Асинхронные машины большее распространение получили как двигатели. Это основной двигатель, применяемый в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Только асинхронных двигателей единых серий мощностью от 0,06 до 400 кВт в нашей стране ежегодно выпускается несколько млн. штук.
Серия 4А была спроектирована в 1969-1971гг. и внедрена в производство. Она базируется на рекомендациях МЭК (международной электротехнической комиссии) по шкале мощностей и установочным размерам, что обеспечивает взаимозаменяемость с электрическими машинами, изготавливаемыми другими фирмами. Благодаря применению электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами, реализации запасов по нагреву и усовершенствованию охлаждения, переходу на более высокие классы изоляции мощность двигателей серии 4А при заданных высотах оси вращения на 2-3 ступени шкалы мощностей больше по сравнению с двигателями серии А2. Это позволило уменьшить массу двигателей в среднем на 15-18%, сэкономить объемы обмоточной меди и электротехнической стали на 20-25%, при оставшихся неизменными энергетических показателях.
В данном курсовом проекте мы спроектируем машину, ориентируясь на следующий двигатель:
- Исполнение по степени защиты: IP44 — по первой цифре соответствует защите от возможности соприкосновения инструмента, проволоки или других подобных предметов, толщина которых превышает 1 мм, с токоведущими или движущимися частями внутри машины;
- по второй цифре — защите от водяных брызг любого направления, попадающих на оболочку.
Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM1001 — по первой цифре — двигатель на лапах, с подшипниковыми щитами; по второй и третьей цифрам — с горизонтальным расположением вала и нижним расположением лап; по четвертой цифре — с одним цилиндрическим концом вала.
Климатические условия работы: У3 — по букве — для умеренного климата; по цифре — для размещения в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, воздействия песка и пыли, солнечной радиации существенно меньше, чем на открытом воздухе (каменные, бетонные, деревянные и другие неотапливаемые помещения).
Таким образом, данному двигателю соответствует следующее условное обозначение:
А100L4УЗ
где:
- порядковый номер серии;
- А — род двигателя — асинхронный;
- высота оси вращения;
- условная длина станины по МЭК;
- число полюсов;
- У — климатическое исполнение — для умеренного климата;
1. Задание на проект и исходные данные
Рассчитать двигатель постоянного тока с данными представленными в таблице
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 4А 80В2У
... 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированное исполнение. Двигатели основного исполнения предназначены для нормальных условий работы и являются двигателями общего назначения. Это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту ...
Таблица 1.1 Данные двигателя постоянного тока серии 4А100L4УЗ
НаименованиеЕдиницы измеренияВеличинаНоминальная мощность, Р2нкВт4,0Номинальное напряжение, U1нВ220/380Число главных полюсов, -4Коэффициент полезного действия, h%84о.е.0,84Частота сети, Гц50Исполнение по степени защиты-IP44Способ охлаждения-IC01Режим работы-ДлительныйНазначение-Электродвигатель
Конструкция двигателя должна соответствовать требованиям ГОСТ на установочные размеры выступающего конца вала, а также общим техническим требованиям на машины электрические (ГОСТ 183).
Остов двигателя
Подшипниковый щит
Вентилятор
Статор
Ротор
Вал
Кожух
Вентиляционные лопатки
Замыкающие кольца ротора
Подшипник
Подшипник
Крышка
Обмотка статора
Рисунок 1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
2. Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
1 Выбор главных размеров
По [2, рисунок 6-7,а] для данных кВт и предварительно определим высоту оси вращения h:
мм.
Из ряда высот оси вращения [2, таблица 6-6] возьмем наружный диаметр статора Dа , соответствующий выбранной высоте оси вращения:
м.
Из [2, таблица 6-7] берем значение коэффициента КD:
Определим внутренний диаметр статора D:
м.
Полюсное деление
м.
Расчетная мощность
кВт,
где- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, определенное по [2, рисунок 6-8].
Предварительно выберем электромагнитную нагрузку и магнитная индукция в воздушном зазоре по [рисунок 2]:
- А=25600 А/м — линейная нагрузка;
- Вδ=0,89 Тл — магнитная индукция в воздушном зазоре.
Так как у нас h<160 мм — обмотка однослойная, значит предварительное значение обмоточного коэффициента Коб=0,96.
Синхронная угловая скорость
рад/с.
Расчетная длина воздушного зазора
м,
где КВ=1,11.
Для проверки правильности выбора главных параметров вычислим отношение
Это отношение находится в пределах, указанных в пределах [рисунок 3].
Рисунок 2 — Значение двигателей серии 4А.
Полная конструктивная длина и длина стали сердечника статора определим с учетом наличия радиальных вентиляционных каналов.
Но так как мм, то радиальных каналов не устраивают, т.е.
асинхронный двигатель статор ротор
мм.
Длина сердечника ротора при этом принимается
0мм.
Длина стали сердечника ротора
мм.
2.2 Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
Применение датчиков случайных чисел для имитации реальных условий
... датчиков случайных чисел представляют собой частные случаи следующей схемы, предложенной Д. Х. Лемером в 1948 году. Выбираем четыре «магических числа»: x 0 - начальное значение; x0 ... и программирования задач с использованием датчиков случайных чисел, способами получения случайных чисел с различными законами распределения, навыками оценки качества псевдослучайных чисел и их соответствия их ...
Так как у нас машина мощностью до 1000 кВт, то применим всыпную обмотку.
Выбор предельных значений зубцового деления статора t1 произведем по графику [рисунок 4]
Рисунок 3 — Зубцовое деление статора асинхронных двигателей со всыпной обмоткой.
м,
м.
Возможные числа пазов статора
Окончательное значение Z1 выберем в этих пределах с учетом того, что оно должно быть кратным числу фаз, а число пазов на полюс и фазу q должно быть целым
Т.е. возьмем Z1=36.
м.
Число эффективных проводников в пазу
где — число эффективных проводников в пазу для случая, когда число параллельных ветвей обмотки а=1,
где А,
пусть а=1.
Число витков в фазе обмотки
Окончательное значение линейной нагрузки
кА/м.
Значение обмоточного коэффициента находим как
- коэффициент укорочения,
- коэффициент распределения.
Магнитный поток
Утончённое значение магнитной индукции в воздушном зазоре
Тл.
Допустимая плотность тока
А/м2,
где — допустимое значение произведения линейной нагрузки и плотности тока.
Из [рисунок 5] определим: А2/м3.
Сечение эффективного проводника
мм2.
Т.к. h<132 мм, то класс нагревостойкости изоляции примем B.
Для всыпной обмотки применим круглые медные эмалированные провода марки ПЭТВ (класс В).
Диаметр изолированного провода должен быть не более 1,4 мм механизированной укладке.
Возьмем ,
Уточним плотность тока
А/м2.
Конфигурация пазов статора.
Марку стали выбираем по [2, таблица 6-11].
Марка стали: 2013. Способ изолировки листов: оксидирование.
Кс=0,97 — коэффициент заполнения сердечника сталью.
При всыпных обмотках параллельные стенки имеют зубцы, а не пазы статора. Т.к. у нас мм и серия 4А, то применим трапецеидальные пазы с углом наклона и мм, показанные на рисунке 1.
Высота ярма статора
м,
где
Ва=1,6 Тл — значение индукции в ярме статора,
Вz1=1.9 Тл — значение индукции на зубцах.
Ширина зубца
м.
Размеры паза, в штампе
м — полная высотам паза,
м — большая ширина паза,
м
меньшая ширина паза,
где мм, мм.
м
высота обмотки в пазу.
Размеры паза в свету
м,
м,
м,
где мм, мм.
Площадь корпусной изоляции
м2,
где мм, односторонняя толщина изоляции в пазу.
