Асинхронный двигатель с фазным ротором - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Асинхронный двигатель с фазным ротором

Расчет параметров асинхронного двигателя, проверочный расчет магнитной цепи, также построение естественных и искусственных характеристик двигателя с помощью программы "КОМПАС". Главные размеры асинхронной машины и их соотношения. Расчет фазного ротора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

В данной работе произведен расчет параметров асинхронного двигателя, проверочный расчет магнитной цепи, также произведено построение естественных и искусственных характеристик двигателя с помощью программы «КОМПАС».
Пояснительная записка содержит 25 страниц формата А4, 4 таблицы, а также список используемой литературы, состоящей из 7 источников. Графическая часть выполнена на одном листе формата А1 и содержит общий вид магнитной системы двигателя, а также графики характеристик.
1. Главные размеры асинхронной машины и их соотношения
2.3 Размеры паза, зубца и пазовая изоляция
3.1 Число пазов на полюс и фазу ротора
5. Проверочный расчет магнитной цепи
7. Построение характеристик асинхронного двигателя
7.2 Искусственные характеристики двигателя
Асинхронный двигатель трехфазного тока представляет собой электрическую машину, служащую для преобразования электрической энергии трехфазного тока в механическую. Благодаря простоте устройства, высокой надежности и эксплуатации и меньшей стоимостью по сравнению с другими двигателями асинхронные двигатели трехфазного тока нашли широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве. С их помощью приводятся в движение металлорежущие и деревообрабатывающие станки, подъемные краны, лебедки, лифты, эскалаторы, насосы, вентиляторы и другие механизмы. Двигатель имеет две основные части: неподвижную - статор и вращающуюся - ротор. Статор состоит из корпуса, представляющего собой основание всего двигателя. Он должен обладать достаточной механической прочностью и выполняется из стали, чугуна и алюминия. С помощью лап двигатель крепится непосредственно к станине производственного механизма. В корпус вмонтирован сердечник статора, представляющий собой полый цилиндр, на внутренней поверхности которого имеются пазы с обмоткой статора. Часть обмотки, находящейся вне пазов, называется лобовой; она отогнута к торцам сердечника статора. Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже - из алюминиевого провода. В качестве изоляции проводов друг от друга используют бумагу и хлопчатобумажную ткань, пропитанные различными лаками, слюда, стекловолокно и различные эмали. Для изоляции проводов обмотки от сердечника статора служат электроизоляционный картон, слюда, асбест, стекловолокно.
Целью данной работы являлся расчет асинхронного двигателя с фазным ротором.
1 Главные размеры асинхронной машины и их соотношения
К главным размерам асинхронной машины относятся:
- расчетная длина воздушного зазора L б .
Эти размеры связаны с другими параметрами так называемой машинной постоянной:
где щ 1 - синхронная угловая частота вращения магнитного поля статора,
б б - расчетный коэффициент полюсного перекрытия, равный отношению полюсной дуги в n к полюсному делению ф;
K в - коэффициент, зависящий от формы кривой магнитного поля в воздушном зазоре;
В б - магнитная индукция в зазоре, Тл.
1.1 Определение главных размеров машины
Определим предварительно число пар полюсов статора по формуле
где f 1 - частота напряжения сети, Гц;
n 1 - синхронная частота вращения магнитного поля статора, об/мин.
Определим расчетную мощность из выражения
где К Е -коэффициент, показывающий какую часть от номинального напряжения составляет ЭДС в обмотке статора, К Е =0.97 [1, с.17, рис.4];
Р н - мощность на валу двигателя, кВт, ; Р Н = 2.4 кВт (по заданию);
з н - коэффициент полезного действия,%, Н =0.83 [1, с.17, рис.5];
cosц н - коэффициент мощности, cos ц Н =0.86[1, с.18, рис.6].
Определяем высоту оси вращения двигателя h по рис.7[1, с.18 ], h=56мм. Из ряда значений высоты оси вращения выбирается ближайшее к предварительно найденному меньшее стандартное значение высоты h=56мм.
Наружный диаметр статора D а принимается в соответствии с выбранной высотой оси вращения h по таблице 1 [1,с18] D а =0,089м.
Определим приближенно внутренний диаметр D по выражению
где K D - коэффициент для числа пар полюсов берем из таблицы 2. K D =0,65 [1, с. 18].
Полюсное деление статора определим из выражения
Далее определим расчетную длину статора из (1.1)
где б б - коэффициент полюсного перекрытия б б =0,64;
К об1 - коэффициент для двухслойной обмотки предварительно принимаем К об1 =0,95;
А- линейная нагрузка определяем по рис.8[1, с.19], А=А/м;
В б - магнитная индукция определяем по рис.8[1, с.], В б =0,81Тл.
Подставив полученные данные в формулу (1.1) получаем значение машинной постоянной
асинхронный двигатель ротор магнитный
Рассчитаем возможные числа пазов статора
где t 1 min , t 1 max - пределы возможных значений зубцового деления принимаем по рис 9[1,с.20], t 1 min =0,008м, t 1 max = 0,009м;
Выбираем число пазов исходя из 20.1?z 1 ?22.6. Принимаем z 1 =21.
Окончательно число пазов статора z 1 принимается из полученных пределов с учетом, что число пазов q 1 , приходящееся на фазу и полюс, должно быть целым
Окончательно зубцовый шаг статора определяем по формуле
Определяем количество эффективных проводников u n1
где а 1 - число параллельных ветвей в обмотке, а 1 = 1;
I 1н  - номинальный ток обмотки статора, А
Подставляем полученное значение в (2.4)
Округляем полученное значение до целого u n 1 =58.
Определим окончательное значение линейной нагрузки
Окончательное значение незначительно отличается от принятого ранее.
Выберем количество элементарных проводников в одном эффективном по выражению (2.8)
где n эл1 - число элементарных проводников в одном эффективном, принимаем n эл1 =1;
j доп - допустимая плотность тока, выбирается в пределах j доп =5ч6,5 А/мм 2 ;
Выбираем по приложению 2 [1,с.44] ближайшее большее сечение S c 1 =0.5мм 2 . В таблице 1 приведены основные размеры выбранного провода.
Номинальный диаметр неизолированного провода, мм, d
Среднее значение диаметра изолированного провода, мм, d из
Площадь поперечного сечения неизолированного проводника, мм 2 , S из
2.3 Размеры паза, зубца и пазовая изоляция
Определим общее число проводников в пазу
Определим площадь, занимаемую проводниками
где К з - коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками К з =0.72
Выбираем трапецеидальную форму паза т.к в этом случае активная зона машины оказывается использованной наилучшим образом.
b z 1 - ширина зубца, b z 1 =6мм; h n 1 - глубина паза, равная высоте зубца h n 1 =7.56мм ; h z 1 - высота зубца, h=7.56мм; b 1 - верхнее основание паза, b 1 =8мм; b - нижнее основание паза, b=7мм; Определим высоту ярма статора
Определяем воздушный зазор для двухполюсных двигателей (2р=4) мощностью до 20кВт по формуле:
Размер воздушного зазора АД округляют до 0.05 мм, если
3.1 Число пазов на полюс и фазу ротора
Для нормальной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы фазная обмотка ротора имела столько же фаз и полюсов, сколько и обмотка статора, т.е. m 2 = m 1 и p 2 = p 1 .
Число пазов на полюс и фазу ротора q 2 определим по формуле
Число пазов ротора z 2 определим по формуле
где U 1н - номинальное напряжение питания, В;
Е 2 - ЭДС фазы ротора при соединении в звезду
где U 2 k - напряжение на контактных кольцах U 2 k =200В.
Подставим полученное значение Е 2 в (3.3)
Определим число эффективных проводников в пазу
Полученное значение округляем до четного u n 2 =4, уточним число витков в фазе
Полученное значение U 2k удовлетворяет неравенству
следовательно параметры выбраны верно.
где К i - коэффициент учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I 1 /I 2 принимается по рис.10[1,с.24], К i = 0,89;
К пр - коэффициент для приведения параметров неподвижного ротора к параметрам статора, определяется по
где К об2 - обмоточный коэффициент ротора, выбирается по таблице 3[1,с.24] К об2 =0,955.
Подставим значение К об2 в формулу (3.10)
Подставим получившееся значение в формулу (3.9)
Определим количество эффективных проводников в пазу
Округляем полученное значение до целого u n 2 =4.
Выберем количество элементарных проводников в одном эффективном по выражению (2.8)
где n эл2 - число элементарных проводников в одном эффективном, принимаем n эл2 =2;
j доп - допустимая плотность тока, выбирается в пределах j доп =5ч6,5 А/мм 2 .
Выбираем по приложению 2 [1,с.44] ближайшее большее сечение S c 2 =0.57мм 2 . В таблице 2 приведены основные размеры выбранного провода.
Номинальный диаметр неизолированного провода, мм, d 2
Среднее значение диаметра изолированного провода, мм, d из2
Площадь поперечного сечения неизолированного проводника, мм 2 , S из2
Определим общее число проводников в пазу
Определим площадь, занимаемую проводниками
где К з2 - коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками К з =0,72
Выбираем трапецеидальную форму паза т.к в этом случае активная зона машины оказывается использованной наилучшим образом.
b z 2 - ширина зубца, b z 2 =7•10 -3 м;
h n 2 - глубина паза, h n 2 =9.25•10 -3 м ;
h z 2 - высота зубца, h z 1 =9.25•10 -3 м;
b 12 - верхнее основание паза, b 12 =12•10 -3 м;
b 2 - нижнее основание паза, b 2 =7•10 -3 м;
Параметрами асинхронного двигателя называют активное и индуктивное сопротивление обмоток статора R 1 , X 1 , ротора R 2 , X 2 , сопротивление взаимной индуктивности X 12 и расчетное сопротивление R 12 (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
где l п - длина прямолинейных пазов, равная длине статора, м;
l л - длина лобовой части обмоток, м, определяется по
где К л - коэффициент, принимается по таблице 4[1,с.25], К л =1,55;
В- длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части, принимается В=0,015м;
в- относительное укорочение шага обмотки, в=1.
Подставим полученные значения в формулу(4.2)
Подставим полученное значение в формулу (4.1)
Определим общую длину проводников фазы обмотки статора
Определим активное сопротивление фазы обмотки
где с- удельное сопротивление медного материала обмотки при температуре 115єС с изоляцией класса F, с=2;
Вычислим по формулам (4.1), (4.2), (4.5), (4.6) те же параметры ротора
Определим среднюю длину витка обмотки ротора
Определим общую длину проводников фазы обмотки ротора
Определим активное сопротивление фазы обмотки ротора
Приведенное сопротивление ротора определим по формуле
5. Проверочный расчет магнитной цепи
Определим магнитный поток в воздушном зазоре
Определим магнитную индукцию в воздушном зазоре, она должна незначительно отличаться от ранее принятой
Определим магнитную индукцию в зубце статора, при постоянном сечении
где К с - коэффициент заполнения стали, К с =0,97.
Намагничивающий ток определяется после расчета магнитной цепи, т.е. после определения суммы магнитных напряжений на каждом участке прохождения магнитного потока.
Cуммарное магнитное напряжение на пару полюсов находится по формуле
где F д - магнитное напряжение воздушного зазора;
F z 1 - магнитное напряжение зубцовой зоны статора;
F z 2 - магнитное напряжение зубцовой зоны ротора;
F c 1 - магнитное напряжение ярма статора;
F c 2 - магнитное напряжение ярма ротора;
Магнитное напряжение воздушного зазора определяется по формуле
К д - коэффициент воздушного зазора
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора определяется по формуле
где H z 1 - напряженность поля в зубце статора по кривой намагничивания при индукции B z 1 , определяется из таблицы для электротехнической стали [приложение Д], H z 1 = 370 А/м
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора определяется по формуле
где H z 2 - напряженность поля в зубце ротора по кривой намагничивания при индукции B z 2 , [приложение Д], H z 2 = 70 А/м;
Определим магнитную индукцию в зубце ротора по формуле
где L ст2 = L ст1 - длина магнитопровода
Определим напряженность магнитного поля ярма статора из выражения
где L c 1 - длина средней магнитной линии ярма статора
Н с1 = 370 - напряженность поля в ярме статора при индукции B c 1 , находится по кривой намагничивания [2, с.88]
Вычислим напряженность магнитного поля в ярме ротора по формуле
где L c 2 - длина средней магнитной линии ярма ротора определяется по формуле
H с2 - напряженность поля при индукции В с2 [2, с.88]
Определим длину средней магнитной линии ярма ротора
где h c 2 - высота ярма ротора, которая определяется по формуле [2, с.194]
Вычислим магнитную индукцию в ярме ротора по формуле
Напряженность поля в ярме ротора будет равна H c 2 = 70 А/м; [2, с.88];
Найдем суммарное магнитное напряжение по формуле
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. Если в пазу помещается только одна катушечная сторона, то получается однослойная обмотка, если две катушечных стороны, то - двуслойная. Двухслойные обмотки применяются практически во всех машинах переменного тока, начиная с машин мощностью 15-16 кВт и выше.
Ввиду большой трудоемкости, в данной работе построение схемы обмоток статора не производится.
7 . Построение характеристик асинхронного двигателя
Определим характеристики М=f(S) и механической характеристики
при помощи формулы Клосса для номинального режима работы двигателя
где М- развиваемый двигательный момент, Н·м;
M max - максимальный момент на механической характеристике, Н·м;
S н - скольжение в номинальном режиме определяется по формуле
где n 1 - номинальная синхронная частота вращения,n 1 =1500 об/мин;
n н - номинальная частота вращения n н =1430 об/мин.
где л = М мах /М н = 1.8 - характеризует перегрузочный момент на валу двигателя (по заданию)
Используя известные параметры, получим
где Р н - номинальная мощность, Вт;
щ н - номинальная угловая частота вращения, Гц, определяется по
Подставим значения Р н и щ н в формулу (7.3)
Определим критическое скольжение S кр , учитывая, что
Вычислим значения момента М от различных значений скольжения S, лежащих в пределах от 0 до 1, по формуле Клосса и построим график зависимости M = f (S);
Вычислим значения угловой частоты вращения ротора w, при найденных выше значениях момента, по формуле, а так же построим механическую характеристику двигателя w = f (M),
7.2 Искусственные характеристики двигателя
Регулирование частоты вращения с изменением скольжения осуществляется при введении добавочного сопротивления в цепь фазного ротора. С изменением сопротивления меняются характеристики АД.
При полном введении сопротивления, АД работает на характеристике кривой I, разгоняясь до первой установившейся частоты вращения n уст1 .
В дальнейшем из цепи ротора выводится часть сопротивления. Двигатель переводится на работу по характеристике II, разгоняясь до второй установившейся частоты вращения n уст2 .
В третьем положении реостата регулировочные сопротивления полностью выводятся из фаз обмотки ротора, и двигатель работает на естественной характеристике III, разгоняясь до третьей установившейся частоты вращения n уст3 .
Зависимость скольжения от изменения полного сопротивления ротора определяется согласно формуле (7.7) при неизменной нагрузке
где S e - скольжение на естественной характеристике, S e = S н ;
S u - скольжение на искусственной характеристике;
Примем добавочные сопротивления равными R d 1 = 10 Ом и R d 2 5 Ом и определим скольжение S u 1 для первой номинальной частоты вращения n уст1 .
Определим n уст1 и w уст1 по формулам
Вычислим номинальный момент M n 1 , и критическое скольжение S kp 1 для данной частоты вращения n уст1
Вычислим значения момента М от различных значений скольжения S, лежащих в пределах от 0 до 1
Определим скольжение S u 2 для второй номинальной частоты вращения n уст2 .
Определим n уст2 и w уст2 по формулам
Вычислим номинальный момент M n 1 , максимальный момент и критическое скольжение S kp 1 для данной частоты вращения n уст1
Вычислим значения момента М от различных значений скольжения S, лежащих в пределах от 0 до 1
На основании полученных данных построим графики зависимости частоты вращения от изменяющегося момента n уст1 = f (M' 1 ), n уст2 = f (M' 2 ), n n = f (M) рисунок 5, а также графики зависимости момента от скольжения
M = f (S), M' 1 = f (S), M' 2 = f (S)
- внутренний диаметр статора 0,0578 (м)
- расчетная длина воздушного зазора =0,0130 (м)
- магнитные потоки в воздушном зазоре 0,008 (Вб)
Число эффективных поводников в пазу
В данном курсовом проекте мы, используя основы теории, устройства элементов и принцип действия асинхронных машин, номинальные параметры и каталожные данные, был произведен выбор и расчет основных размеров и параметров асинхронного двигателя с фазным ротором, расчет и построение естественных и искусственных механических характеристик.
Посредством курсового проекта был закреплен комплекс теоретических знаний по проектированию наиболее распространенного асинхронного двигателя.
1Асинхронные двигатели общего назначения/ Е. П. Бойко, Ю. В. Гаинцев, Ю.М. Ковалёв и др.; Под ред. В. М. Петрова и А. Э. Кравчика. - М.: Энергия, 1980.-488с.
2Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А. Э. Кравчик, М. М. Шлоф, В. И. Афонин, Е. А. Соболевская. - М.: Энергоиздат, 1982. - 504с.
3Гольдберг О. Д., Турин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов/ Под ред. О. Д. Гольдберга. - М.: Высшая школа, 1984. - 434с.
4Турин Я. С., Кузнецов Б. И. Проектирование серий электрических машин. - М.: Энергия, 1978. - 480с.
5Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов.-В 2-х кн.: кн.
1/ И. П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И. П. Копылова.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1993.- 464с.
6Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов.-В 2-х кн.: кн.
2/ И. П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П, Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И. П. Копылова.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1993.- 384с.
Выбор, расчёт размеров и параметров асинхронного двигателя с фазным ротором. Главные размеры асинхронной машины и их соотношения. Обмотка, паза и ярма статора. Параметры двигателя. Проверочный расчет магнитной цепи. Схема развёртки обмотки статора. курсовая работа [361,2 K], добавлен 20.11.2013
Конструктивная разработка и расчет трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором. Расчет статора, его обмотки и зубцовой зоны. Обмотка и зубцовая зона фазного ротора. Расчет магнитной цепи. Магнитное напряжение зазора. Намагничивающий ток двигателя. курсовая работа [1,6 M], добавлен 14.06.2013
Определение размеров асинхронной машины. Расчет активного сопротивления обмотки статора и ротора, магнитной цепи. Механическая характеристика двигателя. Расчёт пусковых сопротивлений для автоматического пуска. Разработка схемы управления двигателем. курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.02.2014
Рабочие характеристики асинхронного двигателя, определение его размеров, выбор электромагнитных нагрузок. Расчет числа пар полюсов, мощности двигателя, сопротивлений обмоток ротора и статора, магнитной цепи. Механические и добавочные потери в стали. курсовая работа [285,2 K], добавлен 26.11.2013
Главные размеры, расчет параметров сердечника стартера, сердечника ротора, обмотки статора. Определение размеров трапецеидальных пазов, элементов обмотки, овальных закрытых пазов ротора. Расчет магнитной цепи ее параметров, подсчет сопротивления обмоток. курсовая работа [2,7 M], добавлен 31.10.2008
Выбор основных размеров двигателя. Расчет обмоток статора и ротора, размеров зубцовой зоны, магнитной цепи, потерь, КПД, параметров двигателя и построения рабочих характеристик. Определение расходов активных материалов и показателей их использования. курсовая работа [602,5 K], добавлен 21.05.2012
Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь, рабочих и пусковых характеристик. курсовая работа [218,8 K], добавлен 27.10.2008
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Асинхронный двигатель с фазным ротором курсовая работа. Производство и технологии.
Курсовая работа по теме Проектирование и исследование механизма двигателя внутреннего сгорания
Контрольная Работа 5 Класс Углы
Эссе Индивидуальность Это Неповторимый
Отчет По Преддипломной Практике Землеустройство И Кадастры
Подготовиться К Публицистическому Сочинению О Памятнике Культуры
Сочинение На Тему Петра Гринева
Контрольная работа по теме Анализ динамики внутреннего состояния системы в стратегическом управлении
Реферат по теме Закон партиципации (сопричастия)
Контрольная работа по теме Расчет характеристик радиолинии
Служба Охраны Труда На Предприятии Реферат
Реферат по теме Джунгарское нашествие на территории Казахстана
Титульный Лист Реферата Образец На Английском
Дипломная работа по теме Оценка финансовой устойчивости предприятия
Контрольная Работа 8 Класс Макарычев Ответы
Доклад: Тема обреченности в поэзии
Реферат: Эволюционная социология Герберта Спенсера
Эссе Метерлинка 8 Букв
Сочинение По Тексту Чарской Егэ
Курсовая работа: Ликвидность и платежеспособность предприятия, методы оценки и управления
Сочинение Егэ Андреев
Управление качеством на предприятии на примере ОсОО "Риха" - Менеджмент и трудовые отношения отчет по практике
Состояние фонематических процессов у старших дошкольников с ОНР - Педагогика дипломная работа
Контроллинг - Программирование, компьютеры и кибернетика курс лекций