Проектирование двухскоростного асинхронного двигателя для привода деревообрабатывающих станков
Содержание
Лист.
Введение 1
1. Электромагнитный расчёт 3
1.1. Выбор главных размеров 3
1.2. Определение числа пазов, числа витков и провода 4
обмотки статора
1.3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора 6
и воздушного зазора
1.4. Расчёт ротора 7
1.5. Расчёт магнитной цепи для 2р=2 9
1.6. Параметры рабочего режима для 2р=2 12
1.7. Расчёт потерь для 2р=2 15
1.8. Расчёт магнитной цепи для 2р=4 17
1.9. Параметры рабочего режима для 2р=4 19
1.10. Расчёт потерь для 2р=4 21
1.11. Расчёт рабочих характеристик для 2р=4 23
1.12. Расчёт пусковых характеристик для 2р=2 24
без учёта эффекта вытеснения тока и насыщения
1.13. Расчёт пусковых характеристик для 2р=2 с учётом 27
влияния эффекта вытеснения тока и насыщения
1.14. Расчёт пусковых характеристик для 2р=4 32
без учёта эффекта вытеснения тока и насыщения
1.15. Расчёт пусковых характеристик для 2р=4 с учётом 34
влияния эффекта вытеснения тока и насыщения
2. Тепловой расчёт 38
3. Механический расчёт вала 41
4. Технологический процесс 47
изготовления обмотки статора
4.1. Основные технологические операции 47
4.2. Стандартизация 53
5. Шум и вибрация электрических машин 56
6. Техника безопасности 70
6.1. Вопросы обеспечения техники безопасности 70
при изготовлении обмотки статора
6.2. Электробезопасность при эксплуатации электродвигателя 74
6.3. Пожарная безопасность 80
при эксплуатации электродвигателя
7. Экономический расчёт 83
7.1. Описание конструкции 83
7.2. Структурно-функциональный анализ 83
асинхронного двигателя
7.3. Определение себестоимости и оптовой цены 89 спроектированного двигателя
7.4. Определение экономической эффективности 94
7.5. Определение экономического эффекта 97
Заключение 100
Литература 101
Приложение:
тех. задание на дипломное проектирование – 2л.
спецификация – 1л.
Введение
Асинхронные двигатели в силу ряда достоинств (относительная дешевизна, высокие энергетические показатели, простота обслуживания) являются наиболее распространёнными среди всех электрических машин. Они – основные двигатели в электроприводах практически всех промышленных предприятий.
Рассматриваемый в данной дипломной работе двигатель – многоскоростной, а именно – двухскоростной. Многоскоростные двигатели обычно выполняются с короткозамкнутым ротором. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проще по устройству и обслуживанию, а так де дешевле и легче в работе, относительно двигателей с фазным ротором.
Многоскоростные двигатели применяются в металлорежущих и деревообрабатывающих станках, в грузовых и пассажирских лифтах, для приводов вентиляторов и насосов, и в ряде других случаев. Область применения таких двигателей очень широка. Проектируемый двигатель используется в деревообрабатывающем производстве в приводах деревообрабатывающих станков. Деревообрабатывающие производства относятся к помещениям II класса по огнестойкости категории В (К категории В относятся производства связанные с обработкой твёрдых сгораемых веществ и материалов, а так же жидкостей с температурой возгорания выше 120ºС.), поэтому двигатель имеет закрытое исполнение IP44.
Наиболее часто применяются на практике полюснопереключаемые обмотки соотношением числа полюсов 1:2. Полюснопереключаемая обмотка для скоростей 1:2 выполняется, как правило, в виде двухслойной петлевой обмотки, так как однослойная обмотка даёт менее благоприятные кривые полей.
Каждая фаза обмотки с переключением числа пар полюсов в отношении 1:2 состоит из двух частей, или половин, с одинаковым количеством катушечных групп в каждой части.
Шаг обмотки при 2p1 полюсах, как правило, выбирается равным полюсному делению при 2p2 полюсах.
Удвоенное число полюсов получается при изменении направления тока в одной из двух частей каждой фазы, что делается путём переключения этих частей. Полюсное деление при этом будет равно половине полюсного деления при меньшем числе полюсов.
При переключении многоскоростной обмотки магнитные индукции на отдельных участках магнитной цепи в общем случае изменяются, что необходимо иметь ввиду при проектировании двигателя, чтобы, с одной стороны, добиться по возможности более полного использования материалов двигателя, а с другой стороны – не допустить чрезмерного насыщения цепи.
Масса и стоимость многоскоростных двигателей несколько больше, чем масса и стоимость обычных односкоростных асинхронных двигателей.
1. Электромагнитный расчёт
1.1. Выбор главных размеров
1. Высота оси вращения h=112мм
Da=0,197м (см. табл. 9.8 «Проектирование электрических машин», под ред. И.П. Копылова)
2. Внутренний диаметр статора:
D=kd*Da=0,55*0,197=0,1084 м,
где kd=0,55 (по табл. 9.9)
3. Полюсное деление τ:
τ=πD/2p=π*0,1084/2*1=0,1703 м
4. Расчётная мощность:
kE=0,97 по рис. 9.20; η=0,86; Cos φ=0,86 по рис. 9.21a
5. Электромагнитные нагрузки (предварительно) по рис. 9.22а:
А=24*103 А/м; Bδ=0,75Тл.
6. Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки:
;
7. Расчётная длина магнитопровода:
[Ω=2πf/p=2π*50/1=314,2]; kB=1,11.
8. Отношение
немного превышает рекомендуемое значение.
1.2. Определение Z1, W и площади поперечного сечения провода обмотки статора
9. Предельное значение tz1 (по рис. 9.26):
tz1max=0,016 м
tz1min=0,013 м
10. Число пазов статора:
Принимаем Z1=24, тогда q1=Z1/2pm=24/2*1*3=4
11. Зубцовое деление статора (окончательно):
12. Число эффективных проводников в пазу (предварительно, при условии а=1):
13. Принимаем а=2, Uп=2*22=44
14. Окончательные значения:
число витков в фазе
линейная нагрузка
магнитный поток
для двухслойной обмотки двухскоростного асинхронного двигателя
индукция в воздушном зазоре
Значения А и Bδ находятся в допустимых пределах (см. рис. 9.22,a).
15. Плотность тока в обмотке статора (предварительно)
A по п.14 23,814*103; (AJ1)=140*109 по рис. 9.27,а
16. Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно),
17. Сечение эффективного проводника (окончательно):
принимаем nэл=1, тогда qэл=qэф/nэл=1,306 мм2
принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ (см. приложение 3)
dэл=1,32; qэл=1,368; qэф= nэл*qэл=1*1,368=1,368 мм2; dэл.из.=1,405 мм
18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно):
1.3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
19. Принимаем предварительно по табл. 9.12
Bz1=1,9; Ba=1,55; тогда
kc=0,95 по табл. 9.13 для оксидированной стали марки 2013.
20. Размеры паза в штампе:
bш1=3,5; hш1=0,5\45о
21. Размеры паза в свету с учётом припуска на сборку:
площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки:
22. Коэффициент заполнения паза
Полученное значение kз допустимо для механизированной укладки.
1.4. Расчёт ротора
23. Воздушный зазор
принимаем δ=0,5*10-3м (по рекомендации табл. 9.9; Гольдверг «Проектирование электрических машин»)
24. Число пазов ротора.
Z2=18 по табл. 9.18 со скосом пазов.
25. Внешний диаметр ротора
26. Длина магнитопровода
27. Зубцовое деление ротора
28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, тк сердечник ротора непосредственно насаживается на вал
(по табл 9.19)
29. Ток в обмотке ротора.
где
пазы выполняются со скосом
; bск- скос пазов = tZ2
30. Площадь поперечного сечения стержня (предварительно)
Плотность тока J2 принимаем J2=3*106 A/м2
31. Паз ротора определяем по рис. 9.40a
принимаем bш2=1,5мм; hш2=0,75мм; h’ш2=0
- принимаем по табл. 9.12
; - дополнительная ширина зубца
Размеры паза
32. Уточняем ширину зубцов ротора
b//2 = π - b2 = π- 6,8 = 7,8 мм
hn2= hш2 + + h1 + = 0,75++ 6,6 + = 15,3 мм
b//Z2 = b/Z2 = 7,8 мм
Принимаем b1 = 9,1 мм; b2 = 6,8 мм; h1 = 6,6 мм
33. Площадь поперечного сечения стержня:
qc = = (9,12+6,82) + (9,1+6,8)