Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

Алматинский Институт Энергетики и Связи

Кафедра ЭиАПУ

Курсовая работа

На тему: «Асинхронные двигатели с фазным ротором»

По дисциплине: «Электрические машины»

Выполнил: ст.гр. БЭк-13-4

Толеуов С.

Номер зач.кн. 134205

Принял: профессор

Гали.

Алматы 2015

Содержание

Введение. 3

Исходные данные: 4

1 Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок: 4

2 Определение числа пазов статора Z₁и расчет обмотки статора. 6

3 Расчет размеров трапециадального полуоткрытого паза всыпной обмотки статора. 7

4 Расчет размеров сердечника, число пазов и обмотки фазного ротора: 10

5 Расчет размеров пазов ротора. 11

6 Короткозамыкающие кольца. 12

7 Расчет магнитной цепи. 13

8 Активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора. 14

9 Потери в стали, механические и добавочные потери. 19

10 Рабочие характеристики асинхронного двигателя. 20

Заключение. 26

Список литературы.. 27

Введение

Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергии. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях электрическими машинами – генераторами, преобразующими механическую энергию в электрическую.

В процессе потребления электрической энергии происходит ее преобразование в другие виды энергий (тепловую, механическую, химическую). Около 70% электроэнергии используется для приведения в движение станков, механизмов, транспортных средств, т.е для преобразования ее в механическую энергию. Это преобразование осуществляется электрическими машинами – электродвигателями.

Передачу электроэнергии на большие расстояния осуществляют при высоком напряжении, чем обеспечиваются минимальные электрические потери в линиях электропередачи. Поэтому в процессе передачи и распределения энергии приходится неоднократно повышать и понижать напряжение. Этот процесс выполняется посредством электромагнитных устройств, называемых трансформаторами.

Асинхронные машины получили наибольшее применение в современных электрических установках и являются самым распространенным видом бесколлекторных электрических машин переменного тока. Как и любая электрическая машина, асинхронная машина обратима и может работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Однако преобладающее применение имеют асинхронные двигатели, составляющие основу современного электропривода. Области применения асинхронных двигателей весьма широкие – от привода устройств автоматики и бытовых электроприборов до привода крупного горного оборудования (экскаваторов, дробилок, мельниц и т.п.). В соответствии с этим мощность асинхронных двигателей, выпускаемых электромашиностроительной промышленностью, составляет диапазон от долей ватт до тысяч киловатт при напряжении питающей сети от десятков вольт до 10 кВ. Наибольшее применение имеют трехфазные асинхронные двигатели, рассчитанные на работу от сети промышленной частоты (50 Гц). Асинхронные двигатели специального применения изготовляются на повышенные частоты переменного тока (200, 400 Гц и более).

В условиях НТР большое значение приобретают работы, связанные с повышением качества выпускаемых электрических машин и трансформаторов. Решение этой задачи является важным средством развития международного экономического содружества.

Исходные данные

Номинальная мощность: Р_2н = 10 кВт

Исполнение: закрытое обдуваемое IP44

Линейное напряжение питающей сети: U_1л = 380 В

Соединение обмотки статора: Y(звезда)

Синхронная частота вращения: n₁ = 1500об/мин

Обмотка ротора: фазная

Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров:

Внутреннего диаметра статора D₁ и расчетной длины воздушного зазора l_δ. Внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями, зависящими от числа полюсов, с наружным диаметром статора D_1Н, в свою очередь определяющим высоту оси вращения h.

В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей последовательности:

1.1 Число пар полюсов:

,2p=4.

Высота оси вращения h=160 мм.

1.2 Наружный диаметр сердечника статора и значение коэффициента определяется по значению высоты оси вращения и числа пар полюсов соответственно: D_1Н = 0,272м.

, выбираем из этого интервала значение .

1.3 Внутренний диаметр сердечника D₁ рассчитывается по следующей формуле:

.

1.4 Полюсное деление:

.

1.5 Расчетная мощность асинхронного двигателя Р_Е, (кВА) определяют по заданной номинальной мощности

.

Предварительные значения η и cosφ₁ могут быть взяты по рисунку 1.1, К_Е по рисунку 1.2, а В_δ и А₁ по рисунку 1.3:

η = 86%;

cosφ₁ = 0,96;

К_Е = 0,968;

В_δ = 0,87 Тл;

А₁ = 25·10³ А/м.

.

1.7 Значения коэффициента полюсного перекрытия α_δ и коэффициента формы поля k_В предварительно принимают равными

_;

;

1.8 Предварительное значение обмоточного коэффициента для однослойных обмоток . Выбираем среднее значение .

1.9 Синхронная угловая частота вращения вала двигателя Ω, рад/сек, рассчитывается по формуле

.

1.10 Расчетная длина воздушного зазора с учетом значения α_δ (м):

.

1.11 Критерием правильности выбора главных размеров D₁ и l_δ служит отношение

,

которое находится в пределах (1,12 – 1,8)м для принятого исполнения двигателя. На этом выбор главных размеров заканчивается.

1.12 Для расчета магнитной цепи, помимо l_δ, необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечника статора (l₁ и l_ст1). В асинхронных двигателях, длина сердечников статоров которых не превышает 0,25 – 0,3 м, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции

.

1.13 Стандартная ширина радиального воздушного канала между пакетами b_k =0,01м. Число пакетов n_пак и их длина l_пак связаны с расчетной длиной следующим соотношением

.

1.14 При этом число радиальных каналов

.

1.15 Длина стали сердечника статора двигателя

м.

1.16 Конструктивная длина сердечника статора

.

2Определение числа пазов статора Z₁и расчет обмотки статора

2.1 Тип обмотки статора – двухслойнаявсыпная, форма пазов статора – трапецеидальная.

2.2 Число пазов статора

,

где m₁ – число фаз обмотки статора (m₁ = 3);

q₁ = 2

2.3 Зубцовое деление статора

.

2.4 Номинальный фазный ток обмотки статора (А)

,

где при соединении обмотки «Y».

2.5 Число эффективных проводников на паз

,

где число параллельных ветвей а₁= 2.

2.6 Число витков в фазе обмотки статора

.

2.7 Однослойная обмотка обычно выполняется диаметральным шагом

.y₁=4,98

2.8 Коэффициент укорочения обмотки

,

Коэффициент распределения обмотки

,

Обмоточный коэффициент

.

2.9 Магнитный поток (Вб)

.

2.10 Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл)

.

2.11 Уточное значение линейной нагрузки (А/м)

.

2.12 Плотность тока в обмотке статора предварительно выбираем как

J₁ = 6 А/м.

2.13 Сечение эффективного проводника фазы (предварительно), (мм²)

.

2.14 . Так как > , то эффективный проводник выполняют из нескольких элементарных проводников в эффективном

.

Сечение элементарного проводника (предварительно)

.

По таблице приложения выбирается ближайший по сечению стандартный проводник, этим окончательно определяется сечение элементарного проводника и его диаметр .

2.15 Плотность тока в обмотке статора (уточненное значение)

.