24

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

Алматинский Институт Энергетики и Связи

Кафедра ЭиАПУ

Курсовая работа

На тему: «Асинхронные двигатели с фазным ротором»

По дисциплине: «Электрические машины»

Выполнил: ст.гр. БЭ-07-3

Альмуханов Ж.А.

Номер зач.кн. 074116

Принял: профессор

Шидерова Р.М.

Алматы 2009

Содержание

1. Введение………………………………………………………………………….......3

2. Исходные данные……………………………………………………………………4

3. Расчет геометрических размеров и обмоток……………………………………….4

   1. Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

   2. Определение числа пазов статора Z₁ и обмотки статора

   3. Расчет размеров пазов ротора

   4. Расчет размеров сердечника, числа пазов и обмотки фазного ротора

   5. Расчет размеров пазов ротора

IV. Определение параметров и рабочих характеристик……………………………...10

6. Расчет магнитной цепи

7. Активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора

8. Потери в стали, механические и добавочные потери

9. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

V. Список литературы………………………………………………………………….23

1. Пазы статора и ротора

2. Схема-развертка паза статора

Введение

Электрические машины переменного тока составляют основу современной электроэнергетики как в сфере производства, так и в сфере потребления электрической энергии. За небольшим исключением все эти машины являются бесколлекторными. Существует два вида бесколлекторных машин переменного тока: асинхронные и синхронные машины. Отличаясь рабочими свойствами, эти машины имеют конструктивное сходство, и в основе их теории лежат некоторые общие вопросы, касающиеся процессов и явлений, связанных с рабочей обмоткой – обмоткой статора. Поэтому, прежде чем перейти к подробному изучению асинхронных и синхронных машин, целесообразно рассмотреть общие вопросы теории этих машин. Как асинхронные, так и синхронные машины обладают свойством обратимости, то есть каждая из них может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Однако первоначальное знакомство с этими машинами полезно начать с рассмотрения принципа действия асинхронного двигателя. Это даст возможность получить необходимое на данном этапе изучения представление об устройстве этих машин и происходящих в них электромагнитных процессах.

Электрические машины одного принципа действия могут различаться схемами включения либо другими признаками, влияющими на эксплуатационные свойства этих машин. Например, асинхронные и синхронные машины могут быть трехфазными (включаемыми на трехфазную сеть), конденсаторными или однофазными. Асинхронные машины в зависимости от конструкции обмотки ротора разделяются на машины с короткозамкнутым ротором и машины с фазным ротором. Синхронные машины и коллекторные машины постоянного тока в зависимости от способа создания в них магнитного поля возбуждения разделяются на машины с обмоткой возбуждения и машины с постоянными магнитами.

Исходные данные

Номинальная мощность: Р_2н = 4 кВт

Исполнение: закрытое IP44

Линейное напряжение питающей сети: U_1л = 380 В

Соединение обмотки статора: ∆

Синхронная частота вращения: n₁ = 1500 об/мин

Обмотка ротора: фазная

1 Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров:

Внутреннего диаметра статора D₁ и расчетной длины воздушного зазора l_δ. Внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями, зависящими от числа полюсов, с наружным диаметром статора D_1Н, в свою очередь определяющим высоту оси вращения h.

В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей последовательности:

1.1 Число пар полюсов:

, 2p=4.

Высота оси вращения h=100 мм.

1.2 Наружный диаметр сердечника статора и значение коэффициента определяется по значению высоты оси вращения и числа пар полюсов соответственно: D_1Н = 0,168м.

, выбираем из этого интервала значение .

1.3 Внутренний диаметр сердечника D₁ рассчитывается по следующей формуле:

.

1.4 Полюсное деление:

.

1.5 Расчетная мощность асинхронного двигателя Р_Е, (кВА) определяют по заданной номинальной мощности

.

Предварительные значения η и cosφ₁ могут быть взяты по рисунку 1.1, К_Е по рисунку 1.2, а В_δ и А₁ по рисунку 1.3:

η = 84%;

cosφ₁ = 0,84;

К_Е = 0,968;

В_δ = 0,87 Тл;

А₁ = 25·10³ А/м.

.

1.7 Значения коэффициента полюсного перекрытия α_δ и коэффициента формы поля k_В предварительно принимают равными

_; ;

1.8 Предварительное значение обмоточного коэффициента для однослойных обмоток . Выбираем значение .

1.9 Синхронная угловая частота вращения вала двигателя Ω, рад/сек, рассчитывается по формуле

.

1.10 Расчетная длина воздушного зазора с учетом значения α_δ (м):

.

1.11 Критерием правильности выбора главных размеров D₁ и l_δ служит отношение

,

которое находится в пределах (0,5 – 1,5)м для принятого исполнения двигателя. На этом выбор главных размеров заканчивается.

1.12 Для расчета магнитной цепи, помимо l_δ, необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечника статора (l₁ и l_ст1). В асинхронных двигателях, длина сердечников статоров которых не превышает 0,25 – 0,3 м, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции

.

2 Определение числа пазов статора z1 и расчет обмотки статора

2.1 Тип обмотки статора – однослойная всыпная, форма пазов статора – трапецеидальная.

2.2 Число пазов статора

,

где m₁ – число фаз обмотки статора (m₁ = 3);

q₁ = 2

2.3 Зубцовое деление статора

.

2.4 Номинальный фазный ток обмотки статора (А)

,

где при соединении обмотки «∆».

2.5 Число эффективных проводников на паз

,

где число параллельных ветвей а₁ = 2.

2.6 Число витков в фазе обмотки статора

.

2.7 Однослойная обмотка обычно выполняется диаметральным шагом

.

2.8 Коэффициент укорочения обмотки

,

Коэффициент распределения обмотки

,

Обмоточный коэффициент

.

2.9 Магнитный поток (Вб)

.

2.10 Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл)

.

2.11 Уточное значение линейной нагрузки (А/м)

.

2.12 Плотность тока в обмотке статора предварительно выбираем как

Δ₁ = 6,3 А/м.

2.13 Сечение эффективного проводника фазы (предварительно), (мм²)

.

2.14 . Так как > , то эффективный проводник выполняют из нескольких элементарных проводников в эффективном

.

=1

Сечение элементарного проводника (предварительно)

.

По таблице приложения выбирается ближайший по сечению стандартный проводник, этим окончательно определяется сечение элементарного проводника и его диаметр .

2.15 Плотность тока в обмотке статора (уточненное значение)

.