Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 71
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
1. Введение
. Определение главных размеров
. Обмотка статора
. Обмотка и пазы ротора, короткозамыкающее кольцо
. Параметры двигателя для рабочего режима
.1 Активное сопротивление
.2 Индуктивное сопротивление
.2.1 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния статора
.2.2 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния ротора
.3 Намагничивающий ток
.3.1 Воздушный зазор
.3.2 Зубцы статора
.3.3 Зубцы ротора
.3.4 Спинка статора
.3.5 Спинка ротора
.3.6 Параметры магнитной цепи
. Потери холостого хода
. Круговая диаграмма
.1 Рабочие характеристики
. Начальный пусковой момент и начальный пусковой ток
. Максимальный момент
. Тепловой расчет
Заключение
Список литературы
1. 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 (обмоточной медной проволоки, изоляции, электрической стали) и других затрат.
Средства на ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации составляют более 5% затрат на обслуживание всего установленного оборудования.
Поэтому создание серии высокоэкономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей народно-хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатация и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономике материалов и трудовых ресурсов.
В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2-3 ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию дефицитных материалов.
Серия имеет широкий ряд модификаций, специализированных исполнений, рассчитанных на максимальное удовлетворение нужд электропривода.
2. Определение главных размеров
Под главными размерами двигателя подразумевается внутренний D1 и наружный DН1 диаметры статора и его длина l´1 . От этих размеров и их соотношения в значительной мере зависят все основные характеристики машины, ее вес, стоимость, надежность, поэтому они называются главными. Для двигателя заданной мощности можно выбрать различные DН1 и l’1..
Обычно при проектировании делают расчеты нескольких вариантов и затем определяют оптимальный. Эти расчеты делают с помощью PC. По результатам таких расчетов получены зависимости наружного диаметра статора DН1 от высоты оси вращения h относительно опорной плоскости лап.
Исходные данные для расчета
Полезная мощность на валу
Число полюсов
Номинальное напряжение
Высота оси вращения
Степень защиты IP44 (закрытое исполнение).
Способ охлаждения ICO 141 (самоохлаждение с помощью вентилятора на валу двигателя путем обдува внешней поверхности корпуса).
Класс нагревостойкости изоляции- F
Коэффициент полезного действия (ηн)
Коэффициент мощности
Исходя из этих данных, определим главные размеры проектируемого электродвигателя.
Наружный диаметр сердечника
Затем определяем подводимую мощность
B×A.и допустимую подводимую мощность, приходящуюся на 1 мм длины сердечника
.Значение
определяется по (1, рис.3). Уточнение по (1, табл.2) не требуется.По вычисленному значению
определяем длину сердечника статора 
. Округляем это значение до 
и определяем отношение длины сердечника к наружному диаметру статора 
, которое должно по возможности приближаться к предельному значению, определенному по (1, рис.4).
Предельное значение λ2 (1, рис.4)
.Внутренний диаметр сердечника статора D1 определяем по (1, рис.5).
Воздушный зазор
влияет на энергетические показатели машины, в первую очередь на величину намагничивающего тока и коэффициент мощности, на К.П.Д. двигателя, использование активных материалов, индуктивные сопротивления рассеивания и т.д. Поэтому воздушный зазор надо выбирать по возможности меньшим. При выборе воздушного зазора рекомендуется пользоваться установленными практикой электромашиностроения средними значениями из. Наружный диаметр сердечника ротора
Внутренний диаметр листов ротора
,где значение
берем из (1, табл.3).Внутренний диаметр сердечника ротора D2 соответствует наименьшему возможному диаметру вала. Аксиальные каналы ротора отсутствуют.
Длина сердечника ротора l2 принимается равной длине сердечника статора l1 для двигателей с высотой оси вращения h ≤ 250 мм.
Сердечники статора и ротора изготавливают из холоднокатаной изотропной электротехнической стали в соответствии с (1, табл.5). Марка стали 2013. Толщина листов стали: 0,5 мм.
Коэффициент заполнения сталью сердечника статора
Коэффициент заполнения сталью сердечника ротора
Числа пазов статора Z1 и ротора Z2 определим из (1, табл.6)
3. Обмотка статора
Обмотка статора является одной из наиболее важных и ответственных частей электрической машины. Статорные обмотки асинхронных двигателей состоят из катушек, которые размещены в пазах сердечника. Катушки могут состоять из одного или нескольких витков. Если в пазу располагается только одна сторона катушки (секции), то такая обмотка называется однослойная. Кроме однослойных широкое распространение получили также и двухслойные обмотки, когда в пазу располагается две стороны разных катушек.
Обмотки машин переменного тока характеризуется следующими данными:
числом пазов Z1
числом пар полюсов 2р
числом фаз m
числом параллельных ветвей а1
числом последовательно соединенных витков фазы w
числом секций у1
числом пазов на полюс и фазу q1
схемой соединения обмоток (звезда или треугольник).
Если шаг равен полюсному делению τ, то такая обмотка имеет диаметральный шаг.
При у<τ обмотка имеет укороченный шаг. Число пазов на полюс и фазу
.Для асинхронных двигателей обычно q1 выбирают равным целому числу, кроме двигателей с числом пар полюсов 2р=8, 2р=10; для которых q1 может быть равно дробному числу (например
и т.д.)Рекомендуемые значения q1 приведены в (1, табл. 7).
У двигателей с h=56…160 мм применяют полузакрытые пазы с однослойной концентрической двухплоскостной обмоткой из мягких секций. такая обмотка облегчает применение автоматических станков для намотки статоров. В двигателях с h=180…250 мм применяют двухслойную обмотку из мягких секций. При ручной укладке катушки имеют одинаковые размеры и допускается изготовление на одном шаблоне. Иногда при механизированной укладке обмоток используют специальные схемы равносекционных одно-двухслойных и двухслойных концентрических обмоток.
Число пазов на полюс и фазу= 4
Двухслойные обмотки дают возможность выбора благоприятного шага (т.е. ширины секции), что позволяет улучшить форму кривой поля и Э.Д.С., уменьшить потери и расход меди за счет укорочения шага обмотки. В асинхронных машинах обычно применяют двухслойные петлевые обмотки с укороченным шагом.
Двухслойные обмотки также характеризуются шагами обмотки:
у1 - первый частичный шаг - это расстояние между сторонами одной и той же секции, выраженное в числе пазов;
у - это результирующий шаг обмотки, т.е. расстояние, или число пазов, лежащих между одинаковыми активными сторонами двух соседних катушек.
Шаг обмотки у1 может быть диаметральным (у1=τ) или укороченным (у1<τ). Укорочение шага делается с целью экономии обмоточного провода (за счет меньшей длины лобовых частей) и улучшения формы кривой магнитного поля и уменьшения таким образом высших гармонических составляющих магнитного потока, благодаря чему уменьшаются добавочные потери и провалы в кривой момента.
Двухслойные обмотки имеют укороченный шаг
=0,833
Укорочение шага β при 2р≥ 4 равно 0,833.
Обмоточный коэффициент равен
,где:
- коэффициент распределения, равный
к
- коэффициент укорочения шага, равный
Значения β, к
,к
,к
в зависимости от q1 также приведены в (1, табл.9).Предварительное значение индукции в воздушном зазоре В
в зависимости от DН1, числа полюсов и степени защиты можно определить по (1, рис.10).
Тогда предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре
Предварительное число витков в обмотке фазы
где:
- коэффициент, показывающий на сколько Э.Д.С. Е1 меньше напряжения сети U1. Значение выбираем по (1, рис.11). Коэффициент падения напряжения в обмотке статора:Е =0,978Предварительное число эффективных проводников в пазу
где а1- число параллельных ветвей обмотки фазы статора, принято а1 =2.
У машин малой мощности а = 1, т.к. значения фазного тока малы и сечение обмоточного провода менее 2мм2 . При больших значениях фазного тока сечение обмоточного провода увеличивается, что снижает производственную технологичность обмотки, поэтому необходимо применять несколько параллельных ветвей обмотки статора.
Параллельные ветви обмотки должны содержать одинаковое число витков, а стороны катушек - находиться в магнитном поле в одинаковых условиях, т.е. векторы Э.Д.С. параллельных ветвей должны быть равны и одинаково направлены. Возможное число параллельных ветвей должно быть одним из делителей числа полюсов.
Полученное предварительное число эффективных проводников округляется до ближайшего целого числа. При этом у двухслойных обмоток должно быть принято преимущественно четное Nn1.
Принимаем
