Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
1. Выбор главных размеров 7
2. Определение Z1, w1 и сечения провода обмотки статора 9
3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 13
4. Расчёт ротора 15
5. Расчёт намагничивающего тока 18
6. Параметры рабочего режима 20
7. Расчёт потерь 23
8. Расчёт рабочих и пусковых характеристик 25
9. Тепловой расчет и расчет вентиляции 32
Заключение 36
Список литературы 37

к. (0,5. 7,8) < 16,7 < (25,3 +0,5. 7,8)
м2;
где мм; 
kr = qс/qr = 173,2/110,3 =1,57; 
.
Приведённое активное сопротивление ротора с учётом действия эффекта вытеснения тока
Ом.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора x'2ξ.
при φ' = kд = 0,75
при s = 1 предварительно принимаем I2п/ I2н ≈ 6,5;
;
х'2ξ = х'2 Kх = 1,02 • 0,813 = 0,829 Ом.
Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения, принимая c1п = 1
=129,9А.
Учёт влияния насыщения на параметры. Принимаем для s = 1 коэффициент насыщения kнас =1,35 и I1 ≈ I'2 и приводим расчёт для kнас I1 = 1,35 . 129,9 = 175,5 А. Для меньших s kнас снижают до 1,1.
3801А;
,
где
СN  = .
Находим для B(( = 4,86 Тл κ( = 0,5. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:
с1 = (t1 – bш1)(1 – κ δ) = (12,1 – 3,7)(1 – 0,5) = 4,2 мм;
при h' =  0,5.(b1 – bш) = 0,5. (7,6 – 3,6) = 2
;

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения
.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения
,
где .
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока

где
;
λп2нас = λп2ξ – Δλп2нас = 1,74 – 0,38 = 1,36.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения по 6-263 (9.274) λд2нас = λд2 кδ = 2,08. 0,5 = 1,04.
Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения
,
где
Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме
;
Расчет токов и моментов:

Отклонение от тока I1 в начале п.58 менее 5 %, что допустимо.
Относительные значения

критическое скольжение определяется после расчета всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений x1нас и x2(нас, соответствующим скольжениям s = 0,2 – 0,1

Мmax = 2,5.
Кратности пускового и максимального моментов и пускового тока спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям ГОСТ 19523-74.
Рис.8.1 - Пусковые характеристики спроектированного двигателя

Рис.8.2 - Рабочие характеристики
9. Тепловой расчет и расчет вентиляции
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя
K = 0,2, 
Р'э.п = kp Pэ1 =  = 1,07.1000.2.0,13/0,722 = 388,9 Вт,
где для sн находим Рэ1 = 1000 Вт;
α1 = 108 Вт/(м2.ºС); kρ = 1,07.
Рис. 9.1. Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности α1и подогрева воздуха αв, для асинхронных двигателей исполнения IP44при h = 160...250 мм.
Рис. 9.2. Средние значения коэффициентов теплопроводности λ'экв внутренней изоляции в катушках обмотки из круглого эмалированного провода.
Рис. 9.3. Средние значения периметра поперечного сечения ребер корпуса
асинхронных двигателей.
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора
Пп1 = 2hп + b1 + b2 = 2.21,2 + 10 + 7,5 = 0,06 м;
для изоляции класса F (экв = 0,16 Вт/(м(ºС);
для d/dиз = 1,25/1,33 = 0,94 находим ('экв = 1,1 Вт/(м(ºС)].
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей
Р'э.л1 = kρPэ12lл1/lср=1,07.1012.2.0,231/0,722= 692,9 Вт,
Пп1 = Пл1 = 0,06 м, bиз,л1 = 0.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды

Пр = 0,33 м2, по рис.6-59,б (9.67,б), α =20 Вт/( м2.ºС)].
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
Значение находится в допустимых пределах (100о – 9%).
Расчет вентиляции. Требуемый для охлаждения расход воздуха km =
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
Заключение
В заключение хотелось бы отметить, что поставленная цель курсового проектирования, т.е. освоение основных приемов проектирования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в принципе была достигнута, хотя и потребовала значительного времени для нахождения оптимальных параметров расчета, поэтому основная вычислительная часть курсового проекта была произведена на ЭВМ.
В ходе расчета каждого раздела курсового проекта осуществлялось сравнения с аналогом проектируемого двигателя. Анализируя расхождения данных, приведенных в аналоговом двигателе и полученных в результате расчетов, необходимо отметить, что расхождения имеют место, в результате приближенного определения электромагнитных нагрузок, приближенного метода расчета, выбора значений по кривым намагничивания и т.п., поэтому это наложило свой отпечаток на рассчитанные данные.
Элементы механической части были выбраны в соответствии с условиями прочности и износостойкости в продолжительном режиме работы.
В результате моделирования спроектированного двигателя были определены характеристики двигателя с параметрами номинального и пускового режима. Есть расхождения с аналогом, что, в принципе, для учебного проектирования допустимо. Основной целью данной работы было познать принцип и основные правила, применяемые при расчёте асинхронных машин серии 4А.
Список литературы
1. Справочник по электрическим машинам. Т1. Энергоатомиздат, 1988
2. Лапин А. В. Мельников В. И. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором для устройств ж.д. транспорта. ЛИИЖТ 1984г.
2. Кацман М.М. Электрические машины. М. Высшая школа 1988г.
3. Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: Учебное пособие. – СПб.: ПГУПС, 2001
2