Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Изоляция обмотки статора и короткозамкнутого ротора. Активные и индуктивные сопротивления обмоток. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами. Расчет параметров номинального режима работы асинхронного двигателя.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором



Содержание

Введение

1.Главные размеры

2.Сердечник статора

3.Обмотка статора

3.1 Размеры элементов обмотки

3.2 Конструкция изоляции обмотки статора

4.Обмотка короткозамкнутого ротора

4.1 Сердечник ротора

4.2 Расчет размеров овальных закрытых пазов

4.3 Короткозамыкающее кольцо ротора

5.Расчет магнитной цепи

5.1 МДС для воздушного зазора

5.2 МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора

5.3 МДС для зубцов при овальных закрытых пазах ротора

5.4 МДС для спинки статора

5.5 МДС для спинки ротора

5.6 Параметры магнитной цепи

6.Активные и индуктивные сопротивления обмоток

6.1 Сопротивление обмотки статора

6.2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами

6.3 Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя (с вынесенным на зажимы намагничивающим контуром)

7.Режимы холостого хода и номинальный

7.1 Расчет режима холостого хода

7.2 Расчет параметров номинального режима работы

8.Круговая диаграмма и рабочие характеристики

8.1 Расчет и построение круговой диаграммы

8.2 Построение рабочих характеристик двигателя

9.Максимальный момент

10.Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

10.1 Расчет активных и индуктивных сопротивлений, соответствующих пусковому режиму, при овальных закрытых пазах ротора

10.2 Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

11.Тепловой и вентиляционный расчеты

11.1 Тепловой расчет обмотки статора асинхронного двигателя

11.2 Вентиляционный расчет асинхронного двигателя с радиальной вентиляцией

Литература

Приложения

Введение

Для принимаем что номинальный режим работы двигателя - продолжительный, S1, с постоянными во времени нагрузкой и потерями

Рисунок 1. Номинальный режим работы электрических машин S1 - продолжительный.

Степень защиты от внешних воздействий - IP44, защита от проникновения внутрь защитной оболочки машины проволоки и твердых предметов диаметром более 1 мм, а также от брызг воды, попадание которых на защитную оболочку под любым углом не оказывает вредного воздействия на машину;

Способ охлаждения - IС0141, закрытая машина с ребристой или гладкой станиной, обдуваемая внешним вентилятором, расположенным на валу машины;

Рисунок 2. Условное обозначение системы охлаждения электрической машины по способу ICA0141.

Климатические условия и категория размещения - У3, это значит, что двигатель должен работать в макроклиматических районах с умеренным климатом или размещаться в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий;

Исполнение по способу монтажа - IM1001, машина на двух лапах с подшипниковыми щитами, вал горизонтальный, причем форма выступающего конца вала - цилиндрическая;

Материал станины и подшипниковых щитов - чугун или сталь.



1.Главные размеры

К главным размерам машин переменного тока относят внутренний диаметр Dн1 и длину l1 сердечника статора, поскольку они определяют габариты, массу и технико-экономические показатели этого типа электрических машин.

Наружный диаметр сердечника статора рассчитываем по таблице 9-2 [1], исходя из того, что для высоты оси вращения h по таблице 9-1 [1]:

(1)

приведено предельно допустимое значение наружного диаметра сердечника статора:

(2)

и значение припуска на штамповку,

(3)

откуда:

(4)

Листы статора для выбранной высоты оси вращения вала предполагается изготовлять штамповкой из резаной ленты шириной до 500 мм.

Определим внутренний диаметр сердечника статора. Для этого воспользуемся эмпирической зависимостью D1=f(Dн1) из таблицы 9-3 [1]:

(5)

где kD - коэффициент отношения внутреннего и наружного диаметров сердечника статора машины.

Определим величину полюсного деления проектируемой машины,

(6)

Расчетная мощность машины определяется как:

(7)

где:

kн - отношения ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое определено по рис. 3;

Рисунок 3. Определение значения kн.

cos ? - коэффициент мощности рассчитываемого асинхронного двигателя при номинальной нагрузке, найденный по графику зависимости, представленному на рис. 4;



Рисунок 4. Средние значения cos ? асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с исполнением по защите IP44, способу охлаждения IC0141.

? - коэффициент полезного действия рассчитываемого асинхронного двигателя при номинальной нагрузке, найденный по графику зависимости, представленному на рис. 5;

Рисунок 5. Средние значения ? асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с исполнением по защите IP44, способу охлаждения IC0141.

Расчетная мощность равна:

(8)

Синхронная угловая скорость вала рассчитывается как:

(9)

Теперь по таблице 9-4 [1] определим форму паза и тип обмотки. Исходя из величины высоты оси вала (h = 250 мм) получаем, что форма паза - трапецеидальная полузакрытая, а тип обмотки - двухслойная всыпная, из проводов круглого поперечного сечения, хотя при этом снижается коэффициент заполнения паза медью.

Расчетная длина сердечника статора определяется как:

, (10)

где:

А1 - линейная нагрузка обмотки статора, определяется по диаграмме на рис. 6. Приблизительное значение данной величины примем равным:

, (11)

причем умножать на поправочный коэффициент k1 не имеет смысла, поскольку по таблице 9-5 [1] его значение равно 1.



Рисунок 6. Средние значения А'1 при 2p=4 и классе нагревостойкости F при исполнении по защите IP44 и способу охлаждения IC0141 с полузакрытыми пазами и двухслойной всыпной обмоткой (2).

Рисунок 7. Среднее значение B'? при 2p=4 и классе нагревостойкости F при исполнении по защите IP44 и способу охлаждения IC0141 с полузакрытыми пазами и двухслойной всыпной обмоткой (2).

B'? - максимальное значение магнитной индукции в зазоре, определяется по диаграмме на рис. 7. Значение данной величины примем предварительно равным:

(12)

умножение на добавочный коэффициент k2 также не меняет результат, поскольку для исходных данных по рассчитываемому двигателю он равен 1.

kоб1 - коэффициент обмотки статора основной гармонической кривой ЭДС, рекомендуемое значение для двухслойных обмоток при 2p>2 находится в диапазоне:

kоб1 = 0,91-0,94 (13)

принимаем усредненное значение:

kоб1 = 0,93 (14)

Отсюда, расчетная длина сердечника статора:

(15)

Согласно [1], конструктивная длина сердечника статора l1 при отсутствии в сердечнике радиальных вентиляционных каналов равна расчетной длине сердечника статора l'1, округленного до ближайшего числа, кратного пяти, при условии, что l'1>100 мм. Таким образом,

(16)

Чтобы удостоверится в правильности расчета ранее рассмотренных параметров, рассчитаем отношение:

, (17)

которое не должно превышать (таблицы 9-6, 9-7 [1]):

, (18)

Таким образом, поскольку высота оси вращения вала двигателя для расчета главных размеров подобрана правильно.



2.Сердечник статора

Сердечник статора собирают из отдельно отштампованных листов электротехнической стали 2013 толщиной 0,5 мм, имеющих изоля...