Асинхронды қозғалтқышты есептеу

қАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ө.а.бАЙҚОҢЫРОВ атындағы жезқазған унивеситеті

 

 

 

 

 

Тақырыбы: Асинхронды қозғалтқышты есептеу

 

 

 

 

 

 

                                                  Автор:   Чапаева Л., ЭЭ-10-1 тобының студенті

                                                  Ғылыми жетекшісі:  Абенова Д.К.

 

 

 

 

 

Жезқазған                                 

      Мазмұны

1. Андатпа.....................................................................................................
2. Кіріспе.............................................................................................................
3. Курстық жобаға есептеулер. Есептеуге қажетті берілген мәндер..........
4. Ротор мен статордың өзекшесінің геометриялық өлшемі мен тұрақтыларын есептеу.................................................................................
5. Статор мен ротордың өзекшесінің есептеу...............................................
6. Магнит тізбегін есептеу.............................................................................
7. Статор мен ротордың орамдарының актив және индуктив кедергісі....
8. Болаттың  механикалық және қосымша шығындар.................................
9. Жұмыс сипаттамасын есептеу...................................................................
10. Қосу тоғы мен моментті есептеу..............................................................
11. Қорытынды..................................................................................................
12. Әдебиет........................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Андатпа

Жобаның мақсаты:

• істен шыққан асинхронды қозғалтқыштарды жөндеуге қажетті есептеулер;

     Болжам

    Жарық диодтарының үнемдiлiк, қолданудың ыңғайлылығы және жоғарғы берiктiгi -  қазiргi заман талабына сай белгiлер болып табылады.

     Зерттеу кезеңдері:

     1 кезең. Жарық  диодты шамдардың пайда болу  тарихы;

    2 кезең. Жарық  диодты шамдардың артықшылықтары;

    3 кезең. Жарықтандырудың  жарық диодты шамдарын қолдану  аясы;

   Қорытынды 

     Әдістері

  Энергия үнемдеуші өнiм – адамның өмірі мен денсаулығына зиян келтірмейтін құрылғының функционалдық қызметін және экологиялық, санитарлық, өрт қауіпсіздігінің талаптарын және бөлменің жеткен деңгейімен салыстырғандағы функционалдық қызметін орындауға жұмсалатын энергия мөлшерін төмендетігу мүмкіндік беретін технологиялар, жабдықтар мен материалдар болып табылады.

     Зерттеудің жаңашылдығы

   Энергия үнемдеуші технологиялар есебінен энергетикалық ресурстарды тиімді қолдану ұсынылған. Негізінде бұл ең арзан және ең қол жетімді энергия көзі болып табылады.

     Күтілетін нәтиже

   Жаңа қаржы потенциалы, қалалық көліктің сау әрі қаупісіз  атмосферасы, экологиялық ахуалдың  жақсаруы және қаланың жаңа  бірегей келбетінің құрылуы.   

     Практикалық нәтиже

    Энергияны үнемдеу  энергиялық тиімділіктің құрамдас  бөлігі болып табылады, себебі энергияны үнемдеудің соңғы нәтижесі сапасы нормаланған дайын өнімнің бірлігін өндіруге жұмсалатын энергетикалық ресурстың минималды мәніне практика жүзінде жету болып табылады.   

   Энергиялық тиiмдiлiктің  өзінің соңғы нәтижесі ретінде пайдаланып жүрген энергетикалық және технологиялық үрдістердегі энергетикалық ресурстарды тұтынудың нормасын сақтауды  іске асыру мен бақылау жасау.

   Энергетикалық стратегиядағы энергетикалық қауіпсіздік түсінігіқалыпты және төтенше жағдайларда отын-энергетикалық ресурстардың (ОЭР) қажетті сапасының мүмкін тапшылығынан мемлекетті кепілдендірілген қорғаудың күйі ретінде анықталады

         

   I. Аннотация

     Цель проекта:

 - рассмотреть советы по экономии энергии;

 -сформировать осознанный подход к экономии энергии с учетом влияния энергосбережения на улучшение экологии;

- стимулировать интерес к практическому применению полученных знаний.

     Гипотеза:

   Экономичность, удобство  использования и высокая прочность  светодиодов – именно те критерии, которые отвечают требованиям  современности.

     Процедуры исследования. Этапы:

1 этап. История создания  светодиодных ламп. 2 этап.  Преимущества светодиодных ламп. 3 этап. Область применения  светодиодных лампы освещения.  Заключение.

     Методы:

   Энергосберегающая продукция - технологии, оборудование и материалы, применение которых позволяет снизить количество энергии, расходуемой для реализации функционального назначения устройства без ущерба жизни и здоровья человека, требований экологической, санитарной, пожарной безопасности и функциональному назначению помещения по сравнению с достигнутым уровнем.

  

 

  Новизна исследования

   Предложено рациональное использование энергетических ресурсов за счет энергосберегающих технологии.  В самом деле, это самый дешёвый, самый богатый и самый доступный источник энергии из всех имеющихся.

     Результаты  работы

   Новый финансовый потенциал, здоровая, безопасная атмосфера городского пространства, улучшение экологической ситуации и создание нового уникального облика города.

     Области практического использования результатов

   Энергосбережение является составной частью энергоэффективности, так как конечным итогом энергосбережения является практическое достижение минимального значения энергоресурса на производство единицы готовой продукции нормированного качества.

   Конечным же итогом энергоэффективности является разработка и контроль соблюдения норм потребления энергоресурсов в действующих энергетических и технологических процессах.

   Понятие  энергетическая безопасность в  энергетической стратегии может  быть определено как состояние гарантированной защищенности страны от угрозы дефицита в снабжении топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР) приемлемого качества в нормальных и чрезвычайных обстоятельствах.

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Электр қозғалтқышы – электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіруге арналған машина. Оның тұрақты және айнымалы токқа арналған түрлері бар. Айналыс жиілігін тиімді әрі бір қалыпты етіп реттей алатындағы тұрақты токқа арналған электр қозғалтқыштарның артықшылығы болып есептеледі. Айнымалы токтың электр қозғалтқыштарына синхронды электр қозғалтқышы (айналыс жиілігі қо-ректенетін ток жиілігіне байланысты болатын электр қозғалтқышы), асинхронды электр қозғалтқышы (жүктеме шамасы артқанда айналыс жиілігі кемитін электр қозғалтқышы) және коллекторлы электр қозғалтқышы жатады. Тәжірибеде асинхронды электр қозғалтқышы кең тараған. Мұндай қозғалтқыштың құрылысы қарапайым, жұмысы сенімді болып келеді.

 Асинхронды машиналар -  айнымалы ток  машиналарына жатады және олардың жалпы өндірістік орындалуы асинхронды қозғалтқыш түрінде жасалады. Айналу магниттілігі деп аталған құбылысты алғаш рет 1824 жылы француз физигі Р.Ф. Араго тәжірибе жүзінде көрсетті. Ал бұл құбылыстың ғылыми негізін 1888 жылы Г.Феррарис (Италия) пен хорват ғалымы Н.Тесла (АҚШ) әрқайсысы өз бетінше ашты. Алғашқы үш фазалы асинхронды электр қозғалтқышты 1889 жылы орыс электротехнигі М.О. Доливо-Добровольский жасады.

Асинхронды электр қозғалтқыштарының құрылымы мен қызметі айналу магнит өрісін пайдалануға негізделген.

Болаттан жасалған сақинаға әрбір 120 0-тан кейін үш орама (1,2,3) орнатылған. Сақинаның ішінде темірден жасалған цилиндр орналасқан. Осы асинхронды электр қозғалтқыштың роторы деп атайды. Егер де осы үш ораманы электр желісіне қоссақ, сонда үш ораманың және ротордың өзара қарым-қатынасының  нәтижесінде айналу магнит өрісі пайда болады.

Айналу магнит өрісі А қалпына келгенде график  бойынша бірінші фазадағы электр тоғы (I1)  нольге тең, екінші фазадағы электр тоғы(I2) теріс бағытта, ал үшінші фазадағы электр тоғы (I3) оң бағытта. Оң қол ережесін еске ала отырып, жалпы айналу магнит өрісінің бағытын таба аламыз. Мысалы, осы қалпын қарасақ, жалпы айналу магнит өрісінің бағыты 2 орауыштан ротор арқылы  3 орауышқа бағытталған. Яғни, 3 орауышта «оңтүстік» , ал катушкеде «солтүстік» полюсі жасалынады.

Айналу магнит өрісі Б қалпына келгенде график бойынша екінші фазадағы электр тоғы (I2) нольге тең, бірінші фазадағы электр тоғы (I1) оң бағытта, ал үшінші фазадағы электр тоғы (I3) теріс бағытта. Жалпы айналу магнит өрісінің бағыты үшінші  катушкадан (3) ротор арқылы( 5) бірінші катушкаға (1)бағытталған. Яғни полюстері «оңтүстік»-«солтүстік» болып 1200 ауысады.

Айналу магнит өрісі В қалпына келгенде, график бойынша үшінші фазадағы электр тоғы (I2) оң бағытта, ал бірінші фазадағы электр  тоғы(I1) теріс бағытта. Электр тоғы бірінші катушкадан (1) ротор  арқылы (5) екінші катушкаға(2) бағытталған. Яғни полюстер «солтүстік» - «оңтүстік» тағы да 120 ауысады.

Айналу магнит өрісі өзінің Г қалпына келгенде график бойынша магнит өрісі тағы да 1200 ауысады.

Сөйтіп жалпы магнит өрісі өзінің  бағытын бірінші, екінші, үшінші орамалардағы тоқтың(I1,I2,I3) бағытына байланысты өзгертеді. Орамалардағы  тоқ бір кезең  өзгергенде, магнит өрісі толық бір айналым жасайды.

Сонымен, айналу магнит өрісі өзі айналғанда роторды өзімен бірге айналдырады. Бірақта, айналу магнит өрісінің жылдамдығы ротордың жылдамдығымен тең емес. Сондықтан, мынадай электр қозғалтқыштары- асинхронды электр қозғалтқыштары деп аталады.

Асинхронды электр қозғалтқыштың жұмыс принципі ротор мен статордың магнит өрістерінің өзара әрекетіне негізделген. Статор орамдары арқылы ток өткенде, айнымалы магнит өрісі пайда болады. Бұл өріс ротор орамында ток тудырады. Пайда болған ток айнымалы өріспен әсерлесіп, роторды ілестіре айналдырады. Асинхронды машиналар электр техникалық құрылысы бойынша энергияны түрлендіргіш болып табылады, асинхронды генератор ретінде қосымша конструкциялық және сұлбалық өзгеріс кіргізбей жұмыс істей алмайды.

Асинхронды  электр қозғалтқыштарының  құралымының ең негізгі элементтері мыналар:

• Статор корпус;
• Статордың орамалары;
• Ротор.

Қазіргі уақытта асинхронды электр қозғалтқыш  қуаты бірнеше ваттан мегаватты болып дайындалады.

Халық  шаруашылығының барлық саласында және тұрмыс жағдайында кең қолданылады.

Асинхронды қозғалтқыштар құрылысының қарапайымдылығы мен жұмысының сенімділігі арқасында арқасында адамды тіршілігінде, иінді біліктерді айналдыруға механикалық энергияны керек ететін қызметтердің бәрінде кеңінен пайдаланып келеді.

Асинхронды электр қозғалтқышының негізгі кемшілігі: реактивті қуатты көп пайдаланады. Айналыс жиілігін бірқалыпты етіп өзгерту қажет болған жағдайда тұрақты токтың электр қозғалтқышы кейде айнымалы токтың коллекторлы электр қозғалтқышы пайдаланылады. Электр қозғалтқышының қуаты ваттың ондық үлесінен ондаған Мвт-қа дейін жетеді. Электр қозғалтқышының өнеркәсіпте көлікте, тұрмыста, т.б. салаларда кеңінен қолданылады.

 

 

1. Курстық жобаны есептеуге арналған тапсырмалар

 

1. Номиналды фазалық кернеу (В) – U1н=380В
2. Орамдардың қосылу схемасы – Ү.
3. Қосылу желісінің жиілігі (Гц) – f1=50 Гц.
4. Магнит өрісінің айналу жиілігі (айн/мин) – n1=1500айн/мин.
5. Қорғау дәрежесі.

1.6 Өзекшелердің геометриялық өлшемдері.

1. Статор өзекшесінің диаметрі (м) – Da=0,168м
2. Статор өзекшесінің ішкі диаметрі (м) – D=0,105м
3. Статор өзекшесінің ұзындығы (м) – l1=0,1м
4. Ауа саңылауы (м) –δ=0,0003
5. Статор пазыныңөлшемі (м) – b11=0,004м

             b12=0,0071м

              h11=0,0158м

             bш1=0,003м

                                   hш1=0,0005м (1.1.-сурет)

6. Ротор пазының өлшемі (м)  – b21=0,0051м

                                                             b22=0,0015м

                                                              h21=0,0192м

                                                             bш2=0,001м

                                                             hш2=0,0005м(1.2-сурет)

1.1-сурет. Статордың тізбекше орамының тісшелі                                1.2-сурет. Қысқа тұйықталған

                                    аймағы                                                                             ротордың  сопақ пазы

 

7. Статор пазының саны – z1=36
8. Ротор пазының саны – z2=28
9. Ротор пазының қисаю мәні (м) – bқис=0,0092м
10. Қысқа тұйықталу сақинанаың ені (м) – асақ=0,0092м
11. Қысқа тұйықталушы сақинанаың биіктігі (м ) – bсақ=0,02м

 

2. Ротор мен статордың өзекшесінің геометриялық өлшемі мен тұрақтыларын есептеу

 

 

1. Статор өзекшесінің есептеу ұзындығы, (м):

 

 lδ=l1=0,07+0,3∙D;                                                                    (2.1)

 

              lδ=0,07+0,3∙0,105=0,1м.           

 

2. Статордың пазының өлшемдері (м) – 2.1-сурет:

• паздың биіктігі:

 

hn1=h11+hш1;                                                                                                                       (2.2)

 

                             hn1=0,0158+0,0005=0,0163м.        

 

• тісшенің биіктігі:

 

hz1=hn1;                                                                                    (2.3)

 

              hz1=0,0163м.  

 

• коронка биіктігі:

 

 

м.

 

• паздың өлшемі:

 

h12=h11–hk1;                                                                           (2.5)

 

                               h12=0,0158-0,00054=0,01526м.

 

3. Статордың тісшелі қадамы (м):

 

 

4.  Статордың тісшесінің ені (м):

 

 

 

 

 

 

5.  Статор тісшесінің ортасы ені (м):

 

.

 

6. Статор жармасының биіктігі (м):

 

 

 

 

7.  Ротор өзекшесінің ұзындығы (м):

 

l2=l1+0,005;                                                                        (2.11)

 

               l2=0,1+0,005=0,105м.

 

8. Ротор өзекшесінің сыртқы диаметрі (м):

 

D2=D-2·δ;                                                                             (2.12)

 

               D2=0,105-2∙0,0003=0,1044м.

 

9. Ротор өзекшесінің ішкі диаметрі (м):

 

 Dj=0,3∙D;                                                                            (2.13)

 

                Dj=0,3∙0,105=0,0312м.

 

10. Ротор пазының өлшемдері (2.2-сурет):

 

- ротор пазының биіктігі:

 

hn2=h21+hш2;                                                                        (2.14)

 

                hn2=0,0192+0,0005=0,0197м.

 

- ротор тісшесінің биіктігі:

 

hz2=hn2=0,0197м.                                                                (2.15)

 

- паздың өлшемі:

 

 

 

11. Ротордың тісшелі қадамы (м):

 

 

 

12. Ротор тісшесінің ені (м):

                                                      (2.18)

 

 

 

 

13. Ротор тісшесінің орташа ені (м):

 

 

 

14. Ротор жармасының биіктігі (м):

 

 

мұндағы Dj=0,3∙D2=0,3·0,1044=0,03132

 

.

 

15. Паздың қисаюының салыстырмалы мәні:

 

 

 

 

16. Ротор пазының көлденең қимасының ауданы (мм2):

 

 ;                                              (2.23)

 

 

17. Ротор орамының қысқа тұйықталу сақинасының көлденең қимасының ауданы (мм2):

 

qсақ=aсақ∙bсақ∙106;                                                                  (2.24)

 

               qсақ=0,0092∙0,020∙106=184

 

18. Магнит өрісінің айналуының синхронды бұрыштың жылдамдығы (рад/с):

 

 

                рад/с.

 

19. Машинаның полюс жұбының саны:

 

 

 

20. Полюстік бөліну (м):

 

 

 

21. Полюс пен фазадағы паздар саны:

 

 

m1=3 полюстер саны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Статор мен ротордың өзекшесін есептеу

 

 

1. Статор орамын таңдау.

 

Кіші қуатты асинхронды машинаға бір қабатты орам таңдалады,

ал орташа және үлкен қуатты машиналарын екі қабатты орамдар таңдалады. Егер машинада h≤132 мм (мұндағы h – айналу осінің биіктігі) болса онда бір қабатты орам таңдалады, егер h>132 мм болса онда екі қабатты орам таңдалады.

 

2. Қадамды қысқарту коэффициенті:

 

Екі қабатты орамдар үшін β=1,

 

мұнда орам қадамы - бүтін сан.                         (3.1)

 

                β=1

 

3. Қысқарту коэффициенті:

 

                   Кул1=sin(β∙900);                                                                    (3.2)

 

                  Кул1=1.

 

Орамдық коэффициент:

 

Кор1= Кр1∙ Кул1;                                                                                          (3.3)

 

                  Кор1=1·0,96=0,96.

 

Үлестіру коэффициенті Кул1 – полюс пен фазадағы паздар санына q байланысты. Ол байланыс 3.1. кестесінде көрсетілген

        3.1-кесте

q	1	2	3	4	5	6	∞
Кул1	1,0	0,966	0,960	0,958	0,957	0,956	0,955

 

 

 

 

 

 

              Сызықтық жүктеме және магнитті индукция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Асинхронды қозғалтқыштың есептеу қуаты (Вт):

 

Р’=1,11∙D2∙lδ∙Ω∙ Кор1∙A∙Bδ;                                                    (3.4)

 

D,lδ,Ω,Кор1 – 1.6.2, 2.1, 2.18, 3.3 пунктері арқылы табылады,

 

А  - сызықтық жүктеме,

Bδ – магниттік индукция 3.1-сурет бойынша табылады.

А - 22∙103  

 Bδ- 0,7

 

              Р’=1,11∙0,1052∙0,1∙157∙0,96∙22∙103∙0,7=2840 Вт.

 

5. Статор орамының номинал тоғы (А):

 

 

               Е1=КЕ∙U1H= 0,97∙ U1H= 0.97 ∙380=368,6

 

.

 

6. Статор орамының фазасының өткізгіштігінің қимасы (мм2):

 

(3.6)

 

мұндағы J1-тоқ тығыздығы (А/мм2);

 

J1=6мм2    мұндағы  Һ=180мм.

 

мм2.

 

7. Қарапайым өткізгіштің диаметрі мен қимасын таңдау.

 

Таңдау әдісі айналу осі һ≤280мм-ге дейінгі қозғалтқыштарға негізделген, бұл жағдайда жұмсақ секциялы орамдар қолданылады. Бұл орамдардың қарапайым жалаңаш өткізгіштері мына екі шартты қанағаттандыру керек:

            

                 мм:                                                                        (3.7)

 

                     d<1,8мм, мұндағы һ- айналу осінің биіктігі.

 

 

Осы шарттар арқылы 1-қосымшадан жалаңаш өткізгіштің диаметрін d табамыз. Осы қосымшадағы кесте арқылы қарапайым өткізгіштің қимасы qкар (мм2) және изоляциямен капталған өткізгіштер dиз(мм) таңдалады. Изоляцияланған сымның диаметрінің dизмәні мына шартты қанағаттандыру керек dиз+1,5≤ bш1, бұл орамдарды орналастырған кездегішлиц арқылы еркін өту қажеттілігінің технологиялық шарты. Егер бұл шарт орындалмаса, онда жалаңаш сымның диаметрін кішірек қылып алу қажет.

 

dиз+1,5≤ bш1

0,77+1,5≤0,003м

2,27мм≤3мм

8. Фазадағы қарапайым өткізгіштің параллель орналасу саны:

- бүтін сан.                                                                (3.8)

 

9.    3.2.кестесі арқылы параллель өткізгіштердің санын а таңдаймыз.

 

      3.2-кесте

Түрі	Полюс жұптарының саны
	1	2	3	4
	Параллель өткізгіштердің саны а
Бір қабатты	1	1,2	1,3	1,2,4
Екі қабатты	1,2	1,2,4	1,2,3,6	1,2,4,8

 

Мұндағы а=1 болады.

10. Бір тиімді аралықтағы қарапайым өткізгіш саны (немесе орамдағы бір параллель өткізгіштегі қарапайым орамдар саны)

 

 

 

Тоқтың тығыздығы J1 = , мұнда qф = qкap ∙  nкар ∙ а;

 

                    qф = 0,396∙1,1∙3=0,4356мм.

 

                    J1 = = = 5,98 А/мм2.

 

Тоқ қысымы шектен шықпау қажет.

 

 

 

Индукция мен магнит өрісін есептеу

 

11. Негізгі магнит ағыны (Вб) мен сызықтық жүктеме (А/м):

 

 

 

 

 

12. Фазадағы орамдар саны (алдын-ала алынған):

 

1)