Вход

Проектирование электрического двигателя

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 130073
Дата создания 2009
Страниц 70
Источников 2
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 18:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
2 580руб.
КУПИТЬ

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1Технические данные на разработку
2Выбор главных размеров
3Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
4Выбор воздушного зазора
5Расчет короткозамкнутого ротора
6Расчет магнитной цепи
7Параметры асинхронной машины для номинального режима
7.1Активное сопротивление обмотки статора
7.2Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора
7.3Активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора
7.4Индуктивное сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора
8.Потери и КПД
9.Расчет рабочих характеристик
10.Расчет пусковых характеристик
11.Выводы по работе
Список использованных источников

Фрагмент работы для ознакомления

Электрические потери во всех фазах обмотки статора можно определить следующим образом:
(8.15)
где – число фаз статорной обмотки;
– номинальный ток статорной обмотки;
– активное сопротивление обмотки статора.
Электрические потери в обмотке короткозамкнутого ротора равны
(8.16)
где – число фаз короткозамкнутого ротора, равное ;
– ток в стержне;
– активное сопротивление фазы ротора.
Механические и вентиляционные потери
Этот вид потерь в асинхронных двигателях рассчитывают по приближенным формулам, полученным из опыта проектирования электрических машин и эксплуатации двигателей. Коэффициент трения учитывает конструкцию , скорость вращения, число пар полюсов и мощность двигателя.
Потери на трение в подшипниках и вентиляционные потери в двигателях с радиальной системой охлаждения без радиальных вентиляционных каналов, с короткозамкнутым ротором и вентиляционными лопатками на замыкающих кольцах можно определить по следующей приближенной формуле:
(8.17)
Добавочные потери при нагрузке
Добавочные потери при нагрузке асинхронных двигателей возникают за счет действия потоков рассеяния, пульсаций индукции воздушном зазоре, ступенчатости кривых распределения МДС обмоток статора и ротора и ряда других причин. В короткозамкнутых роторах, кроме того, возникают потери от поперечных токов, т.е. токов между стержнями, замыкающихся через листы сердечника ротора. Эти токи особенно заметны при скошенных пазах ротора. В таких двигателях, как показывает опыт эксплуатации, добавочные потери при нагрузке могут достигать 1...2 % (а в некоторых случаях даже больше) от подводимой мощности. ГОСТ устанавливает средние расчетные добавочные потери при номинальной нагрузке, равные 0.5% номинальной потребляемой мощности. Таким образом,
(8.18)
После определения добавочных потерь при номинальной нагрузке можно определить КПД двигателя, воспользовавшись известным соотношением:
, (8.19)
где – суммарные потери, т.е.
;
– мощность, потребляемая двигателем из сети в номинальном режиме,
Электрические потери в статоре при холостом ходе можно приближенно определить с помощью следующего выражения:
(8.20)
Определим далее ток холостого хода двигателя:
(8.21)
где активная составляющая тока холостого хода,
– реактивная составляющая тока холостого хода, принимаемая равной .
Коэффициент мощности при холостом ходе будет равен:

Расчет рабочих характеристик
Рабочими характеристиками асинхронных двигателей называют зависимости , , , , . Часто к ним относят зависимости и или .
Методы расчета характеристик базируются на системе уравнений токов и напряжений асинхронной машины, которой соответствует Г-образная схема замещения, которая представлена на рисунке ниже.
Рисунок 9.1 – Г-образная схема замещения асинхронного двигателя
В этой схеме замещения присутствует комплексный коэффициент , равный взятому с обратным знаком отношению вектора напряжения фазы к вектору ЭДС – .
В асинхронных двигателях при изменении тока от тока синхронного холостого хода до номинального тока значение изменяется незначительно. Поэтому расчет рабочих характеристик ведется для режима синхронного холостого хода, а значение считают неизменным. Кроме того, это не вносит существенных погрешностей в получаемые результаты. Значение коэффициента определяют либо по приближенной формуле, если , или по уточненной, если это условие не выполняется. Значение коэффициента определим по следующей формуле:
(9.1)
,
где – взаимное индуктивное сопротивление обмоток статора и ротора,
;
– взаимное активное сопротивление обмоток статора и ротора,
.
Так как , то значение коэффициента определяем по уточненной формуле, т.е. с определением активной и реактивной составляющих .
Активную составляющую можно определить по следующей формуле:
(9.2)
.
Реактивную составляющую можно определить по следующему выражению:
(9.3)
Таким образом, полное значение будет равно:
. (9.4)
В настоящее время наибольшее распространение получил аналитический метод расчета рабочих характеристик. При этом достаточно задаться всего пятью-шестью различными значениями скольжения.
Перед началом расчета определим значения величин, которые не зависят от скольжения. К таким величинам относят номинальное напряжение фазы , сопротивления и , сумма потерь , а также активные и реактивные составляющие синхронного холостого хода.
Реактивная составляющая синхронного холостого хода ; активную составляющую можно определить, исходя из следующего выражения:
. (9.5)
Далее необходимо определить значения коэффициентов , , и . Для этого воспользуемся основными следующими выражениями:
, (9.6)
, (9.7)
(9.8)
,
(9.9)
.
Кроме того, перед началом расчета также выпишем значения параметров, которые остаются неизменными, при изменении скольжения :
;
;
.
Расчет рабочих характеристик проводим в табличной форме. Результаты расчетов сведены в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 –Расчет рабочих характеристик проектируемого асинхронного двигателя
Расчетная формула Единицы измерения Скольжение 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 Ом 22,063 11,032 7,354 5,516 4,413 3,677 3,940 Ом -0,302 -0,151 -0,101 -0,076 -0,060 -0,050 -0,054 Ом 22,266 11,234 7,557 5,718 4,615 3,879 4,142 Ом 0,787 0,939 0,989 1,014 1,029 1,039 1,036 Ом 22,279 11,273 7,621 5,807 4,728 4,016 4,270 А 9,875 19,516 28,867 37,884 46,529 54,778 51,527 --- 0,999 0,997 0,992 0,985 0,976 0,966 0,970 --- 0,035 0,083 0,130 0,175 0,218 0,259 0,243 А 10,521 20,100 29,276 37,954 46,066 53,565 50,641 А 10,367 11,643 13,764 16,634 20,146 24,193 22,517 А 14,770 23,229 32,350 41,439 50,278 58,775 55,421 А 10,161 20,081 29,704 38,982 47,878 56,366 53,021 кВт 6,944 13,266 19,322 25,050 30,403 35,353 33,423 кВт 0,122 0,301 0,585 0,959 1,412 1,930 1,716 кВт 0,032 0,126 0,276 0,475 0,717 0,993 0,879 кВт 0,035 0,066 0,097 0,125 0,152 0,177 0,167 кВт 0,907 1,212 1,675 2,278 2,999 3,818 3,480 кВт 6,037 12,054 17,647 22,772 27,405 31,535 29,943 --- 0,869 0,909 0,913 0,909 0,901 0,892 0,896 о.е. 0,712 0,865 0,905 0,916 0,916 0,911 0,914 После окончания расчета для принятых значений скольжения строим характеристику вида , по которой уточняется значение , соответствующее заданной номинальной мощности , и заполняется последний столбец таблицы. График зависимости приведен на рисунке ниже:
Рисунок 9.2 – График зависимости
По данным таблицы 9.1 построим другие рабочие характеристики. Результаты построений приведены на рисунках ниже.
Рисунок 9.3 – График зависимости
Рисунок 9.4 – График зависимости
Рисунок 9.5 – График зависимости
Рисунок 9.6 – График зависимости

Расчет пусковых характеристик
Учет эффекта вытеснения тока. С увеличением частоты тока в стержнях обмотки короткозамкнутого ротора возникает эффект вытеснения тока, в результате которого плотность тока в верхней части стержней возрастает, а в нижней уменьшается, при этом активное сопротивление ротора увеличивается, а индуктивное уменьшается. Изменение сопротивлений ротора влияет на пусковые характеристики машины.
В большинстве случаев эффект вытеснения тока в обмотках короткозамкнутых роторов играет положительную роль, так как увеличивает начальные моменты двигателей. Это широко используют при проектировании асинхронных машин, выполняя роторы с глубокими прямоугольными или фигурными пазами или с двойной беличьей клеткой, в которых эффект вытеснения тока проявляется особенно сильно. Однако неравномерное распределение плотности тока по сечению стержня ротора может привести и к нежелательным последствиям. Например, при неудачно выбранных размерных соотношениях стержней чрезмерно возрастающая в пусковых режимах плотность тока в их верхних участках может вызвать неравномерное тепловое удлинение стержней и их изгиб. При этом стержни разрывают усики пазов и выгибаются в воздушный зазор, что неизбежно приводит к выходу двигателя из строя. В связи с этим правильный учет влияния эффекта вытеснения тока является необходимым при проектировании асинхронных машин с короткозамкнутыми роторами.
Влияние насыщения на параметры. При допущении отсутствия насыщения стали магнитопровода полями рассеяния, магнитная проницаемость принимается равной бесконечности. При расчетах параметров холостого хода и рабочих режимов это допущение вполне оправдано, так как токи в этих режимах относительно малы и потоки рассеяния не создают заметного падения магнитного напряжения в стали зубцов.
При увеличении скольжения свыше критического и в пусковых режимах токи в обмотках возрастают, и потоки рассеяния увеличиваются. Коронки зубцов статора и ротора в машинах средней и большой мощности в большинстве случаев оказываются сильно насыщенными.
Насыщение коронок зубцов приводит к увеличению магнитного сопротивления для части потока рассеяния, магнитные линии которого замыкаются через верхнюю часть паза. Поэтому коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния уменьшается. Несколько снижается также магнитная проводимость дифференциального рассеяния. На коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния насыщение стали потоками рассеяния влияния не оказывает.
В связи с вышесказанным производим расчет пусковых характеристик соответственно с учетом только влияния эффекта вытеснения тока и с учетом, также, насыщения от полей рассеяния. Результаты расчетов и все необходимые формулы сведены в сведены в таблицы 10.1 и 10.2 соответственно.
Таблица 10.1 – Расчет пусковых характеристик с учетом влияния эффекта вытеснения тока
Расчетные формулы Единицы измерения Скольжение, 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,1   – 1,906 1,705 1,476 1,205 0,852 0,603 0,604 – 0,65 0,53 0,3 0,16 0,047 0,012 0,012 мм 17,606 18,987 22,346 25,043 27,746 28,713 28,709 мм 4,206 3,975 3,413 2,961 2,509 2,347 2,348 мм2 94,401 100,05 112,46 121,05 128,45 130,79 130,79 – 1,388 1,310 1,165 1,082 1,020 1,0019 1,002 – 1,219 1,174 1,093 1,046 1,011 1,001 1,001 Ом 0,127 0,122 0,114 0,109 0,105 0,104 0,104 – 0,8 0,85 0,9 0,91 0,96 0,975 0,975 – 0,304 0,228 0,152 0,137 0,061 0,038 0,038  – 3,896 3,972 4,048 4,063 4,139 4,162 4,162 – 0,957 0,968 0,978 0,981 0,991 0,995 0,995 Ом 0,419 0,424 0,428 0,429 0,434 0,435 0,435 Ом 0,315 0,342 0,379 0,464 0,722 1,247 1,242 Ом 1,036 1,041 1,045 1,046 1,051 1,053 1,053 А 203,18 200,84 197,81 192,22 172,48 134,78 135,11 А 205,61 203,28 200,24 194,59 174,65 136,54 136,87 – 3,710 3,668 3,613 3,511 3,151 2,464 2,470 – 0,501 0,590 0,710 0,963 1,498 1,811 1,811
Таблица 10.2 – Расчет пусковых характеристик с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния.
Расчетные формулы Единицы измерения Скольжение, 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,1 0,101 - 1,35 1,3 1,25 1,2 1,1 1,05 1,05 А 4434,3 4221,7 3998,6 3730,3 3069,2 2290,3 2296 Тл 3,837 3,653 3,460 3,228 2,656 1,982 1,987 – 0,625 0,64 0,66 0,705 0,79 0,86 0,855 мм 4,5 4,3 4,1 3,5 2,5 1,7 1,7 – 0,300 0,293 0,283 0,260 0,207 0,153 0,157 – 1,212 1,219 1,228 1,252 1,305 1,358 1,354 – 1,838 1,882 1,940 2,073 2,323 2,528 2,514 Ом 0,489 0,493 0,499 0,513 0,539 0,561 0,559 мм 4,1 4,0 3,7 3,2 2,3 1,5 1,6 - 0,831 0,822 0,809 0,775 0,687 0,574 0,584 - 3,065 3,150 3,239 3,288 3,452 3,588 3,578 - 0,806 0,825 0,851 0,909 1,019 1,109 1,103 Ом 0,337 0,344 0,351 0,357 0,374 0,388 0,387 - 1,014 1,014 1,014 1,015 1,015 1,016 1,016 Ом 0,315 0,341 0,379 0,463 0,721 1,246 1,241 Ом 0,831 0,842 0,855 0,875 0,919 0,956 0,953 А 247,6 242,2 235,3 222,2 188,3 140,1 140,6 А 250,0 244,6 237,6 224,5 190,4 141,7 142,3 – 1,216 1,203 1,187 1,154 1,090 1,038 1,039 – 4,51 4,41 4,29 4,05 3,44 2,56 2,57 – 0,744 0,858 1,004 1,287 1,787 1,957 1,962
Выводы по работе
Таким образом, был спроектирован асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, имеющим следующие основные технические параметры (в скобках указаны параметры исходного двигателя серии 4АН160М2У3):
Таблица 11.1 – Сравнительная таблица основных технических данных спроектированного асинхронного двигателя и эталонного двигателя серии 4АН160М2У3.
Наименование Единицы измерения Величина кВт 30 (30) В 220/380 (220/380) --- 2 (2) КПД % 89,6 (90) о.е. 0,914 (0,91) Гц 50 Из приведенной таблицы ясно видно, что спроектированный двигатель во многом соответствует промышленному образцу.

Список использованных источников
Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов /И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под. ред. И.П. Копылова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. – 767 с., ил.;
Электрические машины: Учебник "Проектирование электрических машин" О.Д.Гольдберг, И.С.Свириденко. 1978. – 832 с., ил.;
Электрические машины: Учеб. для вузов /Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. – М.: Высш. ш
гр. 05-АЭП
61
Листов
Лит.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Утверд.
Н. Контр.
Реценз.
Провер.
Разраб.
2
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
3
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
4
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
7
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
5
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
6
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
8
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
9
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
10
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
11
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
12
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
13
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
14
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
15
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
16
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
17
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
18
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
19
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
20
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
21
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
22
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
23
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
28
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
24
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
25
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
26
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
27
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
29
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
31
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
30
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
32
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
33
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
34
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
35
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
36
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
37
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
37
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
39
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
40
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
41
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
42
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
43
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
44
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
45
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
46
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
47
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
47
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
49
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
50
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
51
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
52
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
53
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
54
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
55
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
56
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
57
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
58
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
59
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
60
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
61
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
62
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
64
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
63
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
65
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
66
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
67
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
68
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.

Список литературы [ всего 2]

Список использованных источников
1.Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов /И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под. ред. И.П. Копылова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. – 767 с., ил.;
2.Электрические машины: Учебник "Проектирование электрических машин" О.Д.Гольдберг, И.С.Свириденко. 1978. – 832 с., ил.;
Электрические машины: Учеб. для вузов /Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. – М.: Высш.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00513
© Рефератбанк, 2002 - 2024