Расчет асинхронного двигателя (вариант 49)

9. ПУСКОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВГАТЕЛЯ

9.1 Пусковыехарактеристики будем рассчитыватьдля скольжения S 1.
Приведенная высота стержня:

Высота стержня в пазу :
Для

Глубина проникновения тока
где Приведенное сопротивление:

9.2 Индуктивное сопротивление обмотки ротора:

9.4Найдем пусковые параметры двигателя

9.5 Расчет токов с учетом влияния эффекта вытеснения :
9.3 Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для коэффици-ент насыщения
и

[для ]
Определим учетом влияния насыщения коэффициент магнитной проводимости обмотки статора:


...

Содержание

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ 6
2. РАСЧЕТ ЧИСЛА ПАЗОВ , ЧИСЛА ВИТКОВ В ФАЗЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА ОБМОТКИ СТАТОРА 8
3. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА И ПРЕДЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА 10
4. РАСЧЕТ РОТОРА 12
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ТОКА 16
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО РЕЖИМА 18
7. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ 22
8. РАСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК 24
9. ПУСКОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВГАТЕЛЯ 28
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34

ВВЕДЕНИЕ

Асинхронный двигатель это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Подобный электрический двигатель очень широко распространен во всех отраслях народного хозяйства.
Широкое распространение электронных машин на территории России обусловлено их простотой, надежностью, неприхотливостью и достаточно высоким кпд, большим, чем у любых других современных двигателей, отсутствием вредных выбросов окружающую среду, экологичностью. Основ-ными потребителя электроэнергии являютсяасинхронные электродвигатели.
Электродвигатели приводят в действие большое количество промышленных механизмов, начиная от очень мощных станков, служащих для прокатки железа, и заканчивая небольшими приборами, управляющими производственными процессами.
От работы электродвигателей зависит во многом безотказность и надежность работы конвейеров, автоматических линий, промышленных манипуляторов и роботов.
Различают, в зависимости от количества питающих фаз, одно- и трех- фазные двигатели. В общем случае, трехфазный двигатель может и при питании от однофазной сети выполнять свои функции. Однако в этом случае итоговая мощность будет значительно ниже расчетно и кпд устройства будет снижен. Трехфазные двигатели, в основном используются на производстве, где есть возможность подключения к трехфазной сети. Однофазные же двигатели с успехом применяются в частном секторе, быту, обеспечивая работу бытовой , садовой техники.
Среди большого числа электрических машин самой распространенной является асинхронная бесколлекторная машина, которую применяют как двигатель. Более всего распространены двигатели напряжением до 1000 В, при этом двигатели мощностью до 100 кВт составляют практически 90 % от общего количества двигателей Асинхронная машина характеризуется тем, что при ее работе возбуждается вращающеесямагнитное поле, которое вращается асинхронно относительноскорости вращения ротора.
Различают следующие конструкции асинхронных машин: с короткозамкнутой обмоткой ротора, которую часто называют «беличья клетка» и с фазным ротором. Короткозамкнутый ротор состоит из медных или алюминиевых стержней, накоротко замкнутых с торцов двумя кольцами. Такие двигатели просты в изготовлении и долговечны, но имеют достаточно небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток, что является серьезным недостатком. Фазный ротор имеет многофазнуюобмотку соединенную звездой. Обмотка выедена на контактные кольца, которые вращаются вместе с валом машины.
Одна из наиболее популярных серий 4А была разработана и внедрена в 70-х годах. Серия была разработана буквально с нуля, одновременно с конструкцией двигателей разрабатывались также и технологическое оборудование, марки электротехнической стали, провода и изоляция.
Надежность, срок службы электрооборудования имеет большое значение при производстве и проектировании электродвигателей. Все приводит к увеличению общего количества двигателей, находящихся в эксплуатации, одновременно с этим возрастают требования, предъявляемые к качеству выпускаемых электрических машин.

9 Отношение расчетное значение удовлетворяет рекомендуемым (1.4-1,7) 2. Расчет числа пазов , числа витков в фазе и определение сечения провода обмотки статора2.1 Предельные значения зубцового деления статора tZ1 по [1]:2.2 Количество пазов статора найдем по формулеПринимаем, что тогда Обмотка статора двухслойная2.3 Окончательное значение зубцевого деления статора2.4 Найдем предварительное количество проводников в пазу и номинальный ток обмотки стартера2.5 Принимаем, что , тогда . Окончательно принимаем 2.6 Рассчитаем окончательные значения Количество витков в фазе обмотки статора определяется по формуле:Значение линейной нагрузки: Величина магнитного потока равна:где индукция в воздушном зазоре определяется по формуле:Отметим, что значения А и лежат в диапазоне допустимых значений 2.7Рассчитаем предварительную плотность тока в обмотке статора = произведение линейной нагрузки на плотность тока2.8 Определим предварительное сечение проводника:2.9 Окончательно эффективное сечение проводника равно:где Выберем провод ПЭТВ диаметром 1,7 мм2.10 Уточним плотность тока в обмотке статора:3. Расчет величины воздушного зазора и предельных размеров зубцовой зоны статора Рис.4 Зубцовая зоны статора 3.1 Предварительно принимаем значения магнитной индукции в зубцах и в ярме статора соответственно по [1]; = для оксидированных листов стали = 3.2 Определим размеры паза в штампе:3.3 Размеры паза в свету определим с учетом шихтовки сердечника и припуска на cборку:Рассчитаем площадь поперечного сечения паза:Найдем площадь сечения прокладок: Площадь сечения изоляции в пазу:- односторонняя толщина изоляции в пазу 3.4 Коэффициент заполнения паза: Расчетное значение коэффициента допустимо для двигателей с (0,72÷0,74). 4. Расчет ротора4.1 По заданным данным определим воздушный зазор:4.2 Найдем количество пазов ротора:В двигателях с h пазы ротора выполняем без скоса, тогда Скос в этих двигателях не дает значительного эффекта в улучшения пусковых характеристик.4.3 Определим внешний диаметр ротора по формуле:4.4 Найдем размер магнитопровода ротора:4.5 Зубцовое деление:4.6 Внутренний диаметр сердечника ротора определим из соотношения.4.7 Рассчитаем коэффициент приведения токов и найдем ток в стержне роторагде ki – коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания4.8 Найдем предварительную площадь поперечного сечения стержня:где плотность тока в стержне литой клетки 4.9 Определяем паз ротора :Ротор имеет закрытые трапецеидальные, сужающиеся в нижней части пазы. максимальная ширина зубца: Размеры паза определяются по формуламВысота паза:4.10 Рассчитаем площадь сечения стержня: 4.11 Предельная плотность тока в стержне:Расчетное значение лежит в допустимых переделах4.12 Определение тока, плотности тока и размеров замыкающих колец . Найдем площадь сечения:Определим размеры колец:На рис.5 представлены размеры замыкающих колецРис.5 Размеры замыкающих колецРис.6 Закрытые пазы ротора5. Определение намагничивающего тока 5.1 Определим величины индукции :Определим высоту ярма ротора:5.2 Определим коэффициент воздушного зазора и магнитное напряжение воздушного зазора:5.3 Значение напряженности поля в зубцах и магнитное напряжение зубцевой зоны:статора: ротора: для стали 2013:ВZ1=1,7 Тл, НZ1=2570 А/м; ВZ2=1,95 Тл, НZ2=1520 А/м; Расчетная высота зубца ротора определяется по формулеhZ1=hп1=41.8 мм; hZ2=hп2-0,1∙в2=27.7-0,1∙1,6=26.8 мм HZ1 - расчетная напряженность поля в зубце, находится по значению индукции. 5.4 Найдем коэффициент насыщения:5.5 Магнитные напряжения ярм статора и ротора:[при Ва=1,2 Тл, НА=750 А/м при ВJ=10,81 Тл, НJ=160 А/м при 2р=10:5.6 Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи: 5.7 Определим коэф. насыщения магнитной цепи:5.8 Найдём значение тока намагничивания:относительное значение: 6. Определение параметров рабочего режима6.1 Найдем сопротивление одной фазы обмотки:гдеразмеры проводников фазы обмотки:Длина вылета катушки: Относительное значение: 6.2 Определим сопротивление фазы алюминиевой обмотки:Тогда относительное значение равно :6.3 Определим индуктивное составляющую сопротивления статора:где где: где: Рис. 7 – Магнитная проводимость пазового рассеяния6.4 Определим индуктивное составляющую сопротивления ротора:где:Так как то для расчетов можно принять, чтоОтносительное значение индуктивного сопротивления:Рис. 8 – Определение магнитной проводимости пазового рассеяния 7. Расчет потерь 7.1 Найдем потери в стали:kДА и kДZ - коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечению участков магнитопровода и технологических факторов kДА = 1,6 и kДZ = 1,8; показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания7.2 Найдем потери в роторе: 7.3 Определим потери в зубцах ротора(пульсационные): 7.4 Общая сумма потерь в стали равна:7.5 Рассчитаем полные потери в стали:7.6 Механические потери:где 7.7 Добавочные потери при номинальном режиме:7.8 Расчет холостого хода:8. Расчет рабочих характеристик8.1 Параметры:Так как , то можно обойтись упрощенным расчетомПостоянные потери, не зависящие от скольжения: Рассчитаем рабочие характеристики, приняв, что и,Зададим скольжение S:s=0,002; 0,008; 0,012; 0,016; 0,02; 0,024; 0,028Результаты расчетов сведены в таблице 1.Таблица 1. –Рабочие характеристики асинхронного двигателя№ОбозначениеРазм.ХХСкольжение ssНОМ0,00290,0040,0050,0060,0080,0100,0120,0160,0180,0210,0240,01971a'r'2/sОм-10,768,617,175,384,303,592,692,392,051,792,142b'r'2/sОм--0,27-0,22-0,18-0,14-0,11-0,09-0,07-0,06-0,05-0,05-0,053R = a + a'r'2/sОм-10,868,717,275,484,403,692,792,492,151,892,244X = b + b'r'2/sОм-0,480,540,570,620,650,660,690,690,700,710,705Z = √R2+X2Ом-10,878,727,295,514,453,742,872,592,262,022,356I''2 = U1НОМ.Ф/ZА-20,24225,22230,16139,90249,43958,74676,59485,10297,318108,85793,5827cosφ'2 = R/Z--0,9990,9980,9970,9940,9890,9840,9710,9630,9500,9360,9558sinφ'2 = X/Z--0,0440,0620,0790,1120,1450,1770,2390,2680,3110,3510,2989I1a = I0а + I''2 cosφ'2A2,4222,6427,6032,4942,0751,3460,2476,8084,4094,92104,3691,7610I1р = I0р + I''2 sinφ'2А45,0445,9446,6047,4149,5252,2255,4663,3567,8975,2883,2372,9111I1 = √I1а2 + I1р2А45,10851,22154,15657,47864,98073,22881,87999,552108,315121,153133,486117,20012I'2=c1 I''2А-22,16427,61733,02543,69154,13464,32583,86693,183106,558119,194102,46813P1 = 3U1НОМ.