Курсовая работа: Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт
Доля пар соседних
элементарных витков, принадлежащих к одному эффективному:
Общая длина пар соседних
витков в обмотке:
Количество
последовательно соединенных секций в фазе:
Среднее значение фазных
коммутационных перенапряжений:
Среднее квадратичное
отклонение величины коммутационных фазных перенапряжений:
Номинальное фазное
напряжение, приходящееся на секцию:
Вероятность отказа
витковой изоляции при воздействии одного импульса перенапряжения и при условии,
что на касающихся витках имеются совпадающие дефекты:
Скорость роста
дефектности витковой изоляции для класса F:
Вероятность возникновения
короткого замыкания витковой изоляции на длине касающихся витков в течение
20000 часов:
Вероятность отказа
межвитковой изоляции в течение 20000 часов:
Вероятность безотказной
работы межвитковой изоляции в течение 20000 часов:
Вероятность безотказной
работы обмотки статора за 20000 часов:
ГОСТ 19523-74
устанавливает минимальную вероятность безотказной работы в течении 10000 часов
0.9. В нашем случае имеем 0.972 при времени работы 20000 часов.
2.16 Механический
расчет вала и подбор подшипников качения.
Рис.7. Эскиз вала ротора.
Таблица 1 - Участок вала b:
d, мм |
J, мм4
|
у, мм |
у3,
мм3
|
y3i-y3i-1, мм3
|
y3i-y3i-1/ J, мм-1
|
У2, мм2
|
y2i-y2i-1, мм2
|
Y2i-y2i-1/ J, мм-2
|
80 |
2.01х106
|
13 |
2197 |
2197 |
0.0011 |
169 |
169 |
0.0001 |
90 |
3.22х106
|
81.1 |
533411 |
531214 |
0.1649 |
6577 |
6308 |
0.002 |
101.2 |
5.15х106
|
250.5 |
15718937 |
15182526 |
2.9494 |
62750 |
56173 |
0.0109 |
Из таблицы (суммы 6ого и
9ого столбцов):
Sb=3.1155
S0=0.013
Таблица 2 - Участок вала a:
d, мм |
J, мм4
|
х, мм |
х3,
мм3
|
х3i-х3i-1, мм3
|
х3i-х3i-1/ J, мм-1
|
80 |
2.01х106
|
13 |
2197 |
2197 |
0.0011 |
90 |
3.22х106
|
91.1 |
756058 |
753861 |
0.2341 |
101.2 |
5.15х106
|
260.5 |
17677595 |
16921537 |
3.2866 |
Сумма 6ого столбца таблицы
2:
Sа=3.5218
Размеры участков:
Прогиб вала посередине
сердечника под воздействием силы тяжести:
Прогиб:
Номинальный момент
двигателя:
Поперечная сила передачи
(муфта МУВП1-75):
Прогиб вала посередине
сердечника от поперечной силы передачи:
Начальный расчетный
эксцентриситет:
Сила одностороннего магнитного
притяжения:
Дополнительный прогиб
вала от силы магнитного притяжения:
Установившийся прогиб
вала от силы магнитного притяжения:
Результирующий прогиб
вала:
–
составляет менее 10% от
зазора.
С учетом влияния силы
тяжести соединительного устройства первая критическая частота вращения вала:
- масса муфты;
- сила тяжести муфты.
Значительно превышает
максимальную рабочую частоту вращения.
Расчет вала на прочность.
При соединении муфтой
расстояние от середины втулки муфты до первой ступени вала:
Момент кручения:
Изгибающий момент на
выходной части вала:
Момент сопротивления при
изгибе:
При совместном действии
изгиба и кручения приведенное напряжение:
Полученное значение более
чем на порядок отличается от критического (материал вала сталь 45, однако можно
принять менее прочный материал, например сталь 30).
Подбор подшипников
качения.
По рекомендациям данным в
пособии «Проектирование серий электрических машин» Гурина Я.С., на выходном
конце вала устанавливаем роликовый подшипник, на участке а – шариковый.
Наибольшая радиальная
нагрузка на шариковый подшипник:
Динамическая приведенная
нагрузка:
Необходимая динамическая
грузоподъемность (принимаем расчетный срок службы подшипника 20000 часов):
По приложению 14[2], с
учетом повышения надежности, выбираем подшипник №216 со значением С=56000Н.
Аналогично выбираем
роликовый подшипник:
Наибольшая радиальная
нагрузка на шариковый подшипник:
Динамическая приведенная
нагрузка:
Необходимая динамическая
грузоподъемность:
По приложению 14[2], с
учетом повышения надежности, выбираем подшипник №2216 со значением С=78000Н.
В подшипниковых узлах
делаем устройства для замены консистентной смазки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Спроектированный
двигатель отвечает современным требованиям к асинхронным трехфазным
электродвигателям общепромышленного исполнения. Сравнивая энергетические
параметры спроектированного двигателя с аналогом (5А250S6У3) можно отметить чуть более низкий КПД по сравнению с
аналогом – 91.8% против 93%, но также следует отметить больший коэффициент
мощности – 0.86 против 0.83, таким образом,главный энергетический показатель
(произведение КПД на cosφ) спроектированного двигателя 0.79 против 0.77 в аналоге.
К плюсам полученного
двигателя можно отнести кратность пускового тока, равная 5.3, тогда как в
аналоге 6.0, однако этот факт уравновешивается более низким пусковым моментом –
1.4 против 2.0. Перегрузочная способность двигателя достаточно высока –
кратность максимального момента 2.4.
Согласно результатам
теплового расчета, обмотка двигателя используется эффективно, превышение
температуры обмоток над температурой окружающей среды около 62°С, что полностью
соответствует рекомендуемому превышению для изоляции класса F.
Двигатель приблизительно
на 30 кг легче аналога, имеет меньшую длину. Динамический момент инерции ротора
на 20% меньше чем в аналоге, что является существенным плюсом для двигателя.
Более низкий момент инерции был получен путем применения аксиальных охлаждающий
каналов в сердечнике ротора, таким образом улучшили и охлаждение двигателя.
Механический расчет вала
двигателя показал, что прогиб вала под серединой сердечника очень мал (менее 2%
от зазора).
Двигатель оснащен
устройством для замены консистентной смазки подшипников, тем самым увеличивая
его надежность. Расчет надежности обмотки статора показал, что двигатель
полностью соответствует ГОСТу 19523-74 по вероятности безотказной работы.
Конструкция двигателя
была спроектирована в соответствии с рекомендациями Я.С. Гурина, изложенными в
пособии «Проектирование серий электрических машин».
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Гольдберг О.Д.
Проектирование электрических машин/О.Д. Гольдберг, Я.С.Гурин, И.С. Свириденко.
– М.: Высшая школа, 2001. – 430с.
2.
Гурин Я.С.
Проектирование серий электрических машин. – М.: Энергия, 1998.
– 480с.
3.
Иванов-СмоленскийА.В.
Электрические машины. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 2006. – 930с.
4.
Копылов И.П.
Проектирование электрических машин. – М.: Высшая школа, 2002. – 757с.
|