Введение 6 1. Выбор главных размеров 9 1.1 Определение числа пар полюсов 9 1.2 Определение высоты оси вращения 9 1.3 Определение полюсного деления 9 1.4 Определение расчетной мощности 9 1.5 Определение электромагнитной нагрузки 10 1.6 Определение обмоточного коэффициента 10 1.7 Определение синхронной угловой скорости вала двигателя 10 1.8 Определение длинны воздушного зазора 10 1.9 Определение критерия правильности выбора главных размеров 10 Вывод 10 2. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки сечения провода обмотки статора 11 2.1 Определение предельных значений 11 2.2 Определения числа пазов статора 11 2.3 Определение зубцового деления статора 11 2.4 Определение предварительного тока обмотки статора 11 2.5 Определение числа эффективных проводников в пазу 11 2.6 Определение числа витков в фазе обмотки 11 2.7 Определение магнитного потока 12 2.8 Определение значения электрических и магнитных нагрузок 12 2.9 Определение допустимой плотности тока с учетом линейной нагрузки двигателя 12 2.10 Расчет площади сечения эффективных проводников 2.11 Окончательное определение плотности тока в обмотке статора 12 Вывод 12 3. Расчет размеров зубцов статора и воздушного зазора 13 3.1 Определение электромагнитной индукции в ярме статора 13 3.2 Выбор марки стали 13 3.3 Выбор высоты ярма статора 13 3.4 Выбор высоты шлица 13 3.5 Определение размеров паза 13 3.5.1 Выбор высоты паза 13 3.5.2 Расчет размеров паза 13 3.5.3 Расчет высоты клиновой части паза 14 3.5.4 Определение размеров паза с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников 14 3.5.5 Определение коэффициента заполнения паза 14 Вывод 15 4. Расчет ротора 16 4.1. Выбор воздушного зазора 16 4.2. Определение внешнего диаметра короткозамкнутого ротора 16 4.3. Определение длинны ротора 16 4.4. Определение числа пазов 16 4.5. Определение величины зубцового деления 16 4.6. Определение внутреннего диаметра ротора 16 4.7. Определение тока в стержне ротора 16 4.8. Определение площади поперечного сечения стержня 17 4.9. Определение паза ротора 17 4.10. Определение плотности тока в стержне ротора 18 4.11. Расчет площади сечения короткозамыкающих колец 18 4.12. Расчет размеров замыкающих колец 18 Вывод 19 5. Расчет магнитной цепи 20 5.1. Определение значения индукции в зубцах ротора и статора 20 5.2. Расчет индукции в ярме статора 20 5.3. Определение индукции в ярме ротора 20 5.4. Определение магнитного напряжения воздушного зазора 20 5.5. Расчет магнитного напряжения зубцовых зон статора 21 5.6. Расчет магнитного напряжения зубцовых зон ротора 21 5.7. Расчет коэффициента насыщения зубцовой зоны 21 5.8. Определение длинны средней магнитной линии ярма статора 21 5.9. Определение напряженности поля 21 5.10. Определение магнитного напряжения ярма статора 21 5.11. Определение длинны средней магнитной линии потока в ярме ротора 21 5.12. Определение магнитного напряжения ярма ротора 22 5.13. Расчет суммарного магнитного напряжения цепи машины (на пару полюсов) 22 5.14. Определение коэффициента насыщения магнитной цепи 22 5.15. Расчет намагничивающего тока 22 Вывод 10 6. Параметры рабочего режима 24 6.1. Определение схемы замещения 24 6.2. Определение активного сопротивления фазы обмотки статора 25 6.3. Определение общей длинны проводников фазы 25 6.4. Определение средней длинны витка 25 6.5. Определение любой части катушки всыпной обмотки статора 25 6.6. Определение длинны вылета 26 6.7. Определение относительного значения сопротивления фазы обмотки статора 27 6.8. Определение активного сопротивления фазы обмотки ротора 27 6.9. Расчет сопротивления кольца 27 6.10. Определение значения сопротивления фазы обмотки ротора 27 6.11. Определение индуктивного сопротивление фаз обмотки ротора 27 6.12. Определение относительного значения индуктивного сопротивления обмотки статора 27 6.13. Расчет индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора 28 6.14. Определение магнитной проводимости лобовой части ротора 28 6.15. Определение коэффициента магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора 29 6.16. Определение значения индуктивного сопротивления 29 6.17. Определение значения индуктивного сопротивления 30 Вывод 30 7. Расчет потерь 31 7.1. Расчет основных потерь в стали статора 31 7.2. Расчет полных поверхностных потерь 31 7.3. Расчет удельных поверхностных потерь 31 7.4. Расчет пульсационных потерь в зубцах ротора 32 7.5. Определение суммы добавочных потерь 32 7.6. Определение полных потерь в стали 32 7.7. Определение механических потерь 32 7.8. Расчет добавочных потерь при номинальном режиме 32 7.9. Расчет тока холостого хода 32 7.10. Определение коэффициента мощности при холостом ходе 32 Вывод 10 8. Расчет рабочих характеристик 34 8.1. Определение действительной части сопротивления 34 8.2. Определение мнимой части сопротивления 34 8.3. Определение постоянной электродвигателя 34 8.4. Определение активной оставляющей тока 34 8.5. Определение потери при изменении скольжения 34 Вывод 38 9. Тепловой расчет 39 9.1. Определение превышения температуры внутренней поверхности сердечника статора 39 9.2. Определение перепада температуры в изоляции пазовой части обмотки статора 39 9.3. Определение перепада температуры по толщине изоляции лобовых частей 40 9.4. Расчет повышения температуры наружной поверхности лобовых частей 40 9.5. Определение среднего превышения температуры обмотки статора внутри электродвигателя 40 9.6. Расчет среднего повышения температуры воздуха внутренней части электродвигателя 40 9.7. Определение среднего превышения температуры обмотки статора 41 9.8. Определения расхода воздуха вентиляции 41 9.9. Определение расхода воздуха, обеспечиваемого наружным вентилятором 41 Вывод 41 10. Расчет рабочих характеристик по круговой диаграмме 42 10.1. Определение тока синхронного холостого хода 42 10.2. Расчет активного и индуктивного сопротивления короткого замыкания 42 10.3. Расчет масштаба круговой диаграммы 42 Вывод 43 Заключение 44 Список литературы 45 Приложение А 47 Приложение Б

РОССИЙСКИЙ НОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

3 курс

Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

курсовая работа

Электротехника

46 страниц

21% уникальность

2024 год

3 просмотров

Лисунов А.

Эксперт по предмету «Электротехника»

Узнать стоимость консультации

Это бесплатно и займет 1 минуту

Отправляя форму, вы соглашаетесь с офертой, политикой обработки персональных данных и даёте согласие на обработку данных

Введение

Глава 1

Глава 4

Глава 7

Заключение

Список литературы

Целью курсового проектирования является расширение и закрепление знаний по курсу «Электрические машины», Овладение современными методами расчёта и конструирования электрических машин, приобретение навыков пользования справочной литературой и т.п. Проектирование электрической машины состоит из расчёта и конструирования. Обычно делается расчёт нескольких вариантов, но из-за ограниченности времени достаточно рассчитать один вариант, базируясь на данных каталога единой серии асинхронных двигателей. В данном курсовом проекте рассматривается следующий двигатель: - серия 4А – охватывает диапазон номинальных мощностей от 24 до 250 кВт; - и имеет высоту оси вращения 90 мм согласно ГОСТ 13267-73 ; - исполнение по степени охлаждения: IP23; - исполнение по степени защиты IP44 в соответствии с ГОСТ IEC 60034-5-2011; - исполнение по степени охлаждения: IC0141 в соответствии с ГОСТ 20459-87, ГОСТ Р МЭК 60034-6-2012. Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM1001 в соответствии с ГОСТ 2479-79 - по первой цифре – двигатель на лапах, с подшипниковыми щитами; - по второй и третьей цифрам – с горизонтальным расположением вала и нижним расположением лап; - по четвертой цифре – с одним цилиндрическим концом вала. Климатическое условие работы: - умеренное, общеклиматическое морское (У, ОМ) в соответствии с ГОСТ 15150-69 В данном курсовом проекте рассчитывается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, он является аналогом электродвигателя АО101-6М данный двигатель имеет параметры: Напряжение, В – 220/380/500; Мощность, кВт – 100; Частота тока, Гц – 50,60; Ток, А – 327/189/144; КПД - η, % - 92; Частота вращения – n1, r.p.m. – 1000; Степень защиты – IP 44. При выполнении курсового проекта необходимо выполнить следующие расчёты: определение главных размеров машин; расчёт обмотки, паза и ярма статора; расчёт обмотки, паза и ярма ротора; расчёт магнитной цепи машины; определение параметров двигателя для рабочего режима; расчёт постоянных потерь мощности; определение рабочих характеристик электродвигателя; определение пусковых характеристик электродвигателя; тепловой расчёт. Исходные данные: номинальная мощность на валу электродвигателя Р_2ном – 100 кВт; номинальное значение линейного напряжения U_л – 600 В; Номинальная частота питающего напряжения f_1ном – 50 Гц; Номинальное значение скольжение s_ном – 0,025 о.е.; Частота вращения ротора n_2мах – 13,3 об/с = 798 об/мин. Целью выполнения курсовой работы является: - Расчет параметров асинхронного двигателя в соответствии с исходными данными; - Расчет и построение рабочих характеристик асинхронного двигателя. Рабочие характеристики строятся при постоянных значениях фазного напряжения U_ном, его частоты f_ном в диапазоне изменения скольжения 0,5s_ном≤s≤1,2s_ном с шагом 0,1s_ном.

Определение высоты оси вращения графически: [6] по рисунку 9.18, а h=315мм, в соответствии с h=315мм, по [6] таблице 9.8 определим соответствующий оси вращения наружный диаметр D_a=590мм. Определение внутреннего диаметра статора D: где k_D-коэффициент определяемый по [6] таблицы 9.9. При 2p=8 k_D лежит в диапазоне k_D∈[0.72-0.75]. выберем значение k_D=0,75, тогда D=k_D∙D_a=0.75∙590=442 мм. Определение полюсного деления τ=πD/2p=(3.14∙442)/8=173 мм Определение расчетной мощности где P^, - мощность на валу двигателя, Вт; k_E – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приближенно определено [6] рисунок 9.20. При D_a=0,590i и 2р= 8, k_E=0.97. Приближенные значения η и cosφ возьмем по кривым, построенным по данным двигателей серии 4А [6] рисунок 9.21, в. При P_2ном = 100 кВт и 2p = 8, η=94%, cosφ=0,85

Выбор воздушного зазора Выберем высоту воздушного зазора  графически по [6] рисунок 9.31. При 2p=8 и D=0,442м, δ=0,97мм. Определение внешнего диаметра короткозамкнутого ротора D_2=D-2δ=442-2⋅0,97=440,5 мм (4.1) Определение длинны ротора Длина ротора равна длине воздушного зазора: l_2=l_δ, l_2=0,220м. Определение числа пазов Число пазов выберем из таблицы 9.18 [6], Z_2=110. Определение величины зубцового деления Определяем величину зубцового деления ротора: t_2=(πD_2)/Z_2 =(π⋅440,5)/110=12,56 мм (4.2) Определение внутреннего диаметра ротора Значение коэффициента kB для расчёта диаметра вала определим из таблицы 9.19 [6]. При 2p=8 и h=315мм, k_B=0,23. Внутренний диаметр ротора равен: D_j=k_B⋅D_a=0,23⋅590=135,7 мм (4.3)

Расчет основных потерь в стали статора P_(ст.осн)=p_(1,0/5,0) (f_1/50)^β (k_да B_а^2 m_а+k_дz B_z1^2 m_z1 ), (7.1) где p_(1,0/5,0) – удельные потери, p_(1,0/5,0)=2,5Вт/кг [1] таблица 9.28;  – показатель степени, для марки стали 2013 β=1,5; kда и kдz – коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали, для стали марки 2013 k_да=1,6, k_дz=1,8; ma – масса ярма, считается по формуле: m_a=π(D_a-h_a ) h_a l_ст1 k_c γ_c, m_a=π(0,59-0,0368)⋅0,0368⋅0,220⋅0,97⋅7800=106,5кг, (7.2) где γ_с=7,8⋅10^3 кг/м^3 – удельная масса стали. Масса зубцов статора: m_z1=h_z1 b_z1ср Z_1 l_ст1 k_c γ_c=37,2⋅10^(-3)⋅8⋅10^(-3)⋅96⋅0,220⋅0,97⋅7800=39,49 кг,(7.3) P_(ст.осн)=2,5⋅(1,6⋅1,17^2⋅106,5+1,8⋅1,7^2⋅39,49)=788,78 Вт Расчет полных поверхностных потерь P_пов2=p_пов2 (t_2-b_ш2 ) Z_2 l_ст2, (7.4) где pпов2 – удельные поверхностные потери, определим по формуле: p_пов2=0,5⋅k_02 ((Z_1 n_1)/10000)^1,5 (B_02 t_1⋅10^3 )^2, (7.5) где k_02=1,5 – коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери; В02 – амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре, определим по формуле: B_02=β_02 k_δ B_δ=0,28⋅1,09⋅0,755=0,232, (7.6) где β_02=0,33 определяется графически при b_ш1/δ=5,71 [6] рисунок 9.53, б.

В данном курсовом проекте был спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В результате расчета были получены основные показатели для двигателя заданной мощности з и cos, которые удовлетворяют предельно допустимым значением ГОСТа для серии двигателей 4А. Был произведен расчет и построение рабочих характеристик проектируемой машины. Таким образом, по данным расчета данному двигателю можно дать следующее условное обозначение: 4А315М8У3, где: 4 – порядковый номер серии; А – род двигателя – асинхронный; 315 – высота оси вращения; М – условная длина станины по МЭК; 10 – число полюсов; У – климатическое исполнение для умеренного климата; 3 – категория размещения. Номинальные данные спроектированного двигателя: Р2н=100 кВт, U1н=220/380 В, I1н=110 А, cosн=0,85, н=0,94.

1. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин: Учебник для втузов. – М.: Высшая школа, 2001. – 430 с., ил. 2. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т. 1. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.: ил. 3. Асинхронные двигатели серии 4A: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.: ил. 4. Вольдек А.И.. Электрические машины: Учебник для втузов. – Л.: Энергия, 1974. – 840 с.: ил. 5. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для студентов. – М.: Энергия, 1970. – 632 с., ил. 6. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / П79 И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. – 767 с.: ил. 7. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. – СПб,: – Питер, 2007. –350 с. 8. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: Учебное пособие для студентов образоват. учреждений сред. проф. образования/ Марк Михайлович Кацман. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 480 с. 9. Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин [Электронный ресурс]. 3-е изд., испр. и доп. -М.: Высш. шк. , 2002. -757с.: ил.- 10. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин [Электронный ресурс]. Изд. 3-е, переработ. и доп. М.:Энергия, 1970.- 632с. 11. Игнатович, В. М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс] : учебное пособие / В. М. Игнатович, Ш. С. Ройз. — Электрон. текстовые данные. — Томск : Томский политехнический университет, 2013. — 182 c. — 2227-8397.

Поможем с написанием такой-же работы от 500 р.

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

Поможем с работой
любого уровня сложности!

Это бесплатно и займет 1 минуту

Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Похожие работы

Поможем с работойлюбого уровня сложности!

Поможем с работой
любого уровня сложности!