Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Саранск

ЭЛМАШКП Пашин.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электрификации и автоматизации производства
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
на тему «Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором» (Вариант 12)
по дисциплине «Электрические машины»
Обозначение курсового проекта КП-02069964-13.03.02-12-18
Направление подготовки (специальность) 13.03.02 – Электроэнергетика и
Руководитель проекта
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема «Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором» (вариант 12)
Исходные данные для научного исследования (проектирования)
Схема соединения обмотки статора
Содержание курсового проекта
1 Выбор главных размеров двигателя
Перечень графического материала:
1 Параметры проектируемого электрического двигателя
Пояснительная записка курсового проекта содержит 40 страниц 3 рисунка 5 использованных источников.
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ РОТОР СТАТОР СЕРДЕЧНИК НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ОБМОТКА ЗУБЦОВАЯ ЗОНА ИНДУКЦИЯ МАГНИТНЫЙ ПОТОК ПОЛЮСНОЕ ДЕЛЕНИЕ ПОЛЮС.
Объектом проекта является асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Цель работы – спроектировать асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором.
В процессе проектирования проводилась разработка конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: были выбраны главные размеры двигателя выполнен расчет статора и ротора.
Выбор главных размеров двигателя7
1 Расчет обмотки статора14
2 Расчет размеров зубцовой зоны статора22
1 Расчет обмотки и зубцовой зоны короткозамкнутого ротора29
2 Расчет сердечника ротора38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ40
Асинхронные двигатели являются основным видом преобразователей электрической энергии в механическую вследствие относительно простой конструкции и низкой стоимости в сочетании с хорошими энергетическими характеристиками и высокой надежностью при минимальном обслуживании.
Асинхронные двигатели общего назначения средней мощности (до 132 кВт включительно) на напряжение до 1000 В составляют около 90 % всего парка электродвигателей страны по количеству и примерно 55 % по мощности. При этом машины мощностью от 075 до 100 кВт потребляют более 90 % от общего потребления электроэнергии всеми асинхронными двигателями составляющего около 40 % вырабатываемой в стране электроэнергии. Вследствие особо важной роли асинхронных двигателей общего назначения в электроприводе к таким машинам предъявляют жесткие технико-экономические требования.
Сделать электрические машины менее энергоёмкими более дешёвыми с лучшими электрическими и механическими свойствами. Это задача решаемая постоянно при проектировании машин новых серий. Проектирование электрических машин процесс творческий требующий знания ряда предметов общетехнического цикла новинок производства в области создания новых конструкционных изоляционных материалов требований спроса рынка условий применения в электроприводе. В настоящее время практикуется создание не индивидуальных машин а серий электрических машин на базе которых выполняются различные модификации.
Высокая эффективность новых проектируемых электродвигателей достигается в основном за счет снижения эксплуатационных расходов повышения надежности работы и улучшения энергетических показателей без существенного увеличения затрат на изготовление машины что возможно при рациональном соотношении главных размеров активных частей машины; применении современных магнитных проводниковых и изоляционных материалов; грамотном выборе удельных нагрузок активных материалов. Стоимость двигателя уменьшается за счет технологичности конструкции; унификации отдельных деталей и узлов при разработке серий электрических машин; уменьшения материалоемкости; снижения трудоемкости штамповочных механических обмоточных и изолировочных операций.
Выбор главных размеров двигателя
Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора и расчетной длины магнитопровода . Из практики проектирования известны относительно мало изменяющиеся соотношения номинальной и расчетной мощностей машины значения электромагнитных нагрузок A и обмоточного коэффициента обмотки статора и характеризующих магнитное поле машины коэффициентов и . Размеры и связаны с мощностью угловой скоростью и электромагнитными нагрузками выражением машинной постоянной:
где - внутренний диаметр статора м;
- расчетная длина воздушного зазора м;
- угловая скорость вращения магнитного поля радс;
- расчетная мощность Вт;
A - линейная нагрузка статора Ам;
- магнитная индукция в воздушном зазоре Тл;
- коэффициент полюсного перекрытия;
- коэффициент формы поля;
- обмоточный коэффициент основной гармоники.
Расчет проводят задаваясь на основании имеющихся рекомендаций значениями электромагнитных нагрузок (А и ) коэффициентов ( и ) и приближенно определяют расчетную мощность . Определение и без дополнительных условий невозможно. Таким условием является отношение или более употребительное в расчетной практике отношение . Это отношение в значительной степени определяет экономические данные машин а также оказывает влияние на характеристики и условия охлаждения двигателей.
Внешний диаметр статора должен также соответствовать определенным условиям налагаемым требованиями раскроя листов электротехнической стали с наименьшими отходами при штамповке. С учетом этих требований при ручном расчете асинхронного двигателя более целесообразным является выбор главных размеров основанный на предварительном определении высоты оси вращения увязке этого размера с внешним диаметром статора и последующем расчете внутреннего диаметра статора .
Зависимость (1.1) показывает что при одной и той же длине мощность изменяется пропорционально . Поэтому машину при выбранной высоте оси вращения выгодно выполнять с возможно большим диаметром.
Максимально возможный внешний диаметр сердечника статора (рисунок 1.1) допускаемый конструкцией и технологией изготовления двигателя определяем по выражению
где – минимально допустимое расстояние от нижней точки наружной поверхности сердечника статора до опорной плоскости лап определяемое условиями крепления двигателя и защиты нижней части машины от случайных повреждений мм.
Минимально допустимое расстояние от нижней точки наружной поверхности сердечника статора до опорной плоскости лап находим по выражению
где - толщина стенки станины мм;
- минимально допустимое расстояние от нижней точки литой станины до опорной плоскости лап мм.
Примем высоту h от мощности по таблице 9.4 [2].
Рисунок 1.1 - Размеры статора
Среднюю толщину стенки литой станины при литье определяем по выражению
Минимально допустимое расстояние от нижней точки литой станины до опорной плоскости лап находим по формуле
Минимально допустимое расстояние от нижней точки наружной поверхности сердечника статора до опорной плоскости лап
Максимально возможный внешний диаметр сердечника статора
Так как расчетное значение не попало в границы значений внешнего диаметра сердечника статора то принимаем мм по таблице 1.1 [5].
Внутренний диаметр статора в общем случае можно определить по внешнему диаметру высотам ярма и зубцов статора. На данном этапе расчета размеры и неизвестны поэтому для определения используют эмпирические зависимости. При одном и том же уровне индукции на участках магнитопровода в машинах с одинаковым высота ярма статора будет пропорциональна потоку а следовательно обратно пропорциональна числу полюсов машины (прямо пропорциональна полюсному делению). Принимая что размеры пазов не зависят от числа полюсов машины внутренний диаметр сердечника статора мм определяем (приближенно) по выбранному внешнему диаметру согласно выражению
где - коэффициент характеризующий отношения внутренних и внешних диаметров сердечников статоров.
Значения коэффициента в зависимости от числа полюсов машины 2р выбираем по таблице 1.2 [5]. Так как число полюсов машины равно 4 принимаем .
Внутренний диаметр сердечника статора будет равен
Полюсное деление определяем по выражению
Расчетную мощность машины определяем по формуле
где – мощность на валу двигателя Вт;
– отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению; (рисунок 1.2 [5]);
– номинальный коэффициент мощности.
Расчетная мощность по (1.8)
Соотношение значений и должно находиться в определенных пределах обеспечивающих требуемые технические показатели и рабочие характеристики машины. Неоправданное увеличение и уменьшение приводит к увеличению электрических потерь в обмотках повышенному нагреву обмоток и снижению КПД; сопровождается увеличением сопротивлений рассеяния обмоток и снижением пускового и максимального моментов двигателя. Завышенные значения при пониженных значениях приводят к увеличению магнитных потерь намагничивающего тока и уменьшению коэффициента мощности машины.
Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (исполнение по степени защиты IP44 IP54) для двигателей с продуваемым ротором определяем (предварительно) по рисунку 1.3 б [5]
Коэффициенты полюсного перекрытия и формы поля характеризующие уплощения кривой индукции в зазоре за счет насыщения зубцов сердечников статора и ротора до расчета магнитной цепи машины неизвестны. Поэтому считают распределение индукции в зазоре синусоидальным и предварительно задают коэффициенты и для синусоидальной функции: ; .
В зависимости от высоты оси вращения и числа полюсов машины по таблице 1.3 [5] выбираем однодвуслойную концентрическую обмотку. Значение обмоточного коэффициента будет равно .
Синхронную скорость вращения двигателя (угловую механическую скорость вращения магнитного поля) радс определяем по формуле
где – синхронная частота вращения обмин;
– промышленная частота сети 50 Гц;
– число пар магнитных полюсов машины.
Из (1.1) с учетом значения расчетную длину магнитопровода статора м определяем по формуле
При правильном выборе главных размеров отношение должно находиться в пределах заштрихованной области допустимых значений (рисунок 1.4 [5]) для соответствующего исполнения по степени защиты проектируемого двигателя. В нашем случае
Полученное значение λ находится в рекомендуемых пределах.
В асинхронных двигателях общего назначения со степенью защиты IP44 IP54 длина сердечников которых не превышает 250–300 мм сердечники шихтуют в виде сплошного пакета без радиальных вентиляционных каналов. Длина сердечника статора и длина стали статора совпадают с расчетной
1 Расчет обмотки статора
В начале расчета определяем число пазов z1 сердечника статора необходимое для размещения обмотки. Число пазов z1 должно быть достаточно большим для равномерного распределения катушек обмотки статора. В то же время число пазов ограничено величиной пазового (зубцового) деления размеры которого не могут быть меньше допустимых по условиям хорошего заполнения паза и механической прочности зубцов статора. Отвечающие этим требованиям области допустимых значений асинхронных двигателей приведены на рисунке 2.1 [5].
Для выбранного типа обмотки и высоты оси вращения h определяем максимально и минимально возможные размеры и зубцового деления статора. Принимаем по рисунку 2.1 [5] предельные значения : м; м.
Возможный диапазон изменения числа пазов статора определяется по выражению
Обычно в двигателях общего назначения число пазов статора z1 выбирают так чтобы число пазов на полюс и фазу было целым. Для размещения трехфазной обмотки с целым q1 из диапазона () следует выбрать число так чтобы отношение было кратно шести.
Для выбранного определяем пазовое деление статора м
Значение не должно выходить за пределы диапазона допустимых значений () более чем на 10–15 %. В нашем случае не выходит за пределы диапазона допустимых значений.
Число эффективных проводников в пазе статора uП1 должно быть целым а у двухслойных обмоток еще и четным что требует округления получаемых при расчете предварительных значений uП1.
Чтобы избежать грубых округлений вначале определяем предварительное число эффективных проводников в пазе u'П1 при условии что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (a1 = 1)
где A - выбранная ранее линейная нагрузка Ам;
– номинальный фазный ток обмотки статора А;
D1 – внутренний диаметр сердечника статора м.
Номинальный фазный ток обмотки статора А определяем по формуле
где – номинальная мощность двигателя Вт;
– число фаз обмотки статора;
– номинальное фазное напряжение обмотки статора В;
– номинальный КПД двигателя по заданию на проектирование о.е;
– номинальный коэффициент мощности двигателя по заданию на проектирование о.е.
Определяем число эффективных проводников в пазу по (2.3)
Далее целесообразно определить все возможные для выбранного типа обмотки значения числа параллельных ветвей a1 из них выбрать такое a1 при котором число эффективных проводников в пазу требует наименьшего округления до целого четного:
Принимаем a1 = 4 тогда
Окончательное число витков в фазе обмотки определяем по формуле
Окончательное значение линейной нагрузки Ам определяем по формуле
где – ток статора А;
D1 – внутренний диаметр статора м.
Найденное значение линейной нагрузки не отличается от принятого ранее.
Обмоточный коэффициент обмотки статора для первой гармоники магнитного поля в зазоре машины
где – соответственно коэффициенты укорочения и распределения обмотки статора.
Коэффициент укорочения
Здесь относительное укорочение шага
где – полюсное деление в пазовых делениях;
– расчетный шаг обмотки в пазовых делениях.
Полюсное деление (число пазов приходящееся на один полюс)
где z1 – число пазов (зубцов) сердечника статора;
p – число магнитных полюсов.
Для однодвуслойных обмоток условно принимают
где NБ – число больших (с удвоенным числом витков) катушек в катушечной группе NБ = 2.
Следовательно для таких обмоток = 1 и .
Коэффициент распределения для обмоток с целым числом пазов q1 на полюс и фазу
Окончательное значение магнитного потока полюсного деления Вб определяем по формуле
где – номинальное фазное напряжение В;
– частота изменения напряжения Гц;
– отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению о.е.; [5].
Окончательное значение индукции в воздушном зазоре машины Тл определяем по формуле
Окончательное найденное значение индукции в воздушном зазоре соответствует принятому ранее.
Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно) м2 определяем по формуле
где – номинальный фазный ток А;
a1 – число параллельных ветвей обмотки;
J1 – допустимая плотность тока Ам2.
Предварительно допустимую плотность тока в обмотке статора с учетом линейной нагрузки двигателя определяем по формуле
где J – плотность тока Ам2;
А – линейная нагрузка статора Ам.
Произведение линейной нагрузки на плотность тока выбирают по графикам допустимых значений рисунок 2.2 [5] для принятого исполнения двигателя. Выбираем (AJ ) = 210109 А2м3.
Определяем допустимую плотность тока (предварительно) по (2.17)
Определяем площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно) по (2.16)
После определения сечения эффективного проводника выбираем реальные обмоточные провода со стандартным размером и классом нагревостойкости изоляции соответствующим заданию на проектирование двигателя.
Принимаем число элементарных проводников равным .
По таблице Б.1 [5] подбираем провода с общим сечением наиболее близким к расчетному значению и принимаем действительное сечение эффективного проводника . В дальнейших расчетах используем выбранные диаметры провода без изоляции d и с учетом толщины изоляции .
Возьмем = 314 мм2 соответственно диаметр d = 2 мм средний диаметр изолированного провода = 2095 мм.
После окончательного выбора определяем реальную плотность тока в обмотке Амм2
где – номинальный ток статора А;
– сечение элементарного проводника мм2;
– число элементарных проводников;
– число параллельных ветвей обмотки.
2 Расчет размеров зубцовой зоны статора
Размеры пазов выбираем так чтобы в пазу достаточно плотно размещалось требуемое число проводников обмотки вместе с корпусной изоляцией и индукция в зубцах и ярме статора находилась в допустимых пределах.
Всыпные обмотки из проводов круглого сечения укладывают в полузакрытые пазы с трапециевидной (рисунок 2.1) или овальной верхней частью.
Верхняя часть используется для установки пазовых крышек или клиньев. У двигателей с высотами оси вращения h ≤ 250 мм угол наклона клиновой части паза = 45°.
Размеры зубцовой зоны определяют по допустимым индукциям в ярме BA и зубцах статора.
Рисунок 2.1 - Размеры зубцовой зоны статора с полузакрытыми пазами трапециевидной верхней частью
Высоту ярма статора м определяем по формуле
где – магнитный поток Вб;
BA – индукция в ярме статора Тл;
– длина стали статора м;
– коэффициент заполнения сердечника сталью; определяется по таблице 2.2 [5] для выбранной марки стали.
Выбираем сталь марки 2212 способ изолирования – оксидирование. Исходя из данных таблицы 2.3 принимаем BA = 14 Тл. По таблице 2.2 [5] выбираем .
Ширину зубца статора м определяем по формуле
где – магнитная индукция в воздушном зазоре Тл;
– магнитная индукция в зубцах статора Тл;
– пазовое деление статора м;
– расчетная длина воздушного зазора м.
Глубину и ширину b2 паза у дна мм определяем по формулам
Для нахождения ширины паза в верхней части b1 следует выбрать размеры шлица (открытия) паза. Высота шлица hS1 определяется из условия достаточной для удержания обмотки в пазу механической прочности кромок зубцов при достаточно малом пазовом рассеянии. При высоте оси вращения h ≥ 160 мм принимаем hS1 = 1 мм [5].
Для свободного прохода провода через шлиц при укладке обмотки ширину шлица bS1 принимают больше суммы двусторонней пазовой изоляции и диаметра изолированного провода dИЗ. При ручной укладке обмоток bS1 = dИЗ + (15÷2); при механизированной – bS1 ≥ 25·dИЗ.
Рекомендуемые нормализованные значения bS1 двигателей современных серий приведены в [5]. При высоте оси вращения h = 250 мм и числу полюсов 2р= 6 ширина шлица будет равна bS1 = 37 мм = 00037 м.
Размер пазов с трапециевидной верхней частью мм (рисунок 2.1) при =45 º определяем по формуле
На параллельных оси машины поверхностях собранного сердечника образуются выступы и впадины («гребенка») за счет припусков на штамповку листов стали и шихтовку магнитопровода. Поэтому в собранном сердечнике размеры пазов «в свету» меньше найденных выше размеров в штампе.
Размеры паза «в свету» мм определяем по формулам
где – припуски на сборку сердечника по ширине паза мм;
– припуски на сборку сердечника по глубине паза мм;
b1 b2 – размеры паза в штампе мм.
Принимаем = 02 мм = 02 мм [5] отсюда размеры паза «в свету» с учетом припуска на сборку:
Верхняя клиновая часть паза выше размерной линии b1 (рисунок 2.1) используется для крепления проводников обмотки в пазу пазовой крышкой (при h≤ 180 мм). Поэтому принято считать что обмоткой занята только нижняя трапецеидальная часть паза с размером .
где – высота свободной от обмотки верхней части паза мм.
Для пазов статора с трапециевидной верхней частью (рисунок 2.1):
Площадь поперечного сечения паза занятая обмоткой вместе с изоляцией
Площадь корпусной изоляции
где – односторонняя толщина корпусной изоляции мм.
Принимаем одностороннюю толщину корпусной изоляции = 025 мм [5].
Площадь прокладок на дне паза под клином между верхней и нижней
катушками двухслойной обмотки для машин с h = 180–250 мм:
Площадь поперечного сечения паза занимаемая проводом:
где – площади сечения паза мм2.
– площади сечения изоляции мм2.
– площади сечения прокладок мм2.
Коэффициент заполнения паза изолированным проводом определяем по формуле
где – диаметр изолированного провода мм;
– площадь занимаемая проводом в пазу мм2.
1 Расчет обмотки и зубцовой зоны короткозамкнутого ротора
Число фаз m2 и полюсов 2р2 литой из алюминия короткозамкнутой обмотки ротора не определено структурой обмотки. Число полюсов ротора 2р2 автоматически устанавливается равным числу полюсов обмотки статора 2р. Поэтому один и тот же ротор может работать в машинах с разным числом полюсов обмотки статора или в многоскоростных двигателях с переключаемым числом полюсов обмотки статора.
Принято считать что каждый стержень образует одну фазу короткозамкнутой обмотки. Поэтому число фаз обмотки равно числу пазов ротора m2 = z2. Каждая фаза состоит из одного стержня с двумя примыкающими с торцов ротора отрезками коротко замыкающих колец (рисунок 3.1 [5]). Стержень с отрезками колец образует половину витка поэтому число витков фазы ротора w2 = = 05. Обмоточный коэффициент такой обмотки равен единице а условное число пазов на полюс и фазу
Число пазов z2 короткозамкнутого ротора не может быть выбрано произвольно так как от соотношения числа пазов статора z1 и ротора z2 зависят рабочие пусковые и виброшумовые характеристики двигателя. Неудачный выбор z2 приводит к увеличению высших гармонических магнитного поля в зазоре машины. Вследствие этого возрастают добавочные потери мощности добавочные асинхронные и синхронные моменты и радиальные силы которые снижают момент двигателя при пуске и усиливают шумы и вибрации машины.
У двигателей небольшой мощности с h 160 мм листы стали короткозамкнутых роторов предназначенных для заливки алюминием штампуют с полузакрытыми трапецеидальными пазами с достаточно малым рассеянием. Недостатком таких пазов является то что при заливке и механической обработке алюминий из шлицев заволакивает поверхности ротора образуя хорошо проводящий слой. Вследствие чего увеличиваются добавочные потери мощности в роторе и нагрев машины. Чтобы избежать этого явления в машинах с h ≥ 160 мм применяют закрытые пазы. Листы роторов двигателей с числом полюсов 2р > 2 при h = 160–250 мм штампуют с грушевидными пазами закрытыми насыщающимся мостиком.
В результате исследований установлено что для уменьшения добавочных потерь в зубцах сердечников и асинхронных моментов обусловленных высшими (в основном зубцовыми) гармоническими магнитных полей и пульсациями проводимости воздушного зазора число пазов ротора z2 должно быть близким к числу пазов статора и находиться в пределах
Наиболее благоприятные соотношения числа пазов сердечников статора и ротора для разного числа полюсов приведены в таблице 3.1 [5].
Обычно в двигателях мощностью Р2Н ≤ 100–110 кВт (h ≤ 250 мм) выбирают z2 z1 чтобы получить достаточно большое сечение паза обеспечивающее качественную заливку пазов алюминием. В большинстве двигателей с однослойными обмотками статора (h ≤ 160 мм) выполняют скос пазов ротора на величину bСК составляющую от 08 до 15 зубцового деления статора tZ1 или ротора tZ2. В машинах серий 4А и АИ пазы скошены на одно зубцовое (пазовое) деление статора и bСК = tZ1.
Выбираем значение z2 = 60 пазы со скосом.
Номинальный фазный ток в стержне ротора = определяем по формуле
где - коэффициент учитывающий влияние тока намагничивания;
- коэффициент приведения токов.
Коэффициент учитывающий влияние намагничивающего тока определяем по формуле
Коэффициент приведения токов с учетом принятых для короткозамкнутой обмотки чисел фаз и витков в фазе а также влияния скоса пазов определяем по формуле
где - коэффициент скоса учитывающий уменьшение ЭДС обмотки при скошенных пазах ротора:
где - центральный угол скоса пазов.
Центральный угол скоса пазов оценивается в электрических радианах и определяется по формуле
где – порядок гармоники;
– скос пазов в долях зубцового деления; .
Коэффициент скоса определяем по формуле (3.6)
Коэффициент приведения определяем по формуле (3.5)
Определяем номинальный фазный ток в стержне ротора по формуле (3.3)
Сечение стержней ротора мм2
где – номинальный ток в стержнях ротора А;
J2 – плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора Амм2.
Для заливаемых алюминием роторов двигателей закрытого обдуваемого исполнения IP44 IP54 плотность тока в стержнях ротора выбирают в пределах J2= (25÷35)·106 Ам2.
Ток в короткозамыкающем кольце ротора А определяем по формуле
где – номинальный ток в стержнях А;
Δ – коэффициент приведения тока кольца к току в стержнях.
Сечение короткозамыкающего кольца мм2
где – ток кольца А;
– плотность тока Ам2.
Плотность тока в замыкающих кольцах выбирают в среднем на 15 20% меньше чем в стержнях
Средняя ширина (осевой размер) короткозамыкающего кольца мм
где – сечение кольца мм2.
В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором серии 4А с высотой вращения h ≤ 250 мм выполняют грушевидные пазы и литую обмотку на роторе (рисунок 3.1). В двигателях с h = 160–250 мм и числом полюсов 2р ≥ 4 пазы грушевидные закрытые с размерами шлица bS2 = 15 мм и hS2 = 07 мм; высота перемычки над шлицем hS2’ = 03 мм. У большинства асинхронных двигателей с высотами оси вращения h ≤ 250 для литой из алюминия короткозамкнутой обмотки ротора используют грушевидные пазы с обращенной к зазору широкой верхней частью (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Грушевидные пазы ротора для литой короткозамкнутой обмотки двигателя с высотой оси вращения h= 160-250 мм
По допустимой индукции определяем ширину зубца ротора м по формуле
где B – индукция в зазоре Тл;
BZ2 – индукция в зубцах Тл; BZ2 = 185 Тл по таблице 2.3 [5];
tZ2 – пазовое деление ротора м;
kС2 – коэффициент заполнения сердечника ротора сталью.
Определяем диаметр ротора
где – внутренний диаметр сердечника статора мм;
– воздушный зазор между сердечниками ротора и статора мм; = 06 мм по рисунку 1.5 [5].
Определяем пазовое деление ротора
Размеры паза мм рассчитываем по формулам
где qС – сечение стержня мм2;
Глубину паза (высота зубца) hП2 мм и фактическое сечение стержня qC мм2 рассчитываем по формулам
2 Растет сердечника ротора
Внутренний диаметр насаживаемого непосредственно на вал сердечника ротора Dj равен диаметру вала DB который определяем приближенно
Значения коэффициента KB=023 выбираем в таблице 3.2 [5].
Стандартизованные диаметры валов роторов в зависимости от высоты оси вращения и числа полюсов машины приведены в таблице 3.3 [5]. Принимаем мм мм мм.
В процессе выполнения курсового проекта составлено четкое представление о конструкции и о способах охлаждениях проектируемого двигателя; материалах применяемых для изготовления сердечников и обмоток; устройстве сердечников; типах схемах и изоляции обмоток. При выборе схем обмоток отдано предпочтение обмоткам для механизированной укладки.
В расчетной части приводится окончательный вариант расчетов содержащий необходимые пояснения формулы численные величины эскизы пазов статора и ротора с размерами. Расчеты выполнены в Международной системе единиц измерения физических величин (СИ).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Асинхронные двигатели серии 4А: справочник А. Э. Кравчик М. М. Шлаф В. И. Афонин Е. А. Соболенская. – М.: Энергоиздат 1982. – 504 с.
Проектирование электрических машин: учебник для бакалавров под ред. И. П. Копылова. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт 2015. – 767 с.
Справочник по электрическим машинам: В 2 т. под общей ред. И. П. Копылова Б. К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат. Т.1. 1993. – 456 с.
Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро В. И. Радин Й. Лондин В. Д. Розенкнопф и др.; под ред. В. И. Радина. – М.: Энергоатомиздат 1990. – 416 с.