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 |
Определение числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и сечение провода обмотки статораСтр 1 из 2Следующая ⇒
Содержание Введение………………………………………………………………………………...4 1 Выбор главных размеров………………………………………………………….5 2 Определение числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и сечение провода обмотки статора ……………………………………………………………6 3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора……………….10 4 Расчет ротора……………………………………………………………………..12 5 Расчет магнитной цепи……………………………………………………………17 6 Расчет параметров рабочего режима……………………………………………21 7 Расчет потерь………………………………………………………………………27 8 Расчет рабочих характеристик…………………………………………………..30 9 Расчет пусковых характеристик…………………………………………………33 10 Тепловой и вентиляционный расчет……………………………………………45 Заключение……………………………………………………………………………49 Список используемых источников………………………………………………….50
Введение Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важные значения для экономики нашей страны. Они являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, транспорта и в быту. При проектировании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция материала активных и конструктивных частей машин. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны, чтобы при изготовлении машины трудоемкость и расход материалов были наименьшими, а при эксплуатации машина обладала наилучшими энергетическими показателями. При этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения ее в электроприводе. Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400 кВт на напряжение до 1000 В – наиболее широко применяемые электрические машины. На их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, электротехнической стали, изоляционных и конструкционных материалов. Затраты на обслуживание и ремонт асинхронных двигателей в эксплуатации составляют более 5 процентов на ремонт и обслуживание всего установленного оборудования. Поэтому создание экономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей задачей.
Курсовой проект выполнен в соответствии с учебным пособием «Проектирование электрических машин» И.П. Копылов.
Выбор главных размеров
1. Высоту оси вращения предварительно определяем по рис. 9.18, a [1], для P2=18 кВт и 2p=4, равна 0,16 м. Из ряда высот осей вращения по таблице П6.2 принимаем ближайшее стандартное значение h = 0,16 м; внешний диаметр сердечника статора двигателя принимаем по таблице 9.8 [1] равным Da = 0,280 м.
2. Внутренний диаметр статора:
D = kD∙D a, где – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметра сердечника статора. По таблице 9.9 [1] для 2p=4 выбираем равным 0,65.
D= 0,65∙0,280 = 0,182 м.
3. Полюсное деление:
τ = ,
τ = = 0,143 м.
4. Расчетная мощность:
, где =18000– мощность на валу двигателя, Вт; kE=0,975 – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению. Принимаем по рисунку 9.20 [1]; η=0,88 – предварительное значение коэффициента полезного действия двигателя. Выбираем по рисунку 9.21, а [1]; cos(φ)=0,88 – предварительное значение коэффициента мощности. Выбираем по рисунку 9.21, а [1].
P' = = 22662,7 В·А 5. Предварительный выбор электромагнитных нагрузок по рисунку 9.22, б [1]:
А = 33∙103 А/м; Вδ = 0,76 Тл
6. Предварительное значение обмоточного коэффициента (для однослойной обмотки):
kоб1 = 0,96.
7. Расчетная длина магнитопровода:
, где Ω = 2n f / p = 2π∙50/2 = 157 - синхронная угловая частота двигателя, рад/с; - коэффициент формы поля.
= 0,1630 м
8. Отношение
λ = lδ /τ = 0,163 /0,143= 1,1399.
Значение λ = 1,1399 находится в допустимых пределах (рисунок 9.25, а [1]).
Расчет магнитной цепи
Магнитопровод двигателя выполнен из стали 2013; толщина листов 0,5 мм. 35. Магнитное напряжение воздушного зазора. Коэффициент воздушного зазора:
kδ = ,
kδ = 1,227825, где
,
=4,416129
Fδ = Вδδkδ,
Fδ = 0,7727 0,5 10-3 1,227825= 755,367 А.
36. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора
FZ1 = 2hz1Hz1,
FZ1= 2 0,0231 2070= 95,634 А,
где hZ1 =hп1 = 0,0231 м; расчетная индукция в зубцах:
,
=1,9 Тл.
Так как B'z1=1,9 Тл, по таблице П1.7 [1] для выбранной стали принимаем HZ1=2070 А/м.
37. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:
FZ2 = 2·hz2·Hz2,
FZ2 = 2 0,0243 1720 = 83.592 А.
Для выбранной формы зубцов ротора:
hz2 = hП2 - 0,1·b2,
hz2= 0,02475 - 0,1 0,0048 = 0,0243 м;
индукция в зубце:
,
=1,9 Тл.
По таблице П1.7[1] для выбранной стали принимаем НZ2 = 1720 А/м.
38. Коэффициент насыщения зубцовой зоны:
,
=1,2373.
39. Магнитное напряжение ярма статора:
Fa = Lа Нa,
Fa= 0,203 1370 = 277,7 А.
Длина средней магнитной линии в ярме статора:
,
=0,1995 м, где
,
=0,0259 м.
Индукция в ярме статора:
,
=1,4 Тл.
Для Ва = 1,4 Тл по таблице П1.6 находим На = 586 А/м.
40. Магнитное напряжение ярма ротора:
Fj = Lj Hj,
Fj = 0,0769 96 = 7,3824 А.
Длина силовых линий в ярме ротора:
,
=0,0769 м, где
,
=0,0335 м.
Индукция в ярме ротора:
,
=0,88 Тл,
где для четырехполюсных машин при 0,7· (0,6 D2 - hп2) < Dj:
,
м.
где для Bj = 0,88 Тл по таблице П1.6[1] находим Hj = 96 А/м.
41. Магнитное напряжение на пару полюсов:
Fц = 755,367+95,634+83,592+116,907+7,3824=1058,882 А.
42. Коэффициент насыщения магнитной цепи:
kμ = FЦ/ Fδ,
kμ = 1058,882 /755,367 = 1,402.
43. Намагничивающий ток:
,
= 9,30 A.
Относительное значение намагничивающего тока:
Iμ* = Iμ /I1НОМ,
Iμ* = 9,3/35,22 = 0,2641.
0,18 < Iμ* <0,4 - значение намагничивающего тока находится в допустимых пределах.
Параметры рабочего режима
44. Активное сопротивление обмотки статора:
,
=0,2638Ом.
Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура обмоток принимается равной v расч = 115° С; - коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действительного эффекта вытеснения тока; удельное сопротивление для медных проводников ρ115 = 10-6/41 Ом·м. Средняя ширина катушки:
,
где - укорочение шага обмотки статора.
=0,1610 м.
Длина вылета лобовой части катушки:
lвыл = Квыл·bкт + В,
где Квыл = 0,5 - коэффициент вылета для четырехполюсного двигателя с изолированными лобовыми частями обмотки по таблице 9.23[1]; В=0,01 м - коэффициент.
lвыл = 0,5 0,1610 + 0,01= 0,0905 м.
Длина пазовой части обмотки:
Lп1 = l1 = 0,163 м.
Длина лобовой части катушки:
lл1 = Клbкт + 2В,
где Кл = 1,55 для четырехполюсного двигателя с изолированными лобовыми частями обмотки.
lл1 = 1,55 0,1610 + 2 0,01 = 0,2696 м.
Средняя длина витка обмотки:
lср1 = 2 (lп1 + lл1),
lср1= 2 (0,163 + 0,2696) = 0,8652 м.
Длина проводников фазы обмотки:
L1 = lcp1 w 1,
L1= 0,8652 88= 76,1376 м.
Относительное значение r1:
r1* = r1
r1* =0,2638 = 0,0422.
45. Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора:
r2 = rс + ,
r2 =56,117 10-6 + = 77,92 10-6 Ом;
Сопротивление стержней короткозамкнутого ротора:
rc = ρ115 , где ρ115 = - удельное сопротивление для литой алюминиевой обмотки ротора с учётом пустот при заливке, Ом м; kr = 1 - коэффициент увеличения активного сопротивления стержня от действия эффекта вытеснения тока.
rc = 56,117 10-6 Ом.
Сопротивление короткозамыкающих колец:
,
= 1,18 10-6 Ом.
Приводим r2 к числу витков обмотки статора:
,
= 77,92 10-6 = 0,1749 Ом.
Относительное значение = ,
=0,1749 =0,028.
46. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:
,
=0,584 Ом.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:
, где h2 = hп.к. – 2bиз,
h2= 0,0203 - 2 0,4·10-3 =0,0195 м.
b1 = 0,0073 - ширина верхней части паза, м;
hк = 0,5(b1 - bш),
hк = 0,5(0,0073 – 0,0037) = 0,0018 м,
h1 = 0, так как проводники закреплены пазовой крышкой; κβ=1, κβ/=1; βск=1- при отсутствии скоса пазов;
l'δ = lδ = 0,163 м.
=1,519.
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:
λл1 =0,34 (lл1 - 0,64βτ),
λл1 = 0,34 (0,2696-0,64 0,143) = 1,486.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
λд1 = , где ,
где для βcк = 0 и tz2/tz1 = 0,015/0,0119 = 1,2606 по рисунку 9.51, д [1] принимается k'CK = 1,25.
=1,042,
λд1 =1,683.
Относительное значение:
x1* = x1 ,
x1* = 0,0935.
47. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
,
= 7,9 50 0,163 (2,4076+0,5362+2,046) · = 321,288·10-6 Ом.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:
, где h0 = h1 + 0,4b2,
h0= 0,0175+ 0,4 0,0048 = 0,01942 м;
b1 = 0,0077 - ширина верхней части паза, м; bш = 0,0015 - ширина шлица, м; hш = 0,0007 - высота шлица, м; h'ш = 0, 0003- толщина перемычки над пазом, м; qc = 141,69· - площадь поперечного сечения стержня, м2.
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:
,
=0,5362.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния: , где , где при закрытых пазах Δz 0;
=1,005
Коэффициент магнитной проводимости скоса:
,
Приводим Х2 к числу витков статора:
,
Ом.
Относительное значение: ,
Расчет потерь
48. Потери в стали основные:
Рст.осн = р1,0/50 ,
Рст.осн = 310,874 Вт, где p1,0/5,0 = 2,5 удельные потери для стали 2013 по таблице 9.28 [1], Вт/кг. Масса стали ярма:
ma = π(Dа – ha)·ha·lст1·kc1· v c, где v c=7,8 103 - удельная масса стали кг/м3.
ma = π(0,28 – 0,0259) 0,0259 0,163 0,97 7,8 103 = 25,4852 кг.
Масса стали зубцов:
mz1 = hz1·bz1cp·Z1·lст1 ·kc1· v c1, где kда = 1,6; kдz= 1,8 - для машин мощностью менее 250 кВт.
mz1= 0,0231 5 10-3 48 0,163 0,97 7,8 103 = 6,8372 кг.
49. Поверхностные потери в роторе:
Рпов2 =pпов2(tz2 - bш2)Z2 lcт2 ,
Рпов2= 136,58 (0,015 – 0,0015)·38 0,166 = 11,6 Вт.
Удельные поверхностные потери:
pпов2 = 0,5 k02 , pпов2 = 252,795 Вт/м2, где k02 = 1,4 - для шлифованной поверхности ротора. Индукция в воздушном зазоре над коронками зубцов статора и ротора:
B02 = β02 kδ Bδ, где для bш/δ =7,4 по рисисунку 9.53[1] принимаем β02 = 0,35.
B02 = 0,37 1,227825 0,7727 = 0,351 Тл
50. Пульсационные потери в зубцах ротора:
Pпул2 ≈ 0,11 ,
= 77,383 Вт.
Амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов: Впул2 = ,
= 0,1354 Тл.
Масса стали зубцов ротора:
mz2 = Z2 hz2 bz2ср lст2 kc2 v c,
mz2 = 38 0,0243 0,0065·0,163 0,97 7800 = 7,402 кг.
51. Сумма добавочных потерь в стали:
Рст.доб = Рпов1 + Рпул1 + Рпов2 + Рпул2 ,
где Рпов1 и Рпул1 ≈ 0.
Рст.доб = 21,138+ 77,383 = 98,521 Вт.
52. Полные потери в стали:
Pст = Рст.осн + Рст.доб,
Pст = 2310,874+ 98,521 = 409,395 Вт.
53. Механические потери:
,
где для двигателей с 2р = 4 коэффициент Кт = 1,3 (1 - Da) = 1,3 (1 -0,28) = 0,936.
= 0,936 (1500/10)2 0,284 = 129,447 Вт.
54. Холостой ход двигателя:
,
А.
Активная составляющая тока холостого хода:
,
А.
Электрические потери в режиме холостого хода:
Рэ1х.х ≈ 3 I2μ r1,
Рэ1х.х = 3 9,32 0,2638 = 68,448 Вт.
Коэффициент мощности холостого хода:
cos φх.х = Iх.х.а / Iх.х,
cos φх.х = 0,92/9,35 = 0,098.
Тепловой расчет
64. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:
Δ пов1 = К , где по таблице 9.35[1] К = 0,2;
Р'э.п = kp Pэ1 ,
Р'э.п =1,07 908.73 2 0,163/0,8652 = 366.37 Вт, где из таблицы 1 для s = sном находим Рэ1 = 908.730 Вт; по рисунку 9.67, б [1] а 1 = 110 Вт/м2 ºС; kp = 1,07.
Δ пов1 = 13.219 ºС.
65. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:
, где Пп1 = 2hпк + b1 + b2,
Пп1= 2 0,0203 + 0,0073 + 0,0099 = 0,0578 м;
λэкв = 0.16 Вт/м2 для изоляции класса нагревостойкости F; λ'экв = 1.15 Вт/(м2 °С) находим по рис. 9.69 для d/dиз.
= 2,78 ºС.
66. Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:
,
где Р'э.л1 = kp Pэ1 ,
Р'э.л1 = 605.97 Вт;
Пл1 - периметр условной поверхности охлаждения лобовой части катушки; bиз.л1 max - односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки.
= 0,8 ºС.
67. Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя:
,
= 10.65 ºС.
68. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя:
, =[(13,219 + 2,78) 2 0,163 + (0,8 + 10.62) 2 0,2696] / 0,8652=13.145 ºС.
69. Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды:
,
= 1298,43 / (1,18 20) = 55,018 ºС.
Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме работы и номинальной температуре:
∑Р'в = ∑Р' - (1 - К)(Р'э.п1 + Pст.осн) - 0,9Рмех,
∑Р'в = 1956.731 - (1 - 0,2)(366.37 +310.874) - 0,9 129,447 = 1298,43 Вт, где ,
где ∑P = 2055.9 Вт из таблицы 1 для s = sном;
∑Р' = 2055.9 + (1,07 - 1)(908.7 + 508) = 1956.731 Вт.
Эквивалентная охлаждающая поверхность корпуса:
Srop = (πDa + 8Пр)(l1 + 2lвыл1)
Sкop = (π· 0,28 +8 0,32)(0,163 + 2 0,0905) = 1,18 м2.
70. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды: , = 13.145 + 55.058 = 68.203° С.
71. Проверка условий охлаждения двигателя. Требуемый для охлаждения расход воздуха:
,
м3/c.
Коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса: km = m' , .
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором: Q'в =0,6 , Q'в = 0,6 0,283 = 0,1976 м3/c.
Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.
Заключение
В результате произведенного в данном курсовом проекте электромагнитного расчета был спроектирован асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором удовлетворяющий требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам. Тепловой расчет показал, что наружный вентилятор обеспечивает необходимый для нормального охлаждения расход воздуха. Технические данные спроектированного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: мощность P2 = 18 кВт, номинальное напряжение 220/380 В, число полюсов 2p = 4, номинальное скольжение s=0,027, коэффициент полезного действия η = 0,989, коэффициент мощности cosφ = 0,987, критическое скольжение sкр=0,164, кратность пускового момента Мп* =1,438, кратность пускового тока Iп*=6,281.
Содержание Введение………………………………………………………………………………...4 1 Выбор главных размеров………………………………………………………….5 2 Определение числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и сечение провода обмотки статора ……………………………………………………………6 3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора……………….10 4 Расчет ротора……………………………………………………………………..12 5 Расчет магнитной цепи……………………………………………………………17 6 Расчет параметров рабочего режима……………………………………………21 7 Расчет потерь………………………………………………………………………27 8 Расчет рабочих характеристик…………………………………………………..30 9 Расчет пусковых характеристик…………………………………………………33 10 Тепловой и вентиляционный расчет……………………………………………45 Заключение……………………………………………………………………………49 Список используемых источников………………………………………………….50
Введение Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важные значения для экономики нашей страны. Они являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, транспорта и в быту. При проектировании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция материала активных и конструктивных частей машин. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны, чтобы при изготовлении машины трудоемкость и расход материалов были наименьшими, а при эксплуатации машина обладала наилучшими энергетическими показателями. При этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения ее в электроприводе. Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400 кВт на напряжение до 1000 В – наиболее широко применяемые электрические машины. На их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, электротехнической стали, изоляционных и конструкционных материалов. Затраты на обслуживание и ремонт асинхронных двигателей в эксплуатации составляют более 5 процентов на ремонт и обслуживание всего установленного оборудования. Поэтому создание экономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей задачей. Курсовой проект выполнен в соответствии с учебным пособием «Проектирование электрических машин» И.П. Копылов.
Выбор главных размеров
1. Высоту оси вращения предварительно определяем по рис. 9.18, a [1], для P2=18 кВт и 2p=4, равна 0,16 м. Из ряда высот осей вращения по таблице П6.2 принимаем ближайшее стандартное значение h = 0,16 м; внешний диаметр сердечника статора двигателя принимаем по таблице 9.8 [1] равным Da = 0,280 м.
2. Внутренний диаметр статора:
D = kD∙D a, где – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметра сердечника статора. По таблице 9.9 [1] для 2p=4 выбираем равным 0,65.
D= 0,65∙0,280 = 0,182 м.
3. Полюсное деление:
τ = ,
τ = = 0,143 м.
4. Расчетная мощность:
, где =18000– мощность на валу двигателя, Вт; kE=0,975 – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению. Принимаем по рисунку 9.20 [1]; η=0,88 – предварительное значение коэффициента полезного действия двигателя. Выбираем по рисунку 9.21, а [1]; cos(φ)=0,88 – предварительное значение коэффициента мощности. Выбираем по рисунку 9.21, а [1].
P' = = 22662,7 В·А 5. Предварительный выбор электромагнитных нагрузок по рисунку 9.22, б [1]:
А = 33∙103 А/м; Вδ = 0,76 Тл
6. Предварительное значение обмоточного коэффициента (для однослойной обмотки):
kоб1 = 0,96.
7. Расчетная длина магнитопровода:
, где Ω = 2n f / p = 2π∙50/2 = 157 - синхронная угловая частота двигателя, рад/с; - коэффициент формы поля.
= 0,1630 м
8. Отношение
λ = lδ /τ = 0,163 /0,143= 1,1399.
Значение λ = 1,1399 находится в допустимых пределах (рисунок 9.25, а [1]).
Определение числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и сечение провода обмотки статора 9. Предельные значения зубцового деления tz1 по рис. 9.26 [1] принимаем равными:
tz1max = 0,015 м; tz1min = 0,011 м.
10. Число пазов статора:
Z1min = ,
Z2max = .
Окончательное число пазов статора принимаем Z1 = 48. Число пазов на полюс и фазу:
q1 = ,
где m=3 - число фаз.
q1 =
Обмотка однослойная. Схема для данной обмотки приведена на рисунке 1. 11. Окончательное значение зубцового деления статора:
,
м.
12. Предварительное число эффективных проводников в пазу при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутсвуют:
, где - номинальный ток статора, А.
А
13. Принимаем а = 1, тогда uп = а · u'п = 11 проводников.
14. Окончательное значение числа витков в фазе:
,
Окончательное значение величины линейной нагрузки:
,
А/м.
%
Окончательное значение величины магнитного потока:
Ф = ,
где kоб1 = kp1 = 0,958 - обмоточный коэффициент для однослойной обмотки с q=4, принятый по таблице 3.16 [1]; f1=50 - частота сети, Гц.
Вб,
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 1106; 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 - 18.118.0.240 (0.501 с.) |