курсовой. 1 Проектирование электрических печей сопротивления

• Название: 1 Проектирование электрических печей сопротивления
• Дата: 19.05.2022
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: курсовой.docx
• Тип: Реферат; #537827
• страница: 2 из 3

2.1 Техническое задание

Спроектировать трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором:

• 
  Мощность Р₂ = - кВт
  
• 
  Синхронная частота вращения ротора n₁ = - об/мин
  
• 
  Напряжение (В) и схема соединения обмоток U = - / -
  
• 
  Высота оси вращения h = - мм = - м
  
• 
  Конструкционное исполнение
  
• 
  Исполнение по способу защиты от воздействия окружающей среды IP –
  

Расчетные формулы, расчетные значения, принимаемые по таблицам, выбираются относительно мощности асинхронного двигателя и его исполнения по способу защиты от воздействия окружающей среды.

2. Выбор главных размеров электродвигателя

Число пар полюсов:

, (1)

где f=50- частота в сети, Гц.

Задавшись высотой оси вращения h, из таблицы в Приложении А принимают, соответствующее ей, значение наружного диаметра статора D_А (м). Тогда внутренний диаметр статора :


Полюсное деление:



В этих и во всех последующих расчетах принимаем  = 3,141592654.

Расчетная мощность: 



где значение k_E было выбирают по графику, в соответствии с D_а, а – η и cos по таблице, относительно мощности Р₂ и степени защиты.

Коэффициент пропускного перекрытия  и коэффициент формы поля в асинхронных машинах определяются степенью упрощения кривой поля в зазоре, возникающей при насыщении зубцов статора и ротора, и могут быть достаточно достоверно определены только после расчета магнитной цепи. Вследствие этого, до момента расчета магнитного цепи удобнее рассматривать синусоидальное поле, а влияние уплощения учесть при расчете магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи. Основываясь на этом, значения коэффициентов предварительно принимаются равными: , .

Расчетная длина воздушного зазора:



где синхронная угловая скорость вала:



Критерием правильности выбора главных размеров D и служит отношение . Таким образом:

.

2. 
   Определение числа пазов статора, числа витков и сечения обмотки статора
   

Полная конструктивная длина статора, длина стали сердечника статора  и соответственно равны и по формуле получим соотношение:

, м.

По графику выбирают предварительные предельные значения зубцового деления  : , м и , м .

Число пазов статора:





Окончательное чисто пазов статора  следует выбирать в полученных пределах с учетом условий, налагаемых требованиями симметрии обмотки, и желательного для проектируемой машины значения числа пазов на полюс и фазу q. Число пазов статора в любой обмотке асинхронных машин должно быть кратно числу фаз, а число q- должно быть целым. Окончательно выбирают: .

Примерный возможный внутренний диаметр статора D в зависимости от количество пар полюсов р, высоты оси вращения h и наружного диаметра статора D_а выбираем из таблицы Приложения А.
2.4 Выбор и расчёт формы пазов статора и ротора
Формы пазов статора и ротора :

, где m – число фаз

Окончательное значение зубцового деления  будет определено как:



При определении числа эффективных проводников в пазу руководствуются следующим: должно быть целым, а в двухслойной обмотке желательно, чтобы оно было кратным двум. В первую очередь определяем предварительное число эффективных проводников в пазу при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (а = 1).

Изначально определяем номинальный ток обмотки статора:



Теперь рассчитаем предварительное число эффективных проводников в пазу по формуле:



Полученное значение  не округляют до целого, а находят такое число параллельных ветвей обмотки а, при котором число эффективных проводников в пазу либо будет полностью удовлетворять отмеченным условиям, либо потребует лишь незначительного изменения:

.

Принятое на данном этапе расчета число параллельных ветвей а в дальнейшем, при выборе размеров и числа элементарных проводников, пожжет быль изменено. В этом случае пропорционально меняется так же и  .

Окончательное число витков в фазе обмотки рассчитывается по формуле :



Окончательное значение линейной нагрузки определяем по формуле:



В машинах мощностью свыше 15-16 кВт обмотки выполняются двухслойными, а при механизированной укладке применяют одно-двухслойные или двухслойные концентрические обмотки, которые могут быль уложены в пазы без подъема шага. А обмоточный коэффициент  рассчитывается в зависимости от принятого укорочения шага обмотки и числа q.

В двухслойных обмотках асинхронных двигателей шаг выполняют в большинстве случаев с укорочением, близким к b=0,8 .

Находим коэффициент распределения (для первой гармоники трехфазных машин):





Коэффициент укорочения для первой гармоники:





Находят обмоточный коэффициент:

.

Окончательно определяют значения потока Ф  и индукцию в воздушном зазоре  :





С точки зрения повышения использования активных материалов плотность тока  должна быть выбрана как можно большей, но при этом возрастают потери в меди обмотки. Увеличение потерь сказывается на температуре обмотки и на КПД двигателя. В асинхронных двигателях общего назначения влияние плотности тока на нагрев обмотки более существенно, чем на КПД.

Нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока ( ). Поэтому выбор допустимой плотности тока производят с учетом линейной нагрузки двигателя:


где (AJ₁) = 16010⁹ А²/м³ – произведение линейной нагрузки и плотности тока в обмотке статора,



Сечение эффективных проводников определяют, исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке:





В том случае, если расчетная площадь сечения эффективного проводника превосходит площадь поперечного сечения рекомендуемого, то эффективный проводник следует разделить на несколько элементарных.

Пусть эффективный проводник будет состоять из трех элементарных  , тогда:





На основании полученных данных выбирают обмоточный провод с параметрами:

диаметр неизолированного провода:

диаметр изолированного провода:

сечение провода:

  мм².

Тогда окончательное значение плотности тока в обмотке статора будет рассчитываться по формуле 6-27 (9.27):

5. 
   Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
   

Для всыпной обмотки могут быть выбраны пазы  а-в  конфигурации; для обмотки из прямоугольного провода.

Размер пазов в электрических машинах выбираются таким образом, чтобы:

• 
  площадь паза соответствовала количеству и размерам размещаемых в нем проводников обмотки с учетом всей изоляции;
  
• 
  значения индукции в зубцах и ярме статора находились в определенных пределах, зависящих от типа, мощности, исполнения машины и от марки электротехнической стали сердечника;
  

Расчет размеров зубцовой зоны проводят по допустимым индукциям в ярме и в зубцах статора.

Высота ярма статора

 

Ширина зубца



где значение коэффициента заполнения сердечника сталью  , исходя из , а U.

Далее находятся размеры паза в штампе:





При b=45 и b=30(с.178; с.362):



10,3

где  - высота шлица паза, а можно рассчитать по формуле , но так как этот размер нормализуется, то ширину шлица принимаем по таблице. Для нахождения площади поперечного сечения паза в штампе  , необходимо определить и высоту клиновой части паза :

При b=45









Определяют расчетные размеры зубцов статора при трапецеидальных пазах:









, м;

Для расчета коэффициента заполнения паза необходимо определить площадь паза в свету и учесть площадь сечения паза, занимаемую корпусной изоляцией  и прокладками в пазу .

Размеры паза в свету определяются с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников  и (в соответствии с h):













где  , м - толщина изоляции в пазу (выбирается по таблицам относительно формы паза).

Площадь поперечного сечения паза, остающаяся для размещения проводников обмотки:

.

Контролем правильности размещения обмотки в пазах является значение коэффициента заполнения паза:



В современном электромашиностроении плотность укладки обмотки стремятся выполнить такой, чтобы значение было в пределах0,70 0,75 при ручной укладке обмоток и 0,70 0,72 при механизированной.

Правильный выбор воздушного зазор во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Чем меньше воздушный зазор, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение, составляющее основную часть суммарной МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение зазора приводит к соответствующему уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает его cos и уменьшаются потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение приводит к возрастанию амплитуд пульсаций индукции в воздушном зазоре и, как следствие этого, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь, таким образом, КПД двигателя с очень малыми зазорами не возрастает, а наоборот – уменьшается.

δ ≈ ;

δ ≈