Курсовая работа: Проектирование асинхронного двигателя
Архангельский государственный технический университет
Кафедра электротехники и энергетических систем
Факультет ПЭ
Курс 3
Группа 1
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине
"Электрические аппараты и машины"
На тему "Проектирование асинхронного двигателя"
Корельский Вадим Сергеевич
Руководитель проекта
Ст. преподаватель Н.Б. Баланцева
Архангельск 2010
Задание
на проект трехфазного асинхронного двигателя c короткозамкнутым ротором
Выдано студенту III курса 1 группы факультета ОСП-ПЭ
Выполнить расчет и конструктивную разработку асинхронного двигателя со следующими данными:
Мощность Рн, кВт ……………………………………………..………… 15
Напряжение Uн, В ……………………………………………….… 220/380
Частота вращения n, мин -1 (об/мин) ………………………………… 1465
Кпд двигателя η …………………………………………...………… 88,5%
Коэффициент мощности cos φ ……………………………..………… 0,88
Частота тока f, Гц …………………………………………………..…… 50
Кратность пускового тока Iп/Iн ………………………………………… 7,0
Кратность пускового момента Мп/Мн ………………………………… 1,4
Кратность максимального момента Ммакс/Мн ………………………… 2,3
Конструкция ……………………………………………..………… IМ1001
Режим работы ………………………………………………… длительный
Дополнительные требования ..…………………… двигатель 4А160S4У3
Задание выдано " … " ……………….. 2009 г.
Руководитель проекта…………………………
Срок сдачи " 4 " апреля 2010 г.
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ
1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
2. РАСЧЁТ СТАТОРА
2.1 Определение
,
и площади поперечного
сечения провода обмотки статора
2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
3. РАСЧЁТ РОТОРА
4. РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
5. ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА
6. РАСЧЁТ ПОТЕРЬ
7. РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
8. РАСЧЁТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
8.1 Расчет токов с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
8.2 Расчёт пусковых характеристик с учётом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
РЕФЕРАТ
Корельский В.С. Проектирование асинхронного электрического двигателя. Руководитель – старший преподаватель Баланцева Н.Б.
Курсовой проект. Пояснительная записка объёмом 49 страница содержит 7 рисунков, 3 таблицы, 2 источника, графическую часть на формате А1.
Ключевые слова: асинхронный электрический двигатель, статор, ротор.
Цель курсового проекта – приобретение практических навыков в проектировании электрических аппаратов.
На основании списка
источников и технического задания выбраны главные размеры, рассчитана обмотка
статора, ротор, магнитная цепь асинхронного двигателя серии 4А исполнения по
степени защиты IP44, с
короткозамкнутым ротором с чугунными станиной и подшипниковыми щитами, с
высотой оси вращения 160 мм, с меньшим установочным размером по длине станины (S), двух полюсной (
), климатического исполнения
У, категории размещения 3. Также вычислены параметры рабочего режима, потери,
рабочие и пусковые характеристики без учёта и с учётом насыщения. Проведён
тепловой расчёт.
1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ
1.1 Согласно таблице 9.8[1]
(стр. 344) при высоте оси вращения
мм.
принимаем внешний диаметр статора
, м
м
1.2 Принимая, что размеры пазов не зависят от числа полюсов машины, получим приближенное выражение внутреннего диаметра статора, м.
, (1)
где KD – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и наружного диаметров сердечника статора асинхронной машины серии 4А. При числе полюсов p=4, по таблице 9.9 [1]; принимаем KD = 0,68
![]()
1.3 Полюсное деление
, м
(2)
м
1.4 Расчетная мощность, ВА.
, (3)
где P2 – мощность на валу двигателя, P2 =15∙103 Вт;
kE – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, которое приближенно определяем по рис. 9.20 [1] Принимаем
kE = 0,975;
![]()
1.5 Электромагнитные нагрузки предварительно определяем по рис 9.22б, (стр. 346 [1]), в зависимости от высоты оси вращения h = 160 мм и степени защиты двигателя IP44 откуда
А/м,
Тл
1.6 Обмоточный коэффициент
(предварительно для однослойной обмотки при 2р =4) принимаем ![]()
1.7 Расчетная длина магнитопровода lδ, м
, (4)
где
- коэффициент формы поля
(принимаем предварительно) ,
;
- синхронная угловая частота
двигателя, рад/с;
(5)
рад/с,
м
1.8 Значение отношения
. Критерий правильности
выбора главных размеров - отношение расчетной длины магнитопровода к полюсному
делению
(6)
![]()
находится в допустимых пределах (рис.
9.25 а стр. 348 [1])
2. РАСЧЁТ СТАТОРА
2.1 Определение
,
и площади поперечного
сечения провода обмотки статора
.1.1 Предельные значения
зубцового деления статора
, мм,
определяем согласно рисунку 9.26
Здесь и далее [1] не отмечается ввиду ссылок на один источник (см. список использованной литературы).
мм;
мм.
2.1.2 Число пазов статора
,
определяем по формулам
(7)
![]()
,
![]()
Принимаем Z1=48, тогда число пазов на полюс и фазу:
(8)
![]()
является целым числом. Обмотка
однослойная.
2.1.3 Зубцовое деление
статора (окончательно)
, м, определяется
из формулы :
(9)
м
2.1.4 Предварительное
число эффективных проводников в пазу
при
условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (a=1)
, (10)
где
- номинальный ток обмотки
статора, А;
А – принятое ранее значение линейной нагрузки, А = 32∙103 А/м;
(11)
А.
Тогда
.
2.1.5 Принимаем a=1, тогда
, (12)
проводника в пазу
2.1.6 Находим окончательные значения:
Число витков в фазе![]()
, (13)
![]()
Линейная нагрузка
, А/м
(14)
А/м
Магнитный поток
, Вб
, (15)
где kоб1=kр1= 0,958 – обмоточный коэффициент, принимаемый по табл. 3.16 для однослойной обмотки с q=4;
Вб.
Индукция в воздушном
зазоре
,Тл
(16)
Тл
По рисунку 9.22 б (стр.
346 [1]) определяем, что значения
и
лежат в допустимых
пределах.
2.1.7 Предварительная
плотность тока в обмотке статора
, А/м2
(17)
А/м2.
Величину (AJ1) определяем по рис. 9,27 б (стр. 355 [1]) , АJ1=180![]()
2.1.8 Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно), a=1
(18)
мм2
Сечение эффективного проводника (окончательно):
Принимаем
, тогда
(19)
мм2.
Принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ (по приложению 3, стр. 713 [1]):
мм,
мм2,
мм,
![]()
мм2
2.1.9 Плотность тока в обмотке статора (окончательно)
(20)
А/мм2
2.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Паз статора определяем по рис. 9.29 a, (стр. 361[1]) с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.
2.2.1 По таблице 9.12
(стр. 357[1]) предварительно принимаем
Тл
и
Тл, тогда
, (21)
где по табл. 9.13 (стр.
358[1]) для оксидированной стали марки 2013
;
- длина стали сердечника статора;
м
мм
Высота ярма статора
, м
(22)
м
мм
2.2.2 Размеры паза в
штампе
;
и
,
где
- ширина шлиц паза, мм;
- высота шлиц паза, мм;
Высота паза
, м
, (23)
мм
2.2.3 Определение размеров b1и b2, мм
(24)
мм
, (25)
мм
(26)
мм

Рисунок 1 - Паз статора спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором
2.2.4 Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку
Припуски по ширине и высоте паза по табл. 9.14[1], мм
, (27)
мм.
, (28)
мм.
, (29)
мм.
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки
, (30)
где
- площадь, занимаемая
корпусной изоляцией в пазу, мм2;
- площадь поперечного сечения
прокладок в пазу, мм2;
![]()
(31)
мм2
мм2
2.2.5 Коэффициент заполнения паза
(32)
![]()
Полученное значение
допустимо для
механизированной укладки обмотки.
3. РАСЧЁТ РОТОРА
3.1 Воздушный зазор
определяем по рис. 9.31
Принимаем
мм
3.2 Число пазов ротора
определяем по табл. 9.18
Принимаем ![]()
3.3 Внешний диаметр
ротора
, м
, (33)
м
3.4 Длина магнитопровода
ротора
, м
м
3.5 Зубцовое деление
ротора
, мм
, (34)
мм
3.6 Внутренний диаметр
ротора
, м, равен диаметру вала,
так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал
, (35)
где
- определяем согласно
табл. 9.19 (стр. 385 [1])
мм
3.7 Ток в обмотке ротора
, А
(36)
где
- коэффициент, учитывающий
влияние тока намагничивания на отношение I1/I2;
-
число фаз;
, (37)
![]()
, (38)
где
- коэффициент скоса,
принимаем
, т.к. пазы выполняем без
скоса;
![]()
А
3.8 Площадь поперечного
сечения (предварительно)
, мм2
, (39)
где
- плотность тока в стержне
литой клетки, принимаем
;
мм2
3.9 Паз ротора определяем
по рис. 9.40 б. Принимаем:
,
и ![]()
Допустимая ширина зубца
, мм
, (40)
где
Тл. Принимаем по табл.
9.12, стр. 357 [1]);
м
мм
Размеры паза
(41)
мм
(42)
мм
, (43)
мм
3.10 Уточняем ширину зубцов ротора
, (44)
мм
, (45)
мм;
мм.
где
полная высота паза, мм;
(46)
мм
3.11 Площадь поперечного
сечения стержня
, мм2
(47)
мм2
Плотность тока в стержне
, А/м
(48)
А/м
Результирующая плотность тока получилась на 6,4% меньше предварительно заявленной в п. 3.1.8, что является допустимым отношением

Рисунок 2 – Трапецеидальный паз короткозамкнутого ротора полузакрытого типа
3.12 Площадь поперечного
сечения короткозамыкающих колец
, мм2
, (49)
где
- ток в короткозамыкающем
кольце, А;
- плотность тока в короткозамыкающем
кольце, А/м2;
, (50)
Откуда
(51)
![]()
А.
(52)
А/м2
![]()
3.13 Размеры короткозамыкающих колец
, (53)
мм
3.14 Ширина замыкающих
колец
,
(54)
мм
(55)
мм2
3.15 Средний диаметр
замыкающих колец
, м
, (56)
мм
4. РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
Магнитопровод из стали 2013, толщина листа 0,5 мм
4.1 Магнитное напряжение
воздушного зазора
, А
, (57)
где
- коэффициент воздушного
зазора,
(58)
![]()
(60)

А.
4.2 Магнитное напряжение
зубцовой зоны статора
, А
, (61)
где
мм;
Расчетная индукция в
зубцах
, Тл
(62)
Тл
где
>1,8 Тл., необходимо
учесть ответвление потока в паз и найти действительную индукцию в зубце
. Коэффициент
по высоте ![]()
А.
Действительная индукция
, Тл
, (63)
где
- коэффициент,
определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца;
(64)
, (65)
![]()
![]()
Принимаем
Тл, проверяем соотношение
и
:
; где для
Тл по табл. П1.7
А/м
4.3 Магнитное напряжение
зубцовой зоны ротора
, А
; (66)
А.
При зубцах по рис. 9.40,
б из табл. 9.20
мм; индукция в
зубце
; (66)
Тл.
По табл. П.1.7 для
Тл находим
А/м
4.4 Коэффициент насыщения
зубцовой зоны ![]()
(67)
![]()
4.5 Магнитное напряжение ярма статора
, (68)
Где
; (69)
м;
; (70)
м;
А;
; (71)
Тл.
При отсутствии радиальных
вентиляционных каналов в статоре
м),
для
Тл по табл. П1.6 находим
А/м
4.6 Магнитное напряжение
ярма ротора
, А
, (72)
Где
; (73)
м;
; (74)
м;
А;
; (75)
Тл,
где для четырехполюсных
машин при 0,75
<![]()
; (76)
м,
где для
Тл по табл. П1.6 находим
А/м.
4.7 Магнитное напряжение
на пару полюсов
, А
, (77)
А.
4.8 Коэффициент насыщения
магнитной цепи ![]()
(78), ![]()
4.9 Намагничивающий ток
, А
, (79)
А
Относительное значение ![]()
; (80)
; 0,2<
<0,3.
5. ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО РЕЖИМА
5.1 Активное сопротивление обмотки статора
, (81)
где для класса
нагревостайкости изоляции
расчетная
температура
С; для медных проводников
Ом·м);
площадь поперечного
сечения эффективного проводника, м2; L1 – общая длина эффективных проводников фазы обмотки, м;
Ом.
Длина проводников фазы обмотки
; (82)
м;
; (83)
м;
м;
, (84)
где
м; по табл. 9.23
;
м;
; (85)
м.
Длина вылета лобовой части катушки
, (86)
где по табл. 9.23 ![]()
мм.
Относительное значение ![]()
; (87)
.
5.2 Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора
; (88)
Ом;
, (89)
где
;
где
Ом·м удельное
сопротивление алюминия;
Ом;
; (90)
Ом;
Приводим
к числу витков обмотки
статора
, (91)
где
;
Ом;
Относительное значение
; (92)
.
5.3 Индутивное сопротивление фазы обмотки статора
; (93)
Ом,
Где
, (94)
(95)
мм
мм
(96)
мм;
, так как проводники закреплены
пазовой крышкой;
;
;
м;
;
; (97)
;
; (98)
; (99)
;
.
Относительное значение
; (100)
.
5.4 Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора
, (101)
где
; (102)
; (103)
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм2;
;
; (104)
;
; (105)
; (106)
; (107)
;
Ом
так как при закрытых
пазах
.
Приводим
к числу витков статора
; (108)
Ом.
Относительное значение
(109)
.
6. РАСЧЁТ ПОТЕРЬ
6.1 Потери в стали основные.
, (110)
где [
для стали 2013 по табл. 9.28]
; (111)
кг;
; (112)
кг;
;
;
Вт.
6.2 Поверхностные потери в роторе.
, (113)
Где
; (114)
Вт/м2;
;
; (115)
Тл;
Для
;
;
Вт.
6.3 Пульсационные потери в зубцах ротора.
, (116)
Где
; (117)
Тл;
Тл;
;
; (118)
кг;
;
;
Вт.
6.4 Сумма добавочных потерь в стали
, (119)
где
;
Вт.
6.5 Полные потери в стали
; (120)
Вт.
6.6 Механические потери
; (121)
Вт.
6.7 Холостой ход двигателя
, (122)
где
; (123)
; (124)
Вт;
А;
А;
; (125)
.
7. РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
7.1 Параметры:
Сопротивление
, Ом
(126)
Ом
Сопротивление
, Ом
(127)
Ом
(128)
![]()
(129)
![]()
Активная составляющая
тока синхронного холостого тока
, А
(130)
А
![]()
(131)
Ом
(132)
Ом
Потери, не изменяющиеся
при изменении скольжения
, кВт
кВт
7.2 Рассчитываем рабочие характеристики для различных скольжений s = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03. Результаты расчета сведены в таблицу 1.
Данные спроектированного двигателя:


![]()
Графики рабочих характеристик спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором изображены на рисунках 3, 4, 5, .
Таблица 1 – Рабочие характеристики асинхронного двигателя
| № п/п | Расчётная формула | Размерность | Скольжение s | sном | ||||||
| 0,005 | 0,01 | 0,015 | 0,02 | 0,025 | 0,03 | 0,035 | 0,024 | |||
| 1 | а`r`2/s | Ом | 39,10 | 19,55 | 13,03 | 9,77 | 7,82 | 6,52 | 5,59 | 8,15 |
| 2 | R | Ом | 39,46 | 19,91 | 13,40 | 10,14 | 8,18 | 6,88 | 5,95 | 8,51 |
| 3 | X | Ом | 1,65 | 1,65 | 1,65 | 1,65 | 1,65 | 1,65 | 1,65 | 1,65 |
| 4 | Z | Ом | 39,50 | 19,98 | 13,50 | 10,27 | 8,35 | 7,08 | 6,17 | 8,67 |
| 5 | I2" | А | 5,57 | 11,01 | 16,30 | 21,42 | 26,35 | 31,09 | 35,63 | 25,38 |
| 6 | cosф2' | 0,999 | 0,997 | 0,993 | 0,987 | 0,980 | 0,972 | 0,964 | 0,982 | |
| 7 | sinф2' | 0,042 | 0,083 | 0,122 | 0,161 | 0,198 | 0,233 | 0,267 | 0,190 | |
| 8 | I1a | А | 6,09 | 11,49 | 16,70 | 21,66 | 26,35 | 30,76 | 34,86 | 25,44 |
| 9 | I1p | А | 8,14 | 8,82 | 9,90 | 11,35 | 13,12 | 15,16 | 17,43 | 12,74 |
| 10 | I1 | А | 10,17 | 14,49 | 19,41 | 24,45 | 29,44 | 34,29 | 38,97 | 28,45 |
| 11 | I2' | А | 5,71 | 11,29 | 16,71 | 21,95 | 27,01 | 31,87 | 36,52 | 26,02 |
| 12 | P1 | кВт | 4,02 | 7,59 | 11,02 | 14,30 | 17,39 | 20,30 | 23,01 | 16,79 |
| 13 | Pэ1 | кВт | 0,110 | 0,224 | 0,401 | 0,637 | 0,923 | 1,252 | 1,618 | 0,862 |
| 14 | Pэ2 | кВт | 0,018 | 0,071 | 0,156 | 0,269 | 0,407 | 0,567 | 0,744 | 0,378 |
| 15 | Рдоб | кВт | 0,020 | 0,038 | 0,055 | 0,071 | 0,087 | 0,101 | 0,115 | 0,084 |
| 16 | ΣР | кВт | 0,638 | 0,823 | 1,102 | 1,467 | 1,907 | 2,411 | 2,967 | 1,814 |
| 17 | Р2 | кВт | 3,38 | 6,76 | 9,92 | 12,83 | 15,49 | 17,89 | 20,04 | 14,98 |
| 18 | η | 0,841 | 0,892 | 0,900 | 0,897 | 0,890 | 0,881 | 0,871 | 0,892 | |
| 19 | cosф | 0,599 | 0,793 | 0,860 | 0,886 | 0,895 | 0,897 | 0,894 | 0,894 |

Рисунок 3 – Зависимость ![]()

Рисунок 4 – Зависимость ![]()

Рисунок 5 – Зависимость ![]()
8. РАСЧЕТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
8.1 Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффектавытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния)
Произведём подробный
расчёт пусковых характеристик для
. Данные
расчёта остальных точек представлены в таблице 2.
Данные спроектированного двигателя:
![]()
![]()
Активное сопротивление
обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока
, Ом
(133)
Высота стержня в пазу
, м
(134)
мм
м
Приведённая высота
стержня ![]()
(135)
![]()
Если
находим
по рис 9.57 (стр.428 )
Глубина проникновения
тока
, мм
(136)
мм
Коэффициент ![]()
(137)
где
площадь сечения, мм2
(138)
(139)
мм
мм2
![]()
Коэффициент общего
увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока ![]()
, (140)
где для роторов без
радиальных вентиляционных каналов с литой обмоткой
Ом;
![]()
Ом
Индуктивное сопротивление
обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока
, Ом
, (141)
где
коэффициент изменения
индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения
тока;
Согласно тому, что
, тогда
, рис. 9.58 (стр. 428);
, (142)
где
коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния с учётом эффекта вытеснения тока;
, (143)
Где
, (144)

![]()
![]()
Ом
Пусковые параметры.
Индуктивное сопротивление
взаимной индукции
, Ом
(145)
Ом
Коэффициент ![]()
(146)
![]()
Расчёт токов с учётом
влияния эффекта вытеснения тока
и
, А
(147)
, (148)
Сопротивление
, Ом
, (149)
Ом
Сопротивление
, Ом
(150)
Ом
Ток в обмотке ротора
, А
А
А
Таблица 2 – Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока
| № | Расчетная формула | Размер-ность | Скольжение | |||||
| 1 | 0,8 | 0,5 | 0,2 | 0,1 |
|
|||
| 1 |
|
- | 1,81 | 1,63 | 1,28 | 0,81 | 0,57 | - |
| 2 |
|
- | 0,66 | 0,45 | 0,19 | 0,04 | 0,01 | - |
| 3 |
|
мм | 17,2 | 19,7 | 23,9 | 28,5 | 28,5 | 28,5 |
| 4 |
|
- | 1,46 | 1,3 | 1,12 | 1 | 1 | 1 |
| 5 |
|
- | 1,32 | 1,21 | 1,08 | 1 | 1 | 1 |
| 6 |
|
Ом | 0,246 | 0,225 | 0,2 | 0,186 | 0,186 | 0,186 |
| 7 |
|
- | 0,81 | 0,86 | 0,93 | 0,97 | 0,99 | 0,98 |
| 8 |
|
- | 2,33 | 2,4 | 2,49 | 2,54 | 2,57 | 2,55 |
| 9 |
|
- | 0,95 | 0,97 | 0,98 | 0,99 | 1 | 1 |
| 10 |
|
Ом | 0,866 | 0,885 | 0,894 | 0,903 | 0,912 | 0,908 |
| 11 |
|
Ом | 0,605 | 0,641 | 0,762 | 1,3 | 2,25 | 1,7 |
| 12 |
|
Ом | 1,55 | 1,57 | 1,58 | 1,59 | 1,6 | 1,6 |
| 13 |
|
А | 132,2 | 129,7 | 125,4 | 107,1 | 79,7 | 94,2 |
| 14 |
|
А | 135,1 | 132,6 | 128,2 | 109,6 | 81,7 | 96,8 |
8.2 Расчёт пусковых характеристик с учётом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
Произведём подробный
расчёт пусковых характеристик для
. Данные
расчёта остальных точек представлены в таблице 3.
Индуктивные сопротивления обмоток.
Фиктивная индукция потока
рассеяния в воздушном зазоре
, Тл
, (151)
где
средняя МДС обмотки,
отнесённая к одному пазу обмотки статора, А;
рассчитываемый коэффициент;
, (152)
где
коэффициент насыщения,
;
ток статора, без учёта насыщения, А;
число параллельных ветвей обмотки
статора;
число эффективных проводников в пазу
статора;
коэффициент, учитывающий уменьшение
МДС паза,
;
коэффициент укорочения шага обмотки,
;
А
(153)
![]()
Тл
При
Тл,
по рис. 9.61 (стр. 432 )
Коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения для
открытого паза ![]()
, (154)
где
уменьшение коэффициента проводимости
для полуоткрытых пазов статора;
, (155)
где
значение дополнительного
эквивалентного раскрытия пазов статора;
(156)
![]()
(157)
мм
![]()
![]()
Коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния
насыщения ![]()
(158)
![]()
Индуктивное сопротивление
фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения
,
Ом
(159)
Ом
Коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения и
вытеснения тока ![]()
, (160)
где
уменьшение коэффициента
проводимости для открытых и полуоткрытых пазов ротора;
, (161)
где
высота для закрытых пазов
ротора, мм;
(162)
мм
значение дополнительного
эквивалентного раскрытия пазов ротора;
(163)
![]()
![]()
Коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения ![]()
, (164)
![]()
Приведённое индуктивное
сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения
, Ом

(165)
![]()
Ом
Коэффициент насыщения ![]()
, (166)
где
индуктивное сопротивление
взаимной индукции, Ом
(167)
Ом
![]()
Расчёт токов и моментов.
Сопротивление
, Ом
(168)
Ом
Индуктивное сопротивление
, Ом
(169)
Ом
Ток в обмотке ротора
, А
(170)
А
Ток насыщения
, А
(171)
А
Коэффициент насыщения ![]()
![]()
Кратность пускового тока ![]()
, (172)
![]()
Кратность пускового
момента ![]()
, (173)
![]()
Критическое скольжение ![]()
, (174)

Таблица 3 – Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
|
№ п/п |
Расчетная формула | Скольжение | ||||||
| 1 | 0,8 | 0,5 | 0,2 | 0,1 |
|
|||
| 1 |
|
- | 1,35 | 1,30 | 1,20 | 1,10 | 1,05 | 1,08 |
| 2 |
|
А | 3668 | 3467 | 3094 | 2422 | 1725 | 2102 |
| 3 |
|
Тл | 4,69 | 4,43 | 3,95 | 3,1 | 2,21 | 2,69 |
| 4 |
|
- | 0,5 | 0,53 | 0,61 | 0,72 | 0,84 | 0,79 |
| 5 |
|
мм | 4,2 | 3,95 | 3,28 | 2,35 | 1,34 | 1,76 |
| 6 |
|
- | 1,17 | 1,18 | 1,2 | 1,25 | 1,31 | 1,28 |
| 7 |
|
- | 0,87 | 0,92 | 1,06 | 1,25 | 1,46 | 1,37 |
| 8 |
|
Ом | 0,505 | 0,514 | 0,538 | 0,574 | 0,615 | 0,597 |
| 9 |
|
- | 1,013 | 1,013 | 1,014 | 1,014 | 1,016 | 1,015 |
| 10 |
|
мм | 6,85 | 6,44 | 5,34 | 3,84 | 2,19 | 2,88 |
| 11 |
|
- | 1,78 | 1,86 | 1,96 | 2,06 | 2,17 | 2,11 |
| 12 |
|
- | 1,05 | 1,11 | 1,27 | 1,5 | 1,76 | 1,65 |
| 13 |
|
Ом | 0,593 | 0,617 | 0,662 | 0,72 | 0,787 | 0,754 |
| 14 |
|
Ом | 0,6 | 0,64 | 0,76 | 1,3 | 2,24 | 1,7 |
| 15 |
|
Ом | 1,11 | 1,14 | 1,21 | 1,3 | 1,41 | 1,36 |
| 16 |
|
А | 174,4 | 168,3 | 153,9 | 119,7 | 83,1 | 101,1 |
| 17 |
|
А | 177 | 170,9 | 156,4 | 122 | 84,6 | 103,1 |
| 18 |
|
- | 1,31 | 1,29 | 1,22 | 1,11 | 1,04 | 1,07 |
| 19 |
|
- | 6,2 | 6,0 | 5,5 | 4,3 | 3,0 | 3,6 |
| 20 |
|
- | 1,43 | 1,52 | 1,82 | 2,54 | 2,45 | 2,59 |
Графики пусковых характеристик спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором изображены на рисунке 6 и рисунке 7.

Рисунок 6 – Зависимость ![]()

Рисунок 7 – Зависимость ![]()
Спроектированный
асинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим
показателям (КПД и
), так и по
пусковым характеристикам.
9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
Превышение температуры
внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри
двигателя
, 0С
, (175)
где
коэффициент, учитывающий,
что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся
через станину непосредственно в окружающую среду,
по
табл. 9.35 (стр. 450);
коэффициент теплоотдачи с
поверхности.
по рис. 9.67 б (стр.
450);
- электрические потери в обмотке
статора в пазовой области, Вт;
, (176)
где
Вт по таблице 1;
коэффициент увеличения потерь,
;
Вт
![]()
Перепад температуры в
изоляции пазовой части обмотки
, 0С
, (177)
расчётный периметр поперечного
сечения паза статора, равный для полузакрытых трапецеидальных пазов;
средняя эквивалентная
теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости
;
среднее значение коэффициента
теплопроводности внутренней изоляции,
по рис. 9.69 (стр. 453 );
, (178)
![]()
, тогда по рис. 9.69 (стр. 453[1])
![]()
Перепад температуры в
толщине изоляции лобовых частей
, 0С
, (179)
где
- электрические потери в
обмотке статора в пазовой области, Вт;
периметр
условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки, м,
м;
односторонняя толщина
изоляции лобовой части катушки, мм,
мм, по
таблице гл. 3;
, (180)
Вт
![]()
Превышение температуры
наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя
, 0С
(181)
![]()
Среднее превышение
температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя
, 0С
(182)
![]()
Превышение температуры
воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды
, 0С
, (183)
где
сумма потерь, отводимых в
воздух внутри двигателя, Вт;
коэффициент подогрева воздуха, Вт/м2∙0С,
по рис. 9.67, б (стр. 450
);
эквивалентная поверхность
охлаждения корпуса, м2;
, (184)
, (185)
где
Вт по табл. 1 для
;
Вт
Вт
, (186)
где
условный периметр
поперечного сечения рёбер корпуса двигателя,
м,
по рис 9.70 (стр. 453);
м2
![]()
Среднее превышение
температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
, 0С
, (187)
![]()
Проверка условий охлаждения двигателя
Требуемый для охлаждения
расход воздуха
, м3/с
, (188)
где
коэффициент, учитывающий
изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса;
, (189)
где коэффициент
при
мм;
![]()
м3/с
Расход воздуха,
обеспечиваемый наружным вентилятором
, м3/с
, (190)
м3/с
Выполняется условие
.
Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха
Вывод: спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Копылов, И.П. Проектирование электрических машин [Текст]: Учеб. пособие 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., 2002. – 757 с.
2. Кацман, М.М. Электрические машины [Текст]: Учеб. для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования / М.М. Кацман. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр "Академия", 2003. – 496 с.
| Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 200 ... | |
|
Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 200 КВт Содержание Введение 1. Расчет и конструирование двигателя 1.1 Выбор главных ... 8.30 в целях определения токов в пусковых режимах для дальнейшего учета влияния насыщения на пусковые характеристики двигателя. Масштаб чертежа 1:2. На поперечном виде двигателя, на местном разрезе показаны паз и зубец статора и ротора. |
Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа |
| Расчёт генератора | |
|
Введение Синхронной машиной (СМ) называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической ... 3.5 Укорочение шага обмотки статора по пазам (11.37) Обмотка статора при короткозамкнутых обмотках ротора (11.205) |
Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа |
| Асинхронный двигатель | |
|
Содержание Введение.. 4 1. Выполнение и содержание расчетов.. 6 1.1. Выбор главных размеров.. 6 1.2. Определение параметров статора.. Переменный ток, подаваемый в трехфазную обмотку статора двигателя, формирует в нем вращающееся магнитное поле. Таблица 4. Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния |
Раздел: Рефераты по физике Тип: реферат |
| Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя | |
|
Министерство образования Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего ... В пазы фазного ротора укладывают трехфазную обмотку, выполняемую по типу обмотки статора. Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, Ом |
Раздел: Рефераты по информатике, программированию Тип: дипломная работа |
|
Реферат Ускорение научно-технического прогресса требует всемерной автоматизации производственных процессов. Для этого необходимо создать электрические ... Плотность тока в обмотке статора (окончательно), А/мм2: Активное сопротивление обмотки ротора, приведённое к числу витков обмотки статора, Ом: |
Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа |