Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Курсовая 40.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГОАВТОНОМНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
по дисциплине «Электротехнологические машины и оборудование»
«Проектирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором»
КП1.2191116.22.40.00.00 ПЗ
Рассчитать трехфазный асинхронный двигатель со следующими параметрами:
Номинальная мощность
Номинальное фазное напряжение
Высота оси вращения
Выбор главных размеров4
Расчет обмотки паза и ярма статора5
Расчет обмотки и паза ротора8
Расчет намагничивающего тока11
Расчет параметров асинхронного двигателя13
Расчет потерь в стали и механические потери16
Расчет тока холостого хода19
Расчет рабочих характеристик20
Расчет пусковых характеристик25
Вентиляционный расчет32
Электрические машины в общем объёме производства электротехнической промышленности занимают основное место поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важное значение для экономики страны.
При создании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора выбираются типы обмоток обмоточные провода изоляция материалы активных и конструктивных частей машины. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны чтобы при её изготовлении трудоёмкость и расход материалов были наименьшими а при эксплуатации машина обладала высокой надёжностью и наилучшими энергетическими показателями при этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения её в электроприводе.
Проектирование электрических машин производится с учетом требований государственных и отраслевых стандартов.
Серия 4А является последней из внедренных в производство серий асинхронных двигателей выгодной по многим параметрам таким как повышение мощности на 23 по сравнению с серией 2А улучшение виброшумовых характеристик экономия материалов что достигается благодаря применению новых конструкций большое внимание уделено повышению надежности и экономичности. На базе единой серии выпускаются различные модификации.
В данном курсовом проекте предстоит спроектировать асинхронный двигатель четвертой серии обладающий характеристиками соответствующими техническому заданию.
Выбор главных размеров
Наружный диаметр статора АД по [1 табл. 9.8]
Внутренний диаметр статора по [1 табл. 9.9]
Полюсное деление по [1 ф. 9.3]
Расчетная мощность по [1 ф. 9.4]
Предварительная линейная нагрузка по [1 рис. 9.22]
Предварительная магнитная индукция в воздушном зазоре по [1 рис. 9.22]
Обмоточный коэффициент по [1 стр. 349]
Синхронная угловая скорость по [1 ф. 9.5]
Расчетная длина воздушного зазора по [1 ф. 9.6]
Значения в допустимых пределах по [1 рис. 9.25] .
Полная конструктивная длина по [1 ф. 9.7]
Длина стали сердечника статора по [1 ф. 9.7]
Воздушный зазор по [1 рис. 9.31]
Расчет обмотки паза и ярма статора
Применяем всыпную обмотку статора.
Возможные числа пазов статора по [1 рис. 9.26]
Возможные числа пазов статора по [1 ф. 9.16]
Число пазов статора должно быть кратно числу фаз
Число пазов на полюс и фазу должно быть целым
Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора
Полученная величина в допустимых пределах.
Номинальный фазный ток по [1 ф. 9.18]
Число эффективных проводников в пазу по [1 ф. 9.17]
Число витков в фазе обмотки по [1 ф. 9.20]
Окончательное значение линейной нагрузки по [1 ф. 9.21]
Коэффициент укорочения по [1 ф. 3.6]
Коэффициент распределения по [1 ф. 3.13]
Обмоточный коэффициент по [1 ф. 3.5]
Магнитный поток по [1 ф. 9.22]
Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре по [1 ф. 9.23]
Сравниваем полученную величину с ранее принятой
Принимаем допустимое значение произведения линейной нагрузки и плотности тока по [1 рис. 9.27]
Допустимая плотность тока по [1 ф. 9.25]
Сечение эффективного проводника по [1 ф. 9.24]
Принимаем провод ПЭТВ по [1 табл. П3.1] с
Уточняем плотность тока по [1 ф. 9.27]
Магнитная индукция в ярме статора по [1 табл. 9.12]
Высота ярма статора по [1 ф. 9.28]
Высота паза по [1 ф. 9.38]
Магнитная индукция в зубцах статора по [1 табл. 9.12]
Ширина зубца по [1 ф. 9.37]
Значение ширины и высоты шлица по [1 с. 178]
Большая ширина паза по [1 ф. 9.40]
Меньшая ширина паза по [1 ф. 9.39]
Высота клиновой части паза по [1 ф. 9.45]
Площадь поперечного сечения в штампе по [1 ф. 9.43]
Размеры паза в свету по [1 ф. 9.42]
Среднее значение односторонней толщины корпусной изоляции
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции по [1 ф. 9.46]
Площадь прокладок в пазу по [1 ф. 9.49]
Площадь поперечного сечения в свету по [1 ф. 9.48]
Коэффициент заполнения паза по [1 ф. 3.2]
Расчет обмотки и паза ротора
Принимаем воздушный зазор по [1 рис. 9.31]
При принимаем по [1 табл. 9.15]
Внешний диаметр ротора
Зубцовое деление по наружному диаметру ротора
Коэффициент приведения токов по [1 ф. 9.68]
Коэффициент учитывающий влияние сопротивления обмоток по [1 ф. 9.58]
Ток в стержне ротора по [1 ф. 9.57]
Приведенная величина
Ток в кольце ротора по [1 ф. 9.70]
Сечение стержня по [1 ф. 9.68]
Плотность тока в замыкающем кольце по [1 с. 376]
Сечение замыкающего кольца по [1 ф. 9.72]
Для h 250 мм пазы ротора выполняем грушевидными формы по [1 с. 380]
Магнитная индукция в зубцах ротора по [1 табл. 9.12]
Ширина зубца по [1 ф. 9.75]
Размеры паза по [1 ф. 9.76 9.77 9.78]
Уточняем площадь по [1 ф. 9.79]
Ширина зубца в двух сечениях по [1 ф. 9.80 9.81]
Средняя ширина зубца
Высота паза по [1 рис. 9.40]
Расчетная высота зубца по [1 ф. 9.82]
Внутренний диаметр ротора по [1 ф. 9.102]
Высота замыкающего кольца по [1 с. 376]
Ширина замыкающего кольца по [1 ф. 9.73]
Средний диаметр замыкающих колец по [1 ф. 9.74]
Расчет намагничивающего тока
Коэффициенты для статора и ротора
Коэффициенты воздушного зазора для статора и ротора по [1 ф. 4.15]
МДС воздушного зазора по [1 ф. 9.103]
Высота спинки статора по [1 ф. 9.120]
Высота спинки ротора по [1 ф. 9.126]
Средняя длина магнитного потока спинки статора по [1 ф. 9.119]
Средняя длина магнитного потока спинки ротора по [1 ф. 9.127]
Магнитная индукция в спинке статора по [1 ф. 9.117]
Напряжённость магнитного поля в спинке статора по [1 табл. П1.5]
МДС спинки статора по [1 ф. 9.116]
Рисунок 1 - Магнитная цепь асинхронного двигателя
Магнитная индукция в спинке ротора по [1 ф. 9.122]
Напряжённость магнитного поля в спинке ротора по [1 табл. П1.5]
МДС спинки ротора по [1 ф. 9.121]
Магнитная индукция зубца статора в расчетном сечении по [1 ф. 9.105]
Напряжённость магнитного поля в зубцах статора по [1 табл. П1.5]
МДС зубцов статора по [1 ф. 9.104]
Магнитная индукция зубца ротора в расчетном сечении по [1 ф. 9.109]
Напряженность зубцов ротора по [1 табл. П1.5]
МДС зубцов ротора по [1 ф. 9.108]
Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс по [1 ф. 9.128]
Коэффициент насыщения магнитной цепи по [1 ф. 9.129]
Намагничивающий ток по [1 ф. 9.130]
Намагничивающий ток в о.е по [1 ф. 9.131]
Расчет параметров асинхронного двигателя
Средняя ширина катушки по [1 ф. 9.138]
Средняя длина одной лобовой части обмотки по[1 ф. 9.136]
Длина вылета лобовой части обмотки по [1 ф. 9.137]
Средняя длина витка обмотки по [1 ф. 9.135]
Общая длина эффективных проводников по [1 ф. 9.134]
Активное сопротивление обмотки фазы статора по [1 ф. 9.132]
Рисунок 2 - Схема замещения асинхронного двигателя
Активное сопротивление стержня клетки по [1 ф. 9.169]
Сопротивление короткозамыкающих колец приведённое к току стержня по [1 ф. 9.166]
Активное сопротивление обмотки ротора по [1 ф. 9.168]
Активное сопротивление обмотки ротора приведенное к обмотке статора по [1 ф. 9.150 9.172]
Коэффициент проводимости пазового рассеяния по [1 табл. 9.26]
Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора по [1 ф. 9.159]
Коэффициент по [1 ф. 9.175]
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора по [1 ф. 9.160]
Индуктивное сопротивление обмотки статора по [1 ф. 9.174]
Коэффициент проводимости рассеяния для паза ротора по [1 табл. 9.27]
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ротора по [1 ф. 9.180]
Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки по [1 Ф. 9.176]
Индуктивное сопротивление обмотки ротора по [1 ф. 9.177]
Индуктивное сопротивление обмотки ротора приведённое к обмотке статора по [1 ф. 9.183]
Активное сопротивление обмотки статора о.е.
Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора о.е.
Активное сопротивление обмотки ротора приведённое к обмотке статора о.е.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора приведённое к обмотке статора в о.е.
Расчет потерь в стали и механические потери
стали ярма статора по [1 ф. 9.188]
стали зубцов статора и ротора по [1 ф. 9.189 9.201]
Основные потери в стали по [1 ф. 9.187]
Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов статора по [1 ф. 9.190]
Удельные поверхностные потери по [1 ф. 9.191]
Поверхностные потери стали статора по [1 ф. 9.193]
Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора по [1 ф. 9.190]
Удельные поверхностные потери по [1 ф. 9.192]
Поверхностные потери стали ротора по [1 ф. 9.194]
Коэффициенты по [1 ф. 9.197]
Средние индукции в зубцах статора по [1 ф. 9.195]
Средние индукции в зубцах ротора по [1 ф. 9.196]
Пульсационные потери в зубцах статора по [1 ф. 9.199]
Пульсационные потери в зубцах ротора по [1 ф. 9.200]
Добавочные потери в стали по [1 ф. 9.202]
Полные потери в стали по [1 ф. 9.203]
Сопротивление ветви намагничивания
Электрические потери в обмотках статора по [1 ф. 9.204]
Электрические потери в обмотках короткозамкнутого ротора по [1 ф. 9.206]
Механические потери по [1 ф. 9.209]
Добавочные потери по [1 ф. 9.215]
Сумма потерь в двигателе
Коэффициент полезного действия по [1 ф. 9.216]
Расчет тока холостого хода
Относительные значения
Потери в статоре при холостом ходе по [1 ф. 9.219]
Активная составляющая тока холостого хода по [1 ф. 9.218]
Ток холостого хода по [1 ф. 9.217]
Коэффициент мощности при холостом ходе по [1 ф. 9.221]
Расчет рабочих характеристик
Активная составляющая тока синхронного холостого хода по [1 ф. 9.226]
Вещественная часть С1 по [1 ф. 9.224]
Мнимая часть С1 по [1 ф. 9.224]
Модуль С1 по [1 ф. 9.225]
Коэффициенты по [1 ф. 9.228]
Расчет рабочих характеристик выполняется в виде таблицы
По полученным рабочим характеристикам номинальное скольжение составляет
Таблица 1. Рабочие характеристики двигателя
Рисунок 3 - Рабочие характеристики двигателя s = f(P2)
Рисунок 4 - Рабочие характеристики двигателя cosφ = f(P2)
Рисунок 5 - Рабочие характеристики двигателя I1 = f(P2)
Рисунок 6 - Рабочие характеристики двигателя P1 = f(P2)
Рисунок 7 - Рабочие характеристики двигателя = f(P2)
Рисунок 8 - Рабочие характеристики двигателя n = f(P2)
Расчет пусковых характеристик
Расчет проводится в целях определения токов в пусковых режимах для дальнейшего учета влияния насыщения на пусковые характеристики двигателя.
Проводим расчет для скольжения
Высота стержня ротора в пазу
Приведенная высота стержня ротора по [1 ф. 9.245]
Коэффициент по [1 ф. 9.240]
Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока по [1 ф. 9.257]
Приведенное сопротивление ротора с учетом эффекта вытеснения тока по [1 ф. 9.249]
Коэффициент демпфирования по [1 ф. 9.240]
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока
Коэффициент по [1 ф. 9.250]
Приведенное сопротивление ротора с учетом эффекта вытеснения тока по [1 ф. 9.261]
Рассчитываем значение пускового тока без учета насыщения.
Индуктивное сопротивление взаимной индукции по [1 ф. 9.277]
Коэффициент по [1 ф. 9.278]
Коэффициенты по [1 ф. 9.280]
Ток в обмотке ротора по [1 ф. 9.281]
Ток в обмотке статора без учета насыщения по [1 ф. 9.283]
Производим расчет с учетом насыщения.
Принимаем коэффициент насыщения
Средняя МДС обмотки по [1 ф. 9.263]
Коэффициент по [1 ф. 9.265]
Фиктивная индукция потока рассеяния по [1 ф. 9.264]
Отношение потока рассеяния при насыщении к потоку рассеяния ненасыщенной машины по [1 рис. 9.61]
Значение дополнительного раскрытия пазов статора по [1 ф. 9.266]
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения по [1 ф. 9.269]
Значение дополнительного раскрытия пазов ротора по [1 ф. 9.270]
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора по [1 ф. 9.271]
Коэффициенты дифференциального рассеяния при учете насыщения по [1 ф. 9.274]
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения по [1 ф. 9.275]
Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения по [1 ф. 9.276]
Коэффициенты по [1 ф. 9.278 9.280]
Ток в обмотке статора с учетом насыщения по [1 ф. 9.283]
Полученный в расчете коэффициент насыщения
отличается от принятого на
Полученная величина не превышает допустимых 10-15%.
Кратность пускового тока с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения
Кратность пускового момента с учетом влияния вытеснения тока и насыщения
Аналогичным образом рассчитываем точки пусковой характеристики для других значений скольжения
Уточняем критическое скольжение
Рисунок 9 - Пусковые характеристики двигателя
Таблица 2. Пусковые характеристики двигателя
Потери в пазовой части обмотки статора по [1 ф. 9.313]
Потери в лобовой части обмотки статора по [1 ф. 9.314]
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя по [1 ф. 9.315]
Условный периметр поперечного сечения трапецеидального полузакрытого паза по [1 ф. 9.317]
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора по [1 ф. 9.316]
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей по [1 ф. 9.319]
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя по [1 ф. 9.320]
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя по[1 ф. 9.321]
Условная поверхность охлаждения двигателей с охлаждающими рёбрами на станине по [1 ф. 9.325]
Потери в двигателе передаваемые воздуху внутри двигателя по [1 ф. 9.323]
Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды по [1 ф. 9.322]
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды по [1 ф. 9.328]
Полученная величина ниже допустимой температуры.
Вентиляционный расчет
Превышение температуры выходящего из двигателя воздуха над температурой входящего
Требуемый для охлаждения расход воздуха по [1 ф. 9.340]
Расход воздуха обеспечиваемый вентилятором по [1 ф. 9.342]
Расход воздуха обеспечиваемый вентилятором больше требуемого
Спроектированный электрический двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям. Энергетические показатели данного двигателя аналогичны показателям своего аналога а нагрев обмоток двигателя находится в допустимых пределах. Расход воздуха обеспечиваемый конструкцией ротора больше требуемого для охлаждения расхода воздуха.
Копылов И.П. Проектирование электрических машин: учебник для вузов - М.: Издательство Юрайт 2011. - 767 с.
Сергеев П.С. Виноградов Н.В. Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. - М.: Энергия 1969. - 632 с.
Пиотровский Л.М. Электрические машины. - Л.: Энергия 1974. - 504 с.
Костенко М.П. Пиотровский Л.М. Электрические машины. - М.: Энергия 1966. - ч. 2. - 704 с.
Вольдек А.И. Электрические машины. - М.: Энергия 1974. - 639 с.
Петров Г.Н. Электрические машины. - М. - Л.: Госэнергоиздат 1963. - ч. 2. - 416 с.
Копылов И. П. Клоков Б.К. Морозкин В.П. Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа 2002. - 757 с.

Сборочный чертеж 40.dwg

Разраб. Субхиддинзода
Двигатель асинхронный
КП1.2191116.22.40.00.00 ПЗ

Описание.docx

авторпубликации: alex1701
Проектирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Курсовой проект с расчетами и чертежом в редактируемых форматах
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Электрические машины в общем объёме производства электротехнической промышленности занимают основное место поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важное значение для экономики страны.
При создании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора выбираются типы обмоток обмоточные провода изоляция материалы активных и конструктивных частей машины. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны чтобы при её изготовлении трудоёмкость и расход материалов были наименьшими а при эксплуатации машина обладала высокой надёжностью и наилучшими энергетическими показателями при этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения её в электроприводе.
Спроектированный электрический двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям. Энергетические показатели данного двигателя аналогичны показателям своего аналога а нагрев обмоток двигателя находится в допустимых пределах. Расход воздуха обеспечиваемый конструкцией ротора больше требуемого для охлаждения расхода воздуха.
Список чертежей в формате dwg AutoCAD:
Оглавление расчетно-пояснительной записки:
Выбор главных размеров
Расчет обмотки паза и ярма статора
Расчет обмотки и паза ротора
Расчет намагничивающего тока
Расчет параметров асинхронного двигателя
Расчет потерь в стали и механические потери
Расчет тока холостого хода
Расчет рабочих характеристик
Расчет пусковых характеристик
Вентиляционный расчет
Проектирование электрических машин производится с учетом требований государственных и отраслевых стандартов.
Серия 4А является последней из внедренных в производство серий асинхронных двигателей выгодной по многим параметрам таким как повышение мощности на 23 по сравнению с серией 2А улучшение виброшумовых характеристик экономия материалов что достигается благодаря применению новых конструкций большое внимание уделено повышению надежности и экономичности. На базе единой серии выпускаются различные модификации.