Исходные данные: Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: P2=37000 Вт; n1=1500 об/мин; U=380/660 В; Конструктивное исполнение: IM1001; Исполнение по способу защиты от воздействия окружающей среды: IP44; Категория климатического исполнения: У3.
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата
Разраб.		Ляпцев		12.04	Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором	Лит.			Лист	Листов
Пров.		Махорский		12.04			У		2	43
						НТИ (ф) УГТУ-УПИ им. С. М. Кирова Кафедра АТПС гр. 464 ЭАПУ

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 4 1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ 5 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПАЗОВ СТАТОРА И ЧИСЛА ВИТКОВ В ФАЗЕ ОБМОТКИ СТАТОРА 7 3. РАСЧЕТ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА И ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА 9 4. РАСЧЕТ РОТОРА 13 5. РАСЧЕТ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ТОКА 17 6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО РЕЖИМА 19 7. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ 24 8. РАСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК 26 9. РАСЧЕТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 29 10. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 34 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 38

Введение

В данном курсовом проекте осуществляется расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет включает в себя все стадии проектирования новой асинхронной машины: от выбора главных размеров и соотношений до построения рабочих и пусковых характеристик.

Разрабатываемый асинхронный двигатель базируется на распространенной серии двигателей 4А. Разработанная в 60-х–70-х годах на основе рекомендаций МЭК и СЭВ, серия 4А до сих пор является основной серией выпускаемых асинхронных двигателей. Серия 4А включает в себя закрытое обдуваемое и защищенное исполнение, проектируемый двигатель по техническим условиям должен соответствовать закрытому обдуваемому исполнению. Обдув осуществляется вентилятором, расположенным снаружи корпуса двигателя, а также лопатками, отлитыми на торцах короткозамкнутого ротора. Для улучшения охлаждения и оптимизации тепловых режимов, снаружи корпус имеет ребрение.

По техническим условиям машина должна иметь конструктивное исполнение IM1001: IM100 – машина на лапах с подшипниковыми щитами; 1 – один горизонтальный цилиндрический вал.

Климатическое исполнение У3 (по ГОСТ 15150 – 69): У – эксплуатация на суше, реках или озерах в макроклиматических районах с умеренным климатом; 3 – Для эксплуатации в закры­тых помещениях (объемах) с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где ко­лебания температуры и влаж­ности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воз­духе, например, в металличе­ских с теплоизоляцией, камен­ных, бетонных, деревянных по­мещениях (отсутствие воздей­ствия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения; существенное уменьшение вет­ра; существенное уменьшение или отсутствие воздействия рассеянного солнечного излу­чения и конденсации влаги).

Степень защиты IP44 (по ГОСТ 14254 – 96): 4 – защита от проникновения внешних твердых предметов диаметром 1,0мм; 4 – защита от вредного воздействия в результате проникновения воды при сплошном обрызгивании.

1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

1.1. Определяем число пар полюсов

(1.1)

1.2. Находим высоту оси вращения

По рис. 6-7,а [1] определяем h=200мм.

Из табл. 6-6 [1] находим D_a=0,349м.

1.3. Определяем внутренний диаметр статора

, (1.2)

где K_D – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора асинхронного двигателя серии 4А, по табл. 6-7 [1] принимаем K_D=0,66.

1.4. Вычисляем полюсное деление

(1.3)

1.5. Находим расчетную мощность двигателя

, (1.4)

где k_E – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, по рис. 6-8 [1] находим k_E=0,98

 – предварительное значение КПД, по рис. 6-9, б [1] =0,9;

cos – предварительное значение по рис. 6-9, б [1] cos=0,9.

1.6. Зададимся предварительными электромагнитными нагрузками

По рис 6-11, б [1], для D_a=0,349м и 2p=4:

Линейная нагрузка A=3610³ А/м

Магнитная индукция в воздушном зазоре B_=0,765Тл.

1.7. Определим расчетную длину воздушного зазора

, (1.5)

где  – синхронная угловая скорость ва­ла двигателя,

;

k_B – коэффициент формы поля, предварительно, принимая, что поле синусоидально, k_B=1,11;

k_об1 – обмоточный коэффициент, предварительно принимаем k_об1=0,92.

Проверим полученное значение по отношению , по рис. 6-14, а [1] это отношение должно находиться в пределах 0,8…1,2: , необходимое условие выполняется, следовательно, главные размеры выбраны правильно.

Для расчета магнитной цепи по­мимо l_ необходимо определить пол­ную конструктивную длину и длину стали сердечников статора (l₁ и l_ст1) и ротора (l₂ и l_ст2). Поскольку длина сердечника не превышает 300 мм, то нет необходимости делать радиальные вентиляционные кана­лы. Сердечники шихту­ются в один пакет. Для такой кон­струкции l₁= l_ст1= l_ .

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПАЗОВ СТАТОРА И ЧИСЛА ВИТКОВ В ФАЗЕ ОБМОТКИ СТАТОРА

2.1. Определяем число пазов статора

, (2.1)

где t₁ – зубцовое деление статора, предварительные значения определяются по рис. 6-15 [1], t_1мин=0,0135м; t_1макс=0,0155м.

Принимаем Z₁=48, тогда число пазов на полюс и фазу:

(2.2)

2.2. Определяем окончательное зубцовое деление статора

(2.3)

2.3. Находим число эффективных проводников в пазу

, (2.4)

где I_1н – номинальный ток обмотки статора,

(2.5)

Выбираем число параллельных проводников в пазу a=2.

(2.6)

2.4. Определяем окончательное число витков в фазе обмотки

(2.7)

2.5. Определяем окончательную линейную нагрузку

(2.8)

2.6. Определяем обмоточный коэффициент

Коэффициент распределения:

(2.9)

Коэффициент укорочения:

принимаем укорочение шага ₁ =0,83

(2.10)

Коэффициент скоса:

(2.11)

, по 4-57 [2] для первых зубцовых гармоник:

Обмоточный коэффициент:

(2.12)

2.7. Определяем магнитный поток в воздушном зазоре

(2.13)

2.8. Находим магнитную индукцию в воздушном зазоре

(2.14)

Найденные линейная нагрузка и магнитная индукция находятся в допустимых пределах.

2.9. Определяем плотность тока в обмотке статора

Поскольку нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока (AJ). Поэтому выбор допустимой плотно­сти тока производим с учетом линей­ной нагрузки двигателя:

(2.15)

По рис 6-16, б [1] находим оптимальное значение произведения AJ:

AJ =18810⁹ А²/м³.

2.10. Определяем предварительное сечение эффективного проводника

(2.16)

Выбираем диаметр элементарного проводника d_эл=1,6мм, тогда по таблице П-28 [1] S_эл=2,011мм². Таким образом число элементарных проводников n_эл=2. При этом сечение эффективных проводников:

(2.17)

Для выбранного провода среднее значение диаметра изолированного провода d_из=1,685мм².

2.11. Находим окончательную плотность тока в обмотке статора

(2.18)

3. РАСЧЕТ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА И ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА

Круглые обмоточные провода всыпной обмотки могут быть уложе­ны в пазы произвольной конфигу­рации, поэтому размеры зубцовой зоны выберем таким образом, чтобы зубцы имели парал­лельные грани. Такие зуб­цы имеют постоянное, не изменяю­щееся с высотой зубца поперечное сечение, индукция в них также не меняется и магнитное напряжение зубцов с параллельными гранями оказывается меньше, чем магнитное напряжение трапецеидальных зуб­цов при том же среднем значении индукции в них.