Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором

Изготовление и проектирование асинхронного двигателя. Электромагнитный расчет зубцовой зоны, обмотки статора и воздушного зазора. Определение магнитной цепи и рабочего режима. Тепловой, механический и вентиляционный расчеты пусковых характеристик.


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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Направление - Электроэнергетика и электротехника
Кафедра - «Электротехнические комплексы и материалы»
на тему: ДВИГАТЕЛЬ АСИНХРОННЫЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Асинхронные машины, особенно широко они применяются как электродвигатели, являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. Применение асинхронных двигателей в качестве электропривода подавляющего большинства механизмов объясняется простотой конструкции, надёжностью и высоким значением КПД этих машин.
Важнейшим требованием при изготовлении и проектировании электрических машин является минимальная материалоёмкость. Экономия материалов связана с применением безотходной и малоотходной технологии. Электрические машины с безотходной технологией изготовления имеют преимущества перед обычными машинами в стоимости.
Проектируемая электрическая машина должна иметь высокие показатели (КПД и cosц). Электрические машины с минимальными потерями позволяют уменьшить вложение материалов в энергосистему. Высокие энергетические показатели электрической машины гарантируют снижение уровня текущих затрат при эксплуатации. Вновь разрабатываемые электрические двигатели должны соответствовать ГОСТ, быть надёжными и иметь срок службы 8 - 10 лет.
С 1946 года асинхронные двигатели выпускаются едиными сериями. Это значительно облегчает выбор, установку, обслуживание и ремонт электрооборудования. В 70-х годах была разработана и внедрена единая серия асинхронных двигателей 4А. Одновременно с конструкцией двигателей разрабатывались электротехническая сталь, провода, изоляция и технология. В 80-х годах организацией социалистических стран «Интерэлектро» разработана новая унифицированная серия асинхронных двигателей АИР, предназначенная для использования во всех странах - членах СЭВ. Машины серии АИР, которые производятся во всех этих странах, отличаются повышенными надёжностью и перегрузочной способностью, расширенным диапазоном регулирования, лучшими массогабаритными и энергетическими показателями, а также улучшенными виброакустическими характеристиками по сравнению с машинами серии 4А. Поэтому в качестве прототипа была выбрана машина серии АИР.
Обоснование и выбор основных размеров
Выбираем наружный диаметр сердечника статора [1, с.344 таблица9.9].
Внутренний диаметр сердечника статора [1, с.344, (9,2)]:
где - коэффициент, характеризующий отношения внутренних и внешних диаметров сердечников статоров асинхронных двигателей при различных числах полюсов [1, с.344, таблица 9.9]:().
Полюсное деление ф[1 с.344, (9,3)]:
где - коэффициент отношения ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению.
- КПД двигателя, принимаем [1, c.345, рис. 9.21],
- коэффициент мощности, принимаем .
Предварительный выбор электромагнитных нагрузок на основании опытных данных нагревостойких двигателей:
Выбираем обмоточный коэффициент для однослойной обмотки (при ): .
Расчетная длина магнитопровода [1, с.348, (9,6) ]:
- синхронная угловая частота двигателя
Критерием правильности выбора главных размеров служит отношение л, определяемое по формуле:
На этом выбор основных размеров заканчивается. Для дальнейшего расчета необходимо определить полностью конструктивную длину и длину стали сердечников статора и ротора.
2 Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
Выберем предельные значения зубцового деления[1, с.351, рис.,26]:
Возможное число пазов статора [1, с.351, 9,16)]:
Выбираем окончательно число пазов статора . Выбор обосновывается тем, что число пазов статора в большинстве асинхронных двигателей должно быть кратно числу фаз, а число пазов на полюс и фазу (q) - целым. Обмотки с дробным числом q при сравнительно небольших числах пазов и полюсов, характерных для большинства асинхронных двигателей, приводят к некоторой асимметрии МДС. Большее количество пазов приводит к улучшению рабочих характеристик, но и одновременно к увеличению расхода меди, т.е. стоимость машины при этом повышается.
Окончательное значение зубцового деления статора [1, с.238]:
Номинальный фазный ток обмотки статора [1, с.352, (9,18)]:
Число эффективных проводников в пазу [1, с.352, (9,17)]:
Принимаем тогда окончательное значение числа проводников в пазу, [1, с.352,]:
Число витков в фазе обмотки статора [1, с.352, (9,20)]:
Найдём окончательное значение линейной нагрузки [1, с.353, (9,21)]:
Полученное значение сопоставляем с рекомендуемым А/м, Различия не превышают 2 %.
Рассчитаем значение потока [1, с.353, (9,22)]:
Определим значение индукции в воздушном зазоре [1, с.353, (9,23)]:
Полученное значение сопоставляем с рекомендуемым Тл, Различия не превышают 2 %.
Значения и находятся в допустимых пределах к рекомендуемым.
С точки зрения повышения использования активных материалов плотность тока должна быть выбрана как можно большей, но при этом возрастают потери в меди обмотки. Увеличение потерь сказывается, во-первых, на повышении температуры обмотки и, во-вторых, на КПД двигателя. Определим допустимую плотность тока в обмотке статора с учётом линейной нагрузки двигателя [1, с.354, (9,25)]:
где - среднее значение тепловой нагрузки [1, с.354, рис. 9,27] зависящее от , А 2 /м 3 .
Площадь поперечного сечения эффективного проводника предварительно [1, с.353, (9,24)]:
Принимаем число элементарных проводников [1, с. 354, (9,24)], тогда
Принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ [с.713, табл. Приложение 28]:
d из =0,001 мм - диаметр неизолированного провода ;
Уточнённое значение плотности тока в обмотке статора [1, с.356, (9,27)]:
Плотность тока в обмотке статора попадает с достаточной степенью точности в полученное предварительно значение, что является критерием правильности произведенных расчетов.
Расчёт зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Рисунок 1 - Трапецеидальные пазы статора
Выбираем допустимые значения индукции: в ярме статора - Тл; в зубцах статора при постоянном сечении - Тл. Выбираем способ изолирования листов - оксидирование, тогда коэффициент заполнения сердечника сталью для статора [1, с.358, таблица 9,13].
Определим ширину зубцов статора [с.362., формула 9-37]:
Найдём высоту ярма статора [с.356, формула 9-28]:
Высота шлица h ш =0,5·10 -3 м, для двигателей с h = 112 мм. Ширина шлица полузакрытых пазов b ш = 3,5·10 -3 м, [с.363].
Определим размеры паза в штампе [с.362, формулы 9-38, 9-40]:
Клиновую часть паза найдём из выражения [с.365, формулы 9-45]:
Одностороннюю толщину изоляции в пазу b из = 0,25·10 -3 м [с.77, табл.3-1]-материалпленкостеклопласт изофлекс для класса изоляции B.
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:
Площадь поперечного сечения прокладок [с.365, формула 9-47]:
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки [с.365, формула 9-48]:
Подсчитаем коэффициент заполнения паза:
Вывод: Полученное значение k з допустимо для ручной укладки обмотки (k з = 0,70,74).
Воздушный зазор [с.367, рис. 9-31], зависит от D: д = 0,45·10 -3 м. Правильный выбор воздушного зазора д во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Чем меньше воздушный зазор, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение, составляющее основную часть МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение зазора приводит к соответственному уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает его cosц, и уменьшаются потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение д приводит к возрастанию амплитуды пульсаций индукции в воздушном зазоре и, как следствие этого, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому КПД двигателей с очень малыми зазорами не улучшается, а часто даже становится меньше. Необходимо также учесть условие механической прочности так, чтобы прогиб вала не привёл к касанию сердечников ротора и статора.
Число пазов ротора [с.373, табл. 9-18] при 2р=2 и Z 1 =18: Z 2 =21. В зависимости от соотношения Z 1 и Z 2 в той или иной степени проявляются синхронные или асинхронные моменты от высших гармоник. Их влияние на момент от первой гармонической приводит к появлению пиков и провалов в результирующей кривой момента. В поле зазора присутствуют также высшие гармоники, порядок которых определенным образом связан с числами пазов и полюсов машины. Эти зубцовые гармоники вызывают шум и вибрацию при работе двигателя в номинальном режиме. Их влияние особо заметно при малых воздушных зазорах. Наилучшие сочетания Z 1 и Z 2 сведены в таблицу 9-18.
Длина сердечника ротора принимается равной длине сердечника статора: l 2 = l = 0,142 м.
Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал [с.385, формула 9-102]:
где k B = 0,23 - эмпирический коэффициент [с.385, табл. 9-19], зависит от h и 2р.
Ток в стержне ротора [с.370, формула 9-57]:
где k i - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания на отношение I 1 / I 2 [с.183, рис. 6-22]:
Значение коэффициента приведения токов v i [с.374, формула 9-66]:
Площадь поперечного сечения стержня предварительно [с.375, формула 9-68]:
где J 2 =А /м 2 - плотность тока в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием, пределы((2,53,5)), тогда:
Выбираем пазы ротора грушевидной формы. Форма паза и конструкция обмотки короткозамкнутого ротора определяются требованиями к пусковым характеристиками двигателя и его мощностью. В асинхронных двигателях мощностью до 50 - 60 кВт обычно выполняют грушевидные пазы и литую обмотку из алюминия (Приложение Д).
Размеры шлица [с.380]: b ш2 =1,5·10 -3 м; h ш2 =0,75·10 -3 м.
Выбираем допустимую индукцию для зубцов ротора [с.357, табл. 9,12] В Z2 =1,75 Тл.
Допустимая ширина зубца [с.380, формула 9-75]:
Размеры паза рассчитаем, исходя из условия постоянства ширины зубцов ротора [с.380, формулы 9-76, 9-77, 9-78]:
Площадь поперечного сечения стержня [с.380, формула 9-79]:
Выбираем короткозамыкающие кольца [с.376, рис.9-37,б]:
ток в короткозамкнутом кольце [с.376, формула 9,70]:
где Д - коэффициент [с.376, формула 9,71]:
Плотность тока в замыкающих кольцах выбирают в среднем на 15 - 20% меньше, чем в стержнях из-за лучших условий охлаждения колец, а также потому, что в машинах, в которых для улучшения пусковых характеристик используют эффект вытеснения тока, большое сопротивление замыкающих колец снижает кратность увеличения общего сопротивления обмотки ротора при пуске.
Рисунок 2 - Грушевидные пазы ротора
Площадь поперечного сечения кольца [с.376, формула 9-72]:
Магнитопровод из стали марки 2013- это тонколистовая холоднокатаная изотропная электротехническая сталь, выпускается в виде рулонов, листов и резаной ленты. По типу покрытия эти стали выпускаются с термостойким электроизоляционным покрытием, с нетермостойким и без покрытия. Толщина листов 0,5 мм.
Магнитное напряжение воздушного зазора [c.386, формула 9-103]:
где k д - коэффициент воздушного зазора машины [c.174, формула 4-19]:
0 - магнитная постоянная, 0 = 410 -7 Гн/м, где
Для определения магнитного напряжения зубцовой зоны статора прежде найдём индукцию в ней [c.387, формула 9-105]:
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора [с.387, формула 9-105а]:
h Z1 - высота зубца, h Z1 = h П = 0,0185м;
H Z1 - напряженность поля в зубцах статора [c.701, табл. П 1.10]
H Z1 = 1890 А /м, для В Z1 = 1,87 Тл.
Для определения магнитного напряжения зубцовой зоны ротора прежде найдём индукцию в ней [c.390, формула 9-109]:
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора [с.388, формула 9-108]:
h Z2 - высота зубца, h Z2 = h П2 -0,1·b2= 0,0187 м;
H Z2 - напряженность поля в зубцах ротора [с.701, табл. П 1.10]:
H Z2 = 1330 А /м, дляВ Z2 = 1,75 Тл,
Коэффициент насыщения зубцовой зоны [с.391, формула 9-115]:
если k Z >1,5 - 1,6, имеет место чрезмерное насыщение зубцовой зоны; если
k Z <1,2, то зубцовая зона мало использована или воздушный зазор взят слишком большим. В данном расчёте коэффициент насыщения зубцовой зоны входит в диапазон рекомендуемых значений.
Магнитное напряжение ярма статора. Предварительно найдём длину средней магнитной силовой линии в ярме статора[c.394, формула 9-119]:
Индукция в ярме статора [c.394, формула 9-117]:
Напряжённость поля ярма статора при индукции [c.700, табл. П-1.9]:
Магнитное напряжение ярма ротора. Рассчитаем высоту спинки ротора [c.395, формула 9-123]:
Предварительно определим длину средней магнитной силовой линии в ярме ротора [c.395, формула 9-127]:
Индукция в ярме ротора [c.395, формула 9-122]:
Напряжённость поля ярма ротора при индукции [c.700, табл. П-1.9]:
Магнитное напряжение на пару полюсов [c.396, формула 9-128]:
Коэффициент насыщения магнитной цепи [c.396, формула 9-129]:
Для проверки найдем относительное значение намагничивающего тока [c.195, формула 6-130]:
Вывод: Относительное значение должно входить в обозначенные для него пределы 0,2Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором курсовая работа. Производство и технологии.
Сочинение На Тему Жаркий День
Доклад: Гроув Эндрю
Принцип разделения властей: понятие и виды
Курсовая работа по теме Бизнес–план рекламного агентства
Реферат по теме 'Талант Маяковского'
Обучение Нижней Передачи В Волейболе Реферат
Огэ Сочинение 9.3 Душевность
Реферат: Североатлантический гладкий кит
Контрольная Работа Потребности Человека 6 Класс
Реферат: Переливание крови: основные действия и последовательность их выполнения
Реферат по теме Чемпионаты Мира в Новейшей истории гребли на байдарках и каноэ
Лабораторная Работа Номер 4 11 Класс
Оживший Предмет Сочинение
Контрольная работа по теме Анализ антивирусной программы ESET Smart Security 4.2.64.12
Миниатюра Какова Дальнейшая Жизнь Листка Сочинение
Сочинение: Переход от традиционного романа к модернистскому на примере произведения Германа Гессе Степной волк
Реферат: Сухая Масленица
Курсовая Работа Php Mysql
Курсовая работа: Лечение бесплодия коров. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Jackson Essay Research Paper The Emergence of
Соціально-економічне і політичне становище країн Балканського півострова напередодні Східної кризи (середина 70-х рр. ХІХ ст.) - История и исторические личности курсовая работа
Гражданское общество.Роль СМИ - Журналистика, издательское дело и СМИ презентация
Квалификация убийства при превышении пределов необходимой обороны - Государство и право дипломная работа