Курсовая работа (т): Расчет асинхронного двигателя

Расчет асинхронного двигателя

Содержание

Введение

1.        Выбор основных размеров двигателя

2. Расчет размеров зубцовой зоны статора

3. Расчет ротора

4. Расчет магнитной цепи

5. Расчет параметров рабочего режима

6. Расчет потерь

7.        Расчет рабочих характеристик

8.        Расчет и построение пусковых характеристик

9. Тепловой расчет

Литература

Введение

В асинхронных машинах преобразование энергии происходит при несинхронном (асинхронном) вращении ротора и магнитного поля статора.

Машины переменного тока широко используются во всех отраслях народного хозяйства. В частности машины переменного тока применяют в электроприводах, требующих широкого, плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов. Двигатели небольшой мощности применяют во многих системах автоматики.

В данном курсовом проекте рассчитывается асинхронный двигатель. Он является аналогом существующего двигателя АИР112М4. Данный двигатель имеет следующие параметры:

·   Номинальная мощность РН=5,5 кВт.

·   Номинальный КПД η=87,5%.

·   Коэффициент мощности cosφ=0,88.

·   Номинальная частота nн=1500 об/мин.

·   Число пар полюсов 2р=4.

·   Электромагнитные нагрузки А= 26∙ 103 А\м, Вδ=0,87 Тл

1.     
Выбор основных размеров двигателя

)        Определяем предварительно высоту оси вращения h=112мм.

Dа=0,191 м.

)        Определяем внутренний диаметр статора:

где =0,68 м.

3)      Определяем полюсное деление:

4)      Определяем расчетную мощность:

где Р2-мощность на валу двигателя, Вт;

kE-отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приближенно определено kE=0,968.

η-КПД.

5)      Осуществляем предварительный выбор электромагнитных нагрузок по А=26·103 А/м, Вδ=0,87 Тл.

)        Обмоточный коэффициент kоб1= 0,96

) Определяем расчетную длину воздушного зазора:

где Ω-синхронная угловая скорость двигателя, рад/c

 рад/с.,

где n1=1500 об/мин. - синхронная частота вращения.

kB-коэффициент формы поля, ();

kоб1-обмоточный коэффициент, для однослойной обмотки kоб1=0,96.

Для проверки правильности расчета главных размеров определяем соотношение:

Oпределяем, что для данного двигателя λ=0,5…1,2, что в нашем случае выполняется.

) Определяем предварительно зубцовое деление t1 в зависимости от типа обмотки, номинального напряжения и полюсного деления машины. Диапазон возможных значений определяем по [1]:

t1min=0,01 м, t1max=0,0123 м.

) Определяем диапазон возможных чисел пазов статора:

.

C учетом выбранных значений t:

;

.

Окончательно принимаем Z1=36.

Определяем число пазов на полюс и фазу:

) Окончательно зубцовое деление статора t:

) Для дальнейших расчетов определим номинальный ток обмотки статора:

Определяем число эффективных проводников в пазу:

13) Принимаем uн=28 проводников

) Определяем число витков в фазе обмотки:

,

где а=1 - число параллельных ветвей.

Окончательное значение линейной нагрузки:

 А/м.

Уточняем значение потока:

kоб1- обмоточный коэффициент: kоб1 = 0,959

kE = 0,968

Определяем индукцию в воздушном зазоре:

 Тл.

Значения А и Вδ находятся в допустимых значениях

) Определим предварительно плотность тока в обмотке статора:

16) Определяем предварительное сечение эффективного проводника:

м2.

) Сечение эффективного проводника окончательно принимаем nэл=1, тогда qэл=1,21∙10-6 м2

Провод марки ПЭТВ: dэл=1,25 мм, dиз=1,33 мм, qэл=1,227 мм2

) Уточняем плотность тока:

 А/м2.

2. Расчет размеров зубцовой зоны статора

) По выбранным значениям индукции определяем высоту ярма статора:

,

 м;

Ва - индукция в ярме статора, принимаем Ва=1,6 Тл.

kcт-коэффициент заполнения сердечника сталью, для оксидированных листов стали kcт=0,97;

lcт1= lδ=0,1 м (для данной конструкции двигателя);

Определим минимальную ширину зубца:

,

где BZ1max - индукция в зубцах статора по [1] BZ1max=1,9 Тл;

;

) Определяем размеры паза в штампе:

Высота паза:

мм;

Ширина паза при β=45º b1 определяется по формуле:

Принимаем размеры паза в штампе:

bш- средняя ширина шлица паза статора bш=3,5мм;

hш- высота шлица паза, hш=0,5мм.

 мм.

) Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

Δbп-припуск по ширине паза, Δbп=0,1 мм;

Δhп-припуск по высоте паза, Δhп=0,1 мм.

Определяем площадь поперечного сечения трапециидального паза, в котором размещается обмотка, корпусная изоляция и прокладки:

,

;

Высота клиновой части паза

 мм;

Определяем площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

Sиз=bиз(2hп+b1+b2),

где bиз- односторонняя толщина изоляции в пазу, bиз=0,25мм.

Определяем площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:,

Для проверки правильности размещения обмотки в пазах рассчитаем коэффициент заполнения:

.

Полученное значение кз допустимо для механизированной укладки обмотки.

3. Расчет ротора

) Воздушный зазор δ=0,3мм.

) Число пазов ротора по Z2=34.

) Внешний диаметр:

мм.

) Длина магнитопровода l2=l1=0,1.

) Зубцовое деление ротора

 мм

) Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала:

kB=0,23.

) Ток в стержне ротора:

,

где ki-коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I1 /I2; принимаем ki=0,91;

νi-коэффициент приведения токов, определенный по формуле:

Ток в стержне:

Определяем площадь поперечного сечения стержня:

где J2-плотность тока в стержнях ротора при заливке пазов алюминием выбираем J2=6,5·106А/м2.

31) Определяем размеры паза ротора. В двигателях с h=112 мм выполняют пазы с размерами шлица bш=1,5мм и hш=0,75мм. Высота перемычки над пазом в двухполюсных двигателях выполняется равной мм.

Определяем ширину зубцов ротора:

,

 мм.

где Вz2-допустимая индукция в зубцах якоря; по [1] определяем Вz2=1,85 Тл.

Определяем размеры паза:

Размер нижней части лопаточных стержней:

Диаметр закругления нижней части стержня:

Расстояние между центрами закруглений нижней части стержня:

.

) Уточняем ширину зубцов ротора по формулам:

bz2≈ bz1

Определим полную высоту паза:

33) Уточняем площадь сечения стержня:

Плотность тока в стержне:

.

) Произведем расчет короткозамкнутых колец.

Плотность тока в них примем на 15% меньшую, чем в стержнях:

Jкл=0,85J2=0,85·4,65·106=3,95·106 А/м2.

Ток в кольце:

.

Тогда ток в коротко замыкающем кольце: .

Площадь поперечного сечения:

.

Окончательно определяем размеры замыкающих колец:

;

;

;

.

4. Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цепи проводится для режима холостого хода двигателя, при котором для асинхронных машин характерно относительно сильное насыщение стали зубцов статора и ротора.

) Индукция в зубцах статора:

 Тл.

Индукция в зубцах ротора:

 Тл,.

Индукция в ярме статора:

 Тл.

Для нахождения индукции в ярме ротора, необходимо знать расчетную высоту ярма ротора hj, которая для двигателей с посадкой сердечника непосредственно на вал равна:

,

где dk, mk2 -соответственно, диаметр и число аксиальных каналов (в нашем случае оба значения равны нулю).

Индукция в ярме ротора:

Тл.

) Магнитное напряжение воздушного зазора:

,

где kδ-коэффициент воздушного зазора:

,

где γ определяется:

;

теперь по (3.3) определим:

;

Тогда магнитное напряжение зазора: А;

Для стали 2013 определим при Bz1=1,93 Тл Hz1=2340 А/м; при Bz2=1,92 Тл Hz2=2250 А/м.

) Тогда магнитное напряжение зубцовых зон статора и ротора:

;

где hZ1(2)-расчетная высота зубцов статора (ротора);

hZ1=hП1=11,5 мм;

hZ2= hП2 - 0,1b2Н=11,13-0,1·5,6=10,57 мм;

Тогда:

 А;

;

Для проверки правильности расчета вычислим коэффициент насыщения зубцовой зоны:

;