Проектирование асинхронного двигателя серии 4А
Федеральное
агентство по образованию
Российской Федерации
Российский
государственный профессионально – педагогический
университет
Кафедра
электрооборудования и автоматизации промышленных
предприятий
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ СЕРИИ 4 А МОЩНОСТЬЮ 7.5 кВт
АННОТАЦИЯ
Пояснительная
записка к курсовому проекту
03.05.03.000000.000.КП
Разработал
студент
Группы
Руководитель
проекта
Екатеринбург
2007
Курсовой проект содержит
_____ листов текста, _____ иллюстраций, 2 таблицы, 2 используемых источника.
Приведен расчет
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А132 S4 У3 мощностью 7,5 кВт, включающий в
себя:
- выбор главных размеров
- электромагнитный расчет
- расчет и построение
рабочих и пусковых характеристик
- упрощенные тепловые и
вентиляционные расчеты.
Приведены схемы замещения
и круговые диаграммы.
Дан сборочный чертеж
асинхронного двигателя.
Содержание
Введение
1. Выбор главных размеров
2. Определение Z1, 
1 и сечение провода оюмотки
статора
3. Расчет размеров
зубцовой зоны статора и воздушного зазора
4. Расчет ротора
5. Расчет
намагничивающего тока
6. Параметры рабочего
режима
7. Расчет потерь
8. Расчет рабочих
характеристик
9.Расчет пусковых
характеристик
Приложение: лист задания
на ХП
Библиография
Задание
Курсовой проект по
электрическим машинам
Тип машины - АСИНХРОННЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ 4А 132 S4 У3
Выдано студенту
группы______________________________
Руководитель
проекта_______________________________
1. Номинальная мощность,
кВт............................7,5
2. Номинальное фазное
напряжение, В.............127
3. Число
полюсов....................................................2р=4
4. Степень защиты...................................................IР44
5. Класс нагревостойкости
изоляции....................F
6. Кратность начального
пускового момента.....2,2
7. Кратность начального
пускового тока.............7,5
8. Коэффициент полезного
действия................... 
=0.875
9. Коэффициент
мощности.....................................cos y =0.86
10. Исполнение по форме
монтажа.....................М1001
11. Воздушный зазор,
мм.........................................δ=
Задание выдал
" " 2006 г.
Введение
Асинхронный двигатель
является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет
основу большинства механизмов, использовавшихся во всех отраслях народного
хозяйства.
В настоящее время
асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической
энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных
материалов: обмоточной меди, изоляции, электрической стали и других затрат.
На ремонт и обслуживание
асинхронных двигателей в эксплуатации средства составляют более 5 % затрат из
обслуживания всего установленного оборудования.
Поэтому создание серии
высокоэкономических и надежных асинхронных двигателей являются важнейшей народно
– хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и
высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов и
трудовых ресурсов.
В серии 4А за счет
применения новых электротехнических материалов иррациональной конструкции,
мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2 – 3 ступени
по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию
дефицитных материалов.
Серия имеет широкий ряд
модификаций специализированных исполнений для удовлетворительных максимальных
нужд электропривода.
Выбор
главных размеров
1.
Синхронная
скорость вращения поля:
2.
Высота оси
вращения h=132 мм [ двигатель 4А132S4У3]
[стр.164, 1]
3.
Внутренний
диаметр статора
табл.6-7,1]
4.
Полюсное деление 
5.
Расчетная
мощность
6.
Электромагнитные
нагрузки А = 28*103 А/м; В6 = 0,87 Тл. [стр166, 1]
7.
Обмоточный
коэффициент для однослойной обмотки принимаем
kоб1 = 0,95 [стр. 167, 1]
8.
Расчетная длина
воздушного зазора
9.
Отношение 
значение 
находится в рекомендуемых пределах
(0.8….1.3)
2.Определение
,
и сечение провода обмотки статора
10.
Предельные значения 
[стр. 170, 1] tmin =13 мм, tmax = 15 мм
11.
Число пазов
статора 
Принимаем Z1 = 36, тогда
12.
Зубцовое деление статора
13.
Число
эффективных проводников в пазу
[предварительно при условии а=1]
14.
Принимаем, а=1,
тогда un = a*u|n = 1*14
14
15.
Окончательные
значения
Значения А и 
находятся в допустимых
пределах.
16.
Плотность тока в
обмотке статора (предварительно)
17.
Сечение эффективного проводника
(предварительно)
обмоточный провод ПЭТМ
[стр. 470, 1],
18.
Плотность тока в обмотке статора
(окончательно)
3.Расчет размеров
зубцовой зоны статора и воздушного зазора
19.
Принимаем
предварительно [стр. 174, 1]
Вz1 =
1,75 Тл; Ва = 1,45 Тл, тогда
[по табл. 6-11, 1 для
оксидированных листов стали 
]
20.
Размеры паза в
штампе принимаем
hш1 = 1 мм, bш1 = 3,5 мм; [стр.179, 1]
21.
Размеры паза в
свету с учетом припуска на сборку
b/1 = b1 - ∆bn =
9,7- 0,1 = 9,6 мм
b/2 = b2 - ∆bn =
7,5 – 0,1 = 7,4 мм
h/1 = h1 - ∆hn =
12,5 – 0,1 = 12,4 мм
Площадь поперечного
сечения паза для размещения проводников
22.
Коэффициент
заполнения паза
4. Расчет ротора
23. Воздушный зазор
24. Число пазов ротора стр. 185, 1, 2p = 4 и Z1 = 36 Z2 =
34
25. Внешний диаметр D2 =D – 2δ = 149-2*0,4148 мм
26. Длина 
27. Зубцовое деление 
28. Внутренний диаметр ротора равен
диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал.
KB = 0,23 при h = 132 мм и 2p = 4 по табл. 6-16,1
29. Ток в стержне ротора I2 = k1I1Hv1 = 0,89*26,2*14,08 = 328,3 А
k1 = 0,89 при cosφ = 0.86
30. Площадь поперечного сечения стержня
31. Паз ротора.
Принимаем 
Допустимая ширина зубца
Размеры паза:
Полная высота паза:
Сечение стержня:
33. Корткозамыкающие кольца. поперечного
сечения.
Размеры замыкающих колец:
bкл = 1,25*hn2 =1,25 *22,4 = 28 мм
5. Расчет
намагничивающего тока
34. Значение индукций: 
расчетная высота ярма
ротора при 2р=4 стр. 194,1
35. Магнитное напряжение воздушного
зазора:
где 
36. Магнитные напряжения зубцовых зон:
статора Fz1 = 2hz1Hz1 =
2*15,5*10-3*1330 = 41,23 A
ротора Fz2 = 2hz2Hz2 =
2*22,1*10-3*2010 = 88,84 А
(по таблице П-17, для
стали 2013 Нz1 = 1330 A/м при Вz1 =
1,75 Тл;
Нz2 = 2010 A/м
при Вz2 = 1,89 Тл;
hz1 = 15,5 мм; hz2 = hn2 – 0,1b2 =
22,4 – 0,1*3 = 22,1 мм)
37. Коэффициент насыщения зубцовой зоны
38. Магнитные напряжения ярм статора и
ротора
по табл. П-16 Ha = 450 А/м при Ва = 1,45Тл; Нj = 185 А/м при Вj = 1,00 Тл.
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:
Длина нагревостойкости изоляции
F расчетная 
Для меди 
Длина проводников фазы
обмотки:
Длина вылета лобовой
части катушки:
где квыл = 0,4
Относительное значение:
43. Активное сопротивление фазы обмотки
ротора:
где для алюминиевой
обмотки ротора 
Ом*м
Приводим 
к числу витков обмотки статора:
Относительное значение:
44. Индуктивное сопротивление фазы
обмотки статора:
где h3 = 13,3 мм, b = 7,5 мм, h2 = 0 мм,
Относительное значение:
45. Индуктивное сопротивление фазы
обмотки ротора:
где по табл. 6-23, 1
где 
Приводим 
к числу витков статора:
Относительное значение:
7. Расчет
потерь
46. Основные потери в
стали:
47. Поверхностные потери
в роторе:
где к02 = 1,5
48. Пульсационные потери
в зубцах ротора:
49. Сумма добавочных
потерь в стали:
50. Полные потери в
стали:
51. Механические потери:
для двигателей 2р = 4
коэф. 
52. Добавочные потери при
номинальном режиме:
|
№
|
Расчетная формула
|
Еди
ница
|
Скольжение
|
|
|
0,02
|
0,025
|
0,03
|
0,035
|
0,0386
|
|
1
|
|
Ом
|
9,72
|
7,78
|
6,48
|
5,56
|
5,04
|
|
|
2
|
|
Ом
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
3
|
|
Ом
|
10,76
|
8,82
|
7,52
|
6,6
|
6,08
|
|
|
4
|
|
Ом
|
0,97
|
0,97
|
0,97
|
0,97
|
0,97
|
|
|
5
|
|
Ом
|
10,8
|
8,87
|
7,58
|
6,67
|
6,16
|
|
|
6
|
|
А
|
11,76
|
14,32
|
16,75
|
19,04
|
20,62
|
|
|
7
|
|
-
|
0,996
|
0,994
|
0,992
|
0,990
|
0,987
|
|
|
8
|
|
-
|
0,090
|
0,109
|
0,128
|
0,145
|
0,157
|
|
|
9
|
|
А
|
12,29
|
14,81
|
17,20
|
19,43
|
20,93
|
|
|
10
|
|
А
|
9,16
|
9,66
|
10,24
|
10,86
|
11,34
|
|
|
11
|
|
А
|
15,328
|
17,682
|
20,017
|
22,259
|
23,805
|
|
|
12
|
|
А
|
12,11
|
14,75
|
17,25
|
19,61
|
21,24
|
|
|
13
|
|
кВт
|
4,68
|
5,64
|
6,55
|
7,40
|
7,97
|
|
|
14
|
|
кВт
|
0,247
|
0,328
|
0,421
|
0,520
|
0,595
|
|
|
15
|
|
кВт
|
0,122
|
0,167
|
0,215
|
0,253
|
|
|
16
|
|
кВт
|
0,015
|
0,020
|
0,025
|
0,030
|
0,035
|
|
|
17
|
|
кВт
|
0,574
|
0,700
|
0,843
|
0,995
|
1,113
|
|
|
18
|
|
кВт
|
4,106
|
4,940
|
5,707
|
6,405
|
6,857
|
|
|
19
|
|
-
|
0,877
|
0,876
|
0,871
|
0,866
|
0,860
|
|
20
|
|
-
|
0,802
|
0,838
|
0,859
|
0,873
|
0,879
|
53. Холостой ход
двигателя:
8. Расчет
рабочих характеристик
54
Потери, не меняющиеся при
изменении скольжения:
Принимаем 
и рассчитываем рабочие характеристики,
задаваясь скольжением s=0,02;
0,025; 0,03; 0,035; 0,0386
Результаты расчёта
приведены в таблице 2. характеристики представлены на рис. 6.
Расчет и
построение круговой диаграммы
Масштаб тока
Масштаб мощности
S = ¥
S=1 
9. Расчет
пусковых характеристик
55. Расчет пусковых
характеристик, Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжению S=1.
Пусковые характеристики
спроектированного двигателя представлены на рис. 2.
Параметры с учетом
вытеснения тока 
для 
[рис. 6-46, 1] 
[рис. 6-47, 1]
Активное сопротивление
обмотки ротора:
где 
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 
и 
А
[по рис. 6-50, стр, 219,1
для 
]
Коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:
Коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния
насыщения:
Таблица 2
Расчет пусковых
характеристик
|
№
|
Расчетная формула
|
Скольжение
|
|
1
|
0,8
|
0,5
|
0,2
|
0,1
|
0,17
|
|
1
|
|
1,36
|
1,22
|
0,96
|
0,61
|
0,43
|
0,56
|
|
2
|
|
0,25
|
0,18
|
0,09
|
0,01
|
0,005
|
0,01
|
|
3
|
|
0,92
|
0,93
|
0,95
|
0,98
|
0,99
|
0,99
|
|
4
|
|
17,1
|
18,1
|
19,6
|
21,2
|
21,3
|
21,2
|
|
5
|
|
1,15
|
1,11
|
1,05
|
1,00
|
0,99
|
1,00
|
|
6
|
|
1,1
|
1,07
|
1,03
|
1
|
1,01
|
1
|
|
7
|
|
0,21
|
0,20
|
0,19
|
0,19
|
0,19
|
0,19
|
|
8
|
|
2,58
|
2,59
|
2,62
|
2,65
|
2,66
|
2,66
|
|
9
|
|
1,02
|
1,02
|
1,03
|
1,03
|
1,03
|
1,03
|
|
10
|
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
|
11
|
|
115,14
|
113,03
|
106,0
|
78,88
|
52,0
|
72,56
|
|
12
|
|
1527,97
|
1499,96
|
1406,67
|
1046,78
|
690,07
|
962,91
|
|
13
|
|
2,51
|
2,47
|
2,31
|
1,72
|
1,13
|
1,58
|
|
14
|
|
0,77
|
0,76
|
0,82
|
0,9
|
0,96
|
0,91
|
|
15
|
|
2,14
|
2,23
|
1,67
|
0,93
|
0,37
|
0,84
|
|
16
|
|
0,16
|
0,17
|
0,14
|
0,08
|
0,04
|
0,08
|
|
17
|
|
1,06
|
1,05
|
1,08
|
1,14
|
1,18
|
1,14
|
|
18
|
|
1,72
|
1,70
|
1,84
|
2,02
|
2,15
|
2,04
|
|
19
|
|
1,83
|
1,81
|
1,89
|
2,01
|
2,09
|
2,02
|
|
20
|
|
2,81
|
2,93
|
2,20
|
1,22
|
0,49
|
1,10
|
|
21
|
|
0,304
|
0,31
|
0,28
|
0,21
|
0,12
|
0,19
|
|
22
|
|
2,276
|
2,28
|
2,34
|
2,44
|
2,54
|
2,47
|
|
23
|
|
1,455
|
1,44
|
1,55
|
1,7
|
1,81
|
1.72
|
|
24
|
|
0,417
|
0,42
|
0,43
|
0,46
|
0,48
|
0,46
|
|
25
|
|
0,83
|
0,95
|
1,3
|
2,73
|
5,11
|
3,15
|
|
26
|
|
3,336
|
2,29
|
2,30
|
2,33
|
2,35
|
2,33
|
|
27
|
|
36,94
|
51,21
|
48,11
|
35,38
|
22,60
|
32,40
|
|
28
|
|
40,26
|
55,82
|
52,44
|
38,46
|
24,63
|
35,32
|
|
29
|
|
1,53
|
2,95
|
2,60
|
1,40
|
0,57
|
1,18
|
|
30
|
|
1,54
|
2,13
|
2,0
|
1,47
|
0,94
|
1,35
 где
Коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения
тока:
Коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния
насыщения:
Приведенное индуктивное
сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:
 где
Сопротивление взаимной
индукции обмоток в пусковом режиме:
Расчет токов и моментов:
 
Критическое скольжение:
где 
10.
Тепловой расчет
57. Превышение
температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха
внутри двигателя:
по табл, 6-30, К=0,2 по
рис 6-59 
Перепад температуры в
изоляции пазовой части обмотки статора:
где 
для
изоляции класса
нагревостойкости F 
по стр, 237, 1 для  
  
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:
где 
 для h=132 мм по рис. 6-63, 1, 
 по рис. 6-59,1
Среднее превышение
температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:
11. Расчет
вентиляции
58. Расчет вентиляции,
Требуемый для охлаждения расход воздуха:
 стр. 240, 1
Расход воздуха,
обеспечиваемый наружным вентилятором:
Список
использованной литературы:
1.
Копылов И.П. «Проектирование
электрических машин» Москва «Энергия» 1980 г.
2.
Методические
указания к выполнению курсового проекта по электрическим машинам № 11, 1990 г. [128, 1984]
Приложение
2
|
формат
|
зона
|
поз.
|
Обозначение
|
Наименование
|
Количество
|
Примечание.
|
|
|
|
|
Документация
|
|
|
|
|
|
|
Общий вид
|
|
|
|
|
|
|
Расчетно-пояснительная
|
|
|
|
|
|
|
записка
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сборочные единицы
|
|
|
|
|
|
|
Статор в сборе
|
|
|
|
|
|
|
Ротор в сборе
|
|
|
|
|
|
|
Коробка выводов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Детали
|
|
|
|
|
|
|
Вал
|
|
|
|
|
|
|
Подшипниковый щит
|
|
|
|
|
|
|
Станина
|
|
|
|
|
|
|
Вентилятор
|
|
|
|
|
|
|
Кожух вентилятора
|
|
|
|
|
|
|
Пружина
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стандартные изделия
|
|
|
|
|
|
|
Винт М4х10 ГОСТ 1481-72
|
|
|
|
|
|
|
Гайка М8 ГОСТ 5915-70
|
|
|
|
|
|
|
Шарикоподшипник
|
|
|
|
|
|
|
205 ГОСТ 8338-75
|
|
|
|
|
|
|
Болт М8х180
|
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 7805-70
|
|
|
|
|
|
|
Шпонка 6х4х50
|
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 8788-68
|
|
|
Похожие работы на - Проектирование асинхронного двигателя серии 4А
|