Параметры общие для любой обмотки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

 

 

Кафедра «Электротехника»

КУРСОВОЙ РАСЧЕТ

По предмету

«Электрические машины»

Расчёт трёхфазного асинхронного двигателя

С короткозамкнутым ротором

Проверил: доцент	Выполнил: студент группы МТ – 31
Черномашенцев В. Г.	Гелец А.В.

Оглавление

Введение. 4

1. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал. 5

1.1 Главные размеры.. 5

1.2 Сердечник статора. 7

1.3 Сердечник ротора. 8

2. Обмотка статора. 10

2.1 Параметры общие для любой обмотки. 10

2.2 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. 3

3. Обмотка короткозамкнутого ротора. 3

Размеры короткозамыкающего кольца. 3

4. Расчёт магнитной цепи. 3

4.1 МДС для воздушного зазора. 3

4.2 МДС при трапецттдальных полузакрытых пазах статора. 3

4.3 МДС при овальных полузакрытых пазах ротора. 3

4.4 МДС для спинки статора. 3

4.5 МДС для спинки ротора. 3

4.6 Параметры магнитной цепи. 20

5. Активные и индуктивные сопротивления обмоток. 22

5.1 Сопротивление обмотки статора. 22

5.2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора. 24

5.3 Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя (с вынесенным на зажимы намагничивающим контуром) 26

6. Режимы холостого хода и номинальный. 27

Результаты расчёта рабочих характеристик двигателя. 32

Рабочие характеристики двигателя…………………………..…………………..33

Литература. 34

 

Введение

 

Развитие электрических машин прошло огромный путь развития, от простейших моделей, которые были созданы полторы сотни лет тому назад на основе открытий М. Фарадея (1821 – 1831), до современных электродвигателей. Хотя на протяжении нескольких последних десятилетий принципы устройства электрических машин остались в основном теми же, однако коренным образом изменились их конструктивное оформление, рабочие характеристики и технико-экономические показатели.

Более 90% всех электрических машин, создаваемых в настоящее время, составляют асинхронные двигатели, конструкция которых относительно простая, а трудоёмкость малая.

В настоящее время электропромышленностью изготавливаются асинхронные двигатели мощностью от 0,12 до 400 кВт единой серии 4А и мощностью свыше 400 до 1000 кВт – серии А4.

Перспективой является так называемая блочная конструкция асинхронных электродвигателей, при которой блоки механической и электрической частей изготавливаются независимо, на отдельных технологических потоках, и объединяются только при окончательной сборке машины. Блочная конструкция предоставляет широкие возможности для унификации деталей и сборочных единиц асинхронных двигателей различных исполнении по степени защиты и способам охлаждения.

В практике последних лет применяется блочная конструкция асинхронных двигателей с прямоугольной формой внешних очертаний и с коробчатой станиной, охватывающей сердечник статора не по всей его окружности, а только в нижней части. При блочной конструкции обмотка сердечника статора и процесс пропитки могут производиться вне станины.

Целью курсовой работы является проектирование асинхронного двигателя. По средствам данного проектирования мы изучаем свойства и характеристики данного двигателя, также изучаем особенности данных двигателей. Данная работа является неотъемлемой частью курса изучения электромашин.

1. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

 

 

Главные размеры

 

1. Высоту оси вращения асинхронного двигателя определяем по таблице 9–1 на основании n₁ и Р_н2.

Для Р_н2 =1,1 кВт

n₁=1000 об/мин

h=80 мм, 2р=6.

2. Наружный диаметр сердечника D_Н1 при стандартной высоте оси вращения h=80 мм выбираем из таблицы 9-2. При данных условиях D_Н1=139мм.

3. Для определения внутреннего диаметра сердечника статора D₁ воспользуемся зависимостью D₁=f(D_Н1) приведённой в таблице 9–3. Для D_Н1=139мм;

D₁=0,72 D_Н1 – 3;

D₁=0,72×139–3=97мм.

Принимаем D₁=97 мм.

4. Из рисунка 9 – 1 найдём среднее значение к_Н=f(P₂) асинхронных двигателей:

Для Р_Н2=1,1 кВт;

k_Н=0,94.

5. Для двигателей с короткозамкнутым ротором исполнения по защите IP44 предварительные значения h¢ по рисунку 9-2.

Для Р_Н2=1,1 кВт;

h¢=0,74.

6. Для двигателей с короткозамкнутым ротором исполнения по защите IP44 принимаем значение cosj¢ по рисунку 9–3(а) при 2р=6.

cosj¢=0,75.

7. Расчётная мощность для двигателей переменного тока по (1–11).

;

где Р_Н – номинальная мощность на валу;

h¢ – КПД;

cos j¢ – коэффициент мощности при номинальной нагрузке.

Вт.

8. Для нахождения линейной нагрузки обмотки статора А₁¢ воспользуемся рисунком 9–4(а) и таблицей 9–5.

А₁¢ =247 × 0,86=212,42 А/см,

где k = 0,86 – поправочный коэффициент для класса В.

9. При нахождении максимального значения магнитной индукции в воздушном зазоре будем использовать рисунок 9–4(б) и таблицу 9–5 (без поправочного коэффициента, k = 1).

В_d¢=0,84 · 1=0,84 Тл.

10. Для определения длины сердечника статора зададимся предварительным значением обмоточного коэффициента, при 2р=6.

k_ОБ1¢=0,94.

 

11. Найдём расчётную длину сердечника l₁¢.

;

мм.

12. Конструктивная длина сердечника статора l₁ округляется до ближайшего кратного 5.

l₁= 105 мм.

13. Коэффициент l найдём по формуле:

l= l₁ / D₁;

l=105 / 97 = 1,08.

14. Из таблиц 9–6 и 9–7 находим l_max.

l_max = (1,46 – 0,00071 × D_Н1) ;

l_max = (1,46 – 0.00071 ·139) = 1,3.

 

Сердечник статора

15. Для данной высоты оси вращения выбираем марку стали 2013.

16. Сердечник собираем из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.

17. Для стали 2013 используем изолирование листов оксидированием.

18. Коэффициент заполнения стали принимаем равным:

k_С = 0,97.

19. Количество пазов на полюс и фазу выбираем из таблицы 9 – 8.

При 2р = 6;

h = 80 мм;

q₁ = 2.

20. По выбранному значению q₁ определяем количество пазов сердечника статора z₁ в соответствии с формулой (9–3):

z₁ = 2 × р × m₁ × q₁;

где – количество пар полюсов,

m₁ – количество фаз.

z₁ = 2 × 3 × 3 × 2 = 36.

 

 

Сердечник ротора

 

21. Для данной высоты оси вращения выбираем марку стали 2013.

22. Сердечник собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм.

23. Для сердечника принимаем то же изолирование листов, что и для статора – оксидирование.

24. Коэффициент заполнения стали принимаем равным:

k_С = 0,97.

25. Размер воздушного зазора между статором и ротором d принимаем из таблицы 9 – 9.

При h = 80 мм и 2р = 6:

d = 0,25 мм.

26. Скос пазов b_ck=1.

27. Наружный диаметр сердечника ротора по формуле (9 – 5)

D_Н2 = D₁ – 2 d;

D_Н2 = 97 – 2 × 0,25 = 96,5 мм.

28. Для высоты вращения h ³ 71 мм внутренний диаметр листов ротора рассчитываем по формуле (9 – 6)

D₂ » 0,23 × D_Н1;

D₂ » 0,23 × 139 = 32 мм.

29. Длина сердечника ротора l₂ принимаем равной длине сердечника статора l₁ при h =105 мм.

l₂ = l₁ = 105 мм.

30. Из таблицы 9-12 и формулы 9-8 определим количество пазов в сердечнике ротора z₂.

z₂ = 28;

Обмотка статора

 

Параметры общие для любой обмотки

 

Для нашего двигателя принимаем однослойную всыпную обмотку из провода марки ПЭТВ (класс нагревостойкости В), укладываемую в трапециадальные полузакрытые пазы.

31. Обычно обмотку статора выполняют шестизонной; каждая зона равна 60 электрических градуса. При шестизонной обмотке коэффициент распределения:

k_Р1 = 0,5/(q₁sin(α/2))

k_Р1 = 0,5/(3 × sin(15)) = 0,97.

32. Укорочение шага принимаем равным:

b₁ =1, при 2р=6.

33. Однослойную обмотку выполняем с укороченным шагом по формуле (9–10).

y_П1 = z₁ / 2p;

y_П1 = 36 / 6 = 6.

34. Коэффициент укорочения определяется по формуле (9-12).

k_y1=sin(b₁∙90)=1.

35. Обмоточный коэффициент по (9–13).

k_ОБ1 = k_Р1 · k_y1;

k_ОБ1 = 0,97 · 1 = 0,97.

36. Предварительное значение магнитного потока найдём из формулы (9–14).

Ф¢ = В¢_d D₁l¢₁ × 10^-6/p;

Ф¢ = 0,84 × 97 × 101,8×10^-6/3 = 0,0027 Вб.

37. Предварительное количество витков в обмотке фазы:

w¢₁ = k_нU₁/(222 k_ОБ1(f₁/50) Ф¢);

w¢₁ = 0,94 × 220/(222 × 0,97 × 0,0027) =362.

38. Количество параллельных ветвей обмотки статора а₁ выбираем как один из делителей числа полюсов:

а₁ = 1.

39. Предварительное количество эффективных проводников в пазу найдём по (9 – 16).

N¢_П1 = w¢₁а₁/(рq₁);

N¢_П1 = 362 × 1/(3 × 2) = 60,35.

40. Значение N_П1 принимаем, округляя N¢_П1 до ближайшего целого значения.

N_П1 = 60.

41. Выбрав целое число, уточняем значение w₁ по формуле (9–17).

w₁ = N_П1рq₁/а₁;

w₁ = 60 × 3 × 2/1 = 360.

42. Уточняем значение магнитного потока по (9 – 18).

Ф = Ф¢w¢₁/w₁;

Ф = 0,0027 × 362/360 = 0,0027 Вб.

43. Уточняем значение индукции в воздушном зазоре по (9–19).

В_d = В¢_dw¢₁/w₁;

В_d = 0,84 × 362/360 = 0,85 Тл.

44. Предварительное значение номинального фазного тока найдём по формуле (9–20).

I₁ = Р_н × 10³/(3U₁h¢cosj¢);

I₁ = 1,1× 10³/(3 × 220 × 0,74 × 0.75) = 3А.

45. Уточняем линейную нагрузку статора по (9–21).

А₁ = 10N_п1z₁I₁/(pD₁a₁);

А₁ = 10 × 60× 36 ×3/(π × 97 × 1) = 212,96 А/см.

46. Среднее значение магнитной индукции в спинке статора В_С1 найдём из таблицы 9–13.

При h = 80мм;

2р = 6;

В_С1 = 1,95 Тл.

47. Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора найдём по формуле (9–22).

t₁ = pD₁/z₁;

t₁ = π × 97/36 = 8,46 мм.