Проектирование электрического двигателя

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Января 2014 в 21:08, курсовая работа

Краткое описание

Электротехническая промышленность, несмотря на все трудности послеперестроичного периода, остается ведущей отраслью в государстве. Продукция используется во всех промышленных, сельскохозяйственных, военных и бытовых установках. Поэтому качество электротехнических изделий во многом определяет технический уровень продукции других отраслей. Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому их технико-экономические показатели и эксплуатационные свойства имеют важное значение для экономики нашей страны.

Содержание

Введение 4
1 Выбор главных размеров двигателя 6
2 Определение числа пазов, витков и сечения провода обмотки статора 8
3 Размеры зубцовой зоны статора и воздушный зазор 11
4 Расчёт короткозамкнутого ротора 13
5 Расчёт намагничивающего тока 16
6 Параметры рабочего режима 21
7 Расчёт потерь и режима холостого хода 26
8 Рабочие характеристики 29
9 Пусковые характеристики 33
10 Тепловой расчёт 43
11 Принципы выполнения 3-фазных симметричных двухслойных петлевых 47 обмоток
12 Оценка спроектированного двигателя 49
Заключение 50
Список литературы 51

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсовой эл.машины.doc

— 2.17 Мб (Скачать документ)

Паз статора определяем по рис. 9.29, а [1] с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.

19. Принимаем предварительно по табл. 9.12[1] Вz1 = 1,9 Тл; Ва = 1,6 Тл, тогда bZ1 =

,

где kc = 0,97 для оксидированной стали марки 2013 (по табл. 9.13[1])

м

где - длина стали сердечника статора, м,

м

20. Рассчитаем размеры паза в штампе (по рис. 9.29, а[1]):

мм

мм

мм

м

,

мм = 0,0009м

Паз статора показан  на рисунке 1, а.

21. Определим размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

Величину припусков  берём из табл.9.14[1].

 b'1 = b1 – Δ bп = 9 – 0,1 = 8,9 мм

 b'2 = b2 – Δ bп = 11,8 – 0,1 = 11,7 мм

 h'п.к = hп.к – Δh = 10,9 – 0,1 = 10,8 мм.

Площадь поперечного  сечения паза для размещения проводников обмотки:

 

где Sиз – площадь, занимаемая корпусной изоляцией в пазу;

       Sпр – площадь, занимаемая прокладками в пазу, Sпр = 0.

Sиз = bиз(2hп + b1 + b2),

где bиз = 0,25мм - односторонняя толщина изоляции в пазу, м(табл. 3.1[1])

Sиз = 0,25(2•14,5 + 9 + 11,8) = 12,5 мм2,

22. Найдём коэффициент заполнения паза:

Полученное значение kз допустимо для механизированной укладки обмотки.

 

4 РАСЧЁТ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА И КОРОТКОЗАМКНУТОГО РОТОРА

23.  Воздушный зазор (по рис. 9.31[1]) δ = 0,4 мм.

24. Число пазов ротора (по табл. 9.18[1]) Z2 = 32.

25. Внешний диаметр  ротора D2 = D - 2δ = 0,1 - 2 • 0,4 • 10-3 = 0,0992 м.

26.  Длина магнитопровода ротора l2 = l1 = 0,126 м.

27.  Зубцовое деление  ротора

tz2 = πD2/Z2 = π 0,0992/32 = 0,0097 м = 9,7 мм.

28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал

Dj = DB = kBDa,

где kB = 0,23(по табл. 9.19[1])

Dj = 0,23•0,175 = 0,04 м ≈ 40 мм

29. Находим ток в обмотке ротора

I2 = ki I1 vi

I2 = 0,912 • 10.6 • 20.1 = 194.3 А,

где ki = 0,2 + 0,8 cos φ = 0,2 + 0,8 • 0,89 = 0,912;

,

(пазы ротора выполняем без скоса — kск = 1)

30. Определим площадь поперечного сечения стержня по

qп = I2/J2 ,

где J2 – допустимая плотность тока в обмотке, J2 = 2,5 • 106 А/м2,

qп = 194,3/(2,5 • 106) = 77,8 • 10 -6 м2 = 77,8 мм2.

31. Паз ротора определяем по рис. 9.40, б[1]. Принимаем bш = 1,0 мм; hш = 0,5 мм; h'Ш = 1 мм.

Допустимая ширина зубца:

,

принимаем ВZ2 = 1,9 Тл по табл. 9.12[1],

 

Размеры паза ротора:

,

,

,

,

.

32. Уточняем ширину  зубцов ротора по формулам  табл. 9.20[1]:

 ,

,

,

Принимаем (по рис. 9.73, б[1]) b1= 5,2; b2 = 1 мм; h1 = 21,4 мм.

Полная высота паза ротора:

,

.

33.  Площадь поперечного  сечения стержня:

qc =

,

Плотность тока в стержне:

J2 = I2/qс = 194,3/80,5 • 10 -6 = 2,41 • 106 А/м2.

34. Определим площадь поперечного сечения кольца (см рис. 9.37, б[1])

,

где Iкл – ток в кольце ротора, А,

Jкл = 0,85 J2 = 0,85•2,41•106 = 2,05 • 106 А/м2 - допустимая плотность тока в кольцах ротора,

 ,

где ,

,

34. Размеры короткозамыкающих колец ротора:

hкл = 1,25 hп2 = 1,25•27 = 34 мм;

bкл = qкл / hкл = 483/34 = 14,2 мм;

qкл = hкл ·bкл = 34 • 14,2 = 483 мм2;

Dк.ср = D2 – hкл = 99,2 – 34 = 65,2 мм.

 

5 РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Магнитопровод ротора выполнен из стали марки 2013; толщина листов 0,5 мм.

35. Магнитное напряжение воздушного зазора:

Fδ = Вδδkδ = 1,59 106 0,749 1,22 0,510-3 = 726,5 А,

где kδ – коэффициент воздушного зазора,

μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4·10-7Гн/м,

kδ = ,

где ,

,

,

Fδ =

36. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора:

FZ1 = 2hz1Hz1,

где hZ1 = Hп1 = 14,5 мм (см. п. 20 расчета);

расчетная индукция в зубцах:

,

(bz1 = 5,1 мм по п. 19 расчета; kc1 = 0,97 по табл. 9.13[1]).

Так как B'z1 > 1,8 Тл, необходимо учесть ответвление потока в паз и найти действительную индукцию в зубце ВZ1.

Коэффициент kПХ по высоте h = 0,5 hz:

,

где ,

BZ1 = B'z1 – μ0 HZ1 kПХ

Принимаем Bz1 = 1,89 Тл, проверяем соотношение BZ1 и B'z1:

1,89 = 1,9 - 1,256 • 10-6 • 2070 • 2,1 = 1,89.

 Для Bz1 = 1,89 Тл по табл. П1.7[1] HZ1 = 2070 А/м.

FZ1  = 2 • 14,5 • 10-3 • 2070 = 60 А.

37. Магнитное напряжение  зубцовой зоны ротора по (9.108)

FZ2 = 2hz2 Hz2 = 2 • 0,029 • 1570 = 91,1 А

При зубцах по рис. 9.40, б[1] из табл. 9.20 hz2 = hП2 - 0,1·b2 = 27 - 0,1 • 1 = 26,9 мм

Индукция в зубце ротора:

,

 

По табл. П1.7[1] для ВZ2 = 1,93 Тл находим НZ2 = 2070 А/м,

FZ2 = 2 • 0,0269 • 2070 = 111 А.

38. Находим коэффициент насыщения зубцовой зоны:

,

.

39. Определим магнитное напряжение ярма статора:

F = LаНa ,

где Lа – длина средней силовой линии в ярме статора, м,

На - напряженность поля при индукции Ва по кривой намагничивания для ярма, принятой при проектировании стали, А/м.

,

где ha – высота ярма статора, м.

,

Индукция в ярме статора:

,

 при отсутствии радиальных вентиляционных каналов в статоре:

h'a = hа = 23 • 10-3 м

Для Ва = 1,6 Тл по табл. П1.6[1] находим На = 750 А/м.

Fа = 0,239

750 = 179 А.

40. Определим магнитное напряжение ярма ротора:

Fj = Lj Hj = 72,7 • 10-3 • 155 = 11,3 А.

где Lj - длина силовых линий в ярме ротора, м,

Hj — напряженность поля в ярме ротора при индукции Bj по кривой намагничивания для ярма принятой при проектировании стали.

,

где hj - высота ярма ротора, м

,

Индукция в ярме ротора:

,

где hj΄ - расчётная высота ярма ротора, м,

,

где dk2 и mk2 — диаметр и число рядов аксиальных вентиляционных каналов в сердечнике ротора, mk1 = 0;

Для Вj = 0,54 Тл по табл. П1.6 находим Hj = 65 А/м,

Fj  = 66,9 • 10-3 • 65 = 4,3 А.

41. Рассчитываем магнитное напряжение на пару полюсов:

Fц = Fδ + FZ1 + FZ2 + Fa + Fj ,

Fц = 549,5 + 60 + 111 + 179 + 4,3 = 903,8 А.

42. Определим коэффициент насыщения магнитной цепи:

kμ = FЦ/ Fδ ,

kμ = 903,8/549,5 = 1,64.

43. Рассчитаем намагничивающий ток:

,

Относительное значение намагничивающего тока:

Iμ* = Iμ /I1ном ,

Iμ* = 3,12/10,6 = 0,29.

Относительное значение I*μ служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчета размеров и обмотки двигателя. Так, если при проектировании двухполюсного двигателя средней мощности расчет показал, что I*μ < 0,20.. .0,18, то в большинстве случаев это свидетельствует о том, что размеры машины выбраны завышенными и активные материалы недоиспользованы. Такой двигатель может иметь высокие КПД и cosφ, но плохие показатели расхода материалов на единицу мощности, большие  массу и габариты.

Если же в аналогичном  двигателе I*μ > 0,3...0,4, то это в большинстве случаев означает, что либо его габариты взяты меньшими, чем следовало, либо неправильно выбраны размерные соотношения  участков магнитопровода. Двигатель будет иметь низкие КПД и  cosφ.

Поэтому значение должно быть     

0,2 < Iμ* < 0,3;

0,2 < 0,29< 0,3.

 

6 ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА

44. Определим активное сопротивление обмотки статора

,

где L1 – общая длина проводников фазы обмотки статора, м;

ρ115 – удельное сопротивление меди при расчётной температуре класса нагревостойкости F, ;

kR — коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока, в проводниках обмотки статора асинхронных машин эффект вытеснения тока проявляется незначительно из-за малых размеров элементарных проводников. Поэтому в расчетах нормальных   машин   принимают   kR  =  1.

L1 = lср1 w1,

где lcp — средняя длина витка обмотки, м.

lср1 = 2(lп1 + lл1),

где lп1 - длина пазовой части, м, lп1 = l1 = 0,126м;

 lл1 – длина лобовой части катушки, м.

lл1 = kлbкт + 2В,

где kл - коэффициент, значение которого берут из табл. 9.23[1], kл = 1,2;

bкт - средняя ширина катушки, м;

В — длины вылета прямолинейной  части катушек из паза от торца  сердечника до начала отгиба лобовой  части, м.

,

lл1 = 1,2 • 0,18 + 2 • 0,01 = 0,236 м,

lср1 = 2(0,126 + 0,236) = 0,724 м,

L1 = 0,724 • 112 = 81,1 м,

Длина вылета лобовой части катушки:

lвыл = kВЫЛВКТ + В,

где kВЫЛ - коэффициент, значение которого берут из табл. 9.23[1], kВЫЛ = 0,26,

lвыл = 0,26 • 0,18 + 0,01 = 0,0568 м

Относительное значение r1:

r1* = r1

,

r1*  = 1,19·

= 0,057.

45. Определим активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора:

r2 = rс +

,

где rс — сопротивление стержня, Ом;

rк – сопротивление короткозамыкающего кольца ротора, Ом.

rc = ρ115

,

где qс – площадь поперечного сечения стержня, м2.

,

где для литой алюминиевой обмотки ротора удельное сопротивление

 ρ115 = Ом м.

,

Информация о работе Проектирование электрического двигателя