Проектирование трехфазного асинхронного двигателя

Электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчет шестиполюсного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором полезной мощности 45 кВт на напряжение сети 380/660 В. Механический расчет вала и подшипников. Элементы конструкции двигателя.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Аннотация

В пояснительной записке к курсовому проекту по дисциплине "Электромеханика" представлен электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчет шестиполюсного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором полезной мощности 45 кВт на напряжение сети 380/660 В.

Расчет асинхронного двигателя выполнялся вручную. В результате проектирования двигателя получен вариант проекта, удовлетворяющий требованиям технического задания.

Для спроектированного асинхронного двигателя выполнен механический расчет вала и выбраны подшипники. Определены размеры элементов конструкции двигателя.

Пояснительная записка содержит 75 листа машинописного текста, в том числе 11 рисунков, 5 таблиц и список использованных источников из 3 наименований.

Содержание

Введение

1. Электромагнитный расчет

1.1 Выбор главных размеров

1.2 Определение числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и сечения провода обмотки статора

1.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

1.4 Расчет ротора

1.5 Расчет магнитной цепи

1.6 Параметры рабочего режима

1.7 Расчет потерь

1.8 Расчет рабочих характеристик

1.9 Расчет пусковых характеристик

1.9.1 Расчет токов с учетом изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния)

1.9.2 Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

2. Тепловой расчет

3. Механический расчет вала

4. Конструирование двигателя

Заключение

Список использованных источников

Введение

Асинхронные двигатели являются основными двигателями в электроприводах практически всех промышленных предприятий. В СССР выпуск асинхронных двигателей превышал 10 млн. штук в год. Наиболее распространены двигатели на номинальное напряжение до 660 В, суммарная установленная мощность которых составляет около 200 млн. кВт.

Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах XX века в массовом количестве и в настоящее время эксплуатируются, практически на всех промышленных предприятиях России. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах оси вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированные исполнения. Двигатели основного исполнения предназначены для нормальных условий работы и являются двигателями общего назначения. Это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц. Они имеют исполнение по степени защиты IP44 во всем диапазоне высот оси вращения и IP23 в диапазоне высот осей вращения 160…355 мм.

Модификации и специализированные исполнения двигателей построены на базе основного исполнения и имеют те же принципиальные конструктивные решения основных элементов. Такие двигатели выпускаются отдельными отрезками серии на определенные высоты оси вращения и предназначены для применения в качестве приводов механизмов, предъявляющих специфические требования к двигателю или работающих в условиях, отличных от нормальных по температуре или чистоте окружающей среды.

К электрическим модификациям двигателей серии 4А относятся двигатели с повышенным номинальным скольжением, повышенным пусковым моментом, многоскоростные, частотой питания 60 Гц. К конструктивным модификациям относятся двигатели с фазным ротором, со встроенным электромагнитным тормозом, малошумные, со встроенной температурной защитой.

По условиям окружающей среды различают модификации двигателей тропического исполнения, влагоморозостойкого, химостойкого, пылезащищенные и сельскохозяйственные.

Специализированное исполнение имеют лифтовые двигатели, частотно-управляемые, высокоточные.

Большинство двигателей серии 4А имеют степень защиты IP44 и выпущено в конструктивном исполнении, относящемся к группе IM1, т. е. с горизонтальным валом, на лапах, с двумя подшипниковыми щитами. Корпус двигателей выполнен с продольными радиальными ребрами, увеличивающими поверхность охлаждения и улучшающими отвод тепла от двигателя в окружающий воздух. На противоположном от рабочего конце вала укреплен вентилятор, прогоняющий охлаждающий воздух вдоль ребер корпуса. Вентилятор закрыт кожухом с отверстиями для прохода воздуха.

Магнитопровод двигателей - шихтованный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, причем двигателей с h = 50…250 мм из стали марки 2013, а двигателей с h = 280…355 мм - из стали марки 2312.

Во всех двигателях серии с h < 280 мм и в двигателях с 2p = 10 и 12 всех высот оси вращения обмотка статора выполнена из круглого провода и пазы статора полузакрытые. При h = 280…355 мм, кроме двигателей с 2p = 10 и 12, катушки обмотки статора намотаны прямоугольным проводом, подразделенные и пазы статора полуоткрытые.

Обмотка короткозамкнутого ротора лопатки и кольца - литые из алюминия. Вентиляционные лопатки на кольцах ротора служат для перемещения воздуха, находящегося внутри машины.

Подшипниковые щиты крепят к корпусу с помощью четырех или шести болтов. Коробка выводов расположена сверху станины, что облегчает монтажные работы при соединении двигателя с сетью.

1. Электромагнитный расчет

1.1 Выбор главных размеров

Высота оси вращения двигателя по таблице 9.1 /1/ для 2p = 6 и P = 45 кВт .

Внешний диаметр статора по таблице 9.8 /1/ .

Принимаем = 0,72 по таблице 9.9 /1/ для 2p = 6.

Внутренний диаметр статора D, м:

(1)

где - отношение внутреннего и внешнего диаметра сердечника статора.

Полюсное деление , м:

(2)

где p - число пар полюсов.

Принимаем = 0.975 по рисунку 9.20 /1/ , = 0.91 по рисунку 9.21, б /1/ для = 45 кВт, = 0.89 по рисунку 9.21, б /1/ для = 45 кВт.

Расчетная мощность , Вт:

(3)

где -- мощность на валу двигателя, Вт;

- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению;

- коэффициент полезного действия двигателя;

- коэффициент мощности.

Электромагнитные нагрузки предварительно по рисунку 9.22, б /1/ принимаем .

Обмоточный коэффициент предварительно для двухслойной обмотки .

Синхронная угловая частота двигателя , рад/с:

(4)

где - частота питающей сети, Гц.

Коэффициент формы поля :

(5)

Расчетная длина магнитопровода , м:

(6)

где А - линейная токовая нагрузка, А/м;

- магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл.

Отношение лежит в допустимых пределах согласно рисунку 9.25 /1/.

1.2 Определение числа пазов, числа витков в фазе обмотки статора и сечения провода обмотки статора

По рисунку 9.26 /1/ принимаем .

Число пазов статора:

(7)

где - минимальное значение зубцового деления статора, м;

- максимальное значение зубцового деления статора, м.

Из полученного диапазона значений выбираем число пазов статора .

Число пазов на полюс и фазу q:

(8)

где m - количество фаз.

Зубцовое деление статора окончательно , м:

(9)

Номинальный ток обмотки статора , А:

(10)

где - номинальное напряжение двигателя, В.

Принимаем число параллельных ветвей а = 3, тогда .

Число эффективных проводников в пазу :

(11)

Число витков в фазе :

(12)

Коэффициент распределения :

(13)

Шаг обмотки статора y:

(14)

Укорочение шага обмотки статора :

(15)

где - укороченный шаг обмотки статора.

Коэффициент укорочения :

(16)

Уточненный обмоточный коэффициент :

 (17)

Уточненная линейная нагрузка А, А/м:

(18)

Магнитный поток Ф, Вб:

(19)

Уточненная магнитная индукция в воздушном зазоре , Тл:

(20)

Предварительно по рисунку 9.27, б /1/ для принимаем = = .

Плотность тока в обмотке статора , :

 (21)

где - произведение линейной нагрузки...