Расчет и проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (Укр.)

￾__4.doc

4 КОНСТРУКЦЯ ДВИГУНА
Електрична машина має статор і ротор розділені повітряним зазором. Активними частинами її є магнітопровід і обмотки. Всі інші частини – конструктивні що забезпечують необхідну жорсткість міцність можливість обертання охолодження і т.п.
Магнітопровід по якому замикається змінний магнітний потік виконують шихтованим – з листів електротехнічної сталі як і в трансформаторі. Якщо потік постійний то магнітопровід можна виконувати масивним; у цьому випадку він може здійснювати і конструктивні функції тобто служити елементом що забезпечує міцність даної частини машини.
Так як в частинах електричних машин магнітний потік замикається по складним контурам що відрізняються від прямолінійних у них як правило застосовується ізотропна холоднокатана сталь. Сердечники статорів і роторів асинхронних машин і якорів синхронних машин і машин постійного струму штампують з ізотропної рулонної холоднокатаної сталі що дозволяє при розкрої одержувати економію порядка 10 15% у порівнянні з листовою тому листова сталь застосовується рідко.
У машинах малої потужності застосовують сталь марки 2013 з низьким змістом кремнію досить грузлу що дозволяє одержувати дрібні пази складної конфігурації. У машинах середньої і великої потужності використовують сталь марок 2212 2311 і 2411 з підвищеним змістом кремнію. Ці сталі більш тендітні що ускладнює їхнє штампування але мають низькі втрати на перемагнічування і не вимагають отжига сердечників після штампування.
Статор асинхронних складається із шихтованого магнітопроводу запресованого в литу станину. Оскільки через масивну станину перемінний магнітний потік не замикається станину можна виконувати з немагнітного матеріалу (алюмінію) чи феромагнітного з малою магнітною проникністю (чавуна) порівняно дешевих і добре пристосованих до ливарної технології. На внутрішній поверхні шихтованого статора у пазах розташовують обмотки статора.
Ротор асинхронної машини зазвичай складається із сердечника набраного з листів електротехнічної сталі. Сердечник запресовують на вал або втулку ротора (при великих розмірах машини) і стискають спеціальними натискними шайбами. У пазах розміщених на зовнішній поверхні ротора (подібних за формою з пазами статора) розташовують обмотку ротора. При виготовленні листів ротора і статора в них штампують пази для укладання провідників обмотки ротора і статора а також вентиляційні канали для проходу охолодного повітря.
Конфігурація зубців і пазів залежить від типу машини і її потужності. У машинах великої потужності обмотки статора і ротора виконують із провідників прямокутного перетину. У цьому випадку використовують відкриті пази прямокутної форми що дозволяють щонайкраще розмістити провідники і забезпечити надійну їхню ізоляцію. У машинах малої і середньої потужності обмотки ротора і статора звичайно виконують із проводу круглого перетину; у таких машинах застосовують напівзакриті пази овальної чи трапецеидальной форми. У ряді випадків при провідниках прямокутного перетину використовують напіввідчинені пази що зменшують магнітний опір шару «зубці – пази – повітряний зазор» у порівнянні з відкритими пазами.
При укладанні провідників у пази дно і стінки покривають ізоляційним матеріалом (склосукно лакосукно синтетичними плівками міканітом і ін.). Провідники а також їх верхній і нижній шари теж ізолюють друг від друга. Чим вище напруга при якому працює машина тим більшу електричну міцність повинна мати ізоляція провідників від сердечника ротора чи статора. Провідники зміцнюють у пазах ротора і статора за допомогою клинів а на роторі крім того за допомогою стеклобандажів намотаних на лобові частини його обмотки (частини обмотки що виходять із сердечника ротора). У деяких випадках бандажі розташовують і в декількох місцях уздовж сердечника ротора.
Для підведення струму до обмотки чи ротора підключення до неї реостата на роторі повинні бути розташовані контактні кільця: три кільця при трифазному струмі і два кільця при постійному струмі. Виключення складають асинхронні машини з короткозамкнутым ротором яким контактні кільця не вимагаються. Струмознімання з контактних кілець здійснюють за допомогою щіток – прямокутних брусків виготовлених із суміші вугілля графіту і порошку металу (міді і свинцю). Щітки встановлюють у спеціальних щіткотримачах і притискають до контактної поверхні за допомогою пружин.
Електричні машини потужністю приблизно до 2000 кВт мають кулькові чи роликові підшипники розташовані в підшипникових щитах. При великих потужностях застосовують ковзні підшипники.

Курсовий проект - 25A1.dwg

￾.DOC

ПЗ: 52 с. 10 рис. 1 табл. 6 джерел.
Об'єктом дослідження є асинхронний двигун змінного струму з короткозамкненим ротором серії 4А – 4АН160S2У3.
Мета роботи: розрахунок та проектування асинхронного двигуна.
В процесі проектування було проведене ознайомлення з конструкцією двигуна; були знайдені головні розміри двигуна розміри осердь статора і ротора параметри обмотки статора і ротора маса необхідного для виготовлення матеріалу повну маса та дінамічний момент інерції двигуна; проведені дослідження номінального режиму і режиму холостого ходу робочих та механічних характеристик двигуна; проведені розрахунки максимального і пускового моментів пускового струму тепловий і вентиляційний розрахунки.
ДВИГУН ВАЛ РОТОР СТАТОР ОБМОТКА ЗОЛЯЦЯ ДРТ.

Титул.DOC

Міністерство освіти і науки України
Кафедра “Електричні машини”
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
з дисципліни “Електричні машини”
РОЗРАХУНОК ТА ПРОЕКТУВАННЯ
АСИНХРОННОГО ДВИГУНА СЕР 4А
студент групи Е-218

￾_.DOC

ПЕРЕЛК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
лінійне навантаження обмотки статора і ротора
магнітна індукція відповідно в зубцях статора ротора в спинці статора ротора в повітряному проміжку
кількість елементарних проводів в ефективному
внутришній діаметр осердя статора і осердя ротора
зовнішній діаметр осердя статора і осердя ротора
електро-рушийні сили при холостому ході фази обмотки статора фази обмотки ротора
магніто-рушійна сила на ділянці зубців статора ротора на ділянці спінки статора ротора на ділянці повітряного проміжку обмотки статора обмотки ротора
напруженість магнітного поля відповідно в зубцях статора ротора в спинці статора ротора
струм холостого ходу фази обмотки статора фази обмотки ротора пусковий
щільність струму в обмотці статора ротора; динамічний момент інерції двигуна
повна довжина осердя статора ротора
моменти номінальний пусковий максимальний
кількість пазів на полюс і фазу відповідно статора ротора
зубцева поділка статора ротора
напруга фази статора
кількість пазів в статорі і роторі
коефіцієнт теплопередачі поверхні
повітряний проміжок між статором і ротором
коефіцієнт корисної дії
коефіцієнт провідності диференційного розсіяння статора ротора; розсіяння короткозамикаючих колець ротора лобових частин обмотки статора паза статора паза ротора зкосу пазів обмотки статора обмотки ротора
коефіцієнт опору статора
коефіцієнт розсіяння статора

￾__2.doc

2 ТЕПЛОВИЙ ТА ВЕНТИЛЯЦЙНИЙ РОЗРАХУНКИ
Тепловий розрахунок асинхронного двигуна
Втрати в обмотці статора при максимальній допустимій температурі Вт:
де – температурний коефіцієнт що залежить від класу нагрівостійкості (=148 (§ 5-1) [1]);
Умовна поверхня охолодження активної частини статора мм2:
Умовний периметр поперечного перетину трапецеїдального напівзачиненого паза мм:
Умовна поверхня охолодження пазів мм2:
Умовна поверхня охолодження лобових частин обмотки мм2:
Умовна поверхня охолодження двигунів без охолоджуваючих ребер на станині мм2:
Питомий тепловий потік від втрат в активної частині обмоток і від втрат в активної частині обмотки і від втрат в сталі віднесених до внутрішньої поверхні охолодження активної частини статора Втмм2:
де – коефіцієнт (=082 (табл.9-25) [1]);
Питомий тепловий потік від втрат в активної частині обмоток віднесених до поверхні охолодження пазів Втмм2:
Питомий тепловий потік від втрат в лобових частинах обмотки віднесених до поверхні охолодження пазів Втмм2:
Окружна швидкість ротора мс:
Перевищення температури внутрішньої поверхні активної частини статора над температурою повітря усередині машини °С:
де – коефіцієнт тепловіддачі поверхні статора (=200·10-5 Вт(мм2·°С) (рис.9-24) [1]);
Перепад температури в ізоляції паза й котушок з круглих проводів °С:
де – еквівалентний коефіцієнт теплопровідності ізоляції в пазу врахову-ючий повітряні проміжки (=160·10-5 Вт(мм·°С) [1]);
– еквівалентний коефіцієнт теплопровідності внутрішньої ізоляції в пазу враховуючий повітряні проміжки (=112·10-5 Вт(мм·°С) [1]);
Перевищення температури зовнішньої поверхні лобових частин обмотки над температурою повітря усередині двигуна °С:
Перепад температури в ізоляції лобових частин котушок з круглих проводів °С:
де – одностороння товщина ізоляції котушок в лобової частині (=045 мм (додаток 27) [1]);
Середнє перевищення температури обмотки над температурою повітря всередині двигуна °С:
Втрати в обмотці ротора при максимальній допустимій температурі Вт:
Втрати в двигуні що передаються повітрю всередині двигуна Вт:
Середнє перевищення температури повітря всередині двигуна над температурою зовнішнього повітря без охолоджуваючих ребер на станині °С:
де – коефіцієнт тепловіддачі поверхні статора (=180·10-5 Вт(мм2·°С) (рис.9-24) [1]);
Середнє перевищення температури обмотки над температурою зовнішнього повітря °С:
Вентиляційний розрахунок асинхронного двигуна
Необхідні витрати повітря м3:
де – теплоємність повітря (=1100 Дж(°С·м3));
Коефіцієнт що залежить від частоти обертання :
Приблизні витрати повітря які можуть бути забезпечені радіальною вентиляцією м3с:
Напір повітря якій розвивається при радіальній вентиляції Па:
Так як то елементи конструкції двигуна задовольняють існуючим вимогам.

￾__3.doc

ДИНАМЧНИЙ МОМЕНТ НЕРЦ РОТОРА
Важними технічними показниками асинхронного двигуна є його маса та динамічний момент інерції ротора. Значення останнього необхідно для розрахунку часу розгону або зупинки електродвигуна. Його точне значення може бути визначене розрахунком динамічних моментів інерції окремих деталей ротора .
Приблизне значення динамічного моменту інерції ротора кг·м2:
Маса ізольованого дроту обмотки статора кг:
Маса алюмінію короткозамкненого ротора кг:
де – кількість лопаток штиря на які кріпляться балансуючі вантажи (=12 (§ 3-4) [1]);
– висота лопатки мм:
– товщина лопатки мм:
– довжина лопатки мм:
Маса сталі осердь статора і ротора кг:
Маса ізоляції статора кг:
Маса конструкційних матеріалів двигуна кг:
Маса двигуна з короткозамкненим ротором кг:
Маса двигуна з короткозамкненим ротором не перевищує дозволенного значеня для двигуна цього класу.

￾__1.doc

1 ЕЛЕКТРОМАГНТН РОЗРАХУНКИ
1 ГОЛОВН РОЗМРИ ДВИГУНА
Проектування асинхронних двигунів починається з визначення головних розмірів: внутрішнього діаметру та довжини осердя статора .
Для визначення внутрішнього діаметру можна використати залежності наведені у табл.9-3 [2]:
де – зовнішній діаметр осердя статора ( мм (табл.9-2) [2]).
Для визначення довжини осердя статора – спочатку необхідно визначити розрахункову довжину осердя .
де – розрахункова потужність Вт;
– внутрішній діаметр мм ( мм);
– частота обертання магнітного поля статора обхв ( обхв);
– лінійне навантаження обмотки статора Асм;
– максимальне значення магнітної індукції в повітряному зазорі Тл;
– коефіцієнт обмотки статора основної гармонічної кривої ЕРС
Розрахункову потужність визначаємо з (1-11) [2]:
де – коефіцієнт навантаження знаходиться з рис.9-1 [2] ();
– потужність що віддається кВт ( кВт);
– ККД при номінальному навантаженні знаходиться з рис.9-2 б [2] ();
– коефіцієнт потужності при номінальному навантаженні знаходиться з рис.9-2 б [2] ().
Тепер з (1.3) визначаємо розрахункову потужність:
Знайдемо значення електромагнітних навантажень та . х значення залежать від ряду факторів у тому числі від форми пазів і типа обмотки. Для даного асинхронного двигуна з мм пази є трапецеїдальними напівзакритими а обмотка одношарова всипана концентрична. За сіх умов знаходимо середні значення Асм та Тл для класу нагрівостійкості (рис.9-4 [2]) після чого для отримання дійсних значень необхідно помножити їх на поправочні коефіцієнти та відповідно (табл.9-5 [2]):
Так як відомі всі складаючи формули (1.2) можна знайти значення :
Щоб отримати значення необхідно округлити отримане значення до найближчого цілого числа: мм.
Після цих розрахунків необхідно провести перевірку. Для цього з’ясуємо чи не перевищує величина відношення допустиму величину :
де – поправочний коефіцієнт ( (табл.9-7) [2]).
Як бачимо значення величини відношення не перевищує допустиму величину .
2 ОСЕРДЯ СТАТОРА ТА РОТОРА
Осердя статора збирають з окремих відштампованих листів електротехнічної сталі товщиною 05 мм що мають ізоляційні покриття для зменшення втрат в сталі від вихрових струмів. Для осердя даного двигуна рекомендоване використання марки холоднокатаної ізотропної електротехнічної сталі 2013. Найчастіше використовують ізолювання листів оксидуванням (коефіцієнт заповнення сталі ).
Кількість пазів осердя статора
залежить від обраної кількості пазів на полюс і фазу (рекомендоване значення приведене у табл.9-8 [2]):
Осердя ротора збирають з окремих відштампованих листів електротехнічної сталі товщиною 05 мм марки сталі та ізоляційні покриття такі ж як у статорі.
У короткозамкненому роторі використовують зачинені напівзачинені та відкриті пази. Для зменшення впливу моментів вищих гармонік на пускові і віброакустичні характеристики машин ротори двигунів з висотами осі обертання мм мають скіс пазів на одну зубцеву поділку статора ; при цьому .
Зовнішній діаметр осердя ротора
де – повітряний проміжок між статором і ротором мм ( мм
Для висоти осі обертання мм внутрішній діаметр листів ротора
Для мм довжину осердя ротора приймають рівною довжині статора .
Кількість пазів для двигунів з короткозамкненим ротором обирають в залежності від та наявності скоса пазів в роторі. У табл.9-12 [2] знайдемо величину =28 по співвідношенням пазів що прийняті в серії 4А.
В асинхронних двигунах з мм використовують як правило одношарові всипані обмотки (рис.1.1) і трапецеїдальні напівзакриті пази (рис.1.2). Обмотку статора виконують шестизонною; кожна зона дорівнює 60 електричним градусам. При шестизонній обмотці коефіцієнт розподілення дорівнює
Одношарову обмотку виконують з діаметральним кроком по пазам
Коефіцієнт скорочення
При одношаровій обмотці з діаметральним кроком .
Обмотковий коефіцієнт
Отже маємо значення коефіцієнтів обмотки:
Попереднє значення магнітного потоку Вб
де – приблизне значення розрахункової довжини осердя статора.
Попередня кількість витків в обмотці фази
Попередня кількість ефективних провідників в пазу
де – кількість паралельних гілок обмотки статора яке повинне бути одним з дільників числа полюсів (при можливі значення оберемо ).
Обравши ціле число необхідно уточнити попередньо визначені параметри та :
Попереднє значення номінального фазного струму А:
Уточнене лінійне навантаження статора Асм:
Отримане по (1.19) значення не відрізняється від попередньо прийнятого більш ніж на 10% тому попередні розрахунки вірні.
Проектування обмоток ведуть при одночасному визначенні розмірів зубцевої зони. Зубцева поділка по внутрішньому діаметрі статора (мм):
Напівзачинені пази статора зазвичай мають трапецеїдальну форму при цьому розміри (більшої ширини) і (меншої ширини) обирають такими щоб стінки зубців були паралельними (ширина зубця ).
де – середнє значення магнітної індукції в зубцях статора ( Тл (табл.9-14) [2]).
При вироблені осердя розміри пазів у штампі та після вироблення осердя не співпадають через неминучий зсув листів один відносно другого. Припуски на вироблення осердя статора і ротора електродвигунів з мм мм.
Отже тепер необхідно розрахувати розміри пазів статора.
Висота спинки статора мм:
де – середнє значення магнітної індукції у спинці статора ( Тл (табл.9-13) [2]).
Більша ширина паза мм:
Менша ширина паза мм:
де – висота шліца ( мм [2]);
Попереднє значення ширини шліца мм:
Зараз виконаємо перевірку вірності визначення і виходячи з вимоги .
Умова виконується тому можна розраховувати наступні параметри.
Площа поперечного перетину паза в штампі мм2:
Площа поперечного перетину паза в світі мм2:
Площа поперечного перетину корпусної ізоляції мм2:
де – середнє значення односторонньої товщини корпусної ізоляції ( мм [2]).
Площа поперечного перетину прокладок між верхньою та нижньою котушками в пазу на дні паза і під клином мм2:
Площа поперечного перетину паза що зайнята обмоткою мм2:
Для обмоток статора (клас нагрівостійкості F) використовують дроти марки ПЭТ-155. Коефіцієнт заповнення паза:
де с – кількість елементарних дротів в ефективному (приймаємо с=2);
– діаметр елементарного ізольованого дроту мм.
з (1.32) діаметр елементарного ізольованого дроту мм:
За допомогою додатка 1 [2] знаходимо найближчий стандартизований діаметр =0925 мм відповідний йому діаметр неізольованого дроту d=0860 мм та площу поперечного перетину S=0581 мм2. Після цього необхідно розраховувати коефіцієнт заповнення паза по (1.33) та уточнити ширину шліца мм:
Так як то приймаємо .
Щільність струму в обмотці статора Амм2:
Так як щільність струму дуже велика то необхідно обрати товстіший дріт з діаметром елементарного ізольованого дроту =1385 мм діаметром неізольованого дроту d=130 мм та площиною поперечного перетину S=1327 мм2. Тоді
Рівень питомого теплового навантаження статора від втрат в обмотці в значній мірі визначає очікуване перевищення температури обмотки цей рівень характеризується добутком лінійного навантаження на щільність струму в обмотці . Знайдене значення цього добутку необхідно порівняти зі значенням яке знаходиться з рис.9-8 [2]:
де – значення знайдене з рис.9-8 [2] (=2700 А2(см·мм2));
– поправочний коефіцієнт для обхв (=107):
Значення не відрізняється від більш ніж на 15%. Тому можна визначити розміри елементів обмотки.
Середня зубцева поділка статора мм:
Середня ширина котушки обмотки статора мм:
Середня довжина однієї лобової частини котушки мм:
Середня довжина вітка обмотки мм:
Довжина виліта лобової частини обмотки мм:
4 ОБМОТКА КОРОТКОЗАМКНЕНОГО РОТОРА
Пази ротора для двигунів з мм мають зазвичай овальну форму. В двигунах з мм їх виконують закритими (рис.1.3).
Висота паза мм (рис.9-12 [2]).
Розрахункова висота спинки ротора мм:
де =0 – так як немає аксіальних каналів у роторі.
Магнітна індукція в спинці ротора Тл:
Знайдене значення не перевищує граничного значення що дорівнює 16 Тл.
Зубцева поділка по зовнішньому діаметру ротора мм:
Ширину зубця розраховують виходячи із середніх значень магнітної індукції в зубцях ротора – Тл (табл.9-18 [2]).
Менший радіус паза мм:
Більший радіус паза мм:
Відстань між центрами радіусів мм:
Тепер зробимо перевірку вірності визначення та виходячи з умови .
Площа поперечного перетину стрижня що дорівнює площі поперечного перетину паза у штампі мм2.
У даному асинхронному двигуні застосовують короткозамикаючі кільця для литої клітки (рис.1.4). Поперечний перетин кільця литої клітки мм2:
Середній діаметр кільця мм:
Виліт лобової частини обмотки мм:
де – довжина лобової частини стрижня (=50 мм [2]);
– коефіцієнт що враховує вигин стрижня (=09 мм [2]).
5 МАГНТНЕ КОЛО ДВИГУНА
В електричних машинах з симетричним магнітним колом (до них відносяться асинхронні двигуни) можна обмежитися розрахунком МРС на полюс. Магнітне коло асинхронного двигуна складається з наступних п’яти однорідних ділянок з’єднаних послідовно: повітряний зазор між статором та ротором; зубці статора; зубці ротора; спинка статора; спинка ротора.
При розрахунку магнітного навантаження кожної ділянки приймають що магнітна індукція на ділянці розподілення рівномірно. Для кожної ділянки визначають його площу поперечного перетину магнітну індукцію напруженість поля середню довжину шляху магнітного потоку МРС ділянки сумарну МРС.
МРС для повітряного зазору
Коефіцієнт враховуючий збільшення магнітного опору повітряного зазору внаслідок зубчатої будови статора:
де – довжина лобової частини стрижня (=15 мм [2]).
Так як у даному двигуні відсутні радіальні канали на статорі чи роторі то коефіцієнт =1.
Таким чином загальний коефіцієнт повітряного проміжку:
МРС для повітряного проміжку А:
МРС для зубців трапецеїдальних напівзачинених пазів статора
Зубцева поділка на 13 висоти зубця мм:
Значення напруженості магнітного поля =49 Асм знаходимо з додатка 14 [2].
Середня довжина шляху магнітного потоку мм:
МРС для зубців овальних зачинених пазів ротора
Значення напруженості магнітного поля =41 Асм знаходимо з додатка 14 [2].
МРС для спинки статора
Величину напруженості магнітного поля Асм знаходять з додатку 5 [2].
МРС для спинки статора А:
МРС для спинки ротора
Величину напруженості магнітного поля Асм знаходять з додатку 11 [2].
МРС для спинки ротора А:
Параметри магнітного кола
Сумарна МРС магнітного кола на один полюс А:
Коефіцієнт насичення магнітного кола:
Намагнічуючий струм А:
Намагнічуючий струм в.о.:
ЕРС холостого ходу (х.х.) В:
Головний індуктивний опір Ом:
Головний індуктивний опір в.о.:
6 АКТИВН ТА НДУКТИВН ОПОРИ ОБМОТКИ
Визначення активних та індуктивних опорів статора та ротора – параметрів схеми заміщення асинхронної машини – необхідно для розрахунку режиму х.х. номінальних параметрів робочих й пускових характеристик а також побудови кругових діаграм.
Опір обмотки статора
Активний опір обмотки фази при 20°С Ом:
де – питома електрична провідність міді при 20°С ( Сммкм);
Активний опір обмотки фази при 20°С в.о.:
Перевірка вірності визначення в.о.:
Коефіцієнти що враховують скорочення кроку:
Коефіцієнт провідності розсіяння:
де – розміри частин обмоток і паза мм (=10 мм =06 мм (табл.9-21) [2]);
– розмір обмотки мм.
Коефіцієнт що враховує вплив відкриття пазів статора на провідність диференційного розсіювання:
Коефіцієнт провідності диференційного розсіяння:
де – коефіцієнт що враховує демпфіруючу реакцію струмів наведених в обмотці короткозамкненого ротора вищими гармоніками поля статора (=068 (табл.9-22) [2]);
– коефіцієнт диференційного розсіяння статора що дорівнює відношенню суми ЕРС наведених вищими гармоніками поля статора к ЕРС наведеної першою гармонікою того же поля (=00052 (табл.9-22) [2]).
Коефіцієнт провідності розсіяння лобових частин обмотки:
Коефіцієнт провідності розсіяння обмотки статора:
ндуктивний опір обмотки фази статора Ом:
ндуктивний опір обмотки фази статора в.о.:
Опір обмотки короткозамкненого ротора
Активний опір стрижня клітки при 20°С Ом:
де – питома електрична провідність алюмінію ( Сммкм);
Коефіцієнт приведення струму кільця до струму стрижня:
Опір короткозамкнених кілець приведений до струму стрижня при 20°С Ом:
Центральний кут скосу пазів рад:
Коефіцієнт приведення опорів обмотки ротора до обмотки статора:
де – коефіцієнт скоса пазів ротора ( (рис.9-16) [2]);
Активний опір обмотки ротора при 20°С приведений до обмотки статора Ом:
Активний опір обмотки ротора при 20°С приведений до обмотки статора в.о.:
Струм стрижня ротора для робочого режимі А:
Кількість пазів ротора на полюс і фазу:
де – коефіцієнт диференційного розсіяння (=00025 (рис.9-17) [2]);
Коефіцієнт провідності розсіяння короткозамкнених кілець клітки:
Відносний скіс пазів ротора в долях зубцевої поділки ротора:
Коефіцієнт провідності розсіяння скоса пазів:
Коефіцієнт провідності розсіяння обмотки ротора:
ндуктивний опір обмотки ротора Ом:
ндуктивний опір обмотки ротора приведений до обмотки статора Ом:
ндуктивний опір обмотки ротора приведений до обмотки статора в.о.:
Перевірка вірності визначення :
Опір обмоток перетвореної схеми заміщення двигуна
(з винесеним на затискачі намагнічуючим контуром)
Для розрахунку різних режимів роботи асинхронного двигуна зручніше користуватися схемою заміщення двигуна з винесеним на затискачі намагнічуючим контуром (рис.1.5). При цьому опори обмоток двигуна що визначені для Т-образної схеми заміщення повинні бути перетворенні шляхом добутку на деякі комплексні коефіцієнти.
Коефіцієнт розсіяння статора:
Коефіцієнт опора статора:
де – коефіцієнт диференційного розсіяння (=138 (§ 4-1) [2]);
Таким чином перетворенні опори обмоток Ом:
Так як виконуються умови і то немає необхідності повторного розрахунку магнітного кола.
Визначаємо ЕРС х.х. В:
Значення із (1.77) відрізняється від значення із (1.77) на
що не перевищує відведених 3% різниці. Тому розрахунок магнітного кола можна вважати вірним.
7 РЕЖИМИ ХОЛОСТОГО ХОДУ ТА НОМНАЛЬНИЙ
Для режиму х.х. необхідно визначити струм і втрати а також коефіцієнт потужності.
Режим холостого ходу
Реактивна складова струму статора при синхронному обертанні А:
Електричні втрати в обмотці статора при синхронному обертанні Вт:
Розрахункова маса сталі зубців статора кг:
Магнітні втрати в зубцях статора Вт:
Маса сталі спинки статора кг:
Магнітні втрати в спинці статора Вт:
Сумарні магнітні втрати в осерді статора що включає додаткові втрати у сталі Вт:
Сумарні механічні втрати Вт:
де =55 для 2р=2 [2];
Активна складова струму х.х. А:
Коефіцієнт потужності при х.х.:
Параметри номінального режиму роботи і робочі характеристики можуть бути отримані аналітично. Використана методика аналітичного розрахунку розроблена професором Т.Г. Сорокером.
Номінальний режим роботи
Активний опір короткого замикання (к.з.) Ом:
ндуктивний опір короткого к.з. Ом:
Повний опір короткого к.з. Ом:
Додаткові втрати при номінальному навантаженні Вт:
Еквівалентний опір схеми заміщення Ом:
Повний опір схеми заміщення Ом:
Перевірка вірності розрахунків і Ом-1:
Активна складова струму статора при синхронному обертанні А:
Активна складова струму статора А:
Реактивна складова струму статора А:
Фазний струм статора А:
Коефіцієнт потужності:
Лінійне навантаження статора Асм:
Лінійне навантаження ротора Асм:
Струм у стрижні короткозамкненого ротора А:
Щільність струму в стрижні короткозамкненого ротора Амм2:
Струм у короткозамкненому кільці А:
Електричні втрати в обмотці статора Вт:
Електричні втрати в обмотці ротора Вт:
Сумарні втрати в електродвигуні Вт:
Потужність що підводиться Вт:
Коефіцієнт корисної дії (ККД) %:
Перевірка розрахунків потужності що підводиться Вт:
8 РОБОЧ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА
Робочі характеристики розрахуємо аналітично використовуючи ЕОМ та программу MathCAD 7.0 Professional.
Таблиця 1.1 – Результати розрахунку робочих характеристик.
Віддаваєма потужність у частках від номінальній
Графіки отриманих робочіх характеристик показано на рис.1.6. А графік механичної характеристики – на рис.1.7.
9 МАКСИМАЛЬНИЙ МОМЕНТ. ПОЧАТКОВИЙ ПУСКОВИЙ СТРУМ ТА ПОЧАТКОВИЙ ПУСКОВИЙ МОМЕНТ
Максимальний момент асинхронного двигуна повинний бути не менше запропонованого ГОСТ 19523–74 або 9362–68. При навантаженнях що відповідають моментам близьким до максимального струми статора і ротора звичайно в два з половиною – три рази більше ніж при номінальному навантаженні. При таких струмах наступає насичення шляхів потоків розсіювання що викликає зменшення індуктивних опорів статора і ротора і що враховується при визначенні максимального моменту. Витисненням струму в обмот-
ці ротора при визначенні максимального моменту можна зневажити тому що при критичному ковзанні частота в роторі невелика.
Змінна частина коефіцієнта статора :
Складова коефіцієнта провідності розсіяння статора що залежить від насичення:
Змінна частина коефіцієнта ротора :
Складова коефіцієнта провідності розсіяння ротора що залежить від насичення:
ндуктивний опір розсіяння двигуна що залежить від насичення Ом:
ндуктивний опір розсіяння двигуна що не залежить від насичення Ом:
Струм ротора що відповідає максимальному моменту А:
Повний опір схеми заміщення при максимальному моменті Ом:
Повний опір схеми заміщення при нескінченно великому ковзанні Ом:
Еквівалентний опір схеми заміщення при максимальному моменті Ом:
Кратність максимального моменту в.о.:
Ковзання при максимальному моменті в.о.:
Пускові властивості асинхронних двигунів з короткозамкненним ротором характеризуються значеннями початкових пускових струма та момента (ГОСТ 19523-74 або 9362-68). При їх визначені необхідно враховувати два явища що відбуваються при пуску – витеснення струму в пазах короткозамкненної обмотки ротора і насичення шляхів потоків розсіяння в зубцях статора та ротора.
Висота стрижня клітки ротора мм:
Приведена висота стрижня ротора:
Розрахункова глибина проникнення струму в стрижень мм:
де – коефіцієнт =08 (рис.9-3) [2];
Ширина стрижня на розрахунковій глибині проникнення струму мм:
Площа поеперечного перетину стрижня при розрахунковій глибині проникнення струму мм2:
Коефіцієнт витиснення струму:
Активний опір стрижня клітки при 20°С для пускового режиму Ом:
Коефіцієнт провідності розсіяння пазу ротора при пуску:
Коефіцієнт провідності розсіяння обмотки ротора при пуску:
Активний опір к.з. при пуску Ом:
Стурм ротора при пуску двигуна А:
Повний опір схеми заміщення при пуску враховуючі явищ витиснення струму і насичення шляхів потоків розсіяння Ом:
ндуктивний опір схеми заміщення при пуску Ом:
Активна складова струму статора при пуску А:
Реактивна складова струму статора при пуску А:
Фазний струм статора при пуску А:
Кратність початкового пускового струму в.о.:
Активний опір при пуску приведене до статора при розрахунковій робочій температурі і Г-образної схеми заміщення Ом:
Кратність початкового пускового моменту в.о.:

￾_-.doc

Методичні вказівки до курсового проекту по асинхронним двигунам з дисціплини “Електричні машини” для студентів спеціальності 7.092201 усіх форм навчання Розроб.: .М. Бондаренко О.М. Андрієнко .В. Левенков. – Запоріжжя 1998.
Проектирование электрических машин: Учебник для втузов Под ред. О.Д. Гольдберга. – М.: Высш. шк. 1984.
Асинхронные двигатели общего назначения Бойко Е.П. Гаинцев Ю.В. Ковалев Ю.М. и др.; Под ред. В.М. Петрова и А.Э. Кравчика. – М.: Энергия 1980.
Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.: Энергия 1974.
Курсовое проектирование деталей машин: Справ. пособие. Часть 1 2[А.В. Кузьмин Н.Н. Макейчик В.Ф. Калачев и др.]. – Мн.: Выш. школа 1982.
Электрические машины и микромашины: Учеб. для электротехн. спец. вузов Д.Э. Брускин А.Е. Зорохович В.С. Хвостов. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 1990.