Проектирование электродвигателя асинхронного с короткозамкнутым ротором мощностью 37 кВт

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

курсовой проект

по дисциплине: «Электрические машины»

на тему: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ АСИНХРОННОГО С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ МОЩНОСТЬЮ 37 кВт»

Содержание

Введение

Расчет и конструирование двигателя

1.1 Выбор главных размеров

1.2 Расчет обмотки статора

1.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

1.4 Расчет ротора

1.5 Расчет магнитной цепи

1.6 Расчет параметров рабочего режима

1.7 Расчет потерь

1.8 Расчет рабочих характеристик

1.9 Расчет пусковых характеристик

1.10 Тепловой и вентиляционный расчет

1.11 Механический расчет

Моделирование двигателя

Исследовательская часть

Выбор схемы управления двигателем

Заключение

Список литературы

Введение

Значение электрической энергии в народном хозяйстве и в быту непрерывно возрастает.

Промышленность, транспорт, сельское хозяйство и быт населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования.

Основой автоматизированного электропривода являются электрические двигатели. По мере развития силовой полупроводниковой техники и микропроцессорных систем управления двигатели постоянного тока в замкнутых системах электропривода постепенно вытесняются более надежными и дешевыми асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах в массовом количестве и в настоящее время эксплуатируются практически на всех промышленных предприятиях. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и специализированное исполнение.

В данной курсовой работе будет произведено проектирование асинхронного двигателя, номинальные данные которого и указания о режиме его работы приведены в техническом задании. Проектирование новой машины начинаем с выбора базовой модели, на которую ориентируемся при проведении всех расчётов, начиная с выбора главных размеров, и при разработке конструкций отдельных узлов. За базовую выберем конструкцию двигателя серии 4А – 4А200М2У3, основные технические данные которого сведены в таблицу:


37	0,82	40,3	4,3	90	0,89	1,4	2,5

4,1	0,028	0,094	0,021	0,12	0,031	0,060	0,16	1,9	11,5

Полностью учесть все требования технического задания к характеристикам двигателя, не ориентируясь на данные выпущенных машин, невозможно. Поэтому перед началом расчёта детально изучим конструкцию базового двигателя.

Расчет и конструирование двигателя

Выбор главных размеров

По табл. 8.6 [1, c.275] принимаем внешний диаметр статора .

При определении внутреннего диаметра статора , принимая, что размеры пазов не зависят от числа полюсов машины, получаем приближенное выражение:

где – коэффициент, характеризующий отношение внутренних и внешних диаметров сердечников статоров асинхронных двигателей.

По табл. 8.7 [1, c.276] принимаем .

Внутренний диаметр статора .

Находим полюсное деление по формуле:

где – число пар полюсов.

Определяем расчётную мощность по формуле:

где – мощность на валу двигателя, кВт;

– отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, значение которого принимаем по рис. 8.20 [1, с,276].

Предварительные значения и находятся по ГОСТ. Приближенные значения и определяем по кривым рис. 8.21 [1, с,277].

Определяем электромагнитные нагрузки (предварительно по рис. 8.22 [1, с,278]):

; .

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки при принимаем .

Определяем расчетную длину магнитопровода по формуле:

где – синхронная угловая скорость двигателя, ;

– коэффициент формы поля.

Критерием правильности выбора и служит отношение , которое в данном случае находится в допустимых пределах, показанных на рис. 8.25 [1, с,280].

На этом выбор главных размеров заканчивается.

Выполняем сравнение параметров проектируемого АД, полученных в данном разделе, с теми же параметрами аналога:

Величина
Проектируемый АД
Аналог

Расчет обмотки статора

Принимаем зубцовое деление по рис. 8.26 [1, с.282].

Предельные значения : ;

Тогда возможность числа пазов статора, соответствующих выбранному диапазону ,

Тогда

Окончательно число пазов статора из выбранного диапазона, тогда . Обмотка двухслойная.

Зубцовое деление статора (окончательно):

Число эффективных проводников в пазу (при условии наличия параллельных ветвей ):

где – принятое ранее значение линейной нагрузки, ;

– номинальный ток обмотки статора, А.

Тогда

Принимаем , тогда по 8.19 [1, с.284] проводников.

Полученное число округляем до четного целого: .

Окончательное число витков в фазе обмотки:

Имеем

Окончательное значение линейной нагрузки, :

Получим

Далее определяем обмоточный коэффициент исходя из того, что общим аналитическим выражением для расчета большинства современных симметричных обмоток с фазной зоной, равной электрическому углу радиан, и с целым числом пазов на полюс и фазу является: