Проектирование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А80A4У3. Определение главных размеров машины

Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропри-вода большинства механизмов, используемых во всех отраслях  народно-го хозяйства.

Уже в настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40 % вырабатываемой в стране электроэнергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали и других, а затраты на обслуживание и ремонт асинхронных двигателей в эксплуатации составляют более 5 % затрат на ремонт и обслуживание всего установленного оборудования. Поэтому создание серий высокоэкономичных и надёжных асинхронных двигателей является важнейшей народнохозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатация и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономии материальных и трудовых ресурсов в нашей стране.

1.  Определение главных размеров машины.

1.1 Коэффициент полезного действия по табл. 2-1[1]

1.2 Коэффициент мощности по табл. 2-1[1]

 jн = 0,81

1.3 Подводимая мощность

  Вт

1.4 Наружный диаметр сердечника по табл. 6-1[1]

    мм

1.5 Внутренний диаметр сердечника статора по табл. 6-1[1]     мм

1.6 Воздушный зазор по табл. 6-1[1]

 мм

1.7 Наружный диаметр сердечника ротора

 мм

1.8 Внутренний диаметр листов ротора (диаметр вала) по табл. 4-1[1]

 мм

1.9 Число аксиальных каналов ротора по табл. 6-1[1]

, т.к.   мм

1.10 Диаметр аксиальных каналов

, т.к.  мм

1.11 Марка стали 2013 (табл.1[2])

1.12 Толщина листов 0,5 мм (табл.1[2])

1.13 Коэффициент заполнения сталью сердечника статора табл. 1[2]

1.14 Коэффициент заполнения сталью сердечника ротора табл. 1[2]

1.15 Число пазов статораи ротора  по табл.6-1[1]

2.  Расчёт обмотки, паза и ярма статора.

2.1 Тип обмотки – однослойная концентрическая по табл. 6-1[1]

2.2 Форма пазов статора – рис 6.1а из[1]

2.3 Число пазов на полюс и фазу по табл.3, 

2.4 Шаг обмотки по пазам по табл.6-1 [1]

2.5 Укорочение шага (табл.9)

2.6 Коэффициент распределения (табл.9)

2.7 Коэффициент укорочения

2.8 Обмоточный коэффициент

  

2.9 Магнитная индукция в воздушном зазоре по табл.2-1 [1]

2.10 Магнитный поток в воздушном зазоре

Вб где   мм, табл.6-1[1]

2.11 Коэффициент падения напряжения в обмотке статора [2] рис.4

2.12 Число витков в обмотке фазы

2.13 Число эффективных проводников в пазу

где  =1 из табл.6-1 [1]

2.14 Принятое число эффективных проводников в пазу (по табл. 6.1,[1])

2.15 Уточнённое число витков обмотки фазы

2.16 Эффективное число витков обмотки фазы статора

2.17 Принятая длина сердечника статора по табл.6-1 [1] мм

2.18 Номинальный фазный ток

А

2.19 Линейная нагрузка статора

 А/см

2.20 Эффективная длина сердечника

 мм

2.21 Предварительное значение магнитной индукции в спинке статора (табл.5)

Т

2.22 Расчётная высота спинки статора

 мм

2.23 Высота паза статора

 мм

2.24 Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора

 мм

2.25 Предварительное значение магнитной индукции в расчётном сечении зубца (по табл.6):   Т

2.26 Ширина зубца с равновеликим сечением

 мм

2.27 Большая ширина паза

 мм

2.28 Ширина шлица паза по табл.6-1 [1]     мм

2.29 Высота шлица паза по табл.6-1 [1]     мм

2.30 Меньшая ширина паза

 мм

(Значение  уточняем по справочнику, табл.6-1[1], мм)

2.31 Площадь поперечного сечения паза в штампе

 мм²

2.32 Площадь поперечного сечения паза в свету

 -- припуски на сборку сердечников по ширине и высоте паза, принимаем по табл.7[2]:  мм,  мм, тогда

 мм²

2.33 Площадь поперечного сечения корпусной изоляции

 -- односторонняя толщина корпусной изоляции из табл. 8 [2]:

=0,2 мм, при классе нагревостойкости изоляции B

 мм²

2.34 Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой

 мм²

где  -- площадь поперечного сечения прокладки между верхней и нижними катушками, на дне паза и под клин,

 мм²

2.35 Максимально допустимый диаметр изолированного провода

 мм

2.36 Число элементарных проводников в одном эффективном по табл. 6-1 [1]    m=1

2.37 Диаметр голого провода (табл.6-1) [1]  d=0,67 мм

2.38 Диаметр изолированного провода (табл.6-1) [1]  =0,73 мм

2.39 Сечение провода  мм²

2.40 Коэффициент заполнения паза

2.41 Плотность тока в обмотке статора

 А/ мм²

2.42 Характеристика тепловой нагрузки

 А/ мм²см

2.43 Среднее зубцовое деление статора

 мм

2.44 Средняя ширина катушки обмотки статора

 мм

2.45 Средняя длина лобовой части обмотки статора

 мм

2.46 Средняя длина витка обмотки

 мм

2.47 Длина вылета лобовой части обмотки статора

 мм

3.  Расчёт обмотки, паза и ярма ротора.

3.1 Форма пазов ротора (выбираем по табл. 6-1 и рис. 6-2 [1]) – рис. 6.2,а

3.2 Зубцовое деление по наружному диаметру ротора

 мм

3.3 Высота шлица   мм   (табл. 6-1 [1])

3.4 Ширина шлица  мм

3.5 Высота мостика   мм

3.6 Большая ширина паза    

мм, где мм, (где =1,908 выбираем по табл.11 [2])

3.7 Высота паза --   по табл. 6-1 [1],  мм

3.8 Расчётная высота спинки ротора

 мм

3.9 Эффективная длина пакета ротора

 мм

3.10 Магнитная индукция в спинке ротора

Т

3.11 Меньшая ширина паза

 мм

( Значение b2 уточняем по табл.6.1 [1]. Принимаем b2=1,5 )

3.12 Расстояние между центрами радиусов

 мм

3.13 Площадь поперечного сечения паза ротора и стержня

 мм²

3.14 Поперечное сечение кольца литой клетки (предварительно)

 мм²

3.15 Высота кольца

 мм

3.16 Длина кольца

 мм

3.17 Принятое поперечное сечение кольца

 мм²

3.18 Средний диаметр кольца

 мм

4.  Определение параметров двигателя для рабочего режима.

4.1 Удельная проводимость меди обмотки статора при расчётной температуре

(по табл. 12 [2]),   . Согласно ГОСТ 183-68 за расчётную рабочую температуру для машин с изоляцией класса B принимается температура  75 ⁰C.

4.2 Удельная проводимость алюминия обмотки ротора при рабочей температуре

(табл. 12 [2]),   .

4.3 Активное сопротивление обмотки фазы

 Ом

4.4 Активное сопротивление  обмотки фазы, в О.Е.

4.5 Коэффициент влияния укорочения шага на пазовое рассеяние

(по рис.9), 

4.6 Коэффициент влияния укорочения шага на пазовое рассеяние

(по рис.9), 

4.7 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния пазов

;

( мм;  мм;

 мм);

4.8 Коэффициент, учитывающий демпфирующую реакцию токов

(табл. 14, [2]),

4.9 Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора

4.10 Коэффициент дифференциального рассеяния статора

(табл.13, [2]),

4.11 Коэффициент воздушного зазора, учитывающий зубчатость статора

4.12 Коэффициент воздушного зазора, учитывающий зубчатость ротора

4.13 Коэффициент воздушного зазора

4.14 Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния статора

4.15 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора

(где )

4.16 Суммарный коэффициент магнитной проводимости обмотки статора

4.17 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора

 Ом

4.18 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора в О.Е.

4.19 Активное сопротивление стержня клетки

 Ом

4.20 Сопротивление короткозамыкающих колец, приведённое к току стержня

 Ом где

4.21 Центральный угол скоса

 рад

4.22 Коэффициент скоса пазов ротора

4.23 Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора

4.24 Активное сопротивление обмотки ротора, приведённое к обмотке статора

 Ом

В относительных единицах:

4.25 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния пазов ротора

4.26 Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

( -- определяется по рис.11 [2], по ; )

4.27 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки (лобовых частей ротора)

(где  )

4.28 Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов

    

4.29 Суммарный коэффициент магнитной проводимости ротора

4.30 Индуктивное сопротивление обмотки ротора

 Ом

4.31 Индуктивное сопротивление рассеяния ротора, приведённое к обмотке статора

 Ом

В относительных единицах

Как отмечалось, магнитный поток в воздушном зазоре по окружности неравномерен.

Величина его над зубцами ротора и статора на 20% превышает магнитный поток над пазами. Для уменьшения вибрации, шума и паразитных моментов ротор двигателя, как правило, выполняют со скосом пазов в продольном направлении относительно оси вращения ротора.

5.  Расчёт магнитной цепи машины.

5.1 Магнитное напряжение воздушного зазора на полюс

 А

5.2 Ширина зубца статора в расчётных сечениях

 мм

 мм

 мм

5.3 Магнитная индукция в расчётном сечении зубца статора

Т

5.4 Расчётная длина магнитной силовой линии в зубце статора

 мм

5.5 Магнитное напряжение зубцов статора

 А

( А/см,  приложение2 [2])

5.6 Ширина зубца ротора в расчётных сечениях

 мм

 мм

 мм

5.7 Магнитная индукция в расчётных сечениях

Т

5.8 Расчётное значение напряжённости магнитного поля в зубце ротора