• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Поверочный расчет асинхронного короткозамкнутого двигателя серии 4А

  • Добавлен: 03.11.2022
  • Размер: 500 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Поверочный расчет асинхронного короткозамкнутого двигателя серии 4А - Курсовая работа

Состав проекта

icon Моя Схема обмотки статора 36 пазов.cdw
icon ВАРИАНТ 14.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Моя Схема обмотки статора 36 пазов.cdw

Моя Схема обмотки статора 36 пазов.cdw

icon ВАРИАНТ 14.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Электрооборудования и автоматики
Элементы и функциональные устройства систем автоматики
Поверочный расчет асинхронного короткозамкнутого двигателя серии 4А
Направление подготовки (специальность)
03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Содержание расчетно-пояснительной записки:
Исходные данные для проектирования 6
Расчёт размеров магнитной цепи 9
Расчёт обмоточных данных 10
Расчёт тока намагничивания при номинальном напряжении .12
Расчёт параметров 15
Расчёт потерь к.п.д момента на валу 18
Приложение1.Схема обмоток статора ..20
Список литературы 22
Рисунок1.Векторная диаграмма токов.
Рисунок2.Схема-развертка обмотки.
Асинхронный электродвигатель—электрический двигательпеременноготока частота вращенияроторакоторого не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращениямагнитного поля создаваемого током обмоткистатора.
В ряде стран касинхроннымдвигателям причисляют такжеколлекторные двигатели. Второе название асинхронных двигателей—индукционные это обусловлено тем что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора. Асинхронные машины сегодня составляют большую часть электрических машин применяясь главным образом в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую в подавляющем большинстве это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ).
Принцип действия асинхронного двигателя заключается в том что ток в обмоткахстаторасоздаетвращающееся магнитное поле. Это поленаводитвротореток который начинаетвзаимодействоватьс магнитным полем таким образом что ротор начинает вращаться в ту же сторону что и магнитное поле. Частота вращения ротора всегда немного меньше частоты вращения магнитного поля т.к. при равенстве скоростей поле перестанет наводить в роторе ток и на ротор перестанет действоватьсила Ампера. Отсюда и название — асинхронный двигатель (в отличие от синхронного частота вращения которого совпадает с частотой магнитного поля). Относительная разность скоростей вращения ротора и частоты переменного магнитного поля называетсяскольжением. В установившемся режиме скольжение невелико: 1-8% в зависимости от мощности.
Устройство асинхронного двигателя
Основные части двигателя: статор и ротор. Три обмотки находятся на полюсах железного сердечника кольцевой формы сети так называемого трехфазного тока 0 располагаются одна относительно другой строго под углом 120 градусов.
Также отметим что внутри самого сердечника закреплен на той же оси цилиндр из высококачественного металла. Он называется – ротор.
На обмотку статора подаётся переменное трехфазное напряжение под действием которого по этим обмоткам протекает трехфазная система токов. Поскольку обмотки в асинхронной машине сдвинуты друг от друга в геометрическом отношении на 120 градусов и так как в симметричной системе токи в обмотках имеют фазовый сдвиг в 120 градусов в таких обмотках создаётся вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле пересекая проводники обмотки ротора индуцирует в них электродвижущую силу под действием которой в обмотке ротора протекает ток который искажает магнитное поле статора увеличивая его энергию что ведет к возникновению электромагнитной силы под действием которой ротор начинает вращаться (для более простого объяснения можно сослаться на силу Ампера действующую на проводники обмотки ротора которые находятся в магнитном поле статора; однако в действительности величина магнитной индукции в пазу где располагается проводник с током достаточно мала поскольку магнитный поток проходит преимущественно по зубцам). Чтобы в обмотке ротора возникала ЭДС необходимо чтобы скорость вращения ротора отличалась от скорости вращения поля статора. Поэтому ротор вращается асинхронно относительно поля статора а двигатель называется асинхронным. Относительная разность скорости вращения ротора от скорости вращения поля статора называется скольжением(s). Номинальное скольжение обычно составляет 2-8%.
В данном курсовом проекте мы спроектируем машину ориентируясь на следующий двигатель:
Исполнение по степени защиты: IP44- по первой цифре соответствует защите от возможности соприкосновения инструмента проволоки или других подобных предметов толщина которых превышает 1 мм с токоведущими или движущими частями внутри машины; по второй цифре- защите от водяных брызг любого направления попадающих на оболочку.
Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM 1001- по первой цифре – двигатель на лапах с подшипниковыми щитами; по второй и третей цифрам- с горизонтальным расположением вала и нижним расположением лап; по четвертой цифре- с одним цилиндрическим концом вала.
Климатические условия работы: У3 – по букве – для умеренного климата; по цифре - для размещения в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий где колебания температуры и влажности воздуха воздействия песка и пыли солнечной радиации существенно меньше чем на открытом воздухе (каменные бетонные деревянные и другие неотапливаемые помещения).
Таким образом данному двигателю соответствует следующее условное обозначение:
А80А8У3 где: 4- порядковый номер серии; А- род двигателя-асинхронный; 90-высота оси вращения; L- условная длина станины по МЭК; 8- число полюсов; У- климатическое использование- для умеренного климата; 3- категория размещения.
Наименование курсового проекта:
Проверочный расчёт асинхронного короткозамкнутого двигателя серии 4А>>
Цель курсового проекта:
Научить студента произвести расчёт асинхронного короткозамкнутого электродвигателя по заданным размерам и обмоточным данным в случаях его ремонта или модернизации.
Объект проектирования:
Короткозамкнутый двигатель серии 4А с высотой оси вращения в пределах Н=(71÷132) мм.
Исходные данные для проектирования
1 Общие сведения для всех вариантов.
1.1 Напряжение сети линейное U1=380 B фазное U1ф=220 В. Частота тока в сети f1=50 Гц.
1.2 Обмотка статора трёхфазная (т = 3) петлевая двухслойная (nсл= 2) из мягких секций намотанных круглым медным проводом в изоляции. Размеры провода по проводнику — d мм по изоляции — dмм.
Класс нагревостойкости изоляции обмотки — «В» по ГОСТ 183. Схема соединения фаз обмотки — «звезда»Y
1.3 Пазы в сердечнике статора — трапецеидальные. Характерные размеры паза указаны на рисунке 4.1
Рисунок 4.1 - Паз статора
Размеры b11b21h1bш1hш1 указаны таблице 1.2.
1.3Обмотка ротора короткозамкнутая литая в виде «беличьей клетки». Материал обмотки — алюминиевый сплав А7.
1.4Пазы сердечника ротора — трапецеидальные Характерные размеры паза указаны на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 — Паз ротора
Размеры b12b22h2bш2hш2 указаны таблице 1.2.
1.5 Сталь сердечников статора и ротора:
— для высот оси вращения (71+132) мм холоднокатаная нелегированная марки 201 З толщиной д = 05 мм ГОСТИ 427.2;
— для высот оси вращения (160+180) мм холоднокатаная слаболетированная марки 2212 толщиной д = 05 мм ГОСТ 1427.2.
1.6 Электродвигатели имеют степень защиты ТР44 по ГОСТ 14254; предназначены для работы в районах с умеренным климатом (категория «У» по ГОСТ 15150); Система вентиляции типа lC0141 по гост 20459.
2 Индивидуальные исходные данные по вариантам .
Таблица 1.1- номинальные данные электродвигателя.
Таблица 1.2- Основные размеры и обмоточные данные
Da -внешний диаметр сердечника статора мм;
D1 — внутренний диаметр сердечника статора (диаметр расточки)
t— полная длина сердечника статора мм;
Z1 — число пазов статора;
Z2 — число пазов ротора
b11— ширина паза статора со стороны обращенной к воздушному зазору мм;
b21— ширина паза статора по его дну мм;
bш1 и hш1 — ширина и высота открытия (шлица) паза статора мм;
h1 — высота паза статора мм;
b12— ширина паза ротора со стороны обращенной к воздушному зазору мм;
b22— ширина паза ротера по его дну мм;
bш2 и hш2 ширина и высота открытия (шлица) паза ротора мм;
h2— высота паза ротора мм.
ак и bк — размеры сечения короткозамыкающего кольца обмотки ротора мм;
bск — величина скоса пазов ротора мм;
Sп— число эффективных проводников в пазу;
пэ — число элементных проводников в одном эффективном;
а — число параллельных ветвей в обмотке статора;
dd'— диаметр элементарного проводника голого изолированного
Расчёт размеров магнитной цепи.
2Зубцовое деление статора на уровне расточки
3 Зубцовое деление статора на уровне ширины паза b11
4 Зубцовое деление статора на уровне ширины паза b21
5 Ширина зубца статора на уровне расточки
6 Ширина зубца статора на уровне b11
7 Ширина зубца статора на уровне b21
8Ширина зубца статора посередине его высоты
9Зубцовое деление ротора на уровне его поверхности
10 Зубцовое деление ротора на уровне b12
11 Зубцовое деление ротора на уровне b22
12 Ширина зубца ротора по его поверхности
13 Ширина зубца ротора на уровне b12
14 Ширина зубца ротора на уровне b22
15 Ширина зубца ротора посередине его высоты
16 Высота спинки статора
17 Высота спинки ротора
18 Эффективная длина сердечника статора и ротора
где кс – коэффициент заполнения сердечников сталью ; при
1.1 Число пазов на полюс и фазу
1.2 Диаметральный шаг обмотки
1.3 Первый частичный шаг обмотки
Примечание: y1 выбираем таким образом чтобы значение максимально близко приближалось к оптимальной величине: 0833.
Первый частичный шаг обмотки принят укороченный.
1.4 Сокращение шага обмотки
1.5 Коэффициент сокращения шага обмотки статора
1.6 Коэффициент распределения обмотки
1.7 Угол скоса пазов
1.8 Коэффициент скоса пазов
1.9 Результирующий обмоточный коэффициент обмотки статора
1.10 Число витков фазы
1.11 Сечение элементарного проводника катушки
1.12 Сечение эффективного проводника катушки
1.13 Средняя ширина катушки
1.14 Длина лобовой части катушки
Где В=10 мм - длина вылета прямолинейной части катушек на выходе из паза;
1.15 Вылет лобовых частей обмотки статора
1.16Длина витка катушки
2.1 Сечение стержня обмотки
2.2 Длина стержня обмотки
2.3Сечение короткозамкнутого кольца
Расчёт тока намагничивания при номинальном напряжении
1 Номинальное напряжение фазное
2 Магнитный поток на полюс
Где КЕ – отношение э.д.с. самоиндукции обмотки статора определяется по таблице 1.2.
3 Индукция магнитного поля в воздушном зазоре
4 Расчётная индукция в зубцах сердечника статора
- на середине высоты зубца
5 Индукция в спинке сердечника статора
6 Расчётная индукция в зубцах сердечника ротора
7 Индукция в спинке сердечника ротора
8 Коэффициент Картера
- от зубчатости статора
- от зубчатости ротора
9 Намагничивающая сила на воздушный зазор
Здесь и далее ведётся расчёт на пару полюсов.
10Намагничивающая сила на зубцы статора
10.1 Отношение сечений зубцового деления и зубца:
10.2 Напряженности магнитного поля на разных уровнях по высоте зубца
10.3Средняя напряжённость магнитного поля в зубцах статора
10.4Намагничивающая сила на зубцы статора
11Намагничивающая сила на спинку статора
11.1Напряжённость магнитного поля в спинке
11.2Длина средней магнитно-силовой линии в спинке статора
11.3 Намагничивающая сила на спинку статора
12Намагничивающая сила на зубцовую зону сердечника ротора
12.1Отношение сечений зубцового деления и зубца
12.2 Напряжённости магнитного поля на разных уровнях по высоте зубца
12.3 Средняя напряжённость магнитного поля в зубцах ротора
12.4 Намагничивающая сила на зубцы ротора
13Намагничивающая сила на спинку ротора
13.1Напряжённость магнитного поля в спинке
13.2 Длина средней магнитно силовой линии в спинке ротора
13.3 Намагничивающая сила на спинку ротора
14Суммарная намагничивающая сила
15Ток намагничивания
Расчёт параметров рабочего режима
1 Активное сопротивление обмотки статора
где pt - Удельное сопротивление материала обмотки при расчётной температуре:
Удельное сопротивление
Температурный коэффициент сопротивления (для меди)
Расчётная температура (для класса изоляции B)
2Активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора
Где rc – сопротивление стержня
rk– сопротивление короткозамыкающего кольца на участке относящегося к одному стержню
Где Dк – средний диаметр к.з. кольца
Удельное сопротивление алюминиевого литья
3 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора
Где - коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния
- коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния
– коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния
Где - коэффициент дифференциального рассеяния
Где – относительный скок;
4Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки к.з. ротора
Где -коэффициент магнитной проводимости рассеяния пазовой части обмотки ротора.
- коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовой обмотки ротора
5 Коэффициент привидения параметров обмотки ротора к обмотке статора
6 Приведённое к обмотке статора активное сопротивление фазы обмотки ротора
7 Приведённое к обмотке статора индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки ротора
8 Сопротивление взаимоиндукции обмоток статора и ротора
9 Эквивалентное активное сопротивление соответствующее потерям в стали машин
10Схема замещения фазы
Рисунок 1 – Схема замещения фазы машины
11Относительные значения параметров машины
-базисное сопротивление
-относительные сопротивления о.е.
Потери и К.П.Д. Момент на валу
1.1. Основные и добавочные потери в стали
где Ga1 – вес спинки статора
1.2. Потери в подшипниках и вентиляционные
nc– синхронная частота вращения ротора
1.3. Активная составляющая тока холостого хода
1.4 Ток холостого хода
1.5. Коэффициент мощности при холостом ходе
2.1. Предварительная полная мощность двигателя
2.2. Предварительный ток в обмотке статора при нагрузке
2.3. Потери в обмотке статора
2.4 Ток в обмотке ротора определяется по векторной диаграмме токов
Рисунок 2 - Векторная диаграмма токов приложен к курсовику
2.5 Потери в обмотке ротора
2.6 Суммарные потери в двигателе
2.7 К.П.Д. электродвигателя
2.8 Потребляемая мощность
2.9 Электромагнитная мощность передаваемая в ротор:
2.10 Скольжение при номинальной нагрузке
2.11 Номинальная частота вращения ротора
2.12 Момент на валу ротора при номинальной нагрузке
Приложение1.Схема обмоток статора
Дано: 2p=8 Z1=36 m1=3 a=1 фазная зона 60 эл. град.
Число пазов на полюс и фазу
d–число полюсов через которое числовой ряд повторяется
c – число членов в числовом ряду у которых количество катушек равно b+1
d–c – число членов ряда для которых количество катушек равно b
ряд: 21 далее повторение
- с=1 катушек по b+1=2
- d-c=1 катушек по b=1
Таблица 4 – Распределение катушек по полюсам и фазам
Кравчик А.Э Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник А.ЭКравчик ММ. Шлаф В.И. Афонин Е.А. Соболевская — М.: Энергоиздат 1982. — 504 с
Проектирование электрических машин: кн. 1 под ред. И. П.Копылова. — М.: Энергоатамиздат '993 — 461 с.
Сергеев П.С. Проектирование электрических машин
П.С Сергеев НВ. Виноградов Ф.А Горяинов. — М.:Энергия 1969. -632 с.
Копылов ИЛ. Проектирование электрических машин И.П.
Копылов и др. (под ред. И1. Копылова). — М.: Энергия. 1980. - 496 с.

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 15 часов 59 минут
up Наверх