Расчет асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Расчет асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Федеральное агентство по образованию

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Кафедра автоматизированных систем электроснабжения

Расчет асинхронного двигателя серии 4А180S4У3

1. Выбор главных размеров 5

2. Определение Z1, W1 и сечение провода обмотки статора 6

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 8

4. Расчет ротора 10

5. Расчет намагничивающего тока 14

6. Параметры рабочего режима 16

7. Расчет потерь 20

8. Расчет рабочих характеристик 22

9. Расчет пусковых характеристик 28

10. Тепловой расчет 35

11. Расчет вентиляции 37

Список литературы 38

Курсовой проект по электрическим машинам

Тип машины – асинхронный двигатель 4А180S4У3

1. Номинальная мощность, 22 кВт

2. Номинальное фазное напряжение, 220 В

3. Число полюсов, 2р = 4

4. Степень защиты, IP44

5. Класс нагревостойкости изоляции, F

6. Кратность начального пускового момента, 1,4

7. Кратность начального пускового тока, 6,5

8. Коэффициент полезного действия, η = 0,9

9. Коэффициент мощности, cosφ = 0,9

10. Исполнение по форме монтажа, М 1001

11. Воздушный зазор, δ = 0,5 мм

12. Частота сети f1, 50 Гц

Асинхронный двигатель является преобразователем электриче­ской энер­гии в механическую и составляет основу 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: обмоточ­ные меди, изоляции, электриче­ской стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуата­ции сред­ства 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 высокока­чественный ремонт играют пер­во­очередную роль в экономике мате­риалов и трудовых 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 сравнения с мощностью двигателей се­рии А2, что дает большую экономию дефи­цитных материалов.

Серия имеет широкий ряд модификации, специализированных ис­полне­ний на максимальных удовлетворительных нужд электропри­вода.

Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, при­веденные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sHM, момент на валу Мном, начальный пусковой Мп и максимальный

М max момен­ты, номинальный и пусковой токи IHM и Iп в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение
U=220 /380 В, номинальная мощность Р2 = 40 кВт, частота вращения п2=980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пу­скового тока КI = 5, кратность пускового момента KM = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное сколь­жение, номинальные максимальный и пусковой вра­щающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «тре­угольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагружен­ного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220. В?

Читайте также:  Sony playstation 4 pro модели

Решение. Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, ча­стотой вращения магнитного поля или ротора.

Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнит­ного поля число пар полюсов определяем по формуле

По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п2 = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.

Частота вращения магнитного поля

Номинальное значение скольжения

Мощность, потребляемая двигателем,

Номинальный вращающий момент двигателя

Мmax = λ*.М ном = 1,8 • 389,8 = 701,6 Н • м.

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U=220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U=380 В.

Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U=220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».

Фазный ток в обмотке статора

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряже­нием U=38О В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощ­ностей для линейных значений токов и напряжений

При соединении обмоток в «звезду» линейный ток

Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.

Для определения возможности пуска в ход двигате­ля, находящегося под номинальной нагрузкой и пони­женным напряжением, необходимо определить пуско­вой вращающий момент при пониженном напряжении.

В соответствии с формулой M=CU 2 вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подво­димого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент

Читайте также:  Скворец из бумаги шаблоны

M’=C Uном = C<0,9UHOM) 2 = 0,81 х Маоы=0,81x 389,8 = 315,74 Н • м. Соответствен­но пусковой момент

М’пМ* М’= 1,1*315,74 = 347,3 Н-м, что меньше тормозного момента на валу на 42,5 Н • м, т.е. пуск невозможен.

Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при понижен­ном напряжении. Двигатели, работающие при со­единении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». Определить пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжени­ем

UФ = Uл/ = 220/1,73 = 127 В, что составляет 57,7% Uном,

пусковой момент при переключении обмо­ток

М п = C*U 2 = C (0,57UHOM) 2 = 0.33CU ном =128,8 Н-м, т. е. в три раза меньше номинального значения.

Страницы работы

Содержание работы

1. Расчет главных размеров двигателя ……………………………………… 4

4. Расчет магнитной цепи ……………………………………………………15

4.1 Магнитное напряжение зазора ………………………………………. 16

4.2 Магнитное напряжение зубцовой зоны статора …………………… 16

4.3 Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора …………………….. 17

Библиографический список ……………………………………………….18

Рассчитать асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором :

номинальная мощность Р = 7,5 кВт;

номинальное напряжение UН = 220 В;

номинальный КПД ηн=87,5 %;

номинальный коэффициент мощности cos φн=0,86 о. e.;

число полюсов 2p=4;

скорость вращения ротора n1=1500 об/мин;

режим работы — S1, продолжительный;

степень защиты IP44.

Степень защиты от воздействия окружающей среды IP44:

Оболочка (корпус) защищает двигатель от попадания внутрь и касания с токоведущими и движущимися частями твердых тел с диаметром более 1 мм. Защита от попадания внутрь корпуса брызг воды любого направления.

1 РАСЧЕТ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ДВИГАТЕЛЯ.

Рис. 1- К выбору внешнего диаметра статора DА.

Главными размерами асинхронной машины называют внутренний диаметр D1 и расчетную длину lδмагнитопровода статора. Эти размеры связаны с расчетной мощностью Р’, электромагнитными на­грузками и А и Bδ, угловой механической скоростью вращения магнитного поля Ω1 с помощью машинной постоянной Арнольда СА, характеризующей использование внутреннего объема статора на единицу расчетного момента:

Из таблицы 2.2 [1] определяем высоту оси вращения h=132мм.

Максимально возможный внешний диаметр сердечника статора DAMAX, допускаемый конструкцией и технологией изготовления двигателя:

Где h1min – минимально допустимое расстояние от нижней точки наружной поверхности сердечника статора до опорной плоскости лап, определяемое условиями крепления двигателя и защиты нижней части машины от случайных повреждений:

h1min= +h2=8.6+5.244=13.844 (мм)

Из таблицы 5.1 [1] выбираем внешний диаметр статора для h=132мм — DА=225мм.

Читайте также:  Как крепить откосы на пластиковые окна видео

Внутренний диаметр сердечника статора D1 определяется по выбранному внешнему диаметру DА приближенно:

Значение коэффициента kD в зависимости от числа полюсов берем из таблицы 5.2 [1].

Полюсное деление (число пазов приходящиеся на один полюс):

(мм)

Значение коэффициента kЕ , равный отношению ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, приближенно определяем по рис. 5.2 [1]. kЕ=0,971

(В·А)

Электромагнитные нагрузки – максимальная индукция в зазоре и линейная нагрузка статора выбираем по графикам электромагнитных нагрузок (рис. 5.3 а [1]):

Bδ= 0,87 Тл, A=26*10 3 А/м

Коэффициенты полюсного перекрытия и формы поля , характеризующие уплощения кривой индукции в зазоре за счет насыщения зубцов сердечников статора и ротора, задаются сведущие:

Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки равен .

Синхронная скорость вращения двигателя (угловая механическая скорость вращения магнитного поля):

(рад/с)

Расчетная длина магнитопровода:

(м)

Отношение находится в пределах допустимых значений рис. 5.5 а [1].

2 РАСЧЕТ СТАТОРА.

Станины выполняются в форме цилиндра из серого чугуна с продольными ребрами на внешней поверхности.

Средняя толщина стенки литой станины:

Внешний диаметр станины:

DСТ=DА+2=225+2*8,6=242,2 мм.

Рис. 1 – Сечение ребер станины с радиальным оребрением.

Из таблицы 4.2 б [1] для h определяем:

Шаг оребрения tp=15,8мм,

Средняя высота ребра hр=24мм,

К=0,58-0,6, βр=4

Количество ребер на поверхности литой станины:

Np≈K=

Ширина верхней части и основания ребра:

Наибольший размер станины по вершинам ребер:

Минимально допустимое расстояние от нижней точки литой станины до опорной плоскости лап:

Статорные обмотки асинхронных двигателей общего назначения выполняют распределенными, то есть состоящими из большого числа катушек, укладываемых в пазы на внутренней поверхности сердечника статора. Устройство и способ изолирования обмотки зависит от номинальных мощности и напряжения, условий эксплуатации машины и достигнутого уровня технологии электромашиностроения.

Требуемое расчетное сечение эффективного проводника получают параллельным соединением нескольких элементарных проводников меньшего сечения. Для уменьшения числа элементарных проводников увеличивают число параллельных ветвей обмотки.

Схема обмотки статора определяет положение катушек в пазах сердечника

Тип обмотки – однослойная концентрическая. Толщина изоляции 0,3 мм.

Рис. 2 – Сечение пазовой части обмотки.

Значения пазового (зубцового) деления определяем по рис. 6.1 [1]: 0,009м и 0,014м

Принимаем =48.

Число пазов на полюс и фазу:

Пазовое деление статора (окончательное):

(мм)

Число эффективных проводников в пазу статора (α1=1):

(А)

Число последовательно соединенных витков фазы статора:

(А/м)

Магнитный поток полюсного деления:

(Вб)

Амплитуда индукции в зазоре:

Bδ= (Тл)

Плотность тока в обмотке статора (допустимая):

(А/м 2 )

выбираем по графику рис. 6.2 а [1]. =180*10 9 А 2 /м 2

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector