Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет асинхронного двигателя с фазным ротором

Расчет асинхронного двигателя с фазным ротором

Главная > Курсовая работа >Промышленность, производство

Расчет асинхронного двигателя с фазным ротором

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором: Р 2 = 28 кВт; U = 220/380 В; 2р = 4; конструктивное исполнение IM1001; исполнение по способу защиты IP23; способ охлаждения IC01; климатическое исполнение и катего­рия размещения УЗ; класс нагревостойкости изоляции F.

Выбор главных размеров

1. Высота оси вращения (предварительно) по рис. 9.18, б h = 0,18 м. Принимаем ближайшее стандартное значение h = 180 мм; D a = 0,313 м (см. табл. 9.8).

2. Внутренний диаметр статора D = k D D a = 0, 66 • 0,313 = 0,207 м, k D = 0,66 по табл. 9.9.

3. Полюсное деление τ = π D/(2p) = π 0,207/4 = 0,16225 м.

4. Расчетная мощность по (9.4)

P ‘ = mIE = P 2 = = 35,8 кВ А

(k E — по рис. 9.20; η и cos φ— по рис. 9.21, в).

5. Электромагнитные нагрузки (предварительно по рис. 9.23, а)

А = 43 • 10 3 А/м; В δ = 0,81 Тл

6. Обмоточный коэффициент (предварительно для двухслойной обмотки) k об1 = 0,92.

7. Расчетная длина магнитопровода по (9.6)

(по (9.5) Ω = 2 π f / p = 2π • 50/2 = 157,1 рад/с].

8. Отношение λ = l δ /τ = 0,151/0,16225 = 0,93. Значение λ = 0,93 находится в допусти­мых пределах (см. рис. 9.25, б).

Определение Z 1 , w 1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора

9. Предельные значения t z1 (по рис. 9.26): t z1 max = 16 мм; t z1 min = 12 мм.

10. Число пазов статора по (9.16)

Принимаем Z 1 = 48, тогда q 1 = Z 1 /(2pm) — 48/(4 • 3) = 4. Обмотка двухслойная.

11 . Зубцовое деление статора (окончательно)

12. Число эффективных проводников в пазу [предварительно, при условии а = 1 по (9.17)]

13. Принимаем а = 2, тогда по (9.19) u п = а u ‘ п = 21 проводник.

14. Окончательные значения:

число витков в фазе по (9.20)

линейная нагрузка по (9.21)

магнитный поток по (9.22)

(k oб = k p 1 k y 1 = 0,958 • 0,966 = 0,925 по табл. 3.16 для q = 4 k p 1 = 0,958; по (3.11) k y 1 = sin = sin = 0,966, где β = y/τ = 10/12 = 0,833; τ = Z 1 /2p = 48/4 = 12; для D a = 0,313 м по рис. 9.20 k E = 0,98);

индукция в воздушном зазоре по (9.23)

Значения А и В δ находятся в допустимых пределах (см. рис. 9.23, а).

15. Плотность тока в обмотке статора (предварительно) по (9.25). А по п. 14 42,9 10 3 А/м

(AJ 1 = 290 10 9 по рис. 9.27, г).

16. Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно) по (9.24), а = 2.

17.Сечение эффективного проводника (окончательно): принимаем n эл = 2, тогда q эл = q эф /n эф = 4,1/2 = 2,05 мм 2 . По таблице находим диаметр изолированного и неизолированного d = 1.6 мм провода. Выбираем круглый медный провод марки ПЭТ-155, q эл = 2,011 мм 2 , q э.ср = n эл q эл = 2 • 2,011 = 4,022 мм 2 .

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно) по (9.27)

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

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

19. Принимаем предварительно по табл. 9.12 В z1 = 1,9 Тл; В а = 1,6 Тл, тогда по (9.37)

b Z 1 = = = 5,9•10 -3 м = 5,9 мм

(по табл. 9.13 k c = 0,97);

20. Размеры паза в штампе: b ш = 3,3 мм; h ш = 1 мм; 45° (см. рис. 9.29, а );

Рис. 1 Пазы спроектированного двигателя с фазным ротором (Р 2 =28 кВт, 2р = 4, U ном =220/380 В)

Паз статора показан на рис. 1, а .

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

b’ 1 = b 1 – Δ b п = 8,1 – 0,2 = 7,9 мм

b’ 2 = b 2 – Δ b п = 11,1 – 0,2 = 10,9 мм

h’ п.к = h п.к – Δh = 22,9 – 0,2 = 22,7 мм.

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки по (9.48)

[площадь поперечного сечения прокладок S пр =0,9 b 1 + 0,4b 2 =(0.9 8.1+0.4 11.1)=11.73 мм 2 ; площадь поперечного сечения кор­пусной изоляции в пазу

S из = b из (2h п + b 1 + b 2 ) = 0,4(2•26.3 + 8.1 + 11.1) = 28.72 мм 2 ,

Читать еще:  Эл двигатель ав 052 2му3 схема подключения

гдe односторонняя толщина изоляции в пазу b из = 0,4 мм — по табл. 3.1].

22. Коэффициент заполнения паза по (3.2):

Полученное значение k з допустимо для механизированной укладки обмотки.

23. Зададимся числом пазов на полюс и фазу ротора q 2 = q 1 -1=4-1=3,

Тогда Z 2 = Z 1 q 2 /q 1 = 48 3/4 =36; m 2 = m 1 =3; р 2 = р 1 =2.

24. Число витков в фазе по (9.52)

w 2 = , где = U к.к / =220/ =127

25. Число эффективных проводников в пазу по (9.53)

26. Принимаем u п =8, тогда (окончательно)

w 2 = u п p 2 q 2 =8 2 3=48.

27. Проверяем напряжение на контакт­ных кольцах ротора по (9.56)

U к.к. = U 1ном = 220 =217,7 В

28. Предварительное значение тока в обмотке фазного ротора по (9.57)

I 2 = k i I 1 v i = 0,896 • 55,4 • 1,75=86,9 А

где по (9.58) k i = 0,2 + 0,8 cos φ = 0,2 + 0,8 • 0,87=0,896;

= 1,75 (k oб = k p 2 k y 2 = 0,96 • 0,966 = 0,92736 по табл. 3.16 для q = 3 k p 2 = 0,96; по (3.11) k y 2 = sin = sin = 0,966, где β = y/τ = 10/12 = 0,833; τ = Z 2 /2p = 36/3 = 12)

29. Сечение эффективных проводников обмотки ротора по (9.60)

q эф2 = I 2 / J 2 = 86,9/5 • 10 6 =17,38• 10 -6 м 2 =17,38 мм 2

(плотность тока при классе нагревостойкости изоляции F принимаем J 2 = 5 • 10 6 А/м 2 ).

30. По рис. 9.31 δ = 0,6 мм.

D 2 = D — 2δ = 0,207 — 2 • 0,6 • 10 -3 = 0,2058 м.

Принимаем l 2 = l 1 = 0,151 м

t z 2 = = = 17,96 • 10 -3 = 17,96 мм

31. Предварительно b п2 = 0,3 t z 2 = 0,3 • 17,96 = 5,39 мм, b эл2 = b п2 – 2b из — Δb п = 5,39-2- 0,2 = 3,19 мм [2b из =2 мм по табл. 3.10, Δb п = 0,2 мм по табл. 9.14]. По табл. П 3.2 выбираем неизолированный провод с а = 3,15 мм, b = 5,6 мм, q эф2 = 17,09 мм 2 .

32. Уточняем J 2

J 2 = I 2 / q эф2 = 86,9/(17,09 • 10 -6 ) = 5,08 • 10 6 А/м 2 .

33. Ориентируясь на табл. 3.10, составляем таблицу заполнения паза ротора (табл.1). Размеры паза в штампе (рис. 1,б) принимаем с учетом припусков Δb п и Δh п (см. табл. 9.14).

Таблица 1. Заполнение паза ротора

Размеры на паз, мм

Стержни обмотки — неизолированная медь 3,15 х 5,6

Расчёт асинхронного двигателя с фазным ротором

Определение размеров асинхронной машины. Расчет активного сопротивления обмотки статора и ротора, магнитной цепи. Механическая характеристика двигателя. Расчёт пусковых сопротивлений для автоматического пуска. Разработка схемы управления двигателем.

РубрикаПроизводство и технологии
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления05.02.2014
Размер файла1,2 M
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Около семидесяти процентов всей электрической энергии на месте потребления преобразуется в механическую энергию с помощью электродвигателей, предназначенных для электропривода различных машин и механизмов.

На первом этапе развития электропривода его основу составляли коллекторные электродвигатели постоянного тока. Однако с начала девяностых годов прошлого столетия в промышленности широко применяется изобретенный М.О. Доливо-Добровольским трехфазный асинхронный бесколлекторный двигатель.

Двигатели этого типа более дешевые, надежные и не требующие дорогих преобразовательных установок. Они дают более эффективное динамическое торможение в одну ступень с небольшим начальным ударным моментом.

Асинхронные двигатели (АД), выполненные с короткозамкнутым ротором, имеют недостаток, выражающийся в невозможности плавного регулирования частоты вращения без специальных преобразовательных установок. У другого типа асинхронных двигателей на роторе располагается обмотка, аналогичная статорной обмотке. Выводы обмотки через кольца и щетки подключаются к реостату, который служит для пуска двигателя с повышенным начальным моментом или для регулирования его частоты вращения. Этот тип двигателя называется двигателем с фазным ротором или с контактными кольцами.

Таким образом, электрические машины являются существенным элементом энергетических систем и установок. Поэтому для специалистов, работающих в самых разных отраслях электротехники, необходимо изучение основ теории электрических машин и основ электропривода.

Читать еще:  Двигатели калины на чем гнет клапана

Изучив курс дисциплины “Электрические машины общепромышленного назначения” и “Основы электропривода” студент должен знать основы теории, устройство элементов и принцип действия электрических машин; иметь представление о номинальных параметрах и каталожных данных электрических машин, способах повышения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности; уметь использовать в практической работе основные положения электропривода, понимать принципы сопряжения характеристик рабочего механизма и характеристик электродвигателя.

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Частота вращения вала двигателя 1500 об/мин; cos?H = 0,78; КПД передачи k=0,8

Расчет характеристик асинхронного двигателя

Методические указания к выполнению практической работы по курсу

«Электромеханические системы» для студентов специальности 210100 всех форм обучения

редакционно-издательским советом

Балаковского института техники,

технологии и управления

ЭП с трехфазным асинхронным двигателем (АД) является самым Массовым видом привода в промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве. Такое положение определяется простотой изготов­ления и эксплуатации АД, меньшими по сравнению с ДПТ массой, габаритными размерами и стоимостью, а также высокой надежно­стью в работе.

В основную общепромышленную серию 4А входят АД с мощно­стью от 0,06 до 400 кВт и высотами осей вращения от 50 до 355 мм, которые выпускаются самых различных модификаций и конструк­тивных исполнений: с повышенными пусковым моментом и сколь­жением; с фазным ротором; встраиваемые; малошумные; со встро­енной температурной защитой; с электромагнитным тормозом; с подшипниками скольжения; химостойкие. АД различаются также по климатическому исполнению и категории размещения. Для ком­плектации ЭП большой мощности выпускаются АД серий АН-2 (мощностью до 2000 кВт), АВ (мощностью до 8000 кВт), ДАЗО (мощ­ностью до 1250 кВт) и ряд других.

Для ЭП крановых механизмов производятся специализирован­ные АД серий MTF (с фазным ротором) и MTKF (с короткозамкнутым ротором), а для рабочих машин и механизмов металлур­гического производства — АД серий МТН (с фазным ротором) и МТКН (с короткозамкнутым ротором). В составе этих серий вы пускаются и многоскоростные АД. Двигатели указанных серий отличаются повышенной механической прочностью, большими пусковыми моментами при сравнительно небольших пусковых токах, хорошими динамическими показателями.

Цель работы: расчет асинхронного трехфазного двигателя, определение параметров двигателя и построение механической характеристики.

Основные теоретические сведения

Трехфазный АД имеет обмотку статора, подключаемую к трехфазной сети переменного тока с напряжением U1, и частотой f1, и обмотку ротора, которая может быть выполнена в двух вариантах. Первый вариант предусматривает выполнение обычной трехфазной обмотки из проводников с выводами на три контактных кольца Такая конструкция соответствует АД с фазным ротором (рис. 1, а).она позволяет включать в роторную цепь различные электротехнические элементы, например резисторы для регулирования скорости, тока и момента ЭП, и создавать специальные схемы включения АД.

Рисунок 1- АД с фазным ротором

Второй вариант это выполнение обмотки заливкой алюминия в пазы ротора, в результате чего образуется конструкция, известная под названием «беличья клетка». Схема АД с такой обмоткой, не имеющей выводов и получившей название короткозамкнутой, представлена на рис.1, б.

Для получения выражений электромеханической и механичес­кой характеристик АД используется его схема замещения, на кото­рой цепи статора и ротора представлены своими активными и ин­дуктивными сопротивлениями. Особенность схемы замещения АД состоит в том, что в ней ток, ЭДС и параметры цепи ротора пере­считаны (приведены) к цепи статора, что и позволяет изобразить эти две цепи на схеме соединенными электрически, хотя в действи­тельности связь между ними осуществляется через электромагнит­ное поле. Приведение осуществляется с помощью коэффициента трансформации АД по ЭДС:

где Е1 и Е фазные ЭДС статора и ротора при неподвижном рото­ре; Uф.ном— фазное номинальное напряжение сети. Расчетные формулы приведения имеют вид:

-где штрихом обозначены приведенные значения.

В теории электрических машин разработаны и применяются две основные схемы замещения АД — более точная Т-образная и упро­щенная П-образная. На рис.2 представлена П-образная схема за­мещения, которая в дальнейшем и используется при выводе фор­мул для характеристик АД.

Читать еще:  Японские двигатели которые можно поставить на ниву

Рисунок 2 — П-образная схема за­мещения.

На рис. 1 и 2 приняты следующие обозначения: U1, действующее значение линей­ного и комплексное фазного напряжения сети; — комплексные фазные токи статора, намагничивания и при­веденный ток ротора; х1, х’2 — индуктивные сопро­тивления от потоков рассеяния фазы обмотки статора и приведен­ное фазы ротора; индуктивное сопротивление контура на­магничивания; Rc, R , R1=Rc+ R активные фаз­ные сопротивления обмотки статора, добавочного резистора и суммарное сопротивление фазы статора; R р ,R , R 2 =R р + R активные приведенные к обмотке статора фазные сопротивления обмотки ро­тора, добавочного резистора и сум­марное сопротивление фазы ротора; s=-ω)/ ω — скольжение АД; ω= 2πƒ1 — угловая скорость магнитного поля АД (скорость идеального хо­лостого хода); ƒ1, — частота питающего на­пряжения; р — число пар полюсов АД.

Как видно из рис.2, ЭДС статора равна приведенной ЭДС ротора, а ток намагничивания Iт, определяющий маг­нитный поток АД, протекает под дей­ствием Uф по отдельной цепи, состоящем из сопротивлений контура намагничива­ния хm и Rm, и представляет собой век­торную сумму токов статора и приведен­ного роторного, т. е. .

Механическая характеристика АД. Потери мощности в цепи ро­тора, которые часто называют потерями скольжения, выраженные через механические координаты АД, представляют собой разность электромагнитной и полезной механической мощности, т. е.

(1)

Потери мощности в роторе, выраженные через электрические ве­личины, определяются как

(2)

Приравняв (1) и (2), получим

(3)

Подставим в (3) значение тока: (*), получим

(3.1)

Исследовав полученную зависимость M(s) на экстремум, т. е. взяв производную dM/ds и приравняв ее нулю, обнаружим наличие двух экстремальных точек момента и скольжения:

; (4)

; (5)

причем знак «плюс» здесь относится к области скольжения s > 0, а знак «минус» — к области s ω — генераторный режим при работе АД параллельно с сетью (рекуперативное торможение);

s > 1, ω 2 , то он составит (0,95) 2 = 0,90 от номинального. Следовательно, пусковой вращающий момент будет:

М5% = 0,90*Мп = 0,90*230,7 = 207,6 Н*м;

на 10%. При этом U = 0,9 Uн;

на 15%. В данном случае U = 0,85 Uн;

Отметим, что работа на сниженном на 15% напряжении сети допускается, например, у башенных кранов только для завершения рабочих операций и приведения рабочих органов в безопас­ное положение.

7. Находим, как влияет аналогичное снижение напряжения на пусковой ток двигателя Iп:

на 5%. Учитывая, что пусковой ток можно приближенно считать пропорциональным первой степени напряжения сети, получим:

33 Расчет и построение механических характеристик асинхронного двигателя

4.4 Расчет и построение механических характеристик асинхронного двигателя

4.4.1 Построение естественной характеристики АД

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя с фазным ротором может быть построена на основании каталожных данных двигателя:

.

Для построения используется уравнение механической характеристики упрощённая формула Клосса:

(4.29)

Величина номинального момента может быть определена по формуле:

, (4.30)

где — номинальная угловая скорость АД.

Рекомендуемые файлы

Тогда величина максимального момента определится:

. (4.31)

Для определения критического скольжения сначала находят величину номинального скольжения:

. (4.32)

Если подставить значения и (4.31 и 4.32) в уравнение механической характеристики (4.29), то можно определить величину

. (4.33)

Подстанавливая значения и в уравнение механической характеристики (4.29), получим уравнение механической характеристики с числовыми коэффициентами. Задаваясь различными значениями скольжения можно вычислить по уравнению механической характеристики соответствующие значения момента и скорость , а затем по полученным данным строятся естественная механическая характеристика: или .

При наличии обмоточных данных АД порядок построения естественной характеристики следующий.

Определяются приведенные сопротивления обмоток АД

где kтр=коэффициент трансформации по ЭДС АД.

Определяется критическое скольжение

Угловая синхронная скорость вращения

Рассчитываются критические моменты АД в двигательном и генераторном режимах АД

Производится расчёт механических характеристик с использованием выражений

где а=

Для этого задаются значениями скольжения S>0 и Sк>0 для двигательного режима и S

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector