Нагрев
частей двигателя находится в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает
необходимый расход воздуха.
9.
Определение расходов активных материалов и показателей их использования
Определим массу меди:
кг,
где
кг/м3 .
Расход
меди на мощность двигателя:
кг/кВт.
Определим
массу стали:
Расход
стали на мощность двигателя:
кг/кВт.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании
требованиям.
В ходе выполнения курсового проекта был выбран и рассчитан наиболее
оптимальный вариант конструкции асинхронного двигателя, обеспечивающий заданные
технические параметры.
СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К.
Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 4-е изд.,
перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. - 767с.: ил.