Для двигателей при размерах внутренних диаметров от 50 до 200 мм, воздушный зазор принимается в пределах 0,3...0,5мм.

Принимается воздушный зазор .

Зубцовое деление (зубцовый шаг) ротора:

;

Количество эффективных проводников вначале определяется при условии, что число параллельных ветвей в обмотке равно единице ( ).

Сечение эффективных проводников определяется, исходя из допустимой плотности тока , которая для мягких секций принимается в пределах , для машин мощностью 1-100 кВт (большая плотность для машин меньшей мощности).

Условие не выполняется, эффективный проводник разделяется на три элементарных в одном эффективном - .

Далее по табл. 1.5 [1], выбираются стандартное сечение проводника , ближайшее к ; марка провода; диаметры и сечения «голого» и изолированного проводов .

Выбирается провод ПЭТ-155, , , , .

Уточняется плотность тока:

Уточненное значение плотности тока лежит в рекомендуемых пределах .

Размеры паза зубца и пазовая изоляция.

Общее число проводников в пазу:

;

Площадь, занимаемая проводниками:

Свободная площадь паза:

где - коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками.

Ширина и высота шлица паза:

;

В фазных роторах с катушечной обмоткой выполняют прямоугольные открытые пазы, ширину паза выбирают из соотношения:

;

Высоту паза можно определить из формулы :

, где

После предварительных расчетов необходимо уточнить размер зубца ротора в наиболее узком сечении и проверить соответствие индукции ее допустимому значению.

Рисунок 2.2 – Эскиз паза ротора.

3. Параметры двигателя.

Параметрами асинхронного двигателя называют активное и индуктивное сопротивление обмоток статора R₁, X₁, ротора R₂, X₂, сопротивление взаимной индуктивности X₁₂ и расчетное сопротивление R₁₂ (R_μ), введением которого учитывают потери мощности в стали статора.

Для расчета активного сопротивления необходимо определить среднюю длину витка обмотки, состоящую из суммы прямолинейных пазов и изогнутых лобовых частей катушки:

- для статора:

- для ротора:

Точный расчет длины лобовой части обмотки трудоемок, поэтому необходимо использовать эмпирические формулы. Ниже приводятся формулы для расчета лобовой части всыпных обмоток:

- для статора:

;

- для ротора:

;

где - коэффициент, принимаемый по таб. 1.8 [1], для ;

- длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части;

- средняя ширина катушки, определяется по дуге окружности, проходящей по серединам высот пазов:

- в статоре:

;

- в роторе:

;

- относительное укорочение шага обмотки, для диаметральных обмоток.

Общая длина проводников фазы обмотки:

- для статора:

- для ротора:

Активное сопротивление фазы обмотки:

где - удельное сопротивление медного материала обмотки; при расчетной температуре 75°С с изоляцией класса А, В, Е ; при расчетной температуре 115 ° С с изоляцией F, H .

---

- для статора:

- для ротора:

Используя приведённые выше выражения, определяется активное сопротивление фазы обмотки статора и неподвижного ротора с контактными кольцами.

Приведенное сопротивление ротора определяется по формуле:

4. Проверочный расчет магнитной цепи.

Магнитный поток в воздушном зазоре определяется из выражения:

;

Магнитная индукция, в воздушном зазоре должна незначительно отличаться от предварительно принятой:

;

Магнитная индукция в зубце статора при постоянном сечении определяется по формуле:

;

Магнитная индукция в ярме статора рассчитывается по формуле:

;

Намагничивающий ток определяется после расчета магнитной цепи, т.е. после определения суммы магнитных напряжений на участках прохождения магнитного потока.

На этапе выполнения курсовой работы принимается для двигателей мощностью 2…50кВт.

5. Схема развертки обмотки статора.

Обмотки машин переменного тока разделяются на всыпные из мягких катушек, полужесткие и жесткие Рассматриваемые обмотки, состоящие из катушек, также называют секциями, так как они имеют два вывода.

В крупных машинах используют стержневые обмотки статоров и роторов.

Всыпная обмотка укладывается в полузакрытые пазы, имеющие узкий шлиц, через который поочередно каждый из проводников катушки опускают, «всыпают» в пазы. Наибольший диаметр провода, применяемого для всыпных обмоток, не превышает 1,8 мм, так как провода большого диаметра имеют слишком большую жесткость и плохо уплотняются в пазах во время укладки.

---

Рисунок 5.1 – Схема развертки обмотки статора (Z=24, q₁=4, 2p=2.)

---

6. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Механической характеристикой двигателя называется зависимость его угловой частоты вращения от развиваемого момента ω=f(М). В технической литературе часто механическую характеристику представляют в виде зависимости числа оборотов в минуту от момента n=f(М). Так как ω и n связаны постоянным соотношением , то очертания обеих характеристик подобны.

Для трехфазного асинхронного двигателя зависимость частоты вращения ротора от электромагнитного момента выражается громоздкой функцией, неудобной для анализа. Поэтому широкое применение получила зависимость момента от скольжения М=f(S), причем частота вращения ротора и скольжения связаны простым соотношением n = n₁(1-S).

Расчет и построение механической характеристики.

Для расчета характеристики М=f(S) и механической характеристики ω=f(M) можно воспользоваться известной упрощенной формулой Клосса:

где М - развиваемый двигательный момент, Нм, при соответствующем скольжении S; S_кр - критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту М_max на механической характеристике.

Для номинального режима работы:

где S_H - скольжение в номинальном режиме двигателя.

Номинальный момент:

;

Угловая частота вращения ротора ω с угловой синхронной частотой магнитного поля ω ₁ связана соотношением , тогда в номинальном режиме :

;

Максимальный момент определяется из соотношения М_max/М_н, приведенного в задании.

;

Таким образом, неизвестным остается критическое скольжение S_кр, которое необходимо рассчитать, учитывая, что 0<S_кр< 1 и S_кр > Sн.

Критическое скольжение:

Далее, задаючись значениями скольжения S от 1 до 0, получают значения М для этих скольжений. И для них же определяют угловую частоту ротора .

В расчетно-пояснительной записке приводится расчет М для одного значения скольжения, для других значений скольжения расчет выполняется в табличной форме (табл. 6.1)

S, о.е.	0	0,01	0,02	Sн	0,1	0,2	Sкр	0,4	0,6	0,8	1,0
М, Нм	0	7,42	14,74	28,66	60,44	77,32	77,38	63,35	47,89	37,69	30,86
ω , 1/с	314	310,86	307,72	301,44	282,6	251,2	248,7	188,4	125,6	62,8	0

Таблица 6.1 Данные расчета механической характеристики.

По результатам расчета выполняется 2 рисунка: зависимость М = f(S) и механическая характеристика ω = f(M).

Рисунок 6.1 - Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Рисунок 6.2 – Зависимость М = f(S).

---

7. Расчет пусковой диаграммы и пускових сопротивлений для автоматического пуска.

7.1 Расчёт пусковых сопротивлений асинхронного

двигателя с фазным ротором.

Регулирование частоты вращения двигателя изменением скольжения нашло широкое применение для привода подъёмно-транспортных механизмов. Оно осуществляется путём введения в цепь фазного ротора регулировочных (добавочных) сопротивлений.

В момент пуска все сопротивления введены в цепь, и машина разгоняется до первой установившейся скорости. При переключении между сопротивлениями двигатель переходит на работу по следующей искусственной характеристике и разгоняется до следующей установившейся скорости. Таким образом, при большом моменте статического сопротивления рабочего механизма происходит плавный разгон двигателя до номинальных оборотов.

Расчёт добавочного сопротивления

;

где и - критическое скольжение естественной и искусственной механической характеристик, , , - активное сопротивление фазы обмотки ротора: .

7.2 Пусковая диаграмма асинхронного двигателя.

Расчёт резисторов в цепи ротора, обеспечивающих заданную пусковую диаграмму, для асинхронного электропривода с фазным ротором является наиболее часто встречающейся задачей.

Под пусковой диаграммой понимают совокупность двух или более искусственных механических характеристик, которые используются при пуске АД в пределах от М₁ до М₂.

Пусковая диаграмма строится в предположении, что рабочий участок механических характеристик близок к линейному.

При построении пусковой диаграммы предельный момент М₁ не может быть больше критического и обычно принимается (0,8-0,9)М_max, а момент переключения М₂ должен составлять (1,1-1,25) М_с. М_с = М_н

Число ступеней пусковой диаграммы m (равно числу искусственных характеристик) и значение моментов М₁ и М₂ связаны между собой соотношением.

;

где - значение момента в относительных единицах.

;

;

Окончательно принимается m = 3.

Находится М'₂ с учётом, что m = 3 по формуле:

Рисунок 7.1 – пусковая диаграмма асинхронного двигателя.

После этого определяется отношение и величина сопротивления по ступеням по формуле:

;

;

;

Рассчитываются сопротивления по секциям:

;

;

;

Схема включения резисторов в цепи фазного ротора асинхронного двигателя, при m = 3 приведена на рис. 7.2

Рисунок 7.2 - Силовая схема управления трёхфазным

асинхронным двигателем с фазным ротором.

---

Смотрите также файлы

• Электромагнитная совместимость и средства защиты.docx

• Электромагнитны переходные процессы.pdf

• вопросы 2017-2018.docx

• Лабараторна робота №8 ТП Ч.2.docx

• 2 (1).docx