Перевірочний розрахунок асинхронного електродвигуна потужністю 18,5 кВт

Міністерство освіти і  науки, молоді та спорту України

Одеський національний політехнічний  університет 
Кафедра електричних машин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

 

з дисципліни: Електричні машини 

на тему: «Перевірочний розрахунок асинхронного електродвигуна потужністю 18,5 кВт»

 

 

 

 

 

 

 

 

Розробила студентка       

групи ЕМ-082

Романенко Г.А.

 

Керівник проекту        

Дьогтєв В.Г.

 

 

 

 

 

Одеса

2011

УДК 621.313.3 

РОЗРАХУНОК АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

 З КОРОТКОЗАМКНЕНИМ  РОТОРОМ

Романенко Ганна Андріївна

 

Курсова робота містить       сторінок тексту,       рисунків,     таблиць,    використаних джерел,     креслень формату А1.

Електромагнітні навантаження, обмотка статора, магнітне коло, короткозамкнений ротор, обмотувальний  коефіцієнт, електромагнітний момент.

У процесі роботи виконані проектні дослідження АД з короткозамкненим ротором потужністю 18,5 кВт. Двигун запроектований на висоту осі обертання 160 мм у захищеному виконанні (ІР44). Були виконані розрахунки: магнітного кола, параметрів  обмоток, втрат, теплового режиму, робочого режиму, механічних і пускових характеристик, масо – вартісних показників.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

Вступ            4

Завдання курсового проекту         5

Зведення основних розрахункових  даних       6

1 Визначення додаткових  розмірів АД       7

2 Розрахунок магнітного  кола        9

3 Параметри обмоток двигуна        16

4 Втрати та ККД асинхронного  двигуна       23

5Робочі характеристики  двигуна        26

6 Побудова механічної  характеристики       31

7 Тепловий розрахунок          36

8 Розрахунок масовартісних показників       40

9 Проектні дослідження         43

Висновки            45

Джерела інформації          46

Додатки:

Додаток А

Додаток Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

В даний час асинхронний  електропривод одержує усе більш  широке поширення у всіх областях життєдіяльності людини, а так як автоматизовані системи проектування, аналізу й оптимізації займають невід'ємну частину при розробці тих або інших систем і механізмів, отже виникає необхідність у написанні подібних програмних комплексів для проектування, аналізу й оптимізації асинхронного електропривода.

          У Німеччині (фірмами ABB і SIEMENS) і інших країнах створювалися  і створюються програмні комплекси, що забезпечують вузькоспеціалізований аналіз асинхронного електропривода, а так само підбор оптимального електропривода до заданої системи керування. У країнах СНД ця область практично не розвивалася, що привело до відсутності таких систем проектування й аналізу.

          Зробивши критичний аналіз існуючих  програмних комплексів і автоматизованих  робочих місць по проектуванню  електроприводів було прийняте  рішення про необхідність написання  автоматизованого робочого місця  проектувальника асинхронного електропривода  що дозволяє розробляти, аналізувати  електропривод у системах з  тиристорним перетворювачем частоти  і напруги, і крім того робити  підбор оптимального електропривода  до заданого навантажувального  механізму і системи керування.

          Приклад розрахунку програми  по проектуванню електропривода  приведений у виді підтвердження  реального ручного розрахунку  і проектування асинхронного  електропривода змінного струму.

          Застосування регульованого електропривода  забезпечує комплексну механізацію  й автоматизацію виробництва,  удосконалювання технологічних  процесів, зниження собівартості  підвищення якості продукції,  що випускається, раціональне використання  електроенергії, ріст продуктивності  праці, досягнення оптимальних  режимів роботи машин і механізмів, підвищення надійності і терміну  їхньої служби, зниження витрат  на ремонт і експлуатацію.

      Найбільш  перспективним є тиристорний  асинхронний електропривод. Його  удосконалювання вимагає поліпшення  одного з його ланок асинхронного короткозамкненого двигуна. У порівнянні з асинхронними двигунами (АД) загального призначення двигуни для тиристорного привода повинні мати характеристики, що забезпечують регулювання частоти обертання, інтенсивні динамічні і повторно-короткочасні режими роботи, плавний пуск або розгін великих махових мас, часті гальмування, реверси, повторні включення і т.п.

Необхідно розробляти модифікації  серійних АД для систем тиристорного електропривода, що мають підвищені  габаритні показники, більш надійні, зі збільшеним терміном служби, що в  остаточному підсумку буде сприяти  істотному энерго- і ресурсозбереженню.

ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

 

Таблиця 1 – Завдання курсового  проекту

Величина	Позна чення	Роз мірність	Вар. № 8
Номінальна потужність Номінальна фазна напруга Номінальний фазний струм Частота мережі живлення Кількість пар полюсів Висота осі обертання	PH UH IH f1 2p HO	кВт В А Гц --- мм	18,5 380 22,5 50 4 160
Зовнішній діаметр статора Діаметр розточки статора Розрахункова довжина статора Величина скосу пазів на роторі Величина повітряного зазору	Da D Lδ BCK δ	см см см см см	27,2 18,5 14 0 0,05
Кількість пазів статора Форма пазів статора Розмір                  паза                                      статора   ( дивись ескіз пазу статора)	Z1 мал. № hШ1 b1 bШ1 b2 hП1	--- --- см см см см см	48 2,1 0,1 0,99 0,37 0,73 2,05
Кількість пазів ротора Форма пазів ротора Розміри                          паза                                                                  ротора        (дивись ескіз пазу статора)	Z2 мал. № bM hM hШ2 b bШ2 b” hП2	--- --- см см см см см см см	41 3,2 0,15 0,07 0,1 0,75 0 0,35 3,4
28.Обмотка статора 29.Шаг обмотки у пазових діленнях   30.Число паралельних гілок 31.Число ефективних провідників у пазі 32.Число елементарних провідників в одному ефективному 33.Діаметр голого елементарного провідника	tip y1   a1 Nп Nэл   dГ	---     ---   --- --- ---   см	1,34 1-12 2-11 2 45 1   0,132
34.Радіальний розмір короткозамкненого кільця 35.Товщина короткозамкненого кільця	аk вk	см см	2,84 2,3
36.Виконання двигуна                                                                        IP-44

 

 

 

 

 

 

ЗВЕДЕННЯ ОСНОВНИХ РОЗРАХУНКОВИХ  ДАНИХ

 

Таблиця 2 – Зведення основних розрахункових даних

Технічні показники

Pн=18,5 кВт

Uн=380 В

Iн=22,5 А

nн=1500 об/хв

кІ=4,35

кп=0,97

км=1,89

ІР 44   ІС01

Електромагнітні навантаження

Bδ=0,75 Тл

BZ1=1,72 Тл

BZ2=1,92 Тл

Ba=1,55 Тл

Bj=0,98Тл

А=10,414

кμ=1,86

Іμ=5,79А

Іμ%=0,26

Основні розміри

h=2,05см

D=18,5см

Da=27,2см

lδ=14см

δ=0,05см

Z1/Z2=48/41

Параметри номінального режиму

λп1=2,063

λл1=1,311

λд1=1,635

x1=2,244 Ом

r1=1,218 Ом

λп2=4,384

λл2=0,664

λд2=1,792

Теплові та економічні показники

Gм1=9,385кг

CA=14132,627грн

Gа2=4,261кг

CR=22,57грн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ВИЗНАЧЕННЯ ДОДАТКОВИХ  РОЗМІРІВ АД

 

1.1 Визначення розмірів пазів статора (для даного двигуна обрані трапецоїдні пази рис.1):

 

,

де  - корпусна ізоляція по висоті паза (табл. Д3.2)

 

 

 

Рис. 1 Трапецоїдний паз статора

 

1.2 Визначення розмірів  провідників обмотки статора

Виходячи із заданого діаметра голого елементарного провідника d_Г=0,132 см, користуючись табл. Д4.1 визначили діаметр ізольованого елементарного провідника  d_ІЗ=1,385мм і його перетин q_ЕЛ=1,327мм².

 

1.3 Визначення розмірів  пазів ротора  (для  даного  двигуна  обрані закриті пази  рис.2):

 

 

 

Перетин стрижня паза ротора:

 

 

Рис. 2 Закритий паз ротора

 

1.4 Визначення довжини  осердя статора і ротора

Довжина осердя статора  l₁ = l_δ=14 см

Довжину осердя ротора при  Н₀=160 мм приймаємо дорівнюючою розрахунковій довжині l₂ = l₁ = l_δ=14 см.

 

1.5 Визначення внутрішнього  діаметра ротора:

 

,

де  = 0,23

 

 

 

 

 

 

 

2 РОЗРАХУНОК МАГНІТНОГО  КОЛА

 

2.1 Основний магнітний  потік:

,

де  = 0,975

 

• обмотувальний  коефіцієнт обмотки статора:

 

,

де  = 1 та = 1 для одношарової обмотки

• коефіцієнт скорочення:

• число пазів на полюс і фазу:

• полюсний розподіл:

• число витків, послідовно з’єднаних у фазі обмотки статора:

 

2.2 Величина індукції в  повітряному зазорі:

 

,

де  - коефіцієнт полюсного покриття

 

2.3 Магнітна напруга повітряного зазора:

,

де  - коефіцієнт повітряного зазору, що враховує вплив зубцевості статора k_δ1 і ротора k_δ2.

 

,

 

де  , - зубцевий розподіл статора.

 

,

 

де  , - зубцевий розподіл ротора.

 

2.4 Величина індукції в  зубцях статора:

 

 

 

• середня ширина зубця статора:

 

 

 

 

 

Коефіцієнт заповнення пакета сталлю для АД з висотою осі обертання Н_о =160 мм          k_c = 0,97.

 

2.5 Магніторушійна сила  зубцевого шару статора:

 

 

 

• величина напруженості магнітного поля:

H_Z1=2700 A/м

При висоті осі обертання  H_о=160 мм використовується електротехнічна сталь 2312.

• Розрахункова висота паза статора:

 

2.6 Величина індукції в  зубцях ротора:

 

 

• середня ширина зубця статора:

 

 

 

2.7 Магніторушійна сила  зубцевого шару ротора:

 

 

 

• величина напруженості магнітного поля:

H_Z2=4160 A/м

 

• розрахункова висота паза ротора:

 

2.8 Магнітна індукція в  спинці статора:

 

 

 

• розрахункова висота спинки статора:

_{2.9 Магніторушійна  сила спинки статора:}

 

 

 

• довжина середньої магнітної лінії спинки статора:

• величина напруженості магнітного поля: