Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
При расчете используются фазные значения напряжения и тока обмотки статора, соединенной по схеме звезда.Стр 1 из 5Следующая ⇒
Введение В настоящей работе приводится методика приближенного расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, предназначенного для включения в сеть с частотой 50 Гц при длительном режиме работы. Методика расчета и задание на курсовое проектирование разработаны таким образом, чтобы студенты при выполнении курсового проекта основное внимание обращали на взаимосвязи между геометрическими размерами машины, характеристиками электромагнитного процесса и технико-экономическими показателями машины. В связи с такой постановкой задачи было признано возможным опустить некоторые детали расчета, не имеющие принципиального значения, и сделать некоторые допущения, например пренебречь потерями мощности в обмотке статора в режиме холостого хода, добавочными потерями в машине при нагрузке. Возникающая в результате этого погрешность расчета в значительной мере компенсируется применением поправочных коэффициентов, численные значения которых подтверждены опытом проектирования, результатами испытаний и эксплуатации электрических машин. Содержанием курсового проекта является расчет четырехполюсного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором закрытого исполнения с наружным обдувом заданной полезной мощности. Расчетные формулы соответствуют указанному типу двигателя. С целью уменьшения объема расчетов задание на курсовой проект включает долевое распределение потерь в различных частях машины. Устройство двигателя студенты изучают на теоретических занятиях и в учебной лаборатории. Поэтому в работе приводится не чертеж, а схематическое изображение машины (рис. 1) с указанием размеров, которые должны быть проставлены по полученным данным расчета. Основными частями машины являются корпус 7, подшипниковые щиты 2, вентилятор 3, статор 4, ротор 5. В машинах малой мощности корпус выполняется из люминия. В более мощных машинах корпус и подшипниковые щиты чугунные или стальные. На наружной поверхности корпуса имеются ребра, увеличивающие поверхность охлаждения машины. Вентилятор устанавливается на валу 6 вне корпусазакрывается стальным кожухом 7, направляющим воздух на наружную поверхность двигателя. Вентиляционные лопатки 8 на замыкающих кольцах 9 обмотки ротора перемешивают воздух, в результате чего увеличивается отвод тепла от лобовых частей обмотки статора к корпусу и подшипниковым щитам машины.
Рис. 1
В подшипниковых щитах устанавливаются подшипники 10 и 11. Со стороны выводного конца вала устанавливается роликовый подшипник, с противоположной стороны - шариковый. Каждый из подшипников закрыт с обеих сторон крышками 12. Один из подшипников имеет возможность перемещаться в осевом направлении, что предотвращает от заклинивания при сборке машины и вследствие теплового расширения. Сердечник статора 4 выполнен из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм. Обмотка статора 13 выполнена в форме катушек из круглого медногоизолированного провода. Она размещается в паза статора и закрепляется клиньями. Сердечник ротора 5 выполняется из той же электротехнической стали, что и статор. Обмотка ротора выполняется заливкой пазов собранного сердечника расплавленным алюминием или его сплавами. Одновременно со стержнями обмотки отливают коротко-замыкающие кольца и вентиляционные лопатки. Корпусная изоляция обмотки ротора отсутствует. На корпусе укреплена коробка выводов. У двигателей с шестью выводами в клеммовой коробке имеется возможность соединять фазы по схеме звезда или треугольник. По результатам расчета строятся рабочие характеристики машины и делается анализ удельных показателей двигателя, которыми являются отношение пускового вращающего момента к номинальному, отношение максимального вращающего момента к номинальному, отношение начального пускового тока к номинальному, удельная стоимость (на единицу полезной мощности) двигателя, выраженная в условных единицах. К защите курсового проекта предъявляются пояснительная записка с результатами расчета и необходимыми пояснениями и схематическое изображение продольного разреза машины с указанием полученных размеров. Исходные данные
Uл1 = 380 В - линейное напряжение питающей сети; Рп = 30000 Вт- полезная мощность двигателя; η = 0,92 - коэффициент полезного действия;
СОS ф1 = 0,92 - коэффициент мощности (ф, = 23°); ∆Өд =100 °С - предельно допустимый перегрев (изоляция класса F). Долевое распределение потерь мощности: ∆pЭ1* = 0.40 - электрические потери мощности в обмотке статора; ∆рЭ2* = 0,30 — электрические потери мощности в обмотке ротора; ∆рст* = 0,15 — потери мощности в магнитопроводе статора; ∆pМех* = 0,15 - механические потери мощности; Σ∆р* = 1,00 - суммарные потери мощности в машине.
Частота питающего напряжения f1 = 50Гц, число полюсов двигателя 2p = 4, число фаз статора m1 = 3.
Главные размеры двигателя Скольжение.
Частота вращения магнитного потока статора:
Угловая скорость вращения магнитного потока статора:
Частота вращения ротора:
Угловая скорость вращения ротора:
Электромагнитный момент:
Полезный момент на налу двигателя:
Размеры двигателя. Главными размерами машины являются внутренний диаметр статора (диаметр расточки) D1, наружный диаметр статора Da1 и длина статора l 1. Наружный диаметр статора определяет высоту оси вращения ротора над опорным основанием машины. Размеры D1и l 1 взаимосвязаны и определяются электромагнитной нагрузкой машины. Их можно изменять, но так, чтобы произведение l 1D1оставалось неизменным. Практикой проектирования асинхронных двигателей установлено оптимальное отношение: , при котором достигаются высокие технико-экономические показатели двигателя. Для четырехполюсных асинхронных двигателей это отношение находится в диапазоне 0,7... 1,0. В расчете примем λ =0,85. Диаметр расточки статора D1 определяется по формуле:
где kф =1,11 - коэффициент формы кривой поля. Длина статора:
Расчет статора Обмотка статора. Число витков одной фазы обмотки статора w1 зависит от линейной нагрузки А, представляющей собой сумму токов всех проводников обмотки статора, приходящуюся на единицу длины окружности расточки статора: Здесь 2w1 - число проводников (сторон) одной фазы обмотки; N = 2w1 т1=6w1 - число проводников трех фаз обмотки. Число витков: Линейная нагрузка в диапазоне мощности 10...40 кВт линейно зависит от диаметра расточки статора и рассчитывается по формуле:
Тогда Число витков в катушке, катушечной группе и фазе должно быть целым. Кроме того, для двухслойных обмоток число проводников в пазу Nп должно быть четным. Этим условиям отвечает ближайшее к полученному число витков w1 = 64, которое принимаем для дальнейших расчетов. Предварительное число пазов статора четырехполюсного асинхронного двигателя определяется по формуле:
Предварительное число пазов на полюс и фазу:
Ближайшее целое значение q1 = 4. Окончательное число пазов статора:
Фаза обмотки статора состоит из катушек. Катушки соединяются в катушечные группы, каждая из которых содержит q1последовательно включенных катушек. Между собой катушечные группы могут соединяться в параллельные ветви. Параллельное соединение катушечных групп необходимо при больших токах статора, когда поперечное сечение проводников превышает 2,5... 3,0 мм2, при котором намотка катушек затруднена. Четырехполюсная асинхронная машина может иметь две (а = 2) или четыре (а = 4) параллельные ветви. При а =1 все катушечные группы включены последовательно.
В решаемой задаче принимается а = 2. Полюсное деление, выраженное числом пазов:
В четырехполюсных асинхронных двигателях применяются двухслойные петлевые равнокатушечные обмотки с укороченным шагом. Коэффициент укорочения, равный отношению шага обмотки, выраженному числом пазов, к полюсному делению. выбирается так, чтобы устранить высшие гармонические, вызнанные несинусоидальностью магнитного поля в воздушном зазоре машины. Он составляет 0,8... 0,85. Примем у = 10. Тогда коэффициент укорочения шага. , что находится в пределах рекомендованного диапазона. Каждая издвух параллельных ветвей обмотки содержит по w1 = 64 витков, объединенныхв две катушечные группы по четыре (q1 = 4) катушки в каждой. Число витков в катушечной группе. Число витков в катушке:
Число проводчиков впазу двухслойной обмотки:
3.2. Площадь поперечного сечения проводника обмотки статора определяется величиной тока статора, числом параллельных ветвей обмотки и плотностью тока. Плотность тока в обмотке статора определяется по формуле:
Площадь поперечного сечения проводника одной параллельной ветви:
Размеры катушек. Длина одной параллельной ветви обмотки статора:
где - удельная электрическая проводимость меди при расчетной температуре 100 °С. Средняя длина витка:
Осевая длина (вылет) лобовой части обмотки:
где τ - полюсное деление, выраженное в единицах длины,
Расчет ротора Число пазов ротора. Практикой установлено определенное соотношение между числом пазов статора и ротора, при котором снижаются дополнительные потери мощности, уменьшаются тормозные моменты, снижается шум машины. В табл. 4.1 приведены рекомендуемые числа пазов ротора четырехполюсного асинхронного двигателя. Выбираем Z2= 38. Таблица 4.1 Расчет обмотки ротора. Ток стержня ротора. , где k1= 0,92 - коэффициент, учитывающий влияние намагничивающего I на соотношение между токами статора и ротора. Ток в замыкающем кольце: , где Сечение стержня обмотки ротора:
где - плотность тока в стержне. Сечение замыкающего кольца:
где — плотность тока в кольце.
Размеры элементов ротора. Принимаем величину воздушного зазора δ = 0,5 мм. Наружный диаметр ротора:
Зубцовое деление ротора:
Для короткозамкиутой обмотки ротора применяется закрытый грушевидный паз (рис. 5) с шириной зубца.
где — магнитная индукция в воздушном зазоре, — магнитная индукция в зубцах ротора; Рис. 5 Размеры паза ротора определяются по формулам где - высота усика; - высота мостика;
Высота замыкающего кольца: Ширина замыкающего кольца: Высота ярма ротора: Магнитная индукция в ярме ротора рекомендуется в пределах 0,8...0,85 Тл. Принимаем Ba2 = 0,83 Тл. Диаметр вала под посадку железа ротора:
Схема замещения двигателя Параметры схемы. Г-образная схема замещения с вынесенной на зажимы намагничивающей ветвью (рис. 6) используется для анализа режимов работы двигателяс помощью круговой диаграммы.
Рис. 6 Параметрами схемы являются: r1 – активное сопротивление фазы обмотки статора; x1 – индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора; r m – активное сопротивление, мощность которого соответствует потерям мощности в стали статора; x m – основное индуктивное сопротивление намагничивающей ветви; r2 – приведенное активное сопротивление фазы обмотки ротора; x2 – приведенное индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки ротора; Rм – активное сопротивление, мощность которого равна полной механической мощности двигателя.
Токи схемы замещения: I0 – ток холостого хода двигателя; I2' – приведенный ток ротора; I1 – фазный ток статора. Ток холостого хода Iо содержит активную Iоа и реактивную (намагничивающую) Iμ составляющие. 5.2. Основной магнитный поток машины создается намагничивающим током в катушке с индуктивным сопротивлением: где kδ = 1,2 - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре вследствие зубчатости статора; kμ = 1,3 - коэффициент насыщения, учитывающий нелинейность кривой намагничивания. Реактивная составляющая тока холостого хода (намагничивающий ток): где Е1 – ЭДС фазы обмотки статора, Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора:
В режиме холостого хода имеют место потери в стали статора и механические потери, которые остаются практически неизменными во всех режимах работы машины. Эти потери называют потерями холостого хода: Активная составляющая тока холостого хода: Ток холостого хода: что составляет 20% от номинального тока двигателя и является допустимым. Коэффициент мощности в режиме холостого хода: где Приведенный ток ротора: Приведенное активное сопротивление фазы обмотки ротора при t =100 "С: Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки ротора: Сопротивление, мощность которого равна потерям мощности в стали статора: 5.3. Намагничивающая (магнитодвижущая) сила, необходимая для создания основного магнитного потока машины: Намагничивающая сила воздушного зазора:
Коэффициент насыщения стали:
Значение этого коэффициента обычно находится в пределах 1,2,..., 1,5 Векторная диаграмма. Вектор напряжения U1 откладывается по оси ординат в произвольном масштабе
(рис. 7). Под углом φ1, к оси ординат намечается прямая О1С, вдоль которой располагается вектор тока статора I1.Точка с находится на пересечении дуги окружности радиуса О1a = 20 см и горизонтальной линии bс с ординатой 18 см (соsφ1 = 0,92). Масштаб тока m1 = 10 А/см. Длина отрезка О1А, соответствующая току I1 = 53,7 А, составляет: Аналогично устанавливаются направление и длина вектора тока холостого хода Iо = 15,4 А: Отрезок ОА соответствует приведенному току ротора I2' = 48,5А: Длина перпендикуляра АЕ =4,9 см, опущенного из точки А на ось абсцисс, соответствует мощности Р1, потребляемой двигателем из сети: Масштаб мощности: Точки В, С и О делят прямую АЕ на отрезки, соответствующие составляющим мощности P1. Отрезок АВ - полезная мощность двигателя: Отрезок ВС— электрические потери в обмотке ротора:
Отрезок СО - электрические потери в обмотке статора: Отрезок DЕ - потери холостого хода: Отрезок А С - электромагнитная мощность машины: Отрезок АС в масштабе момента - электромагнитный момент машины: Масштаб момента:
Из точки О проводятся прямые: O — К ' — линия полезной мощности и полезного момента; О — Т ' — линия электромагнитной мощности и электромагнитного момента.
Таблица 6.1 Круговая диаграмма. Дуга окружности (см. рис.7)1 является частью круговой диаграммы двигателя. Для определения перегрузочной способности двигателя и кратности пускового тока и пускового момента круговую диаграмму достаточно построить в пределах листа пояснительной записки. Для этого необходимо выбрать другие масштабы тока, мощности и момента. Такая диаграмма приведена на рис. 9. Использованы масштабы: m1 = 20 А/см; mp = 13587 Bт/см; mм = 86,5 Нм/см.
Перегрузочная способность двигателя (отношение максимального момента к номинальному): Коэффициент 1,25 учитывает влияние насыщения зубцов статора и ротора полями рассеяния. Кратность пускового тока: Коэффициент 1,45 учитывает изменение сопротивления обмоток двигателя в период пуска. Кратность пускового момента: Для асинхронных двигателей значения kм, k1 и kпв курсовом проекте могут находиться в диапазоне: kм = 1,7...2,2;k1 = 5,0...7,5; kп = 0,5... 2.
Охлаждение двигателя 7.1. Расход воздуха, необходимого для охлаждения машины при максимально допустимом перегреве 100 °С:
7.2. Расход воздуха, обеспечиваемый вентилятором машины:
Необходимое условие выполняется.
Масса двигателя Вопросы надежности и техники безопасности Асинхронные двигатели общего назначения должны соответствовать следующим показателям надежности: средний срок службы – не менее 15 лет при наработке 40 000ч; средний срок службы до первого капитального ремонта - 8 лет при наработке 20 000 ч; вероятность безотказной работы при наработке 10 000 ч - не менее 0,9. Работоспособное техническое состояние асинхронных двигателей поддерживается с помощью системы планово-предупредительных ремонтов, включающих техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты, профилактические и послеремонтные испытания. Программы испытаний, в частности, включают: измерение сопротивления изоляции обмотки статора, которое для двигателей с напряжением до 660В в холодном состоянии должно быть не менее 1 МОм; испытание обмотки статора в течение 1 мин повышенным напряжением, величина которого составляет 2-Ц,+ 1 кВ, но не менее 1,5 кВ; измерение воздушного зазора в четырех сдвинутых на 90° точках. Отличие в размерах не должно превышать 10% от среднего значения; проверку работы двигателя на холостом ходу продолжительностью 1 ч. Ток холостого хода не должен отличаться более чем на 10% от указанного в каталоге; может проводиться проверка работы двигателя под нагрузкой, составляющей 50% от номинальной. В процессе эксплуатации электрических машин должны неукоснительно соблюдаться технические и организационные требования техники безопасности. Корпуса всех электрических машин должны быть надежно заземлены, вращающиеся части – закрыты защитными кожухами.
Список литературы 1. Справочник по электрическим машинам.
2. Лапин А.В, Мельников В.И.Асинхронные двигатели с короткозамкнутым Содержание Введение ………………………………………………………………. 1 1. Исходные данные …………………………………………………… 3 2. Главные размеры двигателя ……………………………………… 4 3. Расчет статора ………………………………………………………. 7 4. Расчет ротора ……………………………………………………….. 11 5. Схема замещения двигателя ………………………………………. 13 6. Векторная и круговая диаграммы двигателя ………………….... 15 7. Охлаждение двигателя ……………………………………………... 19 8. Масса двигателя ……………………………………………………… 20 9. Ориентировочная стоимость двигателя …………………………. 21 10. Вопросы надежности и техники безопасности ………………….. 22 Список литературы ………………………………………………… 23
Введение В настоящей работе приводится методика приближенного расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, предназначенного для включения в сеть с частотой 50 Гц при длительном режиме работы. Методика расчета и задание на курсовое проектирование разработаны таким образом, чтобы студенты при выполнении курсового проекта основное внимание обращали на взаимосвязи между геометрическими размерами машины, характеристиками электромагнитного процесса и технико-экономическими показателями машины. В связи с такой постановкой задачи было признано возможным опустить некоторые детали расчета, не имеющие принципиального значения, и сделать некоторые допущения, например пренебречь потерями мощности в обмотке статора в режиме холостого хода, добавочными потерями в машине при нагрузке. Возникающая в результате этого погрешность расчета в значительной мере компенсируется применением поправочных коэффициентов, численные значения которых подтверждены опытом проектирования, результатами испытаний и эксплуатации электрических машин. Содержанием курсового проекта является расчет четырехполюсного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором закрытого исполнения с наружным обдувом заданной полезной мощности. Расчетные формулы соответствуют указанному типу двигателя. С целью уменьшения объема расчетов задание на курсовой проект включает долевое распределение потерь в различных частях машины. Устройство двигателя студенты изучают на теоретических занятиях и в учебной лаборатории. Поэтому в работе приводится не чертеж, а схематическое изображение машины (рис. 1) с указанием размеров, которые должны быть проставлены по полученным данным расчета. Основными частями машины являются корпус 7, подшипниковые щиты 2, вентилятор 3, статор 4, ротор 5. В машинах малой мощности корпус выполняется из люминия. В более мощных машинах корпус и подшипниковые щиты чугунные или стальные. На наружной поверхности корпуса имеются ребра, увеличивающие поверхность охлаждения машины. Вентилятор устанавливается на валу 6 вне корпусазакрывается стальным кожухом 7, направляющим воздух на наружную поверхность двигателя. Вентиляционные лопатки 8 на замыкающих кольцах 9 обмотки ротора перемешивают воздух, в результате чего увеличивается отвод тепла от лобовых частей обмотки статора к корпусу и подшипниковым щитам машины.
Рис. 1
В подшипниковых щитах устанавливаются подшипники 10 и 11. Со стороны выводного конца вала устанавливается роликовый подшипник, с противоположной стороны - шариковый. Каждый из подшипников закрыт с обеих сторон крышками 12. Один из подшипников имеет возможность перемещаться в осевом направлении, что предотвращает от заклинивания при сборке машины и вследствие теплового расширения. Сердечник статора 4 выполнен из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм. Обмотка статора 13 выполнена в форме катушек из круглого медногоизолированного провода. Она размещается в паза статора и закрепляется клиньями. Сердечник ротора 5 выполняется из той же электротехнической стали, что и статор. Обмотка ротора выполняется заливкой пазов собранного сердечника расплавленным алюминием или его сплавами. Одновременно со стержнями обмотки отливают коротко-замыкающие кольца и вентиляционные лопатки. Корпусная изоляция обмотки ротора отсутствует. На корпусе укреплена коробка выводов. У двигателей с шестью выводами в клеммовой коробке имеется возможность соединять фазы по схеме звезда или треугольник. По результатам расчета строятся рабочие характеристики машины и делается анализ удельных показателей двигателя, которыми являются отношение пускового вращающего момента к номинальному, отношение максимального вращающего момента к номинальному, отношение начального пускового тока к номинальному, удельная стоимость (на единицу полезной мощности) двигателя, выраженная в условных единицах. К защите курсового проекта предъявляются пояснительная записка с результатами расчета и необходимыми пояснениями и схематическое изображение продольного разреза машины с указанием полученных размеров. Исходные данные
Uл1 = 380 В - линейное напряжение питающей сети; Рп = 30000 Вт- полезная мощность двигателя; η = 0,92 - коэффициент полезного действия; СОS ф1 = 0,92 - коэффициент мощности (ф, = 23°); ∆Өд =100 °С - предельно допустимый перегрев (изоляция класса F). Долевое распределение потерь мощности: ∆pЭ1* = 0.40 - электрические потери мощности в обмотке статора; ∆рЭ2* = 0,30 — электрические потери мощности в обмотке ротора; ∆рст* = 0,15 — потери мощности в магнитопроводе статора; ∆pМех* = 0,15 - механические потери мощности; Σ∆р* = 1,00 - суммарные потери мощности в машине.
Частота питающего напряжения f1 = 50Гц, число полюсов двигателя 2p = 4, число фаз статора m1 = 3.
Главные размеры двигателя При расчете используются фазные значения напряжения и тока обмотки статора, соединенной по схеме звезда. Фазное напряжение:
Фазный ток:
|
|||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-21; просмотров: 490; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.193.232 (0.202 с.) |