Проектирование асинхронного двигателя

Содержание

 

Введение

1. Магнитная цепь двигателя. главные размеры

1.1 Паспортные данные асинхронного двигателя

1.2 Главные размеры

1.3 Сердечник статора

1.4 Сердечник ротора

2. Обмотка статора

2.1 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

3. Обмотка короткозамкнутого ротора

3.1 Размеры овальных полузакрытых пазов

3.2 Размеры короткозамыкающего кольца

4. Расчет магнитной цепи

4.1 МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора

4.2 МДС для спинки статора

4.3 МДС для спинки ротора

4.4 Параметры магнитной цепи

5. Активные и индуктивные сопротивления обмоток

5.1 Сопротивления обмотки короткозамкнутого ротора с овальными полузакрытыми и закрытыми пазами

6. Режимы холостого хода и номинальный режим

7. Круговая диаграмма и рабочие характеристики

8. Максимальный момент

9. Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

10. Тепловой и вентиляционный расчеты

10.1 Тепловой расчет

10.2 Вентиляционный расчет

11. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора

Вывод

Введение

 

Электрические машины играют решающую роль в современной электроэнергетике. Асинхронные двигатели занимают главное место среди всех видов электрических двигателей. На них приходиться потребление более 80 процентов всей вырабатываемой электроэнергии. Поэтому проектирование, эксплуатационные свойства производство и эксплуатация асинхронных двигателей являются важным фактором экономики нашей страны.

В данной работе производим проектирование асинхронного двигателя основного исполнения 4А200L2У3. При проектировании электрической машины рассчитываем размеры статора и ротора, производим расчет характеристик машины и приближенный тепловой расчет, выбираем типы обмоток, обмоточные провода, изоляцию материалы, активных и конструктивных частей двигателя. Отдельные части рассчитываем и конструируем так, чтобы при изготовлении машины трудоемкость и расход материалов был наименьшими, а при эксплуатации машина обладала наилучшими энергетическими показателями, для этого пользуемся указаниями и данными из литературы. При проектировании учитывали необходимость соответствия экономических и технических показателей двигателя требованиям государственным и отраслевым стандартам.

Проектируемый асинхронный двигатель имеет четвертой серии, станина и щиты которого выполнены из железа, высота оси вращения 200мм, сердечник длинноваиый, число полюсов 2, климатическое исполнение У, категория размещения 3.

асинхронный двигатель электрическая машина

1. Магнитная цепь двигателя. главные размеры

 

1.1 Паспортные данные асинхронного двигателя

 

Номинальная мощность: Р=45 кВт

Промышленная частота: f=50 Гц

Число оборотов в минуту: nn=2945

Питающее напряжение: U1=220 В

Категория защиты IP44 и ICO141

 

1.2 Главные размеры

 

1. Число пар полюсов: 2p=2

 

 

. Высота оси вращения, мм. (Находим из таблицы 1.1)

 

 

Таблица 1.1

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором исполнения
по защите IP44, со способом охлаждения IC0141
h, мм	P2 (кВт) при синхронных частотах вращения, об/мин						М2, Нм (при 1500 об/мин)
	3000	1500	1000	750	600	500
180	22	22	18,5	15	-	-	140
	30	30	-	-	-	-	190
200	37	37	22	18,5	-	-	234,5
	45	45	30	22	-	-	284
225	55	55	37	30	-	-	349

 

. Предельно допускаемая величина наружного диаметра статора, мм. (Находим из таблицы 1.2)

Dmax = 2 (h-h1) = 386

Dn1 = Dmax - 2h2 = 359

 

Таблица 1.2

h, мм	h1, мм	h2, мм	Dн1max, мм	Δшт	Ширина (мм) при однорядной штамповке
					резаных лент	рулонной стали
180	7	12	322	7	330	-
200	7	13,5	359	8	367	-
225	7	15	406	8	414	-

 

. Внутренний диаметр сердечника статора, мм. (Находим из таблицы 1.3) В зависимости от h

Таблица 1.3

2p	Dн1, мм	D1 = f (Dн1)
2	80-360	D1 = 0,61Dн1 - 4
	Свыше 360-750	D1=0,485Dн1+28
4	80-520	D1=0,68Dн1-5
	Свыше 520-990	D1=0,56Dн1+60
6	80-590	D1=0,72Dн1-3
	Свыше 590-990	D1=0,6Dн1+82

 

. Находим значения коэффициента. По рисунку 1.1 в соответствии с Р2

Рисунок 1.1 Среднее значение kn=f (P2) асинхронного двигателя.

6. Коэффициент полезного действия. По рисунку 1.2 в соответствии с Р2

Рисунок 1.2 Средние значения η = f (Р₂) асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: а - исполнении по защите IР44, способ охлаждения IC0141.

7. Находим значения . По рис.1.3 в соответствии с Р2

Рисунок 1.3 Средние значения cosφ асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: а - исполнение по защите IP44, способ охлаждения 1С0141.

. Определяем расчетную мощность Р', Вт

9. Форма паза - трапециеидальные полузакрытые. Тип обмотки двухслойная или одно-двухслойная всыпная концентрическая. Электромагнитная нагрузка, А/см. рис 1.4а. В двигателях серии 4А с высотой оси вращения от 160 до 355 мм применяется изоляция класса нагревостойкости F

Рисунок 1.4 Средние значения. А'1= f (Dн1) (a), В'δ = (Dн1) (б) при 2р=4 и классе нагревостойкости F:

- исполнение по защите IP44. способ охлаждения IC0141. полузакрытые пазы однослойная обмотка; 2 - то же, что 1, но двухслойная обмотка: 4-IP44, IC0141. полузакрытые пазы, двухслойная обмотка, продуваемый ротор; 4 - IP44, IС0141, открытые пазы, U=6000 B, двухслойная обмотка; 5 - IP23, IC01, полузакрытые пазы, однослойная обмотка; 6 - то же, что 5, но двухслойная обмотка; 7 - IP23, IC01, полуоткрытые пазы, двухслойная обмотка; 8 - IP23, IC01, открытые пазы, U=6000 В, двухслойная обмотка.

Таблица 1.5

Коэффициенты	Степень защиты, сп. охлаждения	Dн1, мм	Коэффициенты при различных значениях 2р
			2	6	8	10 и 12
k1 (для А'1)	IP44, IC0141	80 - 250	0,93	1	1	-
		Свыше 250 - 500	1,1	0,93	0,93	-
		Свыше 500 - 700	1,1	0,915	0,915	0,84
		Свыше 700 - 990	-	0,92	0,87	0,84
k2 (для В'δ)	IP44, IC0141	80 - 250	1	1	1,2	-
		Свыше 250 - 700	0,96	1,04	1,04	1,04
		Свыше 700 - 990	-	0,96	0,94	0,92

10. Электромагнитная нагрузка, Тл. Рис.1.4б

. Обмоточный коэффициент

. Расчетная длина сердечника, мм

. Длина сердечника статора, мм

. Определяем λ

Таблица 1.6

Степень защиты, способ охлаждения	Dн1, мм	Значения λmax
IP44, IC0141	80 - 700	1,46 - 0,00071Dн1
IP23, IC01	250 - 700	1,33 - 0,00087Dн1
IP44, IC0141, IP23, IC01	Свыше 700 - 990	1,56 - 0,00088Dн1

Таблица 1.7

Dн1, мм	Коэффициенты k4 при различных значениях 2р
	2	6	8,10 и 12
80 - 700	0,95	1,05	1,1
Свыше 700 - 990	-	-	1,15

1.3 Сердечник статора

Таблица 1.8

Высота оси вращения, мм	50 - 250	280 - 355	400 - 450
Марка стали	2013	2312	2411

16. Марка стали 2013 из таблицы 1.7

. Толщина стали 0.5мм

. Изолировка: оксидирование

. Коэффициент заполнения

. Количество пазов на полюс и фазу

. Количество пазов сердечника статора

1.4 Сердечник ротора

22. Марка стали 2013

. Толщина стали 0.5

. Изолировка: оксидирование

. Коэффициент заполнения стали kc

26.

Скос пазов

. Воздушный зазор между статором и ротором

Таблица 1.9

h, мм	δ (мм) при различных значениях 2р
	2	4	6 и 8	10 и 12
200	1	0,7	0,5	-

. Наружный диаметр сердечника ротора, мм

. Внутренний диаметр листов ротора, мм

.31. Количество вентиляционных каналов, диаметр вентиляционных каналов каналы не предусматриваются

. Длина сердечника ротора равна длине сердечника статора, мм

. Количество пазов в сердечнике ротора. Таблица 1-10

Таблица 1.10

h, мм	z1/z2 при различном 2р
	2	4	6	8	10	12
160	36/28	48/38	48/44	-	-
180 - 200	36/28	48/38	72/58	72/58	-	-
225	36/28	48/38	72/56	72/56	-	-
250	48/40	60/50	72/56	72/56	-	-

2. Обмотка статора

34. Коэффициент распределения

. Укорочение шага. Диаметральный шаг

Таблица 2.1

Высота оси вращения h, мм	Форма паза	Тип обмотки
50 - 160	Трапецеидальные полузакрытые	Однослойная всыпная концентрическая
180 - 250	То же	Двухслойная или одно-двухслойная всыпная
280 - 315 (2р=10; 12)
280 - 355 (2р=2; 4; 6; 8)	Прямоугольные полуоткрытые	Двухслойная из жестких катушек
355 (2р=10; 12)
400 - 450	Прямоугольные открытые	Двухслойная из жестких катушек

. Диаметральный шаг по пазам

. Коэффициент укорочения

. Обмоточный коэффициент

. Предварительное значение магнитного потока, Вб

. Предварительное количество витков в обмотке фазы

. Число параллельных ветвей

Количество параллельных ветвей обмотки статора, которое должно быть одним из делителей числа полюсов, например, при 2р=12 возможные значения а₁=1; 2; 3; 4; 6.

Параллельные ветви обмотки должны содержать одинаковое количество витков, а стороны катушек - находиться в магнитном поле в одинаковых условиях. При малом значении N'п1 и вызванных этим трудностях с расположением проводов в пазу увеличение значения а₁ позволяет соответственно повысить N'п1. Полученное из (2.2) N'п1 округляют до ближайшего целого числа N'п1. При двухслойной обмотке N_ni должно быть выбрано, как правило, четным. Однако при малых значениях Nп1, например Nп1=6; 8, иногда приходится выбирать Nп1 нечетным.

. Предварительное количество эффективных проводников в пазу

. Находим количество эффективных проводников в пазу, которое равно округленному значению предварительного количества витков

. Уточненное количество витков в обмотке фазы

. Уточненное значение магнитного потока, Вб

. Уточненное значение индукции в воздушном зазоре, Тл

. Предварительное значение номинального фазного тока, А

. Уточненная линейная нагрузка статора, А/см

Таблица 2.2

h, мм	2р	Bc1, Тл
50 - 250	2; 4	1,55 - 1,75
	6	1,4 - 1,6
	8	1,1 - 1,3
280 - 355	2; 4; 6; 8	1,45 - 1,65
	10; 12	1,2 - 1,4

. Среднее значение магнитной индукции в спинке статора, Тл. Из таблицы 2.1

. Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора, мм

2.1 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

Таблица 2.3

h, мм	2р	Bз1 для двигателей со степенью защиты, Тл
		IP44	IP23
50 - 132	2; 4; 6; 8	1,75 - 1,95	1,8 - 2
160 - 250	2	1,75 - 1,95	1,9 - 2,1
	4; 6; 8	1,6 - 1,8	1,7 - 1,9
280 - 315	10; 12	1,6 - 1,8	1,7 - 1,9

. Магнитная индукция в зубцах статора, Тл. Из таблицы 2.3

. Ширина зубца, мм

. Высота спинки статора, мм

. Большая ширина паза, мм

. Предварительное значение ширины шлица, мм

. Меньшая ширина паза, мм

. Проверка правильности определения b1 и b2 исходя из требования b31=const

примерно равно нулю, значит правильно

. Площадь поперечного сечения паза в штампе, мм2

. Площадь поперечного сечения паза в свету, мм2., bс - припуски на сборку сердечника статора и ротора по высоте и ширине

. Площадь поперечного сечения корпусной изоляции, мм2. bu1 - среднее значение односторонней толщины корпусной изоляции

. Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу, на дне паза и под клином, мм2

. Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой, мм2

. Коэффициент заполнения паза. Ручная укладка

Определим произведение

. Количество элементарных проводов в эффективном

Число с выбирают, исходя из условия, чтобы диаметр провода с изоляцией d' не превышал 1,71 мм при ручной укладке и 1,33 мм при машинной.

. Диаметр элементарного изолированного провода, мм. Ручная укладка d'<1.71

. - 68. По приложению 1 находим ближайший стандартизованный диаметр соответствующий ему диаметр неизолированного провода d и площадь поперечного сечения S. Принимаем однослойную всыпную концентрическую обмотку из провода марки ПЭТ-155 (класс нагревостойкости F), укладываемую в трапециеидальные полузакрытые пазы, мм, мм*мм

. Коэффициент заполнения паза. Должен быть меньше 0.75 при ручной укладке

. Уточнение ширины шлица, мм

. Плотность тока в обмотке статора, А/мм*мм

. Уровень удельной тепловой нагрузки, А2/ (см*мм2)

При изоляции классов нагревостойкости В и Н, а также при частотах вращения, отличающихся от 1500 об/мин, принимаемое из рисунка значение  умножают на коэффициент 0,75 (для класса В) или на 1,3 (для класса Н) и на коэффициент k₅ (табл.2.3), учитывающий изменение эффекта охлаждения обмотки и влияния его на  при различных частотах вращения.

Если полученный при расчете, двигателя показатель превышает допускаемое значение более чем на 15%, то следует - либо повысить площади поперечных сечений провода и паза S"_п1, для чего необходимо уменьшить размеры h_c1 и h_з1с учетом того, чтобы B_c1 и В_з1 не превышали допускаемых значений, либо удлинить сердечники статора и ротора.

Рисунок 2.1 Средние допустимые значения A1J1=f (Dn1) при классе нагревостойкости Fи 2р=2;

. Среднее допускаемое значение. Из рисунка 2.1.

. Среднее зубцовое деление статора, мм

. Средняя ширина катушки обмотки статора, мм

. Средняя длина одной лобовой части катушки, мм

. Средняя длина витка обмотки, мм

. Длина вылета лобовой части обмотки, мм

при

3. Обмотка короткозамкнутого ротора

3.1 Размеры овальных полузакрытых пазов

Рисунок 3.1 Средние значения hп2=f (Dн1) короткозамкнутого ротора; 1 - ротор с овальными полузакрытыми пазами; 2 - ротор с овальными закрытыми пазами;

. Высота паза короткозамкнутого ротора, мм. Из рисунка 3.1

. Расчетная высота спинки ротора. т.к. аксиальные каналы в роторе отсутствуют, то

,

. Магнитная индукция в спинке ротора, Тл

. Зубцовое деление по наружному диаметру ротора, мм

Таблица 3.1

h, мм	2р	Bз2 для двигателей со степенью защиты, Тл
		IP44	IP23
50 - 132	2; 4; 6; 8	1,6 - 1,8	1,85 - 2,05
160 - 250	2	1,75 - 1,95	1,85 - 2,05
	4; 6; 8	1,7 - 1,9	1,75 - 1,95
280 - 315	2	1,6 - 1,8	1,8 - 2
	4	1,8 - 2	2 - 2,2
	6; 8; 10; 12	1,7 - 1,9	1,8 - 2

. Магнитная индукция в зубцах ротора, Тл. Из таблицы 3.1

. Ширина зубца, мм

. Меньший радиус паза, мм

. Большой радиус паза, мм

Для полузакрытого паза:

, ,

. Расстояние между центрами радиусов, мм

. Проверка правильности определения r1 и r2 исходя из условия b32=const

. Площадь поперечного сечения стержня, равная площади поперечного сечения паза в штампе, мм2

,

3.2 Размеры короткозамыкающего кольца

90. Поперечное сечение кольца литой клетки, мм2

. Высота кольца, мм

. Длина кольца, мм

. Средний диаметр кольца для литой клетки, мм

4. Расчет магнитной цепи

94. Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора

. То же, с учетом ротора

. Коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов на статоре и на роторе. т. к каналы не предусматриваются, то

. Общий коэффициент воздушного зазора

. МДС для воздушного зазора, А

4.1 МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора

. Напряженность магнитного поля, А/см. Приложение 8. Сталь 2013

. Средняя длина пути магнитного потока, мм

. МДС для зубцов, А

. Напряженность магнитного поля, А/см. Приложение 8. Сталь 2013

. Средняя длина пути магнитного поля, мм

. МДС для зубцов, А

4.2 МДС для спинки статора

105. Напряженность магнитного поля, А/см Приложение 11. Сталь 2013

. Средняя длина пути магнитного потока, мм

. МДС для спинки статора, А

4.3 МДС для спинки ротора

108. Напряженность магнитного поля, А/см. Из приложения 5

. Средняя длина пути магнитного потока, мм

. МДС для спинки ротора, А

4.4 Параметры магнитной цепи

111. Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс, А

. Коэффициент насыщения магнитной цепи

. Намагничивающий ток, А

. То же, в относительных единицах

. ЭДС холостого хода, В

. Главное индуктивное сопротивление, Ом

. То же, в относительных единицах

5. Активные и индуктивные сопротивления обмоток

118. Активное сопротивление обмотки фаза при 20С, рм20=57 см/мкм - удельная электрическая проводимость меди при 20С, Ом

. То же, в относительных единицах

. Проверка правильности определения r'1, о. е

Таблица 5.1

Форма паза статора	Высоты, мм
	h	hк1	h2	h3, h4
Полузакрытая	50-132	0,7	0,6	0
	160-250	1		0,4
	280-315	3		0,4
Полуоткрытая и открытая	280-355	3	1,9	1
	400-450	3,5	2,55	5

. Размеры паза статора. Из таблицы 3.1

. Коэффициенты, учитывающие укорочение шага

. Коэффициент проводимости рассеяния

Таблица 5.2

q1	Коэффициент
	однослойная обмотка с диаметральным шагом	двухслойная обмотка с укороченным шагом для ротора
		короткозамкнутого	фазного
4	0,0089	0,0062	0,0062
5	0	0,0043	0,0043
6	65	0,003	0,003

. Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора проводимость дифференциального рассеяния

,

. Коэффициент, учитывающий демпфирующую реакцию токов. Из таблицы 3.3

Таблица 5.3

q1	при следующих значениях z2/p
	10	15	20	25	30	35	40
4
5
6

. Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

. Полюсное деление, мм

. Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки

. Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора

. Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора, Ом

. Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора в о. е

. проверка правильности х'1, о. е

5.1 Сопротивления обмотки короткозамкнутого ротора с овальными полузакрытыми и закрытыми пазами

. Активное сопротивление стержня клетки при 20С, Ом

,

. Коэффициент проведения тока кольца к току стержня

. Сопротивление короткозамыкающих колец, приведенное к току стержня при 20С, Ом

. Центральный угол скоса, рад

. Коэффициент скоса пазов ротора. Из рисунка 5.1

Рисунок 5.1 Зависимость kд3=f (aсн) для короткозамкнутого ротора.

. Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора

. Активное сопротивление обмотки ротора при 20С, приведенное к обмотке статора, Ом

. Активное сопротивление обмотки ротора при 20С, приведенное к обмотке статора, о. е

. Ток стержня ротора для рабочего режима, А

. Коэффициент проводимости рассеяния для овального полузакрытого паза ротора

. Количество пазов ротора на полюс и фазу

. Коэффициент дифференциального рассеяния ротора. Из рисунка 5.1

. Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

. Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки

. Относительный скос пазов ротора, в долях зубцового деления ротора

. Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов

. Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора

. Индуктивное сопротивление обмотки ротора, Ом

. Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, Ом

. Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, о. е

. Проверка правильности определения x'2

в пределах от 0.7-1.0

. Коэффициент рассеяния статора

. Коэффициент сопротивления статора

. Из упрощенных формул находим

6. Режимы холостого хода и номинальный режим

159. Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении, А

. Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении, Вт

. Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальных пазах, кг

. Масса стали спинки статора, кг

. Магнитные потери в спинке статора для стали марки 2013, Вт

. Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери в стали, Вт. Где Рз1-магнитные потери в зубцах статора, Вт

. Механические потери, Вт.

При степени защиты IP44, способе охлаждения IC0141

. Активная составляющая тока х. х., А

. Ток х. х., А

. Коэффициент мощности при х. х

. Активное сопротивление к. з., Ом

. Индуктивное сопротивление к. з., Ом

. полное сопротивление к. з., Ом

. Добавочные потери при номинальной нагрузке, Вт

. Механическая мощность двигателя, Вт

. Эквивалентное сопротивление схемы замещения, Ом

. Полное сопротивление схемы замещения, Ом

. Проверка правильности расчетов Rn и zn

. Скольжение, о. е

. Активная составляющая тока статора при синхронном вращении, А

. Ток ротора, А

. Ток статора, А. Активная составляющая

. Ток статора, А. Реактивная составляющая

. Фазный ток, А

. Коэффициент мощности

. Линейная нагрузка статора, А/см

. Плотность тока в обмотке статора, А/мм2

. - 187. Линейная нагрузка ротора, А/см, где k_ob2=1 для короткозамкнутого ротора

,

. Ток в стержне короткозамкнутого ротора, А

. Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора А/мм2

. Ток в короткозамыкающем кольце, А

. Электрические потери в обмотке статора, Вт

. Электрические потери в обмотке ротора, Вт

. Суммарные потери в электродвигателе, Вт

. Подводимая мощность, Вт

. Коэффициент полезного действия

. Проверка

. Мощность Р2 должна соответствовать заданной мощности

7. Круговая диаграмма и рабочие характеристики

201. Выбираем масштаб тока таким, что диаметр рабочего круга диаграммы был в пределах 200-300 мм, А/мм

. Диаметр рабочего круга, мм

. Определяем масштаб мощности кВт/мм

8. Максимальный момент

206. Переменная часть коэффициента статора

. Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора, зависящая от насыщения

. Переменная часть коэффициента ротора при овальном полузакрытом пазе

. Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора, зависящая от насыщения

. Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, Ом

зависящее от насыщения х_per

не зависящее от насыщения х_post

. Ток ротора, соответствующий максимальному моменту, при любой форме пазов статора и полузакрытых пазах ротора, А

. Полное сопротивление схемы замещения, Ом

при максимальном моменте zm

при бесконечно большом скольжении (s>oo) zoo

. Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте, Ом

. Кратность максимального момента

. Скольжение при максимальном моменте, о. е

9. Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

216. Высота стержня при полузакрытых пазах, мм

. Степень вытеснения тока, где s - скольжение

Рисунок 9.1 Зависимости ф и ф=f (E)

. Коэффициент ϕ находим из рис.9.1:

. Расчетная глубина проникновения тока в стержень, мм

. Ширина стержня на расчетной глубине проникновения тока, мм

при R1<hp<R1+h1

. Площадь поперечного сечения стержня при расчетной глубине проникновения тока, мм2

. Коэффициент вытеснения тока

. Активное сопротивление стержня клетки при 20С для пуского режима, Ом

. Активное сопротивление обмотки ротора при 20С, приведенное к обмотке статора (для пускового режима), Ом

. Коэффициент ψ из рис.9-23:

. Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора (при пуске):

овального полузакрытого паза

. Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора при пуске

. Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, Ом

зависящее от насыщения

. Активное сопротивление к. з при спуске, Ом

. Ток ротора при спуске для двигателей с полузакрытыми пазами короткозамкнутого ротора и с любой формой пазов статора, А

. Полное сопротивление схемы замещения при пуске (с учетом явлений вытеснения тока и насыщения путей потоков рассеяния), Ом

. Индуктивное сопротивление схемы замещения при пуске, Ом

. Активная и реактивная составляющие тока статора при пуске, А

. Фазный ток статора при пуске, А

. Кратность начального пускового тока

. Активное сопротивление ротора при пуске, приведенное к статору, при расчетной рабочей температуре и Г-образной схеме замещения, Ом

. Кратность начального пускового момента

10. Тепловой и вентиляционный расчеты

10.1 Тепловой расчет

238. Потери в обмотке статора при максимальной допускаемой температуре, Вт

где mt - коэффициент соответствующий выбранному классу нагревостойкости изоляции

,

. Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора, мм2

. Условный перисетр поперечного сечения, мм

. Условная поверхность охлаждения, мм2

пазов

лобовых частей обмотки

двигателей без охлаждающих ребер на станине

двигателей с охлаждающими ребрами на станине

. Высота ребра, мм_korp - максимально допустимый наружный диаметр корпуса, мм

. Число ребер

. Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора, Вт/мм2

То же, от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов

То же, от потерь в лобовых частях обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки

. Окружная скорость ротора, м/с

Рисунок 10.1 Средние значения a1=а (v2)

. Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины, С. где α1-коэффициент теплоотдачи поверхности статора из рис.9-24, Вт/ (мм2*град)

. Перепад температуры в изоляции паза и катушек на круглых проводов, С

где λ_ekv - эквивалентный коэффициент теплопроводности изоляции в пазу, включающий воздушные прослойки, Вт/ (мм2*град)

λ'_ekv - эквивалентный коэффициент теплопроводности внутренней изоляции катушки, зависящий от отношения диаметров изолированного и неизолированного провода d/d' из рисунок 10.1

. Превышение температуры на наружной поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри двигателя, С

. Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек из круглых проводов, С

где b_il1 - односторонняя толщина изоляции катушек в лобовой части, приложение 27

. Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя, С

. Потери в двигателе со степенью защиты IP44, передаваемые воздуху внутри двигателя, Вт

. Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха охлаждающих ребер на станине или с ребрами, С

где αв - коэффициент подогрева воздуха из рис.9-25, Вт/ (мм2*град) при v2=8.332

Рисунок 10.2 Средние значения λ_ekv

. Среднее превышение температуры в обмотки над температурой наружного воздуха, С

. Потери в обмотке при максимальной допускаемой температуре, Вт

10.2 Вентиляционный расчет

255. Коэффициент учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса в зависимости от его диаметра и частоты вращения

. Необходимый расход воздуха, м3/с

. Обеспечение расхода воздуха, м3/c

равенство выполняется, верно

. Напор воздуха, Па

11. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора

259. Масса изолированных проводов обмотки статора, кг

. Масса стали сердечника статора и ротора, кг

. Масса изоляции статора, кг

где bп-средняя ширина паза, мм

. Масса конструкционных материалов двигателя со степенью защиты IP44, при h≤200 мм, станина и щиты из алюминиевого сплава, ротор короткозамкнутый

. Масса алюминия короткозамкнутого ротора с литой клеткой, кг

где bл - толщина лопатки, ммл - высота лопатки, ммл - длина лопатки, ммл - количество лопаток при h=132

. Масса двигателя с короткозамкнутым ротором, кг

. Приближенное значение динамического момента инерции, кг*м2

Круговая диаграмма

Расчет и построение круговой диаграммы проводят в такой последовательности. Выбирают масштаб тока с_I таким, чтобы диаметр рабочего круга диаграммы был в пределах 200-300 мм.

201. Выбираем масштаб тока таким, что диаметр рабочего круга диаграммы был в пределах 200-300 мм, А/мм

. Диаметр рабочего круга, мм

. Определяем масштаб мощности кВт/мм

.

.

Через точки O и С проводят линию, на которой откладывают отрезок OD, равный диаметру рабочего круга D_а. На диаметре OD строят окружность круговой диаграммы. Через O и E проводят прямую до пересечения с окружностью в точке G; эта точка соответствует скольжению . Прямая OG - линия электромагнитных моментов или мощностей. Через точку O и F проводят прямую до пересечения с окружностью в точке К; эта точка соответствует s =1. Прямая 0К является линией механических мощностей Р'₂. Для построения вспомогательной окружности, облегчающей определение соsф, из точки О₁ радиусом 100 мм проводится четверть окружности. Для определения на круговой диаграмме точки, соответствующей номинальной мощности, следует найти на окружности токов точку A, расстояние от которой до линии механических мощностей по линии AA₁ перпендикулярной диаметру OD равно Р'₂ (в масштабе мощности с_р).

Коэффициент мощности можно определить следующим образом: продлить вектор тока статора (для заданного значения отдаваемой мощности) до пересечения со вспомогательной окружностью в точке L; из точки L провести линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения оси ординат в точке N; отрезок О₁N/100 (мм) дает значение соsф.

Рабочие характеристики

 

Вывод

В результате проведенной работы был произведен расчет параметров и конструкции асинхронного двигателя 4А200L2У3. Были получены размеры электрической части конструкции, такие как внутренний диаметр статора, размеры воздушного зазора между статором и ротором, длина статора и ротора, число и размеры пазов статора и ротора. Исходя из выбранных размеров, были рассчитаны параметры схемы замещения. По параметрам схемы замещения были получены рабочие характеристики.