Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором - файл 1.docx


Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
скачать (1107.6 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx1108kb.18.12.2011 06:50скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Содержание
Введение………………………………………………………………….……….............5

1 Выбор главных размеров………………………………………………………………7

2 Определение параметров статора…………………………………………………….10

3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора…………………….15

4 Расчет ротора…………………………………………………………………………..20

5 Расчет намагничивающего тока……………………………………………………...26

6 Параметры рабочего режима…………………………………………………………31

7 Расчет потерь…………………………………………………………………………..39

8 Расчет рабочих характеристик………………………………………………….……44

9 Расчет пусковых характеристик……………………………………………………...51

10 Тепловой и вентиляционный расчет………………………………………………..61

11 Механический расчет вала…………………………………………………………..65

12 Конструирование двигателя………………………………………………………...72

Заключение……………………………………………………………………………...80

Список использованных источников...…………………………………………...........81


Введение
Данный курсовой проект содержит проектирование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Понятие асинхронной машины связано с тем, что ротор ее имеет частоту вращения, отличающуюся от частоты вращения магнитного поля статора.

Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства.

В основу конструкции асинхронного двигателя положено создание системы трехфазного переменного тока. Переменный ток, подаваемый в трехфазную обмотку статора двигателя, формирует в нем вращающееся магнитное поле.

Базовой моделью для проектирования является двигатель серии 4А. В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на две-три ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дало большую экономию дефицитных материалов.

Существенно улучшились виброшумовые характеристики. При проектировании серии большое внимание было уделено повышению надежности машин. Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надежности. Особое внимание при проектировании уделялось экономичности двигателей.

Двигатели серии 4А спроектированы оптимальными для нужд народного хозяйства. Критерием оптимизации была принята суммарная стоимость двигателя в производстве и эксплуатации, которая должна быть минимальной.

Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах оси вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированное исполнение.

Двигатели основного исполнения предназначены для нормальных условий работы и являются двигателями общего назначения. Это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц. Они имеют исполнение степени защиты IP44 во всем диапазоне высот оси вращения и IP23 в диапазоне высот осей вращения 160 – 355 мм.

К электрическим модификациям двигателей серии 4А относятся двигатели с повышенным номинальным скольжением, с повышенным пусковым моментом, многоскоростные, с частотой питания 60 Гц и т.п., к конструктивным модификациям – двигатели с фазным ротором, со встроенным электромагнитным тормозом, малошумные, со встроенной температурной защитой и т.п.

Для производства двигателей серии 4А разработана и осуществлена прогрессивная технология. Механическая обработка станин, валов и роторов двигателей производится на автоматических линиях, штамповка листов магнитопровода – на прессах-автоматах. Автоматизирована сборка сердечников статора, механизиро

вана сборка и заливка роторов. Укладка статорной обмотки производится на автоматических станках, а пропитка и сушка обмоток на автоматических струйных или вакуум-нагнетательных установках. Испытание узлов двигателей и двигателей в сборе производится на специальных стендах и автоматических испытательных станциях.

^ Все это обеспечило высокую производительность труда при высоком качестве изготовления.

По своим энергетическим, пусковым, механическим, виброшумовым, эксплуатационным характеристикам серия 4А удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к асинхронным двигателям, и соответствует современному уровню электромашиностроения.


1 Выбор главных размеров
Исходя из требования листа технического задания выбираем двигатель серии 4А, исполнение по степени защиты IP44, способ охлаждения ICO141. Мощность двигателя 42.3 кВт, 2р = 2, f = 50 Гц., U = 220/380 В., n = 3000 об/мин.

Высота оси вращения (предварительно) по рис. 9.18 /1/, а

Принимаем ближайшее стандартное значение (см. табл. 9.8 /1/).

Исходя из высоты оси вращения выбираем по табл. 9.8 /1/ внешний диаметр сердечника статора .

Значение диаметра внутренней поверхности статора определяют по внешнему диаметру сердечника статора, и коэффициенту kd, равному отношению внутреннего диаметра к внешнему. Значение коэффициента kd в зависимости от числа полюсов выбираем из таблицы 2.2./2*/ Предварительно kd = 0.567.

Внешний диаметр сердечника статора, м:
(1)


Определяют полюсное деление, м:
(2)
где – внешний диаметр сердечника статора, м;

– число пар полюсов.

Расчетная мощность машины, Вт:
(3)

* – Данный источник является основным и в дальнейшем ссылки на него не делаются


где - коэффициент, равный отношению ЭДС к номинальному напряжению;

- КПД машины (предварительно), о.е.;

- коэффициент мощности машины, о.е;

- мощность машины, Вт.

,

=0.9,

=0.9,
Выбираем предварительно электромагнитную нагрузку машины по /рисунку 2.4/: ;

Расчетная длинна машины, м:
(4)
где = 0.64 – расчетный коэффициент полюсного перекрытия;

= 1.11 – коэффициент формы поля;

= 0.9 – обмоточный коэффициент;

– номинальная частота вращения, об/мин;

D – диаметр внутренней поверхности статора, м;

– расчетная мощность машины, Вт
Критерием правильного выбора главных размеров машины является отношение , которое в зависимости от исполнения машины, должно находиться в пределах, показанных на /рисунке 2.6/:
(5)


В асинхронных двигателях, расчетная длинна которых не превышает 300 мм, магнитопровод статора выполняется без радиальных каналов. В таких машинах:


^ 2 Определение параметров статора
Определение размеров зубцовой зоны статора начинают с выбора числа пазов Z1. Число пазов статора неоднозначно влияет на технико – экономические показатели машины. Если увеличивать число пазов статора, то улучшается форма кривой ЭДС и распределение магнитного поля в воздушном зазоре. В тоже время уменьшается ширина паза и зубца, что приводит к снижению коэффициента заполнения паза медью, а в машинах небольшой мощности может привести к недопустимому снижению механической прочности зубцов. Увеличение числа пазов статора увеличивает трудоемкость выполнения обмоточных работ, увеличивая сложность штампов, а их стойкость снижается.

Выбирая число пазов статора по /рисунку 3.1/ определяем граничные значения зубцового деления t z max = 0.0182 и t z min = 0.0157 .

Диапазон возможных значений чисел пазов статора:
(6)


(7)

Из данного диапазона значений Z1 выбираем такое, при котором число пазов на полюс и фазу q1 будет целым числом:
(8)
где m – число фаз.




Таким образом принимаем z1 = 36 паза.

Зубцовое деление статора, м:
(9)

Номинальный ток обмотки статора, А:
(10)


Число эффективных проводников в пазу статора Uп (предварительно):
(11)


Число параллельных ветвей обмотки а1 при целом q1 должно удовлетворять условию целое число. Число эффективных проводников в пазу максимально приближалось к любому целому числу, а в двухслойных обмотках – к целому четному числу. Принимаем а1 = 2.
(12)

Число витков в фазе:
(13)



Уточненное значение линейной токовой нагрузки:
(14)


Коэффициент распределения:
(15)


Двухслойные обмотки статора выполняют с укороченным шагом. Шаг обмотки по пазам (целое число):
(16)

где β = 0.6 – относительный шаг обмотки


Коэффициент укорочения шага обмотки статора:
(17)


Обмоточный коэффициент:
(18)

Магнитный поток в воздушном зазоре машины, Вб:
(19)

Уточнённое значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл:
(20)

Плотность тока в обмотке статора, :
(21)
где - тепловой фактор, определяется по /рисунку 3.9/
Предварительное значение сечения эффективного проводника обмотки статора, м2:
(22)

Сечение эффективного проводника окончательно, мм2:
(23)


Выбираем провод с классом нагревостойкости изоляции F марки ПЭТ. Из /приложения Б/ выбираем стандартное сечение 2.011 мм2 и диаметр провода: dэл = 1.6 мм; dиз = 1.685 мм. В качестве пазовой изоляции используется пленкостеклопласт марки «Имидофлекс» класса нагревостойкости F (ТИ 155).

Магнитопровод статора и ротора выполняют шихтованным из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Сталь марки 2013 – исходя из рекомендаций /таблицы 3.2/.

Уточняем плотность тока в обмотке статора:


^ 3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Размеры пазов статора должны быть такими, чтобы обеспечивалось оптимальное размещение проводников обмотки, а магнитная индукция в зубцах и в ярме статора не выходила за рекомендуемые пределы, рисунок 3.1.


Рисунок 1 – К определению размеров зубцовой зоны статора
Определение размеров зубцовой зоны статора начинают с выбора магнитной индукции в зубцах и в ярме статора /таблица 3.3/: Вz1 = 1.75 Тл, Вz2 = 1.45 Тл.

Предварительное значение ширины зубца статора, м:
(24)
где – предварительное значение магнитной индукции в зубцах статора, Тл;

= 0,97 - коэффициент заполнения пакета сталью.

мм,
Предварительное значение высоты ярма статора, м:
(25)




Предварительное значение высоты паза статора, м:
(26)
мм.

Размеры паза статора, м:
(27)
где = 1 мм – высота шлица. Выбирается по /таблице 3.4/;

= 4.0 мм – ширина шлица. Выбирается по /таблице 3.4/


(28)


(29)


(30)

Уточненное значение высоты паза статора, м:
(31)

мм.

Полученные размеры определяют размеры паза в штампе. Для дальнейших расчетов необходимо получить размеры паза после шихтовки сердечника, т.е., 

размеры паза в свету. Из – за смещения листов статора при шихтовке эти размеры будут меньше размеров паза в штампе на величину припуска на шихтовку Δb и Δh.

Размеры паза в свету:
(32)
где = 0.2 мм – припуск на шихтовку по ширине паза.

(33)


(34)
где = 0.2 мм – припуск на шихтовку по высоте паза.

Площадь поперечного сечения пазовой изоляции, м2:
(35)
где = 0.4мм – толщина пазовой изоляции. Выбирается по /таблице 3.1/
Площадь поперечного сечения изоляции между слоями для двухслойных обмоток:
, (36)
где bпр =0.4 мм.- толщина изоляции между слоями обмотки. Выбирается по /таблице 3.1/
Свободная площадь паза, м2:
(37)



Критерием оценки результатов выбора размеров паза является значение коэффициента заполнения свободной площади паза обмоточным проводом:
(38)


Размеры паза b11 и b12 округлялись до десятых долей мм. По этой причине необходимо уточнить соответствующие значения ширины зубца и округлить их до сотых долей мм:
(39)


(40)

Среднее значение ширины зубца статора, м:
(41)

Расчетное значение ширины зубца статора, м:
(42)



Расчетная высота зубца статора, м:
(43)

Уточненное значение высоты ярма статора, м:
(44)

Выбор воздушного зазора:

Для двигателей средней и большой мощности:
(45)




^ 4 Расчет ротора
Наружный диаметр ротора, м:
(46)

Зубцовое деление ротора, м:
(47)
где = 28 паза – число пазов на роторе машины. Выбирается по рекомендациям, приведенным в /таблице 5.2/.
В двигателях мощностью до 100 кВт сердечник ротора непосредственно насаживают на вал. При таком исполнении ротора внутренний диаметр магнитопровода равен диаметру вала, м:
(48)
где Кв = 0,23 – коэффициент, который выбирается из /таблицы 5.2/.

мм.
Предварительное значение тока в стержне обмотки ротора:
(49)
где = 0.92 – коэффициент, зависящий от cosφн. Его значение определяется по /рисунку 5.1/;

- коэффициент приведения токов для двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора. Определяется по формуле:
(50)


где kск = 1 – коэффициент скоса пазов

Сечение стержня, м2:
(51)
где J2 – плотность тока в стержнях обмотки ротора. В асинхронных двигателях закрытого исполнения (IP44) плотность тока выбирается в пределах J2 = 2,5 ÷ 3,5
Форма пазов ротора определяется требованиями к пусковым характеристикам двигателя, его мощностью и числом полюсов. В асинхронных двигателях мощностью до 100 кВт на роторе выполняют овальные пазы, рисунок 5.1. При такой конфигурации пазов ширина зубцов, на большей их высоте, остается неизменной.

В асинхронных двигателях с h ≥ 160 мм пазы на роторе выполняются закрытыми. При таком исполнении пазов размеры шлицевой части имеют следующие значения: bш2 = 1.5 мм, hш2 = 0.7 мм, . Такая конструкция пазов позволяет ограничить величину пусковых токов. Размеры пазов ротора и соотношения между ними должны быть такими, чтобы магнитная индукция в зубцах и в ярме ротора не превышала допустимых значений. При неизменной плотности тока в стержне паз ротора может иметь разную высоту. При более глубоких пазах лучше проявляется эффект вытеснения тока в массивных стержнях ротора, что способствует возрастанию пускового момента. В то же время возрастает удельная проводимость пазового рассеяния, что приводит к снижению пусковых токов и коэффициента мощности.



Рисунок 2 – Овальный закрытый паз ротора
При овальных пазах ротора ширина зубцов ротора по высоте паза должна оставаться постоянной, м:
(52)
где = 1,8 Тл – магнитная индукция в зубцах ротора. Выбирается из /таблицы 5.3/
Размеры паза ротора, м:
(53)


(54)



(55)
.

Уточняем сечение стержня и определяем высоту паза:
(56)


(57)


В связи с округлением размеров паза b21, b22 и h22 необходимо уточнить ширину зубца ротора в двух сечениях, м:
(58)


(59)




Расчетная ширина зубца, м:
(60)

Среднее значение ширины зубца, м:
(61)


Ток кольца короткозамкнутого ротора, А:
(62)
где

Площадь поперечного сечения кольца (предварительно), м2:
(63)

Плотность тока в кольце выбираем на 15 – 20 % меньше, чем в стержне т.е. Jкл = 2 .




Средняя высота кольца принимается больше высоты паза ротора на 20 – 25 %:
(64)

Ширина кольца, м:
(65)


Средний диаметр кольца, м:
(66)




5 Расчет намагничивающего тока
Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя производят для номинального режима работы с целью определения суммарной намагничивающей силы, необходимой для создания рабочего магнитного потока в воздушном зазоре.

Магнитную цепь машины разбивают на пять характерных участков: воздушный зазор, зубцы статора и ротора, ярмо статора и ротора. Считают, что в пределах каждого из участков магнитная индукция имеет одно наиболее характерное направление. Для каждого участка магнитной цепи определяют магнитную индукцию, по значению которой определяют напряженность магнитного поля. По значению напряженности магнитного поля на участках магнитной цепи и соответствующей участку длине силовой линии поля, определяют намагничивающую силу. Необходимую намагничивающую силу определяют как сумму намагничивающих сил всех участков магнитной цепи. Магнитная цепь машины считается симметричной, поэтому расчет намагничивающей силы выполняют на одну пару полюсов.
Магнитное напряжение воздушного зазора, А:
(67)
где - коэффициент воздушного зазора. Учитывает возрастание магнитного сопротивления воздушного зазора, вызванное зубчатым строением поверхностей ротора и статора


Коэффициент, учитывающий увеличение магнитное сопротивление воздушного зазора вследствие зубчатого строения поверхности статора:
(68)

т.к. паз на роторе закрытый



Результирующий коэффициент воздушного зазора равен:
(69)

Магнитная индукция в зубцах статора, Тл:
(70)


Магнитная индукция в зубцах ротора, Тл:
(71)


Магнитное напряжение зубцовой зоны статора, А:
(72)
где = 1330 – напряженность магнитного поля в зубцах статора.

Определяется по /таблице В.3 приложения В/


Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора, А:
(73)
где = 1520 – напряженность магнитного поля в зубцах ротора. Определяется по /таблице В.3 приложения В/;


– расчетная высота зубца ротора, м:

Коэффициент насыщения зубцовой зоны:
(74)


Магнитная индукция в ярме статора, Тл:
(75)


Магнитная индукция в ярме ротора, Тл:
(76)


Расчетная высота ярма ротора, м:
(77)



Длина силовой линии поля в ярме статора и ротора, м:
(78)


(79)


Магнитное напряжение ярма статора, А/м:
(80)
где = 450 – напряженность магнитного поля в ярме статора. Определяется по значению магнитной индукции в ярме статора по кривым намагничивания, /таблица В.4 приложение В/

Магнитное напряжение ярма ротора, А/м:

(81)
где = 464 - напряженность магнитного поля в ярме ротора. Определяется по значению магнитной индукции в ярме ротора по кривым намагничивания, /таблица В.4 приложение В/

Суммарное магнитное напряжение всех участков магнитной цепи на пару полюсов, А/м:
(82)




Коэффициент насыщения магнитной цепи:
(83)

Намагничивающий ток, А:
(84)


или в относительных единицах:
(85)


Главное индуктивное сопротивление, Ом:
(86)
где



^ 6 Параметры рабочего режима
6.1 Активные сопротивления обмоток ротора и статора
Активное сопротивление обмотки статора, Ом:
(87)


где – удельное сопротивление материала обмотки статора;

– средняя длина витка обмотки статора, м

Средняя длина витка, м:
(88)
где - длина лобовой части обмотки статора, м


Длинна лобовой части обмотки статора, м:
(89)
(90)
где – среднее значение ширины катушки, м;

– выбирается из /таблицы 7.2/;

– выбирается из /таблицы 7.2/



Для всыпных обмоток, укладываемых в пазы до запрессовки сердечника в корпус, длина вылета прямолинейного участка катушки от торца сердечника до изгиба лобовой части В =0,01 м.

Среднее значение ширины катушки, м:
(91)


Активное сопротивление стержня обмотки ротора, Ом:
(92)
где – коэффициент увеличения активного сопротивления стержня вследствие вытеснения тока. В установившемся режиме =1;

– длина стержня, м

Активное сопротивление участка кольца, Ом:
(93)

Сопротивление фазы ротора, Ом:


(94)
где – коэффициент приведения:
Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, Ом:
(95)
где – коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора:

^ 6.2 Индуктивные сопротивления рассеяния асинхронного двигателя
Индуктивность рассеяния обмоток асинхронного двигателя определяется проводимостью путей потоков пазового рассеяния, потоков рассеяния лобовых частей обмоток и эквивалентной проводимостью для магнитных потоков высших гармоник магнитного поля или дифференциальным рассеянием.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора, Ом:
(96)


где λп1 – коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора;

λл1 – коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния обмотки статора;

λд1 – коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора

Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния определяется размерами паза статора и типом обмотки. Для трапецеидального паза с трапециевидной зоной клина:
(97)
где h3 – высота обмотки в пазу, м:
В двухслойных обмотках с укороченным шагом в некоторых пазах размещаются проводники разных фаз. Токи в этих проводниках сдвинуты во времени. В результате этого потоки пазового рассеяния уменьшаются и индуктивное сопротивление пазового рассеяния снижается. Это учитывают с помощью коэффициентов kβ и kβ`:


Коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния определяется по эмпирическому выражению:
(98)


Коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
(99)
где

= 1.21 – коэффициент, который определяют по /рисунку 7.2/ в зависимости от и βск . При отсутствии скоса пазов βск = 0
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, Ом:
(100)
где λп2 – коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора;

λл2 – коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния обмотки ротора;

λд2 – коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора.


Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния для овальных пазов ротора:
(101)
где = 1 – для номинального режима работы;


Коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния короткозамкнутой обмотке ротора:
(102)

Коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора:
(103)

где

Δz = 0,38 – определяем по /рисунку 7.4/

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора приведенное к обмотке статора, Ом:
(104)


Параметры машины принято выражать в относительных единицах. За базисное сопротивление принимают отношение номинального фазного напряжения к номинальному фазному току:
(105)


Параметры асинхронного двигателя в относительных единицах:

(106)


(107)


(108)

(109)


^ 7 Расчет потерь
Основные потери в магнитопроводе зависят от величины магнитной индукции, удельных потерь, технологических факторов и массы магнитопровода, а также от частоты перемагничивания магнитопровода. Частота перемагничивания магнитопровода ротора f2 = f ∙ s мала даже при номинальной нагрузке. По этой причине основные потери в стали определяют только в магнитопроводе статора.

Основные потери в стали статора:
(110)
где – основные потери в зубцах статора, Вт;

– основные потери в спинке статора, Вт
(111)
(112)
В этих формулах β = 1.5 – показатель степени, а = 2.5 – удельные потери мощности при магнитной индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц определяем по /таблице 8.1/. Коэффициенты kдz и kдa учитывают увеличение потерь в зубцах и в спинке из – за явления «наклёпа» в процессе штамповки листов статора. Для двигателей мощностью до 250 кВт принимаем kдz = 1.8, а kдa = 1.6.
Масса стали зубцов статора, кг:
(113)



Масса стали ярма статора, кг:
(114)


Добавочные потери в стали подразделяют на поверхностные и пульсационные.

Поверхностные потери вызваны пульсацией магнитной индукции в воздушном зазоре из – за раскрытия пазов. Потери возникают в поверхностном слое головок зубцов.

Поверхностные потери на статоре, Вт:
(115)
где


Так как В01 = 0, то Рпов1 = 0.
Поверхностные потери на роторе, Вт:
(116)
где

= 1.6 – коэффициент, учитывает влияние обработки поверхности головок зубцов статора и ротора на поверхностные потери. В двигателях мощностью до 160 кВт поверхности не обрабатывают.


Амплитуда пульсаций магнитной индукции в воздушном зазоре над головками зубцов:
(117)



Значения коэффициентов β01 и β02 зависят от отношения ширины шлица паза к величине воздушного зазора и определяются по /рисунку 8.1/: β01 = 0 – т.к. паз имеет закрытую форму и β02 = 0.28.


Пульсационные потери в зубцах вызваны периодическим изменением магнитного потока в зубцах, вследствие взаимного перемещения двух зубчатых поверхностей. Когда напротив зубца перемещается зубец противоположной стороны магнитная индукция выше, а когда паз – ниже. Пульсационные потери возникают во всем объёме зубца и зависят от частоты пульсаций магнитного потока зубца, амплитуды пульсации средних значений магнитной индукции в зубце и от массы зубцов.

Масса зубцов ротора, кг:
(118)


Амплитуда пульсаций средних значений магнитной индукции в зубцах, Тл:

Впул1 = 0, так как bш2 = 0 (закрытый паз).
(119)

Пульсационные потери мощности в зубцах статора равны нулю. Пульсационные потери мощности в зубцах ротора, Вт:
(120)




Общие добавочные потери в стали, Вт:
(121)


Полные потери мощности в стали, Вт:
(122)


Механические потери в двигателях со степенью защиты IP 44 и способом охлаждения ICO 141, Вт:
(123)
где


Реактивная составляющая тока статора практически равна току намагничивания:
(124)

Электрические потери мощности в обмотке статора в режиме холостого хода, Вт:
(125)


Активная составляющая тока холостого хода, А:


(126)


Ток холостого хода, А:
(127)


Коэффициент мощности в режиме холостого хода:
(128)


^ 8 Расчет рабочих характеристик
Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют зависимость от полезной мощности Р2, тока статора I1, потребляемой мощности Р1, коэффициента полезного действия η, коэффициента мощности cos φ и частоты вращения n (или скольжения s).

Расчёт рабочих характеристик производится по схеме замещения асинхронного двигателя, представленной на рисунке 9.1.


Рисунок 3 – Схема замещения асинхронного двигателя
Коэффициент рассеяния статора:
(129)


Коэффициент сопротивления статора:
(130)


Расчетные значения параметров схемы замещения:


(131)


(132)


(136)


Сопротивления короткого замыкания, Ом равны:
(137)


(138)


(139)


В соответствии с ГОСТ 183 – 74 добавочные потери при номинальной нагрузке для асинхронных двигателей общего применения:
(140)


Механическая мощность на валу двигателя, Вт:
(141)


Сопротивление схемы замещения Rн, эквивалентное механической мощности:
(142)


Полное сопротивление рабочего контура схемы замещения, Ом:
(143)


Номинальное скольжение:
(144)


Номинальная частота вращения ротора, об/мин:


(145)


Активная составляющая тока статора при синхронном вращении ротора, А:
(146)


Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении ротора, А:
(147)


Расчетный ток ротора, А:
(148)


Активная и реактивная составляющие тока статора, А:
(149)


(150)

Фазный ток статора, А:
(151)


Коэффициент мощности:
(152)


Потери мощности в обмотках статора, Вт:
(153)


Потери мощности в обмотках ротора, Вт:
(154)

Суммарные потери мощности в двигателе, Вт:
(155)

Потребляемая мощность, Вт:
(156)
(157)

Коэффициент полезного действия:
(158)

Для расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя задаются рядом значений полезной мощности на валу двигателя: 0.25P, 0.5P, 0.75P, 0.9P, 1.0P, 1.25P и результаты расчетов сводят в таблицу 1.
Таблица 1





0.25P2н

0.5Р

0.75Р

0.9Р

1.0Р

1.25Р

S

0.0033

0.007

0.01

0.012

0.013

0.017

I1, A

24.78

41.68

57.42

68.66

77.06

96.46

cos

0.778

0.905

0.93

.094

0.925

0.93




0.82

0.89

0.9

0.9

0.89

0.88

P1 Вт

1273.4

24882

35277

42424.8

47064.6

59212.2

n об/мин

2990

2979

2970

2964

2961

2949



Рисунок 4 – Рабочие характеристики


^ 9 Расчет пусковых характеристик
Пусковые свойства асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором оцениваются кратностью пускового момента и пускового тока, а также перегрузочной способностью, которая характеризуется кратностью максимального момента.

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором самым распространенным способом пуска является прямое включение на номинальное напряжение сети. В процессе пуска частота тока в обмотке ротора f2 = s ∙ f изменяется от частоты сети f (s = 1) до значений, соответствующих рабочим скольжениям. В диапазоне значений скольжения от s = 1, примерно, до критического s = sкр в массивных стержнях обмотки ротора возникает эффект вытеснения тока и ток по сечению стержня распределяется неравномерно. Чем ближе к воздушному зазору, тем плотность тока в стержне оказывается выше.

Во время прямого пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором токи в обмотке статора и ротора в 5 – 7,5 раз превышают номинальные. Это приводит к тому, что в машине, пропорционально токам, возрастают магнитные потоки рассеяния. Ферромагнитные участки магнитной цепи по путам потоков рассеяния насыщаются, а проводимость путей потоков рассеяния снижается. Следовательно, в ходе выполнения расчетов пусковых характеристик необходимо учитывать влияние эффекта вытеснения тока и насыщение путей потоков рассеяния на параметры машины.

Приведенная высота стержня при литой алюминиевой обмотке ротора и расчетной температуре 1150 С, м:
(159)
где – высота стержня, м


Высота стержня, м:
(160)

Коэффициенты и можно определить по /рисункам 10.1 и 10.2/: = 1.3, = 0.62.



По значению коэффициента определяем расчетную глубину проникновения тока в стержень, м:
(161)


Сечение стержня на расчетной глубине, м2:
(162)
где – ширина паза ротора на расчетной глубине, м:
Расчетный коэффициент увеличения сопротивления стержня:
(163)

Коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки ротора в результате эффекта вытеснения тока:


(164)

Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, с учетом эффекта вытеснения тока, Ом:
(165)


Так как на роторе выполняются закрытые пазы, то для вычисления последнего слагаемого в формуле (101) уточняют ток стержня, А:
(166)
где – приведенный ток обмотки ротора в режиме номинальной нагрузки. Определяется по результатам расчета рабочих характеристик

В формуле (101) ток стержня заменяем выражением , где – ожидаемая кратность пускового тока при выбранном значении скольжения, а – уточненное значение тока стержня в режиме номинальной нагрузки:

Значение индуктивного сопротивления рассеяния обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, с учетом эффекта вытеснения тока, Ом:
(167)
где

(168)

Коэффициент рассеяния статора в режиме пуска:
(169)

Коэффициент сопротивления статора:
(170)

Параметры схемы замещения в режиме пуска (рисунок 9.1):


(171)

(172)


(173)

Полное пусковое сопротивление, Ом:
(174)

Расчетный ток ротора при пуске, А:
(175)

Предварительное значение тока ротора при пуске с учетом насыщения, А:
(176)
где = 1.3 – коэффициент насыщения
Расчетная намагничивающая сила пазов статора и ротора, А:
(178)

Эквивалентное раскрытие паза, мм:
(179)

Для закрытых пазов ротора величину не рассчитывают.
Уменьшение проводимости пазового рассеяния:
(180)


Для закрытых пазов ротора величину не рассчитывают.
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния:
(181)



(182)

Коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
(183)
где

(184)

Расчетное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора, Ом:
(185)

Расчетное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, с учетом насыщения и вытеснения тока, Ом:
(186)

Полное сопротивление рабочего контура схемы замещения с учетом насыщения и вытеснения тока в обмотке ротора при пуске двигателя, Ом:
(187)
где

Расчетный ток ротора при пуске, А:
(188)

Активная составляющая тока статора при пуске, А:
(189)

Реактивная составляющая тока статора при пуске, А:


(190)

Ток статора при пуске, А:
(191)

Кратность пускового тока:
(192)

Пусковой момент, Н ∙ м:
(193)

Кратность пускового момента:
(194)

Пусковые характеристики рассчитывают для значений скольжения: 1.0, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2 и 0.1. Расчет аналогичный и результат сводим в таблицу 2.




Таблица 2




S







1

1

6.73

1.03

2

0.8

6.57

1.12

3

0.6

6.34

1.27

4

0.4

6.02

1.55

5

0.2

5.14

2.1

6

0.1

3.91

2.39



Рисунок 5 – Пусковые характеристики



10 Тепловой и вентиляционный расчет
Работа асинхронного двигателя сопровождается потерями мощности, которые в форме потоков тепловой энергии передаются от наиболее нагретых частей машины к менее нагретым и, в конечном итоге, передаются с охлаждаемых поверхностей окружающей среде. Передача тепла в твердых телах происходит посредством теплопроводности, а с нагретых поверхностей отдача тепла происходит преимущественно посредством конвекции и лучеиспускания. На пути движения тепловых потоков возникают перепады температуры. Цель теплового расчета асинхронного двигателя – это определение превышения температуры его отдельных частей над температурой охлаждающего воздуха.

В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором наиболее сильно, как правило, нагревается обмотка статора. Допустимое среднее значение превышения температуры обмотки статора над температурой охлаждающей среды (перегрев обмотки статора) зависит от класса нагревостойкости (температурного индекса) выбранного изоляционного материала. Перегрев обмотки статора должен быть ниже допустимых значений, установленных ГОСТ 183 – 74.

Потери мощности в обмотке статора подразделяют на потери в пазовой и лобовой части обмотки статора, Вт:
(195)
где = 1.07 – коэффициент, зависящий от выбранного класса изоляции по нагревостойкости


(196)

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки (0 С):
(197)
где – периметр поперечного сечения паза, м;



– односторонняя толщина пазовой изоляции, м;

= 0.16 Вт/(м ∙ 0 С) – средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции;

= 1.5 – среднее значение эквивалентного коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки из эмалированного провода. Определяется по /рисунку 11.1/


Превышение температуры внутренней поверхности магнитопровода статора над температурой воздух внутри машины, (0 С):
(198)
где К = 0.22 – коэффициент, учитывающий, что только часть потерь мощности в стали и пазовой части обмотки статора передаётся воздуху внутри машины, а остальная часть потерь передается через станину наружному воздуху. Определяется по /таблице 11.1/;

– коэффициент теплоотдачи с поверхности. Определяется по /рисунку 11.3/

Перепад температуры по толщине изоляции лобовой части катушки из круглого провода, (0 С):
(199)


Превышение температуры поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, (0 С):


(200)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, (0 С):
(201)

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды определяется в предположении, что температура корпуса равна температуре воздуха внутри машины. При этом:
(202)
где – сумма потерь мощности, отводимых в воздух внутри машины, Вт;

= 24 – коэффициент подогрева воздуха, Вт/(м20 С);

– условная поверхность охлаждения корпуса, м2
Для двигателей со степенью защиты IP44 из суммы вычитаются потери мощности на трение наружного вентилятора о воздух, составляющие примерно 0,9Рмех:
(203)
где

(204)


При расчете условной поверхности охлаждения корпуса учитывают поверхность рёбер станины, м2:
(205)
где = 0.38 м – условный периметр поперечного сечения рёбер корпуса двигателя. Определяется по /рисунку 11.6/
Среднее значение превышения температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, (0 С):
(206)

Требуемый расход воздуха для асинхронных двигателей со степенью защиты IP44, м3/с:
(207)
где – коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса машины

Расход воздуха, который может быть получен при заданных размерах двигателя, (м3/сек) для исполнения IP44 определяется по эмпирической формуле:
(208)



11 Механический расчет вала
Электрические машины общего назначения выполняют преимущественно с горизонтальным расположением вала. В этом случае вал несёт на себе всю массу вращающихся частей, через него передаётся вращающий момент машины. При сочленении машины с исполнительным механизмом посредством муфты на вал действуют дополнительные изгибающие силы. Кроме того, на вал могут действовать силы одностороннего магнитного притяжения, вызванные магнитной несимметрией, усилия, появляющиеся из – за наличия небаланса вращающихся частей, а также усилия, возникающие при появлении крутильных колебаний. Правильно сконструированный вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать все действующие на него нагрузки без появления остаточных деформаций. Вал должен также иметь достаточную жёсткость, чтобы при работе машины ротор не задевал о статор. Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше рабочих частот вращения машины. При критической частоте вращения вынуждающая сила небаланса имеет частоту, равную частоте собственных поперечных колебаний вала (т.е. наступает явление резонанса), при которой резко увеличиваются прогиб вала и вибрация машины.

Валы изготовляют из углеродистых сталей, преимущественно из стали марки 45. для повышения механических свойств сталей их подвергают термической обработке.

Размеры вала определяем при разработке конструкции. Вал имеет ступенчатую с большим диаметром в месте посадки магнитопровода ротора.
^ 13.1 Механический расчёт вала на жесткость

Рисунок 6 – Эскиз вала


Сила тяжести сердечника ротора с обмоткой и участком вала по длине сердечника, Н:
(209)
где – масса металла ротора;

– сила тяжести

Номинальный вращающий момент, Н:
(210)

Поперечная сила, действующая на свободный конец вала, Н:
(211)
где – коэффициент передачи упругой муфтой /2/;
R = 0.06 м – радиус делительной окружности шестерни /3/


Экваториальный момент инерции вала:
, (212)



Таблица 3 – Параметры вала участка b


di,

мм

Ji, м4

yi, м

yi3, м3

(yi3 - yi -13), м3




65

0.88 ∙ 10-6

16.5 ∙10-3

4.49 ∙ 10-6

4.49 ∙ 10-6

5.1

77

1.72 ∙ 10-6

66.5 ∙ 10-3

0.29 ∙ 10-3

2.86 ∙ 10-4

166.28

81

2.11 ∙ 10-6

178.5∙10-3

5.7 ∙ 10-3

5.41 ∙ 10-3

2.56 ∙ 103



Продолжение таблицы 3


di,

мм

Ji, м4

yi2, м2

(yi2 - yi -12), м3




65

0.88 ∙ 10-6

0.27 ∙ 10-3

0.27 ∙ 10-3

306.82

77

1.72 ∙ 10-6

4.42 ∙ 10-3

4.15 ∙ 10-3

2.412 ∙ 103

81

2.11 ∙ 10-6

3.19 ∙ 10-2

0.0275

1.303 ∙ 104



Sb=Sa=2.731103 м-1.
Прогиб вала посередине магнитопровода от силы тяжести, м:
(213)
где Е = 2.06 ∙ 1011 Па – модуль упругости /2/;

l = 357 ∙ 10-3 м –рисунок 6;

а = 178.5 ∙ 10-3 м – рисунок 6;

b = 178.5 ∙ 10-3 м – рисунок 6;


Прогиб вала посередине сердечника от поперечной силы, м:
(214)
где c = 108.5 ∙ 10-3 м – рисунок 6
Номинальный расчетный эксцентриситет:
(215)

Сила одностороннего магнитного притяжения, Н:
(216)

Прогиб от силы одностороннего магнитного притяжения, м:
(217)

Установившийся прогиб вала под действием силы магнитного притяжения, м:
(218)
Результирующий прогиб вала, м:
(219)

Т.е. составляет 0.09%, что допустимо.

Критическая частота вращения, об/мин:
(220)


^ 6.2 Механический расчёт вала на прочность
В расчете на прочность принимаем коэффициент перегрузки к = 2.

Напряжение на свободном конце вала в сечении А:

Изгибающий момент, Нм:
(221)

Момент сопротивления при изгибе, м3:
(222)




(223)

Напряжение в сечении Б:

Изгибающий момент, Нм:
(224)
где
Момент сопротивления при изгибе, м3:


Напряжение в сечении В:

Изгибающий момент, Нм:
Момент сопротивления при изгибе, м3:


Напряжение в сечении Д:

Изгибающий момент, Нм:
(225)

Момент сопротивления при изгибе, м3:


Напряжение в сечении Е:

Изгибающий момент, Нм:
Момент сопротивления при изгибе, м3:


Из сопоставления полученных данных следует, что наиболее загруженным является сечение А для которого:


^ 12 Конструирование двигателя
Конструирование начинается с разработки общих видов машины – продольного и поперечного разрезов. При конструировании учитываются требования к технологичности конструкции, удобству обслуживания при эксплуатации, экономичности, к установочным размерам и массе.

Одним из основных требований является требование технологичности конструкции для серийных машин массового производства. Серийное производство электрических машин создаёт условия для широкой унификации деталей и сборочных узлов, что способствует снижению трудоемкости работ и стоимости производства.

Разработку конструкции асинхронного двигателя производят по результатам электромагнитного расчета с учетом требований стандартов и начинают со статора, для которого известны внешний и внутренний диаметры, а также конструктивная длина.

Размеры лобовых частей обмотки статора определялись в разделах 2 и 6.

Лобовые части двухслойной обмотки статора показаны на рисунке 7.


Рисунок 7 – Лобовые части двухслойной обмотки статора
Магнитопроводы статоров асинхронных машин выполняются из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. С целью снижения распушения зубцов вблизи торцов, крайние листы пакета статора выполняют из более толстой стали, или листы толщиной 0,5 мм попарно соединяют точечной сваркой. При высоте оси вращения до 250 мм магнитопровод шихтуют на цилиндрическую оправку диаметром, равным внутреннему диаметру статора. Магнитопровод, собранный таким образом, прессуют и скрепляют по внешнему диаметру. Сердечник статора двигателя с высотой оси вращения 160 – 355 мм скрепляют П – образными стальными скобами. Скобы укладывают в специальные канавки, выполненные по внешней поверхности магнитопровода, концы скоб загибают. Канавки имеют форму ласточкиного хвоста. После укладки в пазы и пропитки обмотки лаком магнитопровод запрессовывают в станину и закрепляют стопорными винтами.



Магнитопроводы роторов асинхронных машин выполняются из листов, отштампованных из внутренней высечки, получаемой, при штамповке листов статора. Листы короткозамкнутых роторов набирают на оправку. Набранный на оправку и опрессованный магнитопровод ротора поступает на заливку

алюминием. Магнитопровод с короткозамкнутой обмоткой снимают с оправки и напрессовывают на вал. В асинхронных двигателях с высотой оси вращения до 250 мм магнитопровод ротора с обмоткой напрессовывают на вал без шпонки. Размеры магнитопровода ротора определены в ходе электромагнитного расчета.

Величина воздушного зазора в асинхронном двигателе относительно невелика и на чертежах его принято показывать условно.

Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных двигателей с высотой оси вращения h ≤ 355 мм выполняют заливкой спрессованных сердечников алюминием марки А5. одновременно со стержнями и замыкающими кольцами отливаются вентиляционные лопатки толщиной bл = 4 мм, lл = 75 мм, hл = 28 мм, Nл = 12 лопаток, рисунок 8.


Рисунок 8 – Конструкция лопаток
Оболочка асинхронной машины (станина и подшипниковые щиты) является несущей конструкцией. Станину и подшипниковые щиты при данной мощности изготавливают преимущественно из чугуна. Чугунные станины, полученные при литье в земляные формы, обеспечивают большую механическую прочность и стабильность размеров при сборочных операциях.

Станины асинхронных двигателей серии АИ с высотой вращения 45 – 112 мм выполняют из алюминиевого сплава, с продольно-поперечным оребрением и с прилитым выводным устройством.

Толщину станины выбирают из условия необходимой жесткости и прочности.



При литье в земляные формы толщину станины можно выбрать по /рисунку 12.5/: = 10 мм.

Оребрёнными выполняются станины асинхронных двигателей со степенью защищенности IP44.

Высота ребра, мм:
(226)


Число рёбер на четверть поверхности статора:
(227)

По внешнему диаметру станины и числу рёбер определяют расстояние между осями рёбер (шаг оребрения). Радиус округления ребра и угол между боковыми поверхностями ребра βр (рисунок 9) в зависимости от высоты оси вращения, можно принять по /таблице 2.2/: = 2.5; βр = 40.

Рисунок 9 – Ребро станины
Выводное устройство машины состоит из закрытой коробки выводов с расположенной в ней изоляционной доской зажимов. Коробка выводов снабжена приспособлением для крепления подводимых проводов. Ввод кабеля может осуществляться через один или два штуцера.



В асинхронных двигателях с высотой оси вращения 45 – 250 мм коробку выводов размещают сверху станины.

В асинхронных двигателях с высотой оси вращения 160-250 мм коробка выводов допускает поворот с фиксацией положения через каждые 1800.

В верхней части станины делают приливы, в которых высверливают отверстия и нарезают резьбу для рым – болтов. Рым болт выбираем по массе асинхронного двигателя по /приложению Г/:
Таблица 4 – размеры, масса и грузоподъёмность рым – болта


Условное

обозначение

резьбы, мм

Размеры, мм

Масса,

кг

Допустимая

масса

машины,

кг

d1

d2

d3

d4

h

h1

l

l1







М10

45

25

10

25

16

8

21

15

0.12

200

Рисунок 10 – рым-болт
При проектировании станины асинхронного двигателя в нижней её части предусматривают лапы, с помощью которых АД крепится к фундаменту. Расположение лап и их размеры должны быть такими, чтобы болты крепления свободно вставлялись в отверстия в лапах. Станина имеет зажимы для заземления.

К торцам станины с помощью болтов привертывают торцевые щиты, которые прикрывают лобовые части обмоток АД.



В торцевых (подшипниковых) щитах выполняют отверстия, в которых размещают подшипники. Отверстие в подшипниковом щите выполнено сквозным, подшипник крепят в подшипниковом щите посредством подшипниковых крышек.

В АД с высотой оси вращения 71 – 355 мм подшипниковые щиты выполняются литыми из чугуна с внутренним оребрением.

Для сопряжения подшипниковых щитов со станиной и для обеспечения соосного расположения ротора внутри статора на торцевой поверхности подшипниковых щитов и станины выполняют специальные заточки (кольцевые буртики).

Подшипниковые щиты АД серии АИ имеют внутреннюю замковую поверхность, полностью прилегающую к станине.

Подшипниковые щиты крепят к станине с помощью болтов. С этой целью на подшипниковых щитах выполняют приливы или ушки с отверстиями – 4шт. На станине выполняют усиленные рёбра или специальные приливы, в которых высверливают отверстия и нарезают резьбу для крепления щитов с помощью болтов.

Асинхронные двигатели общего назначения выполняются преимущественно с горизонтальным расположением вала. При таком исполнении вал несёт на себе нагрузку от всех элементов конструкции, расположенных на валу, через него передается вращающий момент.

Размеры вала определяются при конструировании и проверяются в результате механического расчета. Конструкция вала должна быть технологичной и обеспечивать наибольшую простоту сборки ротора.

Число ступеней вала определяется количеством элементов конструкции машины, расположенных на валу. С целью снижения концентрации при переходе с одной ступени вала на другую выполняют закругления (галтели). Отношение радиуса галтели к диаметру вала должно быть больше 0,05. По этой же причине отношение диаметров двух соседних ступеней должно быть меньше 1,3.

Диаметр вала под магнитопровод является наибольшим. Он определялся предварительно по формуле (48). Диаметр шейки вала должен соответствовать внутреннему диаметру выбранного подшипника. Выступающий конец вала может быть коротким и длинным.

Диаметр и длина выступающего конца вала, размеры шпонки и шпоночного паза и длительно допустимый момент вращения представлены в таблице 5. Принятые обозначения соответствуют рисунку 11.
Таблица 5 – размеры вала двигателя


М,

Н ∙ м

d1

l1

b1

h1

t

мм

450

60

140

18

11

7.0






Рисунок 11 – Вал электродвигателя
Диаметры d2 и d3 в зависимости от диаметра выступающего конца вала представлены в таблице 6. и показаны на рисунке 12.
Таблица 6 – Диаметры ступеней вала


d1

d2

d3

60

65

77


Рисунок 12 – Диаметры ступеней вала
В машинах с горизонтальным расположением вала подшипники являются поддерживающими опорами. Через них на подшипниковые щиты и станину передаются все силы, действующие на вал ротора.

Асинхронные двигатели при любой форме конструктивного исполнения имеют две подшипниковые опоры, одна из которых «плавающая», а вторая –



«фиксирующая». Подшипник «плавающей» опоры (со стороны выступающего конца вала) воспринимает радиальную нагрузку, а подшипник в «фиксирующей» опоре воспринимает радиальную и осевую нагрузки.

Подшипниковый узел состоит из подшипника, подшипниковых крышек, закрывающих подшипник и препятствующих вытеканию смазки, элементов уплотнения, фиксирующих и крепительных деталей.

В АД с горизонтальным расположением вала применяют радиальные однорядные шарико- и роликоподшипники. Двигатели с высотой оси вращения 225 мм имеют два шарикоподшипника: средней серии со стороны выступающего конца вала и лёгкой серии со стороны вентилятора. Применяем подшипник №313: d = 65 мм, D = 140 мм, В = 33 мм, рисунок 13.


Рисунок 13 – Конструкция шарикоподшипника

Подшипниковые узлы АД с высотой оси вращения 225 мм выполняются с лабиринтными уплотнениями и имеют устройство для пополнения и замены смазки без разборки.

В машинах со степенью защиты IP44 и способом охлаждения ICO141 для наружного обдува корпуса используют радиальный центробежный вентилятор (с прямыми лопатками), расположенный на конце вала со стороны, противоположной приводу.

Вентиляторы выполняют литыми из алюминиевых сплавов. Их армируют стальной втулкой, дающей возможность сохранять необходимую посадку при повторной посадке на вал.

Вентилятор закрывают кожухом. Кожух с торца снабжён решеткой для входа воздуха. Диаметр решетки на кожухе вентилятора составляет 1.4h = 1.4 ∙ 200 = 280 мм. Окна решетки имеют размеры не более 8 × 8 мм, что обеспечивает совре

менные требования по технике безопасности. Кожух вентилятора охватывает рёбра на станине.

Двигатели с высотой оси вращения свыше 132 мм имеют вентилятор из алюминиевого сплава и кожух из стального проката. Посадка вентилятора осуществляется на шпонку.

Наружный диаметр вентилятора, м:
(228)

Ширина лопаток вентилятора, м:
(229)

Число лопаток вентилятора:
(230)


Принимаем 4 лопатки.



Заключение
В курсовом проекте был спроектирован асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Расчет выполнялся вручную и с использованием ЭВМ. В ручном расчёте были изложены и рассмотрены все разделы: электромагнитный, тепловой, вентиляционный и механический.

В электромагнитном расчёте содержатся вопросы по расчёту параметров, энергетических и пусковых характеристик двигателя. Для статора выбрана двухслойная петлевая обмотка с числом параллельных ветвей а = 2, диаметр обмоточного провода dиз = 1.685 мм и изоляция класса нагревостойкости F. Укладка обмотки в пазы статора производится ручным способом. Пазы на статоре имеют трапецеидальную форму. Статор собирается из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм. Пазы на роторе закрытые, имеют овальную форму. Коэффициент полезного действия = 89, коэффициент мощности = 0.925. Тепловой расчёт включает в себя определение превышения температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, которая равна .

В вентиляционном расчёте определялся расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором, необходимого для охлаждения двигателя.

Заданием на курсовое проектирование предусмотрен расчет вала на жёсткость и прочность. Было произведено конструирование узлов и деталей двигателя.

Графическая часть выполнена на двух листах формата А1. На первом листе показан общий вид двигателя, а на втором – схема обмотки статора, характеристики и эскизы пазов статора и ротора.



^ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ТСТОЧНИКОВ


  1. «Проектирование электрических машин». Под редакцией профессора И. П. Копылова, - М., Высшая школа, 2005 г.

  2. «Проектирование асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором». А.М.Кутарев, - Учебное пособие. – Оренбург: ОГУ, 2003 г.

  3. «Электрические машины». И. П. Копылов, - М., Логос, 2000 г.

  4. «Общая электротехника с основами электроники». И. А. Данилов, П. М. Иванов, - М., Высшая школа, 2000 г.

  5. Электротехнический справочник. Т. 1. Под редакцией П. Г. Грудинского и др., - М., Энергия, 1974.

  6. Методические указания к курсовому проекту. М. В. Хиврин, - М., МГГУ, 2002

  7. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская, - М., Энергоиздат, 1982 г.



Скачать файл (1107.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru