- •Оглавление
- •Введение
- •Параметры расчетов :
- •Расчет главных размеров двигателя и их проверка
- •Параметры расчетов :
- •Конструирование обмотки статора Данные, выбранные для дальнейшего расчета варианта главных размеров двигателя
- •Параметры расчетов :
- •Предварительное значение зубцового деления статора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор чисел пазов статора и ротора
- •Параметры расчетов :
- •Варианты значений параллельных ветвей обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор чисел параллельных ветвей и эффективных проводников обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет трехфазной обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Данные обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Значение произведения линейной нагрузки на плотность тока в обмотке статора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор стандартного обмоточного провода
- •Параметры расчетов :
- •Плотность тока в обмотке статора
- •Параметры расчетов :
- •Минимальные и максимальные значения индукции в ярме и зубцах статора
- •Параметры расчетов :
- •Предварительные значения индукции в ярме и зубцах статора
- •Параметры расчетов :
- •Стандартные размеры паза статора и значения припусков
- •Параметры расчетов :
- •Оценка расчета размеров паза статора и значений припусков
- •Параметры расчетов :
- •Размеры паза в свету с учетом припусков на шихтовку и сборку
- •Параметры расчетов :
- •Площади поверхностей в статоре
- •Параметры расчетов :
- •Контроль правильности размещения обмотки в пазах магнитопровода статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет воздушного зазора и геометрических размеров зубцовой зоны ротора Выбор величины воздушного зазора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет внутреннего диаметра сердечника ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет предварительного сечения стержня обмотки ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет предварительного значения ширины зубца ротора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор формы паза ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет геометрических размеров зубцовой зоны ротора
- •Параметры расчетов :
- •Проверка правильности расчета геометрических размеров зубцовой зоны ротора
- •Параметры расчетов :
- •Геометрические размеры зубцовой зоны ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет ярма ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет геометрических размеров замыкающих колец
- •Параметры расчетов :
- •Выбор количества и размеров вентиляционных лопаток
- •Параметры расчетов :
- •Расчет магнитной цепи Расчетная схема магнитной цепи
- •Параметры расчетов :
- •Расчет действительного значения индукции в зубце статора
- •Параметры расчетов :
- •Окончательный вариант расчета
- •Параметры расчетов :
- •Прогноз предполагаемых действительных значений индукций в зубце ротора
- •Параметры расчетов :
- •Окончательный вариант расчета
- •Параметры расчетов :
- •Расчет магнитной цепи ярма статора
- •Параметры расчетов :
- •Определение напряженности магнитного поля в ярме ротора и расчет намагничивающего тока
- •Параметры расчетов :
- •Расчет параметров асинхронного двигателя для номинального режима
- •Расчет активного сопротивления фазы статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет активного сопротивления фазы обмотки ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет индуктивного сопротивления рассеяния фазы статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет индуктивного сопротивления рассеяния фазы ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет потерь в асинхронном двигателе Расчет основных магнитных потерь (потерь в стали)
- •Параметры расчетов :
- •Расчет поверхностных потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет пульсационных потерь в стали зубцов статора и ротора и полных магнитных потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет механических и вентиляционных потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет тока холостого хода и коэффициента мощности холостого хода
- •Параметры расчетов :
- •Расчет рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя
- •Расчет коэффициента эквивалентности c1
- •Параметры расчетов :
- •Расчет компонентов комплексного полного сопротивления контура намагничивания
- •Параметры расчетов :
- •Расчет постоянных коэффициентов основного контура г-образной схемы замещения
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Сводная таблица результатов расчета рабочих характеристик для различных значений скольжения
- •Оценка степени оптимальности выбора геометрических размеров и размерных соотношений и параметры при критическом скольжении
- •Параметры расчетов :
- •Расчет пусковых характеристик трехфазного асинхронного двигателя Расчет величин независящих от значения скольжения
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Расчет точного значения критического скольжения
- •Параметры расчетов :
- •Сводная таблица результатов расчета пусковых характеристик для различных значений скольжения
- •Сравнение рассчитанного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и аналогичного серийного асинхронного двигателя
- •Тепловой и вентиляционный расчет Расчет электрических потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет превышения температуры внутренней поверхности сердечника над температурой воздуха внутри двигателя
- •Параметры расчетов :
- •Расчет среднего превышения температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины
- •Параметры расчетов :
- •Расчет среднего превышения температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
- •Параметры расчетов :
- •Вентиляцонный расчет
- •Параметры расчетов :
- •Расчет однослойной обмотки
- •Обоснование и описание конструкции рассчитанного двигателя
- •Список литературы
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО
«Уральский государственный горный университет»
Кафедра электротехники
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
МОЩНОСТЬЮ 11 кВт,
ЧИСЛОМ ПОЛЮСОВ 2р=4, СТЕПЕНЬЮ ЗАЩИТЫ IP44
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Электрические машины»
Разработчик
Студент группы ЦЭГПР-07-1 Шишкин К.В.
Руководитель проекта Полузадов В.Н.
Екатеринбург 2010
Оглавление
Введение 4
Расчет главных размеров трехфазного асинхронного двигателя 5
Конструирование обмотки статора 8
Расчет воздушного зазора и геометрических размеров зубцовой зоны ротора 23
Расчет магнитной цепи 31
Расчет параметров асинхронного двигателя для номинального режима 39
Расчет потерь в асинхронном двигателе 46
Расчет рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя 52
Расчет пусковых характеристик трехфазного асинхронного двигателя 61
Тепловой и вентиляционный расчет 80
Схема-таблица укладки в пазы катушек однослойной концентрической обмотки 86
Обоснование и описание конструкции рассчитанного двигателя 88
Список литературы 89
Введение 4
Расчет главных размеров трехфазного асинхронного двигателя 5
Конструирование обмотки статора 8
Расчет воздушного зазора и геометрических размеров зубцовой зоны ротора 23
Расчет магнитной цепи 31
Расчет параметров асинхронного двигателя для номинального режима 39
Расчет потерь в асинхронном двигателе 46
Расчет рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя 52
Расчет пусковых характеристик трехфазного асинхронного двигателя 61
Тепловой и вентиляционный расчет 80
Схема-таблица укладки в пазы катушек однослойной концентрической обмотки 86
Обоснование и описание конструкции рассчитанного двигателя 88
Список литературы 89
Введение
Данный курсовой проект содержит проектирование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Понятие асинхронной машины связано с тем, что ротор ее имеет частоту вращения, отличающуюся от частоты вращения магнитного поля статора.
Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства. В основу конструкции асинхронного двигателя положено создание системы трехфазного переменного тока. Переменный ток, подаваемый в трехфазную обмотку статора двигателя, формирует в нем вращающееся магнитное поле.
Проектирование электрической машины сводится к многократному расчету зависимостей между основными показателями, заданных в виде системы формул, эмпирических коэффициентов, графических зависимостей, которые можно рассматривать как уравнения проектирования.
Техническое задание
Рассчитать трехфазный асинхронный двигатель со следующими параметрами:
-
Тип двигателя: с короткозамкнутым ротором
-
Номинальный режим работы: S1
-
Номинальная мощность, P2Н: 11 кВт
-
Номинальное напряжение Υ/Δ: 380/220В
-
Число пар полюсов 2р: 4
-
Частота сети: 50Гц
-
Способ охлаждения: ICA0141
-
Исполнение по способу монтажа: IM1081
-
Климатические условия работы: УЗ
-
Класс нагревостойкости изоляции: F
Основные требования к проектируемому двигателю:
-
Значения КПД и cosφ в номинальном режиме должны быть не хуже, чем у аналогичных серийных двигателей
-
Перегрузочная способность MMAX*= MMAX/M2H ≥1.8
-
Кратность начального пускового момента MП*= MП/M2H ≥1.2
-
Кратность начального пускового тока I1П*= I1П/I1H ≤7.5
-
Установочные и присоединительные размеры должны соответствовать действующим стандартам
Расчет главных размеров трехфазного асинхронного двигателя
Определение предварительных значений величин
№ п/п |
Наименование расчетных величин, формулы и пояснения |
Обозна- чение |
Вели- чина |
Размер- ность |
1.1 |
Предварительная высота оси вращения hпред=ƒ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.1 стр.8 [1]. Найденное из графиков значение округляется до ближайшего из стандартного ряда. |
hпред |
132 |
мм |
1.2 |
Предварительное значение наружного диаметра магнитопровода статора Dа.пред=ƒ(hпред) Определяется по таблице 1.1 стр.9 [1]. Определяется по таблице соответствия наружных диаметров статоров асинхронных двигателей и высот оси вращения электрических машин. |
Dа.пред |
0.225 |
м |
1.3 |
Коэффициент, характеризующий отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению KE=ƒ(2p,Dа.пред) Определяется по рис.1.2 стр.9 [1]. |
KE |
0.972 |
|
1.4 |
Коэффициент, характеризующий отношение внутреннего диаметра статора к наружному (D/Da) KD=ƒ(2p) Определяется по таблице 1.2 стр.10 [1]. |
KD |
0.68 |
|
1.5 |
Предварительное значение номинального КПД ηн.пред=ƒ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.3 стр.11 [1]. |
ηн.пред |
0.87 |
о.е. |
1.6 |
Предварительное значение коэффициента мощности cosφн.пред=ƒ(P2H,2p,IP) Определяется по рис.1.4 стр.12 [1]. |
cosφн.пред |
0.873 |
|
1.7 |
Предварительное значение индукции в магнитном зазоре Bδ.пред=ƒ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.5 стр.14 [1]. |
Bδ.пред |
0.89 |
Тл |
1.8 |
Предварительное значение линейной нагрузки Aпред=ƒ(IP,2p,hпред,Dа.пред) Определяется по рис.1.6 стр.15 [1]. |
Aпред |
28200 |
А/м |
1.9 |
Идентификатор обмотки Ид.обм.=ƒ(2p,hпред) |
Ид.обм. |
1 |
|
1.10 |
Предварительное значение обмоточного коэффициента kоб.1.пред=ƒ(2p,Ид.обм.) Обмоточный коэффициент задается по аналитическим правилам исходя из данных двигателя |
kоб.1.пред |
0.96 |
|
1.11 |
Верхняя граница критерия λ λmax=ƒ(2p,IP,hпред) Определяется по рис.1.7 стр.17 [1]. |
λmax |
1.2 |
|
1.12 |
Нижняя граница критерия λ λmin=ƒ(2p,IP,hпред) Определяется по рис.1.7 стр.17 [1]. |
λmin |
0.78 |
|