Расчёт электродвигателя

Содержание

 

        Задание на курсовую работу.

Введение.

1. Выбор главных размеров.
2. Определение числа пазов, числа витков в фазе и сечения провода обмотки статора.
3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.
4. Расчет ротора.
5. Расчет намагничивающего тока.
6. Список использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Асинхронный электродвигатель - двухобмоточный электрический двигатель, одна из обмоток которого питается от сети переменного напряжения, а другая замкнута накоротко или на сопротивление.

Асинхронные двигатели находят  широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической  энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного  движения, потребляется асинхронными электродвигателями.

Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению  с другими видами электрических  машин, таких как двигатели постоянного  тока, синхронными двигателями и  т.д.

Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция  такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Статор состоит из станины, в  которую впрессован сердечник статора  – магнитопровод статора с  распределенной обмоткой. Назначение сердечника – создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит  из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах  – анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм.

 

 

 

 

Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки  роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора, выполнены  из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.

В данном курсовом проекте речь пойдет о трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

 

1. Частота вращения:

 

 

Выбор главных  размеров.

 

2. Высота оси вращения (предварительно) по рис. 1 

 h=220мм

 Из таблицы 1 принимаем значение:

h=225 мм 

D_a=0,392 м.

 

3. Внутренний диаметр статора:

 

D=K_D*D_a=0,74·0,392=0,29 м.

 

[K_D=0,74 по таблице 2].

 

4. Полюсное деление:

 

 

5. Расчетная мощность:

[k_e=0,96 по рис. 2]

[ h=90 и Cosj=0,82 по рис. 3]

 

6. Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рис. 5

А=35·10³ А/м

B_d=0,80 Тл.

7. Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки (предварительно) k_об1=0,95.

8. Расчетная длина:

 

 

 

9. Отношение

 

Полученное значение  l находится в рекомендуемых пределах (рис. 7)

 

Определение Z₁ и w₁ и сечение провода обмотки статора.

 

10. Предельные значения t₁ (по рис. 11):

 t_{1 max}=0,013 м;

t_{1 min}=0,01 м.

Рис. 11. Зубцовое деление статора асинхронных  двигателей со всыпной обмоткой.

 

11. Число пазов статора:

Принимаем Z₁=91

 

 

 

Z₁ = 2p · m · q = 8· 3· 4 =96

 

12. Зубцовое деление статора (окончательно)

 

13. Число эффективных проводников в пазу:

 

14. Принимаем а=2, тогда

u_п=а · u_п=2·7,3=14,6

 

15. Окончательные значения:

.

Значения А и В_d находятся в допустимых пределах (см. рис. 5, б).

 

16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

 

 

 

 

17. Сечение эффективного проводника (предварительно)

 

принимаем n_эл=3, тогда:

 

Обмоточный провод ПЭТМ (по П-10):

d_эл=1,25 мм;

q_эл=1,227 мм²;

d_из=1,33 мм².

 

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

 

 

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.

 

Паз статора - по рис. 12, а. с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.

 

Рис. 12. К  расчету размеров зубцовой зоны всыпной обмотки статора.

 

19. Принимаем предварительно по табл. 4:

В_z1=1,7 Тл;

В_a=1,25 Тл, тогда:

 

[по табл. 5 для оксидированных листов стали k_с=0,97];

.

 

20. Размеры паза в штампе принимаем

b_ш=3,7 мм;

h_ш=1мм:

 

21. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку

Площадь поперечного сечения паза для размещений проводников обмотки

Площадь поперечного сечения прокладок 

S_пр=0,4·b₁+0,9·b₂=0,4·6,6+0,9·4,9=7,05 мм²

Площадь поперечного сечения корпусной  изоляции в пазу

S_из=b_из(2h_р+b₁+b₂)=0,4(2·27+6,6+4,9)=26,2 мм²,

где односторонняя толщина изоляции в пазу b_из=0,4 мм - по табл. 10.

22. Коэффициент заполнения паза

 

Значение коэффициента заполнения паза находится в пределах указанных  в табл. 7.

Размеры паза в штампе показаны на рис. 21, а.

Рис. 21. Пазы спроектированного двигателя.

Р₂=22 кВт, 2р=8, U=220/380В. а – статора, б – ротора.

 

Расчет ротора.

 

23. Воздушный зазор (по рис. 13)

d=0,6мм.

24. Число пазов ротора (по табл. 10)

Z₂=110

25. Внешний диаметр

D₂=D-2d=0,29-2·0,6·10^-3=0,2888 м.

26. Длина l₂=l₁=0,146 м.

27. Зубцовое деление

 

28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник    непосредственно насажен на вал

 

(k_В=0,23 - по табл. 11).

29. Ток в стержне ротора

I₂=k_iI₁n_i=0,85·45,16·6,01=230,6 А

[k_i=0,85 по рис. 15];

 

Рис. 14. Коэффициент  k_i в зависимости от Cos j.

 

30. Площадь поперечного сечения стержня

 

[плотность тока в стержне  литой клетки принимаем J₂=2,5*10⁶ А/м²].

31. Паз ротора - по рис. 18, б. Принимаем

b_ш=1,5мм;

h_ш=0,7мм;

h’_ш=0,3мм.

Допустимая ширина зубца 

Размеры паза

Принимаем (см. рис. 21, б)

b₁=7,8 мм;

b₂=3,6 мм;

h₁=25,3 мм.

Полная высота паза

Сечение стержня 

32. Плотность тока в стержне

 

33. Короткозамыкающие кольца (см. рис. 17).

Площадь поперечного сечения

 

 

 

 

Рис. 15. Размеры  замыкающих колец короткозамкнутого  ротора.

а – со сварной обмоткой, б – с литой  обмоткой.

Размеры замыкающих колец

 

Расчет намагничивающего тока.

 

34. Значения индукций

Расчетная высота ярма ротора

Число рядов аксиальных вентиляционных каналов в роторе

m_k2=0

35. Магнитное напряжение воздушного зазора

 

37. Магнитные напряжения зубцовых зон:

(по табл. П-1, для стали 2013)

H_z1=4000 А/м при В_z1=1,72Тл;

H_z2=4300 A/м при В_z2=1,73Тл;

h_z1=h_п1=27 мм,

h_z2=h_п2-0,1· b₂=30-0,1·25,5=27,4 мм

38. Коэффициент насыщения зубцовой зоны

 

39. Магнитные напряжения ярм статора и ротора:

по табл. П-2   H_a=295 A/м при B_a=1,26Тл;

                      H_j=72A/м при В_j=0,56Тл;

   

40. Магнитное напряжение на пару полюсов

41. Коэффициент насыщения магнитной цепи

42. Намагничивающий ток

Относительное значение

 

 

Список используемой литературы.

1. Электрические машины. Расчет и проектирование асинхронного двигателя. Пособие по курсовому проектированию. Аюрзанайн С.А., Хусаев Н.С.
2. Проектирование электрических машин. Учебник под редакцией          И.П. Копылова – 3-е изд. перераб. и доп. М.: ВШ, 2002г.