Проектирование асинхронного двигателя мощностью 45 кВт - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Проектирование асинхронного двигателя мощностью 45 кВт

Расчет статора, ротора, магнитной цепи и потерь асинхронного двигателя. Определение параметров рабочего режима и пусковых характеристик. Тепловой, вентиляционный и механический расчет асинхронного двигателя. Испытание вала на жесткость и на прочность.


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.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Смоленске
Кафедра Электромеханические системы
ТЕМА: Проектирование асинхронного двигателя мощностью 45 кВт
4.5 Расчет параметров рабочего режима
5. Тепловой и вентиляционный расчет
В данном курсовом проекте произведена работа по проектированию асинхронного двигателя общепромышленного назначения мощностью P2=45 кВт, синхронной частотой вращения n=1000 об/мин (2p=6), степенью защиты IP 23, способу монтажа IM 1001, способу охлаждения IC 01.
Курсовой проект содержит подробную пояснительную записку, в которой произведены расчеты магнитной и электрической цепи, рабочих и пусковых характеристик, а так же чертежи двигателя, листов статора и ротора, рабочих и пусковых характеристик.
Электрические машины применяют во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и в быту. Их выпускают большими сериями и в индивидуальном исполнении. Во многих случаях электрические машины определяют технический уровень изделий, в которых они используются в качестве генераторов и двигателей.
Проектирование электрической машины -- сложная многовариантная задача. При ее решении приходится учитывать большое количество факторов. Естественным стремлением всех, кто проектирует машину, является получение, по возможности наиболее быстрым путем, более близкого к заданию расчетного варианта. Поэтому методики, подход к расчету и проектированию электрических машин на всех этапах развития включали все новейшие достижения в теории и практике электромашиностроения.
Электрическая машина как объект производства должна иметь минимальную трудоемкость и минимальные капитальные вложения в производство. Для этого необходимы технологичная конструкция и максимальное использование.
Асинхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, у которой только одна обмотка получает питание от электрической сети с постоянной частотой щ1, а вторая - замыкается накоротко или на электрические сопротивления.
Простота конструкции, надежность, высокое значение коэффициента полезного действия асинхронных двигателей (АД) мощностью от 0,025 до 350 кВт объясняют широкое их применение в электроприводах. Известно, в частности, что приводы с использованием АД потребляют до 60% мирового объема производства электроэнергии.
Выпускаемые заводами асинхронные двигатели предназначаются для работы в определённых условиях с определёнными техническими данными, называемыми номинальными. К числу их относятся:
1. Механическая мощность, развиваемая двигателем, Pн = P2н ;
3. Линейное напряжение статора U1л;
7. Коэффициент полезного действия зн.
Номинальные данные асинхронных двигателей варьируются в очень широких пределах. Номинальная мощность - от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Номинальная синхронная частота вращения от 3000 до 500 об/мин и менее в особых случаях; при повышенных частотах - до 100000 об/мин и более. Номинальный КПД асинхронных двигателей возрастает с ростом их мощности и частоты вращения .
В качестве аналога возьмем 3-х фазных двигатель с короткозамкнутым ротором производства ОАО «ELDIN»: 4A250S6 2p=6.
Таблица 1.1. Параметры двигателя 4A250S6
Примем предварительно высоту оси вращения ротора h=250 мм
внешний диаметр статора Da=0.445 м.
Рассчитаем внутренний диаметр статора
Примем предварительно электромагнитные нагрузки
Примем предварительно обмоточный коэффициент (для двухслойной обмотки)
рад/с - синхронная угловая частота;
Определим предельные зубцовые деления статора
Найдем число эффективных проводников в пазу (при условии а=3)
Принимаем a=3 , тогда ; возьмем проводников
Рассчитаем (предварительно) плотность тока в обмотке статора:
Рассчитаем (предварительно) площадь поперечного сечения эффективного проводника:
Сечение эффективного проводника (окончательно):
Примем nэл=3, тогда мм2 . Возьмем обмоточный провод марки ПЭТВ (П3.1): qэл=1.539 мм2, dэл=1,4 мм, dиз=1,485 мм, 4,617 мм2
Найдем плотность тока в обмотке статора (окончательно):
Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора:
Принимаем предварительно Bz1=1.75 Тл - индукция зубца статора, Bа=1.4 Тл - индукция ярма статора.
где kc=0.97 для оксидированной стали марки 2013,
примем: bш=3,3 мм, hш=1 мм - размеры паза в штампе:
Размеры паза с учетом припуска на сборку
Рис. 4.1 Поперечное сечение паза статора с проводниками
Рассчитаем коэффициент заполнения паза
м2 - площадь поперечного сечение прокладок;
мм - односторонняя толщина изоляции
м2 - площадь поперечного сечения изоляции;
м2 - площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки
Коэффициент заполнения входит в допустимые пределы - (0.72-0.74)
Примем внутренний диаметр ротора равным диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал.
- коэффициент учитывающий влияния тока намагничивания;
- коэффициент приведения тока (kск=1, т.к. пазы выполняем без скоса);
Рассчитаем площадь поперечного сечения стержня (предварительно):
Примем плотность тока в клетке ротора J2=2,5•106 A/м2
м2 - площадь поперечного сечения стержня.
Принимаем bш=1,5 мм, hш=0,7 мм, h`ш=0,3 мм; BZ2=1.8 Тл
Рассчитаем площадь поперечного сечения стержня:
А/м2 - плотность тока в стержне ротора;
Рассчитаем короткозамыкающие кольца:
м2 - площадь поперечного сечения кольца;
Рис. 4.2. Поперечное сечение Рис. 3.3. Замыкающее кольцо с литой паза ротора обмоткой
Магнитопровод будем выполнять из стали 2013, толщина листов 0.5 мм
Рассчитаем магнитное напряжение воздушного зазора:
Рассчитаем магнитное напряжение зубцовой зоны статора:
Тл - расчетная индукция в зубцах статора;
Так как B'z1<1.8 Тл , то Bz1= B'z1=1,75 Тл - индукция в зубцах статора;
Рассчитаем магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:
HZ2=1520 А/м - напряженность в зубцах ротора;
Рассчитаем коэффициент насыщения зубцовой зоны:
Рассчитаем магнитное напряжение ярма статора:
Ha=161 А/м - напряженность поля ярма статора
А - магнитное напряжение ярма статора;
Рассчитаем магнитное напряжение ярма ротора:
Hj=111 А/м - напряженность поля ярма ротора;
А - магнитное напряжение ярма ротора;
Рассчитаем магнитное напряжение на пару полюсов:
Рассчитаем коэффициент насыщения магнитной цепи:
- намагничивающий ток в относительных единицах;
- намагничивающий ток входит в требуемый диапазон;
4.5 Расчет параметров рабочего режима
Рассчитаем активное сопротивление обмотки статора:
м - длина лобовой части обмотки (где B=0.01 м, kл=1.4);
м - длина вылета лобовой части катушки (по таблице kвыл=0.5);
м - длина проводников фазы обмотки;
Ом - активное сопротивление обмоки статора;
Рассчитаем активное сопротивление алюминиевой обмотки ротора:
Ом - сопротивление литых стержней ротора;
Ом - сопротивление короткозамыкающих колец;
Ом - сопротивление обмотки ротора приведенной к числу витков обмотки статора;
Ом - относительное сопротивление обмотки ротора приведенной к числу витков обмотки статора;
Рассчитаем индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:
- магнитная проводимость пазового рассеяния обмоток статора, где (т.к. укорочения нет)
- магнитная проводимость лобового рассеяния обмоток статора;
Ом - индуктивное сопротивление обмотки статора;
- индуктивное сопротивление обмотки статора в относительных единицах;
Рассчитаем индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
- магнитная проводимость пазового рассеяния обмоток ротора, где
- магнитная проводимость лобового рассеяния обмоток ротора.
- добавочная магнитная проводимость, где
Ом - индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора;
Ом - индуктивное сопротивление приведенной фазы ротора;
- индуктивное сопротивление приведенной фазы ротора к фазе статора в относительных единицах;
Рассчитаем основные потери в стали:
Вт/кг по таблице 9,28 для стали 2013;
Вт - поверхностные потери в статоре, где
Вт/м2 - удельные поверхностные потери;
Вт - поверхностные потери в роторе, где
Вт/м2 - удельные поверхностные потери;
Рассчитаем пульсационные потери в зубцах:
Вт - пульсационные потери в зубцах статора, где:
Вт - пульсационные потери в зубцах ротора, где:
Рассчитаем сумму добавочных потерь в стали:
Вт - электрические потери холостого хода в обмотке статора;
А - активная составляющая тока холостого хода;
Рассчитаем параметры схемы замещения:
- использована приближенная формула, т.к. г<10
А - активная составляющая тока холостого хода;
Рассчитаем рабочие характеристики для скольжений s=0.003; 0,006; 0,009; 0,0012; 0,015; 0,018; Результаты расчета сведем в таблицу.
Таблица 3.2. Номинальные данные спроектированного двигателя.
Таблица 3.3. Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя.
Рассчитаем токи с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения полей от рассеяния). Все расчеты сведем в таблицу.
Таблица 3.4. Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения полей от рассеяния).
Рассчитаем пусковые характеристики с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния. Расчеты сведем в таблицу:
Таблица 3.5. Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения полей от рассеяния.
5. ТЕПЛОВОЙ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ
Рассчитаем превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя над температурой воздуха внутри двигателя.
превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя, где K=0.78, ; Вт.
Рассчитаем перепад температуры в изоляции пазовой части обмоток статора:
0С - перепад температуры в изоляции пазовой части обмоток статора, где м, ,
Рассчитаем перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:
0С - перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей, где
рассчитаем превышение температуры наружной поверхности лобовых частей:
0С - превышение температуры наружной поверхности лобовых частей;
Рассчитаем среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя:
Рассчитаем превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой воздуха:
0C - превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой воздуха, где Вт/м2 0С;
Вт - мощность потерь отводимых в воздух внутри двигателя;
Вт - мощность всех потерь в номинальном режиме;
Рассчитаем среднее превышение обмотки статора над температурой окружающей среды:
0С - среднее превышение обмотки статора над температурой окружающей среды;
Проверим условия охлаждения двигателя:
м3/с - Требуемый для охлаждения расход воздуха, где
Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.
Примем d1=75 мм, d2=90 мм, d3==110 мм, a=201.5 мм b=209 мм, c=116 мм,l=370 мм, y1=24 мм, y2=b=209 мм, х1=16.5 мм, х2=а=201.5 мм.
Рис.5.2. Вал асинхронного двигателя
Выберем предварительно подшипники на обоих концах вала:
Принимая, что ротор асинхронного двигателя представляет собой сплошной цилиндр с плотностью 8300 кг/м3, его массу можно определить как:
Н - сила тяжести действующая на ротор;
Найдем моменты инерции участков вала:
м - прогиб под действием силы тяжести, где Па.
Н м - номинальный момент на валу двигателя;
кH - Поперечная сила приложения к концу вала, где , так как передача плоскоременная.
м - дополнительный прогиб вала вызванный поперечной силой приложенной к концу вала;
м - первоначальное смещение ротора;
Н - сила одностороннего магнитного притяжения ;
м - прогиб вала под действием электромагнитной силы;
Прогиб вала лежит в допустимых пределах 3% от величины воздушного зазора, что соответствует требованиям.
Рассчитаем критическую частоту вращения вала.
об/мин - критическая частота вращения двигателя.
- выбранный вал соответствует необходимым условиям.
Примем б=0.6, k=2.5 - коэффициент перегрузки;
Рассчитаем момент сопротивления для всех ступеней вала:
Рассчитаем вал на прочность в сечении А:
Рассчитаем вал на прочность в сечении Б:
Рассчитаем вал на прочность в сечении В:
Рассчитаем вал на прочность в сечении Г:
Рассчитаем вал на прочность в сечении Д:
Рассчитаем вал на прочность в сечении Е:
Рис.5.2. К определению радиальных реакций подшипников
Определим радиальную нагрузку на подшипниках:
Н - динамическая нагрузка на подшипник;
Н - Динамическая грузоподъемность подшипников;
Подшипник А- шариковый радиальный однорядный.
По ГОСТ 8338-75 для опоры А выбираю подшипник средней серии 319 (С=117 кН)
Подшипник В- роликовый радиальный однорядный.
По ГОСТ 8328-75 для опоры В выбираю подшипник 32617 (С=254 кН)
В результате выполнения курсового проекта был спроектирован асинхронный двигатель мощностью 45 кВт, напряжением питания 220/380 В. Номинальная частота вращения двигателя составляет 973 об/мин. Во время проектирования были изучены приемы проектирования асинхронных двигателей, особенности конструкций двигателей различных исполнений.
Спроектированный двигатель предназначен для использования в приводах общепромышленного назначения и удовлетворяет всем необходимым требованиям и ГОСТам.
Спроектированный асинхронный двигатель по своим показателям находится на уровне выбранного ранее аналога, а по некоторым показателем даже превосходит его.
Таблица 6.1. Сравнение двигателя с аналогом
1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клюков, В.П. Морозкин, Б.Ф.Токарев; Под ред. И.П. Копылова. - 3-е издание, испр. и доп. - Москва. Высшая школа 2002. - 757с.:ил.
2. Асинхронные двигателя серии 4A: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболевская. - М.: Энергоиздат,1982. - 504с., ил.
3. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений. - 3-е изд., перераб. - Л.: Энергия, 1978 - 832 с.,ил.
Выбор основных размеров асинхронного двигателя. Определение размеров зубцовой зоны статора. Расчет ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, рабочих потерь. Вычисление и построение пусковых характеристик. Тепловой расчет асинхронного двигателя. курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.09.2014
Расчет площади поперечного сечения провода обмотки статора, размера его зубцовой зоны, воздушного зазора, ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, потерь, пусковых характеристик с целью проектирования трехфазного асинхронного двигателя. курсовая работа [945,2 K], добавлен 04.09.2010
Расчет конструкции асинхронного двигателя, выбор технических параметров рабочего режима. Расчет обмоток статора и ротора магнитной цепи. Определение пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния; тепловой расчет. курсовая работа [580,0 K], добавлен 06.05.2014
Электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчет шестиполюсного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором полезной мощности 45 кВт на напряжение сети 380/660 В. Механический расчет вала и подшипников. Элементы конструкции двигателя. курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.09.2012
Определение размеров и выбор электромагнитных нагрузок асинхронного двигателя. Выбор пазов и типа обмотки статора. Расчет обмотки и размеры зубцовой зоны статора. Расчет короткозамкнутого ротора и магнитной цепи. Потери мощности в режиме холостого хода. курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.09.2012
Обоснованный выбор типов и вариантов асинхронного двигателя. Пусковой момент механизма, определение установившейся скорости. Расчёт номинальных параметров и рабочего режима асинхронного двигателя. Параметры асинхронного двигателя пяти исполнений. реферат [165,2 K], добавлен 20.01.2011
Размеры, конфигурация, материал магнитной цепи трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Тепловой и вентиляционный расчеты, расчет массы и динамического момента инерции. курсовая работа [4,0 M], добавлен 22.03.2018
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



Проектирование асинхронного двигателя мощностью 45 кВт курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат: Construction Management Essay Research Paper Construction ManagementAnywhere
Реферат Как Противостоять Экологическому Загрязнения
Курсовая работа по теме Исследование системы автоматического регулирования числа оборотов тягового двигателя при обточке колёсных пар без выкатки
Контрольная работа: Контрольная работа по Гражданскому процессу
Учебное пособие: Калькулювання собівартості продукції
Реферат: Understanding Buddhist Wisdom Essay Research Paper Understanding
Курсовая работа по теме Сущность и особенности конного туризма на примере европейского региона
Сочинение Про Балалайку 3 Класс
Реферат: Политический режим современной России 2
Дом Который Украшает Нашу Улицу Сочинение 8
Реферат: Духовная грамота Московского князя Ивана Калиты и Поучение Владимира Мономаха своим детям Что
Реферат: Misanthrope By Moliere Essay Research Paper The
Реферат по теме МВА. Стратегический менеджмент
Правовой статус должностных лиц таможенных органов России
Стрельба Из Лука Реферат По Физкультуре
Напишите Эссе О Повседневной Жизни
Реферат: Лотман, Юрий Михайлович
Понятие о лекарствах. Рецепт, правила его оформления
Курсовая работа: Рыночный социализм Л. Абалкина
Курсовая работа по теме Эволюция галактик
Засоби музичної виразності в творах шкільного репертуару на уроках музики - Педагогика курсовая работа
Конфликты типа учитель-ученик и пути их урегулирования - Психология курсовая работа
Основные методы сбора первичной социальной информации - Социология и обществознание контрольная работа