Расчет асинхронного электродвигателя

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Электрооборудование и энергосбережение»

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электрические машины»

для специальности 140610

«Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

Тема: Расчет асинхронного электродвигателя

 

 

 

 

 

Выполнил

Группа

Руководитель Загрядцкий В.И.

 

 

 

Орел, 2007

 

Главные размеры

 

Количество пар полюсов

 

 

Высота вращения оси

h=180мм

Вращающий момент на валу

По значению h определяю предельно допустимые значения D_{н1 max}, припуски на штамповку :

D_{н1 max}=322мм

=7мм

Двигатель с h=180мм выполняется с литой станиной.

Внутренний диаметр  сердечника статора

 

 

Коэффициент k_н=0,945

Определяю предварительно и

=0,87, =0,82

Расчетная мощность

 

Вт

 

Расчетная длина сердечника

 

 

- обмоточный коэффициент

 и  - электромагнитные нагрузки

 

 

 

Выбираю форму паза – трапецеидальная  полузакрытая, тип обмотки – двухслойная из проводов круглого поперечного сечения.

 

 

Определяю длину сердечника при  отсутствии радиальных вентиляционных каналов

 

, , < ,

 

условие выполняется

 

Сердечник статора

 

Собирается из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0.5мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.

Применяю холоднокатаную изотропную электротехническую сталь марки 2013.

Использую изолирование листов оксидированием.

Коэффициент заполнения стали 

Количество пазов на полюс и  фазу

Количество пазов сердечника статора

 

 

Сердечник ротора

 

Собирается из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0.5мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали  от вихревых токов.

Применяю холоднокатаную изотропную электротехническую сталь марки 2013.

Использую изолирование листов оксидированием.

Коэффициент заполнения стали 

Для уменьшения влияния  моментов высших гармоник на пусковые и виброакустические характеристики машины ротор имеет скос пазов  на одно зубцовое деление статора ; при этом .

Воздушный зазор между  статором и ротором:

Наружный диаметр сердечника ротора

 

 

Внутренний диаметр  листов ротора

 

 

Долина сердечника ротора

 

 

Количество пазов  выбирается в зависимости от и наличия скоса пазов

 

 

Обмотка статора

 

Принимаю обмотку из круглого провода, двухслойную укладываемую в трапецеидальные полузакрытые пазы, марки ПЭТ-155

Обмотка шестизонная; каждая зона равна 60 эл. град.

Коэффициент распределения

 

 

Укороченный шаг обмотки по пазам

 

 

Коэффициент укорочения

    

 

Обмоточный коэффициент

 

 

Предварительно значение магнитного потока

 

 

Предварительно количество витков в обмотке фазы

 

 

Предварительно количество эффективных проводников в пазу

 

 

Количество параллельных ветвей обмотки статора

 

    

 

Уточненное значение количества витков в обмотке фазы

 

 

Уточненное значение магнитного потока

 

 

Уточненное значение индукции в  воздушном зазоре

 

 

Предварительное значение номинального фазного тока

 

 

Уточненная линейная нагрузка статора

 

 

Среднее значение магнитной индукции в спинке статора

Зубцовое деление по внутреннему  диаметру статора

 

 

Значение магнитной индукции в зубцах статора

Ширина зубца

 

 

Припуски на сборку сердечника статора и ротора по ширине и высоте составляют 0.2мм.

Определяю размеры трапецеидальных  пазов (рис 1)

 

Рис. 1. Трапецеидальный  полузакрытый паз статора.

 

Высота спинки статора

 

 

Высота паза

 

 

Большая ширина паза

 

 

Ширина шлица

 

 

Высота шлица

Меньшая ширина паза

 

 

Проверка правильности определения b₁ и b₂ исходя из требования b_з1=const

 

 

Условие выполняется

Площадь поперечного сечения паза в штампе

 

 

Площадь поперечного сечения паза в свету

 

 

Среднее значение односторонней  толщины корпусной изоляции

Площадь поперечного  сечения корпусной изоляции

 

 

Площадь поперечного  сечения прокладок между верхней  и нижней катушками в пазу, на дне паза и под клином

 

 

Площадь поперечного  сечения паза, занимаемая обмоткой

 

 

Коэффициент заполнения паза

 

 

Принимаю с=3

Диаметр элементарного изолированного провода

 

 

По таблице определяю  ближайший стандартный диаметр d^I, соответствующий ему диаметр неизолированного провода d и площадь поперечного сечения S.

d^I=1,585мм

d=1,5мм

S=1,767мм

Уточняю коэффициент  заполнения паза

 

 

Уточняю ширину шлица

 

 

Плотность тока в обмотке  статора

 

 

Уровень удельной тепловой нагрузки

 

Из рисунка 

- верно

 

Размеры элементов обмотки

 

Среднее зубцовое деление статора

 

 

Средняя ширина катушки обмотки  статора

 

 

Средняя длина одной лобовой  части катушки

 

 

Средняя длина витка обмотки

 

 

Длина вылета лобовой части обмотки

 

 

Обмотка короткозамкнутого  ротора

 

Определяю размеры овальных закрытых пазов ротора:

Высота паза

 

Рис 2 Овальный закрытый паз короткозамкнутого ротора

 

Расчетная высота спинки ротора

 

 

Магнитная индукция в спинке ротора

 

 

Зубцовое деление по наружному диаметру ротора

 

 

Магнитная индукция в  зубцах ротора

Ширина зубца

 

 

Меньший радиус паза

 

 

Для полузакрытого паза

Больший радиус паза

 

 

Расстояние между центрами радиусов

 

 

Проверка правильности определения  и исходя из условия

 

 

Площадь поперечного  сечения, равная площади поперечного  сечения паза в штампе

 

 

Короткозамыкающее кольцо обмотки ротора

 

Определяю размеры короткозамыкающего кольца с литой конструкцией клетки: Поперечное сечение кольца

 

 

Высота кольца

 

 

Длина кольца

 

 

Средний диаметр кольца

 

 

Вылет лобовой части обмотки

 

 

Коэффициент, учитывающий изгиб стержня

Длина лобовой части  стержня

 

 

Расчет магнитной  цепи

 

В электрических машинах  с симметричной магнитной цепью, а к таким относятся асинхронные двигатели, можно ограничиться расчетом МДС на полюс.

Магнитная цепь асинхронного двигателя состоит из следующих  пяти однородных участков, соединенных  последовательно: воздушный зазор  между ротором и статором, зубцы  статора, зубцы ротора, спинка статора, спинка ротора.

 

МДС для воздушного зазора

 

Коэффициент, учитывающий  увеличение магнитного сопротивления  воздушного зазора вследствие зубчатого  строения статора

 

 

Коэффициент, учитывающий  увеличение магнитного сопротивления  воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора

 

 

Коэффициент, учитывающий  уменьшение магнитного сопротивления  воздушного зазора при наличии радиальных каналов на статоре или на роторе

, так как отсутствуют радиальные  каналы.

Общий коэффициент воздушного зазора

 

 

МДС для воздушного зазора

 

 

МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора

 

Напряженность магнитного поля

Средняя длина пути магнитного потока

МДС для зубцов

 

 

МДС для зубцов при овальных закрытых пазах ротора

 

Напряженность магнитного поля

Средняя длина пути магнитного потока

 

 

МДС для зубцов

 

 

МДС для спинки статора

 

Напряженность магнитного поля

Средняя длина пути магнитного потока

 

 

МДС для спинки статора

 

 

МДС для спинки ротора

 

Напряженность магнитного поля

Средняя длина пути магнитного потока

 

 

МДС для спинки ротора

 

 

Параметры магнитной цепи

 

Суммарная ЭДС магнитной  цепи на один полюс