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:
| № |
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
d>
|
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 |