Курсовая работа (т): Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором

 Вт

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя [с.449, формула 9-315]:

,

где α₁ - коэффициент теплоотдачи с поверхности [с.450, рисунок 9-67,а], при D_a=0,195м;α₁ =160 Вт/(м²·⁰С),- коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду [c.450, таблица 9.35], зависит от 2р, K =0,22, тогда: ⁰ С.

Расчётный периметр поперечного сечения паза статора, равный для полузакрытых трапецеидальных пазов [с.451, формула 9-31]:;;

 м.

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора [с.450, формула 9-316]:

,

где λ_экв - средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости B, λ_экв = 0.16 Вт /(м ·⁰С),

λ’_экв - среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки из эмалированных проводников [с.453, рис. 9.69], λ’_экв = 1 Вт /(м ·⁰С),зависит от d/d_из,

тогда:;

⁰ С.

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей [с.452, формула 9-319], так как в лобовых частях изоляция отсутствует, то односторонняя изоляция лобовой части катушки:

,

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя [с.452, формула 9-320]:

⁰ С.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя [с.452, формула 9-321]:

,

⁰ С.

П_р - условный периметр поперечного сечения рёбер корпуса двигателя [с.453, рис. 9.70], П_р = 0,36 м, зависит от h,

α_B-коэффициент подогрева воздуха, учитывающий теплоотдающую способность поверхности корпуса и интенсивность перемешивания воздуха внутри машины [с.450, рис. 9.67,а], α_B = 22Вт /(м ·⁰С), зависит от D_a,

⁰ С.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды [с.453, формула 9-328]:

⁰ С.

. Вентиляционный расчёт

Вентиляционный расчёт асинхронных двигателей, также как и тепловой, на первоначальном этапе проектирования, может быть выполнен приближённым методом, который заключается в сопоставлении расхода воздуха, необходимого для охлаждения двигателя и расхода, который может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя.

Требуемый для охлаждения расход воздуха [с.456, формула 9-340]:

где k_т- коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором [с.456, формула 9-341]:

, где

’= 2,6для двигателей с 2р =2при h =112 мм,

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором [с.456, формула 9-342]:

 м³ / с.

Расход воздуха θ’_Bдолжен быть больше требуемого для охлаждения машины θ_B, значения соответствуют требованиям. Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха. Следовательно, спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.

9. Механический расчёт

Электрические машины общего назначения в большинстве случаев выполняют с горизонтальным расположением вала. В этом случае вал несёт на себе всю массу вращающихся частей, через него передаётся вращающий момент машины. При сочленении машины с исполнительным механизмом через ремённую и зубчатую передачу, а также и через муфту на вал действуют дополнительные изгибающие силы. Кроме того, на вал могут действовать силы одностороннего магнитного притяжения, вызванные магнитной несимметрией, усилия, появляющиеся из-за наличия небаланса вращающихся частей, а также усилия, возникающие при появлении крутильных колебаний. Правильно сконструированный вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать все действующие на него нагрузки без появления остаточных деформаций. Вал также должен иметь достаточную жёсткость, чтобы при работе машины ротор не задевал о статор. Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше рабочих частот вращения машины.

Валы изготавливают из углеродистых сталей, преимущественно сталь 45. Для повышения механических свойств материала его подвергают термической обработке.

Условные обозначения выбранной муфты (МУВП1-28);

Вал имеет следующие размеры;

a = м b = м, с = м, = м, y = м, l = м,

Ф₁ =  м, Ф₂ =  м, Ф₃ = м

Рассчитаем вал на жёсткость. Для этого определим массу ротора:;;

 кг,

Определим прогиб вала в середине сердечника ротора под действием силы тяжести.

Для асинхронного двигателя с h = 112 мм c достаточным приближением можно принять коэффициенты [c.78, формулы 9-5, 9-6, 9-7]:

 мм

 мм

мм ^-2

Прогиб вала под действием силы тяжести [с.77, формула 9-1]:

 мм,

Определим номинальный вращающий момент [с.78, формула 9-4б]:

 Н · м,

Реакция передачи равна [с.78, формула 9-4]:

 Н,

где k_п = 0.3коэффициент при передаче упругой кулачковой муфтой.

Прогиб вала посредине сердечника ротора от реакции передачи составит [с.78, формула 9-3]:

,

 мм,

Начальный эксцентриситет ротора составит [с.78, формула 9-9]:

 мм

Начальная сила одностороннего магнитного притяжения [с.79, формула 9-11]:

 Н,

Прогиб вала под действием начальной силы магнитного притяжения [с.79, формула 9-12]:

 м,

Установившийся прогиб вала под действием начальной силы магнитного притяжения

 м,

Результирующий прогиб вала под действием начальной силы магнитного притяжения, реакции передачи и магнитного притяжения [с.79, формула 9-14]:  ;

 мм,

Результирующий прогиб вала не должен превышать 10% воздушного зазора.

Заключение

асинхронный двигатель электромагнитный статор

В процессе выполнения курсового проекта был спроектирован Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью Р_2Н= 8 кВт, числом полюсов 2р = 2, напряжением U_н = 220 В.

В электромагнитном расчете были выбраны главные размеры, определены параметры двигателя, масса активных материалов, потери и КПД, а также рассчитаны рабочие и пусковые характеристики. Кратность пускового тока и максимального момента удовлетворяют требованиям, предъявляемым к двигателю.

Обмотка статора выбрана однослойной, катушечной из мягких секций. Для обмотки статора применена изоляция класса В, которая допускает длительный нагрев обмотки статора до 750 С. Короткозамкнутая обмотка ротора - выполнена из алюминия.

Механический расчет вала показал, что жесткость, прочность и критическая частота вращения вала удовлетворяют требуемым условиям.

Тепловой расчет показал, что у двигателя имеется температурный запас при нагреве обмотки статора. а вентилятор обеспечивает расход воздуха почти с двукратным запасом. Из всего выше сказанного можно сделать вывод что двигатель с корокозамкнутым ротором удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам.

Список использованных источников

1.  1. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. - М.: Энергия, 1980. - 495с.

2.      Асинхронные двигатели серии 4А: справочник/ А.Э. Кравчик и др. -М.: Энергоатомиздат 1982. - 504 с.

.        Гурин Я.С., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических машин, -М: Энергия, 1978 - 480 с.

4.  Брускин Д.Э. и др. Электрические машины, Ч. 1, - М: Высш. шк., 1987 - 319 с.