Курсовой проект по дисциплине 5 глава

Расчет и построение круговой диаграммы:

Масштаб тока:

где D _к – диаметр круговой диаграммы D _к = 200 ÷ 250 мм.

Масштаб мощности:

Круговая диаграмма приведена на рис. 9.

Рис. 8 – Рабочие характеристики

Рис.9 – Векторная диаграмма

2.10. Расчет пусковых характеристик

55. Расчет пусковых характеристик. Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжению s = 1.

Параметры с учетом вытеснения тока :

Для [рис. П8Б]; [рис. П9Б].

Активное сопротивление обмотки ротора:

где

Приведенное сопротивление ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока:

Индуктивное сопротивление обмотки ротора:

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения:

56. Учет влияния насыщения на параметры. Принимаем для s = 1 коэффициент насыщения

 

[по рис. П10Б для В_φδ = 4.054 Тл: х_δ = 0.58]

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:

где

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния вытеснения тока и насыщения:

где

 

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

Расчет токов и моментов:

Критическое скольжение:

где

 

Табл. 5

№ п/п	Расчетная формула	Скольжение
	0.5
		1.181	0.835	0.419
	φ	0.17
		0.94
		1.17
		1.14
		0.723	0.634	0.634
		0.601	0.611	0.681
		2.102	2.135	2.381
		2.068	2.103	2.532
		1.579	1.634	2.157
		1.913	2.467	6.306
		3.671	3.763	4.729
		63.769	58.677	33.5
		49.786	47.55	32.5
		1.3	1.9	2.5
		6.2	5.7	3.26

 

Пусковые характеристики приведены на рис. 10.

 

Рис. 10 – Пусковые характеристики

 

2.11. Тепловой расчет

57. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя.

[по табл. П15А, K = 0.22; по рис. П13Б, α ₁ = 170 Вт/(м²·^○С);

]

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

[где ;

для изоляции класса нагревостойкости В: по рис. П11Б для ]

[

]

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

 

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

 

где П _р = 0.2 м² для h = 100 мм по рис. П12Б;

α _в = 23.5 Вт/(м²·^○С);

D_a = 0.168 по рис. П13Б.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

2.12. Расчет вентиляции

58. Требуемый для охлаждения расход воздуха:

[ m = 3 для двигателя с 2 p = 2, тогда

]

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

 

2.13. Заключение

В данной работе проводилось исследование увеличения частоты питающего напряжения на характеристики асинхронного двигателя. В работе принята частота f = 60 Гц, что в 1,2 раза больше промышленной частоты сети, для которой даны справочные данные. При увеличении частоты возрастают индуктивные сопротивления, что приведет к уменьшению диаметра окружности круговой диаграммы . Для того, чтобы величина максимального момента при частоте 60 Гц осталась на уровне соответствующему 50 Гц, необходимо увеличить фазное напряжение так же в 1,2 раза до U _1н = 264 В.

В данной работе частота питающего напряжения f = 60 Гц, номинальное фазное напряжение U _1н = 264 В.

Для сравнения в табл. 6 и 7 представлены расчитанные в данной работе параметры спроектированного двигателя, а также справочные данные серийного асинхронного двигателя АИР100L2У3.

Табл.6

Двигатель АИР100L2У3	f, Гц	U 1ф, В	Bδ	η	cos φ	M к	M п	i п	s н	h п2, мм	b р1, мм	b р2, мм
серийный			0.68	0.875	0.91	2.5		7.5	0.034	16.5	7.4	3.2
расчетный			0.68	0.875	0.878	2.5	1.3	6.2	0.025	20.05	7.4

 

Табл.7

Двигатель АИР100L2У3	xμ*	I μ*	r 1*	r' 2*	x 1*	x' 2*
серийный	3.8	0.263	0.05	0.036	0.054	0.11
расчетный	4.25	0.27	0.047	0.025	0.113	0.139

 

При сопоставлении расчетных данных и данных серийного двигателя видно, что пусковой момент (М _п) расчетного меньше пускового момента серийного двигателя на 30%. Это связано с тем, что высота паза (h _п2) расчетной машины, больше соответствующего размера серийной, что привело к уменьшению активного сопротивления роторной обмотки r' _2*, к уменьшению скольжения (т.к. s _н ≈ r' _2*), а также уменьшению пускового момента:

.

Кроме того, уменьшение М _п вызвано уменьшением пускового тока (i _п), в следствие, увеличения индуктивного сопротивления x _1*. Возрастание индуктивного сопротивления x _1*, главным образом, связано с существенным увеличением λ _д1 ≡ k' _ск.

 

 

3. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2011. – 761 с.

2. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов / Копылов И.П., Горяинов Ф.А., Клоков Б. К., Морозкин В. П., Токарев Б. Ф.; Под ред. Копылов И.П.– Москва: «Энергия», 2011. – 496 с., ил.

3. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов / О.Д. Гольдберг, Я.С. Гурин, И.С. Свириденко; Под ред. О.Д. Гольдберга. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2012. – 430 с.

4. Электрические машины: Учебник для вузов. Копылов И.П. – 3-изд., исправленное – Москва: Высшая школа, 2012.-607 с.

 

 

Приложение А

 

Таблица П1А

Внешние диаметры статоров асинхронных

двигателей различных высот оси вращения

h, мм

Da, мм

 

 

Таблица П2А

Отношение К _D = D/D_a, в асинхронных двигателях

в зависимости от числа полюсов

2 p
КD	0,52 ÷ 0,6	0,62 ÷ 0,68	0,7 ÷ 0,72	0,72 ÷ 0,75

 

 

Таблица П3А

Коэффициент распределения k_р трехфазных обмоток

с фазной зоной 60^◦.

Номер гармоники	Число пазов на полюс и фазу q
					∞
	0,966	0,96	0,958	0,957	0,957	0.955
	0,259	0,217	0,205	0,2	0,197	0,191
	0,259	0,177	0,158	0,149	0,145	0,136
	0.966	0,177	0,126	0,11	0,102	0,087
	0,966	0,217	0,126	0,102	0,084	0,073

 

Таблица П4А

Диаметр и площади поперечного сечения круглых медных

эмалированных проводов марок ПЭТВ и ПЭТ-155

Номинальный диаметр неизолированного провода, мм2	Среднее значение диаметра изолированного провода, мм	Площадь поперечного сечения неизолированного провода, мм2
0,08	0,1	0,00502
0,09	0,11	0,00636
0,1	0,122	0,00785
0,112	0,134	0,00985
0,125	0,147	0,01227
(0,132)	0,154	0,01368
0,14	0,162	0,01539
0,15	0,18	0,01767
0,16	0,19	0,0201
0,17	0,2	0,0227
0,18	0,21	0,0255
(0,19)	0,22	0,0284
0,2	0,23	0,0314
(0,212)	0,242	0,0353
0,224	0,259	0,0394
(0,236)	0,271	0,0437
0,25	0,285	0,0491
(0,265)	0,3	0,0552
0,28	0,315	0,0616
(0,3)	0,335	0,0707
0,315	0,35	0,0779
0,335	0,37	0,0881
0,355	0,395	0,099
0,375	0,415	0,1104
0,4	0,44	0,1257
0,425	0,565	0,1419
0,45	0,49	0,159
(0,475)	0,515	0,1772
0,5	0,545	0,1963
(0,53)	0,585	0,221
0,56	0,615	0,246
0,6	0,655	0,283
0,63	0,69	0,312
(0,67)	0,73	0,353
0,71	0,77	0,396
0,75	0,815	0,442
0,8	0,865	0,503
0,85	0,915	0,567
0,9	0,965	0,636
0,95	1,015	0,709
	1,08	0,785
1,06	1,14	0,883
1,12	1,2	0,985
1,18	1,26	1,094
1,25	1,33	1,227
1,32	1,405	1,368
1,40	1,485	1,539
1,5	1,585	1,767
1,6	1,685	2,011
1,7	1,785	2,27
1,8	1,895	2,54
1,9	1,995	2,83
	2,095	3,14
2,12	2,22	3,53
2,24	2,34	3,94
2,36	2,46	4,36
2,5	2,6	4,91

 

 

Таблица П5А

Способы изолирования листов электротехнической стали

и коэффициенты заполнения сталью магнитопроводов статора и ротора

асинхронных двигателей

Высота оси вращения	U,В	Марка стали	Статор	Короткозамкнутый ротор	Фазный ротор
Способ изолирования листов	kc	Способ изолирования листов	kc	Способ изолирования листов	kc
50-250	≤660		Оксидирование	0,97	Оксидирование	0,97	–	–
280-355	≤660		Лакировка	0,95	Оксидная пленка	0,97	Лакировка	0,95
400-560			Лакировка	0,95	Лакировка	0,95	Лакировка	0,95

 

 

Таблица П6А

Средние значения ширины шлица полузакрытых

пазов статора b _ш, мм

h, мм	Число полюсов двигателя 2 р
		6-8
50-63	1,8	1,8	1,8	—	—
				—	—
80, 90			2,7	—	—
100, 112	3,5	3,5		—	—
		3,5	3,5	—	—
160-250		3,7	3,7	—	—
280-315	—	—	—

Таблица П7А

Припуски по ширине и высоте паза

Высота оси вращения h, мм	Припуски, мм
по ширине паза Δ b п	По высоте паза Δ h п
50 – 132	0,1	0,1
160 – 250	0,2	0,2
280 – 355	0,3	0,3
400 – 500	0,4	0,4

 

 

Таблица П8А

Изоляция обмотки статоров асинхронных двигателей

с высотой оси вращения до 250 мм на напряжение до 660 В

Рисунок	Тип обмотки	Высота оси вращения, мм	Позиция	Наименование материала изоляции (пленкостеклопласт)	Толщина материала, мм	Число слоев	Одностор. толщина, мм
Класс нагревостойкости
В	F H
	Однослойная	50-80		Изофлекс	Имидофлекс	0,2		0,2
	0,3	0,3
90-132		То же	То же	0,25		0,25
	0,35	0,35
		«	«	0,4		0,4
	0,5	0,5
	Двухслойная	180-250		«	«	0,4		0,4
	0,4	0,4
	0,5	0,5

 

Таблица П9А

Рекомендуемые числа пазов роторов

асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

2 р	Число пазов статора	Число пазов ротора
без скоса пазов	со скосом пазов
		9*, 15*	—
	11*, 12*. 15*, 21*, 22	14*, (18), 19*, 22*, 26, 28*, (30), 31,33, 34, 35
	15* (16)*, 17*, 19, 32	18,20,26,31,33,34,35
	22,38	(18), 20, 21,23, 24, 37, 39, 40 25, 27, 29, 43,
	26, 28, 44, 46	25,27,29,43,45, 47
	32, 33, 34, 50, 52	—
	38, 40, 56, 58	37.39.41.55.57.59
			9*	15*
		10*. 14*	18*, 22*
		15*, 16*, 17, (32)	16, 18, (20), 30, 33, 34, 35, 36
		26, 44, 46	(24), 27, 28, 30, (32), 34, 45, 48
		(34), (50), 52, 54	(33), 34, (38), (51), 53
		34, 38, 56, 58, 62, 64	(36), (38), (39), 40, (44), 57, 59
		50, 52, 68, 70, 74	48,49,51,56,64,69,71
		62. 64. 80. 82. 86	61.63.68.76.81.83
			26, 46, (48)	28*, 33, 47, 49, 50
		44, 50, 64, 66, 68	42,43,51,65,67
		56, 58, 62, 82, 84, 86, 88	57,59,60,61,83,85,87,90
		74, 76, 78, 80, 100,102,	75,77,79,101,103,105
			(34), 36, 44, 62, 64	35,44,61,63,65
		56, 58, 86, 88, 90	56, 57, 59, 85, 87, 89
		66, (68), 70, 98, 100, 102, 104	(68), (69), (71), (97), (99), (101)
		78.82.110.112. 114	79.80.81.83.109.111.113
			44, 46, 74, 76	57, 69, 77, 78, 79
		68, 72, 74, 76,104, 106, 108, 110, 112,114	70,71,73,87,93,107,109
		86, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 134, 136, 138, 140, 142, 146	99,101,103,117,123,137,139
			56, 64, 80, 88	69,75,80,89,91,92
		68,70.74,88,98,106, 108,110	(71), (73), 86, 87, 93, 94, (107), (109)
		86, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 132	84,89,91,104,105,111,112,125,127
		124, 128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170, 172	125, 127, 141, 147, 161, 163