Расчёт асинхронного электродвигателя по известным размерам его сердечника

                    

                              Министерство сельского хозяйства Р.Ф. 

Департамент кадровой политики и образования.

«КОСТРОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ» 
 

Факультет заочного обучения ”электрификации и автоматизации сельского хозяйства”

         
 
 
 
 
 
 

Расчётно-графическая работа

«Расчёт асинхронного электродвигателя по известным размерам его сердечника» 
 
 
 
 
 
 

                                     Выполнил:

                                                                                Студент факультета электрификации

                                                                                  и автоматизации с/х

                                       . 

                                                                              
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                        Кострома 2009 

                                                          Содержание. 

Данные к расчётно - графической работе.________________________________1

Содержание._________________________________________________________2

Введение. ___________________________________________________________3

1. Расчет параметров сердечника. _______________________________________4

2. Выбор и определение магнитной индукции в элементах электродвигателя. __5

3. Определение обмоточных данных электродвигателя._____________________6

4. Расчет номинальной мощности электродвигателя._______________________7

5. Выбор типа обмотки статора и составление схемы обмотки._______________7

6. Расчет геометрических размеров катушек и массы меди обмотки статора.___8

7. Расчет магнитной цепи.______________________________________________8

8. Расчет потерь мощности двигателя.____________________________________9

  8.1. Основные потери в стали.__________________________________________9

  8.2. Расчет электрических потерь во всех фазах обмотки статора.____________10

  8.3. Расчет электрических потерь в обмотке ротора._______________________11

  8.4. Расчет механических потерь._______________________________________12

  8.5. Расчет коэффициента полезного действия.___________________________12

  8.6. Расчет тока холостого хода двигателя._______________________________13

Заключение._________________________________________________________13

Список используемой литературы.______________________________________14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                               Введение 

   Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. В настоящее время такие двигатели потребляют около половины всей вырабатываемой электроэнергии. При этом около 90% от общего потребления энергии асинхронными двигателями потребляют машины мощностью до 100 кВт.

   Единая серия асинхронных двигателей 4А, которая выпускалась с 1973 года, включала двигатели мощностью от 0,06 до 400кВт. В 1982 году создана новая унифицированная серия АИ (асинхронные, интерэлектро) с боле совершенными энергетическими показателями по сравнению с серией 4А.

   До последнего времени на заводах России выпускались  в основном двигатели серии А4 и АИР.

   В настоящее время Владимирский электромоторный завод (ВЭМЗ)  освоил выпуск серии 5А , в которой сохранены конструктивная и технологическая особенности серии АИ. Ярославский электромашиностроительный завод (ЯЭМЗ) освоил производство двигателей серии РА (Российская асинхронная) с высотой оси вращения 71 - 280 мм. Технико - экономические показатели двигателей серии РА соответствуют и даже превосходят аналоги зарубежных фирм, а цены ниже, чем у конкурентов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                1. Расчет параметров сердечника 

Полюсное деление сердечника статора, мм:

            ,               = 67,12 мм

Чистая длина активной стали статора, мм:

             ,

где  K - коэффициент заполнения сердечника сталью, учитывает наличие изоляции пластин (принять равным 0,96).

= 163,2 мм

Высота зубца статора, мм:

            ,            =33 мм.

Высота ярма статора, мм:

           ,  = 38 мм.

Площадь сечения ярма статора, мм :

           ,          = 6201,6 мм .

Средняя расчетная ширина зубца статора, мм:

          ,

где   ,  = 6,69 мм

        ,  = 7,77 мм

        = 7,23 мм.

Площадь паза статора, мм :

        ,    = 335,99 мм .

Высота зубца ротора, мм:

        ,        = 31,8 мм.

Средняя расчетная ширина зубца ротора, мм:

        ,

где   ,  = 8,09 мм

        ,  = 8,18 мм

        = 8,14 мм.

Высота спинки ротора, мм:

       ,                                               

где , = 169 мм

       - внутренний диаметр сердечника ротора, мм.

       = 17,7 мм 

     2. Выбор и определение магнитной индукции в элементах электродвигателя 

Магнитный поток машины, Вб:

        ,

где  α - коэффициент полюсного перекрытия (принять равным 0,7);

      - магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл, [1Р2], = 0,79;

       - полюсное деление сердечника статора, мм;

       - длина сердечника статора, мм.

= 6,3 Вб

Магнитная индукция в зубцах статора, Тл:

       ,

где - зубцовое деление, ,         = 14,92

        = 1,69 Тл

Магнитная индукция в ярме (спинке) статора, Тл:

       ,

где  - площадь сечения ярма статора, мм .

       = 0,51 Тл

Магнитная индукция в зубцах ротора, Тл:

       ,

где - зубцовое деление, ,       = 19,18

        ,   ,

       = 1,88 Тл

Магнитная индукция в ярме ротора, Тл:

        ,

где ,    = 2973,6 мм ,

        = 1,06 Тл

Полученные значения магнитной индукции сравниваем с допустимыми:

в воздушном зазоре - = (0,3…1) Тл,  = 0,79 Тл;

в зубцах статора и ротора - = (1,3…2) Тл, 1,69 Тл, 1,88 Тл;

в ярме (спинке) статора - = (1…1,6) Тл, = 0,51 Тл;

в ярме (спинке) ротора - (0,9…1,3) Тл, 1,06 Тл. 
 
 
 
 
 

              3. Определение обмоточных данных электродвигателя 

Число витков в фазе обмотки статора:

где - фазное напряжение, В,

      - коэффициент, учитывающий падение напряжения в статорной цепи( принять = 0,95);

       f - частота тока, 50 Гц;

     - обмоточный коэффициент ( принять равным 0,9).

Число эффективных проводников на один паз:

где a - число параллельных ветвей. Обычно для двигателей с короткозамкнутым ротором a = 1.

Диаметр изолированного провода, мм:

где -  коэффициент заполнения паза (принять =0,7).

Расчетный диаметр изолированного обмоточного провода получился значительно больше максимального табличного(2,095) , поэтому эффективный проводник выполняем из 2 - х элементарных проводов (n=2).

Тогда число элементарных проводников в пазу :

Диаметр изолированного провода для этого случая, мм:

Полученное значение диаметра изолированного провода округляем до ближайшего стандартного диаметра согласно таблице [1Т.1] , .

Принимаем провод марки ПЭТВ с диаметром .

Диаметр неизолированного провода, мм:

где - 2-сторонняя толщина изоляции провода. Принять = 0,1

Сечение неизолированного провода, :

 
 
 
 

                      4. Расчет номинальной мощности электродвигателя. 

Для определения номинальной мощности электродвигателя используем способ, учитывающий допустимую плотность тока в обмотке статора.

Фазный ток статора, А:

где а - число ветвей (а =1);

      j - допустимая плотность тока [1Т.2]

Полная мощность электродвигателя, кВА:

где m - число фаз;

      - фазный ток, А;

      - фазное напряжение, В.

Ориентировочная мощность на валу электродвигателя, кВт:

где - номинальный КПД двигателя; КПД для двигателей мощностью от 1 до 100 кВт      ориентировочно имеет значения 0,7…0,9;

      - номинальный коэффициент мощности; для двигателей от 1 до 100 кВт = 0,7…0,9.

Используя справочные данные выбираем стандартный электродвигатель, ближайший к расчетной мощности Р.

Выбираем электродвигатель серии 4А с соединением обмоток Y/ 660/380, 4А180М8У3.

Табличные данные: мощность P = 15кВт, I = 32 А при , частота вращения n =750 об/мин, КПД - 87%, . 

               5. Выбор типа обмотки статора и составление схемы обмотки. 

Статорную обмотку электродвигателя выполняем петлевой, двухслойной, всыпной.

Данные для обмотки:

Шаг обмотки, выраженный числом пазов - , принимаем равным 4.

Число пазов, приходящихся на полюс и фазу - , принимаем равным 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    6. Расчет геометрических размеров катушек и массы меди обмотки статора. 

Средняя ширина катушки, мм: