ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ.

ВВЕДЕНИЕ

 

Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства.

Асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой в РБ электроэнергии, для их изготовления требуется большое количество дефицитных материалов: электротехнической стали, обмоточной меди, и др., но уменьшаются затраты на обслуживание установленного оборудования. Поэтому создание серий высокоэкономичных и надёжных АД являются важнейшими задачами, а правильный выбор двигателей, их эксплуатация и высококачественный ремонт играют роль в экономии материальных и трудовых ресурсов.

Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400 кВт напряжением до 1000 В – наиболее широко применяемые электрические машины. В народнохозяйственном парке электродвигателей они составляют по количеству 90%, по мощности – примерно 55%. Потребность, а, следовательно, и производство асинхронных двигателей на напряжение до 1000 В в РБ растёт из года в год.

Сроки жизни электрооборудования довольно длительные (до 20 лет). За этот срок в процессе эксплуатации одни из элементов электрооборудования (изоляция) стареют, другие (подшипники) изнашиваются.

Процессы старения и износа выводят электродвигатель из строя. Эти процессы зависят от многих факторов: условий и режима работы, технического обслуживания и т.д. Одна из причин выхода электрооборудования из строя – аварийные режимы: перегрузка рабочей части машины, попадание в рабочую машину посторонних предметов, неполнофазные режимы работы и т.п. Отказ электродвигателей, при невозможности быстрой замены, приводит к остановке линий переработки продукции и часто к большим материальным потерям

Электрооборудование, вышедшее из строя, восстанавливают. Особенность ремонта в том, что до ремонта двигатель рассчитывают. Это необходимо для проверки соответствия имеющихся обмоточных данных электродвигателя каталожным данным.

Полученные данные сравниваются с каталожными. Только в случае полного совпадения всех необходимых величин или при малых расхождениях между ними можно приступать к ремонту электродвигателя. Ремонт обмоток, особенно при модернизации, требует достаточно глубоких знаний методик расчётов, умения рационально использовать электротехнические материалы, находить самые экономичные решения.

 

ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ.

 

Таблица 1. Исходные данные к проекту.

D

Da

l

z

Толщина листа стали

Изоляция листа стали

b

b'

bш

h

e

Технические условия заказчика

U

n

f

Схема соединения

мм

мм

мм

шт

мм

мм

мм

мм

мм

мм

В

мин-1

Гц

171

313

110

36

0,35

оксид. плёнка

12,9

9,2

4

24,7

1

220

3000

50

U/Δ

Размеры магнитопровода и его паза:

D – Внутренний диаметр сердечника статора, мм.

D_a – Внешний диаметр сердечника статора, мм.

l – полная длина сердечника статора, мм.

Z– число пазов, шт.

b – большой размер ширины паза, мм.

b' – меньший размер ширины паза, мм.

b_ш – ширина шлица паза, мм.

h – полная высота паза, мм.

e – высота усика паза, мм.

δ – толщина листов стали, мм, и род изоляции даны цифрами.

Технические условия заказчика:

n – частота вращения магнитного поля статора, мин^-1.

U_ф – фазное напряжение обмотки статора, В.

U/Δ – схема соединения обмоток фаз, звезда/треугольник.

f – частота тока, Гц.

 

Рис. 1. Эскиз сердечника статора асинхронного двигателя и контур паза.

 

2. ПОДГОТОВКА ДАННЫХ ОБМЕРА МАГНИТОПРОВОДА

 

Подготовка данных обмера магнитопровода проводится для удобства выполнения последующих расчётов и включает в себя расчёт:

а) площади полюса в воздушном зазоре (Q_d),

б) площади полюса в зубцовой зоне статора (Q_z),

в) площади поперечного сечения спинки статора (Q_c),

г) площади паза в свету (Q_п), мм².

Первые три площади необходимы для расчёта магнитных нагрузок, последняя для расчёта сечения обмоточного провода.

1. Площадь полюса в воздушном зазоре.

В воздушном зазоре сопротивление магнитному потоку по всей площади равномерное:

 

 (м²)

 

 где l_p – расчётная длина магнитопровода, м

 t - полюсное деление

 

Каналов охлаждения нет, следовательно

 (м)

 (м)

 

р – количество пар полюсов

 

 (шт)

; ; м²

 

2. Площадь полюса в зубцовой зоне.

В зубцовой зоне статора магнитный поток протекает по листам электротехнической стали, следовательно, площадь полюса будет равна произведению активной площади зубца на их количество в полюсе:

 

 (м²)

 

где N_z – количество зубцов на один полюс, шт

Q_1z – площадь одного зуба, м²

 

 (шт)

 (м²)

 

где l_a – активная длина зуба

b_z – средняя ширина зуба

 

м

 (м)

 

где Кз – коэффициент заполнения стали, зависит от толщины листа электротехнической стали и рода изоляции

b’_z – меньший размер зуба

b’’_z – больший размер зуба

ширина зуба в узком месте

 

 (м)

 (м)

м

м

; м²; м²

 

3. Площадь магнитопровода в спинке статора.

Площадь спинки статора, перпендикулярная магнитному потоку, равна произведению её высоты на активную длину магнитопровода:

 

 (м²)

 

где h_с – высота спинки статора

 

 (м²)

м; м²

 

4. Площадь паза в свету.

Площадь паза в свету требуется для расчёта сечения обмоточного провода. Для определения площади паза его сечение разбивается осевыми линиями на простые фигуры:

 

 (мм²)

 

где Qb, Qb’ – площади полуокружностей с диаметрами, соответственно b и b’

Q_т – где основания b и b’, а высота:

 

(мм)

 (мм²);  (мм²); (мм²)

мм²; мм²; мм²

мм²

ВЫБОР ТИПА ОБМОТКИ

 

Выбор делается исходя из:

- технические возможности выполнения обмотки в данных условиях;

- минимального расхода обмоточного провода;

- номинальных мощности и напряжения;

- типа паза;

- достоинств и недостатков обмоток;

- экономической целесообразности.

Схема статорных обмоток трёхфазных электрических машин разделяют:

- по числу активных сторон секций в пазу на однослойные (у которых активная сторона одной катушки занимает весь паз) и двухслойные (активная сторона занимает половину паза),

- по размеру шага на обмотки с полным шагом (при y=y’) и с укороченным шагом (при y<y’),

- по частоте вращения магнитного поля статора на односкоростные и многоскоростные,

- по числу секций в катушечных группах (фазных катушек) на обмотки с одинаковым числом секций в группе (q равно целому числу) и равным (q равно дробному числу).

По способу выполнения обмоток их ещё разделяют на:

- шаблонно рассыпные (или всыпные), они же называются обмотками с мягкими секциями. У таких обмоток секции укладываются по одному проводнику через прорезь (шлиц) полузакрытого паза. Применяется для машин малой мощности, напряжением до 500 В;

- протяжные, выполняются протяжкой провода через пазы, используются для машин напряжением до 10000 В при закрытых или полузакрытых пазах. Способ укладки обмоток трудоёмок. В настоящее время используются в основном при частичном ремонте обмоток.

 - обмотки с жёсткими секциями, готовые, изолированные секции, несущие на активных частях пазовую изоляцию, укладываются в открытые пазы.

Используются для машин средней и большой мощности с напряжением до 5000 -10000 В и более.

По способу размещения секций катушечных групп в расточке статора, а так же размещения лобовых частей подразделяются на:

концентрические, с размещением катушек (секций) одна внутри другой и расположением лобовых частей в двух или трёх плоскостях, такие обмотки выполняются вразвалку;

шаблонные, с одинаковыми секциями катушечных групп. Они могут выполняться и простыми и вразвалку. Если в шаблонной однослойной обмотке развалку выполнить не по полугруппам, а по отдельным катушкам получим схему цепной обмотки.