Курсовой по Электрическим машинам. курсовой. 1. Выбор главных размеров 4 Расчет размеров зубцовой зоны и обмотки статора 8

• Название: 1. Выбор главных размеров 4 Расчет размеров зубцовой зоны и обмотки статора 8
• Анкор: Курсовой по Электрическим машинам
• Дата: 12.05.2021
• Размер: 0.78 Mb.
• Имя файла: курсовой.docx
• Тип: Реферат; #204158
• страница: 1 из 3

Содержание

Введение 3

1. Выбор главных размеров 4

2. Расчет размеров зубцовой зоны и обмотки статора 8

3. Выбор воздушного зазора 11

4. Расчет ротора 12

5. Расчет магнитной цепи 15

6. Расчет параметров двигателя для номинального режима 18

7. Потери в двигателе 22

8. Расчет рабочих характеристик 25

9. Рабочие характеристики асинхронного двигателя 27

10. Расчет пусковых характеристик 29

11. Тепловой расчет 35

Заключение 37

Список литературы 38
Введение
Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важные значения для экономики нашей страны.

При проектировании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция материала активных и конструктивных частей машин. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны, чтобы при изготовлении машины трудоемкость и расход материалов были наименьшими, а при эксплуатации машина обладала наилучшими энергетическими показателями. При этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения ее в электроприводе.

Проектирование электрических машин – это искусство, соединяющее знание процессов электромеханического преобразования энергии с опытом, накопленным поколениями инженеров – электромехаников, умением применять вычислительную технику и талантом инженера, создающую новую или улучшающего уже выпускаемую машину.
1. Выбор главных размеров
Число пар полюсов:



Принимаем значение:

h = 100 мм; Da = 0,149 м.

Внутренний диаметр стороны:

D = К_D·D_

D = 0,57·0,149=0,0848=85·10^-3м

К_D = 0,57

Полюсное деление:



Расчетная мощность по



(R_ε=0,978; = 0,865 ; cos = 0,89)

Электромагнитные погрузки

А = 22*10³ А/м В∂ = 0,7 Тл

Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки:

R_об1 = 0,95

Расчетная длина воздушного зазора:





R_в=

Отношение:

,

принимаем h = 100 мм.

Повторяем расчеты D_ = 0,168 м; D = 0,57·0,168 = 0,096 м

R_Е = 0,98; Р¹ = 4·10³



А = 23·10³ А/м В .



рекомендуется (0,36 – 0,73)

Значение находится в рекомендуемых пределах (0,36 0,73).

Определяем и сечение провода обмотки статора.

Предельное значение t₁

t_1max = 14 мм; t_1min = 12 мм

Число пазов статора



=

принимаем = 21.



принимаем = 25.

Принимаем Z₁ = 24, тогда g = ; g =

(где m = 3 число фаз)

Обмотка однослойная

Зубцовое деление статора:

t₁

t₁ =

Число эффективных проводников в пазу (предварительно, при условии а = 1)

U



I_1n =

I_1n =

Принимаем а = 1, тогда U_n= аU

U_n = 1·63.38 = 64

Окончательные значения





А =

A

Ф =

Ф =

для однослойной обмотки с g = 4

R_об1 = R_р = 0,958;

для D_ = 0,168 м; R_ε = 0.98

В

В

Значение А и В находится в допустимых пределах

Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

J₁ =

J₁ =

(АJ₁) = 138·109 А²/м³

Сечение эффективного проводника

g_эф =

g_эф =

принимаем n_эл = 1, тогда g_эл = g_эф; g_эл = 0,77 мм².

Обмоточный провод ПЭТМ

d_эл = 0,95 мм

g_эл = 0,709 мм², g_эф = 0,709 мм²

d_из = 1,015 мм.

Плотность тока в обмотке ротора окончательно

J₁ =

J₁ = 6,43 А/мм²

2. Расчет зубцовой зоны статора и обмотки статора
Принимаем предварительно В_z1 = 1,9 Тл, В_а = 1,6 Тл,

тогда

В_z1 =

В_z1 =

где = 0,1 м, для оксидированных листов стали

R_c = 0,97

h_ =

h_ =

Размеры паза в штампе принимаем b_м = 3,5 мм

h_м = 0,5 мм

h_n =

h_n =







=

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку







Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников



=

Площадь поперечного сечения прокладок S_пр = 0.

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу

S_из =

S

односторонняя изоляция в пазу



Коэффициент заполнения паза

R_з =



Полученное значение R_з для ручной укладки обмотки меньше рекомендуемой (0,7 – 0,75). Снизить R_з не изменяя главных размеров двигателя, можно либо увеличить U_n при тех же размерах паза, либо уменьшив площадь поперечного сечения паза. Более удачным решением будет уменьшение размеров паза.

Принимаем В₂ = 1,88 Тл и В_а = 1,58 Тл, что допустимо, т.к. эти значения входят в рекомендуемые.

Повторяем расчет

В_z1 =

h_ =

h_n





h

Размеры паза в свету







Площадь поперечного сечения паза в свету для размещения ^{проводников} обмотки

=

где S_из = 0,25*(2*13,7 + 11,3 + 8,4) = 11,8 мм²

Коэффициент заполнения паза



3. Выбор воздушного зазора
Воздушный зазор ,

число пазов ротора Z₂ = 17.

Внешний диаметр D₂ = D - 2 .

D

Длина

4. Расчет ротора
Зубцовое деление

t₂ =

t₂ =

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, т.к. сердечник непосредственно насажен на вал

D_j = D

D_j = 0,23*0,168 = 0,0386 = 37 мм

= 0,23

Так в стержне ротора

I₂ = R_i*I₁*υ_i

I₂ = 0,92*4,56*86,56 = 363 А

R_i = 0,92

υ_i =

υ_i =

Площадь поперечного сечения стержня

g_c =

g_c =

Плотность тока в стержне литой клетки принимаем

J₂ = 3*10⁶ А/м²

Паз ротора

Принимаем ;

Грушевидный паз и литая обмотка на роторе, пазы полузакрытые.

Допустимая ширина зубца





1,8 Тл (по табл. 6 – 10, с. 176)

R_c = 0,97 для оксидированных листов стали ротора

Размеры паза













Принимаем = 8,5 мм; = 2,8 мм; = 15,4 мм.

Полная высота паза

h_n2 =

h_n2 = 0,5 +

g_c =

g_c =

g_c = 118,5 мм²

Плотность тока в стержне

J₂ =

J₂ =

Короткозамыкающие кольца

Площадь поперечного сечения

g_кл =

g_кл =

I_кл =

где

J_кл = 0,85*J₂ (10% - 15%) < чем в стержнях

J_кл = 0,85*3,06*10⁶ = 2,6*10⁶ А/м²

Размеры замыкающих колец









5. Расчет магнитной цепи
Значение индукции

В

В

В_а =

В_j =

Расчет высоты ротора





Магнитное напряжение воздушного зазора

F

F

R

R

где =



Магнитное напряжение зубцовых зон статора

F

F

h_z1 = h_n1 = 13,7 мм

h_z1 = 2010 А/м при В_z1 = 1,89 Тл.

F_z2 = 2h_z2*H_z2

F_z2 = 2*21,3*10^-3*1502 = 63,99 А

h_z2 = h_n2 – 0,1*

для стали 2013

Н_z2 = 1502 А/м при В_z = 1,79 Тл

Коэффициент насыщения зубцовой зоны

R_z = 1

R_z =

выбран в заданных пределах.

Магнитное напряжение статора и ротора

F_а = L_а*Н_а = 0,2289*702=160,69 А

F_j = L_j*H_j = 0,07*440=30,8 А

(h_а = 702 А/м при В_а = 1,58 Тл, Н_j = 440 А/м при В_j = 1,44 Тл).

L_а =

L_j =

L_а =

L_j =

где h_j =

h_j =

Магнитное напряжение на пару наносов

F_u = F

Коэффициент насыщения магнитной цепи

R

R

Намагничивающий ток

I

I

Относительное значение (0,5 – 0,6)

I

6. Расчет параметров двигателя для номинального режима
Активное сопротивление фазы обмотки статора

R₁ = م₁₁₅

R₁ =

Для класса нагревостойкости изоляции F расчетное

Для меди م₁₁₅ = 10^-6/41 ом*м

Длина проводников фазы обмотки

L₁ = L_ср1*

L₁ = 0,446*256 = 114,18 м

L_ср1 =

L_ср1 =

= ; = К

= 1,2*0,086+2*0,01 = 0,12

где В = 0,01 м (по табл. 6 – 19, с. 197 К_л = 1,2)





где = 1.

Длина вылета лобовой части катушки

; R для малой мощности Р (0,02 – 0,03)



где К_выл = 0,26

Относительное значение

R = R

Активное сопротивление фазы обмотки ротора

R₂ = R_c +

R₂ =

R_c = م₁₁₅

где для литой алюминиевой обмотки ротора م₁₁₅ 10^-6/20,5

Приводим R₂ к числу витков обмотки статора (R допускается увеличение (0,02 – 0,03))

R

R

Относительное значение

R

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

Х₁ = 15,8

Х₁ = 15,8

где , т.к.





где h₃ = 10,8 мм; = 8,4 мм; h₂ = 0

h₁ =

R R













для и t₂/t₁ = 17,6/12,6 = 1,4 по (рис. 6 – 39д, с. 200) R

Относительное значение

Х

Предел для двигателей малой мощности (0,08 – 0,14)

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора

Х₂ = 7,9

Х₂ = 7,9

где , т.к. =0

=

=

h₁ =

h₁ =













где



= 1,48 + 0,46 + 3,03 = 4,97

Приводим Х₂ к числу витков статора





Относительные значения



входит в рекомендуемый диапазон (0,1 – 0,16)

7. Потери в двигателе
Потери в стали основные

Р_ст.осн = Р1/5

Р_ст.осн = 2,6

Р1/5 = 2,6 Вт/кг для стали 2013





где h_а = 0,5(D_а – D) – h_n1 = 0,5(0,168-0,096) – 0,013

h_а = 0,0223 м

R_c = 7,8*10³ кг/м³ R_да = 1,6 и R_д2 = 1,8

m_z1 = h_z1*

m_z1 = 13,7*10^-3*4,9*10^-3*24*0,1*0,97*7,8*10³ = 1,22 кг

Поверхностные потери в роторе

ﻡ



ﻡ

ﻡ

ﻡ

где R_о2 = 1,5 ; В_о2 =

= 0,38*1,21*0,713 = 0,328 Тл

для



Пульсационные потери в зубцах ротора





В_пульс2 =

В_пульс2 =

где из расчетов

m

m

m_z2 = 1,97 кг

Сумма добавочных потерь в стали





Полные потери в стали





Механические потери





для двигателей 2 К_т = 1

Добавочные потери при номинальном режиме





Холостой ход двигателя

I_х.х =

I_х.х =

I_х.ха =

I_х.ха =

где

Cos

8. Расчет рабочих характеристик
Определим параметры рабочего режима электродвигателя.





х₁₂ =







поэтому используем приближенную форму, т.к. | | < 1⁰

C₁ =

C₁ =

I_оа =

I_оа =









Потери, не меняющиеся при изменении скольжения.



9. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь

S = 0,01; 0,02; 0,03; 0,033; 0,04; 0,05

После построения кривых уточняем значение номинального скольжения S_n = 0,032.

Результаты расчета приведены в таблице 1. Характеристики представлены на рисунке 1, данные двигателя:

; ; ; ; ;

Данные расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

; ; ; ; ;

; ; ; ;
Таблица 1

Расчетные формулы	Един. Изм.	Скольжение
		0,01	0,02	0,03	0,033	0,04	0,05
	Ом	286,5	143,28	95,52	86,84	71,64	57,31
	Ом	0	0	0	0	0	0
	Ом	290,5	147,2	99,5	90,8	75,6	61,3
	Ом	13,9	13,9	13,9	13,9	13,9	13,9
	Ом	290,9	147,9	100,5	91,9	76,9	62,8
	А	1,31	2,57	3,78	4,1	4,9	6,04
	-	0,99	0,99	0,99	0,98	0,98	0,97
	-	0,048	0,09	0,13	0,15	0,18	0,22
	А	1,42	2,67	3,85	4,19	4,97	6
	А	1,36	1,54	1,83	1,93	2,2	2,6
	А	1,97	3,08	4,26	4,61	5,44	6,5
	А	1,33	2,62	3,85	4,2	5,03	6,15
	кВт	1,62	3,04	4,39	4,78	5,67	6,8
	кВт	0,05	0,11	0,21	0,25	0,35	0,51
	кВт	0,01	0,06	0,12	0,15	0,21	0,31
	кВт	0,004	0,01	0,02	0,02	0,03	0,04
	кВт	0,2	0,37	0,54	0,6	0,78	1,05
	кВт	1,37	2,67	3,8	4,17	4,89	5,7
		0,84	0,878	0,87	0,872	0,862	0,846
		0,721	0,867	0,904	0,909	0,914	0,915