Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра микропроцессорных средств автоматизации

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Электрические машины Тема: Проектирование и расчет асинхронного двигателя с фазным ротором Вариант 8

Выполнил студент гр. ЭЭ-20-3б Киряков Д.А.__________ (Фамилия И.О.) _________20-ЭТФ-332____________ (номер зачетной книжки) _________________________________ (дата, подпись) Проверил ___доцент каф. МСА_____ (должность) __________Даденков Д.А._________ (Фамилия И.О) ________________________________ (оценка) ________________________________ (дата, подпись)

Пермь 2022 г.

Введение

Техническое задание на учебное проектирование асинхронного двигателя содержит номинальные данные проектируемой машины и указания о режиме ее работы, исполнении по способу монтажа, степени защиты от воздействия окружающей среды и системе охлаждения. Кроме того, могут быть заданы дополнительные требования к проектируемому двигателю, например, наименьшие допустимые значения кратности максимального и минимального моментов. В отношении требований, не оговоренных в задании, спроектированная машина должна удовлетворять соответствующим ГОСТам.

Целью работы является проектирование асинхронного двигателя с фазным ротором.

Для достижения данной цели были поставлены задачи:

1. Выбор главных размеров двигателя.

2. Расчет параметров статора.

3. Расчет параметров ротора.

4. Расчет магнитной цепи.

5. Расчет параметров цепей статора и ротора.

6. Расчет потерь.

7. Расчет рабочих характеристик.

8. Тепловой расчет.

9. Чертеж асинхронного двигателя с фазным ротором в разрезе (с обозначением и основных элементов).

1. Техническое задание

Спроектировать асинхронный двигатель с фазным ротором:

Исполнение по способу защиты - IP44

Класс нагревостойкости изоляции – F

P2 = 30 кВт

U1л = 660 В

2p = 8

n = 750 об/мин

Mкр/Mн=2.4

2. Выбор главных размеров и расчет обмотки статора

Рисунок 2.1 - Высота оси вращения h двигателей различных мощностей и частоты вращения со степенью защиты IP44.

Высота оси вращения выбирается (предварительно) по рис. 2.1 а, выбираем ближайшее стандартное значение h = 225 мм.

По табл. 1 находим для данной оси вращения внешний диаметр статора

Внутренний диаметр статора (по табл. ).

Полюсное деление

Расчетную мощность рассчитываем по формуле:

(отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению) находим по рис. 2.

Электромагнитные нагрузки находим предварительно по рис. 4б.

; .

Коэффициент формы поля – .

Обмоточный коэффициент выбираем в зависимости от обмотки статора: для двухслойной обмотки для 2p>2

Синхронная угловая частота двигателя Ω, рассчитывается по формуле:

Расчетная длина магнитопровода:

Критерием правильности выбора главных размеров служит отношение – значение удовлетворяет пределам, указанным на рис. 5а (1,6 2,1).

В асинхронных двигателях, длина сердечников которых не превышает 250…300 мм, вентиляционные каналы не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции .

3. Определение и площади поперечного сечения провода обмотки статора

Предельные значения (по рис. 6):

Принимаем , тогда число пазов на полюс и фазу.

Зубцовое деление статора окончательно

При определении числа эффективных проводников в пазу руководствуются следующим: должно быть целым, а в двухслойной обмотке желательно, чтобы оно было кратным двум. Применение двухслойных обмоток с нечетным допускается лишь в исключительных случаях, так как это приводит к необходимости выполнять разновитковые катушки, что усложняет технологию изготовления и укладки обмотки. Поэтому полученные в расчете числа приходится округлять до ближайшего целого или четного числа. Чтобы это округление не было слишком грубым вначале определяют предварительное число эффективных проводников в пазу , при условии, что параллельные ветви и обмотке отсутствуют (а = 1):

где принятое ранее значение линейной нагрузки, номинальный ток обмотки статора:

Число витков в фазе обмотки:

Окончательное значение линейной нагрузки:

Магнитный поток:

коэффициент распределения трехфазных обмоток.

( относительный шаг обмотки).

Значения и находятся в допустимых пределах.

Предварительно принимаем произведение линейной нагрузки на плотность тока по рис. 7б.

Рассчитаем плотность тока в обмотке статора (предварительно):

Площадь поперечного сечения эффективного проводника:

В машинах с номинальным напряжением до 660 В и мощностью до 100 кВт обмотки выполняют из круглого обмоточного провода и укладывают в трапецеидальные полузакрытые пазы.

Число элементарных проводников принимаем , тогда:

сечение элементарного проводника

Выбираем обмоточный провод ПЭТВ. При ручной укладке обмоток (двигатели с h > 160 мм) диаметр изолированного провода обычно берут не более 1,7 мм. По табл. П1:

номинальный диаметр неизолированного провода

средний диаметр изолированного провода

площадь поперечного сечения неизолированного провода

Окончательно сечение эффективного проводника:

Плотность тока в обмотке статора окончательно:

4. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем по рис. 8, с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов. По таблице 3 при 2р=8, принимаем значение индукций:

значение индукции в зубцах статора

значение индукции в ярме статора

коэффициент заполнения сталью

Ширина зубца статора:

Определим высоту ярма статора:

Размеры шлица паза статора: нормализированная ширина шлица паза, высота шлица паза при высоте оси вращения двигателя h=225 мм.

Находим размеры паза в штампе:

высота паза

верхняя ширина паза

нижняя ширина паза

высота клиновой части паза

Размеры паза “в свету” будут меньше, чем в штампе, т.е. чем размеры паза в каждом отдельном листе после штамповки, на величину припусков, указанных в табл. 4: , .

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки:

Площадь, занимаемая изоляцией в пазу:

односторонняя толщина изоляции в пазу по табл. 5.

Коэффициент заполнения паза:

Полученное значение находится в допустимых пределах для механизированной укладки обмоток (0,72 0,74).

5. Расчет ротора

Воздушный зазор по рис. 9

Принимаем

внешний диаметр ротора.

Обмотку ротора выполняем стержневой волновой. Числом пазов на полюс и фазу: .

Число пазов ротора:

Зубцовое деление обмотки ротора: .

Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду:

ЭДС фазы ротора:

Предварительное значение тока в обмотке фазного ротора:

, где

коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания;

коэффициент приведения токов для двигателей с фазным ротором;

Сечение эффективных проводников обмотки ротора предварительно:

Паз ротора определяем по рис. 10а (открытые трапецеидальные, так как h≥160мм (Раздел 3.6)) методических указаний.

По табл. П2 выбираем прямоугольный неизолированный провод ПЭТВ по сечением 26,05 мм² с размерами a = 2,8 мм – номинальный размер проволоки по меньшей стороне; b = 9,5 мм – номинальный размер проволоки по большей стороне.

1,853

6,127

Составляем таблицу заполнения паза ротора (табл. 1):

Таблица 1. Заполнение паза ротора

Наименование	Размеры на паз
	по ширине	по высоте
Стержни обмотки – неизолированная медь 3.5 8	2,8	9,55
Пазовая изоляция и допуск на укладку	1,7	4
Всего на паз без клина	4,5	13,55

:

Внутренний диаметр сердечника ротора: , где

6. Расчет магнитной цепи

Выбираем 2013 марку стали, толщина листов 0,5.

Магнитное напряжение воздушного зазора:

= * =1,00016

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора:

по табл. П5

Определяем индукцию в сечении зубца статора:

Определяем индукцию в сечении зубца ротора:

Тл

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:

Коэффициент насыщения зубцовой зоны: