Курсовая работа (т): Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Научно - исследовательский университет

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Заочный инженерно - экономический»

Кафедра «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»

Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Электрические машины»

ЮУРГУ ЭПА - 447 00 00 00 00 ПЗ.КП.

Нормоконтролёр доцент Руководитель доцент

_______________ /С.А. Ганджа/ _______________ /С.А. Ганджа/

Автор работы

студент группы ЭПА-447

_______________ /М.А. Вензелев/

Челябинск 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ

Определение числа пазов статора Z_1, числа витков в фазе обмотки статора w_1 и площадь поперечного сечения провода обмотки статора

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Расчет ротора

Расчет магнитной цепи

ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ДВИГАТЕЛЯ

РАСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК

РАСЧЕТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния)

Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Аннотация

Вензелев М. А. Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. - Челябинск ЮУрГУ, 2014г.

страниц, 4 рисунков, 3 таблицы, литература - 5

Ключевые слова: асинхронный двигатель, короткозамкнутый ротор, паз, обмотка статора, воздушный зазор, ротор, магнитная цепь, скольжение, потери, номинальный режим, рабочие характеристики.

В курсовом проекте выполнен расчет асинхронного двигателя согласно технического задания по методике И.П. Копылова.

Введение

Асинхронные двигатели (АД) являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов. АД общего назначения мощностью от 0.06 до 400 кВт на напряжение до 1000 В - наиболее широко применяемые электрические машины.

Асинхронные двигатели получили широкое распространение благодаря следующим своим качествам: дешевизне двигателя, простоте конструкции, надежности.

Следует особо отметить, что огромный вклад в создание электрических машин их изучение, разработку и создание методик проектирования внесли Советские и Российские учёные и инженеры: Доливо - Добровольский М.О., Копылов И.П., Вольдек А.И. и многие другие.

Задачей данного курсового проекта является проектирование двигателя в соответствии с приложенным техническим заданием.

.        ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

Выбор главных размеров начинается с определения внутреннего диаметра статора и длину магнитопровода. Внутренний диаметр статора  непосредственно связан определенными размерными соотношениями с внешним диаметром статора .

 (1)

где  - коэффициент соотношения внутренних и внешних диаметров сердечников статора по табл. 9.9 [1] ;

 - внешний диаметр статора, определяющий высоту оси вращения. По заданию дан тип двигателя, в котором указана высота оси вращения , тогда по табл. 9.8 [1] .

Находим полюсное деление τ, м:

 (2)

τ=3.14*0.141/2=0,222 м.

Определяем расчетную мощность P’ , В*А:

где  - мощность на валу двигателя, по заданию ;

 - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приложено, определено по рис. 9.20 [1] ;

 - коэффициент полезного действия, по заданию ;

 - по заданию .

Определяем длину магнитопровода

 (3)

где  - коэффициент формы поля, предварительно принимаем

;

 - синхронная угловая скорость двигателя, рассчитывается по формуле

; (4)

 - обмоточный коэффициент, предварительно для однослойной обмотки принимаем ;

 - линейна нагрузка, предварительно выбираем по рис. 9.22,б [1]

;

 - индукция в воздушном зазоре, предварительно выбираем по рис. 8.22,б [1] ;

 - расчетная мощность определяем по формуле

и проверяем правильность выбора главных размеров  и

 (5)

Значение находится в допустимых пределах рис. 9.25 [1].

Для расчета магнитной цепи помимо  необходимо определить полностью конструктивную длину и длину стали сердечников статора  и ротораВ асинхронных двигателях, длина сердечников которых не превышает 250-300мм, радиальные вентиляционные каналы не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции

.

Конструктивную длину сердечника ротора в машинах с h < 250 мм берут равной длине сердечника статора, т. е. l₂ = l₁.

Следующий этап расчета включает определение числа пазов статора и числа витков в фазе обмотки статора.

2. Электромагнитный расчет

.1. Определение числа пазов статора , числа витков в фазе обмотки статора  и площадь поперечного сечения провода обмотки статора

При определении числа пазов статора сначала необходимо выбрать предварительно зубцовое деление. По рис. 9.26 [1] определим предельные значения диапазона зубцового деления

.

Тогда возможное число пазов статора

 (6)

 (7)

Принимаем число пазов равное , тогда

 (8)

Зная число пазов статора, определяем окончательное зубцовое деление

 (9)

Определяем предварительное число эффективных проводников в пазу

 (10)

где  - номинальный ток обмотки статора, А:

 (11)

где  - номинальное фазное напряжение, по заданию .

Принимаем , следовательно  и округляем его до ближайшего целого, тогда эффективное число проводников  проводников.

Определяем окончательные значения:

число витков в фазе

 (12)

линейная нагрузка

 (13)

магнитный поток

 (14)

где , по табл. 3.16 [1] при .

индукция в воздушном зазоре

 (15)

Значения электромагнитной нагрузки находится в допустимых пределах рис. 9.22,б [1], следовательно, можно переходить к расчету сечения эффективного проводника и обмоточного провода.

Сечение эффективных проводников определяем, исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке. Предварительно определяем сечение эффективных проводников

 (16)

где  - плотность тока в обмотке статора, предварительно определяется по формуле

 (17)

где  - произведение линейной нагрузки на плотность тока, по рис. 9.27,б [1]

Определяем окончательное сечение эффективного проводника. Принимаем число элементарных проводников , тогда сечение . По приложению 3 [1] принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ , , .

Определяем окончательную плотность тока в обмотке статора

 (18)

Расчет числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и площадь поперечного сечения провода обмотки статора закончено. Далее принимаемся за расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.

2.2    Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Предварительно производим выбор размеров, исходя из допустимой индукции в зубцах и ярме статора

 (19)

где  - допустимое значение индукции зубцов статора при постоянном сечении, по табл. 9,12 [1] ;

 - коэффициент заполнения сталью магнитопроводов статоров, по табл. 9.13 [1] для оксидированной стали марки 2013.

и  по формуле

 (20)

где  - допустимое значение индукции ярма статора, по табл. 8.10 [1] .

Далее находятся размеры паза в штампе

 (21)

Для двигателей  угол наклона ключевой части в трапецеидальных пазах, и  определяется по формуле

 (22)

где  - высота шлица паза, для двигателей  ;