Алексеев В.В. Методические указания к расчету асинхронного двигателя
Подождите немного. Документ загружается.
];143
)66,27725,0(66,275,1402,05,1
725,05,166,27402,0
arctg
arctg
0'
1211212112
112121
xxxrrr
xrxr
по 6-222 (9.226)
52,0
2203
402,075,738,270
3
3
2
н1
1
2
μст.осн
0
U
rIP
I
a
А;
по 6-223 (9.227)
a' =
2
1
с
= 1,026
2
= 1,053; b' = 0;Va = с
1
r
1
= 1,026 • 0,402 = 0,412 Ом;
bV=Vc
1
(x
1
V+Vс
1
Vx'
2
)V=V1,026(0,725V+ 1,026
.
1,02) = 1,818 Ом.
Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:
Р
ст
V+ Р
мех
= 358,1 + 117 = 475 Вт.
Принимаем s
н
≈ r’
2
= 0,026 и рассчитываем рабочие
характеристики, задаваясь s = 0,05; 0,01; 0,015; 0,02; 0,026; 0,03.
Результаты расчёта сведены в таблицу №1, по которой уточняется
скольжение s
н
. Номинальные данные спроектированного двигателя:
Р
2н
V=V15 кВт, U
1н
= 220/380 В, I
1н
= 29 А, соs φ
н
= 0,89, η
н
= 0,88.
57.VРасчёт пусковых характеристик. Рассчитываем точки
характеристик, соответствующие скольжениям s = 1; 0,8; 0,5; 0,2;
0,1. Данные расчёта точек сведены в таблицу № 2. Подробный
расчёт приведён для скольжения s = 1.
Параметры с учётом вытеснения токаV
расч
= 115° С: по 6-235
ξ = 63,61 h
c
s
= 63,61
.
0,031
.
1
= l,97,
где h
c
= h
п
V–V(h
ш
+ h'
ш
) = 32V–(0,7 + 0,3) = 31 мм; дляV
97,1
V
находимVпоVрис.6-46V(9.57)VφV=V0,86;VпоVрис.6-47V(9.58)V φ'V=Vk
дV
=V0,75.
Активное сопротивление обмотки ротора r'
2ξ
. По 6-236 (9.246)
h
r
= h
c
/ (1+φ) = 0,031/(1+0,86) = 0,0167 м = 16,7 мм;
поV6-243 (9.253), т.к. (0,5
.
7,8)V<V16,7V<V(25,3V+0,5
.
7,8)
3,110
2
8,7
7,16
2
7,58,7
8
8,7
228
2
22
2
2
b
h
bbb
q
r
r
r
м
2
;
где
41
7,5
2
8,7
7,16
3,25
6,38,7
8,7
2
2
1
12
2
b
h
h
bb
bb
rr
мм;V
по 6-237 (9.247), см. п. 33 k
r
= q
с
/q
r
= 173,2/110,3 =1,57;V
поV6-247 (9.257)
39,1157,1
1092,53
1061,36
111
6
6
2
с
rR
k
r
r
K
.
Приведённое активное сопротивление ротора с учётом
действия эффекта вытеснения токаV(см. п. 45)
272,0196,039,1
'
2
'
2
rKr
R
Ом.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора x'
2ξ
. По табл.6-23
(9.27) и рис.6-40,а, и (9.52,а, ж) (см. также п.47) при φ'V=Vk
дV
=V0,75
74,1
4425,6
103,0
12,146,075,0
8,72
5.1
66,0
2,1738
8,7
1
8,73
64.30
10
12,13,0
2
66,0
8
1
3
3
2
2
2
61
ш
д
ш
2
с
2
1
2п
I
h
k
b
b
q
b
b
h
[при s"= 1 предварительно принимаем I
2п
/ I
2н
V≈V6,5;
по 6-251 (9.262)
813,0
08,261,076,2
08,261,074,1
2
2
222
222
ДЛП
ДЛП
x
K
;
по 6-250 (9.261) – см. также п.47
х'
2ξ
= х'
2
K
х
= 1,02 • 0,813 = 0,829 Ом.
Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения по 6-
269 (9.281), принимая c
1пV
=V1
22
2'
21
2
'
2
1
1
1
2
829,0725,0272,0402,0
220
xx
s
r
r
U
I
H
42
=129,9А.
58.VУчёт влияния насыщения на параметры. Принимаем для
s = 1 коэффициент насыщения k
нас
=1,35 и I
1V
≈VI'
2
и приводим расчёт
для k
нас
I
1V
= 1,35
.
129,9=V175,5 А. Для меньших s"k
нас
снижают до 1,1.
38
48
958,01
2
285,175
7,07,0
2
1
1обy
1
п1нас
ср.п
Z
Z
kkk
a
uIk
F
3801А;
по 6-253 (9.264)
Тл86,4
978,0105,06,1
103801
10
6,1
3
6
6
п.ср
Ф
N
C
B
F
,
где по 6-254 (9.265)
С
N V
=
978,0
2,151,12
5,0
5,264,05,264,0
21
tt
.
По рис.6-50 находим для B = 4,86 Тл κ
= 0,5.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки
статора с учетом влияния насыщения по 6-255 (9.266):
с
1
= (t
1
– b
ш1
)(1 – κ
δ
) = (12,1 – 3,7)(1 – 0,5) = 4,2 мм;
по 6-258 (9.269) при h'V=V
V
0,5
.
(b
1
– b
ш
)V= 0,5
.
(7,6V–V3,6) = 2
25,0
7,35,12,4
2,4
7,3
258,01
58,0
1ш1
1
1ш
'
1ш
1
bc
c
b
hh
насп
;
по 6-261 (9.272)
.23,125,048,1
нас1п1пнас1п
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального
рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения по 6-263 (9.274)
79,05,057,1
1днас1д
.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом
влияния насыщения поV6-264 (9.275)
43
559,0
5,4
46,3
725,0
1
нас1
1ас1
xx
н
,
где
47,345,179,023,1
1лд1насп1наснас1
.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния
ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока по 6-260 (9.271)
,38,0
85,65,1
85,6
5,1
7,0
2ш2
2
2ш
2ш
п2нас
bc
c
b
h
где по 6-259 (9.270)
мм 85,6)5,01()5,12,15()1)((
2ш22
btс
;
по 6-262 (9.273) λ
п2нас
= λ
п2ξ
– Δλ
п2нас
= 1,74 – 0,38 = 1,36.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального
рассеяния ротора с учетом влияния насыщения по 6-263 (9.274)
λ
д2нас
= λ
д2
к
δ
= 2,08
.
0,5 = 1,04.
Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора
с учетом влияния вытеснения тока и насыщения по 6-265 (9.276)
Ом 563,0
45,5
01,3
02,1
2
нас2
'
2
'
нас2
xx
,
где
.47.ппо;01,361,004,136,1
2
2лд2наснас2нас2
Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом
режиме по 6-266 (9.277)
72,42
2,727
2,1123
66,27
ц
12п12
F
F
xx
;
по 6-267 (9.285)
.013,1
72,42
559,0
11
п12
нас1
пнас1
x
x
с
44
Расчет токов и моментов:
по 6-268 (9-280)
;678,0272,0013,1402,0
'
2
пнас11п
s
r
сra
;129,1563,0013,1559,0
нас1
1
нас2пнас1п
xxсb
по 6-269 (9.281)
А; 167,1
129,1678,0
220
222
п
2
п
н1
'
2
ba
U
I
по 6-271 (9.283)
А. 169,3
2,7241,013
)72,42129,1(678,0
1,167
)(
22
121
12
2
1
21
ппнас
ппп
xс
xba
II
Отклонение от тока I
1
в начале п.58 менее 5 %, что допустимо.
Относительные значения {табл.3.1}
;84,5
97,28
3,169
н1
п1
п
I
I
I
по табл.6-28 (формула 9.284)
.44,10261,039,1
58,26
1,167
2
п
н
2
'
н2
'
п2
п
s
s
K
I
I
M
R
критическое скольжение определяется после расчета всех точек
пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений x
1нас
и x
2нас
, соответствующим скольжениям s = 0,2 – 0,1 по 6-272
(9.286)
15,0
73,0
014,1
62,0
196,0
1
2
нас1
1
1
2
нас
п
нас
кр
x
с
x
r
s
М
max
= 2,5.
Кратности пускового и максимального моментов и пускового тока
спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям ГОСТV19523-74.
45
Рис.2. Пусковые характеристики спроектированного двигателя
9.Тепловой расчет и расчет вентиляции
59.VПревышение температуры внутренней поверхности
сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя по 6-314
(9-315)
С19,16
10813,0185,014,3
8,2709,389
2,0
о
11
ст.осн
'
1э.п
1пов
Dl
РР
К
[поVтабл.6-30V(9.35)VKV=V0,2,VпоV6-312V(9.313) Р'
э.п
= k
p
P
э1
1
1
2
СР
l
l
=V
=V1,07
.
1000
.
2
.
0,13/0,722 = 388,9 Вт, где из табл.№1 (9.36) для s
н
находим Р
э1
= 1000 Вт; по рис.6-59,б (9.67,б) α
1
= 108 Вт/(м
2.
ºС); k
ρ
=
1,07].
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора
по 6-315 (9-316)
C64,3
1,116
0076,02
16,0
104,0
13,006,048
9,389
16
2
П
о
3
'
экв
п
экв
1из.п
11п1
'
1э.п
из.п1
b
b
lZ
Р
46
[по 6-316 (9.317)VП
п1
=V2h
пV
+Vb
1V
+Vb
2V
=V2
.
21,2V+V10V+V7,5V= 0,06 м;
для изоляции класса F
экв
= 0,16 Вт/(мºС); по рис 6-62 (9.69) для d/
d
из
= 1,25/1,33 = 0,94 находимV'
экв
= 1,1 Вт/(мºС)].
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей
по 6-319 (9.319)
С08,0
1,112
0212,0
231,006,0482
9,692
12
П2
о
экв
1п
экв
1из.л
11л1
'
1э.л
1из.л
h
b
lZ
Р
[по 6-313 (9.314) Р'
э.л1
= k
ρ
P
э1
2l
л1
/l
ср
=1,07
.
1012
.
2
.
0,231/0,722= 692,9 Вт,
П
п1
= П
л1
= 0,06 м, b
из,л1
= 0].
Превышение температуры наружной поверхности лобовых
частей над температурой воздуха внутри машины по 6-320 (9.320):
С.18,15
8,74105,0185,02
9,6922,0
2
о
11выл
'
1э.п
1
Dl
КР
повл
Среднее превышение температуры обмотки статора над
температурой воздуха внутри машины по 6-321 (9.321)
С.91,16
722,0
231,02)18,1508,0(
722,0
13,02)64,319,16(
22
о
1
11из.л1л.пов
1
11из.п1пов
'
1
ср
л
ср
l
l
l
l
Превышение температуры воздуха внутри машины над
температурой окружающей среды по 6-322 (9.322)
С3,74
2098,0
1457
о
1
вкор
в
в
S
Р
[по 6-326 (9.326)
,м98,0)0748,0213,0)(33,08272,0()2)(П8(
(9.327) 237-6 по ;Вт2091)2,4131012)(107,1(1991)(
)1( где Вт,14571179,0)8,2709,389(
)2,01(20919,0))(1(
2
1л,выл1Ркор
2э1э
'
мехосн.cт
'
1э.п
''
в
llDS
PP
KPP
PPPKPP
a
где по рис.6-63 (9-70) П
рV
=V0,33 м
2
, по рис.6-59,б (9.67,б), αV=20 Вт/( м
2.
ºС)].
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой
окружающей среды по 6-238
47
С2,919,163,74
о1
11
в
Значение находится в
допустимых пределах (100
о
V–V9%).
60.VРасчет вентиляции. Требуемый для охлаждения расход
воздуха
с
Pk
Q
B
Bm
B
/м 09,0
3,741100
145705,5
1100
3
1
k
m
=
05,5272,0
100
1500
5,2
100
a
D
n
m
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
B
B
a
B
QQ
с
n
DQ
/м 18,0
100
1500
272,06,0
100
6,0
1
3331
Таблица №1. Данные расчёта рабочих характеристик АДКЗР
Р
н
= 15 кВт;V2р = 4;VU
1н
= 220/380 В;VI
0a
=0,52 А;VI
0р
≈ I
μ
= 7,75 А;
Р
ст
+ Р
мех
= 0,48 кВт;V r
1
= 0,402 Ом; r
/
2
= 0,196 Ом; с
1
= 1,026;
a
/
= 1,053; a = 0,412 Ом; b
/
= 0 Ом; b = 1,818 Ом
№
п/п
Расчётная
Формула
Ед.
изм
Скольжение
0,005
0,010 0,015 0,020 0,025 0,03
s
н
=
0,026
1.
sra /
2
Ом
41,28 20,64 13,76 10,32 8,26 6,88 7,94
2.
srb /
2
Ом
0 0 0 0 0 0 0
3.
sraaR /
2
Ом
41,69 21,05 14,17 10,73 8,67 7,29 8,35
4.
srbbX /
2
Ом
1,818 1,818 1,818 1,818 1,818 1,818 1,818
5.
22
XRZ
Ом
41,73 21,13 14,29 10,88 8,86 7,51 8,55
6.
ZUI
н
/
12
А
5,27 10,41 15,40 20,22 24,83 29,29 25,73
7.
ZR /cos
2
-
0,999 0,996 0,992 0,986 0,979 0,971 0,977
8.
ZX /sin
'
2
-
0,044 0,086 0,127 0,167 0,205 0,242 0,213
9
221
cos
III
Oaa
А
5,78 10,89 15,80 20,46 24,83 28,96 25,66
10.
221
sin
III
Opp
А
7,98 8,64 9,71 11,13 12,84 14,84 13,23
48
11.
2
1
2
11 pa
III
А
9,86 13,90 18,55 23,29 27,95 32,54 28,97
12.
212
IcI
А
5,41 10,68 15,80 20,75 25,48 30,05 26,58
13.
3
111
103
aH
IUP
кВт
3,81 7,19 10,43 13,50 16,39 19,11 16,93
14.
3
1
2
11
103
rIP
Э
кВт
0,12 0,23 0,41 0,65 0,94 1,28 1,0
15.
3
2
2
22
103
rIP
Э
кВт
0,02 0,07 0,15 0,25 0,38 0,53 0,41
16.
2
11,
/
HНдобдоб
IIPP
кВт
0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,10 0,08
17.
добЭЭ
мехст
PPP
PPP
21
кВт
0,63 0,80 1,07 1,43 1,87 2,39 1,97
18.
PPP
12
кВт
3,18 6,39 9,36 12,07 14,52 16,72 14,96
19.
1
/1 PP
-
0,835 0,889 0,897 0,894 0,886 0,875 0,884
20.
11
/cos II
a
-
0,586 0,783 0,852 0,878 0,888 0,890 0,889
Таблица №2. Данные расчёта пусковых характеристик АД. I
1н
= 28,97A;
I'
2н
= 26,51 А; х
1
= 0,725 Ом; х'
2
= 1,02 Ом; х
12п
= 42,72 Ом; s
н
= 0,026.
№
п/п
Расчётная формула
Ед.
Изм
Скольжение
1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,15
1.
- 1,97 1,76 1,39 0,88 0,62 0,76
2.
- 0,86 0,6 0,25 0,05 0,01 0,03
3.
rCr
qqk /
- 1,57 1,39 1,15 1 1 1
4.
11
2
r
C
R
k
r
r
k
- 1,39 1,26 1,1 1 1 1
5.
1
2
1
2
rKr
R
Ом 0,272 0,246 0,216 0,196 0,196 0,196
6.
Д
k
- 0,75 0,82 0,91 0,97 1 1
7.
22
/
x
K
- 0,813 0,833 0,861 0,881 0,901 0,894
8.
1
2
1
2
xKx
x
Ом 0,829 0,85 0,878 0,899 0,919 0,912
9.
22
1
2
1
2
/
наснас
xx
Ом 0,563 0,588 0,623 0,679 0,784 0,721
10.
111
/
наснас
x
Ом 0,559 0,561 0,567 0,591 0,653 0,614
11.
ПнаснасП
xxc
121,1
/1
- 1,013 1,013 1,013 1,014 1,015 1,014
49
12.
srcra
насПП
/
1
2,11
Ом 0,678 0,713 0,84 1,4 2,39 1,73
13.
11
2,11
/ srcxb
насПнасП
Ом 1,129 1,157 1,198 1,28 1,449 1,345
14.
22
1
1
2
/
ППH
baUI
А 167,1 161,9 150,4 116 78,7 100,4
15.
ПП
ППП
xc
xba
II
121
2
12
2
1
21
А 169,3 164,2 152,7 117,9 80,3 102,2
16.
H
III
11*1
/
- 5,84 5,67 5,27 4,07 2,77 3,53
17.
1
2
1
2
1
2
*
s
s
K
I
I
M
H
R
H
- 1,44 1,53 1,85 2,49 2,3 2,5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовом проекте проведен расчет асинхронного двигателя в
соответствии с техническим заданием.
Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет
требованиям ГОСТ 19523-74 по энергетическим показателям
cosφ
нV
=V0,89; КПДV=V0,875. Получены следующие параметры:
M*
п
V=V1,44; I*
п
V= 5,84; s
н
V= 0,026; s
кр
V= 0,15; ΔQ
1
= 91,2
o
.VПостоянная
АрнольдаVC
A
получилась как у базового двигателя (α
δ
V=V0,64)
5
2
2
Bоб1
10 7,3
18600
153185,013,0
'
2
P
Dl
kAkB
C
A
м
3
/(с
.
Вт)
По пусковым характеристикам видно, что кратности
пускового момента и пускового тока спроектированного двигателя
удовлетворяют ГОСТ 19523-74.
Превышение температуры обмотки статора над
температурой окружающей среды не превосходитV100VС.
Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.
Спроектированный двигатель отвечает поставленным в
техническом задании требованиям.
Список использованной литературы
50