Курсовая работа: Проектирование асинхронного двигателя серии 4А

Курсовая работа: Проектирование асинхронного двигателя серии 4А

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Российский государственный профессионально – педагогический университет

Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ СЕРИИ 4 А МОЩНОСТЬЮ 7.5 кВт

АННОТАЦИЯ

Пояснительная записка к курсовому проекту

03.05.03.000000.000.КП

Разработал студент

Группы

Руководитель проекта

Екатеринбург 2007

Курсовой проект содержит _____ листов текста, _____ иллюстраций, 2 таблицы, 2 используемых источника.

Приведен расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А132 S4 У3 мощностью 7,5 кВт, включающий в себя:

- выбор главных размеров

- электромагнитный расчет

- расчет и построение рабочих и пусковых характеристик

- упрощенные тепловые и вентиляционные расчеты.

Приведены схемы замещения и круговые диаграммы.

Дан сборочный чертеж асинхронного двигателя.

Содержание

Введение

1. Выбор главных размеров

2. Определение Z1, 1 и сечение провода оюмотки статора

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

4. Расчет ротора

5. Расчет намагничивающего тока

6. Параметры рабочего режима

7. Расчет потерь

8. Расчет рабочих характеристик

9.Расчет пусковых характеристик

Приложение: лист задания на ХП

Библиография

Задание

Курсовой проект по электрическим машинам

Тип машины - АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 4А 132 S4 У3

Выдано студенту группы______________________________

Руководитель проекта_______________________________

1. Номинальная мощность, кВт............................7,5

2. Номинальное фазное напряжение, В.............127

3. Число полюсов....................................................2р=4

4. Степень защиты...................................................IР44

5. Класс нагревостойкости изоляции....................F

6. Кратность начального пускового момента.....2,2

7. Кратность начального пускового тока.............7,5

8. Коэффициент полезного действия...................  =0.875

9. Коэффициент мощности.....................................cos y =0.86

10. Исполнение по форме монтажа.....................М1001

11. Воздушный зазор, мм.........................................δ=

Задание выдал

 " " 2006 г.

Введение

Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу большинства механизмов, использовавшихся во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электрической стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации средства составляют более 5 % затрат из обслуживания всего установленного оборудования.

Поэтому создание серии высокоэкономических и надежных асинхронных двигателей являются важнейшей народно – хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов и трудовых ресурсов.

В серии 4А за счет применения новых электротехнических материалов иррациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2 – 3 ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию дефицитных материалов.

Серия имеет широкий ряд модификаций специализированных исполнений для удовлетворительных максимальных нужд электропривода.

Выбор главных размеров

1.  Синхронная скорость вращения поля:

2.  Высота оси вращения h=132 мм [ двигатель 4А132S4У3]

 [стр.164, 1]

3.  Внутренний диаметр статора

 табл.6-7,1]

4.  Полюсное деление

5.  Расчетная мощность

6.  Электромагнитные нагрузки А = 28*103 А/м; В6 = 0,87 Тл. [стр166, 1]

7.  Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки принимаем

kоб1 = 0,95 [стр. 167, 1]

8.  Расчетная длина воздушного зазора

9.  Отношение  значение  находится в рекомендуемых пределах (0.8….1.3)

2.Определение , и сечение провода обмотки статора

10.   Предельные значения [стр. 170, 1] tmin =13 мм, tmax = 15 мм

11.   Число пазов статора

Принимаем Z1 = 36, тогда

12.   Зубцовое деление статора

13.   Число эффективных проводников в пазу

[предварительно при условии а=1]

14.   Принимаем, а=1, тогда un = a*u|n = 1*1414

15.   Окончательные значения

Значения А и находятся в допустимых пределах.

16.   Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

17.   Сечение эффективного проводника (предварительно)

обмоточный провод ПЭТМ [стр. 470, 1],

18.   Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

3.Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

19.   Принимаем предварительно [стр. 174, 1]

Вz1 = 1,75 Тл; Ва = 1,45 Тл, тогда

[по табл. 6-11, 1 для оксидированных листов стали ]

20.   Размеры паза в штампе принимаем

hш1 = 1 мм, bш1 = 3,5 мм; [стр.179, 1]

21.  Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку

b/1 = b1 - ∆bn = 9,7- 0,1 = 9,6 мм

b/2 = b2 - ∆bn = 7,5 – 0,1 = 7,4 мм

h/1 = h1 - ∆hn = 12,5 – 0,1 = 12,4 мм

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников

22.  Коэффициент заполнения паза

4. Расчет ротора

23. Воздушный зазор

24. Число пазов ротора стр. 185, 1, 2p = 4 и Z1 = 36 Z2 = 34

25. Внешний диаметр D2 =D – 2δ = 149-2*0,4148 мм

26. Длина

27. Зубцовое деление

28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал.

KB = 0,23 при h = 132 мм и 2p = 4 по табл. 6-16,1

29. Ток в стержне ротора I2 = k1I1Hv1 = 0,89*26,2*14,08 = 328,3 А

k1 = 0,89 при cosφ = 0.86

30. Площадь поперечного сечения стержня

31. Паз ротора.

Принимаем   

Допустимая ширина зубца

Размеры паза:

Полная высота паза:

Сечение стержня:

33. Корткозамыкающие кольца. поперечного сечения.

Размеры замыкающих колец:

bкл = 1,25*hn2 =1,25 *22,4 = 28 мм

5. Расчет намагничивающего тока

34. Значение индукций:  

расчетная высота ярма ротора при 2р=4 стр. 194,1

35. Магнитное напряжение воздушного зазора:

где

36. Магнитные напряжения зубцовых зон:

статора Fz1 = 2hz1Hz1 = 2*15,5*10-3*1330 = 41,23 A

ротора Fz2 = 2hz2Hz2 = 2*22,1*10-3*2010 = 88,84 А

(по таблице П-17, для стали 2013 Нz1 = 1330 A/м при Вz1 = 1,75 Тл;

Нz2 = 2010 A/м при Вz2 = 1,89 Тл;

hz1 = 15,5 мм; hz2 = hn2 – 0,1b2 = 22,4 – 0,1*3 = 22,1 мм)

37. Коэффициент насыщения зубцовой зоны

38. Магнитные напряжения ярм статора и ротора

по табл. П-16 Ha = 450 А/м при Ва = 1,45Тл; Нj = 185 А/м при Вj = 1,00 Тл.

39. Магнитное напряжение на пару полюсов

40. Коэффициент насыщения магнитной цепи

41. Намагничивающий ток:

относительное значение:

6. Параметры рабочего режима

42. Активное сопротивление фазы обмотки статора:

Длина нагревостойкости изоляции F расчетная

Для меди

Длина проводников фазы обмотки:

Длина вылета лобовой части катушки:

 где квыл = 0,4

Относительное значение:

43. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

 где для алюминиевой обмотки ротора Ом*м

Приводим  к числу витков обмотки статора:

Относительное значение:

44. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

 где h3 = 13,3 мм, b = 7,5 мм, h2 = 0 мм,

Относительное значение:

45. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

где по табл. 6-23, 1

где

Приводим  к числу витков статора:

Относительное значение:

7. Расчет потерь

46. Основные потери в стали:

47. Поверхностные потери в роторе:

где к02 = 1,5

48. Пульсационные потери в зубцах ротора:

49. Сумма добавочных потерь в стали:

50. Полные потери в стали:

51. Механические потери:

для двигателей 2р = 4 коэф.

52. Добавочные потери при номинальном режиме:

53. Холостой ход двигателя:

8. Расчет рабочих характеристик

54

Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:

Принимаем  и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь скольжением s=0,02; 0,025; 0,03; 0,035; 0,0386

Результаты расчёта приведены в таблице 2. характеристики представлены на рис. 6.

Расчет и построение круговой диаграммы

Масштаб тока

Масштаб мощности

 S = ¥

 S=1

9. Расчет пусковых характеристик

55. Расчет пусковых характеристик, Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжению S=1.

Пусковые характеристики спроектированного двигателя представлены на рис. 2.

Параметры с учетом вытеснения тока

для   [рис. 6-46, 1]  [рис. 6-47, 1]

Активное сопротивление обмотки ротора:

где

Приведенное сопротивление ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока:

Индуктивное сопротивление обмотки ротора:

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения:

56. Учет влияния насыщения на параметры, Принимаем для S=1 коэффициент насыщения  и

А

[по рис. 6-50, стр, 219,1 для ]

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Таблица 2

Расчет пусковых характеристик

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:

 где

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:

где

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

Расчет токов и моментов:

Критическое скольжение:

где

10. Тепловой расчет

57. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:

по табл, 6-30, К=0,2 по рис 6-59

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

где

для

изоляции класса нагревостойкости F

по стр, 237, 1 для  

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

Превышение температуры воздуха внутри машины над

температурой окружающей среды:

где

 для h=132 мм по рис. 6-63, 1,

 по рис. 6-59,1

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

11. Расчет вентиляции

58. Расчет вентиляции, Требуемый для охлаждения расход воздуха:

 стр. 240, 1

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

Список использованной литературы:

1.  Копылов И.П. «Проектирование электрических машин» Москва «Энергия» 1980 г.

2.  Методические указания к выполнению курсового проекта по электрическим машинам № 11, 1990 г. [128, 1984]

Приложение 2