Алексеев В.В. Методические указания к расчету асинхронного двигателя
Подождите немного. Документ загружается.
1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов,
Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копыло-
ва. М.: Энергия, 1980. 496 с.
2. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов,
Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. — 3-е изд.,
перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2002. 757 с.
3. Справочник. Асинхронные двигатели серии 4АV/А.Э.VКравчик, М.М.VШлаф,
В.И.VАфонин, Е.А.VСоболенская. М: Энергоиздат, 1982. 504 с.
4. Электрические машины. Программа, методические указания, контрольные
работы и курсовой проект/. Сост.: В.В. Алексеев П.В.VАлексеев, Ю.П.VПавлов. СПб,
СПГГИ. 2002.
Приложение 2. Пример расчета АД 37 кВт
(Пояснительная записка)
Название министерства (федерального агентства)
Название образовательного учреждения высшего образования
Название кафедры
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Расчет асинхронного двигателя
51
Выполнил:
Проверил
Город
Дата
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине ____ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ_________
Техническое задание
Номинальная мощность P = 37 кВт;
напряжение – 380/660 В;
синхронная частота вращения – 1000 об/мин;
число фаз – 3;
52
частота сети - 50 Гц;
предельное значение пускового тока – 6 I
ном
;
наименьшие значение пускового момента 1,1 M
ном
;
режим работы – продолжительный;
конструктивное исполнение – IM1001;
исполнение по способу защиты от воздействия
окружающей среды – IР44;
категория климатического исполнения – У3;
способ охлаждения – самовентиляция;
базовая модель двигатель 4А225М6.
53
Оглавление
Введение ………………………………………………………………
1. Определение главных размеров…………………………………
2. Определение z1, w1 и сечения провода обмотки статора6
3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.
4. Расчёт ротора ……………………………………………………...
5. Расчёт намагничивающего тока ……………………………….
6. Параметры рабочего режима …………………………………...
7. Расчёт потерь ……………………………………………………...
8. Расчёт рабочих характеристик …………………………………
9. Тепловой расчёт ………………………………………………….
Заключение ………………………………………………………….
Список использованной литературы ……………………………..
54
Введение
Асинхронный двигатель является преобразователем
электрической энергии в механическую и составляет основу
большинства механизмов использующихся во всех отраслях
народного хозяйства.
В настоящее время асинхронные двигатели потребляют
более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их
изготовление расходуется большое количество дефицитных
материалов: обмоточные меди, изоляции, электрической стали и
других затрат.
На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в
эксплуатации средства составляют более 5% затрат из обслуживания
всего установленного оборудования.
Поэтому создание высокоэкономичных и надежных асин-
хронных двигателей является важнейшей задачей, Серия 4А
подходит в качестве прототипа при проектировании.
В задании указано предельное значение пускового тока и
дано наименьшие значение пускового момента. Они отличаются в
пределах 10% от данных двигателя 4A225M6, поэтому при расчете
необходимо уделить внимание параметрам Г-образной схемы
замещения двигателя. Высота паза ротора может быть меньше, чем у
прототипа, а комплексное сопротивление короткого замыкания z
k
V=
(x
k
2
V+ r
k
2
)
0,5
несколько больше.
При курсовом проектировании асинхронного двигателя в
качестве основного использовался источник [1], ссылка на который
в тексте ставилась в скобках, например,
]}..[)(96,165.{ КопыловПИбрисунокстр
. Остальные
источники отмечались цифрой в квадратных скобках.
55
1. Определение главных размеров
1.Число пар полюсов:
3
1000
5060
60
1
n
f
p
. (1.1)
2. Высота оси вращения (предварительно):
225h
мм
]}..[)(76,164.{ КопыловПИарисунокстр
.
Принимаем ближайшее меньшее значение
225h
мм и наружный
диаметр статора асинхронного двигателя
392,0
a
D
м
]}..[66,164.{ КопыловПИтаблицастр
.
3. Внутренний диаметр статора:
282,0392,072,0
aD
DKD
м,
a
D
D
D
K
=0,72 - характеризует отношение внутреннего и
внешнего диаметра асинхронного двигателя
]}..[76,165.{ КопыловПИтаблицастр
.
4. Полюсное деление:
148,0
6
282,0
2
p
D
м.
(1.2)
5. Расчётная мощность:
45409091,45409
88,09,0
972,0
37000
cos
2
E
k
PP
Вт,
(1.3) где
E
k
= 0,972 – отношение ЭДС обмотки статора к
номинальному напряжению
]}..[86,164.{ КопыловПИрисунокстр
; =0,9 и cos=0,88
– значения КПД и коэффициента мощности АД
]}..[)(96,165.{ КопыловПИбрисунокстр
.
6. Электромагнитные нагрузки (предварительно):
А=35∙10
3
=35000А/м;
В
=0,8 Тл,
]}..[)(116,166.{ КопыловПИбрисунокстр
.
7. Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки
(предварительно): k
об1
=0,91 ,
]}..[,167.{ КопыловПИстр
.
8. Расчётная длина воздушного зазора:
56
192,0
8,035091,0105282,011,1
45409
2
1
2
ABkDk
P
l
обB
м,
(1.4)
где коэффициент полюсного перекрытия
и коэффициент формы
поля
B
k
в асинхронных машинах определяются степенью
уплощения кривой поля в зазоре, возникающей при насыщении
зубцов статора и ротора, и могут быть достаточно достоверно
определены только после расчета магнитной цепи. Поэтому до
расчета магнитной цепи удобнее рассматривать синусоидальное по-
ле, а влияние уплощения учесть при расчете магнитного напряжения
отдельных участков магнитной цепи. Основываясь на этом,
значения коэффициентов предварительно принимают равными:
64,0/2
,
11,122/
B
k
]}..[,167.{ КопыловПИстр
; синхронная угловая скорость
вала двигателя: =
105
60
10002
60
2
1
n
рад/с
]}..[,168.{ КопыловПИстр
.
9. Критерием правильности выбора главных размеров D и
l
служит отношение:
3,1
148,0
192,0
l
, (1.5)
полученное значение находится в рекомендуемых пределах
]}..[)(146,168.{ КопыловПИарисунокстр
.
В результате проделанных вычислений получены значения
высоты оси вращения h, внутреннего диаметра статора D,
наружного диаметра статора
a
D
, расчётной длины воздушного
зазора
l
Vи полюсного деления
.
2. Определение z
1
, w
1
и сечения провода обмотки статора
10. Предельные значения t
1
– зубцовое деление
: t
1maxV
=V14 мм;
t
1minV
=V12 мм,
]}..[156,170.{ КопыловПИрисунокстр
.
11. Число пазов статора:
57
63
014,0
282,0
max1
min1
t
D
Z
; (2.1)
74
012,0
282,0
min1
max1
t
D
Z
.
Принимаем Z
1V
=V72, тогда число пазов на полюс и фазу:
4
36
72
2
1
mp
Z
m
q
z
, (2.2)
где τ
z
= Z
1
/2p"=12" – полюсное деление, выраженное числом
пазов.
Принимаем двухслойный тип обмотки, так как мощность
двигателя более 15 кВт.
12. Зубцовое деление статора (окончательно):
3
1
103,12
436
282,0
2
qmp
D
t
м.
(2.3)
13. Число эффективных проводников в пазу (предварительно
при условии, что а"="1):
5,10
7241
35000282,0
11
'
ZI
AD
u
Н
П
(11),
(2.4)
где
Н1
I
– номинальный ток обмотки статора:
41
9,088,03803
37000
cos
Н1
2
Н1
Um
P
I
А .
(2.5)
14. Принимаем а"=" 3, тогда
325,315,103
1
ПП
uau
.
15. Окончательные значения:
число витков в фазе обмотки:
128
36
7232
2
1
1
ma
Zu
w
П
; (2.6)
линейная нагрузка:
374,35560
282,0
3128412
2
11
D
mwI
A
Н
А/м; (2.7)
магнитный поток:
58
3
111
1
1005,14
50925.012811.14
380972,0
4
fkwk
Uk
Ф
обB
НE
Вб,
(2.8)
для двухслойной обмотки {по (3-3) [И.П.Копылов]}
k
об1V
=Vk
Р
k
уV
=V0,9580,966V=V0,925;
k
Р
– коэффициент распределения, при q"="4 k
РV
=V0, 958 {
]}..[133. КопыловПИтабл
;
k
уV
– коэффициент укорочения, k
уV
= sin (0,5π β)= 0,966 {по (3-4)
[И.П.Копылов]};
укорочение βV=Vy/τ
z
V=V10/12V=V0,833V≈V0,83, см.п.11,
]}..[,71. .69,{ КопыловПИстрстр
, {c.228 [3]};
для
392,0
a
D
м -
E
k
= 0,972
]}..[86.,164.{ КопыловПИрисстр
;
Индукция в воздушном зазоре:
785,0
192,0282,0
1016,143
3
lD
Фp
B
Тл. (2.9)
Линейная нагрузка
A
и индукция в воздушном зазоре
B
при
принятом числе пазов Z
1
и эффективных проводников в пазу
П
u
находятся в рекомендуемых пределах, переходим к расчёту сечения
эффективного проводника и обмоточного провода.
16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно):
6
9
1
1
1071,5
35560
10203
)(
A
AJ
J
А/м
2
, (2.10)
где
9
1
10203)( AJ
А
2
/м
3
– среднее значение произведения
(плотности тока на значение линейной нагрузки
]}..[)(166.,173.{ КопыловПИбрисстр
.
17. Сечение эффективного проводника (предварительно):
6
6
1
1
1039,2
1071,53
41
aJ
I
q
Н
эф
м
2V
=V2,39 мм
2
; (2.11)
Принимаем число элементарных проводников n
элV
=V3 и
59
выбираем по таблице обмоточный провод ПЭТМ
]}..[28.,470.{ КопыловПИПтаблстр
: d
элV
=V1,06 мм –
номинальный диаметр неизолированного провода; d
изV
=V1,14 мм –
среднее значение диаметра изолированного провода; q
элV
=V0,883 мм
2V
–
V
площадь поперечного сечения неизолированного провода,
q
эфV
= 3∙0,883V=V2,649 мм
2
.
18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно):
6
6
1
1
1016,5
310883,03
41
элэл
Н
nqa
I
J
А/м
2
=5,16VА/мм
2
.
(2.12)
3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Паз статора с соотношением размеров, обеспечивающим
параллельность боковых граней зубцов.
Рис. 3.1. Паз статора
19. Принимаем предварительно
]}..[106.,175.{ КопыловПИтабс
:
В
z1V
="1,9 Тл - значение индукции на ярме статора; В
а"
="1,6 Тл
значение индукции на зубцах статора при постоянном сечении
60