Расчет пусковых характеристик

Произведем расчет пусковых характеристик для скольжений: 1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1.

Данные расчета занесем в таблицу 2.

9.1 Определяем приведенную высоту стержня

(9.1)

По рис. 6-46 [1] и 6-47 [1] определяем j = k_т =0,76 и j’ = k_д =0,775.

9.2 Определяем глубину проникновения тока

(9.2)

9.3 Определяем площадь стержня, ограниченную высотой h_c

, (9.3)

где b_r – ширина стержня ограниченная высотой h_c:

(9.4)

9.4 Определяем коэффициент площади

(9.5)

9.5 Определяем коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока

(9.6)

9.6 Определяем приведенное активное сопротивление вазы обмотки ротора с учетом вытеснения

(9.7)

9.7 Определяем коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока

(9.8)

9.8 Определяем коэффициент изменения индуктивного сопротивления

, (9.9)

9.9 Определяем индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом вытеснения

(9.10)

9.10 Определяем приближенный ток ротора без учета влияния насыщения

(9.11)

9.11 Определяем среднюю МДС обмотки

Принимаем для s =1 k_нас =1,3; I_1нас» k_нас × I’₂» 208,39 А.

(9.12)

9.12 Определяем фиктивную индукцию потока рассеяния в воздушном зазоре

, (9.13)

где C_N – коэффициент:

(9.14)

По рис. 6-50 [1] определяем c_d =0,6.

9.13 Определяем дополнительное раскрытие паза

(9.15)

9.14 Определяем уменьшение коэффициента проводимости рассеяния открытого паза

(9.16)

(9.17)

9.15 Определяем коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния

(9.18)

(9.19)

9.16 Определяем коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

(9.20)

(9.21)

9.17 Определяем индуктивное сопротивление обмотки статора

(9.22)

(9.23)

9.18 Определяем сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме

(9.24)

(9.25)

9.19 Определяем вспомогательные коэффициенты

(9.26)

(9.27)

9.20 Определяем ток в обмотке ротора

(9.28)

9.21 Определяем ток в обмотке статора

(9.29)

Полученное значение составляет 108,9% от принятого при расчете влияния насыщения значения, что допустимо так как не превосходит 10 процентов.

Относительное значение:

(9.30)

Рис. 4

Пусковые характеристики асинхронного двигателя

Таблица 2

Данные расчета пусковых характеристик двигателя

№ п/п	Расчетная формула	Единица	Скольжение
	0,8	0,5	0,2	0,0788	0,0186
		–	1,92	1,72	1,36	0,86	0,54	0,26
	j	–	0,76	0,55	0,24	0,09	0,08	0,08
		–	1,61	1,41	1,17	1,05	1,04	1,04
		–	1,439	1,32	1,15	1,05	1,05	1,05
		Ом	0,25	0,23	0,2	0,18	0,18	0,18
	k_д	–	0,77	0,85	0,93	0,97	0,98	0,98
		–	0,86	0,87	0,89	0,90	0,90	0,90
		Ом	1,075	1,09	1,12	1,13	1,13	1,13
		Ом	0,74	0,79	0,86	0,90	1,018	1,111
		Ом	0,936	0,967	1,009	1,046	1,16	1,23
		–	1,017	1,018	1,019	1,020	1,022	1,023
		Ом	0,56	0,60	0,73	1,23	2,65	10,19
		Ом	1,6	1,65	1,74	1,9	2,4	2,5
		А	224,2	216,22	205,9	167,8	106,4	36,2
		А	226,9	218,9	208,5	170,4	108,9	37,7
		–	5,66	5,46	5,20	4,25	2,72	0,94
		–	0,97	1,03	1,30	1,97	2,01	0,99

Пусковой момент:

(9.31)

Критическое скольжение:

(9.32)

Данные расчета для других скольжений приведены в табл. 2. Пусковые характеристики изображены на рис. 4.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

10.1. Определяем превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой внутри машины

, (10.1)

где a₁ – коэффициент теплоотдачи с поверхности, по рис. 6-59, б [1] a₁ =115 Вт/м²×°С;

K – коэффициент, учитывающий, что част потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаются через станицу непосредственно в окружающую среду, по табл. 6-30 [1] принимаем K =0,2;

P’_э.п1 – потери в пазовой части обмотки:

, (10.2)

где k_r – коэффициент увеличения потерь, для изоляции класса F, k_r =1,45.

10.2. Определяем перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора

, (10.3)

где П_П1 – расчетный периметр поперечного сечения паза статора:

, (10.4)

l_экв – средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции, для класса нагревостойкости F l_экв =0,16 Вт /(м × °С);

l’_экв – среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки, по рис. 6-62 [1] при d / d_из =0,95 l’_экв =1,4;

10.3. Определяем перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей обмотки статора

(10.5)

где П_Л1 – периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки, принимаем: П_Л1=П_П1=0,0786 м;

b_из.л1 – односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки, принимаем b_из.л1 =0,4мм;

P_э.л1 – потери в лобовой части обмотки

(10.6)

10.4. Определяем превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки статора над температурой воздуха внутри машины

(10.7)

где l_выл1 – вылет лобовых частей обмотки:

(10.8)

где К_выл – коэффициент, по табл. 6-19 [1] для 2p =4, К_выл =0,5;

10.5. Определяем среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины

(10.10)

10.6. Определяем превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды

Сумма потерь, отводимых в воздух внутри машины:

(10.11)

Эквивалентная поверхность охлаждения корпуса:

(10.12)

где П _р – условный периметр поперечного сечения ребер станины, по рис. 6-63 [1], для h =200 мм, П _р =0,39 м;

, (10.13)

где a_в – коэффициент подогрева воздуха, по рис. 6-60, б [1], для h =200 мм и D_а =0,349 м, a_в =23 Вт /(м² × °С);

10.7. Определяем среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды

(10.14)

10.8. Определяем требуемый для охлаждения расход воздуха

, (10.15)

где k_m – коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором:

, (10.16)

где m – коэффициент, для двигателей с 2p =4 и h =200 мм, m =2,5;

Подача воздуха, обеспечиваемая наружным вентилятором:

(10.17)

Обеспечиваемый наружным вентилятором расход воздуха больше требуемого, следовательно двигатель будет при работе охлаждаться в достаточной мере, и не перегреется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте представлены данные по расчету асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

В первом разделе осуществляется выбор главных размеров, таких как высота оси, диаметры статора, его длина. Все вышеназванные параметры асинхронных машин имеют жесткую привязку к числу полюсов и мощности, которая позволяет выпускать большое количество разнообразных типов двигателей для самых различных применений.

Во втором разделе определяется число пазов статора, числа витков обмоток, определяются обмоточные коэффициенты: распределения, укорочения и скоса, определяются магнитные параметры в воздушном зазоре. Коэффициент укорочения показывает насколько ЭДС катушки с укорочением меньше ЭДС катушки без укорочения, коэффициент укорочения b выбран таким, при котором достигается значительное снижение гармоник 5 и 7 порядков при незначительном снижении ЭДС. Коэффициент распределения показывает насколько ЭДС распределенной обмотки меньше ЭДС концентрической обмотки, распределенная обмотка позволяет значительно снижать гармонические высшего порядка. Коэффициент скоса показывает насколько ЭДС проводника со скосом меньше ЭДС проводника без скоса, значение скоса выбрано таким, чтобы ослабить первые зубцовые гармоники.

В третьем разделе рассчитывается зубцовая зона статора, определяются размеры пазов и зубцов.

В четвертом разделе определяется воздушный зазор, число пазов, основные размеры ротора, размеры зубцов и пазов. Стержни короткозамкнутой обмотки предусмотрено изготавливать литьем из алюминия, что позволяет получить практически любую требуемую форму стержня, а также выполнить на торцах ротора лопатки улучшающие охлаждение.

В пятом разделе производится магнитный расчет двигателя. Определяются магнитные напряжения всех участков магнитной цепи двигателя.

В шестом разделе осуществляется расчет параметров рабочего режима двигателя. Определяются активные и индуктивные сопротивления ротора и статора.

В седьмом разделе рассчитываются потери: потери в стали, механические потери, добавочные потери. Определяется ток холостого хода, коэффициент мощности на холостом ходу.

В восьмом разделе рассчитываются рабочие характеристики машины s = f(P₂), h = f(P₂), cosj = f(P₂), I₁ = f(P₂), P₁ = f(P₂).

В девятом разделе строятся пусковые характеристики I_1* = f(s), M_1* = f(s).

В десятом разделе осуществляется тепловой расчет двигателя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Копылов И. П. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия, 1980.

2. Домбровский В. В. Проектирование электрических машин переменного тока. Л.: Энергия, 1973.

3. Вольдек А. И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1978.

4. Сергеев П. С. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия, 1970.