ВВЕДЕНИЕ
Целью данного курсового проектирования является расширение и закрепление знаний по курсу “ Электрические машины ”, овладение современными методами расчёта и конструирования электрических машин (в данном курсовом проекте – двигателя серии 4АН200М2У3), приобретение навыков пользования справочной литературой, что потребуется в процессе работы на производстве при пересчёте обмоток электрических машин на другое напряжение или при ремонте машин.
Проектирование электрической машины состоит из расчёта и конструирования. Обычно делается расчёт нескольких вариантов, но из-за ограниченности времени достаточно рассчитать один вариант, базируясь на данных каталога единой серии асинхронных двигателей. При выполнении курсового проекта необходимо выполнить следующие расчёты:
-- определение главных размеров машин;
-- расчёт обмотки, паза и ярма статора;
-- расчёт обмотки, паза и ярма ротора;
-- расчёт магнитной цепи электродвигателя;
-- определение параметров двигателя для рабочего режима;
-- расчёт постоянных времени;
-- определение рабочих характеристик электродвигателя;
-- определение пусковых характеристик электродвигателя;
-- тепловой расчёт.
Заключительным этапом проектирования является разработка конструкции двигателя, которая включается в виде сборочного чертежа в двух проекциях с продольным и поперечным разрезом.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.
Исходные данные двигателя серии 4АH160M2У3:
-- полезная мощность на валу P2=30 кВт
-- число полюсов 2р=2
-- номинальное напряжение U1=220/380 В
-- высота оси вращения h=160 мм
-- степень защиты IP23 (закрытое исполнение)
Определим коэффициент полезного действия по табл. 2.1 [1] ηн=0,9
Определим коэффициент мощности по табл. 2.1 [1] cosф=0,91
Определим подводимую мощность
Определим наружный диаметр сердечника по табл. 6.2 [1] DН1=272 мм
Определим внутренний диаметр сердечника статора по табл.6.2[1] D1=155 мм
Определим воздушный зазор по табл. 6.2 [1] δ=0.8 мм.
Определим наружный диаметр сердечника ротора
DН2 = D1 - 2·δ =155 – 2 · 0.8 = 153,4мм
Определим внутренний диаметр листов ротора (диаметр вала)
D2= 0.23*Dн1 = 0.23 *272 = 62,3 мм
Принимаем D2=60мм (табл. 4.1 [1])
Определим аксиальные каналы ротора по табл. 4 [3]
nк2 = 0, т.к. h < 250 мм
Определим диаметр аксиальных каналов dк2 = 0, т.к. h < 250 мм
Определим марку стали 2013 по табл.1 [2]
Определим толщину листов 0.5 мм по табл.1 [2]
Определим коэффициент заполнения сталью сердечника статора КС = 0.97
Определим коэффициент заполнения сталью сердечника ротора КС = 0.97
Определим число пазов статора z1=36 и ротора z2=28 по табл.6.1 [1]
2.РАСЧЁТ ОБМОТКИ, ПАЗА И ЯРМА СТАТОРА.
2.1 Тип и число витков обмотки
Определим тип обмотки – двухслойная петлевая равносекционная
Определим форму пазов статора – трапециодальные полузакрытые согласно табл. 4 [2]
Определим число пазов на полюс и фазу q1=6 согласно табл. 3 [1]
Определим шаг обмотки по пазам
где β-укороченный шаг; β=0.63( ст.12 [2])
Принимаем шаг обмотки y1=12 (табл.6.2 [1])
Определим коэффициент распределения (табл.9 [2])
Определим магнитную индукцию в воздушном зазоре по табл.6,1[1] Bδ=0.8 Тл
Определим магнитный поток в воздушном зазоре
где l1 = 155 мм
Определим коэффициент падения напряжения в обмотке статоре (рис. 4 [2])
КЕ = 0.97
Определим число витков в обмотке фазы
где К01 – обмоточный коэффициент
К01=Ку Кр= 0.836 0.956=0.799
Определим число эффективных проводников в пазу
где а1 = 1 – число параллельных ветвей обмотки фазы
Уточним принятое число эффективных проводников в пазу Sn = 11
Определим уточнённое число витков обмотки фазы
Определим эффективное число витков обмотки фазы статора
Wэф = W1 * Ko1 = 66 * 0.799 = 39.746
Определим принятую длина сердечника статора по табл. 6,2 [1] l1 = 150мм
Определим номинальный фазный ток
Определим линейную нагрузку статора
Определим эффективную длину сердечника (стр.14 [4])
lэф1 = l1 Kc = 150 0.97 = 145.5 мм
Определим предварительное значение магнитной индукции в спинке статора по табл. 5 [2] Вс1 = 1.5 Тл
Определим расчётную высоту спинки статора (стр.14 [4])
Определим высоту паза статора
Примем hn1=15.88 мм в соответствии с табл.6.2 [1]
Определим зубцовое деление по внутреннему диаметру статора (стр.15 [4])
2.2 Размеры паза статора и проводников обмотки статора
Определим предварительное значение магнитной индукции в расчётном сечении зуба по табл. 6 [4] Вz1 = 1.9 Тл
Определим ширину зуба с равновеликим сечением стр.15 [4]
Определим большую ширину паза
Определим ширину шлица паза по табл. 6-2 [1] вш1 = 4.0 мм
Определим высоту шлица паза по табл. 6-2 [1] hш1 = 1.0 мм
Определим меньшую ширину паза
Определим площадь поперечного сечения паза в штампе
Определим площадь поперечного сечения паза в свету
где вс = 0.2 мм – припуск на сборку сердечников по ширине паза(табл.7 [4])
hc = 0.2 мм - припуск на сборку сердечников по высоте паза (табл.7 [4])
Определим площадь поперечного сечения корпусной изоляции
где ви = 0.4 мм – односторонняя толщина корпусной изоляции (табл. 8 [4])
Определим площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой
где Qпр - площадь поперечного сечения прокладки между верхней и нижними катушками, на дне паза и под клин.
Определим максимально допустимый диаметр изолированного провода
где Кп = 0.75– коэффициент заполнения паза изолированными проводниками
Sп = 11 – число эффективных проводников в пазу по табл. 6-2 [1];
n- число элементарных проводников в одном эффективном по табл. 6-2 [1], n = 7
Определим диаметр голого провода (табл. 6,1 [1]) d = 1.18мм
Определим диаметр изолированного провода (табл. 6.1 [1]) d1 = 1.16 мм
Определим сечение провода
Определим коэффициент заполнения паза
Значение коэффициента не вышло за допустимые пределы, поэтому расчет можно продолжить
Определим плотность тока в обмотке статора
Определим характеристику тепловой нагрузки
А1 γ1 = 451.343 16.917= 7635.29 А2/(мм2 см)
Определим среднее зубцовое деление статора
Определим средняя ширина катушки обмотки статора вср = tср у1 = 14.913 12= 169.111 мм
Определим среднюю длину лобовой части обмотки статора
lА1 = (1.16 + 0.14 p) вср + 15 = (1.16 + 0.14 1) 169.111 + 15 = 234,845 мм
Определим среднюю длину витка обмотки
lср1 = 2 ( l1 + lA1) = 2 ( 150 + 234.845) = 769.69мм
Определим длину вылета лобовой части обмотки
lв1 = ( 0.19 + 0.1 р) вср + 10 = ( 0.19 + 0.1 1) 169.111 +10 = 59.042 мм
3.РАСЧЁТ ОБМОТКИ, ПАЗА И ЯРМА РОТОРА.
Определим форму пазов ротора по табл. 6.1 [1] грушевидный закрытый паз. Определим зубцовое деление по наружному диаметру ротора
В асинхронных двигателях с h=160...250 мм выполняют грушевидный закрытый паз с размерами шлица:
высота шлица hш2 = 1 мм высота мостика h2 = 0 мм
Определим больший радиус паза
где
Определим индукцию в зубцах ротора по табл. 11 [2] Bz2 = 1.85Тл
Определим высоту паза hn2 = 29 мм по табл. 6.1 [1]
Определим расчётную высоту спинки ротора
Определим эффективную длину пакета ротора
lэф2 = Kc l1 = 0.97 150=145.5 мм
Определим магнитную индукцию в спинке ротора
Определим меньший радиус паза
Определим расстояние между центрами радиусов
h1 = hn2 – hш2 – h2 – rб – rм = 29 – 1 – 0 – 4.187 – 3.41 = 22.106 мм
Определим площадь
поперечного сечения паза ротора и стержня 
Определим поперечное сечение кольца литой клетки (предварительно)
Определим высоту кольца
hк = 1.15 hn2 = 1.15 29 = 33.35 мм
Определим длину кольца
Определим принятое поперечное сечение кольца
Sкр= hк Iк =33.35 15.197=506.83 мм2
Определим средний диаметр кольца
Dк ср = Dн2 – hк = 153.4 – 33.35 =120.05 мм
4.ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ РАБОЧЕГО РЕЖИМА.
Определим удельную проводимость меди обмотки статора при расчётной температуре по табл. 12 [2] γθм = 41 Ом мм2/м
Определим удельную проводимость алюминия обмотки ротора при расчётной температуре по табл. 12 [2] γθм = 20.5 Ом мм2 /м
Определим активное сопротивление обмотки фазы
Определим активное сопротивление обмотки фазы, в О. Е.
Определим коэффициент влияния укороченного шага на пазовое рассеяние
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
