Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором - файл 1.doc


Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
скачать (4804 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc4804kb.19.12.2011 06:51скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Восточно-Казахстанский Технический Университет им. Д.Серикбаева

Факультет информационных технологий и энергетики

Кафедра «Промышленной энергетики»

Специальность 050718 «Электроэнергетика»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ


на курсовую работу
Спроектировать трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А климатического исполнения “У3”. Напряжение обмотки статора U=220/380 В.

Исходные данные для электромагнитного расчета асинхронного двигателя являются:

  1. Номинальное фазное напряжение (В) – U 220

  2. Схема соединение концов обмотки статора – Ү/Ү

  3. Частота питающей сети – f1=50 Гц

  4. Синхронная частота вращения поля статора – n1 - 1000 об/мин

  5. Степень защиты - IP

  6. Геометрические размеры сердечника:

    Наружный диаметр сердечника статора

    Da

    0,437

    м
    ^

    Внутренний диаметр сердечника статора




    D


    0,290

    м

    Длина сердечника статора


    l1




    м

    Воздушный зазор

    δ

    0,001

    м

    Размеры пазов статора

    b11

    b12

    h11

    bш1

    hш1

    0,0071

    0,01

    0,034

    0,0037

    0,001

    м

    м

    м

    м

    м

    Размеры пазов ротора

    b21

    b22

    h21

    bш2

    hш2

    0,008

    0,0031

    0,04

    0,0015

    0,001

    м

    м

    м

    м

    м

  7. Число пазов статора – Z1 72

  8. Число пазов ротора – Z2 56

  9. Скос пазов ротора – bск 0

  10. Ширина короткозамыкающего кольца – акл 0,03

  11. Высота короткозамыкающего кольца – bкл 0,046


Задание выдал преподаватель А.А.Сарсенова

Студент М.К. Бабаханова

Вариант №

« »_______________ 2008 г.

^ 2 Расчёт геометрических размеров сердечников статора, ротора, расчет постоянных.


      1. Расчетная длина сердечника статора (м):


lδ= l1 0,05+0,3*D=0,05+0,3*0,29=0,137


      1. Размеры пазов статора (м) (рисунок 2):

  • высота паза


hn1= h11+ hш1 =0,034+0,001=0,035


  • высота зубца


hz1= hn1 =0,035


  • высота коронки


hк1= (b11- bш1)/3,5=(0,0071-0,0037)/3,5=0,00097


  • размер паза


h12= h11- hк1=0,034-0,00097=0,03


      1. Зубцовый шаг статора (м):


t1= πD/ Z1 =3,14*0,290/72=0,013


      1. Ширина зубца статора (м):


b ́ z1=

b ́ ́ z1=

2.1.5 Средняя ширина зубца статора (м):

bz1=( b ́ z1 + b ́ ́ z1)/2 =(0,0057+0,0057)/2=0,0057



      1. Высота ярма статора (м):



hа=[ Da-(D+2 hn1)]/2=[0,437-(0,290+2*0,035)]/2=0,0385


      1. Длина сердечника ротора (м):



l2= l1+0,005=0,137+0,005=0,142


      1. Наружный диаметр сердечника ротора (м):


D2= D-2δ=0,290-2*0,001=0,288


      1. Внутренний диаметр сердечника ротора (м):


Dj= 0,3D=0,3*0,290=0,087


      1. Размеры пазов ротора (м):

- высота паза ротора
hn2= h21+ hш2=0,04+0,001=0,041
- высота зубца ротора

hz2= hn2=0,041

- размер паза

h22= h21 – (b21+ b22)/2=0,04-(0,008+0,0031)/2=0,03445


      1. Зубцовый шаг ротора (м):


t2= πD2/ Z2 =3,14*0,288/56=0,016


      1. Ширина зубца ротора (м):


b ́z2=

b ́ ́z2=

2.1.13 Средняя ширина зубца ротора (м):
bz2=( b ́ z2 + b ́ ́ z2)/2 =(0,0076+0,0086)/2=0,0081

      1. Высота ярма ротора (м):

hj=(D2-Dj-2hn2)/2 =(0,288-0,087-2*0,041)/2=0,0595


      1. Относительная величина скоса пазов:

β́ск= bск/ t2 =0/0,016=0


      1. Площадь поперечного сечения паза ротора, сечения стержня к.з. обмотки ротора (мм2):

qc =
2.1.17 Площадь поперечного сечения коротко замыкающего кольца обмотки ротора (мм2 ):
qклклbкл106 =0,03*0,046*106 =1380


      1. Синхронная угловая скорость вращения магнитного поля (рад/с):

Ω=2πn1/60 =2*3,14*1000/60=104,67


      1. Число пар полюсов машины:



р= 60f/n1 =60*50/1000=3


      1. Полюсное деление (м):


τ = πD/2p = 3,14*0,437/2*3=0,2287


      1. Число пазов на полюс и фазу:



q= Z1/(2pm1)=72/(2*3*3)=4
где m1=3 - число фаз обмотки статора.

3


Расчет обмоток статора и ротора


3.1.1 Выбор типа обмотки статора:

3.1.2 Коэффициент укорочения шага:

Для двухслойной обмотки β=0,78-0,83. Отсюда шаг обмотки
y= β Z1/2p=0, 78*72/2*3=9, 36=9
где у - целое число.
3.1.3 Обмоточный коэффициент:
Коб1 = Кy1Кр1=0,94*0,958=0,9
где Кy1 = sin(β*90°) – коэффициент укорочения,

Кр1 – коэффициент распределения, является функцией q – числа пазов на полюс и фазу и определяется по таблице 1.

Таблица 1 – Для выбора коэффициента распределения

q

1

2

3

4

5

6



Кр1

1,0

0,966

0,960

0,958

0,957

0,956

0,955

3. 1.4 Расчётная мощность асинхронного двигателя (Вт):
Р́=1,11D2lδΩКоб1ABδ=1,11*0,292*0,137*104,67*0,9*35*103*0,83=34,998*103Вт

где А – линейная нагрузка,

Bδ – магнитная индукция.

А, Bδ определяются по графикам зависимостей линейной нагрузки и магнитной индукции от Da (рисунок 3).

Рисунок 3 – Графики зависимостей линейной нагрузки и магнитной индукции

В=0,825Тл, А=35*103

3.1.5 Номинальный ток обмотки статора (А):

I= Р́/3E1 =34998/3*213,4=54,67
где E1EU=0,97U=0,97*220=213,4



3.1.6 Сечение проводников фазы обмотки статора (мм2):

qф = I/J1 =54,67/5,5=9,94

где J1 – плотность тока (А/мм2)
3.1.7 Выбор диаметра и сечения элементарного проводника. Диаметр голого элементарного проводника d должен удовлетворять двум условиям:
d = (0,5÷1,0)h/100=0,6*250/100=1,5
где h высота оси вращения в мм d < 1,8 мм. Руководствуясь этими условиями выбираем диаметр голого провода по приложению Б округляя его до ближайшего стандартного значения. Находим сечения элементарного проводника qэл и диаметр изолированного провода du3. Значение диаметра изолированного провода должно удовлетворять условию 1,585+1,5≤0.037 [1]

du3 + 1,5 ≤ bш1. Если последнее условие не выполняется, то необходимо задаться новым меньшим значением диаметра голого провода.0.003≤0.037

3.1.8 Число параллельных элементарных проводников в фазе:

nф = qф/ qэл =9,94/1,767=5,625=6
Если nф не равно целому числу, то округляем nф до ближайшего целого числа пересчитывая при этом значения qф и qзл изменяя I1 и d.

3.1.9 По таблице 2.2 выбираем число параллельных ветвей обмотки – а.
Таблица 2 – Для выбора параллельных ветвей обмотки

Тип

Число пар полюсов

1

2

3

4

Возможное число параллельных ветвей а

однослойная

1

1;2

1;3

1;2;4

двухслойная

1;2

1;2;4

1;2;3;6

1;2;4;8


3.1.10 Число элементарных проводников в одном эффективном (т.е. число проводников в одной параллельной ветви обмотки):
nэл = nф/ a=6/6=1
Уточняем значение плотности тока (А/мм2):
J1 = I/ qф,=54,67/11=4,97
qф = qэл nэла=1,767*1*6=10,602=11

3.1.11 Основной магнитный поток (Вб) и линейная нагрузка (А/м):

Ф = BδDlδ/p=0,83*0,29*0,137/3=0,01
А = 6w1I/πD =6*107*54,67/3,14*0,29=38543,97


      1. Число витков в фазе (предварительное):


w1 = E1/(4,44 Коб1f1Ф)=213,4/(4,44*0,9*50*0,01)=106,8=107


      1. Число эффективных проводников в пазу:

Un = 2w1am1/Z1 =2*106*6*3/72=53
Округляем значение Un до целого числа для однослойной обмотки, до целого четного числа для двухслойной обмотки.


      1. Уточненное значение числа витков:


w1 = Un Z1/2аm1 =53*72/2*6*3=106


      1. Уточненное значение потока (Вб):


Ф = 0,97 U/(4,44Коб1 f1 w1)0,97*220/(4,44*0,94*50*106)=0,00965


      1. Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл):


Bδ = Фр/Dlδ=0,01*3/0,29*0,137=0,76


      1. Магнитная индукция в зубцах статора и ротора (Тл):



BZ1 = ,
BZ2 = ,
где Кс = 0,97 коэффициент заполнения пакета сталью


      1. Магнитная индукция в ярмах статора и ротора (Тл):

Bа = ,
BJ =
Значения магнитной индукции в зубцах и ярмах должны удовлетворять условиям: BZ1, BZ2 < 1,9 Тл и Bа, BJ < 1,6 Тл.

Если условия не выполнятся, то необходимо уменьшить исходное значение (Bδ) и произвести пересчет п.п.3.1.4 – 3.1.19

3.1.19 Свободная площадь паза статора – площадь, занимаемая проводниками для однослойной обмотки. В данной формуле все величины выражены в миллиметрах:
S′пс=½(b11+b12)h12-Lu(∆u+∆b)=0,5*(0,0071+0,01)*103*0,03*103-77,1(0,4+0,2)=210,24
где Lu - длина пазовой изоляции по периметру паза;
Lu = 2h12+ b11+b12=(2*0,03+0,0071+0,01)*103=77,1
u=0,4 - толщина пазовой изоляции;

∆b = - припуск на расшихтовку сердечника (∆b = 0,1 – для h≤100, ∆b = 0,2 – для h>100)


      1. Свободная площадь паза статора для двухслойной обмотки (мм2):


S'′пс = S′пс – 0,75∆u(b'11+b'12)=210,24-0,75*0,4(0,0071+0,01)103=205,11


      1. Коэффициент заполнения паза статора:


К3 = (d2из Unnэл)/Sпс(1,5852*53*1)/205,11=0,65
где Sпс = S'′пс для двухслойной обмотки.

Значения К3 должны находится в пределах 0,8. Если значение К3 меньше (больше) указанных пределов, то следует увеличить (уменьшить) диаметр провода за счет уменьшения (увеличения – в пределах рекомендуемых значений) плотности тока по п.3.1.6 или увеличить (уменьшить) выбираемое значение линейной нагрузки по п. 3.1.4 и произвести перерасчет всех последующих позиций.



      1. Ток в стержне ротора (А):

I2 = 0,9(6w1Коб1) I/ Z2 =0,9(6*106*0,9)*54,67/56=502,92
Плотность тока в стержне ротора (А/мм2):

J2 = I2/ qc=502,92/3293,874=0,15


      1. Ток кольца короткозамкнутой обмотки ротора (A):


Iкл = I2/∆=502,92/0,34=1479,18
где ∆=2sin(180*p/Z2)=2sin(180*3/56)=0.34



      1. Плотность тока в кольце (А/мм2):


Jкл = Iкл/ qкл=1479,18/1380=1,07

Плотность тока в стержне должна быть меньше плотности тока в стержне ротора J2на 15-20%.

4 Расчет магнитной цепи
4.1.1Расчет магнитной цепи проводится для определения МДС и намагничивающего тока статора, необходимого для создания в двигателе требуемого магнитного потока. На рисунке 4 представлена расчетная часть магнитной цепи четырехполюсной машины, которая состоит из пяти последовательно соединенных участков: воздушного зазора, зубцовых слоев статора и ротора, спинки статора и спинки ротора. МДС на магнитную цепь на пару полюсов Fц определяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи.
Fц = Fδ + Fz1 + Fz2 + Fa +FJ
4.1.2 Магнитное напряжение воздушного зазора на пару полюсов (А):
Fδ = 1,6BδδКδ 106=1,6*0,76*0,001*1,26*106=1532,16
где Кδ - коэффициент воздушного зазора, учитывающий зубчатость статора и ротора
Кδ = Кδ1Кδ2=1,19*1,06=1,26
Кδ1 =
Кδ2 =


      1. Магнитное напряжение зубцового слоя статора (А):
^

Рисунок 4 - Магнитная цепь четырехполюсного асинхронного двигателя






Fz1 = Hz1 Lz1=406*0,07=28,42
Lz1 = 2hz1=2*0,035=0,07

Bz1=1.1; Hz1=406
где Hz1 – напряженность магнитного поля в зубцах статора при трапецеидальных пазах определяется непосредственно по приложению В[1] для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п.3.1.17


      1. Магнитное напряжение зубцового слоя ротора (А):


Fz2 = Hz2 Lz2=820*0,082=65,6
Lz2 = 2hz2=2*0,041=0,082

Bz2=1,5; Hz2=820
где Hz2 – напряженность магнитного поля в зубцах ротора при определяется непосредственно по приложению В[1] для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п.3.1.17

      1. Магнитное напряжение ярма статора (А):

Fа = Hа Lа=181*0,09=16,29
Lа = π(Da-hа)/2p=3,14(0,437-0,0385)/2*3=0,2

Ha =181; Ba=0,9

Так как Lа не удовлетворяет условия, принимаем Lа =0,09

где Ha –определяется непосредственно по приложению Г[1] для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п.3.1.18

      1. Магнитное напряжение ярма ротора (А):


FJ = HJ LJ=95*0.08=7,6
LJ = π(D2-2hz2-hJ )/2p=3,14(0,288-2*0,041-0,0595)/2*3=0,08

BJ=0,6; HJ=95
где HJ –определяется непосредственно по приложению Г[1] для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п.3.1.18

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи определяется по п.4.1.1

      1. Fц = Fδ +Fz1+ Fz2 + Fa +FJ =1532,16+28,42+65,6+16,29+7,6=1650,07



      1. Коэффициент насыщения магнитной цени двигателя:

Кμ = Fц/ Fδ=1650,07/1532,16=1,08



      1. Намагничивающий ток (А):


Iμ =


      1. Относительное значение намагничивающего тока:


Iμ* = Iμ / I


  1. Активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора.



      1. Среднее значение зубцового деления статора (м):


tср1 = π(D+hz1)/Z1=3,14(0,29+0,035)/72=0,014


      1. Средняя ширина катушки (секции) статора (м):


bср1 = tср1 y=0,014*9=0,13

где y - шаг обмотки. y=9



      1. Средняя длина лобовой части секции статора (м):


lл1 = (1,16+0,14р)bср1 =(1,16+0,14*3)*0,13=0,2


      1. Средняя длина витка обмотки статора (м):


lср1 = 2(l1+lл1) =2(0,137+0,2)=0,67


      1. Длина вылета лобовой части обмотки статора (м):

lb1 = (0,12+0,15р)bср1+0,01=(0,12+0,15*3)*0,13+0,01=0,08


      1. Длина проводников фазы обмотки (м):


L1 = lср1w1=0,67*106=71,02


      1. Активное сопротивление обмотки статора приведенное к рабочей температуре 115° (для класса изоляции F) (Ом):


r1 = ρ115L1/ qф,=1/41*71,02/11=0,16
где ρ115 = 1/41 ((Ом*мм2)/м)– удельное сопротивление меди при 115°.

5.1.8 Активное сопротивление обмотки статора приведенное к рабочей температуре 115° (для класса изоляции F) в относительных единицах:
r1* = r1I1/ U1=0,16*54,67*220=1924,38
где I1 и U1 номинальные значения фазного тока и напряжения.
5.1.9 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора зависит от проводимостей: пазового рассеяния, дифференциального рассеяния и рассеяния лобовых частей.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при трапецеидальном пазе (рисунок 1 и 2):
λn1 =
где Кβ1 и К'β1 – коэффициенты, учитывающие укорочение шага обмотки β (см. п.3.1.2) определяется по таблице 3.
Таблица 3 – Для выбора коэффициентов, учитывающих укорочение шага обмотки

β

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Кβ1

0,62

0,73

0,82

0,88

0,93

1,0

К'β1

0,5

0,66

0,77

0,84

0,92

1,0



      1. Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния статора:


λg1 = (0,9t1 (qKоб1)2Кδ1Кш1)/δКδ=(0,9*0,013(4*0,9)2*0,006*0,965)/0,001*1.26=0.7
где Кδ1 = f(q) - коэффициент дифференциального рассеяния определяется по таблице 4.

Кш1 -коэффициент учитывающий влияние открытия паза.
Кш1 = 1-(0,033b2ш1/t1δ)=1-(0,033*0,00372/0,013*0,001)=0,965

Таблица 4 – Для выбора коэффициента дифференциального рассеяния

q

Коэффициент Кδ1

Однослойная обмотка

Двухслойная обмотка

1

0,070

0,060

2

0,028

0,023

3

0,014

0,011

4

0,009

0,006

5

0,007

0,004

6

0,005

0,003



      1. Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора:



λл1 = 0,34(q/l1)(lл1 – 0,64βτ) =0,34(4/0,137)(0,2-0,64*0,78*0,2287)=0,85


      1. Коэффициент магнитной проводимости обмотки статора:


λ1 = λn1 + λg1 + λл1 =1,66+0,7+0,85=3,21


      1. Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора (Ом):


x1 =


      1. Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора в относительных единицах:


x1* = x1I/ U =0,325*54,67/220=0,08


      1. Индуктивное сопротивление взаимной индукции основного магнитного потока (Ом):

x12 = U/Iμ=220/19,22=11,45



      1. Активное сопротивление стержня (Ом):


rс = ρ115l2/ qc=0,05*0,142/3293,874=2,155*10-6
где ρ115 = 1/20,5 (Ом*мм) удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки ротора при 115°.



      1. Сопротивление участка кольца между двумя соседними стержнями (Ом):


rкл =
где Dклср = D2 – bкл =0,288-0,046=0,242 - средний диаметр кольца.


      1. Коэффициент приведения тока кольца к току стержня:


∆ = 2sin(180*p/Z2)=2sin(180*3/72)=0,26


      1. Сопротивление кольца приведенное к стержню (Ом):


rклпр = rкл /∆2 =0,4*10-6/0,262=5,9*10-6
5.1.20 Активное сопротивление обмотки ротора (стержня и двух колец) (Ом):
r2 = rс +2rклпр =2,155*10-6+2*5,9*10-6=13,955*10-6


      1. Активное сопротивление обмотки ротора приведенное к обмотке статора (Ом):


r'2 = r2(12(w1Коб1)2/Z2)=13,955*10-6(12(106*0,9)2/72)=0,021

      1. Активное сопротивление обмотки ротора приведенное к обмотке статора в относительных единицах:

r'2* = r'2I/U=0,021*54,67/220=0,0052


      1. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора при овальном пазе (рисунок 1 и 2):


λп2 =


      1. Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ротора:


λg2 =t2/(12δКδ)=0,016/12*0,001*1,26=1,06


      1. Коэффициент проводимости лобового рассеяния ротора:

λл2 =


      1. Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора:


λ2 = λn2 + λg2 + λл2=2,68+1,06+0,8=4,54


      1. Индуктивное сопротивление обмотки ротора (Ом):


x2 = 7,9f1l1λ210-6 =7,9*50*0,137*4,54*10-6=0,0025


      1. Индуктивное приведенное сопротивление обмотки ротора (Ом):


x'2 = x2 (12(w1Коб1)2/Z2 )=0,0025(12(106*0,9)2/72)=0,38


      1. Индуктивное приведенное сопротивление обмотки ротора в относительных единицах:


x'2* = x'2I/U =0,38*54,67/220=0,09


  1. ^ Потери в стали механические и добавочные потери


Потери в стали (магнитные потери) и механические на зависят от нагрузки, поэтому они называются постоянными потерями и могут быть определены до расчета рабочих характеристик.

      1. Расчетная масса стали зубцов статора при трапециидальных пазах (кг):


Gz1 = 7,8Z1bz1hz1l1Kc103 =7,8*72*0,00925*0,035*0,137*0,97*103=24,16


      1. Магнитные потери в зубцах статора для стали 2013 (Вт):


Pz1 = 4,4B2z1 Gz1 =4,4*1,12*24,16=128,63


      1. Масса стали ярма статора (кг):


Gа1 = 7,8π(Da - hz1)hal1Kc103=7,8*3,14*(0,437-0,035)*0,0385*0,137*0,97*103=50,37


      1. Магнитные потери в ярме статора для стали 2013 (Вт):


Pа1 = 4,4B2а1 Gа1 =4,4*0,9432*50,37=197,08

      1. Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери в стали (Вт):


Pст =


      1. Механические потери (Вт):


Pмех =

      1. Дополнительные потери при нормальной нагрузке определяются по эмпирической формуле (Вт):


Pдоп = 0,04P/=0,04*34998=1399,92



  1. ^ Расчет рабочих характеристик


Под рабочими характеристиками асинхронного двигателя понимаются зависимости

P1 , I1 , I'2 , η , cosφ' , M , n = f(P2)

где P1 и P2 потребляемая и полезная мощности двигателя

В основу расчета рабочих характеристик положена система уравнений токов и напряжений, полученных из Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя с вынесенным на входные зажимы намагничивающим контуром рисунок 5.


Рисунок 5 – Г–образная схема замещения и векторная диаграмма

Расчет постоянных схемы замещения

      1. Коэффициент приведения параметров асинхронного двигателя к Г-образной схемы замещения:


С1 = 1 + х112=1+0,365/11,45=1,03


      1. Активное сопротивление обмотки статора, приведенное к Г-образной схеме замещения (Ом):


r'1 = С1 r1=1,03*0,16=0,16


      1. Индуктивное сопротивление короткого замыкания, приведенное к Г-образной схеме замещения:


х'к = С1 х1+ С21 х'2 =1,03*0,325+1,032*0,38=0,74


      1. Активная составляющая тока холостого хода (A):


Ioa = (Pст+3I2μ r1)/3U1н =(401,97+3(-19,25)2*0,16)/3*220=0,88
7.1.5 Расчет рабочих характеристик проводим для пяти значений скольжения в диапазоне S = (0,005÷ 1,25)Sн, где ориентировочно номинальное скольжение принимаем равным Sн = r'2*; r'2* определяется по п.5.1.22. Все необходимые для расчета характеристик данные формулы сведены в таблицу 5.

Постоянные к расчету рабочих характеристик асинхронного двигателя: U , В; n1, об/мин; r1, ом; r'2, ом; Pст +Pмех ,кВт (ранее рассчитаны в Вт); Pдоп , кВт(ранее рассчитаны в Вт); Ioa , А; х'к ,ом; Ioр = Iμ , А; С1, С12; r'1, ом.
Таблица 5 – Расчет рабочих характеристик




Расчетная формула




Скольжение

0.0013

0.0026

0.0039

0.0052

0.0065

1

2

3

4

5

6

7

8

1

С12 r'2/S

ом

17.12

8.56

5.70

4.28

3.42

2

R= r'1+ С12 r'2/S

ом

17.28

8.72

5.86

4.44

3.58

3

х = х'к

ом

0.74

0.74

0.74

0.74

0.74

4

Z =

ом

17.29

8.75

5.90

4.50

3.66

5

I''2 = U/Z

A

12.72

25.14

37.29

48.89

60.10

6

cosφ'2 = R/Z




0.999

0.996

0.993

0.986

0.978

7

sinφ'2 = x/Z




0.042

0.085

0.125

0.165

0.202

8

I1a = Ioa+ I''2 cosφ'2

A

17.587

25.919

37.909

49.086

59.658

9

I1р = Ioр+ I''2 sinφ'2

A

19.754

21.357

23.881

27.287

31.36

10

I'2 = С1 I''2

A

13

26

38

50

62

11

I1 =

A

26

34

45

56

67

12

Р1 = 3 U1н I1a10-3

кВт

116

171

250

324

394

13

Рэ1 = 3 I12 r110-3

кВт

3.35

5.42

9.63

15.16

21.8

14

Рэ2 = 3 I''22 r'210-3

кВт

0.1

0.4

0.9

1.5

2.3

15

Рдоб = 3 Pдоп (I1 /I)2

кВт

9.79

1.59

2.82

4.44

6.38

16

∑P = Рстмехэ1 Рэ2доп

кВт

5.616

7.986

12.696

18.826

26.266

17

Р2= Р1-∑P

кВт

110

163

238

305

367

18

η = 1 - ∑P/P1




0.95

0.95

0.95

0.94

0.93

19

cosφ = I1а /I1




0.67

0.77

0.85

0.87

0.89

20

Pэм = Р1 - Рэ1 - Рст

кВт
















21

ω1 = 2πn1/60

Рад/с
















22

М = Pэм 1031



1073

1579

2295

2946

3550

23

n = n1(1-S)

Об/мин

999

997

996

995

994


7.1.6 После расчета рабочих характеристик производится их построение. По номинальному току определяются номинальные параметры двигателя:

I =54,67 А; Р =310,1 кВт; I' =48 А; cosφ=0,86; η=94%; Sн=0,052,

Мн =2575Hм.


      1. Максимальный момент в относительных единицах:


Мmax*= Мmaxн = [Sн/Sm + (Sm/Sн)]={0,052/0,029+(0,029/0,0052)]=5.76
где Sm – критическое скольжение;

Sн – скольжение в номинальном режиме по п.7.1.7

Sт =



  1. Расчет пускового тока и момента


При пуске в роторе асинхронного двигателя имеют место два физических явления, оказывающих большое влияние на активное и индуктивное сопротивления, а следовательно, на пусковой ток и момент: 1) эффект вытеснения тока в верхнюю часть паза, за счет которого расчетная высота паза и индуктивное сопротивление уменьшается, активное сопротивление увеличиваются; 2) эффект насыщения коронок зубцов потоками рассеяния, обусловленными большими пусковыми токами; за счет этого явления магнитные проводимости и индуктивные сопротивления уменьшаются.


      1. Приведенная высота стержня для литой алюминиевой обмотки ротора при температуре 115°С (м):


ξ = 63,61*h21,=63,61*0,04=2,54
где h21 – высота стержня в пазу (м).

При ξ ≤ 1 эффект вытеснения тока можно не учитывать.

      1. Расчетный коэффициент увеличения активного сопротивления стержня φ в функции ξ находится по графику на рисунке 7.

Рисунок 7 – Кривая φ в функции приведенной высоты ξ

φ=1.4

      1. Глубина проникновения тока (м):


hr = h21/(1+φ) =0,04/(1+1,4)=0,0167


      1. Относительное увеличение активного сопротивления стержня:


Kr = qc/ qr=3293,874/115,29=28,57
где qr - площадь сечения стержня (мм2), ограниченная высотой hr;

qc – площадь сечения всего стержня по п.2.1.16
qr =

br =


      1. Коэффициент общего увеличения активного сопротивления фазы ротора за счет вытеснения тока:


КR = 1+( r2/rс)*(Kr – 1)=1+(2,155*10-6/13,955*10-6)*(28,57 -1)=5,26


      1. Приведенное активное сопротивление ротора с учетом вытеснения тока (Ом):


r'= КR r'2=5,26*0,021=0,1105


      1. Расчетный коэффициент уменьшения индуктивного сопротивления стержня φ' в функции ξ находим по графику рисунке 8.




Рисунок 8 – Зависимость коэффициента φ' от приведенной высоты ξ


      1. Коэффициент общего уменьшения индуктивного сопротивления фазы ротора за счет вытеснения тока:

φ'=0.6

Кх2 =3,468/4,54=0,764
λ = λп2ξл2g2 =1,608+0,8+1,06=3,468
λп2ξ = λп2 φ'=2,68*0,6=1,608


      1. Приведенное индуктивное сопротивление ротора с учетом вытеснения тока (Ом):


x'= Кx x'2 =0,764*0,38=0,29


      1. Ток ротора, рассчитанный по Г-образной схеме замещения, без учета насыщения при S=1 (А):


I1 ≈ I'2 =


      1. Ток ротора, рассчитанный по Г-образной схеме замещения, с учетом насыщения при S=1 (А):


I'2нас ≈ I1нас = I1 Кнас =302,2*1,25=377,75
где Кнас – коэффициент насыщения, предварительно выбирается в пределах 1,25 ÷ 1,4

      1. Средняя МСД обмотки, отнесенная к одному пазу статора, (А):


Fn.ср=0,7(K'β1+Ky1Kоб1Z1/Z2)(KнасI1Un1/a)=0,7(0,84+0,94*0,9*72/56)*1,25*302,2*53/6=4502,6


      1. Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре, (Тл):

Bф.б = Fn.ср 10-6 /(1,6δСN)=4502,67*10-6/(1,6*0,001*1,1)=2,56
СN = 0,64+2,5


      1. Коэффициент γδ, учитывающий отношение потока рассеяния при учете насыщения к потоку к потоку рассеяния ненасыщенной машины определяется по графику зависимости γδ от Bф.б ( рисунок 9).



Рисунок 9 – Функция γδ в зависимости от фиктивной индукции Bф.б


      1. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом насыщения:


λп1нас = λп1 - ∆λп1нас = 1,66-0,12=1,54

∆λп1нас =


С1 = (t1 – bш1)(1- γδ)=(0,013-0,0037)(1-0,76)=0,0022


      1. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом насыщения:


λg1нас = λg1 γδ =0,7*0,76=0,532


      1. Окончательно индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом насыщения:


x1нас = x1 ∑λ1нас1 =0,325*0,922/3,21=0,3
∑λ1нас = λп1нас + λg1нас + λл1=1,54+0,532+0,85=2,922

      1. Аналогично для ротора:

  • коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учетом насыщения:

λп2ξнас = λп2ξ - ∆λп2нас =1,608-0,47=1,138


  • коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учетом вытеснения тока:


∆λп2нас =


  • размеры паза по рисунку 1:


С2 = (t2 – bш2)(1- γδ)=(0,016-0,0015)(1-0,76)=0,00348


      1. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора с учетом насыщения:


λg2нас = λg2 γδ =1,06*0,76=0,8056


      1. Окончательно приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:


x'2ξнас = x'2 ∑λ2gнас2=0,38*2,7436/4,54=0,23
∑λ2gнас = λп2нас + λg2нас + λл2=1,138+0,8056+0,8=2,7436


      1. Коэффициент С1 в Г-образной схеме замещения:


С1п нас = 1+(x1нас12п)=1+(0.3/12.366)=1.024
х12п = х12 Kμ =11,45*1,08=12,366



      1. Ток в обмотке ротора с учетом насыщения (А), при S=1:


I'2п = ,
ап нас = r1 + C1пнас r'2 ξ/S=0,16+1,024*0,1105/1=0,2732
bп нас = x1нас + C1пнас r'2 ξ/S =0,3+1,024*0,1105/1=0,4132


      1. Ток в обмотке статора (А), при S=1:


I1п = I'2п
Если полученное значение тока превышает принятое в п.8.1.11, то для точки S=1 необходимо повторить, скорректировать значение коэффициента насыщения.


      1. Пусковой ток в относительных единицах:

I1п* = I1п/I= 448,08/54,67=8,2


      1. Кратность пускового момента:


Мп* = ,
где Sп = 1



  1. Расчет пусковых характеристик

9.1.1 Расчет пусковых характеристик проводим для пяти значений скольжения S. Все необходимые для расчета характеристик данные формулы сведены в таблицу 6.

Постоянные к расчету рабочих характеристик асинхронного двигателя: U , В; 2р; n1, об/мин; r1, ом; r'2, ом; P2 ,кВт (ранее рассчитаны в Вт); х12п, Ом; х1,Ом; х'2, ом; I1 , А; I2 , А; Sн.
Таблица 6 – Расчет пусковых характеристик




Расчетная формула




Скольжение

1,0

0,8

0,5

0,2

0,1

1

2

3

4

5

6

7

8

1

ξ




2.5

2.3

1.8

1.1

0.8

2

φ




1.4

1.1

0.7

0.2

0

3

Kr = qc/ qr




28.57

85.95

24.41

16.64

127.23

4

КR = 1+( rc/r2)*(Kr – 1)




5.26

14.12

4.615

3.415

27.44

5

r'2ξ = КR r'2

ом

0.1105

0.2965

0.0969

0.0717

0.5762

6

Кх =Σλ/Σλ2




0.764

0.8051

0.8819

0.9528

0.9922

7

x'= Кx x'2

ом

0.29

0.3059

0.3351

0.3621

0.3732

8

x'2ξнас = x'2 ∑λ2gнас2

ом

0.1753

0.1849

0.2025

0.2188

0.2255

9

x1нас = x1 ∑λ1нас1

ом

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

10

С1п нас = 1+(x1нас12п),




1.024

1.024

1.024

1.024

1.024

11

ап нас= r1 + C1пнас r'2 ξ/S

ом

0.2732

0.5395

0.3585

0.5271

6.06

12

bп нас=x1нас+ C1пнас r'2ξ/S

ом

0.4132

0.6795

0.4985

0.6671

6.2

13

I'2п =

A

444.08

253.49

358.3

258.82

25.29

14

I1=I'2п

А

448.08

261.43

364.23

266.67

39.01

15

I1п* = I1п/I1н




8.2

4.78

6.67

4.88

0.71

16

Мп*=




2.34

2.05

1.34

0.52

0.04


9.1.2 После расчета пусковых характеристик производится их построение.


Список литературы
1. Сарсенова А.А. Методическое пособие по курсовой работе.

2. Костенко Г.Н., Пиотровский Л.М. Электрические машины.- Л.: 1972.

3. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С.- Электрические машины. М.: 1979. Ч I. Ч II.

4. Кацман М.М. Электрические машины.- М.: 1983.

5. Копылов И.П. Электрические машины. -Л.: 1972.

6. Проектирование электрических машин. /Под ред. И.П.Копылова М.: 1980.

7. Зимин В.И., Каплай М.Я., Палей А.М. Обмотки электрических машин.- М.: 1975

8. Чичетян В.И. Электрические машины. Сборник задач.- М. : Высшая школа 1988.







Скачать файл (4804 kb.)

Поиск по сайту:  

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