Реферат

 

  Попов А.В.Трехфазный  асинхронный двигатель.

Курс. проект */ВятГУ, каф. ЭМА;рук.Л.К.Присмотрова-Киров,2002.

Гр. ч.     л. ФА1,ПЗ         с., 5 рис., 5  табл., 2 источника, 1 прил.: специф.    л.

РОТОР КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ, ОДНОСЛОЙНАЯ ВСЫПНАЯ ОБМОТКА, ТРАПЕЦИИДАЛЬНЫЙ ПАЗ СТАТОРА, НАРУЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР

 

   Объектом  исследования является асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором исполнения IP44, IC0141, IM1001, режим работы-S1. Двигатели  данной серии, благодаря  своим улучшенным технико-экономическим и масса габаритным показателям, нашли очень широкое применение.

   Цель  работы: проработка методик расчета  двигателя и конструкции, исследование рабочих  и пусковых характеристик, механический расчет вала. Проработать  расчеты в соответствии с выбранным аналогом 4A132S6У3.

   Итог: полученные выходные показатели рассчитанного  асинхронного двигателя  близки к показателям  аналога. В результате расчета получены следующие показатели: кратность пускового  тока =6,3; кратность пускового момента , что находится в допустимых пределах и удовлетворяет ГОСТ. 

   *Код  ТПЖА.526222.023

 

Введение

 

   Асинхронные двигатели серии 4А, которая была спроектирована в 1969-1971 г.г и в  настоящее время  внедрена в производство, открыли новый  раздел асинхронных машин. Эта серия базируется на рекомендациях МЭК по шкале мощностей и размеров, и на рекомендациях СЭВ по увязке мощностей и установочных размеров. В результате использования новых электроизоляционных материалов позволивших в большинстве двигателей из серии 4А применить изоляцию класса нагревостойкости F, и детальной конструкторской и технологической разработки двигателя этой серии по своим технико-экономическим показателям не уступает лучшим зарубежным образцам, а по ряду показателей превосходят их.

   Серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,006 до 400 кВт и выполнена  на 17 стандартных  высотах оси вращения. На каждую из высот, кроме h=225 мм, выпускаются  двигатели двух разных длин. Коэффициент  нарастания двигателей меняется от 1,5-1,4 у  двигателей с высотой оси вращения h=50-80мм до 1,25-1,2 у двигателей с h=280-350мм.

   Новые конструктивные решения  ряда узлов позволили  в двигателях этой серии несколько  увеличить объем  активной части за счет увеличения диаметра сердечника статора  при той же высоте оси вращения. В тоже время применение изоляции класса нагревостойкости F и новых сортов электротехнической стали (2013 и 2312) дало возможность повысить электромагнитные нагрузки, что позволило увеличить мощность и улучшить показатели.

 

1 Электромагнитный расчет

1.1 Выбор главных  размеров

 

   Высота оси вращения h=132 мм.

     Наружный диаметр  статора, D_а=0,225 м.

     Внутренний диаметр  статора, м, 

  ,    *) 

где -коэффициент ; 

. 

     Полюсное деление,  м, 

 

. 

     Расчетная мощность, ВА, 

 

где - мощность на валу двигателя, Вт;

       - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению,                                                                     

        - коэффициент полезного действия двигателя,

        - коэффициент мощности,  

 

     Линейная нагрузка  предварительно,  А=25500.

     Индукция в воздушном  зазоре двигателя,  Тл

     Обмоточный коэффициент  для двухслойной  обмотки (предварительно); .

     Расчетная длина  воздушного зазора, м,  

 

______________________

*) Расчет двигателя  по /1/ 

где - синхронная угловая скорость двигателя, рад/с,

     

 

     

      - коэффициент формы поля; 

     Критерий правильности  выбора главных  размеров

 

 

 

     Полученная величина  лежит в допустимых  пределах. 
 

1.2 Определение  и сечение провода обмотки статора

     

     Число пазов статора  (минимальное),

       

 

где - зубцовое деление статора АД со всыпной обмоткой (максимальное), м,

 

. 

     Число пазов статора  (максимальное),       

 

где - зубцовое деление статора АД со всыпной обмоткой (минимальное), м,

      

       

     Принимается  .

     Число пазов на  полюс и фазу,

      

 

где m - число фаз;

      

       

     Берется однослойная  обмотка. Схема  обмотки приводится  на рисунке 1.1

     Зубцовое деление  статора, м, 

      

      

       

     Число эффективных  проводников в  пазу,

       

 

где - номинальный ток обмотки статора, А, 

 

; 

     Принимается одна параллельная ветви а=1, тогда

        

 

 

     Окончательное число  витков в фазе  обмотки, 

 

 

     Окончательное значение  линейной нагрузки, А/м, 

 

 

     Значение обмоточного  коэффициента для  однослойной обмотки,

        

, 

где - коэффициент распределения, ,

      - коэффициент укорочения, k_у=1, 

. 

     Магнитный поток,  Вб, 

 

 

     Индукция в воздушном  зазоре, Тл, 

 

 

      Зачения линейной  нагрузки и индукции в воздушном зазоре находятся в допустимых пределах .

    

  Предварителбное  активное сечение  проводников,  , 

 

где - плотность тока в обмотке статора, для класса изоляции  в пределах (6..8)10⁶ А/м². 

  

. 

     Принимается  , провод ПЭТ-155  d=1,5 мм, d_из=1,585 мм,

     Плотность тока  в обмотке статора  (окончательно), , 

 

  

1.3 Расчет размеров  зубцовой зоны  статора и воздушного  зазора

 

     Предварительно выбирается  индукция в зубце,  Тл.

     Индукция в ярме  статора,  Тл.

     Ширина зубца,  м,

       

 

где - коэффициент заполнения сталью магнитопровода статора ; 

 

     Высота ярма статора,  м,  

 

 

     Высота шлица паза, мм.

     Ширина шлица паза, мм.

     Высота паза, м,

    

 

        

     Наибольшая ширина  паза, м,  

 

 

     Меньшая ширина паза, м, 

 

 

     Расстояние, м, 

 

 

     Размеры паза в  «свету» с учетом  припуска на сборку, м,  

        

        

        

        

        

          

     Площадь корпусной  изоляции, , 

 

где - односторонняя толщина изоляции, мм; 

 

       Площадь поперечного  сечения паза для  размещения проводников,  , 

 

        Коэффициент заполнения  паза, 

 

 

     Значение  находится в рекомендованных пределах.

     Эскиз паза статора  приводится на  рисунке 1.2. Данные  паза статора в  таблице 1.1.

     

1.4 Ра счет ротора

 

     Внешний диаметр,  м,  

 

где - воздушный зазор, м; 

 

     Зубцовое деление,  м, 

 

где число пазов ротора;  

 

     Внутренний диаметр  ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал, м, 

 

где - коэффициент для расчета диаметра вала; 

 

     Ток в стержне  ротора, А,

где - коэффициент влияния тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение

              

       - коэффициент привидения тока, 

 

 

 

     Площадь поперечного  сечения стержня,  , 

 

где - плотность тока в стержне ротора, ; 

 

     Допустимая ширина  зубца, м, 

 

где - допустимая индукция в зубцах ротора, Тл; 

 

     Высота шлица паза, 5мм.

     Ширина шлица паза, мм.

   

      Большая ширина паза, м, 

 

  

     Меньшая ширина  паза, м,  

  

 

     Расстояние, м, 

 

 

     Полная высота паза, м, 

 

 

     Эскиз паза ротора  приводится на  рисунке 1.3. Данные  паза ротора в  таблице 1.2.

     Уточненное сечение  стержня,  , 

 

 

     Плотность тока  в стержне,  ,

 

 

    

     Площадь поперечного  сечения коротко  замыкающих колец,  , 

 

где - ток в кольце, А, 

 

 

 

 

     Плотность тока  в замыкающих кольцах,  , 

 

 

 

     Размеры коротко  замыкающих колец,  м, 

 

 

 

 

 

     Средний диаметр  коротко замыкающего кольца, м, 

 

1.5 Расчет намагничивающего  тока

 

     Индукция в зубцах  статора, Тл, 

 

 

     Индукция в зубцах  ротора, Тл, 

 

 

     Индукция в ярме  статора, Тл,

    

 

где - расчетная высота ярма статора, м,  

 

 

 

    Индукция в ярме  ротора, Тл, 

где - расчетная высота ярма ротора, м, 

 

 

 

      Магнитное напряжение  воздушного зазора, А,             

 

где - коэффициент воздушного зазора,    

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

     Магнитное напряжение  зубцовых зон статора,  А, 

 

где - расчетная высота зубца статора, м,             

, 

 

      - напряженность поля в зубцах, А/м; 

 

     Магнитное напряжение  зубцовых зон ротора, А, 

 

где - расчетная высота зубца ротора, м,

      

, 

 

        - напряженность поля в зубцах, А/м;

   

 

     Используется сталь  2013.

  

     Коэффициент насыщения  зубцовой зоны, 

 

     Магнитное напряжение  ярма статора,  А, 

где - напряженность поля, А/м,

       - длина средней магнитной линии ярма статора, м,

       

 

 

 

     Магнитное напряжение  ярма ротора, А, 

 

где - напряженность поля, А/м,

       - длина средней магнитной линии ярма ротора, м, 

 

       - высота спинки ротора, м;                                

 

 

     Магнитное напряжение  на пару полюсов,  А, 

 

 

     Коэффициент насыщения  магнитной цепи,

       

 

 

     

     Намагничивающий  ток, А, 

 

     Относительное значение  намагничивающего  тока

 

 

 

1.6 Параметры рабочего  режима

 

     Активное сопротивление фазы обмотки статора, Ом, 

 

где - коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия 

               эффекта вытеснения тока,

       q_эф – сечение эффективных проводников, А/м²,

      - удельное сопротивление материала обмотки при расчетной температуре, Ом м,

       L  - общая длина  проводников фазы  обмотки, м,  

 

       - средняя длина витка обмотки, м, 

 

       длина пазовой части, м;

       - длина лобовой части, м,