Моделирование пуска проектируемой машины в среде Matlab 6,5. Тепловой расчёт. Схема обмотки статора. Расчет рабочих характеристик

Содержание

Техническое задание. 2

Введение. 3

Выбор главных размеров. 4

Определение z₁, w₁ и площади поперечного сечения провода обмотки статора.. 5

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.. 6

Расчёт ротора.. 8

Расчёт магнитной цепи.. 10

Параметры рабочего режима.. 12

Расчет потерь. 14

Расчет рабочих характеристик.. 16

Расчёт пусковых характеристик.. 19

Расчёт токов с учётом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока. 19

Расчёт пусковых характеристик с учётом влияния ЭВТ и насыщения от полей рассеяния. 21

Моделирование пуска проектируемой машины в среде Matlab 6.5. 24

Тепловой расчёт. 27

Схема обмотки статора.. 29

Библиографический список.. 30

 Техническое задание

Спроектировать асинхронную машину с короткозамкнутым ротором закрытого исполнения: U_1н=380/660 В, Р_ном=18,5 кВт, n=1500 об/мин; конструктивное исполнение IM1001; исполнение по степени защиты IP44; климатическое исполнение и категория размещения У3.

Введение

Проектирование электрических машин является сложной многовариантной  технической задачей.  При решении этой задачи следует учитывать огромное количество различных факторов: физических, технологических, экономических и т.д. Поэтому проектирование электрической машины сводится к многократному расчёту зависимостей между основными показателями, заданными в виде системы формул, эмпирических коэффициентов, графических зависимостей. Результатом проектирования является машина с такими технико-экономическими характеристиками, которые обеспечивали бы технологичность сборки, наилучшие возможные энергетические показатели и экономическую эффективность производства и использования данной машины.

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

Климатическое исполнение У – двигатели, предназначенные для эксплуатации на суше, реках, озерах для макроклиматических районов с умеренным климатом.

Категория размещения 3 –установка в закрытых помещениях, в которых колебания температуры и влажности, а также воздействие песка и пыли на машину существенно меньше, чем на открытом воздухе.

IP44 – исполнение по степени защиты от попадания внутрь машины посторонних предметов и от возможного соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими и вращающимися частями, находящимися внутри машины: защита от возможности соприкосновения 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.

Выбор главных размеров

1.  Высота оси вращения (предварительно) по рис. 6-7, а: h = 157мм; принимаем ближайшее стандартное значение h=160мм.

Внешний диаметр статора D_a=0,272...0,285м(по табл. 9.8). Принимаем D_a=0,272м.

2.  Внутренний диаметр статора 0,68*0,272=0,185м.

Значение коэффициента K_D=0,68 определяем по табл. 9.9 с учетом числа полюсов.

3.  Полюсное деление 0,117 м, где Число пар полюсов p=60f/n=2.

4.  Расчетная мощность  =23,56кВА;

Где: =0,975 – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению определяем по рис. 9.20; приближенные значения  и  берутся по рис. 9.21,а: =0,87 и =0,88.

5.  Электромагнитные нагрузки определяем предварительно по рис. 9.22,б:

·  линейная нагрузка A =31,5...33,5*10³ A/м =31,5*10³ А/м;

·  индукция в зазоре В_δ=0,75...0,77Тл =0,75Тл.

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок А, А/м и В_d, Тл, должны быть проведены особенно тщательно, т. к. они определяют не только расчётную длину, но и в значительной степени характеристики машины. При этом, если главные размеры машины зависят от произведения А*В_d, то на характеристики двигателя оказывает существенное влияние также и соотношение между этими величинами. Неправильный выбор этих соотношений приводит к уменьшению перегрузочной способности двигателя и коэффициента мощности при номинальном режиме.

6.  Будем применять однослойную обмотку. Предварительное значение обмоточного коэффициента для однослойной обмотки 0,95.

7.  Расчетная длина магнитопровода:

=0,17 м

Где: 157рад/с – синхронная угловая скорость вала двигателя;

k_B = π/() = 1,11 – коэффициент формы поля;

Полная конструктивная длина l₁ = l_d =0,17 м.

8.  Отношение 0,17/0,145=1,17; по рис 9.25 λ=0,7...1,3, значит, значение 1,17 находится в рекомендуемых пределах.

Определение z₁, w₁ и площади поперечного сечения провода обмотки статора

9.  Выберем предварительно предельные значения зубцового деления  (по рис. 9.26): 15 мм; 12 мм.

10. Возможные числа пазов статора :

=39; =48.

Принимаем 48, тогда число пазов на полюс и фазу 4, где m=3 число фаз.

11. Окончательное значение зубцового деления статора =12,1*10^{-3 мм}.

12. Предварительное число эффективных проводников в пазу при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (а = 1):

=18,89=19;

где =21,20А – номинальный ток обмотки статора.

13. Принимаем а = 1, тогда 19 эффективных проводников в пазу.

14. Окончательные значения:

число витков в фазе обмотки: =144;

линейная нагрузка:  =33,29*10³ А/м;

магнитный поток: =12,00*10^-3 Вб; для однослойной обмотки с q = 4 (табл. 3-13) k_об1 = k_p1 = 0,958.

индукция в воздушном зазоре B_d ===0,75 Тл.

15. Предварительная плотность тока в обмотке статора:

=5,78*10⁶ А/м², где AJ₁=182*10⁹А²/м³ по рис.9.27,б.

16. Предварительное значение площади поперечного сечения эффективного проводника: =3,67*10^-6=3,67мм²

17. Сечение эффективного проводника (окончательно). Принимаем число элементарных проводников n_эл=3, тогда площадь поперечного сечения элементарного проводника q_эл = q_эф / n_эл = 1,22 мм².

Принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ (класс нагревостойкости