Ротор короткозамкнутый, обмотка статора однослойная всыпная, паз трапецеидальный, вытеснение тока, насыщение.

 

Объектом исследования является асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором исполнения IP44, IC0141, IM1001.

Цель работы - проработка методик расчета двигателя и конструкции, исследование рабочих и пусковых характеристик, механический расчет вала. Проработать расчеты в соответствии с выбранным аналогом 4A160S4.

Полученные показатели при номинальном режиме рассчитанного асинхронного двигателя близки к показателям аналога.

В пусковом режиме кратность пускового тока , кратность пускового момента , что находится в допустимых пределах и удовлетворяет ГОСТ 19523-74. Тепловой режим отвечает условиям класса нагревостойкости изоляции В.

 

ВВЕДЕНИЕ

Асинхронные двигатели (АД) являются основными в электроприводах практически всех промышленных предприятий. Наиболее распространены двигатели на номинальные напряжения до 660 В. Обычно двигатели выпускаются сериями, что позволяет унифицировать отдельные узлы и детали и тем самым снизить затраты на изготовление.

Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах 20 века в массовом количестве и в настоящее время эксплуатируются практически на всех предприятиях России. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах оси вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированные исполнения. Двигатели основного исполнения предназначены для нормальных условий работы и являются двигателями общего назначения. Это трехфазные АД с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц.

Позднее были созданы двигатели серий АИ и АИР. Машины этих серий по качеству и энергетическим показателям находятся на уровне лучших двигателей, выпускаемых зарубежными фирмами, а по массогабаритным показателям во многих типоразмерах превосходят их.

Разработка новой серии АД (РА) началась в 1992 году. В нее были заложены решения, позволившие изготавливать двигатели для любых требований потребителя. Конструкция корпуса двигателей новой серии позволяет увеличить теплоотдачу при снижении массы машины, а также улучшить эстетичность ее формы. Технико-экономические показатели двигателей серии РА превосходят зарубежные.

Электромагнитный расчет

Выбор главных размеров

Число пар полюсов по (1)

*)

где - частота напряжения сети;

n₁ –синхронная частота вращения, об/мин;

Высота оси вращения по рис.3 и таблице П.2.2, мм

h =160.

Наружный диаметр статора по таблице 3, м,

.

Внутренний диаметр статора по (2), м,

,

где -коэффициент, определяемый по таблице 4;

.

Полюсное деление по (3), м,

.

Расчетная мощность по (5), ВА,

где - номинальная мощность на валу двигателя, Вт;

- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, по рис.4.

- коэффициент полезного действия двигателя по рис.5,

- коэффициент мощности по рис.6,

Линейная нагрузка для двигателя со степенью защиты IP44 (предварительно) по рис.8, А/м,

А=28000.

Индукция в воздушном зазоре двигателя со степенью защиты IP44 по рис.8, Тл,

_ ._______________________

*⁾ Расчет двигателя по /1/

Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки (предварительно)

Синхронная угловая скорость двигателя, рад/с,

.

Коэффициент формы поля

.

Расчетная длина воздушного зазора по (5), м,

,

где - расчетный коэффициент полюсной дуги;

Так как мм, то радиальные вентиляционные каналы не выполняются и длина сердечника статора равна расчетной длине воздушного зазора . Так как мм, то длина сердечника ротора равна величине .

Критерий правильности выбора главных размеров по (7)

Значение находится в рекомендованных пределах.

1.2 Определение и сечение провода обмотки статора

Число пазов статора (минимальное) по (8),

где - зубцовое деление статора АД со всыпной обмоткой (максимальное), по рис.12, м,

.

Число пазов статора (максимальное) по (8)

где - зубцовое деление статора АД со всыпной обмоткой (минимальное), по рис.12, м,

В соответствии с рекомендациями ПРИЛОЖЕНИЯ 1 принимается .

Число пазов на полюс и фазу по (9)

где m - число фаз;

Так как высота оси вращения не больше 160 мм, в двигателе может использоваться однослойная обмотка без укорочения шага (). Схема обмотки приводится на рисунке 1.1.

Зубцовое деление статора в соответствии с (8) и (9), м,

Число эффективных проводников в пазу для а =1 по (10)

где - номинальный ток обмотки статора по (11), А,

Принимается а =1, тогда по (12)

Принимается u_п = 11.

Окончательное число витков в фазе обмотки по (13)

Окончательное значение линейной нагрузки по (14), А/м,

Значение обмоточного коэффициента по (П.1.13), с учетом отсутствия скоса пазов ()

,

где - коэффициент распределения по (П.1.15)

- коэффициент укорочения по (П.1.14)

,

где - шаг укорочения для однослойной обмотки;

.

Магнитный поток по (15), Вб,

Индукция в воздушном зазоре окончательно по (16), Тл,

Сечение эффективных проводников по (17), м²,

где - плотность тока в обмотке статора, по таблице 5, для изоляции класса нагревостойкости В принимается А/мм².

Сечение эффективного проводника более 2,5 мм², поэтому эффективный проводник разбивается на элементарные количество элементарных проводников .

Сечение элементарного проводника по (18), м²,

где - число элементарных проводников;

для обмотки статора выбирается обмоточный провод ПЭТВ, размеры голого и изолированного провода по таблице П.3.1

; ;

; .

Плотность тока в обмотке статора (окончательно) по (17), А/м²,

Плотность тока в обмотке статора находится в рекомендуемых пределах