Курсовая работа (т): Расчёт асинхронной машины

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 D_a=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, D_a=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 t_zmin=0,013, t_zmax=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)

u_п =

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 D_a=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 n_эл = 1, тогда:

(20)

 мм²,

Принимается обмоточный провод марки ПЭТМ. d_эл = 1,4 мм, d_изол = 1,485 мм, q_эл =1,359

q_э.ср = n_эл∙q_эл,(21)

q_э.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 В_Z1 = 1,9 Тл; В_а1 = 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: b_ш = 3,5 мм; h_ш = 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 S_пр - площадь поперечного сечения прокладок; S_пр= 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.