Курсовая работа на тему Курсовая работа 140621-05

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ……………………………...3
АННОТАЦИЯ……………………………………………………………….………4
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….………5
ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ………………………………………….…...6
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ……………………………………….…..8
Определение числа пазов статора
??
1
, числа витков в фазе обмотки статора
??
1
и площадь поперечного сечения провода обмотки статора……………………………………………………………………..8
Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора….. 11
Расчет ротора………………………………………………………... 13
Расчет магнитной цепи …………………………………………….. 17
ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА ………………………………….. 20
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ДВИГАТЕЛЯ ………………………………………... 25
РАСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК……………………………… 27
РАСЧЕТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ……………………………. 30
Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния) …………………………………... 30
Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния ……………………………. 33
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ……………………………………..……………... 39
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ………………….. 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………….…………………………... 43
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………….. 44

АННОТАЦИЯ

Проектирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. – Челябинск ЮУрГУ, 2014г.
страниц, рисунков, таблицы, литература –

Ключевые слова: асинхронный двигатель, короткозамкнутый ротор, паз, обмотка статора, воздушный зазор, ротор, магнитная цепь, скольжение, потери, номинальный режим, рабочие характеристики.
В курсовом проекте выполнен расчет асинхронного двигателя согласно технического задания по методике И.П. Копылова.


ВВЕДЕНИЕ
Асинхронные двигатели (АД) являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов. АД общего назначения мощностью от 0.06 до 400 кВт на напряжение до 1000 В – наиболее широко применяемые электрические машины.
За прошедшие годы асинхронные двигатели нашли очень широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Их используют в электроприводе металлорежущих станков, подъёмно-транспортных машин, транспортёров, насосов, вентиляторов. Маломощные двигатели используются в устройствах автоматики.
Широкое применение асинхронных двигателей объясняется их достоинствами по сравнению с другими двигателями: высокая надёжность, возможность работы непосредственно от сети переменного тока, простота обслуживания.
Задачей данного курсового проекта является проектирование двигателя в соответствии с приложенным техническим заданием.





ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

Выбор главных размеров начинается с определения внутреннего диаметра статора и длину магнитопровода. Внутренний диаметр статора ?? непосредственно связан с внешним диаметром статора
??
??
.

??=
??
??

??
??
(1)

где
??
??
– коэффициент соотношения внутренних и внешних диаметров сердечников статора по табл. 6.7 [1]
??
??
=0,68;

??
??
– внешний диаметр статора, определяющий высоту оси вращения. По заданию дан тип двигателя, в котором указана высота оси вращения ?=100 мм, тогда по табл. 6.1 [1]
??
??
=0,168 м.
??=0,6•0,168=0,1 м
Определяем длину магнитопровода


??
??
=
???

??
??

??
2
??
??
об1
??
??
??

(2)

где
??
??
– коэффициент формы поля, предварительно принимаем

??
??
=
??
2
2

=1,11;
?? – синхронная угловая скорость двигателя, рассчитывается по формуле
??=2??

??
1

??
=2??
50
1
=314 рад/с;

??
об1
– обмоточный коэффициент, предварительно для однослойной обмотки принимаем
??
об1
=0,95;
?? – линейна нагрузка, предварительно выбираем по рис. 6.22,а [1] ??=23•
10
3
А/м;

??
??
– индукция в воздушном зазоре, предварительно выбираем по рис. 6.22,а [1]
??
??
=0,65Тл;
??? – расчетная мощность определяем по формуле


??
?
=

??
??

??
2

??
cos
??

(3)

где
??
2
– мощность на валу двигателя, по заданию
??
2
=4кВт;

??
??
– отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приложено, определено по рис. 8.20 [1]
??
??
=0,98;
?? – коэффициент полезного действия, по заданию ??=0,865;

cos
??
– по заданию
cos
??
=0,89.

??
?
=
4•
10
3
•0,98
0,865•0,89
=5091 В•А?5100 В•А

??
??
=
5100
0,98•
0,1
2
•314•0,95•23•
10
3
•0,65
=0,116 м
Далее определяем полюсное деление

??=
????
2??
(4)

где 2?? – число пар полюсов, По заданию дан тип двигателя, в котором указано число пар полюсов 2??=2.
??=
??•0,1
2
=0,157м
и проверяем правильность выбора главных размеров ?? и
??
??
:

??=

??
??

??
(5)

??=
0,116
0,157
?0,73
Значение ??=0,73 находится в допустимых пределах рис. 6.14 [1].
Определим конструктивную длину
??
1
и длину стали сердечников статора
??
ст
. В асинхронных двигателях, длина сердечников которых не превышает 250-300мм, радиальные вентиляционные каналы не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции
??
1
=
??
ст
=
??
??
.
Эскиз главных размеров статора представлен на рисунке 1.
/
Рисунок 1 – Эскиз главных размеров статора

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ
2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПАЗОВ СТАТОРА
??
1
, ЧИСЛА ВИТКОВ В ФАЗЕ ОБМОТКИ СТАТОРА
??
1
И ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА ОБМОТКИ СТАТОРА
Выберем предварительно зубцовое деление. По рис. 8.26 [1] определим предельные значения диапазона зубцового деления:

??
??1??????
=14мм;

??
??1??????
=12мм.
Тогда возможное число пазов статора:


??
1??????
=
????

??
??1??????

(6)


??
1??????
=
??•0,1
0,014
=25,42


??
1??????
=
????

??
??1??????

(7)


??
1??????
=
??•0,1
0,012
=26
Принимаем число пазов равное
??
1
=36, тогда число пазов статора определяем по формуле:


??
1
=

??
1

2????
(8)


??
1
=
36
2•3
=6
Обмотка статора однослойная концентрическая, ее схема представлена на рисунке 2.
Окончательное зубцовое деление


??
??1
=
????
2??????
(9)


??
??1
=
??•0,1
2•3•6
=8,7•
10
?3
м
Определяем предварительное число эффективных проводников в пазу


???
п
=
??????

??
1ном

??
1

(10)

где
??
1ном
– номинальный ток обмотки статора, А:


??
1ном
=

??
2

??
??
1ном
??
cos
??

(11)

где
??
1ном
– номинальное фазное напряжение, по заданию
??
1ном
=220В.

??
1ном
=
4000
3•220•0,865•0,89
=7,87А

???
п
=
??•0,1•23•
10
3

7,87•36
=25,5
Принимаем ??=1, следовательно
??
п
=??
???
п
=25,5 и округляем его до ближайшего целого, тогда эффективное число проводников
??
п
=26 проводников.
Определяем окончательные значения:
число витков в фазе


??
1
=

??
п

??
1

2????
(12)


??
1
=
26?36
2•3
=156
линейная нагрузка

??=
2
??
1ном

??
1
??
????
(13)

??=
2•7,87•156•3
??•0,1
=23,5•
10
3
А/м
магнитный поток

Ф=

??
??

??
1ном

4
??
??

??
1

??
об1

??
1

(14)

Ф=
0,98•220
4•1,11•156•0,95•50
=6,5?
10
?3
Вб
индукция в воздушном зазоре


??
??
=
??Ф
??
??
??

(15)


??
??
=
1•6,5•
10
?3

0,1•0,116
=0,650Тл
Значения электромагнитной нагрузки находится в допустимых пределах рис. 6.11,а [1], следовательно, можно переходить к расчету сечения эффективного проводника и обмоточного провода.
Сечение эффективных проводников определяем, исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке. Предварительно определяем сечение эффективных проводников


??
эф
=

??
1ном

??
??
1

(16)

где
??
1
– плотность тока в обмотке статора, предварительно определяется по формуле


??
1
=

(????
1
)
??
(17)

где (
????
1
) – произведение линейной нагрузки на плотность тока, по рис. 6.16,а [1]
??
??
1

=138•
10
9

A
2
/
м
3


??
1
=
138•
10
9

23•
10
3

=6•
10
6
А/
м
2


??
эф
=
7,87
6•
10
6

=1,3•
10
?6

м
2
=1,3
мм
2

Определяем окончательное сечение эффективного проводника. Принимаем число элементарных проводников
??
эл
=3, тогда сечение
??
эл
=

??
эф


??
эл

=
1,3
3
=0,4
мм
2
. По приложению 3 [1] принимаем обмоточный провод марки ПЭТМ
??
эл
=0,815 мм,
??
эл
=0,521
мм
2
,
??
э.ср
=
??
эл

??
э