Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Курсовая работа

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Выбор внешнего и внутреннего диаметра статора, электромагнитных нагрузок, длины статора и ротора. Расчет магнитной цепи машины, параметров схемы замещения, потерь мощности. Определение параметров для номинальной нагрузки на валу. Выбор системы вентиляции.

Подобные документы

Электромагнитный расчет трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров, определение числа пазов статора и сечения провода обмотки. Расчет размеров зубцовой зоны статора, ротора, намагничивающего тока.

курсовая работа, добавлен 28.04.2014

Выбор размеров двигателя. Расчет обмоток статора и ротора, магнитной цепи, потерь, параметров двигателя и построение рабочих и пусковых характеристик, построение круговой диаграммы. Определение расходов активных материалов и показателей их использования.

курсовая работа, добавлен 06.09.2012

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, добавлен 10.09.2012

Данные двигателя постоянного тока серии 4А100L4УЗ. Выбор главных размеров асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора, конфигурация его пазов. Выбор воздушного зазора. Расчет ротора и магнитной цепи.

курсовая работа, добавлен 06.09.2012

Последовательность выбора и проверка главных размеров асинхронного двигателя. Выбор конструктивного исполнения обмотки статора. Расчёт зубцовой зоны, воздушного зазора, ротора и магнитной цепи, потерь и рабочих характеристик. Параметры рабочего режима.

курсовая работа, добавлен 18.01.2016

Определение главных размеров электромагнитных загрузок, числа пазов статора и ротора, витков в фазе обмотки и зубцовой зоны. Расчет магнитной цепи статора и ротора. Параметры асинхронного двигателя. Определение потерь и коэффициента полезного действия.

курсовая работа, добавлен 01.06.2015

Расчет и обоснование номинальной величины асинхронного двигателя. Размеры и зубцовая зона статора. Воздушный зазор и полюса ротора. Определение основных паромеров магнитной цепи. Превышение температуры обмотки статора. Характеристики синхронной машины.

5 стр., 2081 слов

Расчет теплообменника газотурбинного двигателя замкнутого цикла

... курсовой работе был произведен тепловой и гидравлический расчет противоточного рекуперативного теплообменника для газотурбинной наземной установки замкнутого цикла. В результате расчёта ... 1. Толстоногов А.П. Расчет теплообменника газотурбинного двигателя замкнутого цикла: методическое указание/ составитель ... площади поверхности охлаждения Определение площади поверхности охлаждения производим по ...

курсовая работа, добавлен 21.02.2016

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, добавлен 06.05.2014

Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки сечения провода обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчёты основных потерь.

курсовая работа, добавлен 10.01.2011

Определение внутреннего диаметра статора и длины магнитопровода, предварительного числа эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Магнитное напряжение воздушного зазора.

Источник

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/asinhronnyiy-dvigatel-s-korotkozamknutyim-rotorom-2/

Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором — диплом по физике

  • Тип: Диплом
  • Предмет: Физика
  • Все дипломы по физике »
  • Язык: Русский
  • Дата: 9 янв 2015
  • Формат: RTF
  • Размер: 3 Мб
  • Страниц: 75
  • Слов: 4523
  • Букв: 29412
  • Просмотров за сегодня: 1
  • За 2 недели: 6
  • За все время: 431

Тезисы:

  • Рисунок 9. Средние значения kн асинхронных двигателей.
  • Рисунок 12. Геометрия овальных закрытых пазов короткозамкнутого ротора.
  • Рисунок 13. Средние значения hп2 для короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами.
  • Асинхронные двигатели серии 4A: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская.
  • Обмотка короткозамкнутого ротора.
  • 2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами.
  • 1 Тепловой расчет обмотки статора асинхронного двигателя.
  • 2 Вентиляционный расчет асинхронного двигателя с радиальной вентиляцией.
  • Откуда число пазов короткозамкнутого ротора.
  • Рисунок 17. Преобразованная схема замещения асинхронного двигателя с эквивалентным сопротивлением Rн.

Похожие работы:

1 Мб / 45 стр / 3129 слов / 18438 букв / 13 мая 2019

134 Кб / 58 стр / 3313 слов / 22509 букв / 10 авг 2015

470 Кб / 78 стр / 14244 слов / 102397 букв / 6 мар 2016

117 Кб / 8 стр / 570 слов / 3456 букв / 19 сен 2013

156 Кб / 59 стр / 2913 слов / 21403 букв / 25 июл 2020

709 Кб / 80 стр / 5579 слов / 33796 букв / 6 авг 2010

4 Мб / 41 стр / 2079 слов / 12670 букв / 27 мар 2013

Источник

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/asinhronnyiy-dvigatel-s-korotkozamknutyim-rotorom-2/

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Выбор внешнего и внутреннего диаметра статора, электромагнитных нагрузок, длины статора и ротора. Расчет магнитной цепи машины, параметров схемы замещения, потерь мощности. Определение параметров для номинальной нагрузки на валу. Выбор системы вентиляции.

Подобные документы

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, добавлен 27.09.2014

Выбор обмоточных данных и тепловой и механический расчёт статора и ротора. Определение электромагнитных нагрузок, характеристик холостого хода, тока возбуждения в номинальном режиме, потерь и к.п.д., нажимного кольца, пальцев и стяжных рёбер статора.

курсовая работа, добавлен 24.12.2012

Расчет параметров обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М. Клосса и в режиме динамического торможения.

курсовая работа, добавлен 23.11.2010

Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Размеры короткозамыкающего кольца, овальных закрытых пазов и магнитной цепи. Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя. Расчет параметров номинального режима работы.

курсовая работа, добавлен 23.02.2014

Проектирование и расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором по заданным исходным характеристикам, установленным в соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов. Расчет обмоток статора, ротора, намагничивающего тока.

курсовая работа, добавлен 04.11.2012

Главные размеры асинхронной машины и их соотношения. Обмотка, пазы и ярмо статора. Параметры двигателя. Проверочный расчёт магнитной цепи. Схема развёртки обмотки статора. Расчёт пусковых сопротивлений. Схема управления при помощи командоконтроллера.

курсовая работа, добавлен 21.05.2013

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, добавлен 22.03.2018

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.

курсовая работа, добавлен 10.10.2012

Особенности расчета характеристик и определение параметров асинхронных короткозамкнутых двигателей по каталожным данным. Расчеты параметров обмоток статора и ротора, характеристики двигателя в двигательном режиме и в режиме динамического торможения.

курсовая работа, добавлен 03.04.2010

Выбор главных размеров статора, ротора и короткозамыкающего кольца. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора. Вентиляционный расчет двигателя с радиальной вентиляцией.

Источник

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/asinhronnyiy-dvigatel-s-korotkozamknutyim-rotorom-2/

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Выбор внешнего и внутреннего диаметра статора, электромагнитных нагрузок, длины статора и ротора. Расчет магнитной цепи машины, параметров схемы замещения, потерь мощности. Определение параметров для номинальной нагрузки на валу. Выбор системы вентиляции.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 25.03.2012
Размер файла 200,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ЭЛЕКТРОМАГИТНЫХНАГРУЗОК

1.1 Выбор внешнего и внутреннего диаметра статора, электромагнитных нагрузок, длины статора и ротора

1.2 Расчет конструктивных параметров обмотки статора

1.3 Уточнение ранее принятых параметров статора

1.4 Форма и размеры паза статора, заполнение паза

1.5 Расчет конструктивных параметров ротора

1.6 Форма и размеры паза ротора, заполнение паза

1.7 Уточнение ранее принятых параметров ротора

1.8 Расчет размеров короткозамыкающего кольца

2. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ МАШИНЫ

2.1 Эскиз магнитной цепи, линейные размеры участков

2.2 Расчет магнитных напряжений на участках магнитной цепи

2.3 Определение намагничивающего тока

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ФАЗЫ МАШИНЫ

3.1 Расчет активного сопротивления фазы обмотки статора

3.2 Расчет активного сопротивления фазы короткозамкнутого ротора

3.3 Расчет индуктивного сопротивления фазы обмотки статора

3.4 Расчет индуктивного сопротивления обмотки ротора

3.5 Определение индуктивного сопротивления взаимной индукции

3.6 Относительные значения найденных параметров

4. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

4.1 Электрические потери мощности в обмотках статора и ротора

4.2 Основные потери мощности в стали сердечника статора

4.3 Расчет добавочных потерь мощности в стали машины

4.4 Механические и вентиляционные потери мощности

4.5 Добавочные потери мощности при номинальной нагрузке

4.6 Определение коэффициента полезного действия, тока холостого хода двигателя

5. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ

5.1 Исходные параметры для расчета характеристик

5.2 Последовательность расчета необходимых параметров

5.3 Расчет параметров для номинальной нагрузки на валу

5.4 Расчет и построение пусковых характеристик двигателя

6. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ

6.1 Выбор системы вентиляции

6.2 Определение основных параметров вентиляционной системы

7. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ МАШИНЫ

7.1 Перепад температуры по толщине изоляции обмотки статора

7.2 Превышение температуры сердечника и обмотки статора

7.3 Превышение температуры сердечника и обмотки ротора

8. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ КОНСТРУКЦИИ

8.1 Расчет вала машины на жесткость и прочность

8.2 Расчет и выбор подшипников

8.3 Выбор муфты для соединения рабочего конца вала с приводным механизмом

ВЫВОДЫ

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование электрической машины основано на знании процесса электромагнитного преобразования энергии и опыте конструирования. По заданным исходным данным (мощности, напряжению, частоте вращения) следует определить линейные размеры статора и ротора, выбрать вид обложки и обмоточного провода, изоляционные материалы, сконструировать детали магнитопровода и всей машины в целом. Проектирование машины подразумевает наименьшую трудоемкость ее изготовления в производственных условиях, минимум расхода активных, изоляционных и конструктивных материалов, высокие энергетические показатели процесса преобразования электрической энергии в механическую. Проектирование проводится с учетом требований государственных и отраслевых стандартов. Оно позволяет уяснить взаимозависимость между исходными данными и параметрами спроектированной машины, определяющими ее размеры, рабочие и пусковые характеристики.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее распространены во всех отраслях народного хозяйства. Их преимущество заключено: в отсутствии изоляции обмотки ротора от стали сердечника, что упрощает конструкцию ротора; отсутствии скользящего контакта при соединении обмотки фазного ротора с пускорегулировочным реостатом, что снижает осевые размеры двигателя и повышает его эксплутационную надежность; низкой стоимости производства таких простых машин. Спроектированный двигатель при соблюдении всех стандартов должен легко сочленяться с производственными механизмами, что предусматривается при выборе высоты оси и диаметра вала, определяет глобальные и установочные размеры машины.

1. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ НАГРУЗОК

1.1 Выбор внешнего и внутреннего диаметра статора, электромагнитных нагрузок, длины статора и ротора

Техническое задание определило исходные параметры для проектирования двигателя: Р 2ном =2,5 [кВт]; U1фном =380 [В]; n1 =3000 [мин -1 ]; m1 =3; f1 =50 [Гц];

  • схема соединения фаз обмотки статора — звезда;
  • горизонтальный вал;
  • защищенное исполнение с самовентиляцией;
  • продолжительные условия работы;
  • климатические условия эксплуатации — У2;
  • общепромышленное применение двигателя;
  • класс нагревостойкости изоляции — F.

В соответствии с заданной синхронной частотой вращения магнитного поля машины находим нужное число полюсов на статоре:

Из [1] при заданной мощности Р 2ном и2р=2 по кривой рис.1 находим рекомендуемую высоту оси вращения h=78 [мм]. Учитывая требования стандарта к размерам листов электротехнической стали, из табл.1: выбираем стандартную высоту оси h=80 [мм], при этой высоте рекомендован наружный диаметр статора D1 =0.134 [м].

Внутренний диаметр статора d 1 находим из соотношения d1 =Kg* D1 ; при 2р=2 рекомендован Kg=0.5-0.6 принимаем Kg=0.6; тогда d1 =0.0804[м].

Находим часть окружности статора, приходящуюся на один полюс:

Определяем мощность, потребляемую двигателем из сети при номинальной механической нагрузке на валу:

Р 1ном =,

где Ке=Е 1фном /U1фном находим из кривой рис.2;

при 2р=2 и D 1 =0.134[м] находим Ке=0.98; предварительное значение коэффициента полезного действия =0.85-0.9; принимаем =0.85; тогда

P 1ном ==2882 [Вт].

Находим рекомендованную величину линейной токовой нагрузки, приходящейся на единицу длины окружности статора из [1]: при D 1 =0.134 [м], и 2р=2 по кривой, приведенной на рис.3 находим А1 = [А/м]. Из кривой, приведенной на рис.4 при D1 =0.134 и 2р=2 находим величину магнитной индукции в воздушном зазоре; Вб =0.7 [Тл] . Главные размеры машины зависят от произведения А1 и Вб , а характеристики двигателя зависят от соотношения между А1 и Вб .

При выбранном соотношении А 1 и Вб расчетная длина сердечника статора определится из выражения:

где коэффициент формы кривой магнитного поля К=1.1,

1 = [c -1 ];

обмоточный коэффициент K 01 =0.91;

тогда

l 1 =2882/0.0804 2 *314*1.1*0.91*15*10 3 *0.7=0,136 [м].

Проверяем соотношения l 1 и :=l1 /=0.136/0.126=1,07, это соотношение при 2р=2 близко к единице. При отсутствии радиальных вентиляционных каналов между пакетами сердечника статора осевая длина стали статора приравнивается полученной длине l1. Сердечник ротора тоже будет собран в один пакет, поэтому его осевая длина l1 = l2 .

Величину воздушного зазора между статором и ротором находим из выражения:

=(0.25+d 1 )*10 -3 =(0.25+0,0804)*10 -3 =0,33 (м);

Прогиб вала машины не должен превышать 10% от величины воздушного зазора.

1.2 Расчет конструктивных параметров обмотки статора

Для заданной мощности машины принимаем всыпную обмотку статора из круглых изолированных проводников. Чтобы найти число пазов в сердечнике статора, предварительно задаем длину зубцового деления t 1 . Рекомендуемое t1 для всыпных обмоток находим из кривой, приведенной на рис.5 . При известной величине =0.126 [м] находим t1 =10 [м]. Отсюда число пазов в сердечнике статора определим по формуле:

Из возможных вариантов Z 1 выбираем такое число, при котором число пазов, принадлежащих одной фазе и расположенных под одним полюсом, было целым числом: q1 =Z1 /2p*m1 =4 — целое число. Тогда Z1 =2p*m1 *q1, рекомендуемоеq1 =2-5; чаще всего q=3-4, принимаем q1 =4; Z1 =25. Проверяем:

отношение рекомендуемого t 1 и полученного 0.04, разница не превышает 0.4 %. Число эффективных проводников в одном пазу должно быть целым числом:un1 =целое число;

  • Предварительное значение cos находим из кривой рис.6 по [1]: при заданной P 2ном и 2р=2 получаем cos1ном =0.87.

Тогда: u n1 =3.14*0.08*15*10 3 /2,9*25=51,97; округляем до un1 =52.

1.3 Уточнение ранее принятых параметров статора

Число витков в фазах обмотки статора:

это должно быть целое число. Число витков в одной фазе обмотки статора: W 1 =m1 *W1/m1-целое число;W1=650/3=216;

Число витков, включенных в одной фазе последовательно: Wa=u n1 *Z1 /2*m1 =216; Wa =W1 =целое число. Проверяем линейную токовую нагрузку по длине окружности ротора:

сравнение с ранее принятой 15* показывает, что разница не превышает 3 %.

Магнитный поток на пару полюсов:

Магнитная индукция в воздушном зазоре:

В б =0.0085/0.67*0.126*0.136=0.77[Тл], что близко к ранее принятой индукции 0,7.

1.4 Форма и размеры паза статора, заполнение паза

Площадь поперечного сечения эффективного проводника обмотки статора находим по фазному току и допустимой плотности тока:

Из [1] находим рекомендуемое произведение A i *ji ; из кривой, приведенной на рис.7, при известном D1 и 2р=2 находим Ai *ji =220*10 3 [A 2 /м 3 ]. Тогда j1 =, где A1 =15*10 3 [A/м] найдена ранее; j1 =220/15=14,66 [A/м 2 ]; S1 =2,9/14,66=0,19 [мм 2 ]. Из [1] из табл.2 выбираем нужный проводник:S =0,196 [мм]; d=0,5 [мм]; dнеи =0,545[мм]; круглый изолированный медный проводник марки ПЭТ-155.

Плотность тока в сечении выбранного проводника:

Для размещения проводников выбираем трапецеидальную форму паза. Зубец сердечника статора в этом случае имеет параллельные стенки и одинаковую площадь поперечного сечения по своей высоте. Глубина паза на статоре h n1 равна высоте зубца, hn1 =hz1 . При расчетном магнитном потоке магнитная индукция по высоте зубца одинаковая. На рис.8 показан принятый паз сердечника статора с размерами.

Высота сердечника статора:

Допустимая магнитная индукция в ярме статора: В я1 =1.4-1.6 [Тл], принимаем Вя1 =1.5 [Тл], электротехническая сталь марки 2013. Высота ярма при этом находится через известный поток и допустимую индукцию:

  • площадь сечения для движения потока в ярме статора по его окружности;

К с =0.97 — коэффициент заполнения сердечника сталью;

На высоту паза статора остается размер:

Ширину зубца сердечника статора находим из равенства:

допустимая индукция в зубце статора — B z1 =1.7-1.9[Тл], принимаем Bz1 =1.8 [Тл]; t1 =10 [мм]; тогда

Большая ширина паза на статоре:

b ш1 =3 [мм]; hш +hk =3.5 [мм] — высота шлица вместе с клином;

Ширину шлица b ш1 выбираем по [1]: в табл.3 при h=80 [мм] и 2р=2 рекомендовано bш1 =3[мм]. Меньшая ширина паза на статоре:

Периметр паза определяет пространство, заполняемое проводниками и пазовой изоляцией:

Площадь поперечного сечения паза, на которой должны разместиться проводники: S п1 =(b 1 1 +b 1 2 )*h1 /2[мм]; b 1 1 ,b 1 2 -большая и меньшая ширина паза за вычетом толщины пазовой изоляции;

  • На рис.9 показано заполнение паза сердечника статора проводниками и изоляцией. Коэффициент заполнения паза статора изолированными проводниками должен быть близок по величине к К з =0.41;
  • заполнения паза медью — Км =0.37. Число эффективных проводников в пазу получено расчетом обмотки статора, uп1 =52. Элементарных проводников в пазу — nэ =2*52=104. Диаметр проводника: без изоляции — d=0,5 [мм];
  • с изоляцией — dи =0,545 [мм]. Площадь поперечного сечения паза, заполненная изолированными проводниками:

Коэффициент заполнения паза проводниками:

Коэффициент заполнения паза медью:К м =Sм1 /Sп1 ;

1.5 Расчет конструктивных параметров ротора

Число фаз в обмотке короткозамкнутого ротора считают равным числу пазов сердечника ротора:m 2 =Z2 ; обмотка в каждой фазе ротора включает в себя Ѕ витка. Число пазов на роторе выбираем по рекомендациям: при Z1 =25 и 2р=2 в табл.4 рекомендуют Z2 =32 без скоса пазов . Так как обычно рекомендуют Z2 2 ]; допускаемая плотность тока для алюминиевых стержней j2 =2.5-3.5[ А/мм 2 ]; принимаем j2 = 3 [А/мм 2 ]; S2 =96,19/3=32,06 [мм 2 ].

1.6 Форма и размеры паза ротора, заполнение паза

При мощности Р 2ном до 50 [кВт] принимают грушевидную форму для паза короткозамкнутой обмотки ротора, литую обмотку из алюминия, зубец получается с параллельными стенками. На рис.11 показан выбранный закрытый паз обмоткиротора с размерами. Принимаем: высота шлица — hш =0.7 [мм]; высота перемычки над пазом hш 1 =0.3 [мм]; hш +hш 1 =0.7+0.3=1 [мм].

Высоту паза h п2 выбираем по [1]: при известном D1 по кривой рис.12 находим hп2 =hz2 =17 [мм] при 2р=2. Ширину зубца bz2 находим по допустимой магнитной индукции:

допустимую индукцию принимаем- B z2 =1.8 [Тл] для стали марки 2013 рекомендуют принимать Bz2 =1.8 [Тл]; тогда bz2 =0.77*7,8/1.8*0.97=3,4 [мм]. На больший размер ширины паза ротора согласно рис.12 приходится: b=t2 -bz2 =7,8-3,4=4.4 [мм] на окружности с диаметром D2 .

Определяем b 1 для закрытого паза:

b 1 =3 [мм]- ширина паза в верхней его части. Ширину паза ротора в нижней его части найдем по:

Высота основной части паза:

Принимаем h 1 =10 [мм]. Закругления грушевидного паза в верхней его части и у основания паза: у основания следует принимать диаметр закругления не менее 2.5-3 [мм]; тогда b2 /2=0,6 [мм]- радиус закругления паза у основания; радиус закругления паза в верхней его части-b1 /2=1,5 [мм]. Эти размеры закруглений принимаем с учетом технологических возможностей их выполнения.

1.7 Уточнение ранее принятых параметров ротора

Уточняем площадь поперечного сечения паза ротора. При грушевидной форме паза площадь поперечного сечения алюминиевого стержня найдем:

Следовательно, фактическая плотность тока в стержне:

j 2 =I2ном /S2 =96,19/25,09=3,8 [А/мм 2 ]; площадь поперечного сечения стержня- S2 =25,09 [мм 2 ].

Уточняем ширину зубцов во всех сечениях по высоте зубца

ранее получен размер b z2 =3,4 [мм] по допустимойBz ; на уровне размера b1 ширина зубца соответствует выбранной ранее. На уровне размера b2 , у основания паза:

ширина зубца у основания паза соответствует выбранной ранее. По всей высоте зубца его ширина одинаковая, а индукция во всех сечениях зубца не превышает допустимой величины B z =1.8 [Тл].

Проверяем высоту паза в сердечнике ротора:

соответствует ранее выбранной высоте паза, h п2 =17 [мм].

1.8 Расчет размеров короткозамыкающего кольца

Короткозамыкающее кольцо обмотки ротора совмещаем с крыльями вентилятора. По техническому заданию — машина должна быть выполнена с самовентиляцией. Следует рассчитать площадь поперечного сечения этого кольца, его размеры. На рис.13 показано короткозамыкающее кольцо литой обмотки ротора с его размерами. Площадь поперечного сечения кольца найдем:

I k — ток в кольце;

принимаем j k =3 [А/мм 2 ]; тогда

Для упрощения принимаем форму сечения короткозамыкающего кольца прямоугольной при той же площади этого сечения. Тогда: S k =ak *bk ; для литой обмотки выбираем bk >1.2hп2 ; bk =21 [мм], теперь ak =Sk /bk =82,2/21=3,9 [мм]; после выбора размеров Sk =ak *bk =81,9 [мм 2 ].

Число вентиляционных лопаток для литой обмотки ротора принимают в 2-3 раза меньше, чем число пазов ротора Z 2 :

2. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ МАШИНЫ

2.1 Эскиз магнитной цепи, линейные размеры участков

В основе расчета лежит закон полного тока для замкнутой магнитной цепи. Для его поведения достаточно выделить из конструкции один сектор, включающий 1/2р часть поперечного сечения машины. Расчет ведем на один полюс противоположный полярности, размещенный на роторе (на пару полюсов противоположной полярности).

На рис.14 приведен эскиз магнитной цепи машины. Пунктиром показана средняя линия движения магнитного потока пары полюсов. Магнитная цепь разделена на несколько последовательно соединенных участков. Каждый из них имеет свои конкретные линейные размеры: поперечное сечение для движения магнитного потока, среднюю длину пути потока на этом участке. Принимаем, что по длине участка магнитная напряженность материала и индукция в нем не изменяют своей величины. Эти параметры меняются при переходе к соседнему участку, имеющему иной материал и линейные размеры, что при одном и том же магнитном потоке приводит к изменению индукции и напряженности магнитного поля. В соответствии с эскизом магнитной цепи это следующие участки: воздушный зазор между полюсом статора и ротора; зубцовая зона сердечника ротора; ярмо сердечника статора; ярмо сердечника ротора.

Для расчета магнитной цепи машины следует знать: линейные размеры участков (длину вдоль силовой линии, ширину по нормали к ней), площадь поперечного сечения (нормального к направлению силовой линии), магнитный поток полюса машины, магнитную индукцию в сечении каждого участка, напряженность магнитного поля по длине каждого участка. Падение магнитного напряжения всей цепи найдем как сумму падений магнитного напряжения на перечисленных участках.

2.2 Расчет магнитных напряжений на участках магнитной цепи

Магнитное напряжение в воздушном зазоре найдем из выражения:

  • два участка воздушного зазора на пути движения потока;

ширина шлица статора — b ш1 =3 [мм];

Магнитную индукцию в зубце статора найдем:

Аналогично найдем магнитную индукцию в зубце ротора:

  • Индукция в зубцах статора и ротора не превышает допускаемых значений. Найдем магнитную индукцию в ярме статора: магнитный поток по ярму идет в двух разных направлениях (по окружности станицы влево и вправо);

Индукцию в ярме ротора найдем аналогично:

Индукция в ярме статора и ротора находится в допустимых пределах.

Определяем магнитное напряжение зубцовой зоны сердечника статора: F z1 =Hz1 *2hz1 [А]; hz1 =hп1 [мм]; в [1] по табл.6 из данных кривой намагничивания рулонной холоднокатаной изотропной стали марки 2013 находим при Вz1 =1,8 [Тл] напряженность магнитного поля Hz1 =1520 [А/м]. Тогда: Fz1 =1520*2*0.006=18,24 [А].

Вычисляем магнитное напряжение зубцовой зоны сердечника ротора: F z2 =Hz2 *2hz2 [А]; hz2 =hп2 =17 [мм]; в [1] рулонной холоднокатаной изотропной стали марки 2013 при Вz2 =1.81 [Тл] по данным табл.6 находим Hz2 =1520 [А/м]. Тогда: Fz2 =1520*2*0,017=51,68 [А].

Коэффициент насыщения стали зубцовой зоны статора и ротора:

полученная величина К z =1,09 близка к рекомендуемой — 1,2.

Подсчитываем магнитное напряжение в ярме статора: F я1 =Hя1 *lя1 [A] , где lя1 — средняя длина магнитной силовой линии в ярме:

в [1] из табл.7 по данным кривой намагничивания стали марки 2013 при В я1 =1,5 [Тл] для ярма статора находим Hя1 =520 [А/м]. Тогда: Fя1 =520*0,198=56,1 [А].

Проводим расчет магнитного напряжения в ярме ротора: F я2 =Hя2 *lя2 [A] , где lя2 — средняя длина магнитной силовой линии в ярме ротора;

По данным [1] для кривой намагничивания стали марки 2013 при В я2 =2 [Тл] находим напряженность магнитного поля в ярме ротора Hя2 =5770 [А/м]. Тогда Fя2 =5770*0,0672=387,7 [А].

Падения магнитного напряжения на отдельных участках замкнутой цепи составили: F z1 =18,24 [А], Fz2 =51,68 [А], Fя1 =102,9 [А], Fя2 =387,7 [А], Fб =772,4 [А]. Коэффициенты насыщения стали зубцов статора и ротора не превышают допустимой величины.

2.3 Определение намагничивающего тока

Расчет магнитной цепи машины проводим для режима холостого хода. Расчет провели с целью определения суммарного падения магнитного напряжения в замкнутом контуре магнитной цепи: F ц =18,24+51,68+102,9+387,7+772,4=1332,92 [А]. Эти падения магнитного напряжения соответствуют расчетному потоку полюса: Ф=0,0085 [Вб]. Провести магнитный поток по участкам позволяет магнитодвижущая сила обмотки статора, которая определяется произведением тока намагничивания Iм и числа витков обмотки w1 . Наибольшее падение магнитного напряжения приходится на воздушный зазор: Fб / Fц =772,4/1332,92=0,57; практически это соотношение у проектируемых машин составляет от 60 до 90%; соотношение для проектируемого двигателя соответствует принятому для машин.

Необходимый намагничивающий ток обмотки статора находим из выражения

Относительное значение намагничивающего тока: .

Рекомендуемое соотношение для этих токов до 0,6; размеры и обмотки рассчитаны, верно, допустимые соотношения соблюдены. Ток холостого хода обмотки статора: I 01 =I=Iм =2,4[А].

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ФАЗЫ МАШИНЫ

3.1 Расчет активного сопротивления фазы обмотки статора

Схема замещения фазы асинхронной машины и уравнения, описывающие соотношения между токами и напряжениями в ней, отражают физические процессы, происходящие в фазе машины. Зная параметры схемы замещения, можно рассчитывать любые режимы работы двигателя. Двигатель с вращающимся ротором сведен к неподвижной схеме, где вращение учтено в приведенном активном сопротивлении фазы ротора. На рис.15 приведена схема замещения фазы.

Параметры схемы замещения остаются неизменными при различных режимах работы машины: в пределах изменения скольжения от холостого хода до S ном их изменением можно пренебречь. При расчете пусковых характеристик происходит изменение параметров, из-за насыщения стали магнитопровода.

Активное сопротивление фазы обмотки статора найдем из выражения: R 1 [Ом], где удельное сопротивление материала провода обмотки —

=1/57*10 6 [Ом*м] для меди при расчетной температуре в [ 0 С]; общая длина эффективных проводников в фазе обмотки статора — L 1 =l1ср *w1 [м]; l1ср — средняя длина одного витка; l1ср =2(l1 +lл ); lл — длина лобовой части секции;

3.2 Расчет индуктивного сопротивления фазы обмотки статора

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора найдем из выражения:

где q 1 — число пазов фазы под одним полюсом; a- коэффициент магнитной проводимости пазового, лобового и дифференциального рассеяния (п1 ,л1, q1 ).

Для пазовой магнитной проводимости по [1] в соответствии с рис.10 находим:

Для лобовой магнитной проводимости:

Для дифференциальной проводимости:

X 1 =15.8*50/100*(216/100) 2 *0.136/1*3*(2,379+0,4+2,02)=0.87 [Ом].

3.3 Расчет активного сопротивления фазы короткозамкнутого ротора

К фазе обмотки ротора относится один стержень с сопротивлением R с и две прилежащих к нему части короткозамыкающего кольца с сопротивлением Rк . Активное сопротивление фазы обмотки короткозамкнутого ротора найдем:

; сопротивление стержня — R с =c *l2 /Sc [Ом]; для литой обмотки ротора из алюминия — c =0,033*10 6 [Ом*м] при температуре в 115[ 0 С]; Sc = S2 = 25,09 [мм 2 ]; сечение короткозамыкающего кольца — Sк =82,2 [мм 2 ].

Сопротивление стержня R с =0.136/30*10 6 *25,09*10 -6 =0,18*10 -6 [Ом]. Отсюда:

R 2 =126*10 -6 *+0,18*10 -6 =126,18*10 -6 [Ом].

Приведенное активное сопротивление ротора:

3.4 Расчет индуктивного сопротивления обмотки ротора

Индуктивное сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора найдем из выражения:

где п2 , л2, q2 — коэффициент магнитной проводимости для потока пазового, лобового и дифференциального рассеяния; l2 =0.136 [м]. По [1] в соответствии с рис.12 для пазовой проводимости находим:

Для лобовой проводимости:

Для дифференциальной проводимости:

Приведенное сопротивление рассеяния фазы ротора:

Приведенное активное сопротивление ротора:

3.5 Определение индуктивного сопротивления взаимной индукции

Индуктивное сопротивление взаимной индукции между статором и ротором найдем из выражения:

(из рис.16 следует, что X 12 =X0, I=Iм, R12 =R).

Активное сопротивление намагничивающего контура R12 позволяет учитывать потери мощности в стали: R12 =Pc1 /m1 * Iм 2 [Ом], где Pc1 — основные потери мощности в стали сердечника статора ( в ярме и зубцах статора);

3.6 Относительные значения найденных параметров

Для удобства при составлении параметров и упрощения расчетов характеристик параметры асинхронной машины выражаем в относительных единицах. За базисные значения принимаем номинальное фазное напряжение U 1фном и номинальный фазный ток обмотки статора I1фном . Относительные параметры приводим со звездочкой:

Относительные значения параметров схемы замещения: X 1* =0.0066; R1* =0.0009; X2* 1 =0.03; R2* 1 =0.001; X12* =1,15; R12* =0.04

Источник

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/asinhronnyiy-dvigatel-s-korotkozamknutyim-rotorom-2/