Проектирование асинхронного электродигателя

 

 

Уточняем плотность тока

 

                     (3.15)

 

3.3 Размеры паза, зубца 

Определим общее число проводников в пазу

                                          (3.16)

Определим площадь, занимаемую проводниками

 

                                     (3.17)

Определим свободную площадь паза

                                                                                                     (3.18)

где Кз2- коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками Кз=0,72

Определяем высоту паза  :

                                                                                            (3.19)

 

                         мм                                             (3.20)      

 

Выбираем трапецеидальную форму паза т.к в этом случае активная зона машины оказывается использованной наилучшим образом.

bz2- ширина зубца, bz2=7∙10-3м;

hn2- глубина паза, hn2=9.25∙10-3м ;

hz2- высота зубца, hz1=9.25∙10-3м;

b12- верхнее основание паза, b12=12∙10-3м;

b2 - нижнее основание паза, b2=7∙10-3м;

                                                                                   (3.21)

                                                       (3.22)

 

4 Параметры двигателя

 

Параметрами асинхронного двигателя называют активное и индуктивное сопротивление обмоток статора R1, X1, ротора R2, X2, сопротивление взаимной индуктивности X12 и расчетное сопротивление R12 (Rµ), введением которого учитывают потери мощности в стали статора.

Для расчета активного сопротивления необходимо определить среднюю длину витка обмотки , состоящую из суммы прямолинейных пазов и изогнутых лобовых частей катушки

(4.1)

 

где lп- длина прямолинейных пазов, равная длине статора, м;

      lл- длина лобовой части обмоток, м, определяется по

(4.2)

 

где Кл- коэффициент, принимается по таблице 4[1,с.25], Кл=1,55;

      bкт- средняя ширина катушки, м

для статора

(4.3)

 

для ротора

(4.4)

 

В- длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до       начала отгиба лобовой части, принимается В=0,015м;

β- относительное укорочение шага обмотки, β=1.

Подставим полученные значения в формулу(4.2)

Подставим полученное значение в формулу (4.1)

 
Определим общую длину проводников фазы обмотки статора

(4.5)

 

Определим активное сопротивление фазы обмотки

(4.6)

 

где ρ- удельное сопротивление медного материала обмотки при температуре 115ºС с изоляцией класса F, ρ=2;

Вычислим по формулам (4.1), (4.2), (4.5), (4.6) те же параметры ротора

Определим среднюю длину витка обмотки ротора

Определим общую длину проводников фазы обмотки ротора

Определим активное сопротивление фазы обмотки ротора

Приведенное сопротивление ротора определим по формуле

(4.7)

 

 

 

 

 

 

 

5 Проверочный  расчет магнитной цепи

 

Определим магнитный поток в воздушном зазоре

(5.1)

 

Определим магнитную индукцию в воздушном зазоре, она должна незначительно отличаться от ранее принятой

(5.2)

 

Определим магнитную индукцию в зубце статора, при постоянном сечении

(5.3)

 

где Кс- коэффициент заполнения стали, Кс=0,97.

Определим индукцию в ярме статора

(5.4)

 

 

Намагничивающий ток определяется после расчета магнитной цепи, т.е. после определения суммы магнитных напряжений на каждом участке прохождения магнитного потока.

Cуммарное магнитное напряжение на пару полюсов находится по формуле

(5.5)

 

где Fδ – магнитное напряжение воздушного зазора;

      Fz1 – магнитное напряжение зубцовой зоны статора; 
      Fz2 – магнитное напряжение зубцовой зоны ротора;

      Fc1 – магнитное напряжение ярма статора;

      Fc2 – магнитное напряжение ярма ротора;

 

Магнитное напряжение воздушного зазора определяется по формуле

(5.6)

 

где μ0 = 4π·10-7 ;

      Кδ – коэффициент воздушного зазора

(5.7)

 

где bш1 – ширина паза ротора;

                                                                                               (5.8)

                                                                                (5.9)

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора определяется по формуле

(5.10)

 

где Hz1 – напряженность поля в зубце статора по кривой намагничивания при индукции Bz1, определяется из таблицы для электротехнической стали [приложение Д], Hz1 = 370 А/м

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора определяется  по формуле

(5.11)

 

где Hz2 – напряженность поля в зубце ротора по кривой намагничивания при индукции Bz2, [приложение Д], Hz2 = 70 А/м;

Определим магнитную индукцию в зубце ротора по формуле

(5.12)

 

  где     Lст2 = Lст1 – длина магнитопровода

Определим напряженность магнитного поля ярма статора из выражения

(5.13)

 

где Lc1 – длина средней магнитной линии ярма статора

(5.14)

 

 Нс1 = 370 – напряженность поля в ярме статора при индукции Bc1, находится по кривой намагничивания [2, с.88]

Вычислим напряженность магнитного поля в ярме ротора по формуле 

(5.15)

 

где Lc2 – длина средней магнитной линии ярма ротора определяется по формуле   

       Hс2 – напряженность поля при индукции Вс2 [2, с.88]

Определим длину средней магнитной линии ярма ротора

(5.16)

 

 где hc2 – высота ярма ротора, которая определяется по формуле [2, с.194]

(5.17)

 

Вычислим магнитную индукцию в ярме ротора по формуле

(5.18)

 

Напряженность поля в ярме ротора будет равна Hc2 = 70 А/м; [2, с.88];

 

Найдем суммарное магнитное напряжение по формуле

Определим намагничивающий ток в А,

(5.19)

 

 

6 Схема обмоток

 

Обмотки машин переменного тока разделяются на всыпные из мягких катушек, полужесткие и жесткие. Рассматриваемые обмотки, состоящие из катушек, также называют секциями, так как они имеют два вывода. В крупных машинах используют стержневые обмотки статоров и роторов.

Всыпная обмотка укладывается в полузакрытые пазы, имеющие узкий шлиц, через который поочередно каждый из проводников катушки опускают (“всыпают”) в пазы. Наибольший диаметр провода, применяемого для всыпных обмоток, не превышает 1,8 мм, так как провода большого диаметра имеют слишком большую жесткость и плохо уплотняются в пазах во время укладки. Если в пазу помещается только одна катушечная сторона, то получается однослойная обмотка, если две катушечных стороны, то – двуслойная. Двухслойные обмотки применяются практически во всех машинах переменного тока, начиная с машин мощностью 15–16 кВт и выше.

Ввиду большой трудоемкости, в данной работе построение схемы обмоток статора не производится.

 

7 Построение характеристик  асинхронного двигателя

 

7.1 Естественная  характеристика

Определим характеристики М=f(S) и механической характеристики

при помощи формулы Клосса для номинального режима работы двигателя

(7.1)

 

где М- развиваемый двигательный момент, Н·м;

      Sкр- критическое скольжение;

      Mmax- максимальный момент на механической характеристике, Н·м;

      Sн- скольжение в номинальном режиме определяется по формуле

(7.2)

 

где n1- номинальная синхронная частота вращения,n1=1500 об/мин;

      nн- номинальная частота вращения nн=1430 об/мин.

                                                                                                                                          (7.3)

где  λ = Ммах/Мн = 1.8 – характеризует перегрузочный момент на валу двигателя (по заданию)

Используя известные параметры, получим

(7.4)

 

где Рн- номинальная мощность, Вт;

      ωн- номинальная угловая частота вращения, Гц, определяется по

(7.5)

 

Подставим значения Рн и ωн в формулу (7.3)

Определим Мmax из соотношения

	(7.6)
Определим критическое скольжение  Sкр, учитывая, что

 

Вычислим значения момента М от различных значений скольжения S, лежащих в пределах от 0 до 1, по  формуле Клосса и построим график зависимости M = f (S);

(7.7)

Таблица 7.1

S	0.02	0.04	0.06	0.08	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
M	8.5	16	23	26.2	28	32	82.4	17.4	14.4	12.2	10.5	9.5	8.2	7.3

 

 

 

Вычислим значения угловой частоты вращения ротора w, при  найденных выше значениях момента, по формуле, а так же построим механическую характеристику двигателя w = f (M),

     Таблица 7.1.2  

M	0.02	0.04	0.06	0.08	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
W	153.8	150.7	147.6	144.4	141.3	125.6	109.9	94.2	78.5	62.8	47.1	31.4	15.7	0