Федеральное агентство по образованию (Рособразование)
Архангельскийгосударственный технический университет
Кафедраэлектротехники и энергетических систем
Факультет ПЭ
Курс 3
Группа 1КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине
«Электрическиеаппараты и машины»
На тему «Проектированиеасинхронного двигателя»
Корельский Вадим Сергеевич
Руководитель проекта
Ст. преподаватель Н.Б. Баланцева
Архангельск2010
Задание
на проект трехфазного асинхронного двигателя c короткозамкнутым ротором
Выданостуденту III курса 1 группы факультета ОСП-ПЭ
Выполнитьрасчет и конструктивную разработку асинхронного двигателя со следующимиданными:
МощностьРн, кВт ……………………………………………..………… 15
НапряжениеUн, В ……………………………………………….… 220/380
Частотавращения n, мин -1 (об/мин)………………………………… 1465
Кпддвигателя η …………………………………………...………… 88,5%
Коэффициентмощности cos φ ……………………………..………… 0,88
Частотатока f, Гц …………………………………………………..…… 50
Кратностьпускового тока Iп/Iн ………………………………………… 7,0
Кратностьпускового момента Мп/Мн ………………………………… 1,4
Кратностьмаксимального момента Ммакс/Мн ………………………… 2,3
Конструкция……………………………………………..………… IМ1001
Режимработы ………………………………………………… длительный
Дополнительныетребования ..…………………… двигатель 4А160S4У3
Задание выдано " … " ………………… 2009 г.
Руководитель проекта…………………………
Срок сдачи " 4 " апреля 2010 г.
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ
1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
2. РАСЧЁТ СТАТОРА
2.1 Определение/>, /> и площади поперечногосечения провода обмотки статора
2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
3. РАСЧЁТ РОТОРА
4. РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
5. ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА
6. РАСЧЁТ ПОТЕРЬ
7. РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
8. РАСЧЁТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
8.1 Расчет токов с учетом влияния вытеснения тока и насыщенияот полей рассеяния
8.2 Расчёт пусковых характеристик с учётом влияния вытеснениятока и насыщения от полей рассеяния
9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
РЕФЕРАТ
Корельский В.С.Проектирование асинхронного электрического двигателя. Руководитель – старшийпреподаватель Баланцева Н.Б.
Курсовой проект.Пояснительная записка объёмом 49 страница содержит 7 рисунков, 3 таблицы, 2источника, графическую часть на формате А1.
Ключевые слова:асинхронный электрический двигатель, статор, ротор.
Цель курсового проекта –приобретение практических навыков в проектировании электрических аппаратов.
На основании спискаисточников и технического задания выбраны главные размеры, рассчитана обмоткастатора, ротор, магнитная цепь асинхронного двигателя серии 4А исполнения постепени защиты IP44, скороткозамкнутым ротором с чугунными станиной и подшипниковыми щитами, свысотой оси вращения 160 мм, с меньшим установочным размером по длине станины (S), двух полюсной (/>), климатического исполненияУ, категории размещения 3. Также вычислены параметры рабочего режима, потери,рабочие и пусковые характеристики без учёта и с учётом насыщения. Проведёнтепловой расчёт.
1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
1.1 Согласно таблице 9.8[1](стр. 344) при высоте оси вращения /> мм.принимаем внешний диаметр статора />, м
/> м
1.2 Принимая, что размерыпазов не зависят от числа полюсов машины, получим приближенное выражениевнутреннего диаметра статора, м.
/>, (1)
где KD – коэффициент, характеризующийотношение внутреннего и наружного диаметров сердечника статора асинхронноймашины серии 4А. При числе полюсов p=4, по таблице 9.9 [1]; принимаем KD= 0,68
/>
1.3 Полюсное деление />, м
/> (2)
/> м
1.4 Расчетная мощность,ВА.
/>, (3)
где P2 – мощность на валу двигателя, P2 =15∙103 Вт;
kE – отношение ЭДС обмотки статора кноминальному напряжению, которое приближенно определяем по рис. 9.20 [1]Принимаем
kE = 0,975;
/>
1.5 Электромагнитныенагрузки предварительно определяем по рис 9.22б, (стр. 346 [1]), взависимости от высоты оси вращения h = 160 мм и степени защиты двигателя IP44 откуда
/>А/м,
/>Тл
1.6 Обмоточный коэффициент(предварительно для однослойной обмотки при 2р =4) принимаем />
1.7 Расчетная длинамагнитопровода lδ, м
/>, (4)
где /> - коэффициент формы поля(принимаем предварительно) ,/>;
/> - синхронная угловая частотадвигателя, рад/с;
/> (5)
/> рад/с,
/>м
1.8 Значение отношения/>. Критерий правильностивыбора главных размеров — отношение расчетной длины магнитопровода к полюсномуделению
/> (6)
/>
/>находится в допустимых пределах (рис.9.25 а стр. 348 [1])
2. РАСЧЁТ СТАТОРА
2.1 Определение />, /> и площади поперечногосечения провода обмотки статора
.1.1 Предельные значениязубцового деления статора />, мм,определяем согласно рисунку 9.26
Здесь и далее [1] неотмечается ввиду ссылок на один источник (см. список использованнойлитературы).
/>мм; />мм.
2.1.2 Число пазов статора/>,/> определяем по формулам
/> (7)
/>
/>,
/>
Принимаем Z1=48, тогда число пазов на полюс и фазу:
/> (8)
/>
/> является целым числом. Обмоткаоднослойная.
2.1.3 Зубцовое делениестатора (окончательно) />, м, определяетсяиз формулы :
/> (9)
/>м
2.1.4 Предварительноечисло эффективных проводников в пазу/> приусловии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (a=1)
/>, (10)
где /> - номинальный ток обмоткистатора, А;
А – принятое ранее значение линейнойнагрузки, А = 32∙103 А/м;
/> (11)
/> А.
Тогда
/>.
2.1.5 Принимаем a=1, тогда
/>, (12)
/> проводника в пазу
2.1.6 Находимокончательные значения:
Число витков в фазе/>
/>, (13)
/>
Линейная нагрузка/>, А/м
/> (14)
/> А/м
Магнитный поток />, Вб
/>, (15)
где kоб1=kр1= 0,958 – обмоточный коэффициент,принимаемый по табл. 3.16 для однослойной обмотки с q=4;
/> Вб.
Индукция в воздушномзазоре/>, Тл
/> (16)
/> Тл
По рисунку 9.22 б (стр.346 [1]) определяем, что значения /> и /> лежат в допустимыхпределах.
2.1.7 Предварительнаяплотность тока в обмотке статора/>, А/м2
/> (17)
/> А/м2.
Величину (AJ1) определяем по рис. 9,27 б (стр. 355 [1]), АJ1=180/>
2.1.8 Площадь поперечногосечения эффективного проводника (предварительно), a=1
/> (18)
/> мм2
Сечение эффективногопроводника (окончательно):
Принимаем />, тогда
/> (19)
/> мм2.
Принимаем обмоточныйпровод марки ПЭТВ (по приложению 3, стр. 713 [1]):
/>мм,
/>мм2,
/>мм,
/>
/>мм2
2.1.9 Плотность тока вобмотке статора (окончательно)
/> (20)
/>А/мм2
2.2 Расчет размеровзубцовой зоны статора и воздушного зазора
Паз статора определяем порис. 9.29 a, (стр. 361[1]) с соотношением размеров,обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.
2.2.1 По таблице 9.12(стр. 357[1]) предварительно принимаем />Тли /> Тл, тогда
/>, (21)
где по табл. 9.13 (стр.358[1]) для оксидированной стали марки 2013 />;/> - длина стали сердечника статора;
/>м/>мм
Высота ярма статора />, м
/> (22)
/>м/>мм
2.2.2 Размеры паза вштампе />; /> и />,
где /> - ширина шлиц паза, мм;
/> - высота шлиц паза, мм;
Высота паза />, м
/>, (23)
/>мм
2.2.3 Определениеразмеров b1и b2, мм
/> (24)
/> мм
/>, (25)
/> мм
/> (26)
/> мм
/>
Рисунок 1 — Паз статораспроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором
2.2.4 Размеры паза всвету с учетом припуска на сборку
Припуски по ширине ивысоте паза по табл. 9.14[1], мм
/>, (27)
/> мм.
/>, (28)
/> мм.
/>, (29)
/> мм.
Площадь поперечногосечения паза для размещения проводников обмотки
/>, (30)
где /> - площадь, занимаемаякорпусной изоляцией в пазу, мм2;
/> - площадь поперечного сеченияпрокладок в пазу, мм2;
/>
/> (31)
/> мм2
/> мм2
2.2.5 Коэффициентзаполнения паза
/> (32)
/>
Полученное значение /> допустимо длямеханизированной укладки обмотки.
3. РАСЧЁТ РОТОРА
3.1 Воздушный зазор/>определяем по рис. 9.31
Принимаем /> мм
3.2 Число пазов ротора />определяем по табл. 9.18
Принимаем />
3.3 Внешний диаметрротора/>, м
/>, (33)
/> м
3.4 Длина магнитопроводаротора />, м
/> м
3.5 Зубцовое делениеротора />, мм
/>, (34)
/> мм
3.6 Внутренний диаметрротора/>, м, равен диаметру вала,так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал
/>, (35)
где /> - определяем согласнотабл. 9.19 (стр. 385 [1])
/>мм
3.7 Ток в обмотке ротора/>, А
/> (36)
где /> - коэффициент, учитывающийвлияние тока намагничивания на отношение I1/I2; /> -число фаз;
/>, (37)
/>
/>, (38)
где /> - коэффициент скоса,принимаем />, т.к. пазы выполняем безскоса;
/>
/> А
3.8 Площадь поперечногосечения (предварительно) />, мм2
/>, (39)
где /> - плотность тока в стержнелитой клетки, принимаем />;
/> мм2
3.9 Паз ротора определяемпо рис. 9.40 б. Принимаем: />, /> и />
Допустимая ширина зубца />, мм
/>, (40)
где /> Тл. Принимаем по табл.9.12, стр. 357 [1]);
/>м/> мм
Размеры паза
/> (41)
/> мм
/> (42)
/> мм
/>, (43)
/>мм
3.10 Уточняем ширинузубцов ротора
/>, (44)
/> мм
/>, (45)
/> мм;
/> мм.
где />полная высота паза, мм;
/> (46)
/>мм
3.11 Площадь поперечногосечения стержня />, мм2
/> (47) />мм2
Плотность тока в стержне />, А/м
/> (48)
/> А/м
Результирующая плотностьтока получилась на 6,4% меньше предварительно заявленной в п. 3.1.8, чтоявляется допустимым отношением
/>
Рисунок 2 – Трапецеидальныйпаз короткозамкнутого ротора полузакрытого типа
3.12 Площадь поперечногосечения короткозамыкающих колец />, мм2
/>, (49)
где /> - ток в короткозамыкающемкольце, А;
/> - плотность тока в короткозамыкающемкольце, А/м2;
/>, (50)
Откуда
/> (51)
/>
/> А.
/> (52)
/> А/м2
/>
3.13 Размерыкороткозамыкающих колец
/>, (53)
/> мм
3.14 Ширина замыкающихколец />,
/> (54)
/>мм
/> (55)
/>мм2
3.15 Средний диаметрзамыкающих колец />, м
/>, (56)
/> мм
4. РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
Магнитопровод из стали2013, толщина листа 0,5 мм
4.1 Магнитное напряжениевоздушного зазора />, А
/>, (57)
где /> - коэффициент воздушногозазора,
/> (58)
/>
/> (60)
/>
/> А.
4.2 Магнитное напряжениезубцовой зоны статора />, А
/>, (61)
где /> мм;
Расчетная индукция взубцах/>, Тл
/> (62)
/>Тл
где />>1,8 Тл., необходимоучесть ответвление потока в паз и найти действительную индукцию в зубце />. Коэффициент /> по высоте />
/> А.
Действительная индукция />, Тл
/>, (63)
где /> - коэффициент,определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца;
/> (64)
/>, (65)
/>
/>
Принимаем /> Тл, проверяем соотношение /> и />: />; где для /> Тл по табл. П1.7 /> А/м
4.3 Магнитное напряжениезубцовой зоны ротора />, А
/>; (66)
/> А.
При зубцах по рис. 9.40,б из табл. 9.20 /> мм; индукция взубце
/>; (66)
/> Тл.
По табл. П.1.7 для /> Тл находим /> А/м
4.4 Коэффициент насыщениязубцовой зоны />
/> (67)
/>
4.5 Магнитное напряжениеярма статора
/>, (68)
Где
/>; (69)
/> м;
/>; (70)
/> м;
/> А;
/>; (71)
/> Тл.
При отсутствии радиальныхвентиляционных каналов в статоре /> м),для /> Тл по табл. П1.6 находим /> А/м
4.6 Магнитное напряжениеярма ротора/>, А
/>, (72)
Где
/>; (73)
/> м;
/>; (74)
/> м;
/> А;
/>; (75)
/> Тл,
где для четырехполюсныхмашин при 0,75 />
/>; (76)
/> м,
где для /> Тл по табл. П1.6 находим /> А/м.
4.7 Магнитное напряжениена пару полюсов />, А
/>, (77)
/> А.
4.8 Коэффициент насыщениямагнитной цепи />
/> (78), />
4.9 Намагничивающий ток />, А
/>, (79)
/> А
Относительное значение />
/>; (80)
/>; 0,2
5. ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГОРЕЖИМА
5.1 Активноесопротивление обмотки статора
/>, (81)
где для классанагревостайкости изоляции /> расчетнаятемпература />С; для медных проводников /> Ом·м); /> площадь поперечногосечения эффективного проводника, м2; L1 – общая длина эффективных проводников фазы обмотки, м;
/>Ом.
Длина проводников фазыобмотки
/>; (82)
/> м;
/>; (83)
/> м;
/> м;
/>, (84)
где /> м; по табл. 9.23 />;
/> м;
/>; (85)
/> м.
Длина вылета лобовойчасти катушки
/>, (86)
где по табл. 9.23 />
/> мм.
Относительное значение />
/>; (87)
/>.
5.2 Активноесопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора
/>; (88)
/> Ом;
/>, (89)
где />;
где /> Ом·м удельноесопротивление алюминия;
/> Ом;
/>; (90)
/> Ом;
Приводим /> к числу витков обмоткистатора
/>, (91)
где />;
/> Ом;
Относительное значение
/>; (92)
/>.
5.3 Индутивноесопротивление фазы обмотки статора
/>; (93)
/> Ом,
Где
/>, (94)
/> (95)
/> мм
/> мм
/> (96)
/> мм;
/>, так как проводники закрепленыпазовой крышкой; />; />; /> м;
/>;
/>; (97)
/>;
/>; (98)
/>; (99)
/>;
/>.
Относительное значение
/>; (100)
/>.
5.4 Индуктивноесопротивление фазы обмотки ротора
/>, (101)
где
/>; (102)
/>; (103)
/> мм;
/> мм; /> мм;/> мм; /> мм; /> мм2;
/>;
/>; (104)
/>;
/>; (105)
/>; (106) />; (107)
/>;
/> Ом
так как при закрытыхпазах />.
Приводим /> к числу витков статора
/>; (108)
/> Ом.
Относительное значение
/> (109)
/>.
6. РАСЧЁТ ПОТЕРЬ
6.1 Потери в сталиосновные.
/>, (110)
где [/> для стали 2013 по табл. 9.28]
/>; (111)
/> кг;
/>; (112)
/> кг;
/>;
/>;
/> Вт.
6.2 Поверхностные потерив роторе.
/>, (113)
Где
/>; (114)
/> Вт/м2;
/>; />; (115)
/> Тл;
Для
/>;
/>;
/> Вт.
6.3 Пульсационные потерив зубцах ротора.
/>, (116)
Где
/>; (117)
/> Тл;
/> Тл; />;
/>; (118)
/> кг;
/>;
/>;
/> Вт.
6.4 Сумма добавочныхпотерь в стали
/>, (119)
где />;
/> Вт.
6.5 Полные потери в стали
/>; (120)
/> Вт.
6.6 Механические потери
/>; (121)
/> Вт.
6.7 Холостой ходдвигателя
/>, (122)
где />; (123)
/>; (124)
/> Вт;
/> А;
/> А;
/>; (125)
/>.
7. РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИКДВИГАТЕЛЯ
7.1 Параметры:
Сопротивление />, Ом
/> (126)
/> Ом
Сопротивление />, Ом
/> (127)
/> Ом
/> (128)
/>
/> (129)
/>
Активная составляющаятока синхронного холостого тока />, А
/> (130)
/> А
/>
/> (131)
/> Ом
/> (132)
/> Ом
Потери, не изменяющиесяпри изменении скольжения/>, кВт
/> кВт
7.2 Рассчитываем рабочиехарактеристики для различных скольжений s = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03. Результаты расчетасведены в таблицу 1.
Данные спроектированногодвигателя:
/>
/>
/>
Графики рабочиххарактеристик спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором изображенына рисунках 3, 4, 5, .
Таблица 1 – Рабочиехарактеристики асинхронного двигателя№ п/п Расчётная формула Размерность Скольжение s sном 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,024 1 а`r`2/s Ом 39,10 19,55 13,03 9,77 7,82 6,52 5,59 8,15 2 R Ом 39,46 19,91 13,40 10,14 8,18 6,88 5,95 8,51 3 X Ом 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 4 Z Ом 39,50 19,98 13,50 10,27 8,35 7,08 6,17 8,67 5 I2" А 5,57 11,01 16,30 21,42 26,35 31,09 35,63 25,38 6 cosф2' 0,999 0,997 0,993 0,987 0,980 0,972 0,964 0,982 7 sinф2' 0,042 0,083 0,122 0,161 0,198 0,233 0,267 0,190 8 I1a А 6,09 11,49 16,70 21,66 26,35 30,76 34,86 25,44 9 I1p А 8,14 8,82 9,90 11,35 13,12 15,16 17,43 12,74 10 I1 А 10,17 14,49 19,41 24,45 29,44 34,29 38,97 28,45 11 I2' А 5,71 11,29 16,71 21,95 27,01 31,87 36,52 26,02 12 P1 кВт 4,02 7,59 11,02 14,30 17,39 20,30 23,01 16,79 13 Pэ1 кВт 0,110 0,224 0,401 0,637 0,923 1,252 1,618 0,862 14 Pэ2 кВт 0,018 0,071 0,156 0,269 0,407 0,567 0,744 0,378 15 Рдоб кВт 0,020 0,038 0,055 0,071 0,087 0,101 0,115 0,084 16 ΣР кВт 0,638 0,823 1,102 1,467 1,907 2,411 2,967 1,814 17 Р2 кВт 3,38 6,76 9,92 12,83 15,49 17,89 20,04 14,98 18 η 0,841 0,892 0,900 0,897 0,890 0,881 0,871 0,892 19 cosф 0,599 0,793 0,860 0,886 0,895 0,897 0,894 0,894
/>
Рисунок 3 – Зависимость />
/>
Рисунок 4 – Зависимость />
/>
Рисунок 5 – Зависимость />
8. РАСЧЕТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИКДВИГАТЕЛЯ
8.1 Расчет токов с учетомвлияния изменения параметров под влиянием эффектавытеснения тока (без учетавлияния насыщения от полей рассеяния)
Произведём подробныйрасчёт пусковых характеристик для />. Данныерасчёта остальных точек представлены в таблице 2.
Данные спроектированногодвигателя:
/>
/>
Активное сопротивлениеобмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока />, Ом
/> (133)
Высота стержня в пазу />, м
/> (134)
/> мм/> м
Приведённая высотастержня />
/> (135)
/>
Если /> находим /> по рис 9.57 (стр.428 )
Глубина проникновениятока />, мм
/> (136)
/> мм
Коэффициент />
/> (137)
где />площадь сечения, мм2
/> (138)
/> (139)
/>мм
/> мм2
/>
Коэффициент общегоувеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока />
/>, (140)
где для роторов безрадиальных вентиляционных каналов с литой обмоткой /> Ом;
/>
/> Ом
Индуктивное сопротивлениеобмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока />, Ом
/>, (141)
где /> коэффициент измененияиндуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснениятока;
Согласно тому, что />, тогда />, рис. 9.58 (стр. 428);
/>, (142)
где />коэффициент магнитнойпроводимости пазового рассеяния с учётом эффекта вытеснения тока;
/>, (143)
Где
/>, (144)
/>
/>
/>
/> Ом
Пусковые параметры.
Индуктивное сопротивлениевзаимной индукции />, Ом
/> (145)
/>Ом
Коэффициент />
/> (146)
/>
Расчёт токов с учётомвлияния эффекта вытеснения тока /> и />, А
/> (147)
/>, (148)
Сопротивление />, Ом
/>, (149)
/> Ом
Сопротивление />, Ом
/> (150)
/> Ом
Ток в обмотке ротора />, А
/> А
/> А
Таблица 2 – Расчет токовв пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетомвлияния эффекта вытеснения тока№ Расчетная формула Размер-ность Скольжение 1 0,8 0,5 0,2 0,1
/> 1
/> - 1,81 1,63 1,28 0,81 0,57 - 2
/> - 0,66 0,45 0,19 0,04 0,01 - 3
/> мм 17,2 19,7 23,9 28,5 28,5 28,5 4
/> - 1,46 1,3 1,12 1 1 1 5
/> - 1,32 1,21 1,08 1 1 1 6
/> Ом 0,246 0,225 0,2 0,186 0,186 0,186 7
/> - 0,81 0,86 0,93 0,97 0,99 0,98 8
/> - 2,33 2,4 2,49 2,54 2,57 2,55 9
/> - 0,95 0,97 0,98 0,99 1 1 10
/> Ом 0,866 0,885 0,894 0,903 0,912 0,908 11
/> Ом 0,605 0,641 0,762 1,3 2,25 1,7 12
/> Ом 1,55 1,57 1,58 1,59 1,6 1,6 13
/> А 132,2 129,7 125,4 107,1 79,7 94,2 14
/> А 135,1 132,6 128,2 109,6 81,7 96,8
8.2 Расчёт пусковыххарактеристик с учётом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
Произведём подробныйрасчёт пусковых характеристик для />. Данныерасчёта остальных точек представлены в таблице 3.
Индуктивные сопротивленияобмоток.
Фиктивная индукция потокарассеяния в воздушном зазоре />, Тл
/>, (151)
где /> средняя МДС обмотки,отнесённая к одному пазу обмотки статора, А;
/>рассчитываемый коэффициент;
/>, (152)
где />коэффициент насыщения, />;
/>ток статора, без учёта насыщения, А;
/>число параллельных ветвей обмоткистатора;
/>число эффективных проводников в пазустатора;
/>коэффициент, учитывающий уменьшениеМДС паза, />;
/>коэффициент укорочения шага обмотки, />;
/> А
/> (153)
/>
/> Тл
При /> Тл, /> по рис. 9.61 (стр. 432 )
Коэффициент магнитнойпроводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения дляоткрытого паза />
/>, (154)
где />уменьшение коэффициента проводимостидля полуоткрытых пазов статора;
/>, (155)
где /> значение дополнительногоэквивалентного раскрытия пазов статора;
/> (156)
/>
/> (157)
/> мм
/>
/>
Коэффициент магнитнойпроводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияниянасыщения />
/> (158)
/>
Индуктивное сопротивлениефазы обмотки статора с учётом влияния насыщения />,Ом
/> (159)
/> Ом
Коэффициент магнитнойпроводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения ивытеснения тока />
/>, (160)
где /> уменьшение коэффициентапроводимости для открытых и полуоткрытых пазов ротора;
/>, (161)
где />высота для закрытых пазовротора, мм;
/> (162)
/> мм
/> значение дополнительногоэквивалентного раскрытия пазов ротора;
/> (163)
/>
/> />
Коэффициент магнитнойпроводимости дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения />
/>, (164)
/>
Приведённое индуктивноесопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения/>, Ом
/>/> (165)
/>/> Ом
Коэффициент насыщения />
/>, (166)
где />индуктивное сопротивлениевзаимной индукции, Ом
/> (167)
/> Ом
/>
Расчёт токов и моментов.
Сопротивление />, Ом
/> (168)
/> Ом
Индуктивное сопротивление/>, Ом
/> (169)
/> Ом
Ток в обмотке ротора />, А
/> (170) /> А
Ток насыщения />, А
/> (171)
/> А
Коэффициент насыщения />
/>
Кратность пускового тока />
/>, (172)
/>
Кратность пусковогомомента />
/>, (173)
/>
Критическое скольжение />
/>, (174)
/>
Таблица 3 – Расчет токовв пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетомвлияния эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
№
п/п Расчетная формула Скольжение 1 0,8 0,5 0,2 0,1
/>0,14 1
/> - 1,35 1,30 1,20 1,10 1,05 1,08 2
/> А 3668 3467 3094 2422 1725 2102 3
/> Тл 4,69 4,43 3,95 3,1 2,21 2,69 4
/> - 0,5 0,53 0,61 0,72 0,84 0,79 5
/> мм 4,2 3,95 3,28 2,35 1,34 1,76 6
/> - 1,17 1,18 1,2 1,25 1,31 1,28 7
/> - 0,87 0,92 1,06 1,25 1,46 1,37 8
/> Ом 0,505 0,514 0,538 0,574 0,615 0,597 9
/> - 1,013 1,013 1,014 1,014 1,016 1,015 10
/> мм 6,85 6,44 5,34 3,84 2,19 2,88 11
/> - 1,78 1,86 1,96 2,06 2,17 2,11 12
/> - 1,05 1,11 1,27 1,5 1,76 1,65 13
/> Ом 0,593 0,617 0,662 0,72 0,787 0,754 14
/> Ом 0,6 0,64 0,76 1,3 2,24 1,7 15
/> Ом 1,11 1,14 1,21 1,3 1,41 1,36 16
/> А 174,4 168,3 153,9 119,7 83,1 101,1 17
/> А 177 170,9 156,4 122 84,6 103,1 18
/> - 1,31 1,29 1,22 1,11 1,04 1,07 19
/> - 6,2 6,0 5,5 4,3 3,0 3,6 20
/> - 1,43 1,52 1,82 2,54 2,45 2,59
Графики пусковыххарактеристик спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором изображенына рисунке 6 и рисунке 7.
/>
Рисунок 6 – Зависимость />
/>
Рисунок 7 – Зависимость />
Спроектированныйасинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическимпоказателям (КПД и />), так и попусковым характеристикам.
9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
Превышение температурывнутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутридвигателя />, 0С
/>, (175)
где />коэффициент, учитывающий,что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётсячерез станину непосредственно в окружающую среду, /> потабл. 9.35 (стр. 450);
/>коэффициент теплоотдачи споверхности. /> по рис. 9.67 б (стр.450);
/> - электрические потери в обмоткестатора в пазовой области, Вт;
/>, (176)
где /> Вт по таблице 1;
/>коэффициент увеличения потерь, />;
/> Вт
/>
Перепад температуры визоляции пазовой части обмотки/>, 0С
/>, (177)
/> расчётный периметр поперечногосечения паза статора, равный для полузакрытых трапецеидальных пазов;
/>средняя эквивалентнаятеплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости />;
/> среднее значение коэффициентатеплопроводности внутренней изоляции, /> по рис. 9.69 (стр. 453 );
/>, (178)
/>
/>, тогда по рис. 9.69 (стр. 453[1])
/>
Перепад температуры втолщине изоляции лобовых частей/>, 0С
/>, (179)
где/> - электрические потери вобмотке статора в пазовой области, Вт; />периметрусловной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки, м, /> м; />односторонняя толщинаизоляции лобовой части катушки, мм, /> мм, потаблице гл. 3;
/>, (180)
/> Вт
/>
Превышение температурынаружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя />, 0С
/> (181)
/>
Среднее превышениетемпературы обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя />, 0С
/> (182)
/>
Превышение температурывоздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды />, 0С
/>, (183)
где />сумма потерь, отводимых ввоздух внутри двигателя, Вт;
/>коэффициент подогрева воздуха, Вт/м2∙0С,/> по рис. 9.67, б (стр. 450); />эквивалентная поверхностьохлаждения корпуса, м2;
/>, (184)
/>, (185)
где /> Вт по табл. 1 для />;
/> Вт
/> Вт
/>, (186)
где />условный периметрпоперечного сечения рёбер корпуса двигателя, /> м,по рис 9.70 (стр. 453);
/> м2
/>
Среднее превышениетемпературы обмотки статора над температурой окружающей среды />, 0С
/>, (187)
/>
Проверка условийохлаждения двигателя
Требуемый для охлаждениярасход воздуха />, м3/с
/>, (188)
где />коэффициент, учитывающийизменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса;
/>, (189)
где коэффициент /> при /> мм;
/>
/> м3/с
Расход воздуха,обеспечиваемый наружным вентилятором />, м3/с
/>, (190)
/> м3/с
Выполняется условие />.
Нагрев частей двигателянаходится в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расходвоздуха
Вывод: спроектированныйдвигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Копылов, И.П. Проектирование электрических машин [Текст]:Учеб. пособие для вузов / И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П Морозкин, Б.Ф. Токарев;Под ред. И.П.Копылова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2002. – 757 с.
2. Кацман, М.М. Электрические машины [Текст]: Учеб. для студ.образоват. учреждений сред. проф. образования / М.М. Кацман. – 5-е изд., перераб.и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 496 с.