Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров и расчет обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора

Министерство образования РФ

Уральский государственный технический университет

Нижнетагильский технологический институт

Кафедра АТПС

Курсовая работа

по предмету

 «Электрические машины»

                                                                                        Вариант №4

                                                           Группа 342-ЭАПУ

                                                                                     Студент:

                                  Преподаватель:

Н. Тагил, 2000

Задание:

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

P=7,5кВт

n=3000 об/мин

U=220/380 В

Конструктивное исполнение: IM1001

Способ защиты от окружающей среды: IP44

Климатическое исполнение: УЗ

Содержание

1.  Выбор главных размеров и расчет обмотки статора ……………………………. 4

2.  Расчет размеров зубцовой зоны статора …………………………………………. 9

3.  Выбор воздушного зазора …….……………………………………………….… 13

4.  Расчет короткозамкнутого ротора ………………………………………………. 14

5.  Расчет магнитной цепи …………………………………………………………... 19

6.  Параметры асинхронной машины для номинального режима ………………... 22

7. Потери и КПД ……………………………………………………………………... 26

8.  Расчет рабочих характеристик …………………………………………………... 29

9.  Расчет пусковых характеристик ………………………………………………… 32

10. Тепловой и вентиляционный расчет ……………………………………………. 40

Заключение …………………………………………………………………………… 43

Список использованной литературы ……………………………………………….. 44

1. Выбор главных размеров и расчет обмотки статора.

В зависимости от способа крепления, направления оси вала и конструкции подшипниковых узлов существуют разные конструктивные исполнения.

Конструктивное исполнение IM1001 – машина на лапах с двумя подшипниковыми щитами и горизонтальным валом; конец вала – цилиндрический.

Климатическое исполнение У3 – двигатели, предназначенные для эксплуатации на суше, реках, озерах для макроклиматических районов с умеренным климатом, в закрытых помещениях, в которых колебания температуры и влажности, а также воздействие песка и пыли на машину существенно меньше, чем на открытом воздухе.

Существуют исполнения по степени защиты от попадания внутрь машины посторонних предметов и от возможного соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими и вращающимися частями, находящимися   внутри   машины: степень защиты от окружающей среды IP44 – машины защищены от возможности соприкосновения инструментов, проволоки или других подобных предметов, толщина которых не превышает 1 мм с токоведущими частями, от попадания внутрь машины предметов диаметром более 1 мм, а также от попадания внутрь корпуса водяных брызг любого направления.

В основе всех расчетов лежат параметры серии 4А.

Все ссылки встречающиеся в тексте относятся к [3].

1.1 Определение количества пар полюсов:

, т.е. 2p=2

1.2 Выбор высоты оси вращения:

За высоту оси вращения принимается расстояние от оси вращения до опорной плоскости машины, измеренное на машине в середине выступающего конца вала.

Заданным параметрам соответствует высота оси вращения h »(110 – 120)мм. рис. 6-7а

Наружный диаметр статора должен соответствовать определенным условиям, налагаемым требованиями раскроя листов электротехнической стали с наименьшими отходами при штамповке, поэтому его необходимо выбирать из стандартного ряда (ГОСТ 13267-73): уточняя по табл. 6.6 получаю высоту оси вращения h=112 мм, ей соответствует наружный диаметр статора D=0,191м.

Двигатели с такой высотой вращения выполняются с литыми чугунными станиной и щитами.                                                                                                               стр. 154

1.3 Внутренний диаметр статора:

В общем случае может быть определен по наружному диаметру, высотам ярма и зубцов статора: , но на данном этапе расчета высоты ярма и зубцов неизвестны, поэтому используют эмпирические зависимости:

приближенное выражение: D=КD

К=0,52-0,57                                                                                                   табл. 6-7

Т.е. D(0,099-0,109) м, выбираю значение D=0,109 м

1.4 Полюсное деление – длина дуги соответствующая одному полюсу:

м

1.5 Расчетная мощность:

Отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению: k0,983.     рис. 6-8

По эмпирическим данным рис. 6-9а: КПД: 88%, коэффициент мощности: cos0,91

Расчетная мощность: P’=кВт

1.6 Предварительный выбор электромагнитных нагрузок:

по рис. 6-11а:

Магнитная индукция в воздушном зазоре:(0,71-0,74) Тл, выбираю значение =0,74 Тл

Линейная токовая нагрузка: А(23,5-24,5)А/м, выбираю значение А=24,5А/м

1.7 Коэффициент полюсного перекрытия и коэффициент формы поля  предварительно выбираю равными:                                                                             стр. 167

Обмоточный коэффициент:

В статорах двигателей серии 4А при h160 мм выполняют однослойную обмотку (стр. 154), которой соответствуют значения обмоточного коэффициента равные (стр. 167), поэтому выбираю значение

1.8 Синхронная угловая скорость вала двигателя:

рад/с

1.9 Расчетная длина воздушного зазора:

Эта величина во многом определяет габаритные размеры и технико-экономические показатели машины: вес машины и ее стоимость на единицу мощности уменьшаются с увеличением геометрических размеров обратно пропорционально, потери на единицу мощности при увеличении и Р уменьшаются, КПД машины растет, а величина потерь на единицу поверхностей охлаждения растет прямо пропорционально , поэтому условия охлаждения в крупных машинах ухудшаются. Т.е. относительный расход материалов и относительная стоимость у крупных машин всегда меньше, а КПД выше, чем у малых машин.

м

1.10 Проверка правильности выбора главных размеров:

Критерием правильности выбора главных размеров служит отношение , которое также влияет на технико-экономические показатели машины (при увеличении l уменьшается относительная величина неактивных лобовых частей машины, однако ухудшаются условия охлаждения),  поэтому существуют оптимальные пределы полученные эмпирическим путем: по рис. 6-14 .

Т. о. найденное значение  находится в допустимых пределах для принятого исполнения машины.

Геометрические размеры машины определяют непосредственно не на мощность ее, а на электромагнитный момент и при данных размерах мощность пропорциональна скорости вращения. Т.о. при заданной мощности машины с большей скоростью вращения меньше по размерам, легче по весу и дешевле.

1. 11 Конструктивная длина и длина стали сердечников статора и ротора.

м

Сердечник статора шихтуется в один пакет без радиальных вентиляционных каналов, т.к. его длина не превышает 250 мм.                                                                        стр. 168

=0,13 м., т.к. h<250 мм                                                                     стр. 169

1.12 Определение числа пазов статора:

Выбор зубцового деления:

Для мягкой всыпной обмотки t=(0,013-0,015) м                                              рис. 6-15

=

Окончательный выбор Z:

Число пазов на полюс и фазу q должно быть целым, Z должно быть кратно числу фаз, т.е. 3.

Возьмем Z=24

24/3=8 – число кратно трем,

=4

Условия выполняются.

Определение и проверка окончательного значения зубцового деления:

м

Значение находится в ранее выбранных пределах и превышает