Федеральноеагентство по образованиюРоссийской Федерации
Российскийгосударственный профессионально – педагогическийуниверситет
Кафедраэлектрооборудования и автоматизации промышленныхпредприятий
ПРОЕКТИРОВАНИЕАСИНХРОННОГОЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ СЕРИИ 4 АМОЩНОСТЬЮ 7.5 кВт
АННОТАЦИЯ
Пояснительнаязаписка к курсовому проекту
03.05.03.000000.000.КП
Разработалстудент
Группы
Руководительпроекта
Екатеринбург2007
Курсовой проект содержит_____ листов текста, _____ иллюстраций, 2 таблицы, 2 используемых источника.
Приведен расчетасинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А132 S4 У3 мощностью 7,5 кВт, включающий всебя:
— выбор главных размеров
— электромагнитный расчет
— расчет и построениерабочих и пусковых характеристик
— упрощенные тепловые ивентиляционные расчеты.
Приведены схемы замещенияи круговые диаграммы.
Дан сборочный чертежасинхронного двигателя.
Содержание
Введение
1. Выбор главных размеров
2. Определение Z1, />1 и сечениепровода оюмотки статора
3. Расчет размеровзубцовой зоны статора и воздушного зазора
4. Расчет ротора
5. Расчетнамагничивающего тока
6. Параметры рабочегорежима
7. Расчет потерь
8. Расчет рабочиххарактеристик
9.Расчет пусковыххарактеристик
Приложение: лист заданияна ХП
Библиография
Задание
Курсовой проект поэлектрическим машинам
Тип машины — АСИНХРОННЫЙДВИГАТЕЛЬ 4А 132 S4 У3
Выдано студентугруппы______________________________
Руководительпроекта_______________________________
1. Номинальная мощность,кВт............................7,5
2. Номинальное фазноенапряжение, В.............127
3. Числополюсов....................................................2р=4
4. Степень защиты...................................................IР44
5. Класс нагревостойкостиизоляции....................F
6. Кратность начальногопускового момента.....2,2
7. Кратность начальногопускового тока.............7,5
8. Коэффициент полезногодействия… /> =0.875
9. Коэффициентмощности.....................................cos y =0.86
10. Исполнение по формемонтажа… М1001
11. Воздушный зазор,мм.........................................δ=
Задание выдал
" " 2006 г.
Введение
Асинхронный двигательявляется преобразователем электрической энергии в механическую и составляетоснову большинства механизмов, использовавшихся во всех отраслях народногохозяйства.
В настоящее времяасинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрическойэнергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитныхматериалов: обмоточной меди, изоляции, электрической стали и других затрат.
На ремонт и обслуживаниеасинхронных двигателей в эксплуатации средства составляют более 5 % затрат изобслуживания всего установленного оборудования.
Поэтому создание сериивысокоэкономических и надежных асинхронных двигателей являются важнейшей народно– хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации ивысококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов итрудовых ресурсов.
В серии 4А за счетприменения новых электротехнических материалов иррациональной конструкции,мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2 – 3 ступенипо сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономиюдефицитных материалов.
Серия имеет широкий рядмодификаций специализированных исполнений для удовлетворительных максимальныхнужд электропривода.
Выборглавных размеров
1. Синхроннаяскорость вращения поля:
/>
2. Высота осивращения h=132 мм [ двигатель 4А132S4У3]
/> [стр.164, 1]
3. Внутреннийдиаметр статора
/>
/> табл.6-7,1]
4. Полюсное деление />
5. Расчетнаямощность
/>
6. Электромагнитныенагрузки А = 28*103 А/м; В6 = 0,87 Тл. [стр166, 1]
7. Обмоточныйкоэффициент для однослойной обмотки принимаем
kоб1 = 0,95 [стр. 167, 1]
8. Расчетная длинавоздушного зазора
/>
9. Отношение /> значение /> находится врекомендуемых пределах (0.8….1.3)
2.Определение/>,/>и сечениепровода обмотки статора
10. Предельные значения />[стр. 170, 1] tmin =13 мм, tmax = 15 мм
11. Число пазовстатора />
Принимаем Z1 = 36, тогда/>
12. Зубцовое деление статора
/>
13. Числоэффективных проводников в пазу
[предварительно при условии а=1]
/>
/>
14. Принимаем, а=1,тогда un = a*u|n = 1*14/>14
15. Окончательныезначения
/>
Значения А и />находятся вдопустимых пределах.
16. Плотность тока вобмотке статора (предварительно)
/>
17. Сечение эффективного проводника(предварительно)
/>
обмоточный провод ПЭТМ[стр. 470, 1],
/>
18. Плотность тока в обмотке статора(окончательно)
/>
3.Расчет размеровзубцовой зоны статора и воздушного зазора
19. Принимаемпредварительно [стр. 174, 1]
/>Вz1 = 1,75 Тл; Ва = 1,45 Тл, тогда
/>
[по табл. 6-11, 1 дляоксидированных листов стали />]
20. Размеры паза вштампе принимаем
hш1 = 1 мм, bш1 = 3,5 мм; [стр.179, 1]
/>
21. Размеры паза всвету с учетом припуска на сборку
b/1 = b1 — ∆bn =9,7- 0,1 = 9,6 мм
b/2 = b2 — ∆bn =7,5 – 0,1 = 7,4 мм
h/1 = h1 — ∆hn =12,5 – 0,1 = 12,4 мм
Площадь поперечногосечения паза для размещения проводников
/>
22. Коэффициентзаполнения паза
/>
4. Расчет ротора
23. Воздушный зазор
/>
24. Число пазов ротора стр. 185, 1, 2p = 4 и Z1 = 36 Z2 =34
25. Внешний диаметр D2 =D – 2δ = 149-2*0,4/>148 мм
26. Длина />
27. Зубцовое деление />
28. Внутренний диаметр ротора равендиаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал.
/>
KB = 0,23 при h = 132 мм и 2p = 4 по табл. 6-16,1
29. Ток в стержне ротора I2 = k1I1Hv1 = 0,89*26,2*14,08 = 328,3 А
k1 = 0,89 при cosφ = 0.86
/>
30. Площадь поперечного сечения стержня
/>
31. Паз ротора.
Принимаем /> /> />
Допустимая ширина зубца
/>
Размеры паза:
/>
Полная высота паза:
/>
Сечение стержня:
/>
/>
33. Корткозамыкающие кольца. поперечногосечения.
/>
Размеры замыкающих колец:
bкл = 1,25*hn2 =1,25 *22,4 = 28 мм
/> />
/>
5. Расчетнамагничивающего тока
34. Значение индукций: /> />/>
/>
/>
расчетная высота ярмаротора при 2р=4 стр. 194,1
/>
35. Магнитное напряжение воздушногозазора:
/>
где />
36. Магнитные напряжения зубцовых зон:
статора Fz1 = 2hz1Hz1 =2*15,5*10-3*1330 = 41,23 A
ротора Fz2 = 2hz2Hz2 =2*22,1*10-3*2010 = 88,84 А
(по таблице П-17, длястали 2013 Нz1 = 1330 A/м при Вz1 =1,75 Тл;
Нz2 = 2010 A/мпри Вz2 = 1,89 Тл;
hz1 = 15,5 мм; hz2 = hn2 – 0,1b2 =22,4 – 0,1*3 = 22,1 мм)
37. Коэффициент насыщения зубцовой зоны
/>
38. Магнитные напряжения ярм статора иротора
/>
по табл. П-16 Ha = 450 А/м при Ва = 1,45Тл; Нj = 185 А/м при Вj = 1,00 Тл.
/>
39. Магнитное напряжение на паруполюсов
/>
40. Коэффициент насыщения магнитной цепи
/>
41. Намагничивающий ток:
/>
относительное значение: />
6.Параметры рабочего режима
42. Активное сопротивление фазы обмоткистатора:
/>
Длина нагревостойкости изоляцииF расчетная />
Для меди />
Длина проводников фазыобмотки:
/>
Длина вылета лобовойчасти катушки:
/> где квыл = 0,4
Относительное значение:
/>
43. Активное сопротивление фазы обмоткиротора:
/>
где для алюминиевойобмотки ротора />Ом*м
Приводим /> к числу витков обмоткистатора:
/>
Относительное значение:
/>
44. Индуктивное сопротивление фазыобмотки статора:
/>
где h3 = 13,3 мм, b = 7,5 мм, h2 = 0 мм,
/>
Относительное значение:
/>
45. Индуктивное сопротивление фазыобмотки ротора:
/>
где по табл. 6-23, 1
/>
где />
/>
Приводим /> к числу витков статора:
/>
Относительное значение:
/>
7. Расчетпотерь
46. Основные потери встали:
/>
/>
47. Поверхностные потерив роторе:
/>
где к02 = 1,5
/>
48. Пульсационные потерив зубцах ротора:
/>
49. Сумма добавочныхпотерь в стали:
/>
50. Полные потери встали:
/>
51. Механические потери:
/>
для двигателей 2р = 4коэф. />
52. Добавочные потери приноминальном режиме:
/>№ Расчетная формула
Еди
ница Скольжение
0,02 0,025 0,03 0,035 0,0386 1
/> Ом 9,72 7,78 6,48 5,56 5,04
2
/> Ом
3
/> Ом 10,76 8,82 7,52 6,6 6,08
4
/> Ом 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97
5
/> Ом 10,8 8,87 7,58 6,67 6,16
6
/> А 11,76 14,32 16,75 19,04 20,62
7
/> - 0,996 0,994 0,992 0,990 0,987
8
/> - 0,090 0,109 0,128 0,145 0,157
9
/> А 12,29 14,81 17,20 19,43 20,93
10
/> А 9,16 9,66 10,24 10,86 11,34
11
/> А 15,328 17,682 20,017 22,259 23,805
12
/> А 12,11 14,75 17,25 19,61 21,24
13
/> кВт 4,68 5,64 6,55 7,40 7,97
14
/> кВт 0,247 0,328 0,421 0,520 0,595
15
/> кВт 0,082 0,122 0,167 0,215 0,253
16
/> кВт 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035
17
/>
/> кВт 0,574 0,700 0,843 0,995 1,113
18
/> кВт 4,106 4,940 5,707 6,405 6,857
19
/> - 0,877 0,876 0,871 0,866 0,860 20
/> - 0,802 0,838 0,859 0,873 0,879
53. Холостой ходдвигателя:
/>
8. Расчетрабочих характеристик
54
/>
Потери, не меняющиеся приизменении скольжения:
/>
Принимаем /> и рассчитываем рабочиехарактеристики, задаваясь скольжением s=0,02; 0,025; 0,03; 0,035; 0,0386
Результаты расчётаприведены в таблице 2. характеристики представлены на рис. 6.
Расчет ипостроение круговой диаграммы
/>
Масштаб тока
/>
Масштаб мощности
/>
/>
/>
/>
/>
/> S = ¥ />
/> S=1 />
/>
9. Расчетпусковых характеристик
55. Расчет пусковыххарактеристик, Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжению S=1.
Пусковые характеристикиспроектированного двигателя представлены на рис. 2.
Параметры с учетомвытеснения тока />
/>
для /> /> [рис. 6-46, 1] /> [рис. 6-47,1]
/>
Активное сопротивлениеобмотки ротора:
/>
/>
где />
/>
/>
Приведенное сопротивлениеротора с учетом действия эффекта вытеснения тока: />
Индуктивное сопротивлениеобмотки ротора:
/>
/>
/>
Ток ротора приближеннобез учета влияния насыщения:
/>
56. Учет влияниянасыщения на параметры, Принимаем для S=1 коэффициент насыщения /> и />
/>А
/>
/>
/>
[по рис. 6-50, стр, 219,1для />]/>
Коэффициент магнитнойпроводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:
/>
/>
/>
Коэффициент магнитнойпроводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияниянасыщения:
/>
Таблица 2
Расчет пусковыххарактеристик№ Расчетная формула Скольжение 1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,17 1
/> 1,36 1,22 0,96 0,61 0,43 0,56 2
/> 0,25 0,18 0,09 0,01 0,005 0,01 3
/> 0,92 0,93 0,95 0,98 0,99 0,99 4
/> 17,1 18,1 19,6 21,2 21,3 21,2 5
/> 1,15 1,11 1,05 1,00 0,99 1,00 6
/> 1,1 1,07 1,03 1 1,01 1 7
/> 0,21 0,20 0,19 0,19 0,19 0,19 8
/> 2,58 2,59 2,62 2,65 2,66 2,66 9
/> 1,02 1,02 1,03 1,03 1,03 1,03 10
/> 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 11
/> 115,14 113,03 106,0 78,88 52,0 72,56 12
/> 1527,97 1499,96 1406,67 1046,78 690,07 962,91 13
/> 2,51 2,47 2,31 1,72 1,13 1,58 14
/> 0,77 0,76 0,82 0,9 0,96 0,91 15
/> 2,14 2,23 1,67 0,93 0,37 0,84 16
/> 0,16 0,17 0,14 0,08 0,04 0,08 17
/> 1,06 1,05 1,08 1,14 1,18 1,14 18
/> 1,72 1,70 1,84 2,02 2,15 2,04 19
/> 1,83 1,81 1,89 2,01 2,09 2,02 20
/> 2,81 2,93 2,20 1,22 0,49 1,10 21
/> 0,304 0,31 0,28 0,21 0,12 0,19 22
/> 2,276 2,28 2,34 2,44 2,54 2,47 23
/> 1,455 1,44 1,55 1,7 1,81 1.72 24
/> 0,417 0,42 0,43 0,46 0,48 0,46 25
/> 0,83 0,95 1,3 2,73 5,11 3,15 26
/> 3,336 2,29 2,30 2,33 2,35 2,33 27
/> 36,94 51,21 48,11 35,38 22,60 32,40 28
/> 40,26 55,82 52,44 38,46 24,63 35,32 29
/> 1,53 2,95 2,60 1,40 0,57 1,18 30
/> 1,54 2,13 2,0 1,47 0,94 1,35
Индуктивное сопротивлениефазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:
/> где
/>
Коэффициент магнитнойпроводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснениятока:
/>
/>
/>
Коэффициент магнитнойпроводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияниянасыщения:
/>
Приведенное индуктивноесопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:
/>где
/>
Сопротивление взаимнойиндукции обмоток в пусковом режиме:
/>
/>
Расчет токов и моментов:
/>
/>
/>
/> />
/>
Критическое скольжение:
/>
где />
/>
10.Тепловой расчет
57. Превышениетемпературы внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздухавнутри двигателя:
/>
по табл, 6-30, К=0,2 порис 6-59 />
/>
Перепад температуры визоляции пазовой части обмотки статора:
/>
где />
для
изоляции классанагревостойкости F />
по стр, 237, 1 для /> />
/>
/> /> />
Превышение температурынаружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:
/>
Среднее превышениетемпературы обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:
/>
Превышение температурывоздуха внутри машины над
температурой окружающейсреды:
/>
/>
где />
/>
/> для h=132 мм по рис. 6-63, 1, />
/> по рис. 6-59,1
Среднее превышениетемпературы обмотки статора над температурой окружающей среды:
/>
11. Расчетвентиляции
58. Расчет вентиляции,Требуемый для охлаждения расход воздуха:
/>
/> стр. 240, 1
Расход воздуха,обеспечиваемый наружным вентилятором:
/>
/>
Списокиспользованной литературы:
1. Копылов И.П. «Проектированиеэлектрических машин» Москва «Энергия» 1980 г.
2. Методическиеуказания к выполнению курсового проекта по электрическим машинам № 11, 1990 г. [128, 1984]
Приложение2формат зона поз. Обозначение Наименование Количество Примечание. Документация Общий вид Расчетно-пояснительная записка Сборочные единицы Статор в сборе Ротор в сборе Коробка выводов Детали Вал Подшипниковый щит Станина Вентилятор Кожух вентилятора Пружина Стандартные изделия Винт М4х10 ГОСТ 1481-72 Гайка М8 ГОСТ 5915-70 Шарикоподшипник 205 ГОСТ 8338-75 Болт М8х180 ГОСТ 7805-70 Шпонка 6х4х50 ГОСТ 8788-68