Курсовой. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Электрические машины

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Электрические машины
• Анкор: Курсовой
• Дата: 10.02.2020
• Размер: 2.14 Mb.
• Имя файла: 4-3600-400Т.doc
• Тип: Пояснительная записка; #107810
• страница: 14 из 16

9. ТЕПЛОВОЙ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

№ п/п	Наименование расчетных величин, формулы и пояснения	Обозна­чение	Вели­чина	Размер­ность
123.	Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя  °C, по [4, табл. 9.1] коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину непосредственно в окружающую среду К = 0,22; потери в пазовой части катушек  Вт, по [4, рис. 9.1, а] коэффициент теплоотдачи с поверхности α1 = 152 Вт/(м2·°С). При f1 = 30 Гц  = 2,5··(1,6·1,62·6,49 + 1,8·1,772·1,2) = = 38,84 Вт,  Вт,   ºC.	Δυпов1	11,25	°C
124.	Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора  °C, расчетный периметр поперечного сечения паза статора Пп1 = 2hп(1) + b1(1) + b2(1) = 2·15 + 11 + 7,8 = = 48,8 мм; для изоляции класса нагревостойкости F λэкв = 0,16 Вт/(м·°C); по [4, рис. 9.3] для d/dиз = 1,3/1,385 = 0,94 находим коэффициент теплопроводности внутренней изоляции катушки λэкв' = 1,25 Вт/(м·°C). При f1 = 30 Гц   ºC.	Δυиз,п1	2,14	°C
125.	Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей  °C, потери в лобовых частях катушек  Вт; периметр условной поверхности охлаждения лобовой части катушки Пл1 = Пп1 = 48,8 мм; bиз,л1 = 0. При f1 = 30 Гц  Вт,   ºC.	Δυиз,л1	0,33	°C
126.	Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины  °C. При f1 = 30 Гц  ºC.	Δυпов,л1	10,23	°C
127.	Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины  °C. При f1 = 30 Гц   ºC.	Δυ1'	11,34	°C
128.	Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды  °C, где сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя ΣΔpв'=ΣΔp'–(1 – K)(Δpэ,п1'+Δpст,осн)–0,9∙Δpмех= =706,7–(1 – 0,22)(85,1 + 109,85)–0,9∙111,7= = 454,11 Вт, где ΣΔp' = ΣΔp + (kρ – 1)(Δpэ1 + Δpэ2) = = 678 + (1,07 – 1)(290 + 120,3) = 706,7 Вт; эквивалентная поверхность охлаждения корпуса Sкор = (πDа + 8Пр)(l1 + 2lвыл1) = = (π·0,168 + 8·0,2)(0,085+2·0,054) = 0,411 м2, где по [4, рис. 9.6] условный периметр поперечного сечения ребер станины Пр = 0,2 м2 для h = 100 мм; по [4, рис. 9.4] коэффициент подогрева воздуха αв = 22 Вт/(м2·°С) для Da = 0,168 м. При f1 = 30 Гц ΣΔp(30)' = ΣΔp(30) + (kρ – 1)( Δpэ1(30) + Δpэ2(30)) = = 490 + (1,07 – 1)(264 + 116,4)= 516,6 Вт; ΣΔpв(30)' = ΣΔp(30)' – (1 – K)(Δpэ,п1(30)' + Δpст,осн(30)) – –0,9Δpмех(30) = 516,6 –(1 – 0,22)(77,5 + 38,84) – – 0,9∙111,7 = 378,4 Вт,  ºC.	Δυв	50,2	°C
129.	Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды  °C. Разница над предельно допустимой температурой изоляции класса F Δυ = 100 – Δυ1 = 100 – 61,54 = 38,46 ºC. Относительно значение разницы %. Δυ > 0, Δυ > 10%. Превышение температуры находится в допустимых пределах. При f1 = 30 Гц  ºC.	Δυ1	61,54	°C
130.	Требуемый для вентиляции расход воздуха  м3/с, где коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса , где коэффициент m = 2,6. При f1 = 30 Гц ,  м3/с.	Qв	0,053	м3/с
131.	Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором  м3/с. При f1 = 30 Гц  м3/с. Qв' > Qв. Нагрев частей двигателя находиться в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.	Qв'	0,102	м3/с

В электрической машине применена самовентиляция, т. е. система вентиляции, при которой вентилятор, обеспечивающее движение охлаждающего агента, непосредственно связаны с ротором машины. Такая система вентиляции достаточно проста по конструкции, но имеет существенный недостаток: движение хладагента происходит только при вращении вала машины, а скорость его движения меняется с изменением частоты вращения вала.

Внутренняя вентиляция электрических машин осуществляться при разомкнутом цикле циркуляции охлаждающего воздуха. Воздух из окружающей машину среды проходит по вентиляционному тракту, нагревается в процессе охлаждения машины и выбрасывается вновь в окружающую среду. Это наиболее распространенная система. Основным ее достоинством является отсутствие каких-либо дополнительных устройств помимо системы вентиляционных каналов и вентилятора. К недостаткам разомкнутого цикла следует отнести зависимость температуры охлаждающего воздуха от температуры окружающей среды, возможность загрязнения вентиляционных каналов внутри машины пылью или повреждения изоляции обмоток агрессивными газами или парами, находящимися в окружающем машину воздухе.

Параметры расчетов :

• 
  m₁ = 3 - Число фаз обмотки статора
  
• 
  r₁ = 1,732 Ом – Активное сопротивление фазы обмотки статора при расчётной температуре 115⁰С
  
• 
  I_1н = 7,34 А - Модуль фазного тока статора Г-образной схемы замещения для номинального скольжения
  
• 
  l_δ = 0,085 м - Расчетная длина воздушного зазора
  
• 
  L_ср = 0,62 м - Средня длина витка катушки
  
• 
  L_л = 0,225 м - Длина лобовых частей обмотки
  
• 
  IP54 - Степень защиты
  
• 
  2p = 2 - Число полюсов
  
• 
  h = 100 мм - Высота оси вращения двигателя
  
• 
  D_а = 0,168  м - Наружный диаметр магнитопровода статора
  
• 
  Δp'_эп1 = 85,1 Вт - Электрические потери пазовой части обмотки статора при предельной температуре 140°С
  
• 
  Δp_ст.осн. = 109,85 Вт - Основные потери в стали
  
• 
  D = 0,094 м - Внутренний диаметр магнитопровода статора
  
• 
  d/d_из = 0,94 - Отношение диаметров провода обмотки
  
• 
  h_п.к.(1) = 12,4 мм - Высота паза статора под укладку проводов
  
• 
  b₁₍₁₎ = 7,8 мм - Ширина паза статора в штампе, соответствующая углу β=45°
  
• 
  b₂₍₁₎ = 11 мм - Ширина паза статора в штампе
  
• 
  Z₁ = 24 - Число пазов статора
  
• 
  b_из = 0,25 мм - Односторонняя толщина корпусной изоляции класса нагревостойкости F
  
• 
  λ_экв = 1,25 Вт/м°C - Средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции
  
• 
  L_л = 0,225 м - Длина лобовых частей обмотки
  
• 
  d_из = 1,385 мм - Диаметр стандартного изолированного провода
  
• 
  d = 1,3 мм - Номинальный диаметр неизолированного провода
  
• 
  K = 0,22 - Коэффициент передачи потерь через станину в окружающую среду
  
• 
  L_выл = 0,054 м - Вылет лобовых частей обмотки
  
• 
  ₁ = 152 Вт/м² °C - Коэффициент теплоотдачи с поверхности
  
• 
  Δυ_пов1 = 11,25 °C - Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри машины
  
• 
  L_ср = 0,62 м - Средня длина витка катушки
  
• 
  r'₂ = 0,8399 Ом - Приведенное к статору активное сопротивление фазы ротора
  
• 
  I'_2 н = 6,911 А - Приведенное к статору значение фазного тока ротора в Т-образной схеме замещения для номинального скольжения
  
• 
  P_1н = 4,74 кВт - Активная мощность на входе асинхронного двигателя для номинального скольжения
  
• 
  P_2H = 4 кВт - Номинальная мощность
  
• 
  Δp_э1 = 0,29 кВт - Электрические потери в обмотке статора при номинальном скольжении и температуре 115°С
  
• 
  Δp_ст.осн.= 109,85 Вт - Основные потери в стали
  
• 
  Δp_мех = 111,7 Вт - Механические и вентиляционные потери
  
• 
  Δυ₁' = 11,34 °C - Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины
  
• 
  n = 3600 об/мин - Скорость вращения ротора в режиме ХХ
  
• 
  ΣΔp'_в = 454,11 Вт - Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя
  
• 
  Δυ_в = 50,2 °С - Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды
  

10. СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ОДНОТИПНОГО СЕРИЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Параметр	Параметры спроектированного двигателя	Параметры однотипного серийного двигателя 4А100S2У3
Основные технические данные электродвигателей [1, табл. 2.1]
Мощность	P2N = 4 кВт	P2N = 4 кВт
Высота оси	h = 100 мм	h = 100 мм
Индукция	Bδ = 0,727 Тл	Bδ = 0,67 Тл
Линейная нагрузка	А = 23,4∙103 А/м	А = 23,2 А/м
Плотность тока	J1 = 5,9∙106 А/м2	J1 = 5,2∙106 А/м2
КПД	ηн = 0,86	ηн = 0,865
Коэффициент мощности	cosφн = 0,92	cosφн = 0,89
Размеры статора и ротора [1, табл. 6.1]
Внешний/внутренний диаметр статора	Da / D = 0,168/0,094 м		Da / D = 0,168/0,095 м
Длина сердечника	lδ = 0,085 м		lδ = 0,100 м
Зазор	δ = 0,4 мм		δ = 0,45 мм
Число пазов статора/ ротора	Z1 / Z2 = 24 / 19		Z1 / Z2 = 24 / 20
Ширина паза статора	b1(1) / b2(1)= 7,8 /11 мм		b1 / b2= 9,1 /11,3 мм
Высота паза статора	hп(1) = 15 мм		hп = 14,1 мм
Номинальный/средний диаметр провода	dэл / dиз = 1,3 / 1,385 мм		d / d’ = 0,96 / 1,025 мм
Активное сопротивление обмотки фазы статора	r1(115)= 1,732 Ом		r1(115) = kt·r1(20)= = 1,38·1,19 = 1,64 Ом
Ширина паза ротора	b1(2) / b2(2)= 7,6 / 4,2 мм		b1 / b2= 7,4 /4,0 мм
Высота паза ротора	hп(2) = 16,7 мм		hп2 = 16,5 мм

Коэффициент полезного действия ниже, чем у аналогичного серийного, но коэффициент мощности выше. В остальном, спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.