Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра электрических машин и электрооборудования судов

 

Электрические машины

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

 

 

 

 

 

Специальность: 180400 “Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов”

 

 

 

 

 

Вариант N19

 

Выполнил:       Власов И.В.

 

Преподаватель:   Федотов Ю.В.

 

 

Санкт-Петербург

 

2013

 

Содержание:

 

 

 

I. Задание на курсовое проектирование………………….…………………....3 II.Расчетная часть……………………………………………………………….4

 

1. Исходные данные асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором…………………………...……………………………………………...4

 

2. Определение главных размеров………………..…………………………...4

 

3. Расчет обмотки статора……………………………………….…………….7

 

4. Расчет размеров зубчатой зоны статора и воздушного

 

зазора…………………………………………………………………………….10

 

5. Расчет ротора………………………………………………………………..13

 

6. Расчет магнитной цепи………………………………………..…….……...17

 

7. Параметры рабочего режима двигателя……………………..…….……...20

 

8. Расчет потерь………………………………………………..………..……..24

 

9. Расчет рабочих характеристик аналитическим методом………….…..…27

 

10. Расчет пусковых характеристик…………………………………….……28

 

11. Тепловой расчет……………………………………………………….…..34

 

Размеры пазов статора и ротора; рабочие и пусковые характеристики двигателя…………………………………………………………………….…..37

 

Список используемой литературы…………………………………………….46

 

Спецификация…………………………………………………………………..47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1. Задание на курсовое проектирование

 

 

 

 

Произвести расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, со следующими параметрами:

 

• вариант N19

 

• мощность 28 кВт

 

• напряжение 380 В

 

• частота вращения 750 об/мин

 

• исполнение IP44

 

• класс изоляции H

 

 

 

• состав пояснительной записки должны входить:

 

 

 

1. Титульный лист.

 

2. Задание на курсовое проектирование.

 

3. Содержание с указанием всех разделов, с которых они начинаются.

 

4. Расчетная часть.

 

5. Графический материал в следующем порядке: разрезы пазов статора и ротора, рабочие и пусковые характеристики двигателя.

 

6. Список используемой литературы.

 

7. Сборочный чертеж в двух проекциях на формате А1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2. Расчетная часть

 

 

1. Исходные данные для проектирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

 

 

Вариант N 19

 

P2h := 28 кВт. номинальная мощность асинхронного двигателя U1H := 380 - фазное напряжение обмотки статора

n := 750 об/мин. синхронная частота вращения f := 50 Гц частота тока

 

Степень защиты IP44

Класс изоляции по нагревву H

 

 

2.2 Определение главных размеров асинхронного двигателя

 

Главными размерами АД являются диаметр статора и длина статора. Под диаметром статора понимают внутренний диаметр расточки статора его активную длину, а под длиной статора его активную длину.

 

2.2.1 Число пар полюсов

 

p := 60fn p = 4

 

2.2.2 Предварительная высота оси вращения h определяется по рис. 1.

 

Затем по табл.1 принимается ближайшее меньшее стандартное значение h и соответствующий наружный диаметр статора Da.

 

Принимаем h=225 и соответствующее значение h := 225

Da := 0.392м

 

2.2.3 Внутренний диаметр статора, где Kd = 0.77 определяется по табл.2

 

Kd := 0.74

D := Kd⋅Da

 

D = 0.29 м

 

 

4

 

2.2.4 полюсное деление где 2р число полюсов АД.

 

• := π2⋅⋅Dp

 

• = 0.114 м 2p = 8  где 2р число полюсов АД.

2.2.5 Расчетная мощность АД

 

Ke := 0.959 определяется по рис 2

 

η := 0.91 номинальный КПД (по рис3 или 4)

 

cosφ := 0.83 нормальный расчетный коэф-т мощности (по рис3 или 4) P' := P2h⋅η⋅Kecosφ

P' = 35.551 кВт

 

2.2.6 Электоромагнитные нагрузки предварительно опреде-ляются по рис. 5 или 6

A := 35 ⋅103A/м

Bδ := 0.80 Тл

 

2.2.7 Обмоточный коэф-т Коб1 зависит от типа обмотки статора Предварительно задаются:

 

для двухслойных обмоток при 2p>2

 

2p = 8 Kоб1 := 0.91

 

2.2.8 Расчетная длина воздушного зазора

 

Kв := 1.09  коэффициент формы поля в воздушном зазоре

 

• := 2⋅π ⋅60n

 

• = 78.54  радс - синхронная угловая скорость АД

Iδ := P'⋅	103	Iδ = 0.194 м
	Kв⋅D2⋅ω⋅Kоб1⋅A⋅Bδ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

2.2.9 Отношение
λ :=	Iδ		λ = 1.7
	τ

 

Это отношение в значительной степени влияет на технические характеристики и экономические данные машины.

 

Величина является критерием правильности выбора главных размеров D и l которая должна находится в пределах , указанных на рис.7. Если больше указанных пределов, то следует повторить расчет (по пунктам 2.2-2.9.) для ближайшей из стандартного ряда большей высоты оси вращения h.

Если меньше указанных размеров, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h . Величина находится в пределах, указанных на рис.7.

 

На этом выбор главных размеров заканчивается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

3. Расчет обмотки статора

 

1. Предельные значения зубчатого деления t1 определяются по рис.8:

 

τ = 0.114 t1max := 0.013 м t1min:= 0.011 м

 

2.3.2  Число пазов статора

 

Z1max :=		π ⋅D			Z1max = 70.101
		t1max
Z1min:=		π ⋅D			Z1min= 82.847
	t1min

 

2.3.3 Окончательное число пазов принимается из полученного в п.3.2.предела с учетом того, что Z1 должно быть кратным числу фаз m, атакже число пазов на полюс и фазу должно быть целым числом.

 

Z1 := 72 m := 3

 

2.3.4  Число пазов на полюс и фазу

 

q1 :=	Z1		q1 = 3
	2p⋅m

 

2.3.5  Окончательное значение зубчатого деления статора

 

t1 := π ⋅		D		t1 = 0.013 м
	2	⋅p⋅m⋅q1

 

Окончательное значение t1 не должно выходить за указанные выше пределы более чем на 10%. В любом случае для двигателей

 

с h >56 мм. зубчатое деление t1 должно быть не менее 6-7мм (0,006-0,007м).

 

2.3.6 Предварительное число эффективных проводников в пазу (при условии, что число параллельных ветвей в обмотке

 

a := 4

P2 := 28000

P2

I1H := m⋅U1H⋅cosφ⋅η

I1H = 32.519 А

 

Ип' := π ⋅D⋅A I1H⋅Z1

Ип' = 13.623 I1H - номинальный ток обмотки статора

 

 

7

 

a - число параллельных ветвей обмотки, которое зависит от числа полюсов.

 

При изменении числа параллельных ветвей число эффективных проводников в пазу определяется:

 

Ип1 := a⋅Ип'

 

Ип1 = 54.492

 

Ип := 54

 

Полученное число эффективных проводников в пазу Uп округляется до целого числа, а при двухслойной обмотке до целого четного числа. Чтобы это округление не было слишком грубым, сначала значение Ип не округляют до целого, а находят такое число параллельных ветвей обмотки, при котором число эффективных проводников в пазу потребует незначительного изменения для получения целого или целого четного числа.

 

7. Окончательное число витков фазы обмотки статора

 

Z1 w1 := Ип⋅2⋅a⋅3

w1 = 162

 

8. Окончательное значение линейной нагрузки

 

A :=	2⋅I1H⋅w1⋅m		A = 3.468 × 10	4  A
	π ⋅D				M

Значение линейной нагрузки должно лишь незначительно отличаться от принятого ранее. Полученное значение А нужно сопоставить с рекомендуемым на рис. 5 или 6

 

9. Выбор типа обмотки.

 

Машины мощностью до 15кВт в большинстве случаев имеют всыпную однослойную обмотку. У более мощных машин всыпные обмотки выполняют - двухслойными. Обмотки из прямоугольного провода делают только двухслойными.

 

Применим двухслойную обмотку

 

2.3.10 Обмоточный коэффициент

 

β := 0.8 - укорочение шага обмотки.

	π ⋅	β	- коэффициент укорочения, учитывающий уменьшение Э.Д.С. витка,
Kу := sin
		2

вызванное укорочением шага обмотки. Kу = 0.951

Kp := 0.960

 

- коэффициент распределения, учитывающий уменьшение Э.Д.С. распределенной по пазам обмотки по сравнению с сосредоточенной

 

находят из табл. 3 для первой гармоники при соответствующем значении q1, равным числу пазов на полюс и фазу