Введение

В настоящей работе приводится методика приближенного расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, пред­назначенного для включения в сеть с частотой 50 Гц при длительном ре­жиме работы.

Методика расчета и задание на курсовое проектирование разработа­ны таким образом, чтобы студенты при выполнении курсового проекта основное внимание обращали на взаимосвязи между геометрическими размерами машины, характеристиками

электромагнитного процесса и тех­нико-экономическими показателями машины. В связи с такой постановкой задачи было признано возможным опустить некоторые детали расчета, не имеющие принципиального значения, и сделать некоторые допущения, например пренебречь потерями мощности в обмотке статора в режиме хо­лостого хода, добавочными потерями в машине при нагрузке. Возникаю­щая в результате этого погрешность расчета в значительной мере компен­сируется применением поправочных коэффициентов, численные значения которых подтверждены опытом проектирования, результатами испытаний и эксплуатации электрических машин.

Содержанием курсового проекта является расчет четырехполюсного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором закрытого исполне­ния с наружным обдувом заданной полезной мощности. Расчетные фор­мулы соответствуют указанному типу двигателя. С целью уменьшения объема расчетов задание на курсовой проект включает долевое распреде­ление потерь в различных частях машины.

Устройство двигателя студенты изучают на теоретических занятиях и в учебной лаборатории. Поэтому в работе приводится не чертеж, а схе­матическое изображение машины (рис. 1) с указанием размеров, которые должны быть проставлены по

полученным данным расчета.

Основными частями машины являются корпус 7, подшипниковые щиты 2, вентилятор 3, статор 4, ротор 5. В машинах малой мощности кор­пус выполняется из люминия. В более мощных машинах корпус и под­шипниковые щиты чугунные или стальные. На наружной поверхности корпуса имеются ребра, увеличивающие поверхность охлаждения маши­ны. Вентилятор устанавливается на валу 6 вне корпуса закрывается стальным кожухом 7, направляющим воздух на наружную поверхность двигателя. Вентиляционные лопатки 8 на замыкающих кольцах 9 обмотки ротора перемешивают воздух, в результате чего увеличивается отвод тепла от лобовых частей обмотки статора к корпусу и подшипниковым щитам машины.

Рис. 1

В подшипниковых щитах устанавливаются подшипники 10 и 11. Со стороны выводного конца вала устанавливается роликовый подшип­ник, с противоположной стороны - шариковый. Каждый из подшипников закрыт с обеих сторон крышками 12. Один из подшипников имеет воз­можность перемещаться в осевом направлении, что предотвращает от за­клинивания при сборке машины и вследствие теплового расширения.

Сердечник статора 4 выполнен из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм. Обмотка статора 13 выполнена в форме катушек из круглого медного изолированного провода. Она размещается в паза статора и закрепляется клиньями. Сердечник ротора 5 выполняется из той же электротехнической стали, что и статор. Обмотка ротора выпол­няется заливкой пазов собранного сердечника расплавленным алюминием или его сплавами. Одновременно со стержнями обмотки отливают коротко-замыкающие кольца и вентиляционные лопатки. Корпусная изоляция обмотки ротора отсутствует. На корпусе укреплена коробка выводов. У двигателей с шестью выводами в клеммовой коробке имеется возможность соединять фазы по схеме звезда или треугольник.

По результатам расчета строятся рабочие характеристики машины и делается анализ удельных показателей двигателя, которыми являются от­ношение пускового вращающего момента к номинальному, отношение максимального вращающего момента к номинальному, отношение на­чального пускового тока к номинальному, удельная стоимость (на единицу полезной мощности) двигателя, выраженная в условных единицах.

К защите курсового проекта предъявляются пояснительная записка с результатами расчета и необходимыми пояснениями и схематическое изо­бражение продольного разреза машины с указанием полученных разме­ров.

1. Исходные данные

U_л1 = 380 В - линейное напряжение питающей сети;

Рп = 30000 Вт- полезная мощность двигателя;

η = 0,92 - коэффициент полезного действия;

СОS ф1 = 0,92 - коэффициент мощности (ф, = 23°);

∆Өд =100 °С - предельно допустимый перегрев (изоляция класса F).

Долевое распределение потерь мощности:

∆p_Э1* ⁼ 0.40 - электрические потери мощности в обмотке статора;

∆р_Э2* = 0,30 — электрические потери мощности в обмотке ротора;

∆рст* ⁼ 0,15 — потери мощности в магнитопроводе статора;

∆p_Мех* ⁼ 0,15 - механические потери мощности;

Σ∆р* = 1,00 - суммарные потери мощности в машине.

Частота питающего напряжения f1 = 50Гц, число полюсов двигателя 2p = 4, число фаз статора m1 = 3.

2. Главные размеры двигателя

2.1. При расчете используются фазные значения напряжения и тока обмотки статора, соединенной по схеме звезда.

Фазное напряжение:

Фазный ток:

2.2. Активная мощность, потребляемая двигателем из сети.

Суммарные потери мощности:

Потери мощности в магнитопроводе статора возникают вследствие перемагничивания и действия вихревых токов, пульсаций магнитной ин­дукции в воздушном зазоре и зубцах статора:

Электрические потери в обмотке статора при t = 100 °С:

Электрические потери в обмотке ротора при I = 100°С:

Механические и вентиляционные потери:

2.3. Энергетическая диаграмма приведена на рис. 2. Она дает на­глядное представление о распределении (преобразовании) мощности (энергии) в двигателе.

P,Bt

30000

0

Рис.2

Используя энергетическую диаграмму, можно определить электро­магнитную и механическую мощности машины.

Электромагнитная мощность - это мощность, передаваемая от ста­тора к ротору:

Механическая мощность:

2.4. Скольжение.

Частота вращения магнитного потока статора:

Угловая скорость вращения магнитного потока статора:

Частота вращения ротора:

Угловая скорость вращения ротора:

Электромагнитный момент:

Полезный момент на налу двигателя: