43. Параметры:
Активная составляющая тока синхронного холостого хода:
| Расчет рабочих характеристик |
Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения:
Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений s = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03; 0,08.
Таблица №1. Рабочие характеристики.
| № | Рабочие характеристики | | Скольжение |
| 0.005 | 0.01 | 0.015 | 0.02 | 0.025 | 0.03 | Sном= 0.08 |
| | a'∙r'2/s` | Ом | 33.582 | 16.791 | 11.194 | 8.395 | 6.716 | 5.597 | 2.16 |
| | R=a+a'∙r'2/s | Ом | 33.898 | 17.107 | 11.51 | 8.711 | 7.032 | 5.913 | 6.16 |
| | X=b+b'∙r'2/s | Ом | 2,47 | 2,47 | 2,47 | 2,47 | 2,47 | 2,47 | 30.08 |
| | Z=(R2+X2)0,5 | Ом | 33.987 | 17.284 | 11.772 | 9.055 | 7.453 | 6.408 | 2.32 |
| | I"2=U1/Z | А | 11.181 | 21.986 | 32.281 | 41.968 | 50.98 | 59.302 | 11.25 |
| | cosφ'2=R/Z | − | 0.997 | 0.99 | 0.978 | 0.962 | 0.944 | 0.923 | 0.25 |
| | sinφ'2=X/Z | − | 0.073 | 0.143 | 0.21 | 0.273 | 0.331 | 0.385 | 0.07 |
| | I1a=I0a+I"2∙cosφ'2 | А | 11.821 | 22.43 | 32.232 | 41.046 | 48.77 | 55.39 | 10.93 |
| | I1p=I0p+I"2∙sinφ'2 | А | 11.189 | 13.518 | 17.149 | 21.824 | 27.27 | 33.233 | 5.85 |
| | I1=(I1a2+I1p2)0,5 | А | 16.277 | 26.189 | 36.511 | 46.487 | 55.88 | 64.595 | 12.4 |
| | I'2=c1∙I"2 | А | 11.593 | 22.796 | 33.471 | 43.515 | 52.86 | 61.488 | 11.6 |
| | P1=3∙U1∙I1a∙10-3 | кВт | 13.476 | 25.57 | 36.745 | 46.793 | 55.60 | 63.145 | 12.5 |
| | Pэ1=3∙I12∙r1∙10-3 | кВт | 0.242 | 0.627 | 1.218 | 1.975 | 2.854 | 3.813 | 0.53 |
| | Pэ2=3∙I'22∙r'2∙10-3 | кВт | 0.063 | 0.243 | 0.525 | 0.887 | 1.309 | 1.771 | 0.24 |
| | Pдоб=0,005∙P1 | кВт | 0.067 | 0.128 | 0.184 | 0.234 | 0.278 | 0.316 | 0.06 |
| | Pст+Рмех+Рэ1+Рэ2+Рдоб | кВт | 1.556 | 2.181 | 3.11 | 4.279 | 5.624 | 7.084 | 1.15 |
| | Р2=Р1-ΣР | кВт | 11.92 | 23.389 | 33.635 | 42.513 | 49.97 | 56.061 | 45.2 |
| | η=1-ΣP/P1 | − | 0.885 | 0.915 | 0.915 | 0.909 | 0.899 | 0.888 | 0.23 |
| | cosφ=I1a/I1 | − | 0.726 | 0.856 | 0.883 | 0.883 | 0.893 | 0.897 | 0.24 |
Рисунок 1. Рабочие характеристики спроектированного двигателя.
Рисунок 2. Пусковые характеристики спроектированного двигателя.
Таблица №2. Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока.
| № | Расчётная формула | | Скольжение | sкр |
| | | | 0.8 | 0.5 | 0.2 | 0.1 | 0.14 |
| |  | − | 1.857 | 1.661 | 1.313 | 0.831 | 0.587 | 0.697 |
| | φ(ξ) | − | 0.7 | 0.5 | 0.21 | 0.042 | 0.011 | 0.021 |
| | hr=hc/(1+ φ) | мм | 0.017 | 0.019 | 0.024 | 0.028 | 0.029 | 0.029 |
| | кr=qc/qr | − | 2.657 | 2.266 | 1.713 | 1.403 | 1.346 | 1.364 |
| | KR=1+rc/r2∙ (kr-1) | − | 2.115 | 1.852 | 1.48 | 1.271 | 1.233 | 1.245 |
| | r'2=KR∙r'2 | Ом | 0.33 | 0.289 | 0.231 | 0.199 | 0.193 | 0.194 |
| | kд= φ'( ξ ) | − | 0.8 | 0.85 | 0.92 | 0.97 | 0.98 | 0.98 |
| | λп2ξ=λп2-Δλп2ξ | − | 2.943 | 3.068 | 3.242 | 3.367 | 3.392 | 3.392 |
| | Kx=Σλ2ξ/Σλ2 | − | 0.922 | 0.941 | 0.969 | 0.988 | 0.992 | 0.992 |
| | x'2ξ=Kx∙x'2 | Ом | 0.917 | 0.937 | 0.964 | 0.983 | 0.987 | 0.987 |
| | Rп=r1+c1п∙r'2ξ/s | Ом | 0.645 | 0.677 | 0.78 | 1.326 | 2.286 | 1.724 |
| | Xп=x1+c1п∙x'2ξ | Ом | 2.294 | 2.314 | 2.342 | 2.362 | 2.366 | 2.366 |
| |  | А | 159.48 | 157.62 | 153.94 | 140.29 | 115.51 | 129.81 |
| |  | А | 162.62 | 160.79 | 157.13 | 143.29 | 118.07 | 132.63 |
Таблица № 3. Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния.
| № п/п | Расчетная формула | | Скольжение |
| | 0.8 | 0.5 | 0.2 | 0.1 | Sкр=0.14 |
| |  | - | 1.4 | 1.35 | 1.30 | 1.20 | 1.10 | 1.15 |
| |  | А | | | | | | |
| |  | Тл | 3.998 | 3.812 | 3.587 | 3.019 | 2.281 | 2.678 |
| |  | - | 0.75 | 0.78 | 0.79 | 0.85 | 0.92 | 0.9 |
| |  | мм | 2.625 | 2.31 | 2.205 | 1.575 | 0.84 | 1.05 |
| |  | - | 2.379 | 2.393 | 2.398 | 2.43 | 2.476 | 2.462 |
| |  | - | 3.417 | 3.554 | 3.6 | 3.873 | 4.192 | 4.101 |
| |  | Ом | 1.143 | 1.167 | 1.175 | 1.223 | 1.281 | 1.265 |
| |  | - | 1.024 | 1.025 | 1.025 | 1.026 | 1.027 | 1.027 |
| |  | мм | 3.729 | 3.282 | 3.133 | 2.238 | 1.193 | 1.492 |
| |  | - | 0.475 | 0.458 | 0.451 | 0.399 | 0.295 | 0.332 |
| |  | - | 1.547 | 1.609 | 1.63 | 1.754 | 1.898 | 1.857 |
| |  | Ом | 0.543 | 0.565 | 0.588 | 0.621 | 0.652 | 0.643 |
| |  | Ом | 0.643 | 0.675 | 0.779 | 1.323 | 2.283 | 1.721 |
| |  | Ом | 1.699 | 1.746 | 1.777 | 1.861 | 1.951 | 1.925 |
| |  | А | 209.1 | 202.95 | 195.8 | 166.42 | 126.53 | 147.156 |
| |  | А | 211.6 | 205.42 | 198.3 | 168.69 | 128.43 | 149.269 |
| |  | - | 1.301 | 1.278 | 1.262 | 1.177 | 1.088 | 1.125 |
| |  | - | 6.49 | 6.20 | 5.50 | 4.32 | 3.20 | 3.62 |
| |  | - | 1.33 | 1.42 | 1.74 | 2.43 | 2.52 | 2.48 |
Тепловой расчет
44. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:
K = 0,19, где электрические потери в обмотки статора в пазовой части:
где из [(1), табл. 9,351] для s = sном находим Pэ1 = 2055 Вт;
α1 = 110 Вт / м2∙оС; коэффициент увеличения потерь для F– kρ = 1,45.
45. Перепад температуры в изоляции части обмотки статора:
где расчётный периметр поперечного сечения паза статора
Пп1 = 2 ∙ hпк + b1 + b2 = 64мм = 0,064 м;
для изоляции класса нагревостойкости F − λэкв = 0,16 Вт / м2; по [(1), рис. 8.72] для d / dиз = 0,84 находим λ`экв = 0,67 Вт / (м2 ∙ оС).
46. Перепад температуры по толщине изоляции частей и электрические потери в обмотке статора в лобовых частях катушек:
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя:
47. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя:
Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды:
Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:
∑P =4402 Вт для s = sном;
Эквивалентная поверхность охлаждения корпуса
sкор = (π ∙ Da + 8Пр) ∙ (l1 + 2lвыл1) = 1,88 м2,
где по [(1), рис. 8.73] среднее значение периметра поперечного сечения рёбер корпуса асинхронных двигателей Пр = 0,14 для h = 71 мм;
48. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:
Проверка условий охлаждения двигателя.
Требуемый для охлаждения расход воздуха:
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
> 
− вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.
Заключение
Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет требованием ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и cosφ), так и по пусковым характеристикам. Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.
В ходе выполнения курсового проекта я приобрел важные знания необходимые каждому инженеру, научился работать с ГОСТами и получил навыки оформления технических документов. Проделанная работа очень полезна для развини технического мышления.
