Электродвигатель трехфазной асинхронный с короткозамкнутым ротором

 

Индуктивное сопротивление  фазы обмотки статора с учетом насыщения:

 

Коэффициент проводимости пазового рассеяния ротора при насыщении:

 

 

 

 

Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора при насыщении:

 

 

Коэффициент магнитной  проводимости дифференциального рассеяния  обмотки ротора при насыщении:

 

 

Индуктивное сопротивление  фазы обмотки ротора с учетом насыщения  и вытеснения тока:

 

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

 

 

Коэффициент с_1пнас:

 

 

Расчет токов и моментов:

 

 

 

 

 

Полученное значение тока I₁  составляет 91,8 %, что допустимо.

Относительные значения:

 

 

 

Критическое скольжение определяем после расчета всех точек пусковых характеристик по средним значениям  сопротивлений х_1нас и х_2xнас, соответствующим скольжениям s=0,2¸0,1.

 

 

после чего рассчитываем точку  характеристики, соответствующую s_кр=0,124, М_max*=1,85.

Результаты расчета пусковых характеристик приведены в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.            Расчёт пусковых характеристик.

Расчетная формула	Ед	Скольжение
		1	0,8	0,5	0,2	0,1	0,124
	-	1,724	1,542	1,22	0,771	0,545	0,607
	-	0,56	0,38	0,16	0,06	0,05	0,053
	-	1,548	1,357	1,128	1,027	1,016	1,017
	-	1,279	1,18	1,066	1,014	1,0085	1,0085
	Ом	0,2495	0,231	0,21	0,198	0,1967	0,197
	-	0,84	0,88	0,94	0,97	0,98	0,98
	-	1,048	1,06	1,07	1,08	1,083	1,0834
	Ом	1,096	1,106	1,122	1,13	1,132	1,1321
	Ом	0,825	0,847	0,866	0,905	0,956	0,952
	Ом	0,673	0,682	0,685	0,71	0,748	0,745
	-	1,0124	1,013	1,013	1,013	1,0138	1,0137
	Ом	0,577	0,62	0,745	1,325	2,32	1,932
	Ом	1,508	1,54	1,56	1,627	1,72	1,7097
	А	136,26	132,68	127,113	104,85	76,27	85,28
	А	138,34	134,76	129,15	106,63	77,68	86,83
	-	4,086	3,98	3,8	3,13	2,29	2,56
	-	0,742	0,81	1,075	1,74	1,83	1,85

 

Пусковые характеристики приведены в приложении Б.

 

Тепловой расчёт

 

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора  над температурой воздуха внутри двигателя:

 

 

где: К=0,22 – коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину непосредственно в окружающую среду;

a₁=153 Вт/(м²×°С) – коэффициент теплоотдачи с поверхности;

Р¢_э,п1 – электрические потери в пазовой части обмотки статора:

 

 

k_r=1,07 – коэффициент увеличения потерь.

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

 

где: П_п1 – расчетный периметр поперечного сечения паза статора:

 

 

l_экв=0,16 Вт/(м²×°С) – средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции;

l¢_экв=1,3 Вт/(м²×°С) – среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции для

Перепад температуры по толщине  изоляции лобовых частей:

 

где:

        Р¢_э,л1 – электрические потери в лобовых частях катушек:

 

 

П_л1»П_п1 – периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки.

Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки, над температурой воздуха внутри двигателя:

 

 

Среднее превышение температуры обмотки  статора над температурой воздуха  внутри машины:

 

 

Превышение температуры воздуха  внутри машины над температурой окружающей среды:

 

 

где: SР¢_в – сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:

 

SР¢ – сумма всех потерь двигателя при номинальном режиме и расчетной температуре:

 

 

a_в=20 Вт/(м²×°С) – коэффициент подогрева;

S_кор – эквивалентная поверхность охлаждения корпуса:

 

 

П_р=0,32 – условный периметр поперечного сечения ребер станины.

 

Среднее превышение температуры обмотки  статора над температурой окружающей среды:

 

 

Полученное значение не превышает  допускаемую температуру для  класса изоляции F.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вентиляционный расчёт

 

Требуемый для охлаждения расход воздуха:

 

 

где: k_m – коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором:

 

m=3,3 – коэффициент.

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

 

 

.

 

 

Описание  конструкции

 

Двигатель имеет станину, выполненную из серого чугуна СЧ12 - 28. Станина имеет продольные рёбра, увеличивающие поверхность охлаждения и прилитые лапы. Для обеспечения минимальной повреждаемости лобовых частей обмотки статора при окончательной обработке замков, станины имеют наружные замковые поверхности. В верхней части станины со стороны выступающего конца вала предусмотрены приливы для размещения и крепления вводного устройства. Конструкция станины позволяет вести отливку в кокиль. На станине расположены продольные приливы для крепления подшипниковых щитов.

Подшипниковые щиты выполняются  из чугуна СЧ12 - 28, без наружного оребрения. Щиты выполнены с внутренними замковыми поверхностями, что позволяет, повысить точность размеров их посадочных поверхностей за счёт одновременной обработки спаренным инструментом замковой поверхности и поверхности отверстия под подшипник. Подшипниковые щиты крепятся к станине винтами. Подшипниковые щиты имеют небольшую глубину, что обеспечивает их жёсткость при обработке и сборке.

Сердечники статора и ротора собираются из листов электротехнической стали 2013 толщиной 0,5 мм. Сердечник статора скрепляется сваркой. Двигатель имеет на статоре полузакрытые трапецеидальные пазы. Пазы ротора грушевидные закрытые.

Обмотка двигателя — однослойная и имеет изоляцию класса нагревостойкости F.

Обмотка короткозамкнутого ротора выполняется литой из алюминия А7. Одновременно с заливкой пазов отливаются короткозамыкающие кольца с размещёнными на них вентиляционными лопатками, а также штырями для крепления балансировочных грузов.

Сердечник ротора посажен  на вал. Вал изготовляется из стали 45. Диаметр и длина выступающего конца вала заданы в зависимости от главного установочного размера — высоты оси вращения двигателя.

На станине сверху двигателя  располагается вводное устройство. Вводное устройство допускает присоединение гибкого металлического рукава и кабелей с медными или алюминиевыми жилами с оболочкой из резины или пластика. Ввод кабеля предусмотрен через один штуцер, а также через удлинитель под сухую разделку или заливку кабельной массой.

Конструкция вводного устройства допускает разворот с фиксацией  на 90° или 180°. При этом поворачивается только корпус. Панель, вместе с закреплёнными на ней выводными концами обмотки статора, остаётся неподвижной. Это даёт возможность легко осуществлять поворот вводного устройства непосредственно при установке двигателя на месте эксплуатации и гарантирует правильность подключения выводов обмотки.

Для охлаждения частей электродвигателя используется наружный вентилятор, крепящийся на выступающем конце вала. Вентилятор закрывается кожухом из листовой стали. Наружный воздух засасывается вентилятором через жалюзи кожуха и прогоняется вдоль рёбер станины. Вентилятор — литой из алюминия. При отливке вентилятора в него устанавливается стальная втулка, которая служит для крепления вентилятора на валу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В процессе выполнения курсовой работы был спроектирован трёхфазный асинхронный  двигатель с короткозамкнутым ротором (4A160SУ3), имеющий следующие параметры:

конструктивное исполнение IM 1001;

исполнение по способу защиты IP 44;

категория климатического исполнения У3.

номинальные данные спроектированного  двигателя:

напряжение питания U=220/380 В;

число полюсов 2p=2;

высота оси вращения h=160 мм;

частота вращения 2898 об/мин;

расчётная мощность P_2н=22 кВт;

ток обмотки статора I_1н=33,86 А;

коэффициент полезного действия h_н=0,89;

коэффициент мощности cosj_н=0,91.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение А (Обязательное)

Графики рабочих характеристик.

 

 

 

 

 

 

 

Приложение Б (Обязательное)

Графики пусковых характеристик.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Справочник по электрическим машинам: В 2т/ Под общ. ред. И. П. Копылова и Б. К.Клокова. Т.1 – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456с.: ил.

2. Проектирование электрических машин:  Учеб. пособие для вузов. Под  ред. И.П. Копылова. – М.: Энергия, 1980. -496с, ил.

3. Курсовое проектирование. Организация, порядок оформления расчетно-пояснительной записки и графической части. СТП ВГТУ 001-98. – Воронеж: ВГТУ, 1998. – 48с.