Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А. Мощность 160кВт

Пазы бутылочной формы короткозамкнутого ротора.cdw

БП-А-2013 ГОСТ 21427.2-75
Наличие дефектов при штамповке определять визуально.
Контроль заусенцев производить на ощупь.
После штамповки удалять заусенцы
рекристаллизационному отжигу и термическому оксидированию.
Размер Г выдерживать после сборки в узле.
Общие допуски формы и располажения по ГОСТ 30893.2-k.
Общие допуски линейных и угловых размеров по ГОСТ 30893.2-m

Вал с обмоткой.cdw

*Размеры для справок
Сборку соединений с натягом производить под прессом
скорость запрессовки 2-5 ммс.
В месте расположения листов ротора на валу произвести
Собранный ротор подвергнуть балансировке.
Допустимая остаточная неуравновешанность ротора и методы
измерения неуравновешанности по ГОСТ 12327-79

СБ.cdw

Двигатель асинхронный
Электродвигатель должен соответствовать требованиям ГОСТ
709 по установочно и присоединительным размерам.
Наружную поверхность покрыть эмалью НЦ-11 ГОСТ 9198-83
цвет серый или оранжевый.
Лакокрасочные покрытия должны быть не ниже
Пайку производить припоем ПОССу 61 -05 ГОСТ 21.931 -76 в
соответствии с требованиями ОСТ 4.ГО.054.267. Провод крепить
загибом в отверстие.
Посадочные поверхности подшипника поз. 16 смазать смазкой
Вывода бандажировать шнур - чулком
Моменты затягивания резьбовых соединений М6 (6 8) Нм
Общие требования по ОСТ 102579-86
Поле знака заземления покрыть эмалью ЭП-140 красного цвета

Спец ротор на валу.spw

Пояснительная записка.docx

Магнитная цепь двигателя. Размеры конфигурация материал.7
1Обмотка статора с прямоугольными полуоткрытыми пазами11
Обмотка короткозамкнутого ротора15
1Пазы бутылочной формы15
2Короткозамыкающее кольцо обмотки ротора17
Расчет магнитной цепи18
1МДС для воздушного зазора18
2МДС для зубцов при прямоугольных полуоткрытых пазах статора18
3МДС для зубцов при бутылочных закрытых пазах ротора19
4МДС для спинки статора20
5МДС для спинки ротора21
6Параметры магнитной цепи21
Активные и индуктивные сопротивления обмоток22
1Сопротивление обмотки статора22
2Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с бутылочными закрытыми пазами24
3Сопротивления обмоток преобразованной схемы замещения двигателя27
Режим холостого хода и номинальный28
1Расчет параметров режима холостого хода28
2Расчет параметров номинального режима работы29
Рабочие характеристики33
1Круговая диаграмма33
Максимальный момент37
Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент39
1Активные и индуктивные сопротивления соответствующие пусковому режиму39
2Начальный пусковой ток и момент42
Тепловой и вентиляционный расчет44
2Вентиляционный расчет46
Масса двигателя и динамический момент инерции ротора48
2Приближенное значение динамического момента инерции49
Список используемой литературы50
Асинхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока у которой только одна обмотка (первичная) получает питание от электрической сети с постоянной частотой а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко или на электрические сопротивления.
Асинхронные двигатели – наиболее распространенный вид электрических машин потребляющий в настоящее время около 40% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно возрастает.
При производстве электрических машин используются все технологические процессы общего машиностроения: черное и цветное литье ковка все виды механической обработки все виды сварки пайка штамповка термообработка гальванопокрытие сборка окраска и т. д. Наряду с этим используются технологические процессы присущие только электромашиностроению: холодная листовая штамповка электротехнической стали лакировка листов электротехнической стали шихтовка сердечников статора и ротора намотка секций и катушек укладка и пропитка обмоток сборка коллекторов. От качества выполнения этих процессов зависят технические показатели машин их надежность и долговечность. Так от качества штамповки листов электротехнической стали шихтовки и прессовки сердечников статора и ротора зависят основные магнитные потери и превышения температуры в машине. От способа проточки наружной поверхности ротора зависят добавочные потери а от способа окончательной обработки валов и отверстий под подшипники в щитах зависит износостойкость поверхностей. К материалам применяемым только в электротехническом производстве относятся: обмоточная электротехническая медь листовая электротехническая сталь пропиточные лаки и компаунды покровные эмали и очень большая номенклатура материалов электрической изоляции (бумага картон лакоткани стеклолакоткани лавсановые пленки и ленты т. д.).
Асинхронные двигатели широко применяются в приводах металлообрабатывающих деревообрабатывающих и других станков ткацких швейных грузоподъемных землеройных машин вентиляторов насосов компрессоров центрифуг в лифтах в ручном электроинструменте в бытовых приборах и т.д. Практически нет отрасли техники и быта где не использовались бы асинхронные двигатели.
Магнитная цепь двигателя. Размеры конфигурация материал.
Количество пар полюсов:
Высота оси вращения по табл. 9-1: h=315 мм
Внешний диаметр статора (по табл. 9.8): DH1max=059 м
Внутренний диаметр статора:
kH-коэффициент характеризующий отношение внутренних и внешних диаметров сердечника статора. Из табл. 9.9 =
-мощность на валу двигателя Вт
-КПД. Из рис. 9.2 а .
Предварительный выбор электромагнитных нагрузок
Из рис. 9-4 принимаем
Обмоточный коэффициент (предварительно для двухслойной обмотки) .
Коэффициент полюсного перекрытия и коэффициент формы поля .
Синхронная угловая частота двигателя:
Расчетная длина магнитопровода:
Конструктивная длина l1 сердечника статора при отсутствии в сердечнике радиальных вентиляционных каналов равна:
Отношение длины сердечника к его диаметру
Значение находится в допустимых пределах (рис. 9.25 а).
Сердечник собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0.5 мм имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.
Применяем сталь 2312. Для данной марки стали обычно используют изолирование листов лакировкой. Коэффициент заполнения стали .
Количество пазов сердечника статора:
-количество пазов на полюс и фазу. Выбираем из табл. 9-8
Марка стали: 2312; толщина стали: 0.5 мм; изолирование листов: лакировка; скос пазов не требуется.
Коэффициент заполнения стали
Наружный диаметр сердечника ротора:
-воздушный зазор между статором и ротором мм. Из табл. 9-9 .
Внутренний диаметр листов ротора:
Количество и диаметр вентиляционных каналов (по табл. 9-10):
Длина сердечника ротора:
Количество пазов в сердечнике ротора из табл. 9-12:
Принимаем двухслойную обмотку из жестких катушек. Провод марки ПЭТВП (класс нагревостойкости B) укладываемую в прямоугольные полуоткрытые пазы.
-коэффициент распределения:
Двухслойную обмотку выполняют с укороченным шагом:
коэффициент укорочения
Коэффициент укорочения:
Обмоточный коэффициент:
Предварительное значение магнитного потока:
Предварительное число витков в обмотке фазы:
Предварительное количество эффективных проводников в пазу:
– количество параллельных ветвей обмотки статора
Уточненное число витков в обмотке фазы:
Уточненное значение магнитного потока:
Уточненное значение индукции в воздушном зазоре:
Предварительное значение номинального фазного тока:
Уточненная линейная нагрузка статора
Среднее значение магнитной индукции в спинке статора:
Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора:
1Обмотка статора с прямоугольными полуоткрытыми пазами
Предварительное значение магнитной индукции в наиболее узком месте зубца статора:
По табл. 9-16 принимаем
Зубцовое деление статора в наиболее узком месте:
высота шлица; - высота клина.
Предварительная ширина зубца в наиболее узком месте:
Предварительная ширина полуоткрытого паза в штампе:
Ширина шлица полуоткрытого паза:
Количество эффективных проводников по ширине паза:
Допустимая ширина эффективного проводника с витковой изоляцией:
– общая толщина изоляции по ширине паза (табл. 9-17).
- припуски на сборку сердечника по ширине.
Количество эффективных проводников по высоте паза:
Предварительная высота спинки статора:
Предварительная высота паза:
Допустимая высота эффективного проводника с витковой изоляцией:
- общая толщина изоляции по высоте.
- припуски на сборку сердечника по высоте.
Площадь эффективного проводника:
Площадь и ширина элементарного проводника:
Количество элементарных проводников в эффективном:
Количество элементарных проводников в одном эффективном по ширине:
Предварительное количество элементарных проводников в одном эффективном по высоте паза:
Меньший размер неизолированного элементарного провода:
- двухсторонняя толщина изоляции провода (Приложение 3).
Больший размер неизолированного элементарного провода:
Из приложения 2 выбираем провод с размерами . Площадь поперечного сечения .
Размер по высоте паза в штампе:
Размер по ширине паза в штампе:
Уточненная ширина зубца в наиболее узкой части:
Уточненная магнитная индукция в наиболее узкой части зубца статора:
Плотность тока в обмотке статора:
Удельная тепловая нагрузка от потерь в обмотке:
Среднее допускаемое значение нагрузки (рис 9-8):
То есть не превышает допустимого значения.
Среднее зубцовое деление статора:
Средняя ширина катушки обмотки статора:
Средняя длина одной лобовой части обмотки:
Средняя длина витка обмотки:
Длина вылета лобовой части обмотки:
Рисунок 1 Прямоугольные полуоткрытые пазы статора
Обмотка короткозамкнутого ротора
1Пазы бутылочной формы
Размеры нижней части бутылочного паза выбирают так чтобы обеспечить равновеликое поперечное сечение зубцов на протяжении .
Высота паза ротора (рис. 9-12):
Расчетная высота спинки ротора:
Магнитная индукция в спинке ротора:
Зубцовое деление по наружному диаметру ротора:
Ширина зубца в нижней части зубца:
– магнитная индукция в зубцах ротора. По табл. 9-18
Меньший радиус паза:
Большой радиус паза:
Расстояние между центрами радиусов:
Проверка правильности определения исходя из условия :
Ширина верхней части стержня:
Площадь поперечного сечения в нижней части стержня:
Площадь поперечного сечения верхней части стержня:
Общая площадь поперечного сечения стержня равная площади поперечного сечения паза в штампе:
Рисунок 2 Пазы бутылочной формы
2Короткозамыкающее кольцо обмотки ротора
Рисунок 3 Короткозамыкающие кольца ротора для литой конструкций клетки
Поперечное сечение кольца литой клетки:
Высота кольца литой клетки:
Средний диаметр кольца литой клетки:
Вылет лобовой части обмотки:
– коэффициент учитывающий изгиб стержня.
- длина лобовой части стержня.
Расчет магнитной цепи
1МДС для воздушного зазора
Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора:
Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора:
Коэффициент учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов на статоре или на роторе:
Общий коэффициент воздушного зазора:
МДС для воздушного зазора:
2МДС для зубцов при прямоугольных полуоткрытых пазах статора
Зубцовое деление на высоты зубца:
Магнитная индукция на высоты зубца:
Напряженность магнитного поля в зубцах. Из приложения 9:
Средняя длина пути магнитного потока:
3МДС для зубцов при бутылочных закрытых пазах ротора
Средняя ширина верхней части зубца:
Магнитная индукция в среднем сечении верхней части зубца:
Напряженность магнитного поля в верхней части зубца. Из приложения 9:
МДС для верхней части зубца:
Магнитная индукция в нижней части зубца:
Напряженность магнитного поля в нижней части зубца. Из приложения 15:
Средняя длина пути магнитного потока в нижней части зубца:
МДС для нижней части зубца:
МДС для зубцов ротора:
4МДС для спинки статора
Напряженность магнитного поля. Из приложения 12:
МДС для спинки статора:
5МДС для спинки ротора
Напряженность магнитного поля. Из приложения 6:
МДС для спинки ротора:
6Параметры магнитной цепи
Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс:
Коэффициент насыщения магнитной цепи:
Намагничивающий ток:
Намагничивающий ток в относительных единицах:
Главное индуктивное сопротивление:
Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах:
Активные и индуктивные сопротивления обмоток
1Сопротивление обмотки статора
Активное сопротивление обмотки фазы при :
- удельная электрическая проводимость меди при .
Активное сопротивление обмотки фазы при в относительных единицах:
Проверка правильности определения :
Коэффициенты учитывающие укорочение шага:
Коэффициент проводимости рассеяния для прямоугольного полуоткрытого паза:
- размеры частей обмоток и паза. Из табл. 9-21:
Коэффициент учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния:
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния:
Из табл. 9-22 - коэффициент учитывающий демпфирующую реакцию токов наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора с высшими гармониками поля статора.
Из табл. 9-23 - коэффициент дифференциального рассеяния статора равный отношению суммы ЭДС наведенных высшими гармониками поля статора к ЭДС наведенной первой гармоникой того же поля.
Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки:
Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора:
Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора:
Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора в относительных единицах:
2Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с бутылочными закрытыми пазами
Рисунок 4 Схема замещения ротора с бутылочными пазами
Активное сопротивление верхней части стержня при :
- удельная электрическая проводимость алюминия при
Сопротивление короткозамыкающих колец приведенное к току стержня при :
– коэффициент приведения тока кольца к току стержня
Активное сопротивление верхней части стержня приведенное к статору при :
- коэффициент привидения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора
Активное сопротивление нижней части стержня при :
Активное сопротивление нижней части стержня приведенное к статору при :
Активное сопротивление короткозамыкающих колец (общей цепи ротора) приведенное к статору при :
Активное результирующее сопротивление ротора при :
Коэффициент проводимости рассеяния нижней части клетки:
Суммарный ток верхней и нижней частей стержня:
Коэффициент проводимости рассеяния взаимной индукции нижнего и верхнего пазов:
- коэффициент дифференциального рассеяния ротора:
Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец:
Коэффициент проводимости рассеяния общей цепи ротора:
Приведенный коэффициент проводимости рассеяния нижней части клетки:
Приведенный коэффициент проводимости рассеяния общей цепи ротора:
Индуктивное сопротивление нижней части клетки приведенное к статору:
Индуктивное сопротивление общей цепи ротора приведенное к статору:
Индуктивное результирующее сопротивление:
Активное приведенное результирующее сопротивление ротора в относительных единицах:
Индуктивное приведенное результирующее сопротивление обмотки ротора в относительных единицах:
3Сопротивления обмоток преобразованной схемы замещения двигателя
Коэффициент рассеяния статора:
Коэффициент сопротивления статора:
Преобразованные сопротивления обмоток:
Режим холостого хода и номинальный
1Расчет параметров режима холостого хода
Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении:
Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении:
Расчетная масса стали зубцов статора при прямоугольных пазах:
Магнитные потери в зубцах статора:
Масса стали спинки статора:
Магнитные потери в спинке статора:
Суммарные магнитные потери в сердечнике статора включающие добавочные потери в стали:
Механические потери:
Активная составляющая тока х.х.:
Коэффициент мощности при х.х.:
2Расчет параметров номинального режима работы
Рисунок 5 Преобразованная схема замещения АД с эквивалентным сопротивлением RН
Активное сопротивление к.з.:
Индуктивное сопротивление к.з.:
Полное сопротивление к.з.:
Добавочные потери при номинальной нагрузке:
Механическая мощность двигателя:
Эквивалентное сопротивление схемы замещения:
Полное сопротивление схемы замещения:
Проверка правильности расчетов и :
Активная составляющая тока статора при синхронном вращении:
Активная составляющая тока статора:
Реактивная составляющая тока статора:
Коэффициент мощности:
Линейная нагрузка статора:
Линейная нагрузка ротора:
Ток в стержне короткозамкнутого ротора:
Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора:
Ток в короткозамыкающем кольце:
Ток в верхней части стержня ротора с бутылочными пазами:
Ток в нижней части стержня ротора с бутылочными пазами:
Электрические потери в обмотке статора:
Электрические потери в обмотке ротора:
Суммарные потери в электродвигателе:
Подводимая мощность:
Коэффициент полезного действия:
Мощность отличается от заданной мощности на 0.0625%. Результат проверки считаем приемлемым.
Рабочие характеристики
Таблица 1 Рабочие характеристики
Отдаваемая мощность в долях от номинальной
Диаметр рабочего круга:
Переменная часть коэффициента статора при прямоугольном полуоткрытом пазе:
Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора зависящая от насыщения:
Переменная часть коэффициента ротора бутылочном закрытом пазе:
Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора зависящая от насыщения:
Преобразованное индуктивное сопротивление общей цепи ротора приведенное к ротору:
Преобразованное индуктивное сопротивление нижней части клетки ротора:
Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя зависящее от насыщения:
Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя не зависящее от насыщения:
Ток ротора соответствующий максимальному моменту:
Полное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте:
Полное сопротивление схемы замещения при бесконечно большом скольжении:
Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте:
Кратность максимального момента:
Скольжение при максимальном моменте:
Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент
1Активные и индуктивные сопротивления соответствующие пусковому режиму
Высота стержня клетки ротора:
Приведенная высота стержня ротора:
Расчетная глубина проникновения тока в нижнюю часть стержень:
Ширина нижней части стержня на расчетной глубине проникновения тока:
Площадь поперечного сечения нижней части стержня при расчетной глубине проникновения тока:
Коэффициент вытеснения тока:
Активное сопротивление стержня клетки при 20 приведенное к обмотке статора (для пускового режима):
Активное результирующее сопротивление при 20:
Расчетная глубина проникновения тока в нижний стержень:
Ширина нижнего стержня на расчетной глубине проникновения тока:
Площадь поперечного сечения нижнего стержня при расчетной глубине проникновения тока:
Преобразованное индуктивное сопротивление общей цепи ротора приведенное к статору:
Активное сопротивление к.з при пуске:
2Начальный пусковой ток и момент
Ток ротора при пуске:
Полное сопротивление схемы замещения при пуске (с учетом явлений вытеснения тока и насыщения путей потоков рассеяния):
Индуктивное сопротивление схемы замещения при пуске:
Активная составляющая тока статора при пуске:
Реактивная составляющая тока статора при пуске:
Фазный ток статора при пуске:
Кратность начального пускового тока:
Активное сопротивление ротора при пуске приведенное к статору при расчетной рабочей температуре и Г-образной схеме замещения:
Кратность начального пускового момента:
Тепловой и вентиляционный расчет
Потери в обмотке статора при максимальной допускаемой температуре:
Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора:
Условный периметр поперечного сечения:
Условная поверхность охлаждения пазов:
Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки:
Условная поверхность охлаждения двигателя с охлаждающими ребрами на станине:
Удельный тепловой поток от потерь активной части обмотки и от потерь в стали отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора:
Из табл. 9-25 принимаем
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки отнесенных к поверхности охлаждения пазов:
Удельный тепловой поток от потерь в лобовых частях обмотки отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки:
Окружная скорость ротора:
Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины:
Из рис. 9-24 коэффициент теплоотдачи поверхности статора
Перепад температуры в изоляции паза:
эквивалентный коэффициент теплопроводности в изоляции в пазу включающий воздушные прослойки
односторонняя толщина изоляции в пазу статора
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя:
Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек:
Из приложения 28 однослойная толщина изоляции катушек в лобовой части
Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя:
Потери в двигателе со степенью защиты IP44 передаваемые воздуху внутри двигателя:
Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха с охлаждающими ребрами на станине:
Из рис. 9-25 коэффициент подогрева воздуха.
Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха:
2Вентиляционный расчет
Наружный диаметр корпуса:
Из рис. 1-3 минимальное допустимое расстояние от нижней части корпуса машины до опорной плоскости лап
Коэффициент учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса двигателя:
Необходимый расход воздуха:
теплоемкость воздуха
Расход воздуха который может быть обеспечен наружным вентилятором:
Напор воздуха развиваемый наружным вентилятором:
Масса двигателя и динамический момент инерции ротора
Масса изолированных проводов обмотки статора:
Масса алюминия короткозамкнутого ротора с литой клеткой:
Масса стали сердечников статора и ротора:
Масса изоляции статора:
Масса конструкционных материалов (станина и щиты чугунные ротор короткозамкнутый):
Масса двигателя с короткозамкнутым ротором:
2Приближенное значение динамического момента инерции
Механический расчет вала
1Расчет вала на жесткость
Сила тяжести сердечника ротора с обмоткой и участком вала по длине сердечника:
Прогиб вала посередине сердечника под воздействием силы тяжести:
Список используемой литературы
Гольдберг О. Д. «Проектирование электрических машин. –М.: Высшая школа» 2001 г.
ГОСТ 183-74. Электрические машины вращающиеся. Общие технические требования.
Копылов И. П. «проектирование электрических машин. –М.: Издательство Юрайт 2011 г.

Спецификация СБ.spw

Двигатель асинхронный
Пояснительная записка
Щит подшипниковый передний
Щит подшипниковый задний
Крышка подшипника внешняя
Крышка подшипника внутренняя
Болт М15-8д*32.109.30ХГСА
Болт М16-8д*55.109.30ХГСА
Подшипник 2310 ГОСТ 8238-57
Подшипник 310 ГОСТ 8338-57
Рым болт М30-6д ГОСТ 4715-73
Шпонка 28х40х140 ГОСТ 23360 -78
Шпонка 28х40х45 ГОСТ 23360-78
Смазка ЦИАТИМ-221 ГОСТ 9433-80

Круговые диаграммы.cdw