Расчет Трехфазного Асинхронного Двигателя Курсовая Работа
Расчет Трехфазного Асинхронного Двигателя Курсовая Работа
1.1 Современные серии электрических машин
1.2 Основные тенденции в электромашиностроении
2 РАСЧЕТЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
2.3 Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи двигателя
2.5 Обмотка короткозамкнутого ротора
2.7 Активные и индуктивные сопротивления обмоток
2.8 Режим холостого хода и номинальный
2.11 Начальный пусковой момент и пусковые токи
2.12 Расчет механической характеристики двигателя и зависимости пускового тока от скольжения
2.13 Тепловой и вентиляционный расчеты
2.14 Масса двигателя и динамический момент инерции ротора
2.15 Расчет надежности обмотки статора
2.16 Механический расчет вала и подбор подшипников качения
Темников Ю.В. Двигатель асинхронный трехфазный, мощность 45 кВт, 6 полюсов.
Представлены результаты расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт, число полюсов равно 6, линейное напряжение сети: при соединении в треугольник – 380В, при соединении в звезду – 660В, частота питающей сети 50 Гц.
Спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Высота оси вращения – 250мм, магнитопроводы статора и ротора выполнены из стальной ленты, марка стали – 2411, обмоточный провод ПЭТ-155, обмотка ротора из алюминия марки АКМ12-4, станина литая из чугуна, класс нагревостойкости изоляции F.
Расчеты выполнены с учетом рекомендаций, изложенных в учебных пособиях Гольдберга О.Д. «Проектирование электрических машин»[1] и Гурина Я.С. «Проектирования серий электрических машин» [2].
Асинхронный электродвигатель - двухобмоточный электрический двигатель, одна из обмоток которого питается от сети переменного напряжения, а другая замкнута накоротко или на сопротивление.
Асинхронные двигатели находят широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронными электродвигателями.
Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д.
Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.
Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора – магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника – создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах – анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм.
Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора, выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.
В данном курсовом проекте речь пойдет о трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.
1.1
Современные серии электрических машин
В 70-е годы была разработана и внедрена серия электродвигателей 4А, основным критерием при проектировании которой был принят минимум суммарной стоимости двигателя в производстве и эксплуатации. Переход на новую привязку мощностей и установочных размеров электродвигателей позволил получить большую экономию дефицитных материалов. Впоследствии серия была модернизирована, вследствие чего несколько улучшены виброакустические и некоторые энергетические показатели электрических двигателей. Серия получила название 4АМ.
В связи со все возраставшими требованиями мирового электромашиностроения к асинхронным двигателям на замену двум предыдущим сериям 4А и 4АМ в 80-х годах бывшей организацией социалистических стран ИНТЕРЭЛЕКТРО была разработана унифицированная серия асинхронных электродвигателей АИ. Двигатели серии АИ отличаются повышенными надежностью и перегрузочной способностью – расширенным диапазоном регулирования, улучшенными энергетическими и виброакустическими характеристиками.
Распад Советского Союза на суверенные государства привел к тому, что многие заводы электротехнической промышленности, монопольно выпускавшие отдельные габариты единой серии АИ, оказались за рубежом. Поэтому в НИПТИЭМ разработана новая серия асинхронных электродвигателей 5А (взаимозаменяемых с электродвигателями АИР, 4А) на замену тем габаритам, производство которых осталось за границей России.
При разработке серии 5А учтены изменившиеся требования к асинхронным электродвигателям для повышения конкурентоспособности их на мировом рынке. На многих типоразмерах двигателей улучшены энергетические, виброакустические показатели, а так же моментные характеристики.
Общая характеристика двигателей серии АИ и5А
Привязка мощностей и установочных размеров электрических двигателей серии АИ аналогична привязке серий 4А, 4AМ и охватывает диапазон 0,06…400 кВт (при частоте вращения 1500 оборотов в минуту). Серия состоит из 17 габаритов, характеризуемых значениями оси вращения от 50 до 355 мм. Двигатели выпускается на частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 оборотов в минуту.
Структура серии предусматривает следующие группы исполнений:
· модификации по характеристикам с повышенным пусковым моментом,электрические двигатели с повышенным скольжением, многоскоростные двигатели, электрические двигатели с фазным ротором, однофазные, малошумные;
· модификации по условиям окружающей среды (для холодного, длятропического климата, электродвигатели для сельского хозяйства, для работы в пыльных помещениях, для работы в химически активных средах);
· модификации электродвигателей по точности установочных размеров (сповышенной точностью, с высокой точностью установочных размеров);
· модификации асинхронных двигателей с дополнительнымиустройствами (со встроенной температурной защитой, со встроенным электромагнитным тормозом);
· узкоспециализированные модификации (текстильные, длямоноблокнасосов, двигатели в рудничном нормальном исполнении).
В России двигатели серии 5АМ (модернизированные) производят на Владимирском Электромашиностроительном Заводе. В настоящее время завод выпускает и двигатели серии 6А. Ведутся разработки серии 7А.
Параллельно в 1992 году на Ярославском Электромашиностроительном Заводе шло создание новой серии электрических машин РА. В двигателях используются съемные лапы, позволяющие потребителю выбирать наиболее удобное для него расположение машины. Кроме того, в двигателях используется горизонтально-вертикальноеоребрение станин, позволяющее сэкономить до 15% материала станины, улучшая при этом теплоотдачу. Освоение серии РА позволило сократить зависимость России от импорта и развить экспорт асинхронных двигателей.
1.1. Основные тенденции в развитии электромашиностроения.
К основным тенденциям можно отнести:
· Применение утоньшенной корпусной изоляции и обмоточных проводов с малой толщиной изоляции. При этом повышается коэффициент заполнения обмоточного пространства медью и соответственно использование объема машины.
· Использование более нагревостойкой изоляции. В настоящее время наибольшее распространение находит изоляция класса F. В машинах, работающий в более тяжелых условиях, распространена изоляция класса Н.
· Применение улучшенных марок электротехнической стали. Сейчас часто используют холоднокатаную электротехническую сталь, обладающую большей магнитной проницаемостью и меньшими удельными потерями в сравнении с горячекатаной.
· Усовершенствование охлаждения машин, путем повышения производительности вентиляторов, уменьшения аэродинамического сопротивления воздухопровода, увеличения поверхности охлаждения, усиления теплопередачи путем лучшего заполнения воздушных прослоек в обмотках пропитывающими лаками и компаундами.
· Усовершенствование методов расчета машин.
· Улучшение конструкции машин, придание рациональной формы, при обеспечении снижения массы и повышения прочности.
Также сюда можно отнести стремление уменьшить динамический момент инерции, увеличение отношения длины сердечника ротора к его диаметру; повышение надежности.
2.
Расчеты и основные результаты работы
Спроектировать трехфазный асинхронный электродвигатель в соответствии со следующими данными:
номинальное линейное напряжение, Δ/Y: 380/660 В;
исполнение по способу монтажа: IM1001;
исполнение по способу охлаждения: IC141.
По вышеуказанным данным выбираем из каталога Владимирского Электромашиностроительного Завода двигатель 5АМ250S6У3.
Технические характеристики двигателя:
номинальное линейное напряжение: 380/660В (Δ/Y);
номинальная частота вращения: n ном
=985 об/мин;
коэффициент полезного действия: η=93%;
номинальный фазный ток: I 1ном
= 87.5А;
номинальный момент: М ном
=436 Н·м;
кратность пускового момента к номинальному: М п
/М ном
=2;
кратность максимально момента к номинальному: М m
/М ном
=2;
динамический момент инерции ротора: J=1.2 Н·м 2
;
2.3
Размеры, конфигурация, материал магнитной цепи двигателя
По таблице 9-2 [1] по заданной высоте оси вращения определяем максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора:
D H
1
max
=452 мм, припуск на штамповку – Δ шт
= 8мм; ширина резаной ленты стали марки 2411 равна 460мм.
Выбираем наружный диаметр сердечника статора: D H
1
=440мм.
Внутренний диаметр сердечника статоранаходим по формуле, приведенной в таблице 9-3 [1]:
Расчетную мощность Р 1
по коэффициенту k H
=0.97 находим по формуле 1.11[1], cosφпринимаем 0.86:
Для изготовления магнитопроводов статора и ротора выбираем резаную ленту стали 2411, толщиной 0.5 мм.
По графикам на рисунке 9-4 [1] определим электромагнитные нагрузки:
А 1
=358 А/см – линейная нагрузка статора;
В δ
’
=0.81 Тл – индукция в зазоре.
Частота вращения ротора при идеальном холостом ходе n=1000 об/мин.
Предварительный коэффициент обмотки статора: k об1
=0.93.
Определим приблизительную длину сердечника статора:
Принимаем длину сердечника равной 175 мм. Найдем отношение длины к диаметру сердечника и сравним с максимально допустимым:
Полученное отношение меньше предельного, с учетом достаточно большого числа полюсов – длина сердечника достаточна.
Сердечник статора из стали 2411 с термостойким изоляционным покрытием. Коэффициент заполнения сталью: k c
=0.93.
Число пазов на полюс и фазу q 1
выбираем равным 4.
Количество пазов, таким образом: z 1
=6·3/4=72, пазы трапецеидальные полузакрытые, обмотка всыпная из круглого провода.
Сердечник ротора из стали 2411 с термостойким изоляционным покрытием. Коэффициент заполнения также 0.93.
Наружный диаметр ротора определяем по формуле, с учетом что зазор в машине принимаем равным 0.7мм:
Для улучшения охлаждения машины и уменьшения динамического момента инерции делаем n k
= 10 аксиальных каналов в сердечнике ротора, диаметром d k
=30мм.
Длина сердечника ротора равна l, длине сердечника статора.
Число зубцов ротора, в соответствии с предложенным рядом, выбираем равным z 2
=82.
Обмотка всыпная из круглого провода марки ПЭТ-155, класса F, двухслойная, с укороченным шагом, петлевая (схема обмотки фазы в Приложении).
Шаг обмотки (коэффициент укорочения β принимаем равным 0.833:
Обмоточный коэффициент (скоса пазов нет, коэффициент скоса равен единице):
Предварительное значение магнитного потока:
Предварительное число витков в обмотке фазы:
Число эффективных проводников в пазу (число параллельных ветвей в обмотке а=1):
Принимаем N п
=10, тогда число витков в фазе ω=120.
Уточним значения магнитного потока и индукции в воздушном зазоре:
Предварительное значение номинального фазного тока:
Уточненная линейная нагрузка статора:
Расчет трапецеидального полузакрытого паза:
Рис.1. Трапецеидальный полузакрытый паз статора
Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора:
Из рекомендуемых значений индукции в зубце статора (таблица 9-14 [1]) принимаем индукцию в зубце: B з1
=1.7 Тл.
Индукцию в спинке статора определяем по таблице 9-13 [1]: В с1
=1.45 Тл.
Высота шлица: h ш1
=0.5 мм; ширина шлица b ш1
=0.3h 1/2
=4.5мм.
Размеры h k
, h 2
, h 4
определяем в соответствии с таблицей 9-21[1].
Выполним проверку правильности определения большей и меньшей ширины паза:
Следует, что расчет геометрии произведен верно.
Припуск на сборку: b c
=0.2 и h c
=0.2мм.
Площадь поперечного сечения паза в штампе:
Площадь поперечного сечения паза в свете:
Толщина корпусной изоляции: b и1
=0.4 мм.
Определим площадь поперечного сечения корпусной изоляции:
Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу на дне паза и под клином:
Площадь поперечного сечения занимаемая обмоткой:
Число элементарных проводников в эффективном с=6.
Тогда диаметр элементарного изолированного провода, при предположении что коэффициент заполнения паза k n
=0.72:
По приложению 1[1] находим ближайший стандартный провод марки ПЭТ-155:
d 1
=1.585 мм; сечение провода (неизолир.) S=1.767мм 2
.
Предварительное значение плотности тока в обмотке:
Определим размеры элементов обмотки:
Средняя длина одной лобовой части катушки:
2.5
Обмотка короткозамкнутого ротора
Выбираем по таблице 9-18 индукцию в зубце ротора:
Выбираем глубину паза по рисунку 9-12 [1]:
Зубцовое деление по наружному диаметру ротора:
Высота шлица: h ш2
=0.7 мм; высота мостика h 2
=0.3 мм; ширина мостика b ш2
=1.5мм.
Проверка правильности определения r 1
и r 2
:
Обмотка ротора из алюминия марки АКМ12-4. Вместе с обмоткой отливаем короткозамыкающие кольца и вентиляционные лопатки.
Рис.3. Короткозамыкающее кольцо и вентиляционная лопатка ротора.
Рис.4. Вентиляционные лопатки ротора
Вылет лобовой части обмотки ротора по рисунку 9-21 [2]:
l л
= 70мм. На роторе 14 лопаток, толщиной 4мм.
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора:
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора:
МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора:
L 31
=h п1
=32.7мм – средняя длина пути магнитного потока;
МДС для зубцов при грушевидных закрытых пазах ротора:
Коэффициент насыщения магнитной цепи:
Намагничивающий ток в относительных единицах:
Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах:
2.7
Активные и индуктивные сопротивления обмоток
Активное сопротивление обмотки фазы при 20°С:
Коэффициенты, учитывающие укорочение шага обмотки (по рисунку 14-18[2]):
Коэффициент проводимости для пазового рассеяния:
Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния:
Коэффициент , учитывающий демпфирующую реакцию токов, наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора высшими гармониками поля статора, по таблице 9-22 [1]:
Коэффициент дифференциального рассеяния статора:
Коэффициент проводимости для дифференциального рассеяния:
Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей:
Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора:
Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора:
Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами:
Активное сопротивление стержня клетки при 20°С:
Где 15 См/мкм – удельная проводимость алюминия АКМ12-4.
Коэффициент приведения тока кольца к току стержня:
Активное сопротивление короткозамыкающего кольца:
Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора:
Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора:
Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора в относительных единицах:
Ток стержня ротора для рабочего режима:
Коэффициент проводимости рассеяния:
Количество пазов ротора на полюс и фазу:
Коэффициент дифференциального рассеяния: k д2
=0.0045
Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец:
Коэффициент проводимости рассеяния:
Индуктивное сопротивление обмотки ротора:
x 1
/x’ 2
=0.7 (находится в рекомендуемых пределах 0.7-1.0).
Сопротивления обмоток преобразованной схемы замещения двигателя (с вынесенным на зажимы намагничивающим контуром):
2.8
Режим холостого хода и номинальный
Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении:
Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении:
Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальных пазах:
Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери в стали:
Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов , курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Название: Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа
Добавлен 04:22:29 04 июля 2010 Похожие работы
Просмотров: 13731
Комментариев: 15
Оценило: 4 человек
Средний балл: 4.8
Оценка: неизвестно Скачать
Расчет трехфазного асинхронного двигателя . Курсовая работа ...
Курсовая работа : Расчет трехфазного асинхронного двигателя ...
Расчет трехфазного асинхронного двигателя
Курсовая : " Расчет асинхронного электродвигателя ..."
Проектирование трехфазного асинхронного электродвигателя ...
Расчет трехфазного асинхронного двигателя курсовая работа
Расчет асинхронного двигателя | курсовая работа
Расчет асинхронного двигателя , скачать курсовую бесплатно...
Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором...
Курсовая работа : Проектирование трехфазного асинхронного ...
Курсовая на тему Расчёт трехфазного асинхронного двигателя ...
Курсовая работа : Расчет асинхронного двигателя
Расчет асинхронного трехфазного электродвигателя
Контрреформы Александра 3 Эссе
Сочинение На День Победы
Зачем Человеку Свобода Сочинение
Эссе По Философии Готовые
Сочинение По Произведению Сигнал Гаршин