Определение числа пазов статора и числа витков в фазе обмотки статора

Оглавление

Введение..................................................................................................... 4 1. Выбор главных размеров..................................................................... 5 2. Определение числа пазов статора и числа витков в фазе обмотки статора.................................................................................................... 7 3. Расчет зубцовой зоны статора и воздушного зазора........................ 10 4. Расчет ротора...................................................................................... 14 5. Расчет намагничивающего тока.......................................................... 18 6. Расчет параметров рабочего режима................................................. 21 7. Расчет потерь....................................................................................... 26 8. Расчет рабочих характеристик........................................................... 29 9. Расчет пусковых характеристик......................................................... 32 10. Тепловой расчет................................................................................ 38 Заключение.............................................................................................. 41 Библиографический список..................................................................... 42

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте осуществляется расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет включает в себя все стадии проектирования новой асинхронной машины: от выбора главных размеров и соотношений до построения рабочих и пусковых характеристик.

Разрабатываемый асинхронный двигатель базируется на распространенной серии двигателей 4А. Разработанная в 60-х–70-х годах на основе рекомендаций МЭК и СЭВ, серия 4А до сих пор является основной серией выпускаемых асинхронных двигателей. Серия 4А включает в себя закрытое обдуваемое и защищенное исполнение, проектируемый двигатель по техническим условиям должен соответствовать закрытому обдуваемому исполнению. Обдув осуществляется вентилятором, расположенным снаружи корпуса двигателя, а также лопатками, отлитыми на торцах короткозамкнутого ротора. Для улучшения охлаждения и оптимизации тепловых режимов, снаружи корпус имеет ребрение.

По техническим условиям машина должна иметь конструктивное исполнение IM1001: IM100 – машина на лапах с подшипниковыми щитами; 1 – один горизонтальный цилиндрический вал.

Климатическое исполнение У3 (по ГОСТ 15150 – 69): У – эксплуатация на суше, реках или озерах в макроклиматических районах с умеренным климатом; 3 – Для эксплуатации в закры­тых помещениях (объемах) с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где ко­лебания температуры и влаж­ности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воз­духе, например, в металличе­ских с теплоизоляцией, камен­ных, бетонных, деревянных по­мещениях (отсутствие воздей­ствия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения; существенное уменьшение вет­ра; существенное уменьшение или отсутствие воздействия рассеянного солнечного излу­чения и конденсации влаги).

Степень защиты IP44 (по ГОСТ 14254 – 96): 4 – защита от проникновения внешних твердых предметов диаметром ³1,0мм; 4 – защита от вредного воздействия в результате проникновения воды при сплошном обрызгивании.

ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

1.1. Определяем число пар полюсов

(1.1)

1.2. Находим высоту оси вращения

По рис. 6-7,а [1] определяем h=200мм.

Из табл. 6-6 [1] находим D_a=0,349м.

1.3. Определяем внутренний диаметр статора

, (1.2)

где K_D – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора асинхронного двигателя серии 4А, по табл. 6-7 [1] принимаем K_D=0,66.

1.4. Вычисляем полюсное деление

(1.3)

1.5. Находим расчетную мощность двигателя

, (1.4)

где k_E – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, по рис. 6-8 [1] находим k_E=0,98

h – предварительное значение КПД, по рис. 6-9, б [1] h=0,9;

cosj – предварительное значение по рис. 6-9, б [1] cosj=0,9.

1.6. Зададимся предварительными электромагнитными нагрузками

По рис 6-11, б [1], для D_a=0,349м и 2p=4:

Линейная нагрузка A=36×10³ А/м

Магнитная индукция в воздушном зазоре B_d=0,765Тл.

1.7. Определим расчетную длину воздушного зазора

, (1.5)

где W – синхронная угловая скорость ва­ла двигателя,

;

k_B – коэффициент формы поля, предварительно, принимая, что поле синусоидально, k_B=1,11;

k_об1 – обмоточный коэффициент, предварительно принимаем k_об1=0,92.

Проверим полученное значение по отношению , по рис. 6-14, а [1] это отношение должно находиться в пределах 0,8…1,2: , необходимое условие выполняется, следовательно, главные размеры выбраны правильно.

Для расчета магнитной цепи по­мимо l_d необходимо определить пол­ную конструктивную длину и длину стали сердечников статора (l₁ и l_ст1) и ротора (l₂ и l_ст2). Поскольку длина сердечника не превышает 300 мм, то нет необходимости делать радиальные вентиляционные кана­лы. Сердечники шихту­ются в один пакет. Для такой кон­струкции l₁= l_ст1= l_d .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПАЗОВ СТАТОРА И ЧИСЛА ВИТКОВ В ФАЗЕ ОБМОТКИ СТАТОРА

2.1. Определяем число пазов статора

, (2.1)

где t₁ – зубцовое деление статора, предварительные значения определяются по рис. 6-15 [1], t_1мин=0,0135м; t_1макс=0,0155м.

Принимаем Z₁=48, тогда число пазов на полюс и фазу:

(2.2)

2.2. Определяем окончательное зубцовое деление статора

(2.3)

2.3. Находим число эффективных проводников в пазу

, (2.4)

где I_1н – номинальный ток обмотки статора,

(2.5)

Выбираем число параллельных проводников в пазу a=2.

(2.6)

2.4. Определяем окончательное число витков в фазе обмотки

(2.7)

2.5. Определяем окончательную линейную нагрузку

(2.8)

2.6. Определяем обмоточный коэффициент

Коэффициент распределения:

(2.9)

Коэффициент укорочения:

принимаем укорочение шага b₁ =0,83

(2.10)

Коэффициент скоса:

(2.11)

, по 4-57 [2] для первых зубцовых гармоник:

Обмоточный коэффициент:

(2.12)

2.7. Определяем магнитный поток в воздушном зазоре

(2.13)

2.8. Находим магнитную индукцию в воздушном зазоре

(2.14)

Найденные линейная нагрузка и магнитная индукция находятся в допустимых пределах.

2.9. Определяем плотность тока в обмотке статора

Поскольку нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока (AJ). Поэтому выбор допустимой плотно­сти тока производим с учетом линей­ной нагрузки двигателя:

(2.15)

По рис 6-16, б [1] находим оптимальное значение произведения AJ:

AJ =188×10⁹ А²/м³.

2.10. Определяем предварительное сечение эффективного проводника

(2.16)

Выбираем диаметр элементарного проводника d_эл=1,6мм, тогда по таблице П-28 [1] S_эл=2,011мм². Таким образом число элементарных проводников n_эл=2. При этом сечение эффективных проводников:

(2.17)

Для выбранного провода среднее значение диаметра изолированного провода d_из=1,685мм².

2.11. Находим окончательную плотность тока в обмотке статора

(2.18)