Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

Введение

Асинхронные двигатели – наиболее распространенный вид электрических машин, потребляющих до 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно возрастает.

Асинхронные двигатели широко применяются в приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих, и других станков, кузнечно-прессовых, ткацких, швейных, грузоподъемных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовых приборах и т. д. Нет отросли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели.

Главным образом потребности хозяйств удовлетворяют серийные двигатели общего назначения, но в некоторых случаях, когда требуется соблюдение неких дополнительных условий, двигатели могут модифицировать.

В данном курсовом проекте рассмотрен трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором со следующими характеристиками:

1. Номинальный режим работы S1 – продолжительный режим, который характеризуется продолжительностью работы машины, достаточной для достижения установившейся температуры всех частей электрической машины при неизменной внешней нагрузке.

2. Степень защиты от внешних воздействий IP22 – размещение элетрооборудования в неотапливаемых (промышленных) помещениях и под навесами, так как они защищены от попадания капель и конденсации влаги.

3. Способ охлаждения IC01 – защищенный электродвигатель с самовентиляцией (вентилятор расположен на валу электродвигателя).

4. Монтажное исполнение IM1001 – машина с двумя подшипниковыми щитами на лапах и одним горизонтально направленным цилиндрическим концом вала.

5. Климатические условия и категории размещения У3 – машина предназначена для районов с умеренным климатом для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий.

6. Класс нагревостойкости изоляции F – основными элементами которой являются пропитанные ленты, а расчётная рабочая температура устанавливается равной 155°С.

 

Главные размеры

Количество пар полюсов

Высота вращения оси

h=250 мм

Вращающий момент на валу

По значению h определяю предельно допустимые значения D_{н1 max}, припуски на штамповку :

D_{н1 max}=452 мм

Двигатель с h=250 мм выполняется с литой станиной.

Наружный диаметр: D_н1=440 мм

Внутренний диаметр сердечника статора

Принимаю D₁=241, 5 мм

Коэффициент k_н=0, 98

Определяю предварительно и

=0.93

=0.93

Расчетная мощность

Вт

Расчетная длина сердечника

- обмоточный коэффициент

и - электромагнитные нагрузки

Выбираю форму паза – трапецеидальная полузакрытая, тип обмотки – двуслойная всыпная из проводов круглого поперечного сечения.

Определяю длину сердечника при отсутствие радиальных вентиляционных каналов

Проверяю соотношения на соответствие оси вращения:

- верно

 

Сердечник статора

 

Собирается из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0.5 мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.

Применяю холоднокатаную изотропную электротехническую сталь марки 2013.

Использую изолирование листов оксидированием.

Коэффициент заполнения стали

Количество пазов на полюс и фазу

Количество пазов сердечника статора

 

Сердечник ротора

 

Собирается из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0.5 мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.

Применяю холоднокатаную изотропную электротехническую сталь марки 2013.

Использую изолирование листов оксидированием.

Коэффициент заполнения стали

Для уменьшения влияния моментов высших гармоник на пусковые и виброаккустические характеристики машины ротор имеет скос пазов на одно зубцовое деление статора .

Воздушный зазор между статором и ротором

Наружный диаметр сердечника ротора

Внутренний диаметр листов ротора

Длина сердечника ротора

Количество пазов выбирается в зависимости от и наличия скоса пазов

 

Обмотка статора

 

Размеры элементов обмотки

 

Среднее зубцовое деление статора

Средняя ширина катушки обмотки статора

Средняя длина одной лобовой части катушки

Средняя длина витка обмотки

Длина вылета лобовой части обмотки

Расчет магнитной цепи

 

В электрических машинах с симметричной магнитной цепью, а к таким относятся асинхронные двигатели, можно ограничиться расчетом МДС на полюс. Магнитная цепь асинхронного двигателя состоит из следующих пяти однородных участков, соединенных последовательно: воздушный зазор между ротором и статором, зубцы статора, зубцы ротора, спинка статора, спинка ротора.

МДС для воздушного зазора

 

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора

Коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов на статоре или на роторе

, так как отсутствуют радиальные каналы.

Общий коэффициент воздушного зазора

МДС для воздушного зазора

 

МДС для спинки статора

Т.к. тогда напряженность магнитного поля:

Средняя длина пути магнитного потока

МДС для спинки статора

МДС для спинки ротора

 

Т.к. тогда напряженность магнитного поля:

Средняя длина пути магнитного потока

МДС для спинки ротора

Параметры магнитной цепи

Суммарная ЭДС магнитной цепи на один полюс

Коэффициент насыщения магнитной цепи

Намагничивающий ток

Намагничивающий ток, в относительных единицах

ЭДС холостого хода

Главное индуктивное сопротивление

Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах

Максимальный момент

Переменная часть коэффициента статора:

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора, зависящая от насыщения:

Переменная часть коэффициента ротора:

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора, зависящая от насыщения:

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, зависящее от насыщения:

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, не зависящее от насыщения:

Ток ротора, соответствующий максимальному моменту:

Полное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте:

при бесконечно большом скольжении:

Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте:

Кратность максимального момента:

Скольжение при максимальном моменте в относительных единицах:

 

Рабочие характеристики

Таблица 1 ­

Данные для построения рабочих характеристик

Условные обозначения	Отдаваемая мощность в долях от номинальной мощности
0, 25	0, 5	0, 75		1, 25
P2, кВт
Рд, кВт	73, 92	147.84	221.76	295.69	369.62
Р2I, кВт
Rн, Ом	9.06	4.73	3.15	2.34	1.84
zн, Ом	9.15	4.82	3.24	2.43	1.94
S, о.е.	0, 001	0, 003	0, 004	0, 006	0, 008
I2’’, А	24.04	45.64	67.9	90.5	113.4
Iа1, А	25.89	47.47	69.7	90.53	114.52
Iр1, А	23.65	25.11	27.71	31.34	36.44
I1, А	35.06	53.7		98.38
cos φ	0.23	0.46	0.69	0.93
Р∑ , Вт
Р1, кВт
η , %	71.62	83.27	88.05	90.7	92.28

Пусковые характеристики

Пусковые характеристики строим в следующей последовательности:

Определяем номинальный момент двигателя:

Пусковой момент двигателя:

Кратность пускового момента (относительные единицы):

Пусковой ток двигателя:

Кратность пускового тока двигателя (относительные единицы):

Таблица 2

Результаты расчета пусковых характеристик

s, о.е.	0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9	1, 0
	2.2	1.62	1.33	1.09	0.92	0.8	0.7	0.62	0.56	0.52
	5.17	5.4	5.56	5.61	5.65	5.67	5.68	5.69	5.7	5.71

 

 

 

 

Заключение

Таблица 3

Сравнение данных разработанного электродвигателя с двигателем марки А250M2

Сравниваемые данные	Разработанный электродвигатель	Марки А250М2
Мощность, кВт
КПД, %	0.9	0.92
cos φ	0.93	0.9
		7.5
		1.2
		2.8

 

 

 

Вывод

В ходе выполнения данного курсового проекта был спроектирован трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, номинальной мощностью 55 кВт и напряжением первичной обмотки 380 В. После расчета основных параметров, проектируемый двигатель был сравнен с двигателем марки RА200LB2, который имеет паспортные данные, наиболее приближенные к полученным.

КПД двигателя марки RА200LB2 выше КПД спроектированного двигателя на 3, 3 %. Разница в значениях КПД может быть вызвана уменьшением потерь в двигателе. Суммарные магнитные потери можно уменьшить за счет выбора более подходящих значений магнитной индукции в спинке статора и ротора, а электрические потери за счет уменьшения сечений проводников.

Коэффициент мощности спроектированного двигателя превысил на 3% коэффициент мощности двигателя из стандартной линейки выпускаемых мощностей, что, возможно, связано с увеличением активной составляющей тока статора за счет уменьшения активного сопротивления, в связи с изменением размера проводников. Так же заметной является разность кратности максимальных моментов. У спроектированного двигателя она на 0, 44меньше. Кратность пускового момента на 0, 1 меньше, чем у существующего аналога, скорее всего, из-за несколько заниженного значения пускового активного сопротивления ротора, приведенного к статору, так как и кратность пускового тока несколько ниже (на 1, 8).

Проведя анализ полученные данные, можно сделать вывод о правильности полученных параметров, так как разница в параметрах существующего аналога и спроектированного двигателя незначительна.

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Гольдберг О.Д, Гурин Я.С, Свириденко И.С. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов/ Под ред. О.Д. Гольдберга. 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: «Высшая

школа» 2006 – 430 с.

2.Загряцкий В.И. Электрические машины. Часть 2 Асинхронные машины – Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК», 2011г.-143с.

 

 

 

Введение

Асинхронные двигатели – наиболее распространенный вид электрических машин, потребляющих до 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно возрастает.

Асинхронные двигатели широко применяются в приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих, и других станков, кузнечно-прессовых, ткацких, швейных, грузоподъемных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовых приборах и т. д. Нет отросли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели.

Главным образом потребности хозяйств удовлетворяют серийные двигатели общего назначения, но в некоторых случаях, когда требуется соблюдение неких дополнительных условий, двигатели могут модифицировать.

В данном курсовом проекте рассмотрен трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором со следующими характеристиками:

1. Номинальный режим работы S1 – продолжительный режим, который характеризуется продолжительностью работы машины, достаточной для достижения установившейся температуры всех частей электрической машины при неизменной внешней нагрузке.

2. Степень защиты от внешних воздействий IP22 – размещение элетрооборудования в неотапливаемых (промышленных) помещениях и под навесами, так как они защищены от попадания капель и конденсации влаги.

3. Способ охлаждения IC01 – защищенный электродвигатель с самовентиляцией (вентилятор расположен на валу электродвигателя).

4. Монтажное исполнение IM1001 – машина с двумя подшипниковыми щитами на лапах и одним горизонтально направленным цилиндрическим концом вала.

5. Климатические условия и категории размещения У3 – машина предназначена для районов с умеренным климатом для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий.

6. Класс нагревостойкости изоляции F – основными элементами которой являются пропитанные ленты, а расчётная рабочая температура устанавливается равной 155°С.

 

Главные размеры

Количество пар полюсов

Высота вращения оси

h=250 мм

Вращающий момент на валу

По значению h определяю предельно допустимые значения D_{н1 max}, припуски на штамповку :

D_{н1 max}=452 мм

Двигатель с h=250 мм выполняется с литой станиной.

Наружный диаметр: D_н1=440 мм

Внутренний диаметр сердечника статора

Принимаю D₁=241, 5 мм

Коэффициент k_н=0, 98

Определяю предварительно и

=0.93

=0.93

Расчетная мощность

Вт

Расчетная длина сердечника

- обмоточный коэффициент

и - электромагнитные нагрузки

Выбираю форму паза – трапецеидальная полузакрытая, тип обмотки – двуслойная всыпная из проводов круглого поперечного сечения.

Определяю длину сердечника при отсутствие радиальных вентиляционных каналов

Проверяю соотношения на соответствие оси вращения:

- верно

 

Сердечник статора

 

Собирается из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0.5 мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.

Применяю холоднокатаную изотропную электротехническую сталь марки 2013.

Использую изолирование листов оксидированием.

Коэффициент заполнения стали

Количество пазов на полюс и фазу

Количество пазов сердечника статора

 

Сердечник ротора

 

Собирается из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0.5 мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов.

Применяю холоднокатаную изотропную электротехническую сталь марки 2013.

Использую изолирование листов оксидированием.

Коэффициент заполнения стали

Для уменьшения влияния моментов высших гармоник на пусковые и виброаккустические характеристики машины ротор имеет скос пазов на одно зубцовое деление статора .

Воздушный зазор между статором и ротором

Наружный диаметр сердечника ротора

Внутренний диаметр листов ротора

Длина сердечника ротора

Количество пазов выбирается в зависимости от и наличия скоса пазов

 

Обмотка статора

 

Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

 

Принимаю обмотку из круглого провода, двухслойную всыпную концентрическую, укладываемую в трапецеидальные полузакрытые пазы, марки ПЭТ-155.

Обмотка шестизонная; каждая зона равна 60 эл град.

Коэффициент распределения

Диаметральный шаг обмотки по пазам

Коэффициент укорочения

Обмоточный коэффициент

Предварительно значение магнитного потока

Предварительно количество витков в обмотке фазы

Предварительно количество эффективных проводников в пазу

Количество параллельных ветвей обмотки статора

Уточненное значение количества витков в обмотке фазы

 

 

Уточненное значение магнитного потока

Уточненное значение индукции в воздушном зазоре

Предварительное значение номинального фазного тока

Уточненная линейная нагрузка статора

Среднее значение магнитной индукции в спинке статора

Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора

Значение магнитной индукции в зубцах статора

Ширина зубца

Припуски на сборку сердечника статора и ротора по ширине и высоте составляют 0.2мм.

Определяю размеры трапецеидальных пазов

Высота спинки статора

Высота паза

Большая ширина паза

Ширина шлица

Высота шлица

Меньшая ширина паза

 

Проверка правильности определения b₁ и b₂ исходя из требования b_з1=const

Условие выполняется

Площадь поперечного сечения паза в штампе

Площадь поперечного сечения паза на свету

Среднее значение односторонней толщины корпусной изоляции

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции

Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу, на дне паза и под клином

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой

Коэффициент заполнения паза

Принимаю с=8

Диаметр элементарного изолированного провода

По таблице определяю ближайший стандартный диаметр d^I, соответствующий ему диаметр неизолированного провода d и площадь поперечного сечения S.

d^I=1, 558 мм

d=0, 965мм

S=0, 6 мм²

Уточняю коэффициент заполнения паза

Уточняю ширину шлица

 

Плотность тока в обмотке статора

Уровень удельной тепловой нагрузки

Из рисунка

 

Размеры элементов обмотки

 

Среднее зубцовое деление статора

Средняя ширина катушки обмотки статора

Средняя длина одной лобовой части катушки

Средняя длина витка обмотки

Длина вылета лобовой части обмотки

1234Следующая ⇒

Поделиться: