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*14
14
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*0,4
148 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:
№
|
Расчетная формула
|
Еди
ница
|
Скольжение
|
0,02
|
0,025
|
0,03
|
0,035
|
0,0386
|
1
|
|
Ом
|
9,72
|
7,78
|
6,48
|
5,56
|
5,04
|
2
|
|
Ом
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
3
|
|
Ом
|
10,76
|
8,82
|
7,52
|
6,6
|
6,08
|
4
|
|
Ом
|
0,97
|
0,97
|
0,97
|
0,97
|
0,97
|
5
|
|
Ом
|
10,8
|
8,87
|
7,58
|
6,67
|
6,16
|
6
|
|
А
|
11,76
|
14,32
|
16,75
|
19,04
|
20,62
|
7
|
|
-
|
0,996
|
0,994
|
0,992
|
0,990
|
0,987
|
8
|
|
-
|
0,090
|
0,109
|
0,128
|
0,145
|
0,157
|
9
|
|
А
|
12,29
|
14,81
|
17,20
|
19,43
|
20,93
|
10
|
|
А
|
9,16
|
9,66
|
10,24
|
10,86
|
11,34
|
11
|
|
А
|
15,328
|
17,682
|
20,017
|
22,259
|
23,805
|
12
|
|
А
|
12,11
|
14,75
|
17,25
|
19,61
|
21,24
|
13
|
|
кВт
|
4,68
|
5,64
|
6,55
|
7,40
|
7,97
|
14
|
|
кВт
|
0,247
|
0,328
|
0,421
|
0,520
|
0,595
|
15
|
|
кВт
|
0,082
|
0,122
|
0,167
|
0,215
|
0,253
|
16
|
|
кВт
|
0,015
|
0,020
|
0,025
|
0,030
|
0,035
|
17
|
|
кВт
|
0,574
|
0,700
|
0,843
|
0,995
|
1,113
|
18
|
|
кВт
|
4,106
|
4,940
|
5,707
|
6,405
|
6,857
|
19
|
|
-
|
0,877
|
0,876
|
0,871
|
0,866
|
0,860
|
20
|
|
-
|
0,802
|
0,838
|
0,859
|
0,873
|
0,879
|
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
№
|
Расчетная формула
|
Скольжение
|
1
|
0,8
|
0,5
|
0,2
|
0,1
|
0,17
|
1
|
|
1,36
|
1,22
|
0,96
|
0,61
|
0,43
|
0,56
|
2
|
|
0,25
|
0,18
|
0,09
|
0,01
|
0,005
|
0,01
|
3
|
|
0,92
|
0,93
|
0,95
|
0,98
|
0,99
|
0,99
|
4
|
|
17,1
|
18,1
|
19,6
|
21,2
|
21,3
|
21,2
|
5
|
|
1,15
|
1,11
|
1,05
|
1,00
|
0,99
|
1,00
|
6
|
|
1,1
|
1,07
|
1,03
|
1
|
1,01
|
1
|
7
|
|
0,21
|
0,20
|
0,19
|
0,19
|
0,19
|
0,19
|
8
|
|
2,58
|
2,59
|
2,62
|
2,65
|
2,66
|
2,66
|
9
|
|
1,02
|
1,02
|
1,03
|
1,03
|
1,03
|
1,03
|
10
|
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
0,49
|
11
|
|
115,14
|
113,03
|
106,0
|
78,88
|
52,0
|
72,56
|
12
|
|
1527,97
|
1499,96
|
1406,67
|
1046,78
|
690,07
|
962,91
|
13
|
|
2,51
|
2,47
|
2,31
|
1,72
|
1,13
|
1,58
|
14
|
|
0,77
|
0,76
|
0,82
|
0,9
|
0,96
|
0,91
|
15
|
|
2,14
|
2,23
|
1,67
|
0,93
|
0,37
|
0,84
|
16
|
|
0,16
|
0,17
|
0,14
|
0,08
|
0,04
|
0,08
|
17
|
|
1,06
|
1,05
|
1,08
|
1,14
|
1,18
|
1,14
|
18
|
|
1,72
|
1,70
|
1,84
|
2,02
|
2,15
|
2,04
|
19
|
|
1,83
|
1,81
|
1,89
|
2,01
|
2,09
|
2,02
|
20
|
|
2,81
|
2,93
|
2,20
|
1,22
|
0,49
|
1,10
|
21
|
|
0,304
|
0,31
|
0,28
|
0,21
|
0,12
|
0,19
|
22
|
|
2,276
|
2,28
|
2,34
|
2,44
|
2,54
|
2,47
|
23
|
|
1,455
|
1,44
|
1,55
|
1,7
|
1,81
|
1.72
|
24
|
|
0,417
|
0,42
|
0,43
|
0,46
|
0,48
|
0,46
|
25
|
|
0,83
|
0,95
|
1,3
|
2,73
|
5,11
|
3,15
|
26
|
|
3,336
|
2,29
|
2,30
|
2,33
|
2,35
|
2,33
|
27
|
|
36,94
|
51,21
|
48,11
|
35,38
|
22,60
|
32,40
|
28
|
|
40,26
|
55,82
|
52,44
|
38,46
|
24,63
|
35,32
|
29
|
|
1,53
|
2,95
|
2,60
|
1,40
|
0,57
|
1,18
|
30
|
|
1,54
|
2,13
|
2,0
|
1,47
|
0,94
|
1,35
|
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
формат
|
зона
|
поз.
|
Обозначение
|
Наименование
|
Количество
|
Примечание.
|
|
|
|
|
Документация
|
|
|
|
|
|
|
Общий вид
|
|
|
|
|
|
|
Расчетно-пояснительная
|
|
|
|
|
|
|
записка
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сборочные единицы
|
|
|
|
|
|
|
Статор в сборе
|
|
|
|
|
|
|
Ротор в сборе
|
|
|
|
|
|
|
Коробка выводов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Детали
|
|
|
|
|
|
|
Вал
|
|
|
|
|
|
|
Подшипниковый щит
|
|
|
|
|
|
|
Станина
|
|
|
|
|
|
|
Вентилятор
|
|
|
|
|
|
|
Кожух вентилятора
|
|
|
|
|
|
|
Пружина
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стандартные изделия
|
|
|
|
|
|
|
Винт М4х10 ГОСТ 1481-72
|
|
|
|
|
|
|
Гайка М8 ГОСТ 5915-70
|
|
|
|
|
|
|
Шарикоподшипник
|
|
|
|
|
|
|
205 ГОСТ 8338-75
|
|
|
|
|
|
|
Болт М8х180
|
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 7805-70
|
|
|
|
|
|
|
Шпонка 6х4х50
|
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 8788-68
|
|
|
содержание ..
16
17
18 ..
|
|