электроснабжение. Кислый. Расчет обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при ремонта

• Название: Расчет обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при ремонта
• Анкор: электроснабжение
• Дата: 28.09.2022
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: Кислый.docx
• Тип: Курсовая; #703668
• страница: 1 из 3

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь
Учреждение образования

Белорусский государственный аграрный технический университет
Агроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения

Курсовая работа

по дисциплине «Ремонт электрооборудования»
Вариант №86
Тема : «Расчет обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при ремонта»


Выполнил: Кислый С.Л. 46 зэ

__________________________

Шифр 19263148

Руководитель:

__________________________

Минск 2022

Аннотация
Курсовой проект выполнен в объеме: расчетно-пояснительная записка на 46 страницах печатного текста, таблиц – 2, рисунков – 3 , графическая часть на 2 листах, в том числе формата А1 – 1 лист, формата А3 – 1 лист.

Ключевые слова: расчет, асинхронный двигатель, секция, катушечная группа, обмоточные данные, магнитная нагрузка, номинальные данные.

В работе выполнен расчет обмотки трехфазного асинхронного двигателя, определены обмоточные данные, на которые выполнены развернутые схемы обмоток. Приведены перерасчеты обмоток на другие данные (фазное напряжение и частоту вращения магнитного поля статора). Определены все основные параметры обмотки, установлены номинальные данные электродвигателя.

Содержание
Введение……………………….……………………………………………7

1. Обмер магнитопровода и обработка полученных данных……………8

2. Обоснование выбора типа статорной обмотки…………………..…...12

3. Расчет обмоточных данных………………………………………..…..14

4. Принцип построения схемы статорной обмотки трехфазного асинхронного двигателя………………………………………………..…17

5. Расчет параметров обмотки , , ………………………...…...18

6. Выбор изоляции паза и лобовых частей обмотки……………………23

7. Выбор марки и расчет сечения обмоточного провода. Расчет размеров секций…………………………………………………………...28

8. Определение массы обмоточного провода, сопротивления обмотки одной фазы постоянному току в холодном состоянии…………………30

9. Расчет номинальных данных…………………………………………..31

10. Перерасчеты обмоток трехфазных асинхронных двигателей на другие параметры…………………………………………………………34

11. Расчет обмоточных данных для построения развернутой схемы статорной обмотки по заданию на перерасчет………………………….39

Заключение………………………………………………………………...41

Литература………………………………………………………………....42

Введение
Асинхронные машины распространены в виде трехфазных асинхронных двигателей, наиболее массовых в мировой практике.

В электрификации сельского хозяйства трехфазный асинхронный двигатель является основным и практически единственным типом электродвигателя для сельских электроустановок. В сельской электрификации используются главным образом трехфазные асинхронные двигатели серий общепромышленного назначения (4А, АИР). На современном уровне развития техники, как показывает мировая практика, серии асинхронных двигателей заменяются новыми, более совершенными, через каждые 5–10 лет (5А, 6А).

Асинхронные двигатели потребляют 40% вырабатываемой в Республике Беларусь электроэнергии, но на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, электротехнической стали. Поэтому создание высоко экономических серий асинхронных двигателей является важнейшей задачей при их проектировании.

При проектировании асинхронного двигателя для эксплуатации в сельском хозяйстве, необходимо, чтобы двигатель был надёжным и в тоже время простым в эксплуатации, имел химовлагоморозостойкую изоляцию, допускал надежную работу при понижении напряжения в сети.

1. Подготовка данных обмера магнитопровода
Для дальнейшего удобства расчетов целесообразно обработать данные обмера магнитопровода, т.е. определить площади необходимые в дальнейших расчетах.
Определение площади полюса в воздушном зазоре
(1.1)
где – расчетная длина магнитопровода, м;

– полюсное деление (ширина полюса в воздушном зазоре), м.

Допускаем, что магнитопровод не имеет дополнительных каналов на охлаждение, значит расчетная длина магнитопровода равна полной длине магнитопровода ( ).

Определяем полюсное деление:
(1.2)
где – количество пар полюсов, шт.
(1.3)

где - частота вращения.

Подставляем значения в формулу (1.2)

Подставляем значения в формулу (1.1)

Определение площади полюса в зубцовой зоне статора.
В зубцовой зоне статора магнитный поток протекает только по листам электротехнической стали, так как ее магнитная проницаемость много больше, чем изоляции листов. Следовательно, длина магнитопровода , а значит и площадь полюса , сократятся (на площадь занимаемую изоляцией).

Отсюда будет равна произведению активной площади зубца на их количество в полюсе, .
(1.4)
где – число зубцов под одним полюсом, шт.;

– площадь одного зуба, .
Число зубцов под одним полюсом определяется по формуле


Площадь одного зуба определяется по формуле
(1.6)
где – расчетная средняя ширина зуба, м;

– активная длина магнитопровода (без изоляции листов), м
(1.7)
где – коэффициент, зависящий от толщины листа электротехнической стали и рода изоляции (принимаем ).

Расчетная средняя ширина зуба определяется по формуле
(1.8)
где - больший размер зубца, м; - меньший размер зубца, м.
(1.9)
(1.10)


Из выполненных расчетов зуба следует, что узкое его место будет у основания, а широкое у расточки магнитопровода. Отсюда следует и , тогда:
Подставляем значения в формулу (1.8)

Подставляем значения в формулу (1.6)

Подставляем значения в формулу (1.4)

Площадь поперечного сечения магнитопровода в спинке статора

Площадь спинки, перпендикулярная магнитному потоку Ф, равна:
(1.11)
где – высота спинки статора, м.

Высота спинки статора определяется по формуле
(1.12)

Подставим значения в формулу (1.11)

Площадь паза в свету
Площадь паза в свету требуется для расчёта сечения обмоточного провода. Определяем площадь паза магнитопровода в свету для профиля 2
(1.13)
где – площадь трапеции основаниями и и высотой ,мм;

, – площади полуокружностей с диаметрами, соответственно и , .
(1.14)

(1.15)

(1.16)
где - высота трапеции, мм.
(1.17)

Подставим значения в формулу (1.16)

Подставим значения в формулу (1.13)


2. Обоснование выбора типа статорной обмотки
На практике применяются различного рода типы обмотки (однослойные и двухслойные; с полным и укороченным шагом; односкоростные и многоскоростные; с одинаковым и различным числом секций в пазу), и для того чтобы сделать выбор нужно рассмотреть: экономическую целесообразность, достоинства и недостатки, технические возможности выполнения.

Основные достоинства однослойной обмотки:

1. Отсутствие межслоевой изоляции, что повышает коэффициент заполнения паза, а следовательно, ток и мощность двигателя.

2. Простота изготовления.

3. Большая возможность применения автоматизации при укладке обмоток.

Недостатки:

1. 
   Повышенный расход проводникового материала.
   
2. 
   Сложность укорочения шага, а следовательно, компенсации высших гармоник магнитного потока.
   
3. 
   Ограничение возможности построения обмоток дробным числом пазов на полюс и фазу.
   
4. 
   Более трудоёмкое изготовление и монтаж катушек для крупных электродвигателей высокого напряжения.
   

Двухслойные обмотки в основном выполняются с одинаковыми секциями: петлевые и цепные, реже принимают концентрические.

Основные достоинства двухслойной обмотки по сравнению с однослойной:

1. Возможность любого укорочения шага, что позволяет:

а) снизить расход обмоточного провода за счет уменьшения длины лобовой части секции;

б) уменьшить высшие гармонические составляющие магнитного потока, то есть снизить потери в магнитопроводе двигателя.

2. Простота технологического процесса изготовления катушек (многие операции можно механизировать).

3. Возможность выполнения обмотки почти с любой дробностью q, что обеспечивает изготовление обмотки при ремонте асинхронных двигателей с изменением частоты вращения ротора. Кроме того, это является одним из способов приближения формы поля к синусоиде.

4. Возможность образования большего числа параллельных ветвей.

К недостаткам двухслойных обмоток следует отнести:

1. 
   Меньший коэффициент заполнения паза (вследствие наличия межслоевой изоляции).
   
2. 
   Некоторая сложность при укладке последних секций обмотки.
   

необходимость поднимать целый шаг обмотки при повреждении нижней стороны секции.

По приведенным соображениям, в настоящее время, в ремонтной практике машин переменного тока двухслойные обмотки получили наибольшее применение. Следовательно, выбираем двухслойную петлевую обмотку.



3. Расчет обмоточных данных
Расчет обмоточных данных состоит в определении основных данных:

N – число катушечных групп;

y – шаг обмотки;

q – число пазов на полюс и фазу;

α – число электрических градусов, приходящихся на один паз;

а – число параллельных ветвей.
Шаг обмотки (у) – это расстояние выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции:
(3.1)
где – расчетный шаг (равен полюсному делению, выраженному в зубцах);

– произвольное число меньше 1, доводящее расчётный шаг ( ) до целого числа.

На практике принято шаг определять в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона секции ложится в паз у+1.

Укороченный шаг обмотки y определяем по формуле
(3.2)
где – коэффициент укорочения шага обмотки (на практике и расчётами установлено, что наиболее благоприятная кривая изменения магнитного потока получается при укорочении диаметрального (расчётного) шага на ).

Принимаем
Число пазов на полюс и фазу.
(3.3)
где – число фаз.

Так как , то обмотка называется рассредоточенной, при этом фазные катушки должны быть разделены на секции, число которых равно .
Число катушечных групп.

В двухслойных обмотках число катушечных групп механически увеличивается в два раза, однако, по сравнению с однослойной обмоткой, с числом витков в каждой секции меньшим в два раза, тогда:

(3.4)

где - число катушечных групп в одной фазе двухслойной обмотки.

Так как каждую пару полюсов создают все три фазы переменного тока, следовательно:




(3.5)

Число электрических градусов на один паз.

В расточке статора асинхронного двигателя одна пара полюсов составляет 360 электрических градусов. Это наглядно видно на рисунке 1.


Рисунок 1. Изменение ЭДС под полюсами.

При прохождении проводника под одной парой полюсов в расточке статора полностью за один оборот ЭДС в нём (возникает) изменяется по синусоиде. При этом происходит полный цикл изменения, который составляет 360 электрических градусов (рисунок. 1).

Число электрических градусов, приходящихся на паз, или угловой сдвиг между рядом лежащими пазами:
(3.6)

Число параллельных ветвей.

Параллельные ветви в обмотке асинхронного двигателя делаются для сокращения сечения обычного провода, кроме того, это даёт возможность лучше загрузить магнитную систему машины.
Катушечные группы фаз можно соединять последовательно (а=1), параллельно (а=q) и комбинированно (1<а

Для нашего случая применяем, а=1.