Проектирование асинхронного электродвигателя общепромышленного назначения

 

                                                  СОДЕРЖАНИЕ                                        

 

1. Порядок и рекомендации  по выполнению работы …………………….…  3

2. Определение главных размеров  и выбор 

    электрических  нагрузок  ……………………………………………………  5

3. Определение числа пазов статора,  числа витков

      в фазе статора  и расчет  зубцовой зоны …………………………………  10

4. Определение числа пазов ротора, расчет

     короткозамкнутой обмотки и зубцовой зоны ротора …..……………….. 16

5. Расчет магнитной цепи статора и ротора ……………………………...…. 20

6. Расчет параметров асинхронного  двигателя

    дляноминального   режима  ……..………………………..…………….….  23

7. Определение потерь и коэффициента  полезного

     действия ………………………………………………………………...…  26

8. Расчет рабочих и пусковых характеристик

     асинхронного двигателя ……………………………………………..……  28

    Литература ……………...………………………….……………………..... 30

    Приложения ………………………………..……………………………..... 31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ПОРЯДОК И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

 

          Целью данной курсовой работы является овладение навыками расчета и применения полученных теоретических знаний при решении конкретной инженерной задачи – проектирование асинхронного электродвигателя общепромышленного назначения (серия 4А).

1. В соответствии с вариантом своего задания выписать данные по проектируемому двигателю: номинальную мощность, исполнение, соединение обмотки статора, синхронную частоту вращения, частоту питающей сети, номинальное линейное напряжение питания. Данные выдаются преподавателем, ведущим данный предмет.

2. В соответствии с  рекомендациями данных методических  указаний приступить к решению варианта задания.

3. Оформить работу  в виде пояснительной записки  на листах формата А4, содержащей расчеты, поясняющие основные решения, таблицы, в которые сводятся основные и расчетные данные, чертежи, выполненные в соответствии с требованиями стандарта предприятия. Количество листов пояснительной записки должно составлять 25-35 листов (в зависимости от написания ее машинописным или ручным способами). Пояснительная записка должна содержать:

а) Титульный лист.

б) Аннотацию. Аннотация должна отражать основное содержание проделанной работы. Заглавием должно служить слово «АННОТАЦИЯ», написанное на отдельной строке прописными буквами. В аннотацию включают сведения об объеме пояснительной записки, количестве иллюстраций и таблиц, графическом материале. Текст аннотации должен включает:

- основную часть, отражающую  сущность выполненной работы;

- конкретные результаты, раскрывающие  содержание основной части;

- краткие выводы относительно  особенностей, эффективности, возможности  и области применения полученных результатов.

в) Содержание

г) Введение

д) Расчетно-пояснительную часть, содержащую разделы 2-8 данных методических указаний.

На каждом листе расчетной записки должны быть оставлены поля: расстояние от текста до края листа составляет: слева – 30 мм, справа – 10 мм, снизу – 20 мм, сверху – 20 мм. Номера страниц следует проставлять в правом верхнем углу листа, кроме титульного листа, аннотации и содержания. Нумерация страниц производится арабскими цифрами без точек и выделения черточками по бокам. Текст должен содержать расчетные формулы в общем виде и численную подстановку в них. У каждой величины, являющейся результатом вычисления, должна быть указана размерность. У каждого подраздела ставят цифровой индекс, который состоит из порядкового номера главного раздела и отделенного от него точкой порядкового номера, подчиненного подраздела. Например: 1.2 – означает 2 глава 1 раздела. Между текстовой частью главы, раздела или подраздела и тематическим заголовком следует оставлять 15 мм. Значения символов, входящих в формулу, разъясняются при первом их использовании.

        У каждой  величины, являющейся результатом  вычисления, должна быть указана  размерность. Рабочие и пусковые характеристики должны быть вычерчены на формате А3 с соблюдением масштабов. На характеристиках должны быть видны точки построения. Допускается аналитический расчет рабочих характеристик. Обязательным является указывать ссылки на используемые источники информации (литературу,  таблицы,  графики и т.д.).

4. Правильность выполненных расчетов можно проверить следующим образом:

- расчетное номинальное скольжение  s_н должно находиться в пределах от 0,02 до 0,08;

- активное и индуктивное  сопротивления обмоток статора должны быть намного больше соответствующих сопротивлений обмотки ротора;

- расчетное значение номинальной  мощности Р₂, полученное в таблице 8.1, должно совпасть или немного отличатся от заданного;

- расчетные значения  коэффициента полезного действия и коэффициента мощности не должны сильно отличаться от выбранных по графику приложения 1.

Несовпадение заданных и расчетных  величин говорит о неточности расчетов вследствие чрезмерного округления чисел с большим количеством  цифр после целой величины, либо об ошибке в расчетах.  

           В  случае, если сведений находящихся  в данных методических указаниях для понимания и расчета курсовой работы будет недостаточно, то рекомендуется пользоваться литературой, перечисленной на странице 30. 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ И ВЫБОР

              ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

 

Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора D_вн и расчетной длины воздушного зазора l_б. Внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями, зависящими от числа полюсов, с наружным диаметром статора D_1нар., в свою очередь определяющим высоту оси вращения h, значение которой при проектировании должно быть принято только из стандартных высот, установленных по ГОСТ 13267-73 для серии 4А. В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей последовательности:

1. Высоту оси вращения предварительно определяют по таблицам 2.1 и 2.2 для заданных значений Р₂ и 2р в зависимости от исполнения двигателя.

h = 180

 

2.2 Наружный диаметр статора D_1нар. и внутренний диаметр статора D_1вн. берут из таблицы 2.3 в зависимости от выбранной оси вращения.

D_1нар = 313 мм

D_1вн  = 211 мм

    

3. Далее находят полюсное деление t:

                                             (2.1)

 

                                                        

 

4. Расчетную мощность асинхронного двигателя Р_i определяют по заданной номинальной мощности Р₂ :

                                       (2.2)

        

                                                   

где

5. Предварительные значения h и cos j₁ взяты по приложению 1.

Предварительные значения электромагнитных нагрузок - линейной токовой нагрузки А₁ и магнитной индукции в воздушном зазоре В_б взяты по приложении 2.

h = 0,85

cos j₁ = 0,85

А₁ = 35∙10³ А/м

В_б = 0,77 Тл

 

6.  Значения коэффициента полюсного перекрытия a_б и коэффициента формы поля К_в предварительно принимаются равными:

          

7. Предварительные значения обмоточного коэффициента для двухслойных при  большей  полюсности К_об1=0,91¸0,92.

 

8.  Синхронная угловая скорость вала двигателя W, рад/с, рассчитывается по формуле:

                                      (2.3)

                                           

 

где n₁ – синхронная частота вращения, об/мин;

       f₁ – частота питания, Гц.

9. Расчетная длина воздушного зазора м, с учетом значения a_б:

                            (2.4)

 

                                                 

 

 

10. Для расчетов магнитной цепи помимо l_б необходимо определить полную конструктивную длину стали и длину сердечников статора (l₁ и l_ст1) и ротора (l₂ и l_ст2). В асинхронных двигателях, длина сердечников которых не превышает 250¸300 мм, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции:

                                           (2.5)

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПАЗОВ СТАТОРА,

        ЧИСЛА ВИТКОВ В ФАЗЕ ОБМОТКИ СТАТОРА И РАСЧЕТ

    ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА

 

3.1 Тип обмотки и формы пазов  статора выбирается по таблице 3.1. Предварительно значения зубцового деления t₁ выбирают по рисунку приложения 4 для серии 4А со всыпной обмоткой. зона 2 определяет t₁ для h £ 250 мм; h = 180 мм

t₁ = 0,012 м

 

3.2  Число  пазов статора:

                                           (3.1)

                                                             

 

Стандартное число Z₁ выбирается из таблицы 4.1 относительно 2р.

= 60

= 50

 

3.3 Число пазов на полюс и фазу (должно быть целым):

                                             (3.2)

                                                                

Окончательное значение:

                                            

                                       

 

3.4  Номинальный фазный ток  обмотки статора, А:

                               (3.3)

                                          

                                            

где m₁ – число фаз статора.

 

5. Число эффективных проводников на паз:

 

                                      (3.4)

    где - число параллельных ветвей.

                     

                                      

 

 

3.6 Число витков в  фазе обмотки статора:

                                           (3.5)

                                                  

 

Тогда окончательное значение линейной  нагрузки, А/м:

                                        (3.6)

                                                          

 

 

3.7 Плотность тока в обмотке статора (предварительно), А/м²:

                                               (3.7)

где значения (А₁J₁) для асинхронных двигателей различной мощности и исполнения приведены на рисунке в приложении 5.

(А₁J₁) = 290∙10⁹

 

                                                            

 

3.8  Сечение эффективного проводника (предварительно):

                                               (3.8)

                                                                          

=4

По приложению 6 выбираем Sэф = 1,094 а d = 1,26

3.9 Плотность тока в обмотке  статора (окончательно):

                               (3.9)

                                                

3.10 Класс изоляции обмотки статора h=160¸355 мм – класса F.