Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Расчет асинхронного двигателя для привода насосной установки

superrrya 1925 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 77 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 25.10.2021
Выпускная квалификационная работа (ВКР): листов 78, таблиц 9, рисунков 14, источников литературы 23, графического материала 5 листов. Ключевые слова: двигатель асинхронный с фазным ротором, статор, ротор, однослойная обмотка, пусковые реостаты, рабочие и пусковые характеристики. Объектом исследования является асинхронный двигатель с фазным ротором, запускающийся с помощью пусковых реостатов. В процессе работы спроектирован асинхронный двигатель, а именно: рассчитаны главные размеры, выбраны обмотки статора и ротора, обмоточные провода, изоляция, рассчитаны рабочие характеристики, произведен механический расчет вала и тепловой расчет двигателя.
Введение

В настоящее время на всех нефтяных, газовых и конденсатных месторождениях ОАО «Томскгазпром», а именно, на кустовых площадках, установках подготовки нефти, газокомпрессорных станциях применяется дренажная система. Применение системы в технологическом процессе производства или в аварийных ситуациях, исключает попадания в почву нефтепродуктов, глубинных соленых вод, различных кислот и щелочей. Дренажная система состоит: дренажные емкости разных объемов с уровнемерами, трубопроводы с задвижками и манометрами и насосное оборудование. Целью проекта является, проектирование асинхронного двигателя для привода насосного агрегата дренажной системы. Агрегат насосный полупогружной НВ, предназначен для перекачивания из подземных дренажных емкостей смеси воды и темных нефтепродуктов, температурой от -15°С до +80°С, плотностью до 1000 кг/м3, с твердыми включениями, максимальная объемная концентрация которых 1,5 %. Агрегаты выпускаются в общепромышленном исполнении с уплотнением вала армированной манжетой, а так же в исполнении для взрывоопасных и пожароопасных производств с торцевым уплотнением. Обозначение агрегата: НВ-Е-50/50-3,5-В-55-У2 где, НВ - тип насоса- центробежный, полупогружной, вертикальный; Е - конструктивное исполнение для взрывоопасных производств; 50- подача, м3/ч; 50- напор, м; 3,5 - глубина погружения, м; В- материал проточной части, чугун марки СЧ 20, ГОСТ 1412-85; 55 - уплотнение вала торцевым уплотнением; У - климатическое исполнение; 2- категория размещения при эксплуатации. Требования к электродвигателю из паспорта насосного агрегата: - синхронная частота вращения – 1500 об/мин; - КПД – не менее 43 %; - потребляемая мощность – не менее 13,9 кВт и не более 20 кВт; - частота питающей сети – 50 Гц; - напряжение – 220/380 В; - монтажное исполнение вертикальное, на открытом воздухе; - диаметр фланца по крепежным отверстиям – 300 мм. Исходя из этих требований, спроектировать асинхронный двигатель со техническими данными: - номинальная мощность – 18,5 кВт; - номинальное напряжение – 220 В; - схема соединения обмоток статора – треугольник / звезда; - высота оси вращения – 160 мм; - частота вращения – 1500 об/мин; - короткозамкнутый ротор; - степень защиты IP 54; - класс изоляции F; - монтажное исполнение IM 3081. С помощью представленных выше данных проведем электромагнитный расчёт, в котором нужно выбрать главные размеры машины, рассчитать обмотки статора и ротора, определить размеры зубцовых зон, а так же произвести расчет магнитной цепи машины, рассчитать потери, рабочие и пусковых характеристики.
Содержание

Введение 3 1. Полупогружные насосы 5 1.1 Общее описание и классификация 5 1.2 Основные узлы и детали полупогружного насоса 5 1.3 Достоинства и преимущества 7 2.Электромагнитный расчет 8 2.1 Исходные данные 8 2.2 Выбор главных размеров 9 2.3 Расчет обмотки статора 11 2.4 Расчет зубцовой зоны статора 15 2.5 Расчёт ротора 19 2.6 Расчёт магнитной цепи 24 2.7 Параметры рабочего режима 28 2.8 Расчёт потерь 35 2.9 Расчёт рабочих характеристик 39 2.10 Расчёт пусковых характеристик 43 3.Механический расчет 52 3.1 Расчет вала на жесткость 52 3.2 Расчет вала на прочность 55 3.3 Выбор подшипников 57 4. Тепловой и вентиляционный расчет 59 5. Регулирование привода насоса 63 Заключение 73 Список использованных источников Приложение А Схема обмотки статора
Список литературы

1. Проектирование электрических машин: : Уч. пособие для вузов/ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, Б.Ф. Токарев, В.П. Морозкин.; под ред. И.П. Копылова. -М.: Высш.шк., 2005. – 767 с.: ил. 2. Антонов М.В. Технология производства электрических машин. -М: Энергоиздат, 1982. 512 с. 3. Амиров Ю.Д. Технологичность конструкции изделия. Справочник.-М.: Машиностроение,1990. 768 с. 4. Белов С.В. Охрана окружающей среды. –М.: Высшая школа. 1991.с. 5. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Учебное пособие: Москва 2007. 256с. 6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. – М.: Машиностроение,1985.- 656 с. 7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. – М.: Машиностроение,1985.- 656 с. 8. ГОСТ 12. 0. 003 - 74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. 9. ГОСТ 12. 1. 003 - 83 (1999) ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. 10. ГОСТ 12. 1.004 - 91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования 11. ГОСТ 12. 1.005 - 88 (с изм. №1 от 2000г.). ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. 12. ГОСТ 12. 1. 030 - 81 ССБТ. Защитное заземление, зануление. 13. ГОСТ 12. 2. 003 - 91 ССБТ. Оборудование производственное. 14. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. 15. СНиП 2. 04. 05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. 16. СНиП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений. 17. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. 18. СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96. Шум па рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки 19. СН 2.2.4/2.1.8.556 - 96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий 20. НПБ 105-2003 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок взрывопожарной и пожарной опасности 21. Правила устройства электроустановок. ПУЭ 22. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. М.: Машиностроение 1974.-Ч.1. Токарные, карусельные, токарно- револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, долбёжные и фрезерные станки. – 416 с. 23. Планирование на предприятии: Учебное пособие для вузов / А. И. Ильин. — 2-е изд., перераб. Минск: Новое знание, 2001.— 634 с.: ил.
Отрывок из работы

1. Полупогружные насосы 1.1 Общее описание и классификация Развитие насосного оборудования привело к появлению различных типов насосных агрегатов, способных решать те или иные задачи. Одной из таких задач является необходимость откачивания жидкости с глубины или из труднодоступных мест. Как правило, подвод жидкости к насосному агрегату осуществляется по трубопроводу, но в отдельных случаях сам насос может быть расположен в объеме перекачиваемой среды, что позволяет отказаться от всасывающей части трубопровода. Полупогружные насосы – очень широкое понятие, охватывающее больше количество типов насосных агрегатов с различным исполнением. По положению в пространстве полупогружные насосы являются также вертикальными из-за вертикального положения вала рабочего колеса (в случае центробежных насосов). По принципу действия они могут быть как объемного действия, так и динамического, что связано с возможностью использования различных рабочих органов: центробежных колес, винтов и т.д. Особенно широка классификация полупогружных насосов по областям применения, так как задачи по откачиванию жидкостей или опустошению емкостей встречаются повсеместно, начиная от пищевой промышленности и заканчивая нефтедобычей. Полупогружные насосы перенимают широту применимости от обычных поверхностных насосов, чей принцип действия они используют. Так существуют нефтяные полупогружные насосы, дренажные, химические и т.д. 1.2 Конструкция В полупогружных насосах можно выделить ряд элементов, присущих всем их типам. К таким элементам относят: электродвигатель, рабочий орган и вертикальный цилиндрический корпус (опускная труба). Двигатель и рабочий орган находятся на разных концах цилиндрического корпуса, который частично погружается в жидкость. В таком положении рабочий орган оказывается внутри объема откачиваемой жидкости, а электродвигатель – выше ее поверхности. Внутри корпуса располагается вал, передающий вращательное движение от электродвигателя к рабочему органу. Рабочий вал связывается с выходным валом двигателя посредством гибкой муфты. Рис. 1.1. Устройство насосов В качестве рабочего органа может выступать центробежное или вихревое колесо, эксцентриковый винт или поршень. Там образом принцип работы полупогружного насоса может быть как объемный, так и динамический. Такое разнообразие позволяет данному виду насосов работать с широким спектром жидкостей при различных степенях загрязнения и с различными расходами. Возможности полупогружного насоса будут определяться возможностями используемого типа рабочего органа. Крепление полупогружных насосов обычно осуществляется с помощью крепежной плиты, прикручиваемой болтами к крышке резервуара, откуда откачивается жидкость. Плита жестко соединена с корпусом насоса. В случае полупогружных насосов небольшого размера, таких как бочковые, крепежная плита может не использоваться вовсе. 1.3 Достоинства и преимущества Являясь промежуточным типом между погружными и поверхностными, полупогружной насос сочетает в себе преимущества обоих типов, однако он не способен в большинстве случаев выполнять специфические задачи, под которые разрабатываются первые два типа насосов. В то же время такое промежуточное положение позволяет полупогружным насосам более эффективно справляться с рядом других задач. В сравнении с поверхностными насосами выделяют следующие преимущества: • Рациональность расположения при откачке жидкостей из емкостей • Отсутствие длинного всасывающего патрубка • Всегда работает “под заливом” При использовании полупогружного насоса не возникает необходимости в установке длинного всасывающего патрубка для возможности забора жидкости со дна емкости. Это сразу снимает проблему с возникновением кавитации и созданием насосом значительной самовсасывающей силы. Кроме того, в случае полупогружных насосов с центробежными колесами можно обходиться без дополнительных вакуумных насосов для первичного заполнения рабочей камеры, поскольку рабочий орган уже находится внутри объема жидкости и работает под наливом. Полупогружной насос можно рассматривать как обычный поверхностный насос, но в вертикальном исполнении и с далеко вынесенным рабочим органом. В таком положении большая часть насоса располагается внутри жидкости, тогда как над поверхностью выступает только вертикально расположенный электродвигатель, занимающий значительно меньше места. В некоторых случаях это позволяет экономить доступное пространство и упрощает монтаж. Платой за эти преимущества является несколько большая металлоемкость и сложность конструкции полупогружных насосов в сравнении с поверхностными. В сравнении с погружными насосами выделяют следующие преимущества: • Конструкция значительно проще • Нет необходимости в полной герметизации насоса • Упрощено техническое обслуживание и ремонт Поскольку наиболее уязвимая часть насоса (электродвигатель) расположена над уровнем жидкости, то отпадает необходимость, как в полной герметизации насоса, так и в плотной компоновке деталей внутри корпуса. Это значительно сказывается на снижении сложности изготовления и цене насоса. Надводное расположение двигателя также упрощает его ремонт и обслуживание, поскольку для этого не нужно извлекать весь насос целиком. Однако для ремонта рабочего органа это сделать все же придется. Применение Конструкция и отличительные особенности полупогружных насосов определяют область их эффективного применения. Чаще всего их используют для откачивания жидкостей из емкостей и резервуаров с фиксированной глубиной, а также из бочек и цистерн. При работе на относительно небольших глубинах удается сохранять преимущества погружных насосов, не прибегая к значительному усложнению конструкции и обслуживания. Откачка жидкостей из больших цистерн и резеруаров осуществляется полупогружными насосами, которые жестко закрепляют с помощью крепежной плиты, в то время как для откачки жидкостей из небольших емкостей применяют более компактные бочковые насосы, крепление которых более простое, либо в нем вообще нет необходимости. 2. Электромагнитный расчет 2.1.Исходные данные Номинальная мощность Р2=18500 Вт Номинальное напряжение U=220/380 В Номинальная частота f1=50 Гц Число фаз m1=3 Число пар полюсов р=2 Высота оси вращения h=160 мм Степень защиты IP54 Система охлаждения IC0141 Способ монтажа IM3081 2.2. Выбор основных размеров статора 2.2.1 Внешний диаметр статора предварительно для h = 160 мм Dа=0,272 м. 2.2.2 Внутренний диаметр статора D ??KD ?Da =0,64?0,272?0,174м, где КD –коэффициент, характеризующий отношение внутренних и внешних диаметров сердечников статора, выбираем КD=0.64. 2.2.3 Полюсное деление ??????D ??3,14?0,174 ?0,1367м. 2.2.4 Расчетная мощность P'??P ???cos??? 18500??0,9?0.895 ??22507.8Вт где Р2 – мощность на валу двигателя, Вт; kЕ – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению , kE=0,98; ? и cos? –примерное значение КПД и коэффициент мощности [1, с.165, рис.6-9.а] ?=0,9 и cos?=0,895 2.2.5 Электромагнитные нагрузки (предварительно) при высоте оси вращения h=160 мм ,2p=4 ,Da=0,272 м А?(32?33)?103А/ м; В???(0,76?0,77) Тл А?30,8?103А/ м; В???0,796 Тл 2.2.6 Обмоточный коэффициент (предварительно) для двухслойной обмотки при 2p=4 учитывает уменьшение ЭДС фазы, уложенной в пазы обмотки ЭМ по сравнению с расчетной ЭДС обмотки с тем же числом витков, но имеющий диаметральный шаг и сосредоточенной в одной катушке коб1 ??(0,91?0,92) коб1 ??0,915 2.2.7 Расчетная длина магнитопровода l????kB ?D2 ??P'?kоб1 AB??= ?1,11?0,1742 ?10?6 ?157?0,915?30,8?10?3 ?0,796 ?0,19м где ? – синхронная угловая скорость двигателя ????2????f ??2????50 ?157 рад/с, коэффициент формы поля для синусоидального поля, принимаем, что поле синусоидально, а влияние уплощения учтем при расчете магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи kв ??2??2 ?1,11 2.2.8 Критерий правильности выбора главных размеров D и l? ???????136,7 ?1,391 Полученное значение находится в допустимом пределе. 2.2.9 Конструктивная длина сердечника статора l1 ? l ст1 ? l????0,19м Так как длина сердечника не превышает 300 мм, то радиальных вентиляционных каналов не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции конструктивная длина и длина стали сердечника статора равна. 2.3. Расчёт обмотки статора При расчёте обмотки статора определяется число пазов статора, число витков в фазе обмотки и сечение проводника. При этом число витков фазы обмотки статора должно быть таким, чтобы линейная нагрузка двигателя и индукция в воздушном зазоре как можно более близко совпадали с их значениями принятыми предварительно при выборе главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки. Предварительно была выбрана двухслойная обмотка, ее достоинством является возможность использовать укорочение шага для подавления высших гармоник в кривой ЭДС. Двухслойная обмотка применяется в ЭМ начиная с мощности 15-16 кВт. Схема обмотки статора приведена в Приложении А. 11 2.3.1 Зубцовое деление статора tZ1 Максимальное значение tZ1max=0,011 м Минимальное значение tZ1min=0,013 м 2.3.2 Число пазов статора ???D ??0,174 1min tZ1max 0,013 ???D ??0,174 1max tZ1min 0,011 Окончательное число пазов статора выбираем с учётом условий, налагаемых требованиями симметрии обмотки, и желательно получения целого числа пазов на полюс и фазу. Число пазов статора должно быть кратно числу фаз m=3 Принимаем Z1=48 2.3.3 Число пазов на полюс и фазу q ??2 р?m ??4?3 ??4 2.3.4 Зубцовое деление статора (окончательно) t1 ??2 р?q?m ??4?4?3 ?0,0114 м 2.3.5. Число эффективных проводников в пазу (при, условии, что параллельные ветви отсутствуют а=1) ? ??D??A ??174?10?3 ?30,8?103 п I1ном ?Z1 34,8?48 где I1ном – номинальный фазный ток I1ном ??m?U1ном ???cos????3?220?0,9?0,895 ??34.8 А 12 2.3.6 Число эффективных проводников в пазу un ??a?u'n ?1?10?10 Принимаем число параллельных ветвей: а=1. В двухслойных обмотках желательно чтобы число Uп было кратно двум 2.3.7 Окончательное число витков в фазе 1 ??2?a?m ??2?1?3 ??? 2.3.8 Окончательное значение линейной нагрузки А??2?I1ном ?w ?m ??2?34,8?80?3 ??30,56?103 А/ м Полученное значение находится в допустимом пределе. 2.3.9 Магнитный поток Ф ??4?kВ ?w ??kоб1 ??f1 ??4?1,11?80?0,925?50 ?13,12?10?3 Вб, где обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки kоб1=kр1 kу =0,958?0,966 ??0,925 коэффициент распределения, учитывающий уменьшение ЭДС распределенной по пазам обмотки по сравнению с сосредоточенной для первой гармоники kр = ?sin 2m ?? = 0,5?1 ?0,958 q?sin 2mq ????????4sin6?4 ?1 коэффициент укорочения, учитывающий уменьшения ЭДС витка, вызванное укорочением шага 13 kу ??sin 2 ??1 ?????sin 2 ?0,833?0,966 укорочение шага ?1 ??y ??2 ??q ?1??2 ??4?1?0,833 область наиболее распространенных значений, ????(0,79?0,83)при которых достигается значительное уменьшение гармоник ( ??5 ????7) Действительный шаг y ???????12?0.833?10 2.3.10 Индукцию в воздушном зазоре примем (окончательно) В???????/ D?l????174?102??190?10?3 ??0,794 Тл полученное значение B??выходит за пределы рекомендуемой области не более чем на 5 % ,это вполне допустимо Сечение эффективного проводника определяется, исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке. С точки зрения повышения использования активных материалов плотность тока должна быть выбрана как можно большей, но при этом возрастают потери в меди обмотки. Увеличение потерь сказывается, во-первых, на повышение температуры обмотки, и, во-вторых, на КПД двигателя. В асинхронных двигателях общего назначения при принятой в них системе косвенного охлаждения влияние плотности тока на нагрев обмотки более существенно, чем на КПД. Нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока. Поэтому выбор допустимой плотности тока производят с учётом линейной нагрузки. 2.3.11 Плотность тока J1 ??A?J ??182?1003 ??5,96?106 А/ м2 14 где произведение линейной нагрузки на плотность тока А?J=182?109 А2/м3 2.3.12 Сечение эффективного проводника (предварительно) qэф ??a1ном ??1?5,96?106 ??5,842?10?6 м2 Сечение элементарного проводника qэл ??qэф ??5,842?106 ?1,461?10?6 мм2 эл принимаем число элементарных проводников nэл ??4, для всыпных обмоток могут быть использованы обмоточные провода диаметром не более 1.8 мм. Однако, в современных двигателях для повышения надёжности обмотки и упрощения её укладки в пазы используют провода меньшего диаметра. При ручной укладке диаметр провода не должен превышать 1,7 мм, при механизированной укладке не более 1,5 мм. Если расчетное сечение эффективного проводника в машинах со всыпной обмоткой выше значений, соответствующих указанным диаметрам, то эффективный проводник разделяется на несколько элементарных nэл. Выбираем провод ПЭТВ: dэл=1,4 мм, dиз=1,485мм, qэл=1,539 мм2. 2.3.13 Плотность тока (окончательно) J1 ??а?qэл’?nэл ??4?1,539?10?6 ?4 ??5,651?106 м2 2.4. Расчёт размеров зубцовой зоны статора Размеры пазов в электрических машинах должны быть выбраны таким образом, чтобы, во-первых, площадь паза соответствовала количеству и размерам размещаемых в нём проводников обмотки с учётом всей изоляции и во-вторых, чтобы значения индукции в зубцах и ярме статора находились в определённых пределах, зависящих от типа, 15 мощности, исполнения машины и от марки электротехнической стали сердечника. В связи с тем, что обмоточный провод круглого сечения, то он может быть уложен в пазы произвольной конфигурации, поэтому размеры зубцовой зоны при всыпной обмотке выбираем таким образом, чтобы параллельные грани имели зубцы, а не пазы статора. Такие зубцы имеют постоянное, неизменяющееся с высотой зубца поперечное сечение, индукция в них также не меняется и магнитное напряжение зубцов с параллельными гранями оказывается меньше, чем магнитное напряжение трапециидальных зубцов при том же среднем значении индукции в них. Выбираем трапециидальный паз 2.4.1 Ширина зубца B???t1 ?l? 0,794?11,39?10?3 ?3 z1 Bz1 ?lcт ?kc 1,888?0,97 м где Bz1??индукция в зубцах статора, Bz1=(1,7-1,9) Тл, принимаем Bz1=1,888 Тл; кс??коэффициент заполнения пакета сталью магнитопроводов при h ?160 мм, U1н ??220 В , со способом изолировки листов – оксидирование для стали 2013 кс=0.97 2.4.2 Высота ярма статора ha ??2?Ba ?Фт1 ?kс1 ??2?1,276?190?10?3 ?0,97 ??27,9?10?3 м где Ва??индукция в ярме статора, Ва=(1,4-1,6) Тл принимаем Ва=1.3 Тл 1.4.3 Ширина шлица паза принимают равной bш ??dиз ?(1,5?2)мм,при h ?160 мм ,2p ??4 16 bш1=3,5мм Высота шлица паза должна быть достаточной для обеспечения механической прочности кромок зубцов удерживающих в уплотненном состоянии проводники паза после заклиновки пазов при h ?160 мм, hш1=0,7 мм. 2.4.4 Высота паза hn1 ??Da ??D ??ha ???272?174??10?3 ??27,9?10?3 ??21,1?10?3 м 2.4.5. Максимальная ширина паза b 2 ?????D?2hn1??bz1 ?????174?2?21,1??10?3 ?4,9?10?3 ??9,2?10?3 м 1 2.4.6. Минимальная ширина паза ???D ?2hш1 ?bш1???Z1 ?bz1 11 Z1 ?? ?????174?2?0,7?3,5??10?3 ?48?4,9?10?3 ??7?10?3 м 2.4.7 Высота паза, предназначенная для укладки обмотки h 1 ??hn1 ??hш1 ??11 ?bш1 ????21,1?10?3 ??0,5??7 ?3,5??10?3 ?18,8?10?3 м Размеры паза в свету с учётом припуска на сборку: b12 ??b12 ??bn ??9,2?0,2??9 мм b11 ??b11 ??bn ??7?0,2??6,8 мм h11 ??h11 ??hn ?18,8?0,2 ?18,6 мм 17 Где припуски по ширине и по высоте паза ?bп1 ???hп1 ??0,2 мм Паз статора с указанием основных размеров изображён на рисунке 1.1 2.4.9 Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу Sиз ??bиз ??2hn1 ?b 1 ?b21???0,37?10?3 ??2?21,1?9,2?7??10?3 ??21,534?10?6 м2 , где bиз??односторонняя толщина изоляции в пазу, bиз=0.37мм, для двухслойной обмотки при высоте оси вращения h=160 мм, марка изоляционного материала пленкостеклопласт-изофлекс с числом слоев один. Площадь поперечного сечения межслойной изоляции Sмс ??2,01?10?6 м2 Рисунок 2.1. Паз статора с основными размерами 2.4.10 Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников 18 Sn????11 ??21 ?h1 ?Sиз ?Sмс ???9?6,8??10?3 ?18,6?10?3 ?21,54?10?6 ?2?10?6 ?121,1?10?6 м2 2.4.11 Коэффициент заполнения паза dиз?Un?nэл ?1,485?10?3 ?2?10?4 Sn 121,1?10?6 В современном электромашиностроении плотность укладки обмотки стремятся выполнить такой, что бы кз был в пределах (0,7 - 0,74) при ручной укладки обмоток и (0,7-0,72) при механизированной. Полученное значение коэффициента заполнения паза находится в рекомендуемом пределе. 2.5. Расчёт ротора 2.5.1. Правильный выбор воздушного зазора во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Чем меньше воздушный зазор, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение, составляющее основную часть суммарной МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение зазора приводит к соответственному уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает его коэффициент мощности и уменьшаются потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение воздушного зазора приводит к возрастанию амплитуд пульсаций индукции в воздушном зазоре и, как следствие этого, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому КПД двигателей с очень малыми зазорами не улучшается, а часто даже становятся меньше. 19 В современных асинхронных двигателях зазор выбирают, исходя из минимума суммарных потерь ??(0,25??D)?10?3 ??0,25?174??10?3 ?0,5?10?3м 2.5.2 Число пазов ротора Число пазов ротора следует выбирать особенно тщательно. Это объясняется тем, что в поле воздушного зазора машины, помимо основной, присутствует целый спектр гармоник более высокого порядка, поэтому ток в стержнях обмотки имеет сложный гармонический состав. В результате взаимодействия токов и полей высших гармоник возникают электромагнитные моменты, которые при неблагоприятном соотношении Z1 и Z2 могут существенно ухудшать механическую характеристику двигателя, так как момент на валу машины является суммой моментов, обусловленных всеми взаимодействующими гармониками. Исследования, проведённые для изучения влияния соотношений чисел зубцов на статоре и роторе на кривую момента, а также на шумы и вибрации, позволили определить наилучшие соотношения Z1 и Z2 для короткозамкнутых двигателей с различными числами 2р. при 2р=4 и Z1=48 принимаем Z2=40 . 2.5.3 Внешний диаметр ротора D2 ??D ?2???0,174?2?0,5?10?3 ?0,173м Конструктивную длину сердечника ротора берём равной длине сердечника статора l2 ?l1 ?0,19 м 2.5.4 Зубцовое деление ротора t2 ???ZD2 ????0,173 ?0,0136 м 20 2.5.5. Внутренний диаметр ротора Dj ??DВ ??kВ ?Da ?0,23?0,272?0,06 м сердечники роторов АД при D2 ??990 мм выполняются с непосредственной посадкой на гладкий вал при помощи горячей посадки, внутренний диаметр ротора равен диаметру вала. где при h=160 мм , kВ=0,23. 2.5.6 Ток в стержне ротора I2 ??ki ?I1 ?2??Z???k?kоб1 ??0,92?34,8?2?3?80?0,925 ??353,88 А, где коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на соотношение I1/I2, его приблизительное значение может быть рассчитано в зависимости от номинального cos?, которым задавались в начале расчета, при cos?=0,9 ki ??0,2?0,8?cos????0,92; коэффициент скоса пазов 2?sin( ?ck ) 2?sin?0.084? kck ? ?ck ? 0.084 ?0.99; ?ck ??ck ??Zp ?0,839??400.084; ?ck ??t k ??0,0136 ?0.839; bck=0.0114 м. 2.5.7 Площадь поперечного сечения стержня qc ??J2 ??3.07?106 ?115,272?10?6 м2 , 21 где J2 ??плотность тока в стержне ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием J2=(2,5-3,5)?106 А/м2 . Принимаем J2=3,07?106 А/м2 2.5.8. Паз ротора Для обеспечения высоких энергетических показателей в номинальном режиме работы выбираем пазы с широкой верхней частью ??грушевидные. В двигателях с h=160-250 мм выполняют грушевидные закрытые пазы. Ширина шлица bш2=1,5 мм, высота шлица hш2=0,5 мм. 2.5.9 Ширина зубца ротора B???t2 ?l? 0,794?13,6?10?3 ?3 z2 Bz2 ?kс ?lст1 1,57?0,97 м, где индукцию в зубцах ротора принимаем Bz2=1,57 Тл 2.5.10 Максимальная ширина паза b21 ?????D2 ?2h ????Z2 ?bz2 ??????0,173?2?0,5?10????40?7,03?10?3 ??6?10?3 м 2.5.11 Минимальная ширина паза b22 ??b21 ???????2??qc ?4 ??????2 6?10?3?2 ??40 ?????115,272?10?6 ?4 40 ? ??2,2?10?3 м ? 2 2.5.12 Полная высота паза ротора hп2 ??hш2 ?h/ ш2 ??21 ??22 ?h12 ???0,5?0.5??2 ??2 ?24,18??10?3 ??29,08?10?3 м, 22 где h 2 ???b 2 ?b22??2??????6?2,2??10?3 ?2?????24,18?10?3 м. Паз ротора изображён на рисунке 1.2. Рисунок 2.2. Паз ротора с основными размерами. 2.5.13 Сечение стержня (окончательно) qc ?? ??b21 ?b22???2??b21 ?b22 ??h12 ??8 ??62 ?2,22 ??10?6 ?? ???6?2,2??10?3 ?24,18?10?3 ?115,272?10?6 м2 2.5.14 Плотность тока в стержне (окончательно) J2 ??qc ??115,272?10?6 ??3,07?106 м2 2.5.15 Ток в кольце 23 Iкл ? I2 ? 353,88 ?1131,09 A 2?sin Z2 2?sin 40 2.5.16 Плотность тока в кольце Jкл ??0,85?J2 ??0,85?3,07?106 ??2,609?106 м2 . Плотность тока в замыкающих кольцах выбираем на 15% меньше, чем в стержнях. Это объясняется следующим образом. Так как замыкающие кольца, имея лучшие условия охлаждения по сравнению со стержнями, являются своего рода радиаторами, которые отводят тепло стержней, усиливая их охлаждение. 2.5.17 Сечение короткозамкнутого кольца qкл ??Jкл ??2,609?106 ??433,5?10?6 м2 2.5.18 Высота короткозамкнутого кольца bкл ?1,2?hп2 ?1,2?29,08?10?3 ??34,9?10?3 м 2.5.19 Длина короткозамкнутого кольца aкл ??qкл ??433,5?10 3 ?12,42?10?3 м кл 2.5.20 Средний диаметр короткозамкнутого кольца Dкл.ср ??D2 ?bкл ??173?34.9??10?3 ?138,1?10?3 м 2.6. Расчёт магнитной цепи Расчёт намагничивающего тока будем проводить для режима холостого хода двигателя, при котором для асинхронных машин характерно сильное насыщение стали зубцов статора и ротора. 2.6.1 Индукция в зубцах статора (окончательно) 24 B???t1 ?l? 0,794?11,39?10?3 z1 bz1 ?kc ?lст1 4,934?10?3 ?0,97 2.6.2. Индукция в зубцах ротора (окончательно) B???t2 ?l? 0,794?13,59?10?3 z2 bz2 ?kc ?lст2 7,04?10?3 ?0,97 2.6.3 Индукция в ярме статора (окончательно) Ва ??2?h ? 13,12?10?3 2?27,89?10?3 ?190?10?3 ?0,97 2.6.4 Расчётная высота ярма ротора hj ??D2 ??Dj ?hп2 ??173?60??10?3 ?29,08?10?3 ??27,5??0?3 м При посадке сердечника непосредственно на вал в двигателях с 2p=4 необходимо учитывать, что часть магнитных линий потока замыкается через вал.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Технологические машины и оборудование, 51 страница
1275 руб.
Дипломная работа, Технологические машины и оборудование, 49 страниц
1225 руб.
Дипломная работа, Технологические машины и оборудование, 104 страницы
2600 руб.
Дипломная работа, Технологические машины и оборудование, 53 страницы
1000 руб.
Дипломная работа, Технологические машины и оборудование, 74 страницы
1200 руб.
Дипломная работа, Технологические машины и оборудование, 63 страницы
1575 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg