0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель с фазным ротором расчет характеристик

Расчет асинхронного двигателя с фазным ротором

Главная > Курсовая работа >Промышленность, производство

Расчет асинхронного двигателя с фазным ротором

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором: Р 2 = 28 кВт; U = 220/380 В; 2р = 4; конструктивное исполнение IM1001; исполнение по способу защиты IP23; способ охлаждения IC01; климатическое исполнение и катего­рия размещения УЗ; класс нагревостойкости изоляции F.

Выбор главных размеров

1. Высота оси вращения (предварительно) по рис. 9.18, б h = 0,18 м. Принимаем ближайшее стандартное значение h = 180 мм; D a = 0,313 м (см. табл. 9.8).

2. Внутренний диаметр статора D = k D D a = 0, 66 • 0,313 = 0,207 м, k D = 0,66 по табл. 9.9.

3. Полюсное деление τ = π D/(2p) = π 0,207/4 = 0,16225 м.

4. Расчетная мощность по (9.4)

P ‘ = mIE = P 2 = = 35,8 кВ А

(k E — по рис. 9.20; η и cos φ— по рис. 9.21, в).

5. Электромагнитные нагрузки (предварительно по рис. 9.23, а)

А = 43 • 10 3 А/м; В δ = 0,81 Тл

6. Обмоточный коэффициент (предварительно для двухслойной обмотки) k об1 = 0,92.

7. Расчетная длина магнитопровода по (9.6)

(по (9.5) Ω = 2 π f / p = 2π • 50/2 = 157,1 рад/с].

8. Отношение λ = l δ /τ = 0,151/0,16225 = 0,93. Значение λ = 0,93 находится в допусти­мых пределах (см. рис. 9.25, б).

Определение Z 1 , w 1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора

9. Предельные значения t z1 (по рис. 9.26): t z1 max = 16 мм; t z1 min = 12 мм.

10. Число пазов статора по (9.16)

Принимаем Z 1 = 48, тогда q 1 = Z 1 /(2pm) — 48/(4 • 3) = 4. Обмотка двухслойная.

11 . Зубцовое деление статора (окончательно)

12. Число эффективных проводников в пазу [предварительно, при условии а = 1 по (9.17)]

13. Принимаем а = 2, тогда по (9.19) u п = а u ‘ п = 21 проводник.

14. Окончательные значения:

число витков в фазе по (9.20)

линейная нагрузка по (9.21)

магнитный поток по (9.22)

(k oб = k p 1 k y 1 = 0,958 • 0,966 = 0,925 по табл. 3.16 для q = 4 k p 1 = 0,958; по (3.11) k y 1 = sin = sin = 0,966, где β = y/τ = 10/12 = 0,833; τ = Z 1 /2p = 48/4 = 12; для D a = 0,313 м по рис. 9.20 k E = 0,98);

индукция в воздушном зазоре по (9.23)

Значения А и В δ находятся в допустимых пределах (см. рис. 9.23, а).

15. Плотность тока в обмотке статора (предварительно) по (9.25). А по п. 14 42,9 10 3 А/м

(AJ 1 = 290 10 9 по рис. 9.27, г).

16. Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно) по (9.24), а = 2.

17.Сечение эффективного проводника (окончательно): принимаем n эл = 2, тогда q эл = q эф /n эф = 4,1/2 = 2,05 мм 2 . По таблице находим диаметр изолированного и неизолированного d = 1.6 мм провода. Выбираем круглый медный провод марки ПЭТ-155, q эл = 2,011 мм 2 , q э.ср = n эл q эл = 2 • 2,011 = 4,022 мм 2 .

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно) по (9.27)

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем по рис. 9.29, а с соотношением размеров, обеспечиваю­щих параллельность боковых граней зубцов.

19. Принимаем предварительно по табл. 9.12 В z1 = 1,9 Тл; В а = 1,6 Тл, тогда по (9.37)

b Z 1 = = = 5,9•10 -3 м = 5,9 мм

(по табл. 9.13 k c = 0,97);

20. Размеры паза в штампе: b ш = 3,3 мм; h ш = 1 мм; 45° (см. рис. 9.29, а );

Рис. 1 Пазы спроектированного двигателя с фазным ротором (Р 2 =28 кВт, 2р = 4, U ном =220/380 В)

Паз статора показан на рис. 1, а .

21. Размеры паза в свету с учетом припу­ска на сборку:

b’ 1 = b 1 – Δ b п = 8,1 – 0,2 = 7,9 мм

b’ 2 = b 2 – Δ b п = 11,1 – 0,2 = 10,9 мм

h’ п.к = h п.к – Δh = 22,9 – 0,2 = 22,7 мм.

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки по (9.48)

[площадь поперечного сечения прокладок S пр =0,9 b 1 + 0,4b 2 =(0.9 8.1+0.4 11.1)=11.73 мм 2 ; площадь поперечного сечения кор­пусной изоляции в пазу

S из = b из (2h п + b 1 + b 2 ) = 0,4(2•26.3 + 8.1 + 11.1) = 28.72 мм 2 ,

гдe односторонняя толщина изоляции в пазу b из = 0,4 мм — по табл. 3.1].

22. Коэффициент заполнения паза по (3.2):

Полученное значение k з допустимо для механизированной укладки обмотки.

23. Зададимся числом пазов на полюс и фазу ротора q 2 = q 1 -1=4-1=3,

Тогда Z 2 = Z 1 q 2 /q 1 = 48 3/4 =36; m 2 = m 1 =3; р 2 = р 1 =2.

24. Число витков в фазе по (9.52)

w 2 = , где = U к.к / =220/ =127

25. Число эффективных проводников в пазу по (9.53)

26. Принимаем u п =8, тогда (окончательно)

w 2 = u п p 2 q 2 =8 2 3=48.

27. Проверяем напряжение на контакт­ных кольцах ротора по (9.56)

U к.к. = U 1ном = 220 =217,7 В

28. Предварительное значение тока в обмотке фазного ротора по (9.57)

I 2 = k i I 1 v i = 0,896 • 55,4 • 1,75=86,9 А

где по (9.58) k i = 0,2 + 0,8 cos φ = 0,2 + 0,8 • 0,87=0,896;

Читать еще:  Датчик температуры масла двигателя замена

= 1,75 (k oб = k p 2 k y 2 = 0,96 • 0,966 = 0,92736 по табл. 3.16 для q = 3 k p 2 = 0,96; по (3.11) k y 2 = sin = sin = 0,966, где β = y/τ = 10/12 = 0,833; τ = Z 2 /2p = 36/3 = 12)

29. Сечение эффективных проводников обмотки ротора по (9.60)

q эф2 = I 2 / J 2 = 86,9/5 • 10 6 =17,38• 10 -6 м 2 =17,38 мм 2

(плотность тока при классе нагревостойкости изоляции F принимаем J 2 = 5 • 10 6 А/м 2 ).

30. По рис. 9.31 δ = 0,6 мм.

D 2 = D — 2δ = 0,207 — 2 • 0,6 • 10 -3 = 0,2058 м.

Принимаем l 2 = l 1 = 0,151 м

t z 2 = = = 17,96 • 10 -3 = 17,96 мм

31. Предварительно b п2 = 0,3 t z 2 = 0,3 • 17,96 = 5,39 мм, b эл2 = b п2 – 2b из — Δb п = 5,39-2- 0,2 = 3,19 мм [2b из =2 мм по табл. 3.10, Δb п = 0,2 мм по табл. 9.14]. По табл. П 3.2 выбираем неизолированный провод с а = 3,15 мм, b = 5,6 мм, q эф2 = 17,09 мм 2 .

32. Уточняем J 2

J 2 = I 2 / q эф2 = 86,9/(17,09 • 10 -6 ) = 5,08 • 10 6 А/м 2 .

33. Ориентируясь на табл. 3.10, составляем таблицу заполнения паза ротора (табл.1). Размеры паза в штампе (рис. 1,б) принимаем с учетом припусков Δb п и Δh п (см. табл. 9.14).

Таблица 1. Заполнение паза ротора

Размеры на паз, мм

Стержни обмотки — неизолированная медь 3,15 х 5,6

Расчет пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором

Дата добавления: 2015-09-15 ; просмотров: 7861 ; Нарушение авторских прав

Пуск в ход асинхронных электродвигателей с фазным ротором производится с помощью резистора, включенного в цепь ротора. Это уменьшает начальный пусковой ток и позволяет получить пусковой момент, близкий к максимальному моменту двигателя. Ступени пускового резистора могут служить также для регулирования скорости вращения двигателя. В этом случае пускорегулирующие резисторы должны выдерживать, без опасного для них нагрева, достаточно длительное включение.

Рассчитывают эти резисторы двумя методами: графическим и аналитическим.

Графический метод основан на прямолинейности механических характеристик и аналогичен расчету для двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Методики графического расчета пусковых сопротивлений для указанных двигателей приведены в [5, 6, 7], примеры расчета показаны в [5, с. 203–206].

При аналитическом расчете необходимо задаваться двумя величинами из трех: М1, М2, m. Для асинхронных двигателей обычно принимают М1=(180–250) % от МН; М2=(110–120) % от МН, где МН – номинальный момент двигателя, который принимается равным нагрузочному МС, т.е. МНС.Н.

При аналитическом расчете необходимо помнить, что для асинхронных двигателей обычно принимают 3–5 ступеней ускорения. Если число ступеней неизвестно, то их можно определить по выражению

, (4.3)

где m – число ступеней резистора,

М1 – максимальный пусковой момент,

– номинальное скольжениеэлектродвигателя,%.

– отношениемаксимального пускового моментак переключающему.

Если число ступеней резистора известно, то l1 можно определить по следующим формулам:

— для нормального режима пуска (задаемсямоментомМ2)

,(4.4)

— для форсированного режима пуска (задаемся М1)

.(4.5)

Сопротивление отдельных секций резистора каждой фазы

В последних выражениях Rр – сопротивление фазы обмоткиротора.

, (4.6)

где sH – номинальное скольжение электродвигателя;

E2k – линейное напряжение между кольцами неподвижного ротора, В;

I2ном – номинальный ток ротора, А.

Если задана искусственная механическая характеристика (полностью или частично) или отдельная точка этой характеристики с координатами wи, Mи, то сопротивление секции резистора можно определить по одной из двух формул:

,(4.7)

где s, ske – критическое скольжение на искусственной и естественной характеристиках;

sи, se – скольжения двигателя соответственно на искусственной и естественной характеристиках, соответствующие моменту Ми.

Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором. Курсовой проект по дисциплине Электрические машины Расчет рабочих и пусковых характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Лысьвенский филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра Общенаучных дисциплин

Направление 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Направленность (профиль) Электропривод и автоматика
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине Электрические машины
«Расчет рабочих и пусковых характеристик

асинхронного двигателя с фазным ротором»

группы АЭП — 16-1б А.П. Литвин

кафедры ОНД С.Ю. Вотинова

Cодержание

2.1 Подготовительные расчёты 11

2.3 Расчёт пусковых сопротивлений 28

2.4 Расчёт и построение пусковых характеристик 31

Cравнение двух двигателей серии 4А 41

Список использованных источников 44

Введение

Электрические машины применяются на данный момент практически во всех отраслях промышленности и в быту. Существует большое разнообразие электрических машин, которые различаются по принципу действия, мощности, частоте вращения.

Электрические машины являются преобразователями, которые могут преобразовывать механическую энергию в электрическую и наоборот. Машины, в которых происходит преобразование механической энергии в электрическую называются генераторами. Машины, в которых происходит преобразование электрической энергии в механическую называются двигателями.

Читать еще:  Двигатель 167fmm ремонт своими руками

Широкое распространение трехфазных асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании. Существуют АД с кз и

Достоинства двигателей с фазным ротором:

1. По сравнению с короткозамкнутыми двигателями, имеет достаточно большой вращающий момент. Что позволяет его запускать под нагрузкой.

2. Может работать с небольшим перегрузом, и при этом частота вращения вала практически не меняется.

3. Небольшой пусковой ток. – за счет чего?

4. Можно применять автоматические пусковые устройства- почему?.

1. Большие габариты.

2. Показатели КПД и cos φ меньше, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором. И при недогрузе эти показатели имеют минимальное значение

3. Нужно обслуживать щёточный механизм.

1 ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4АНК200L4У3

порядковый номер серии

тип двигателя (асинхронный)

степень защиты IP23

обозначение фазного ротора (контактные кольца)

высота оси вращения вала машины, мм

обозначение длины сердечника

климатическое исполнение согласно ГОСТ 15150-69

категория размещения, согласно ГОСТ 15150-69
Условия, в которых работают электрические машины, классифицируют по ряду признаков (направление оси вала, чистота окружающего воздуха, его температура, влажность и т.п.), в зависимости от которых выпускают машины различных конструктивных исполнений.

При эксплуатации электрических машин возникает необходимость устанавливать их не только в горизонтальном, но и в вертикальном положениях. В зависимости от способа крепления, направления оси вала и конструкции подшипниковых узлов конструктивные исполнения машин по способу монтажа делят на девять конструктивных групп (ГОСТ 2479), каждая из которых подразделяется, в свою очередь, на несколько форм исполнения. Условное обозначение содержит буквы латинского алфавита IМ и четыре цифры. Первая цифра определяет группу конструктивного исполнения ( от 1 до 9), вторая и третья – способ монтажа и направление конца вала, четвертая – исполнение конца вала (от 0 до 8).

Конструктивное исполнение IM 1001 означает, что двигатель с двумя подшипниковыми щитами, на лапах, вал горизонтальный с цилиндрическим концом.

Электрические машины эксплуатируются в различных климатических условиях, различной влажности, температуре окружающего воздуха, давлении (различной высоте над уровнем моря), в атмосфере, содержащей те или иные коррозионно-активные элементы, и при других условиях, существенно отличающихся от нормальных. В нашей стране за нормальные условия принимают температуру окружающей среды (+25 ± 10) 0 С, относительную влажность воздуха 35…80% и атмосферное давление 84…106 кПа. Чем более отличны условия, в которых эксплуатируется машина, от нормальных, тем значительнее отличается конструкция ее корпуса, обмоток, различных уплотнений и изоляции от принятых в машинах общего назначения. ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-89Е классифицируют макроклиматические районы и места установки машин в зависимости от факторов, влияющих на условия эксплуатации электрических машин, и определяют обозначения машин, предназначенных для работы в тех или иных условиях.

Категория размещения электрических машин обозначается цифрой (от 1 до 5), следующей за буквенным обозначением климатического исполнения. Машины, которые можно эксплуатировать на открытом воздухе обозначаются цифрой 1, в закрытом помещении, где температура и влажность воздуха несущественно отличаются от колебаний наружного воздуха, — 2, если машины рассчитаны на работу в закрытых помещениях, в которых колебания температуры и влажности, а также воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе, — 3; в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например в закрытых отапливаемых помещениях, — 4; в помещениях с повышенной влажностью, в которых возможно длительное наличие воды и происходит частая конденсация влаги на стенах и потолке, например в неотапливаемых и невентилируемых подземных помещениях, —5.

Обозначение У3 означает, что машина может работать в районах с умеренным климатом в закрытых помещениях, в которых колебания температуры и влажности, а также воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе.

Существуют исполнения по степени защиты от попадания внутрь машины твердых посторонних тел и воды и от соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими и вращающимися частями, находящимися внутри машины. Этот вид исполнения обычно называют исполнением по степени защиты. ГОСТ 14254—80 устанавливает буквенно-цифровое обозначение исполнения, состоящее из латинских букв IP и двух цифр. Первая цифра (от 0 до 6) характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, находящимися внутри машины, а также степень защиты самой машины от попадания в нее твердых посторонних тел; вторая цифра (от 0 до 8) — степень защиты машины от проникновения в нее воды.

Обозначение IP23 означает, защита от проникновения внутрь оболочки пальцев или предметов длиной не более 80 мм и от проникновения твердых тел размеров свыше 12 мм (Первая цифра условного обозначения), защита от дождя: дождь, падающий на оболочку под углом 60 0 от вертикали, не должен оказывать вредного воздействия на изделие (Вторая цифра условного обозначения), называют каплезащищенными.

Читать еще:  Двигатель 21129 какое масло и фильтр

Исполнение по способу охлаждения электрических машин определяет ту или иную систему вентиляции, расположение вентилятора и систему забора охлаждающего воздуха. Машина исполнений IP22 и IP23 обычно выполняют с самовентиляцией и продувом воздуха через машину, при этом вентилятор располагается на валу машины, а воздух, проходя внутри корпуса, охлаждает обмотку и сердечники. Машины исполнения IP44 в большинстве случаев имеют наружный обдув. Охлаждающий воздух при этой системе охлаждения прогоняется вдоль наружной поверхности оребренного корпуса с помощью вентилятора, установленного вне корпуса на выступающем конце вала и с противоположной стороны от его выходного конца.

Все эти электрические машины имеют много общего в конструкции обмоток, сердечников, валов, торцевых щитов, подшипниковых узлов и корпусов. Однако различия в требованиях, предъявляемых при эксплуатации, не позволяют создать полностью идентичные конструкции всех типов электрических машин, так же как и методов их расчета и проектирования. Каждый из типов машин (асинхронные, синхронные и машины постоянного тока) имеет свои особенности конструкции.

Асинхронные двигатели выпускают двух типов: с роторами, имеющими фазную обмотку, и с короткозамкнутыми роторами. Более распространены двигатели с короткозамкнутыми роторами, так как отсутствие изоляции обмотки роторов и скользящих контактов делает их наиболее дешевыми в производстве и надежными в эксплуатации. Основным недостатком таких двигателей является отсутствие надежного и экономичного способа плавного регулирования частоты вращения.

Асинхронные двигатели общего назначения выпускаются на низкое напряжение мощностью от 0,6 до нескольких сотен киловатт и на высокие напряжения (3, 6 или 10 кВ) мощностью до нескольких десятков тысяч киловатт. Наиболее распространены низковольтные двигатели малой и средней мощности.

Рисунок 1. Конструкция асинхронного двигателя серии 4А с фазным

ротором (степень защиты IP 23)

1 — станина, 2 — сердечник статора, 3 — зажимные кольца; 4 — корпус; 5 — подшипниковые щиты; 6, 7 — подшипники; 8, 9 — крышки подшипников; 10 — жалюзи; 11 — диффузоры; 12 — вентиляционные лопатки; 13 — ротор; 14 — лобовые части обмотки; 16 — выводные концы обмотки ротора; 17 — контактные кольца; 18 — пластмассовая втулка; 19 — кожух; 20 — коробка зажимов.

Применение асинхронных электродвигателей с фазным ротором

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Рис. 1. Асинхронный электродвигатель с фазным ротором Асинхронные электродвигатели с фазным ротором (рис. 1) характеризуются лучшими пусковыми и регулировочными свойствами. Основными компонентами любых электродвигателей являются статор и ротор. В качестве статора используется шихтованный магнитопровод, запрессованный в станину (рис. 2). Три катушки, оси которых расположены под углом 120 градусов друг к другу, уложены в пазах магнитопровода. В зависимости от используемого напряжения, фазы обмоток соединяются по одной из известных в электротехнике схем: «треугольник» или «звезда».

Ротор имеет вид цилиндра. Он собран из специальных листов, изготовленных из электротехнической стали, расположенных на валу. Обмотка ротора тоже трехфазная. При этом в ней содержится такое же количество пар полюсов, что и в обмотке статора. Концы фазных катушек соединяются с контактными кольцами, которые закреплены также на валу. Выход во внешнюю цепь осуществляется с помощью специальных металлографитовых щеток.

Электродвигатели с фазным ротором характеризуются следующими особенностями, выгодно отличающими их от двигателей с короткозамкнутым ротором:

  • большим начальным вращающим моментом;
  • возможностью кратковременно перегружать механически;
  • практически постоянной скоростью вращения при возможных перегрузках;
  • меньшим пусковым током;
  • возможностью применять автоматические пусковые устройства.

Каталог асинхронных электродвигателей богат и разнообразен, так как они находят применение во многих отраслях народного хозяйства. Такие электродвигатели отличаются как своими характеристиками, так и назначением. Так, если рассматривать условия их работы, то двигатели бывают открытого, защищенного, закрытого и взрывоопасного исполнения. Если за основу брать способ охлаждения, то их можно поделить на 4 группы:

  • естественного воздушного охлаждения;
  • с внутренней самовентиляцией;
  • с наружной самовентиляцией;
  • независимого охлаждения.

По рабочему положению, двигатели бывают горизонтального и вертикального исполнения.

Двигатели снабжаются техническим паспортом, который содержит основные характеристики асинхронных электродвигателей. Рассмотрим расшифровку этих данных на примере двигателя типа 4А10082УЗ, относящегося к асинхронным двигателям серии 4А. Из маркировки следует, что высота оси вращения равна 100 мм, корпус короткий; является двухполюсным, климатическое исполнение — У, категория — 3. Кроме того, принято указывать количество фаз и частоту переменного тока, а также номинальную мощность и коэффициент мощности двигателя (cos φ).

Асинхронные двигатели широко применяются в различных сферах: металлургии, экструдерах, машинах для литья, печатных и упаковочных оборудованиях, в станках с ЧПУ, в пищевой и текстильной промышленности и так далее.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector