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.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

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.

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

номин. Мощность, РН	синхр. Частота вращения, n1	схема соединения обмоток статора	Линейное напряжение, Uл	Ммах /Mmin	номин. Скольжение, SH
кВт	об./мин.		В.		%
2,8	1000	Y	380	2	4

2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

2.1 Определение главных размеров асинхронной машины

К главным размерам машины относятся:

- внутренний диаметр статора

- расчётная длина воздушного зазора

Если взять частоту сети 50Гц то число пар полюсов:

р1 = f1*60/n1

Где n1- синхронная частота вращения магнитного поля статора

p₁ = 50*60/1000 = 3 или 2 p₁ = 6

расчётная мощность S₁= K_E*P_H / ?H*cos?_H где K_E- коэффициент, показывающий какую часть от номинального напряжения составляет ЭДС в обмотке статора который найдём из графика на рис. 1.1

Рис. 1.1

Так как число пар полюсов p₁ =3 то из графика коэффициент K_E=0,975

Находим расчётную мощность: S₁= K_E*P_H / ?H*cos?_H

S₁= 0,975*2,8/0,8*0,78 = 4,375 кВА

Предварительно определим высоту вращения оси двигателя для заданной мощности

Рис. 1.2

Так как 2 p₁ = 6 а заданная мощность Р_Н=2,8 кВт то из графика h = 100-110 мм

Из таблицы:

Таблица 1. Высота оси вращения электрических машин (ГОСТ 13267-73) и соответствующие им наружные диаметры статоров асинхронных двигателей серии 4А

h, мм	56	63	71	80	90	100	112	132
Dа, м	0.089	0.1	0.116	0.131	0.149	0.168	0.191	0.225
h, мм	160	180	200	225	355	280	315
Dа, м	0.272	0.313	0.349	0.392	0.660	0.530	0.590

Берём наименьшее значение h = 100 мм.; Dа = 0,168 м.(наружный диаметр статора)

Коэффициент K_D для числа пар полюсов статора (2 p₁ = 6) стр. 344(1)

K_D= 0.72 при мощности двигателя менее 10 кВт тогда внутренний диаметр статора D= K_D *Dа

D= 0.72*0.168 = 0.121м.

Полюсное деление статора определим из выражения : ? = ?*D/2p₁

? = 3.14*0.121/6 = 0,06

далее определяется расчетная длина статора

?1- синхронная угловая частота вращения магнитного поля статора;

?1 = 2?n1/60 ?1 = 2*3.14*1000/60 = 104.7 об/мин

Коэффициенты полюсного перекрытия а б и формы поля Кв принимаются из расчета синусоидального поля в воздушном зазоре; поэтому а б = 2/ п ? 0,64; Кв = п /2v 2 ? 1,11.

Значение обмоточного коэффициента предварительно принимается

- для однослойных обмоток Коб1 = 0,95 - 0,96; при мощности менее 10 кВт.

- для двухслойных обмоток Коб1 = 0,91 - 0,92; при мощности более 10 кВт.

Параметры A и Вб определяются по графикам, представленным на рис. 1.3.

Рис.1.3. Зависимости магнитной индукции и линейной нагрузки от внешнего диаметра статора

А= 25*10³ А/м -нагрузка В_б = 0,86 Тл

L_б =( 2*4,375*10³) / (3,14*0,121²*104,7*0,64*1,11*0,96*25*10³*0,86) = 8,75*10³/70,6*10³ = 0,124 м.

Если расчетная длина сердечника превышает 0,25 - 0,3 м, то сердечник необходимо “разбить” на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами шириной 10 мм Если L6 < 0,25 - 0,30 м, то конструктивная длина статора L1 = Lcm1 = Lo и ротора L2 = Lcm2 = L6.

2.2 Обмотка, пазы и ярмо статора

Предварительный выбор зубцового деления t1 осуществляется по рис. 2.1, где зона 1 определяет возможные значения t1 для двигателей с высотой оси вращения h < 90 мм; зона 2 - 90 < h < 250 мм и зона 3 для многополюсных двигателей, h > 280 мм. Из рисунка следует выбирать не одно значение зубцового деления, а пределы значений t 1min - t 1max

Рис.2.1 Зависимости величины зубцового шага от значения полюсного деления статора со всыпной обмоткой