Оглавление
| Введение..................................................................................................... 4 1. Выбор главных размеров..................................................................... 5 2. Определение числа пазов статора и числа витков в фазе обмотки статора.................................................................................................... 7 3. Расчет зубцовой зоны статора и воздушного зазора........................ 10 4. Расчет ротора...................................................................................... 14 5. Расчет намагничивающего тока.......................................................... 18 6. Расчет параметров рабочего режима................................................. 21 7. Расчет потерь....................................................................................... 26 8. Расчет рабочих характеристик........................................................... 29 9. Расчет пусковых характеристик......................................................... 32 10. Тепловой расчет................................................................................ 38 Заключение.............................................................................................. 41 Библиографический список..................................................................... 42 |
ВВЕДЕНИЕ
В данном курсовом проекте осуществляется расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет включает в себя все стадии проектирования новой асинхронной машины: от выбора главных размеров и соотношений до построения рабочих и пусковых характеристик.
Разрабатываемый асинхронный двигатель базируется на распространенной серии двигателей 4А. Разработанная в 60-х–70-х годах на основе рекомендаций МЭК и СЭВ, серия 4А до сих пор является основной серией выпускаемых асинхронных двигателей. Серия 4А включает в себя закрытое обдуваемое и защищенное исполнение, проектируемый двигатель по техническим условиям должен соответствовать закрытому обдуваемому исполнению. Обдув осуществляется вентилятором, расположенным снаружи корпуса двигателя, а также лопатками, отлитыми на торцах короткозамкнутого ротора. Для улучшения охлаждения и оптимизации тепловых режимов, снаружи корпус имеет ребрение.
По техническим условиям машина должна иметь конструктивное исполнение IM1001: IM100 – машина на лапах с подшипниковыми щитами; 1 – один горизонтальный цилиндрический вал.
Климатическое исполнение У3 (по ГОСТ 15150 – 69): У – эксплуатация на суше, реках или озерах в макроклиматических районах с умеренным климатом; 3 – Для эксплуатации в закрытых помещениях (объемах) с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе, например, в металлических с теплоизоляцией, каменных, бетонных, деревянных помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения; существенное уменьшение ветра; существенное уменьшение или отсутствие воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги).
Степень защиты IP44 (по ГОСТ 14254 – 96): 4 – защита от проникновения внешних твердых предметов диаметром ³1,0мм; 4 – защита от вредного воздействия в результате проникновения воды при сплошном обрызгивании.
ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
1.1. Определяем число пар полюсов
(1.1)
1.2. Находим высоту оси вращения
По рис. 6-7,а [1] определяем h =200 мм.
Из табл. 6-6 [1] находим Da =0,349 м.
1.3. Определяем внутренний диаметр статора
, (1.2)
где KD – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора асинхронного двигателя серии 4А, по табл. 6-7 [1] принимаем KD =0,66.
1.4. Вычисляем полюсное деление
(1.3)
1.5. Находим расчетную мощность двигателя
, (1.4)
где kE – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, по рис. 6-8 [1] находим kE =0,98
h – предварительное значение КПД, по рис. 6-9, б [1] h =0,9;
cosj – предварительное значение по рис. 6-9, б [1] cosj =0,9.
1.6. Зададимся предварительными электромагнитными нагрузками
По рис 6-11, б [1], для Da =0,349 м и 2p =4:
Линейная нагрузка A =36×103 А/м
Магнитная индукция в воздушном зазоре Bd =0,765 Тл.
1.7. Определим расчетную длину воздушного зазора
, (1.5)
где W – синхронная угловая скорость вала двигателя,
;
kB – коэффициент формы поля, предварительно, принимая, что поле синусоидально, kB =1,11;
kоб1 – обмоточный коэффициент, предварительно принимаем kоб1 =0,92.
Проверим полученное значение по отношению 
, по рис. 6-14, а [1] это отношение должно находиться в пределах 0,8…1,2: 
, необходимое условие выполняется, следовательно, главные размеры выбраны правильно.
Для расчета магнитной цепи помимо l d необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечников статора (l 1 и l ст1) и ротора (l 2 и l ст2). Поскольку длина сердечника не превышает 300 мм, то нет необходимости делать радиальные вентиляционные каналы. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции l 1= l ст1= l d.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПАЗОВ СТАТОРА И ЧИСЛА ВИТКОВ В ФАЗЕ ОБМОТКИ СТАТОРА
2.1. Определяем число пазов статора
, (2.1)
где t1 – зубцовое деление статора, предварительные значения определяются по рис. 6-15 [1], t1мин =0,0135 м; t1макс =0,0155 м.
Принимаем Z1 =48, тогда число пазов на полюс и фазу:
(2.2)
2.2. Определяем окончательное зубцовое деление статора
(2.3)
2.3. Находим число эффективных проводников в пазу
, (2.4)
где I 1н – номинальный ток обмотки статора,
(2.5)
Выбираем число параллельных проводников в пазу a =2.
(2.6)
2.4. Определяем окончательное число витков в фазе обмотки
(2.7)
2.5. Определяем окончательную линейную нагрузку
(2.8)
2.6. Определяем обмоточный коэффициент
Коэффициент распределения:
(2.9)
Коэффициент укорочения:
принимаем укорочение шага b1 =0,83
(2.10)
Коэффициент скоса:
(2.11)
, по 4-57 [2] для первых зубцовых гармоник: 
Обмоточный коэффициент:
(2.12)
2.7. Определяем магнитный поток в воздушном зазоре
(2.13)
2.8. Находим магнитную индукцию в воздушном зазоре
(2.14)
Найденные линейная нагрузка и магнитная индукция находятся в допустимых пределах.
2.9. Определяем плотность тока в обмотке статора
Поскольку нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока (AJ). Поэтому выбор допустимой плотности тока производим с учетом линейной нагрузки двигателя:
(2.15)
По рис 6-16, б [1] находим оптимальное значение произведения AJ:
AJ =188×109 А2/м3.
2.10. Определяем предварительное сечение эффективного проводника
(2.16)
Выбираем диаметр элементарного проводника dэл =1,6 мм, тогда по таблице П-28 [1] Sэл =2,011 мм2. Таким образом число элементарных проводников nэл =2. При этом сечение эффективных проводников:
(2.17)
Для выбранного провода среднее значение диаметра изолированного провода dиз =1,685 мм2.
2.11. Находим окончательную плотность тока в обмотке статора
(2.18)
