123929 (Проектирование электродвигателя асинхронного с короткозамкнутым ротором мощностью 37 кВт)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

курсовой проект

по дисциплине: «Электрические машины»

на тему: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ АСИНХРОННОГО С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ МОЩНОСТЬЮ 37 кВт»

Содержание

Введение

1. Расчет и конструирование двигателя

1.1 Выбор главных размеров

1.2 Расчет обмотки статора

1.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

1.4 Расчет ротора

1.5 Расчет магнитной цепи

1.6 Расчет параметров рабочего режима

1.7 Расчет потерь

1.8 Расчет рабочих характеристик

1.9 Расчет пусковых характеристик

1.10 Тепловой и вентиляционный расчет

1.11 Механический расчет

1. Моделирование двигателя

2. Исследовательская часть

3. Выбор схемы управления двигателем

Заключение

Список литературы

Введение

Значение электрической энергии в народном хозяйстве и в быту непрерывно возрастает.

Промышленность, транспорт, сельское хозяйство и быт населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования.

Основой автоматизированного электропривода являются электрические двигатели. По мере развития силовой полупроводниковой техники и микропроцессорных систем управления двигатели постоянного тока в замкнутых системах электропривода постепенно вытесняются более надежными и дешевыми асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах в массовом количестве и в настоящее время эксплуатируются практически на всех промышленных предприятиях. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированное исполнение.

В данной курсовой работе будет произведено проектирование асинхронного двигателя, номинальные данные которого и указания о режиме его работы приведены в техническом задании. Проектирование новой машины начинаем с выбора базовой модели, на которую ориентируемся при проведении всех расчётов, начиная с выбора главных размеров, и при разработке конструкций отдельных узлов. За базовую выберем конструкцию двигателя серии 4А – 4А200М2У3, основные технические данные которого сведены в таблицу:

37		0,82		40,3			4,3		90			0,89		1,4		2,5
4,1	0,028		0,094		0,021	0,12		0,031		0,060	0,16		1,9		11,5

Полностью учесть все требования технического задания к характеристикам двигателя, не ориентируясь на данные выпущенных машин, невозможно. Поэтому перед началом расчёта детально изучим конструкцию базового двигателя.

2. Расчет и конструирование двигателя

1. Выбор главных размеров

По табл. 8.6 [1, c.275] принимаем внешний диаметр статора .

При определении внутреннего диаметра статора , принимая, что размеры пазов не зависят от числа полюсов машины, получаем приближенное выражение:

,

где – коэффициент, характеризующий отношение внутренних и внешних диаметров сердечников статоров асинхронных двигателей.

По табл. 8.7 [1, c.276] принимаем .

Внутренний диаметр статора .

Находим полюсное деление по формуле:

,

где – число пар полюсов.

.

Определяем расчётную мощность по формуле:

где – мощность на валу двигателя, кВт;

– отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, значение которого принимаем по рис. 8.20 [1, с,276].

Предварительные значения и находятся по ГОСТ. Приближенные значения и определяем по кривым рис. 8.21 [1, с,277].

Определяем электромагнитные нагрузки (предварительно по рис. 8.22 [1, с,278]):

; .

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки при принимаем .

Определяем расчетную длину магнитопровода по формуле:

где – синхронная угловая скорость двигателя, ;

– коэффициент формы поля.

.

Критерием правильности выбора и служит отношение , которое в данном случае находится в допустимых пределах, показанных на рис. 8.25 [1, с,280].

На этом выбор главных размеров заканчивается.

Выполняем сравнение параметров проектируемого АД, полученных в данном разделе, с теми же параметрами аналога:

Величина
Проектируемый АД
Аналог

1. Расчет обмотки статора

Принимаем зубцовое деление по рис. 8.26 [1, с.282].

Предельные значения : ;

Тогда возможность числа пазов статора, соответствующих выбранному диапазону ,

.

Тогда

Окончательно число пазов статора из выбранного диапазона , тогда . Обмотка двухслойная.

Зубцовое деление статора (окончательно):

.

Число эффективных проводников в пазу (при условии наличия параллельных ветвей ):

где – принятое ранее значение линейной нагрузки, ;

– номинальный ток обмотки статора, А.

.

Тогда

.

.

Принимаем , тогда по 8.19 [1, с.284] проводников.

Полученное число округляем до четного целого: .

Окончательное число витков в фазе обмотки:

.

Имеем

.

Окончательное значение линейной нагрузки, :

.

Получим

.

Далее определяем обмоточный коэффициент исходя из того, что общим аналитическим выражением для расчета большинства современных симметричных обмоток с фазной зоной, равной электрическому углу радиан, и с целым числом пазов на полюс и фазу является:

,

где – номер гармоники ЭДС (для основной гармоники );

– число пазов на полюс и фазу;

– относительный шаг обмотки, в двухслойных обмотках асинхронных двигателей выполняют с укорочением, близким к .

Поэтому

.

После расчета уточняем значение потока :

.

Тогда

.

Определяем индукцию в воздушном зазоре:

.

Имеем

.

Значения и находятся в допустимых пределах (см. рис.8.22, б [1, c.278]).

Плотность тока в обмотке статора:

,

где – по рис. 8.27 [1, c.286].

.

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

.

.

Сечение эффективного проводника (окончательно):

принимаем число элементарных проводников , тогда .

Принимаем обмоточный провод марки ПЭТМ (см. приложение 3 [1]):

;

;

.

Тогда .

Плотность тока в обмотке статора:

.

Окончательно

.

Выполняем равнение параметров проектируемого АД, полученных в данном разделе, с теми же параметрами аналога:

Величина
Проектируемый АД	36		40,16	0,814	4	1,18	1,24	4,629
Аналог	36		40,3	0,82	4	1,5	1,58	4,3

1. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора рассчитываем в соответствии с рис.1 с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.

Рис. 1 - Трапецеидальные пазы статора

Принимаем предварительно по табл. 8.10 [1, с.289]: ; , тогда

,

где – коэффициент заполнения сердечника сталью, по табл. 8.11 [1, с.290].

.

По выбранным значениям индукций определяем высоту ярма статора:

.

Принимаем размеры паза в штампе:

ширина шлица паза – ;