Расчёт асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором

Содержание

                                                                                                   Стр.

Содержание……………………………………………………………………   2

Техническое задание   ……………………………………………………….    3

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

2. Расчет статора  ……………………………………………………………….6

 2.1  Станины   ……………………………………………………………….. 6

 2.2  Обмотки статора  ………………………………………………………. 7

 2.3  Зубцовой зоны   …………………………………………………………8

3. Расчет ротора  ……………………………………………………………….11

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

Техническое задание:

Рассчитать асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором :

     номинальная мощность Р_2Н = 7,5 кВт;

номинальное напряжение  U_Н = 220 В;

номинальный КПД   η_н=87,5 %;

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

число полюсов 2p=4;

скорость вращения ротора n₁=1500 об/мин;

режим работы - S1, продолжительный;

серия   4А;

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 D_А.

 Главными размерами асинхронной машины называют внутренний диаметр D₁ и расчетную длину l_δмагнитопровода статора. Эти размеры связаны с расчетной мощностью Р', электромагнитными на­грузками и А и B_δ, угловой механической скоростью вращения магнитного поля Ω₁ с помощью машинной постоянной Арнольда С_А, 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 D_AMAX, допускаемый конструкцией и технологией изготовления двигателя:

D_AMAX=2(h-h_1min)=2(132-13,844)=236 (мм),

Где      h_1min – 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:

h_1min= +h₂=8.6+5.244=13.844 (мм)

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

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

D₁ = D_А• k_D

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

k_D=0,68

D₁=0,68*225=153 (мм)

            Полюсное деление (число пазов приходящиеся на один полюс):

(мм)

            Расчетная мощность:

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

 (В·А)

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

            B_δ= 0,87 Тл,   A=26*10³ 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.

2.1 Расчет станины

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

Средняя толщина стенки литой станины:

Внешний диаметр станины:

            D_СТ=D_А+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 t_p=15,8мм,

Средняя высота ребра h_р=24мм,

Радиус r_р=1,5мм,

 К=0,58-0,6, β_р=4

            Количество ребер на поверхности литой станины:

                        N_p≈K=

            Ширина верхней части и основания ребра:

                       

                       

 Наибольший размер станины по вершинам ребер:

                        D_СТР=D_СТ+2 h_р =242,2+2*24=290,2мм

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

                       

2.2  Расчет обмотки статора

 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.

Число пазов статора:

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:

            Линейная нагрузка:

(А/м)

            Магнитный поток полюсного деления:

(Вб)

            Амплитуда индукции в зазоре:

B_δ= (Тл)

              Плотность тока в обмотке статора (допустимая):

 (А/м²)

выбираем по графику рис. 6.2 а [1]. =180*10⁹ А²/м²