Курсовая работа (т): Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором

Внешний диаметр ротора:

 м.

Длина сердечника ротора принимается равной длине сердечника статора: l₂ = l_d = 0,142 м.

Зубцовое деление ротора:

 м.

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал [с.385, формула 9-102]:

 м;

где k_B = 0,23 - эмпирический коэффициент [с.385, табл. 9-19], зависит от h и 2р.

Ток в стержне ротора [с.370, формула 9-57]:

,

где k_i - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания на отношение I₁ / I₂ [с.183, рис. 6-22]:

;

Значение коэффициента приведения токов v_i [с.374, формула 9-66]:

,

;

А.

Площадь поперечного сечения стержня предварительно [с.375, формула 9-68]:

,

где J₂ =А /м² - плотность тока в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием, пределы((2,5¸3,5)), тогда:

 м².

Выбираем пазы ротора грушевидной формы. Форма паза и конструкция обмотки короткозамкнутого ротора определяются требованиями к пусковым характеристиками двигателя и его мощностью. В асинхронных двигателях мощностью до 50 - 60 кВт обычно выполняют грушевидные пазы и литую обмотку из алюминия (Приложение Д).

Размеры шлица [с.380]: b_ш2 =1,5·10^-3 м; h_ш2 =0,75·10^-3 м.

Выбираем допустимую индукцию для зубцов ротора [с.357, табл. 9,12] В_Z2 =1,75 Тл.

Допустимая ширина зубца [с.380, формула 9-75]:

 м.

Размеры паза рассчитаем, исходя из условия постоянства ширины зубцов ротора [с.380, формулы 9-76, 9-77, 9-78]:

мм;

мм;

 м.

Площадь поперечного сечения стержня [с.380, формула 9-79]:

,

Полная высота паза:

 м.

Плотность тока в стержне:

 А /м².

Выбираем короткозамыкающие кольца [с.376, рис.9-37,б]:

ток в короткозамкнутом кольце [с.376, формула 9,70]:

,

где Δ - коэффициент [с.376, формула 9,71]:

;

тогда: A.

Плотность тока в замыкающих кольцах выбирают в среднем на 15 - 20% меньше, чем в стержнях из-за лучших условий охлаждения колец, а также потому, что в машинах, в которых для улучшения пусковых характеристик используют эффект вытеснения тока, большое сопротивление замыкающих колец снижает кратность увеличения общего сопротивления обмотки ротора при пуске.

Рисунок 2 - Грушевидные пазы ротора

A / м².

Площадь поперечного сечения кольца [с.376, формула 9-72]:

 м².

Размеры замыкающих колец:

 м;

 м;

 м.

Расчёт магнитной цепи

Магнитопровод из стали марки 2013- это тонколистовая холоднокатаная изотропная электротехническая сталь, выпускается в виде рулонов, листов и резаной ленты. По типу покрытия эти стали выпускаются с термостойким электроизоляционным покрытием, с нетермостойким и без покрытия. Толщина листов 0,5 мм.

Магнитное напряжение воздушного зазора [c.386, формула 9-103]:

,

где k_δ - коэффициент воздушного зазора машины [c.174, формула 4-19]:

,

m₀ - магнитная постоянная, m₀ = 4p×10^-7 Гн/м, где

,

тогда:

,

 А.

Для определения магнитного напряжения зубцовой зоны статора прежде найдём индукцию в ней [c.387, формула 9-105]:

 Тл.

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора [с.387, формула 9-105а]:

_Z1 - высота зубца, h_Z1 = h_П = 0,0185м; _Z1- напряженность поля в зубцах статора [c.701, табл. П 1.10] _Z1= 1890 А /м, для В_Z1 = 1,87 Тл.

тогда:

 А.

Для определения магнитного напряжения зубцовой зоны ротора прежде найдём индукцию в ней [c.390, формула 9-109]:

Тл.

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора [с.388, формула 9-108]:

_Z2 - высота зубца, h_Z2 = h_П2-0,1·b2= 0,0187 м;

H_Z2- напряженность поля в зубцах ротора [с.701, табл. П 1.10]: _Z2= 1330 А /м, дляВ_Z2 = 1,75 Тл,

тогда:

 А.

Коэффициент насыщения зубцовой зоны [с.391, формула 9-115]:

пределы (1,2¸1,6),

если k_Z>1,5 - 1,6, имеет место чрезмерное насыщение зубцовой зоны; если _Z<1,2, то зубцовая зона мало использована или воздушный зазор взят слишком большим. В данном расчёте коэффициент насыщения зубцовой зоны входит в диапазон рекомендуемых значений.

Магнитное напряжение ярма статора. Предварительно найдём длину средней магнитной силовой линии в ярме статора[c.394, формула 9-119]:

 м.

Индукция в ярме статора [c.394, формула 9-117]:

 Тл.

Напряжённость поля ярма статора при индукции [c.700, табл. П-1.9]:

В_а = 1,57Тл, H_a = 678A /м,

тогда магнитное напряжение:

А.

Магнитное напряжение ярма ротора. Рассчитаем высоту спинки ротора [c.395, формула 9-123]:

 м.

Предварительно определим длину средней магнитной силовой линии в ярме ротора [c.395, формула 9-127]:

 м.

Индукция в ярме ротора [c.395, формула 9-122]:

 Тл.

Напряжённость поля ярма ротора при индукции [c.700, табл. П-1.9]:

В_j=1,24 Тл H_{j =}262A /м,

тогда магнитное напряжение:

А.

Магнитное напряжение на пару полюсов [c.396, формула 9-128]:

 А.

Коэффициент насыщения магнитной цепи [c.396, формула 9-129]:

.

 А.

Для проверки найдем относительное значение намагничивающего тока [c.195, формула 6-130]:

.

Вывод: Относительное значение должно входить в обозначенные для него пределы 0,2<I<0,4; так как машина маломощная значение находится в пределах допустимого (0,5-0,6 стр. 396)

. Параметры рабочего режима

Параметрами рабочего режима называют активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора или приведенные к числу витков обмотки статора сопротивления ротора, сопротивления взаимной индуктивности и расчетное сопротивление, введением которого учитывают влияние потерь в стали статора на характеристики двигателя.

Определим среднюю ширину катушки [c.399, формула 9-138]:

 м

Длина вылета лобовой части катушки [c.398, формула 9-137]:

,

где k_выл - коэффициент, зависит от числа полюсов [c.399, таблица 9.23], для неизолированных лентой лобовых частей примем при 2р = 2, k_выл = 0,26

В - длина вылета прямолинейной части катушек из паза [с. 399]: В = 0,01м - для всыпной обмотки,  м, длина пазовой части равна конструктивной длине сердечников машины: l_П =l_δ = 0,142 м,

длина лобовой части всыпной обмотки [с.398, формула 9-136]:

,

где k_л - коэффициент, зависит от числа полюсов [с.399, табл. 9.23], k_л= 1,2,

 м.

Средняя длина витка [с.398, формула 9-135]:

 м.

Общая длина проводников фазы обмотки [с.398, формула 9-134]:

 м.

Активное сопротивление фазы обмотки статора [с.397, формула 9-132]:

 Ом,

где ρ_75с =10^-6 / 47 Ом ·м - удельное сопротивление меди при температуре плюс 75⁰С [c.187, табл.5.1];

коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока, k_R = 1 [с. 188].

Относительное значение активного сопротивления обмотки статора:

.

Сопротивление стержня обмотки ротора [с.406, формула 9-169]:

 Ом,

где ρ_75p =10^-6 / 26 Ом ·м - удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки ротора при температуре плюс 75⁰С. После заливки в пазы машины оно несколько повышается в связи с образованием некоторого количества раковин (воздушных включений) и изменением структуры при охлаждении в узких пазах, поэтому оно имеет такое значение.

Сопротивление участка замыкающего кольца, заключённого между двумя соседними стержнями [с.406, формула 9-170]:

.

Активное сопротивление фазы обмотки ротора [с.406, формула 9-168]:

 Ом.

Для дальнейших расчётов полученное сопротивление фазы обмотки ротора приводят к числу витков обмотки статора [с.406, формула 9-173]:

 Ом.

.

Коэффициенты магнитной проводимости.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния [с.403, табл. 926]:

, - для однослойной обмотки,

;

; ;

,

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния [c.403, формула 9-159]:

.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния [c.407, формула 9-174,а]:

,

коэффициент ξ при полузакрытых или полуоткрытых пазах статора с учетом скоса пазов [c.407, формула 9-176]:

,

пазы без скосоа β_ск = 1, k’_ск = 1,2, [c.405, рис. 9-51,д], зависит от t_z1/t_z2, .

Рисунок 3- Расположение обмотки и изоляции в пазу статора

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора [c.407,формула 9-174]:

Относительное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки статора [c.205]:

,

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора [c.408, табл. 9.27]:

,

где h₀ = h₁+0,4·b₂= 0,0148м, ;; м,  м, .

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния [c.409, формула 9-179]:

,

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора [c.409, формула 9-180]:

,

 [c.409, формула 9-181]:

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора [c.407, формула 9-177]:

Приведенное к числу витков первичной обмотки индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора [c.409, формула 9-183]: