Проектирование асинхронного электродвигателя серии 4А мощностью 5.5 кВт

Оглавление

 

Задание 3

Введение 4

Выбор главных размеров 5

Определение и сечения провода обмотки статора 5

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 7

Расчет ротора 8

Расчет намагничивающего тока 11

Параметры рабочего режима 12

Расчет потерь 15

Расчет рабочих характеристик 16

Расчет пусковых характеристик 18

Тепловой расчет 22

Расчет вентиляции 23

Список использованной литературы 24

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 – Спецификация 25

Задание

 

Тип машины –  асинхронный двигатель 4А100L2У3

1. Номинальная мощность 5.5 кВт
2. Номинальное фазное напряжение  264 В
3. Число полюсов  2р=2
4. Степень защиты IP44
5. Класс нагревостойкости изоляции F
6. Кратность начального пускового момента 2
7. Кратность начального пускового тока 7.5
8. Коэффициент полезного действия η=0.875
9. Коэффициент мощности cosj = 0.91
10. Исполнение по форме монтажа М1001
11. Воздушный зазор
12. Частота сети f₁= 60 Гц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии  в механическую и составляет основу электропривода большинства механизмов, использующихся во всех отраслях народного  хозяйства.

В настоящее время асинхронные  двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали  и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации составляют более 5% затрат из обслуживания всего установленного оборудования.

Поэтому создание серии высокоэкономичных  и надежных асинхронных двигателей является важнейшей народно–хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов и людских ресурсов.

В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2–3 ступени по сравнению с мощностью двигателей А2, что даёт большую экономию дефицитных материалов.

Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы  показатели надежности.

Серия имеет широкий ряд  модификаций специализированных исполнений для максимальных удовлетворительных нужд электропривода.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор главных размеров

 

1. Синхронная скорость вращения поля: 
   
2. Высота оси вращения h=100 мм [двигатель 4А100L2У3]

 

3. Внутренний диаметр статора 

 

 [K_d =0.565⋅(0.52÷0.57)]   табл.6–7, 1

4. Полюсное деление 
   
5. Расчетная мощность 
   

 

[]

6. Электромагнитные нагрузки [стр.166, 1]
7. Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки принимаем

 

8. Расчетная длина воздушного зазора:

 

при  
 

9. Отношение 
    
   

Определение и сечения провода обмотки статора

 

10.  Предельные значения t₁ [стр.170, 1]
11. Число пазов статора

 

 

Принимаем , тогда

 

12.  Зубцовое деление статора:

 

13.  Число эффективных проводников в пазу [предварительно при условии a=1]

 

 

14.  Принимаем a =1, тогда
15. Окончательные значения:

 

 

 

 

Значения А и В_δ находятся в допустимых пределах

16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно):

 

 

17.  Сечение эффективного проводника (предварительно):

 

принимаем тогда 

обмоточный провод  ПЭТМ (стр. 470 табл. П–28 , 1)

 

 

18.  Плотность тока в обмотке статора (окончательно):

 

 

 

 

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

 

Рис.1. К расчету размеров зубцовой зоны

 

19.  Принимаем предварительно [стр. 174, 1]

, тогда

 

[по табл.6–11, 1 для оксидированных листов стали ]

 

20.  Размеры паза в штампе принимаем по [стр. 179, 1]

 

 

 

 

 

21.  Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

 

 

 

Площадь поперечного сечения  паза для размещения проводников

 

 

Площадь поперечного сечения  корпусной изоляции в пазу:

 

22.  Коэффициент заполнения паза

 

Расчет ротора

 

23.  Воздушный зазор: 
24. Число пазов ротора [стр. 185, 1 при ]   
25. Внешний диаметр
26. Длина:
27. Зубцовое деление: 
    
28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, т.к. сердечник непосредственно насажан на вал:

 

[ по табл.6–16, 1]

29. Ток в стержне ротора:

 

30. Площадь поперечного сечения  стержня:

 

[плотность тока в стержне литой клетки принимаем (алюминий)]

31. Паз ротора

Принимаем

Допустимая ширина зубца:

 

Размеры паза:

 

 

 

Полная высота паза:

 

Сечение стержня:

 

32. Плотность тока в стержне:

 

33. Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения:

 

 

 

Размеры замыкающих колец

 

 

 

 

Рис.2

Рис. 3. Пазы статора и ротора

 

Таблица 1

Паз	Материал	Толщина, мм	Число слоев	Односторонняя толщина
1	Имидофлекс	0.25	1	0.25
2	Имидофлекс	0.25	1	0.25
3	Провод ПЭТМ/ ТУ 16.50.5370-78	—	—	—

Расчет намагничивающего тока

 

34. Значение индукции

 

 

 

 

[расчетная высота ярма ротора при ; стр. 194, 1

 

35. Магнитное напряжение воздушного зазора:

 

 

 

36. Магнитное напряжение зубцовых зон:

Статора
Ротора

[по табл. П–17, для стали 2013

 

 

37. Коэффициент насыщения зубцовой зоны

 

38. Магнитные напряжения ярм статора и ротора:

 

 

[по табл. П–16

 

 

 

 

[ по стр. 191 табл. 6–16, 1]

 

39. Магнитное напряжение на пару полюсов:

 

40. Коэффициент насыщения магнитной цепи:

 

 

41. Намагничивающий ток:

 

Относительное значение:

 

Параметры рабочего режима

 

42. Активное сопротивление фазы обмотки статора:

 

Для класса нагревостойкости изоляции расчетная

 

Длина проводников фазы обмотки:

 

 

 

 

 

 

Длина вылета лобовой части  катушки:

 

Относительное значение:

 

43. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

 

 

 

 

Приводим  к числу витков обмотки статора:

 

 

44. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

 

 

 

 

 

 

где – для однослойных обмоток

 

 

 

 

Относительное значение:

 

 

Рис.4.

45. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

 

где по табл. 6–23,1

 

 

 

 

 

 

 

Приводим  к числу витков статора:

 

 

Относительное значение:

 

Рис.5.

Расчет потерь

 

46. Основные потери в стали:

 

 

 

 

 

 

47. Поверхностные потери в роторе:

 

 

 

 

48. Пульсационные потери в зубцах ротора:

 

 

 

49. Сумма добавочных потерь стали:

 

50. Полные потери в стали:

 

51. Механические потери:

 

 

52. Добавочные потери при номинальном режиме:

 

53. Холостой ход двигателя:

 

 

 

Расчет рабочих характеристик

 

54. Последовательно включенные сопротивления схемы замещения

 

 

 

 

 

Активная составляющая тока синхронного холостого хода

 

 

 

 

Потери, не меняющиеся при  изменении скольжения:

 

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь скольжением

Результаты расчета приведены  в табл. 2.

Характеристики представлены на рис. 6.

Таблица 2

№ п/п	Расчетная формула	Единица изм.	Скольжение
			0.005	0.01	0.015	0.02	0.025
1		Ом	134.190	67.095	44.730	33.548	26.838
2		Ом	0	0	0	0	0
3		Ом	135.190	68.095	45.730	34.548	27.838
4		Ом	6.663	6.663	6.663	6.663	6.663
5		Ом	135.354	68.420	46.213	35.184	28.624
6		А	1.950	3.859	5.713	7.503	9.223
7		—	0.999	0.995	0.990	0.982	0.973
8		—	0.049	0.097	0.144	0.189	0.233
9		А	2.180	4.072	5.885	7.600	9.202
10		А	2.959	3.239	3.687	4.284	5.010
11		А	3.675	5.203	6.944	8.724	10.477
12		кВт	2.013	3.982	5.896	7.743	9.518
13		кВт	1.727	3.225	4.661	6.019	7.288
14		кВт	0.048	0.096	0.171	0.269	0.388
15		кВт	0.008	0.030	0.066	0.114	0.172
16		кВт	3.876	7.768	13.837	21.837	31.495
17		кВт	0.357	0.432	0.549	0.703	0.890
18		кВт	1,369	2,793	4,112	5,316	6.398
19		—	0.793	0.866	0.882	0.883	0.878
20		—	0.593	0.783	0.847	0.871	0.878