Учебная работа. Проектирование трехфазного асинхронного двигателя

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Проектирование трехфазного асинхронного двигателя

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной

технический университет

Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по асинхронным машинам серии 4А

Выполнил: студ. гр. АЭ 03-01 А.А. Нигматуллин

Проверил: профессор К.М. Фаттахов

УФА 2006

Содержание

1. Электромагнитный расчёт

1.1 Выбор линейных нагрузок

1.1.1 Выбор главных размеров

1.1.2 Определение сечения провода обмотки статора

1.2 Расчет обмоточных параметров статора и ротора

1.2.1 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

1.2.2 Расчет ротора

1.2.2.1 Расчет размеров пазов ротора

1.2.2.2 Расчет размеров короткозамкнутых колец

1.3 Расчет магнитной цепи и намагничивающего тока

1.4 Расчет параметров рабочего режима

1.5 Расчет потерь

1.6 Расчет рабочих характеристик

1.6.1 Параметры схемы замещения фазы обмотки асинхронной машины

1.6.2 Расчет круговой диаграммы

1.7 Расчет пусковых характеристик

1.7.1 Расчет пусковых характеристик без учета влияния насыщения от полей рассеяния

1.7.2 Расчет пусковых характеристик с учетом влияния насыщения от полей рассеяния

2. тепловой расчет

Список литературы

Задание на курсовое проектирование

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором по следующим исходным данным: номинальная мощность , номинальное напряжение , номинальная частота вращения . Обмотка ротора изготовлена из алюминия. Обмотка статора медная, двухслойная. Частота питающей сети . Конструктивное исполнение IM1001, исполнение по способу защиты от воздействий окружающей среды IP44, категория климатического исполнения — УЗ.

трехфазный асинхронный двигатель пусковой

1. Электромагнитный расчёт

1.1 Выбор линейных нагрузок

1.1.1 Выбор главных размеров

Число пар полюсов

.

Высота оси вращения (предварительно) по рис. 6-7, а [1] h=220 мм. Из табл.6-6 [1] принимаем ближайшее меньшее значение . Ему соответствует значение наружного диаметра статора .

Внутренний диаметр статора

где

— коэффициент, характеризующий отношение внутренних и наружных диаметров статора. По табл. 6-7 [1] .

Полюсное деление

.

Расчетная мощность по (6-4) [1]

где — отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению. По рис.6-8 [1] . По рис. 6-9, б [1] .

Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рис. 6-11, в [1]

.

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки (предварительно) .

Расчетная длина воздушного зазора по (6-6) [1]

,

где — коэффициент формы поля (для синусоидального поля ),

— синхронная скорость вала двигателя, которая рассчитывается по формуле (6-5) [1]

Отношение

.

пределах.

1.1.2 Определение сечения провода обмотки статора

Предельные значения размеров зубцового деления статора выбираются по таблице 6-9 [1]

Число пазов статора по (6-16) [1]

Исходя из условий, что число пазов статора должно быть кратно числу фаз (m=3) задаемся тогда

Зубцовое деление статора (окончательно)

Предварительно определяем число эффективных проводников, при числе параллельных ветвей по формуле (6-17) [1]

где

— номинальный ток обмотки статора по (6-18) [1]

Число параллельных ветвей принимаем равным трем, так как при этом число эффективных проводников целое и кратно (для двухслойной обмотки) двум. По (6-19) [1]

Окончательные значения:

а) число витков в фазе обмотки статора по (6-20) [1]

б) линейная нагрузка и магнитный поток по (6-21) [1] и (6-22) [1]

в) обмоточный коэффициент по (3-3) [1]

где — коэффициент укорочения,

— коэффициент распределения.

По (3-4) [1]

где — укорочение шага, которое для двухслойной обмотки вычисляется по формуле (3-17) [1]

По (3-6) [1]

г) индукция в воздушном зазоре по (6-23) [1]

где — коэффициент полюсного перекрытия (для синусоидального поля ).

значения линейной нагрузки и индукции в воздушном зазоре находятся в допустимых пределах по рис. 6-11, в [1].

Плотность тока в обмотке статора (предварительно) по (6-25) [1]

,

где — произведение линейной нагрузки на плотность тока; по рис.6-16 [1]

.

Сечение эффективного проводника (предварительно) по (6-24) [1]

Обмотка статора всыпная, укладка механизированная, поэтому примем число элементарных проводников Сечение элементарного проводника

По табл. П-28 [1] выбираем стандартный провод ПЭТВ со следующими параметрами:

номинальный диаметр неизолированного провода

среднее значение диаметра изолированного провода

площадь поперечного сечения неизолированного провода

Плотность тока в обмотке статора окончательно по (6-27) [1]

.

1.2 Расчет обмоточных параметров статора и ротора

1.2.1 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем по рис. 6-19, а [1] с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.

Принимаем предварительно по табл. 6-10 [1]: индукцию в зубцах и в ярме статора, тогда по (6-39) [1]

,

где — длина стали сердечников статора (принимаем )

— коэффициент заполнения сталью (по табл. 6-11 [1] для лакированных листов стали марки 2312 принимаем ).

Определяем высоту ярма статора по (6-28) [1]

размеры паза в штампе принимаем

Высота паза по (6-40) [1]

По (6-41) [1]

;

По (6-42) [1]

По (6-45) [1] и (6-46) [1]

размеры паза в свету с учетом припуска на сборку по (6-47) [1]

где — припуск по ширине паза, — припуск по высоте паза.

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников по (6-51) [1]

,

где — площадь прокладок в пазу, рассчитывается по (6-50) [1]

— площадь корпусной изоляции, рассчитывается по (6-48) [1]

,

где — односторонняя толщина изоляции ( по табл.3-9 [1])

,

.

Коэффициент заполнения паза статора

По табл. 3-12 [1] Эскиз паза статора показан на рисунке 1.

1.2.2 Расчет ротора

1.2.2.1 Расчет размеров пазов ротора

Воздушный зазор (по рис. 6-21 [1])

Число пазов ротора (по табл. 6-15 [1])

внешний диаметр

Длина

Зубцовое деление

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал, по (6-101) [1]

Коэффициент берем по табл. 6-16 [1].

ток в стержне ротора по (6-60) [1]

,

где

— коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток (по рис. 6-22 [1] ),

— коэффициент приведения токов, для двигателей с короткозамкнутым ротором вычисляется по формуле (6-68) [1]

Пазы ротора выполняем без скоса

Площадь поперечного сечения стержня по (6-69) [1]

,

где

— плотность тока в стержне литой клетки (принимаем ), тогда

Для двигателей с высотой оси вращения пазы ротора выполняют трапецеидальными, сужающимися в верхней части. Размеры таких пазов могут быть определены графоаналитическим методом.

Для этого построим трапецию со следующими размерами:

длина верхнего основания равна длине пазового деления

нижнее основание

Высота

такая трапеция (рис.2) представляет собой как бы вырезанный из листа ротора сектор пазового деления, в котором должны разместиться паз (ось паза совпадает с осью трапеции), прилегающие к нему с обеих сторон половины сечений зубцов и участок ярма ротора. По допустимым индукциям и определяем соответственно высоту ярма ротора и ширину зубца.

наименьшая допустимая ширина зубца по (6-77) [1]

где — наибольшая магнитная индукция в зубцах ротора (по табл. 6-10 [1] );

Высота ярма по (6-102) [1]

где по табл. 6-10 [1]

На построенной трапеции линиями, параллельными ее боковым граням, отсекаем участки шириной и линией, параллельной ее основаниям, — участок шириной . В оставшуюся часть трапеции (на рис.2 — не заштрихована) вписываем контур паза. Изменяя и графически определяем размеры паза по заданной площади сечения стержня . Высота перемычки над пазом принимается равной диаметр закругления верхней части паза должен быть не менее 3,5 — 4 мм, поэтому принимаем равной 5 мм. таким образом, размеры паза ротора

Расчетная высота зубца по (6-81) [1] Высота перемычки над пазом Уточненное

Плотность тока в стержне

Эскиз паза ротора приведен на рисунке 3.

1.2.2.2 Расчет размеров короткозамкнутых колец

Короткозамкнутые кольца выбираем по рис. 6-26, б [1].

Площадь поперечного сечения замыкающих колец по (6-73) [1]

,

где ток в кольце рассчитываем по формуле (6-71) [1]

, По (6-72) [1] .

Плотность тока в замыкающих кольцах

Размеры замыкающих колец

1.3 Расчет магнитной цепи и намагничивающего тока

Магнитное напряжение воздушного зазора по (6-110) [1]

,

где — коэффициент воздушного зазора, рассчитывается по (4-14) [1]

;

Магнитные напряжения зубцовых зон статора по (6-111) [1]

где — напряженность зубцовой зоны статора; для марки стали 2312 определяем по табл. П-20 в соответствии со значением магнитной индукции; при

индукция в зубцах статора по (6-104) [1]

Магнитные напряжения зубцовых зон ротора по (6-113) [1]

.

По табл. П-20 [1] определяем напряженности в сечениях зубца ротора.

Для для , для ,

Так как больше 2, то расчет проводим, разделив зубец на две равные части. Расчетную ширину зубца берем на высоте 0,2 мм и 0,7 мм всей высоты зубца от его наиболее узкой части. По (6-116) [1]

Магнитные индукции в этих сечениях

Магнитные напряжения по табл. П-20 [1] . По (6-118) [1]

индукция в зубцах по (6-104) [1]

ротора в сечениях

Коэффициент насыщения зубцовой зоны по (6-120) [1]

Магнитные напряжения ярма статора. По (6-121) [1]

,

где — длина средней магнитной линии; по (6-122)

.

Напряженность магнитного поля в ярме статора (по табл. П-19 [1]).

индукция в ярме статора по (6-105) [1]

Магнитные напряжения ярма ротора. По (6-123) [1]

,

где — длина средней магнитной линии потока в ярме ротора. По (6-124) [1]

где — расчетная высота ярма ротора по (6-108) [1]

индукция в ярме ротора по (6-107) [1]

,

Для по табл. П-19 [1]

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины по (6-127) [1]

Коэффициент насыщения магнитной цепи по (6-128) [1]

Намагничивающий ток по (6-129) [1]

Относительное значение (в долях от номинального тока) по (6-130) [1]

находится в допустимых пределах.

1.4 Расчет параметров рабочего режима

Активное сопротивление фазы обмотки статора

где — длина проводников фазы обмотки; по (6-133) [1]

.

Удельное сопротивление меди при расчетной температуре

Средняя длина витка обмотки по (6-134) [1]

.

Длина пазовой части равна конструктивной длине сердечника машины

.

Длина лобовой части по (6-135) [1]

.

Вылет лобовых частей по (6-137) [1]

,

где — средняя ширина катушки, определяемая по (6-137) [1]

.

Относительное укорочение шага . Коэффициенты и берутся из таблицы 6-19 [1], согласно которой для числа полюсов , . Для всыпной обмотки, укладываемой в пазы до запрессовки вылет прямолинейной части

Относительное значение

Активное сопротивление фазы обмотки ротора

,

где — сопротивление стержня, которое рассчитывается по (6-165) [1]

Удельное сопротивление алюминия

.

Ввиду того, что расчет ведётся для рабочего режима коэффициент .

Сопротивление участка замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями по (6-166) [1]

,

Приводим к числу витков обмотки статора по (6-169) [1]

Относительное

,

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора по (4-42) [1]

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния рассчитывается по формуле из табл. 6-22 [1] для рис. 6-38, ж [1]

,

где по рис. 1 . При диаметральном шаге двухслойных обмоток . По (6-155) [1] .

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния по (6-154) [1]

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния по (6-170) [1]

,

По (6-172) [1]

.

Коэффициент определяем по табл. (6-39) [1] в зависимости от отношения (при ). Так как скос отсутствует, то .

; ;

Относительное

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора по (6-173) [1]

По табл. 6-23 [1] и рис. 6-40, е и 6-40, з [1] с учетом того, что для рабочего режима

По (6-117) [1]

По (6-174) [1]

,

где по (6-175) [1]

.

Из рис. 6-39, а [1] , так как . Тогда

;

Индуктивное сопротивление ротора приводим к числу витков статора по (6-178) [1]

Относительное

1.5 Расчет потерь

Потери в стали основные по (6-183) [1]

,

где

— удельные потери в стали; — показатель степени. По табл. 6-24 [1] для марки стали 2312 Масса стали ярма с учетом удельной массы стали по (6-184) [1]

Масса зубцов статора по (6-185) [1]

.

Для машин с мощностью меньше 250 кВт и . Тогда

Поверхностные потери в роторе по (6-190) [1]

где — потери приходящиеся на . По (6-188) [1]

.

Коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери для не обрабатываемых поверхностей (для двигателей с мощностью меньше 160 кВт). Амплитуда пульсаций индукции в воздушном зазоре по (6-186) [1]

где по рис. 6-41 [1] (для ). Тогда

Пульсационные потери в зубцах ротора по (6-196) [1]

,

где

— амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов; по (6-192) [1]

Масса стали зубцов ротора по (6-197) [1]

Сумма добавочных потерь в стали по (6-198) [1]

Полные потери в стали по (6-199) [1]

Механические потери по (6-208) [1]

,

где по табл. 6-25 [1] . Тогда

.

добавочные потери при номинальном режиме

Холостой ход двигателя.

Ток холостого хода по (6-212) [1]

,

по (6-213) [1] активная составляющая тока холостого хода

,

где — электрические потери в статоре при холостом ходе по (6-214) [1]

Тогда

.

Коэффициент мощности при холостом ходе по (6-215) [1]

.

1.6 Расчет рабочих характеристик

1.6.1 Параметры схемы замещения фазы обмотки асинхронной машины

По (6-179) [1]

По (6-180) [1]

По (6-217) [1]

Так как , то для расчета используем упрощенную формулу (6-218) [1]

Активная составляющая тока синхронного холостого хода по (6-222) [1]

Расчетные величины рассчитываются по приближенному методу (так как ) согласно выражениям (6-223) [1]

Потери, не меняющиеся при скольжении

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь После построения кривых уточняем характеристики представлены на рисунке 4.

Таблица 1 — Результаты расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

№ п/п Расчетная формулаЕдиницаСкольжение 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03sн= =0,02461Ом6,673,332,221,670,331,111,362Ом00000003Ом6,73,372,261,71,371,151,394Ом0,420,420,420,420,420,420,425Ом6,713,392,31,751,431,221,456А32,7764,8395,86125,58153,8180,37151,387-0,9980,9920,9830,9710,9560,9390,9578-0,0630,1240,1830,240,2940,3440,2899А34,1865,8195,72123,4148,5170,82146,410А36,642,5752,0964,6679,7196,6678,311А50,0878,38108,98139,31168,54196,27166,0112А33,8266,998,93129,6158,72186,14156,2313кВт22,5643,4463,1781,4498,01112,7496,6314кВт0,250,611,181,922,813,812,7315кВт0,110,420,921,582,373,252,2916кВт0,040,110,210,350,510,690,4917кВт1,52,243,44,946,788,856,6118кВт21,0641,259,7776,591,23103,8990,0219-0,9340,9490,9460,9390,9310,9210,93220-0,6830,840,8780,8860,8810,870,88221MН*м0, 2020,3980,5810,7490,8991,0300,88722I’2A33,79466,86898,884129,565158,696186,133156,426

Таблица 2 — Результаты уточненного расчета рабочих характеристик

№п/пФорм. Размерн. Скольжение s Sн 0,00500,01000,01500,02000,02500,03000,02461Rо0,23480,23480,23480,23480,23480,23480,23482Xo6,10226,10226,10226,10226,10226,10226,10223Zo6,1067166,1067166,1067166,1067166,1067166,1067166,1067164σ1а1,0329281,0329281,0329281,0329281,0329281,0329281,0329285σ1р-0,00398-0,00398-0,00398-0,00398-0,00398-0,00398-0,003986R0,0327950,0327950,0327950,0327950,0327950,0327950,0327957X0,4065860,4065860,4065860,4065860,4065860,4065860,4065868R’2эг6,4989253,265862,1881721,6493281,3260211,1104841,3475849X’2эг0,381690,3941380,3982870,4003620,4016060,4024360,40152310Z’2эг6,5101243,2895572,2241241,6972251,3855041,1811561,40613111I’233,7935266,878398,91533129,6234158,787186,2582156,457712Cosφ20,999490,9979650,9954380,9919330,987480,9821180,9878813sinφ20,0319330,0637680,0954090,1267650,1577440,1882650,1552214I’2a33,7762866,7421898,46409128,5777156,799182,9276154,561415I’2p1,0791154,2646769,43745316,4316525,0477635,0659924,285416n116,6666716,6666716,6666716,6666716,6666716,6666716,6666717Ω1104,6667104,6667104,6667104,6667104,6667104,6667104,666718M204,9057401,2616585,185753,6919904,78881037,449893,084819Z’2 (S) 6,2631943,1363832,0962291,5777281,2678741,062331,28849220σ2a1,0362181,134251,2929361,5104081,7841372,1110121,75964621σ2p0,0320790,0642890,0964310,1283130,1597510, 190570,15719422Rxx0,26680,26680,26680,26680,26680,26680,266823Xxx6,30226,30226,30226,30226,30226,30226,302224Ros-0,18725-0,36078-0,51966-0,66315-0,79072-0,90203-0,7808625Xos0,2285440,8343131,8101973,1447394,8224736,8243654,67241826Rоэг0,079549-0,09398-0,25286-0,39635-0,52392-0,63523-0,5140627Хоэг6,5307447,1365138,1123979,44693911,1246713,1265610,9746228Zоэг6,5312287,1371328,1163369,45524911,13713,1419310,9866529Io33,6843230,8247127,1058323,267519,7539716,7403220,024330Cosφo0,0384490,0384490,0384490,0384490,0384490,0384490,03844931sinφo0,9992610,9992610,9992610,9992610,9992610,9992610,99926132Ioa1,2951441,1851941,0422050,8946230,759530,6436560,76992433Iop33,6594130,8019127,0857823,2502919,7393616,7279420,0094934I1a35,0714367,9273899,5063129,4723157,5585183,5713155,331435I1p34,7385335,0665936,5232439,6819544,7871351,7939344,294936I149,3636676,44472105,9974135,4169163,8004190,7381161,523637P123147,1444832,0765674,1685451,72103988,6121157102518,738Pэ1233,93561,00431078,6031760,4232575,7363492,5782504,62839Pэ2107,234419,9872918,74041577,7282367,5313257,5912298,5840Pдоб115,7357224,1603328,3708427,2586519,9432605,7852512,593541ΣP1569,682317,9323438,4944878, 196575,9898468,7346428,58142P221577,4642514,1462235,6680573,5397412,64112688,396090,1243η0,9321870,9482970,9476430,9429130,9367620,9301010,93729444Cosφ0,7104710,8885820,9387620,9561020,9618930,9624260,961664

Таблица 3 Относительная погрешность приближенного расчета по отношению к уточненному расчету рабочих характеристик АД

Форм. Скольжение s Sн 0,00500,01000,01500,02000,02500,03000,0246ΔI’2,%0,019176-0,01241-0,03573-0,04892-0,05483-0,0689-0,02028ΔI1,%1,4304012,4691052,7368292,0917562,8121382,8185212,702494ΔМ,%-1,43846-0,8195-0,7203-0,62642-0,64391-0,72324-0,68599Δη,%0, 1941230,074029-0,17369-0,41671-0,61895-0,98818-0,56798Δcosφ,%-4,02206-5,78354-6,92046-7,91214-9,18199-10,6237-9,03216ΔI’2,%0,019176-0,01241-0,03573-0,04892-0,05483-0,0689-0,02028

Рис. 4 Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рис. 5 Относительные рабочие характеристики асинхронного двигателя

1.6.2 Расчет круговой диаграммы

исходными данными для построения круговой диаграммы являются:

ток синхронного холостого хода по (6-225) [1]

где

сопротивления короткого замыкания по (6-226) [1]

Диаметр круговой диаграммы принимаем равной

Расчет масштабов: масштаб тока

масштаб мощности

масштаб момента

Вектор тока синхронного холостого хода

По (6-227) [1]

.

Произвольно выбираем Отрезок

Произвольно выбираем Отрезки

Отрезок

,

где

Тогда

далее по методике приведенной в учебнике [1] и опираясь на полученные данные и рис.6-45 [1] строим круговую диаграмму. Круговая диаграмма представлена на рис.5.

1.7 Расчет пусковых характеристик

1.7.1 Расчет пусковых характеристик без учета влияния насыщения от полей рассеяния

Рассчитываем точки характеристик, соответствующих скольжениям

Подробный расчет приведем для скольжения

Данные расчета других точек сведены в таблицу 2.

Приведенная высота стержня по (6-235) [1]

Для находим по рис. 6-46 [1] , по рис. 6-47 [1] .

Активное сопротивление обмотки ротора:

глубина проникновения тока по (6-236) [1]

по (6-245) [1]

по (6-243) [1]

по (6-237) [1]

по (6-247) [1]

Приведенное активное сопротивление ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока: по (6-249) [1]

Индуктивное сопротивление обмотки ротора по табл. 6-23 [1] и рис. 6-40, е [1] и 6-40, з [1]

При предварительно принимаем

Коэффициент изменения индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора по (6-251) [1]

По (6-250) [1]

Пусковые параметры по (6-266) [1] и (6-267) [1]

.

По (6-268) [1]

Ток в обмотке ротора по (6-269) [1]

ток обмотки статора по (6-271) [1]

Таблица 4 Результаты расчета пусковых характеристик двигателя без учета влияния насыщения от полей рассеяния

№ п/п Расчетная формулаЕдиницаСкольжение 1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,1071-2,62,331,841,160,820,852-1,551,230,660,130,040,053-2,842,4491,7571,1291,0241,0364-2,282,0031,5251,0891,0121,0255Ом0,0710,00630,0480,0340,0320,0326-0,570,660,810,940,970,967-0,9310,9450,970,990,9950,9948Ом0,1860,1890, 1940, 1980, 1990, 1999Ом0,1060,1130,1310, 2070,3580,33910Ом0,390,3930,3980,4020,4030,40311А544,1537,7525486407,8417,512А555,4549,1536,5497417,2427,1

1.7.2 Расчет пусковых характеристик с учетом влияния насыщения от полей рассеяния

Принимаем для коэффициент насыщения и и приводим расчет для

Средняя МДС (магнитодвижущая сила) обмотки, отнесенная к одному пазу обмотки статора по (6-252) [1]

.

Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре по (6-253) [1]

,

где коэффициент

;

По рис.6-50 [1] для находим .

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

по (6-255) [1]

по (6-258) [1]

по (6-261) [1]

.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения по (6-253) [1]

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения

по (6-264) [1]

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока: по (6-260) [1]

по (6-262) [1]

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения по (6-263) [1]

.

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения по (6-265) [1]

По (6-267) [1]

Расчет токов и моментов: по (6-268) [1]

по (6-269) [1]

по (6-271) [1]

полученное значение тока отличается на 2% от принятого при расчете влияния насыщения на параметры, что допустимо.

Относительные значения

.

Критическое скольжение определяем после расчета всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений и соответствующим скольжениям по (6-272) [1]

после чего рассчитываем точку характеристики, соответствующую :

Кратность пускового и максимального моментов и пускового тока спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям ГОСТ.

Данные расчета других точек сведены в таблицу 5. Пусковые характеристики спроектированного двигателя представлены на рис.7.

Таблица 5 Результаты расчета пусковых характеристик с учетом влияния насыщения от полей рассеяния

№ п/пРасчетная формулаЕдиницаСкольжение10,80,50,20,10,1071-1,351,351,351,351,21,22А5101,25041,24922,84556,93398,63488,93Тл4,744,694,574,233,163,244-0,50,510,530,550,70,695Мм7,657,57, 196,894,594,746-1,491,491,51,511,591,587-1,071,091,131,181,51,488Ом0,1430,1440,1460,1480,1630,1629-1,0161,0161,0161,0161,0181,01810-1,431,51,621,721,751,7511-1,271,31,351,41,791,7512Ом0,1340,1380,1450,1510,1680,16713Ом0,1050,1130,130, 2060,3570,33614Ом0,2790,2840,2930,3010,3330,33115А737,5719686,3602,5450,4466,516А748,5731,1697,5612,8459,1475,417-4,514,354,153,642,732,8318-1,251,31,441,992,072,08Таблица 6 Результаты уточненного расчета пусковых характеристик с учетом влияния насыщения от полей рассеяния

№ п/пФорм. Скольжение sSкр2/3*Sкр1/3*SкрSн 1,00,80,50,20,10,1070,0710,0360,02461Rо0,20,20,20,20,20,20,20,20,22Xo6,16,16,16,16,16,16,16,16,13Zo6,16,16,16,16,16,16,16,16,14σ1a1,01,01,01,01,01,01,01,01,05σ1р0,030,030,030,030,030,030,030,030,036R0,0040,0040,0040,0040,0040,0040,0040,0040,0047X0,40,40,40,40,40,40,40,40,48R’2эг0,10,10,10,20,40,30,50,91,39X2’эг0,40,40,40,40,40,40,40,40,410Z2’эг0,40,40,40,50,50,50,61,01,411I2’534,4532,7526,5488,7407,8418,3347,8215,2156,512Cosφ20,20,20,30,60,80,80,91,01,013sinφ21,01,01,00,80,50,60,40,20,214I2’a82,6102,3157,3301,2343,6345,3316,5209,9154,615I2p’528,0522,8502,5384,9219,6236,1144,347,824,316n116,716,716,716,716,716,716,716,716,717Ω1104,7104,7104,7104,7104,7104,7104,7104,7104,718M256,2318,3497,41071,51491,61467,31521,31165,3893,419Z2′ (S) 0,20,20,20,30,40,40,50,91,320σ2a30,830,428,820,09,910,86,32,51,821σ2p0,30,30,40,60,50,50,40,20,222Rxx0,30,30,30,30,30,30,30,30,323Xxx6,36,36,36,36,36,36,36,36,324Ros5,14,83,90,9-1,0-0,9-1,2-1,0-0,825Xos182,0179,6170,0116,154,559,932,59,54,726Rоэг5,45,14,21,2-0,7-0,6-1,0-0,7-0,527Хоэг188,3185,9176,3122,460,866,238,815,811,028Zоэг188,3186,0176,3122,460,866,238,815,811,029Io1,21,21,21,83,63,35,713,920,030Cosφo0,0380,0380,0380,0380,0380,0380,0380,0380,03831sinφo1,01,01,01,01,01,01,01,01,032Ioa0,00,00,00,10,10,10,20,50,833Iop1,21,21,21,83,63,35,713,920,034I1a82,7102,3157,3301,3343,7345,5316,7210,4155,435I1p529,2524,0503,7386,7223,2239,4149,961,844,336I1535,6533,9527,7490,2409,8420,3350,4219,3161,637P154568,167532,0103828,6198833,5226865,0228008,4209016,6138862,1102554,738Pэ127539,327364,126732,523069,016123,716960,811785,84615,82506,439Pэ226820,326648,526028,522430,415611,816433,211358,54350,32300,340Pдоб272,8337,7519,1994,21134,31140,01045,1694,3512,841ΣP55745,755463,554393,347606,833983,135647,325302,510773,66432,642P2-1177,612068,649435,4151226,7192881,9192361,1183714,1128088,596122,143η0,00,20,50,80,90,80,90,90,944Cosφ0,20,20,30,60,80,80,91,01,045 I1 (р) 560,5541,6528,9492,9418,9427,9355,0222,0164,046 M1(р) 260,0322,0505,01085,01509,01490,01550,01180,0909,0Таблица 7 Погрешности пусковых характеристик

ПараметрСкольжение sSкр2/3*Sкр1/3*SкрSн1,00,80,50,20,10,1070,0710,0360,0246ΔI1 (пуск),%1,5011,4230,9200,9461,2761,2701,3011,2281,476ΔМ, (пуск) %1,4441, 1931,5131,2431,551,5211,6511,4431,476

Рис. 7 Пусковые характеристики спроектированного двигателя.

Рис. 8 Относительные пусковые характеристики спроектированного двигателя

2. Тепловой расчет

Тепловой расчет проводится для изоляции класса F. Для данного класса изоляции предельно допустимая температура

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя по (6-314) [1]

где

— коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки, передается через станину непосредственно в окружающую среду (по табл. 6-30 [1] );

— потери в пазовой части;

— коэффициент теплоотдачи с поверхности (по рис. 6-59 [1] );

по (6-312) [1]

где — коэффициент увеличения потерь (для класса нагревостойкости F);

Перепад температур в изоляции пазовой части обмотки статора по (6-315) [1]

,

где

— расчетный периметр поперечного сечения паза ротора;

— средняя эквивалентная проводимость пазовой изоляции (по рис.6-62 [1] для );

— средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции (для класса нагревостойкости F );

по (6-316) [1]

Перепад температур по толщине изоляции лобовых частей по (6-319) [1]

,

где — электрические потери в лобовых частях; — периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки, принимаем ; по (6-334) [1]

односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки , так как изоляция в лобовой части отсутствует;

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины по (6-320) [1]

Среднее превышение температуры наружной поверхности обмотки статора над температурой воздуха внутри машины по (6-321) [1]

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды по (6-322) [1]

,

где — сумма потерь отводимых в воздух внутри двигателя; — эквивалентная поверхность охлаждения; — коэффициент подогрева воздуха (по рис.6-59, в [1] ); по (6-326) [1]

;

по (6-324) [1]

по (6-327) [1]

,

где — условный периметр поперечного сечения ребер станины (по рис. 6-63 [1] );

Среднее повышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды по (6-328) [1]

Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах. Расчет вентиляции. Требуемый для охлаждения расход воздуха по (6-340) [1]

где — коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятора;

по (6-341) [1]

для двигателей с ;

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором по (6-342) [1]

Расчетный расход воздуха должен быть больше требуемого для охлаждения (), что выполняется.

На этом расчет асинхронной машины закончен.

список литературы

1.Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов/И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; Под ред. И.П. Копылова. — М.: Энергия, 1980. — 496 с., ил.

2.Фаттахов К.М. Курсовое проектирование асинхронных машин серии 4А: методическое руководство. — Уфа: 1985.

.Пиотровский Л.М. Электрические машины — Л.: Энергия, 1974.

Учебная работа. Проектирование трехфазного асинхронного двигателя