ПОМОЩЬ ЭЛЕКТРИКАМ

Главная

Проектирование и расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью 3 кВт, номинальным напряжением 380 В, частотой вращения 750 об/мин, число полюсов 4, степенью защиты IP 44

1. Синхронная скорость вращения поля: 4А90L2

2. Высота оси вращения h=90 мм

D_a=0,149 м

3. Внутренний диаметр статора D=K_d×D_a=0,57× 0,149=0,084 м

[K_d= 0,57; (0,52¸0,57)]

4. Полюсное деление t=p×D/2p=3,14 × 0,084/2=0,1319 м

5. Расчетная мощность

[k_e=0,979, , 1; h=0,89 и cosj=0,88 – исходные данные]

6. Электромагнитные нагрузки А=22×10³ А/м; В_d=0,49 Тл [

7. Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки принимаем:

k_об1=0,95 [стр. 166, 1]

8. Расчетная длина воздушного зазора:

при []

9. Отношение: [значение l находится в рекомендуемых пределах]

2. Определение Z₁, w₁ и сечения провода обмотки статора

10. Предельные значения t₁ [стр. 170,1] t_min=11 мм, t₁_max=12 мм

11. Число пазов статора:

Принимаем Z₁=24, тогда

К_об=0,957

12. Зубцовое деление статора:

13. Число эффективных проводников в пазу

[предварительно при условии а=1]

14. Принимаем а=1, тогда

15. Окончательные значения:

Значения А и В_d находятся в допустимых пределах.

16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно):

[(AJ₁)=133,5×10⁹ A²/м³ стр. 173, 1]

17. Сечение эффективного проводника (предварительно):

принимаем п_эл=1, тогда

обмоточный провод ПЭТМ (стр. 470, 1),

d_эл=1,12 мм; q_эл=0,985 мм²

q_эф=q_эл×п_эл=0,985×1=0,985 мм²; d_из=1,2 мм

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно):

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Рис.1

19. Принимаем предварительно [стр. 174, 1]

В_z₁=1,18 Тл; В_а=1,02 Тл, тогда

[по табл. 6-11, 1 для оксидированных листов стали к_с=0,97]

20. Размеры паза в штампе принимаем по [стр. 179,1]

21. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:

Площадь поперечного сечения прокладок в пазу: S_пр=0

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

22. Коэффициент заполнения паза:

4. Расчет ротора

23. Воздушный зазор: d=0,3 мм

24. Число пазов ротора Z₁=24] Z₂=20

25. Внешний диаметр: D₂=D-2d=84-2 × 0,4=83,2 мм

26. Длина: l₂=l₁=0,1 м

27. Зубцовое деление:

28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал:

D_j=D_В=k_В×D_a=0,23×0,149=0,03427 м» 34,27 мм

[k_В=0,23 при h=90 мм и 2р=2 по табл. 6-16, 1]

29. Ток в стержне ротора:

[k_i=0,91 при cosj=0,88 по стр. 183, 1; ]

30. Площадь поперечного сечения стержня:

[плотность тока в стержне литой клетки принимаем J₂=3×10⁶А/м²]

31. Паз ротора

Принимаем

Допустимая ширина зубца:

Размеры паза:

Полная высота паза:

Сечение стержня:

32. Плотность тока в стержне:

33. Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения:

Размеры замыкающих колец:

Рис. 2

5. Расчет намагничивающего тока

34. Значение индукции Bj

[расчетная высота ярма ротора: при 2р=2; стр. 194, 1

]

35. Магнитное напряжение воздушного зазора:

36. Магнитные напряжения зубцовых зон:

статора

ротора

[по таблице П-17, для стали 2013 H_z₁=411 А/м для В_z₁=1,18 Тл;

H_z₂=436 А/м при В_z₂=1,22 Тл;

h_z₁=12,46 мм; h_z₂=h_n₂-0.1×b₂=20,4-0,1×1,8=20,2 мм]

37. Коэффициент насыщения зубцовой зоны:

38. Магнитные напряжения ярма статора и ротора:

F_a=L_a×H_a=0,203×191=38,8 А

F_j=L_j×H_j=0,04×191=7,6 А

[по табл. П-16 Н_а=191 А/м при В_а=1,02 Тл; Н_j=191 А/м при В_j=1,02 Тл]

при 2р®8

39. Магнитное напряжение на пару полюсов:

40. Коэффициент насыщения магнитной цепи:

41. Намагничивающий ток:

относительное значение:

6. Параметры рабочего режима

42. Активное сопротивление фазы обмотки статора:

Для класса нагревостойкости изоляции расчетная

Для меди

Длина проводников фазы обмотки:

Длина вылета лобовой части катушки:

Относительное значение:

43. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

Приводим r₂ к числу витков обмотки статора:

Относительное значение:

44. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

Относительное значение:

Рис. 4

45. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

Приводим х₂ к числу витков статора:

Относительное значение:

Рис. 5

7. Расчет потерь

46. Основные потери в стали:

47. Поверхностные потери в роторе:

48. Пульсационные потери в зубцах ротора:

49. Сумма добавочных потерь стали:

50. Полные потери в стали:

51. Механические потери:

[для двигателей 2р=2 коэф. k_t=1]

52. Добавочные потери при номинальном режиме:

53.Холостой ход двигателя:

8. Расчет рабочих характеристик

54.

Потери не меняющиеся при изменении скольжения:

Р_ст+Р_мех=93,9+113,6=207,5 Вт

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь скольжением s=0,005; 0,01; 0,02; 0,033

Результаты расчёта приведены в табл. 2.

Характеристики представлены на рис. 6

Таблица 2

№ п/п	Расчетная формула	Единица изм.	Скольжение
№ п/п	Расчетная формула	Единица изм.	0,005	0,01	0,02	0,033
1		Ом	252,77	126,36	63,18	38,29
2		Ом	0	0	0	0
3		Ом	255,21	128,8	65,62	40,73
4		Ом	8	8	8	8
5		Ом	255,32	129,02	66,06	41,43
6		А	0,86	1,71	3,33	5,31
7		-	0,999	0,998	0,993	0,98
8		-	0,03	0,059	0,115	0,18
9		А	0,97	1,82	3,42	5,31
10		А	1,11	1,18	1,46	2,04
11		А	1,47	2,17	3,72	5,7
12		А	0,88	1,74	3,4	5,42
13		Вт	640,2	1201,2	2257,2	3504,6
14		Вт	15,4	33,6	98,8	232
15		Вт	2,8	10,9	41,6	105,8
16		Вт	1	2,2	6,6	15,5
17		Вт	226,7	254,2	354,6	560,8
18		Вт	413,5	947	1902,6	2943,8
19		-	0,65	0,79	0,84	0,84
20		-	0,66	0,84	0,92	0,93

9. Расчет пусковых характеристик

55. Расчет пусковых характеристик. Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжению s=1

Параметры с учетом вытеснения тока (u_расч=115°С):

Активное сопротивление обмотки ротора:

Приведенное сопротивление ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока:

Индуктивное сопротивление обмотки ротора:

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения:

56. Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для s=1 коэффициент насыщения

[по рис. 6-50, стр. 219, 1 для В_фd=3,4 Тл, х_d=0,6]

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом влияния насыщения и вытеснения тока:

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока насыщения:

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

Расчет токов и моментов:

10. Тепловой расчет

57. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

11. Расчет вентиляции

58. Расчет вентиляции. Требуемый для охлаждения расход воздуха:

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

Список использованных источников

1. Копылов И.П. «Проектирование электрических машин». М.: «Энергия», 1980г.