Курсовая работа: Разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Полная высота паза:
(52)
(53)
Таким образом Площадь поперечного
сечения стержня рассчитываем по формуле 8.79 [1, c. 314]
(54)
Плотность тока в стержне:
(55)
2.6 Расчёт короткозамыкающих колец
Токи в кольце по формуле
8.70 [1, c.309]
(56)
где .
Плотность тока в
замыкающих кольцах [1, c.309]:
. (57)
Площадь поперечного
сечения кольца по формуле 8.72 [1, c.309]:
(58)
Высота сечения кольцах
[1, c.310]:
(59)
Ширина замыкающих колец
[1, c.310]:
. (60)
Средний диаметр
замыкающих колец по формуле 8.74 [1, c.310]:
. (61)
Следующим этапом является
электромагнитный расчет.
3. Электромагнитный
расчёт
3.1 Расчет магнитной цепи
Для магнитопровода
используется сталь 2312.
Магнитное напряжение
воздушного зазора определяется по формуле:
(62)
где - коэффициент воздушного
зазора; - магнитная постоянная.
Коэффициент воздушного
зазора рассчитывается по следующей формуле:
(63)
(64)
где - зубцовое деление статора;- ширина шлица паза
статора.
Для статора =14·10-3 м,
=4·10-3 м,d=0,7·10-3 м.
Далее
рассматривается магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Для зубцов с
параллельными гранями (трапециидальные пазы):
, (65)
(66)
(67)
По таблице 8.15 [1, c. 299] расчетная высота паза hZ1=hп=33·10-3 м.
Индукция в зубце, Тл:
(68)
Магнитное напряжение
зубцовой зоны статора, А:
(69)
После расчёта магнитной
цепи статора рассчитывается магнитная цепь ротора. Общая формула для расчета
магнитного напряжения ротора, А:
(70)
где - расчётная высота зубца,
м; - расчётная напряжённость в
зубце, А/м.
Для короткозамкнутого
ротора с закрытыми пазами
=-0,1=28-0,1·5.86=27 мм. (71)
Индукция в зубце, Тл:
(72)
Пусть действительная
индукция =1,85 Тл, соответствующая
ей напряжённость =3330 А/м
(таблица П – 17, [2, c. 330]).
Полученные данные нужно подставить в следующие уравнения:
Магнитное напряжение
зубцовой зоны статора, А:
(73)
Коэффициент насыщения
зубцовой зоны рассчитываем по формуле 8.115 [1, c.328]:
(74)
На следующем этапе
рассматривается магнитное напряжение ярма
статора по формуле 8.116 [1, c.329]:
(75)
где - длина средней магнитной
силовой линии в ярме статора, м; -
напряжённость поля при индукции по
кривой намагничивания стали ярма, А/м.
Индукция в ярме статора,
определяется по следующей формуле, Тл:
(76)
где - расчётная высота ярма
статора, м.
При отсутствии аксиальных
вентиляционных каналов в статоре:
(77)
Длина средней магнитной
силовой линии в ярме статора:
(78)
По таблице П – 16 [2, c. 460] для =1.1 Тл для стали 2212 =332 А/м.
Магнитное напряжение ярма
ротора, А по формуле 8.121 [1, c.329]:
(79)
где - напряжённость поля в ярме
при индукции по кривой намагничивания;- длинна силовой линии в
ярме, м.
Для двигателей с непосредственной
посадкой ротора на вал (Dj=DB) без вентиляционных аксиальных
каналов по формуле 8.123 [1, c.330]:
(80)
Индукция в ярме ротора по
формуле 8.122 [1, c.329]:
Для =0.44 Тл, =108 А/м.
Длина средней магнитной
силовой линии в ярме ротора, м:
(81)
. (82)
Суммарное магнитное
напряжение на пазу полюсов по формуле 8.128 [1, c.330]:
(83)
Коэффициент насыщения
магнитной цепи по формуле 8.129 [1, c.330]:
(84)
3.2 Расчёт намагничивающего тока
Намагничивающий ток по
формуле 8.130 [1, c.331]:
(85)
Относительное значение
намагничивающего тока определяется по формуле 8.131 [1, c.331]:
(86)
- находится в допустимых пределах
На следующем этапе
рассчитываются параметры асинхронной машины для номинального режима.
3.3 Параметры рабочего
режима
Для номинального режима
АД активное сопротивление обмотки статора определяется по формуле 8.132 [1,
c.332]:
(87)
где – общая длинна эффективных
проводников фазы обмотки, м; -
площадь поперечного сечения эффективного проводника, м2; – удельное сопротивление
материала обмотки при расчётной температуре,Ом·м; -коэффициент увеличения
активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока.
Значение для номинальных режимов
принимается равным единице. Для класса изоляции F =(1/41)·10-6 Ом·м.
Общая длина проводников
фазы обмотки определяется по формуле:
(88)
где - средняя длина витка
обмотки статора, м; - число витков
фазы.
Средняя длинна витка есть
сумма прямолинейных пазовых и изогнутых лобовых частей катушки:
(89)
Длина пазовой части равна
конструктивной длине сердечника, для всыпной обмотки статора длина лобовой
части равна:
(90)
Вылет лобовых частей, м:
(91)
где - средняя ширина катушки,
м, определяемая по дуге окружности, проходящей по серединам высоты пазов; B -
длины вылета прямолинейной части катушек из паза, м.
, (92)
где - относительное укорочение
шага обмотки статора. , – коэффициенты в
зависимости от числа полюсов машины и наличия изоляции в лобовых частях
(таблица 8.21[1, с.334]).
Для машин, обмотки
которых укладываются после запрессовки сердечника в корпус, вылет прямолинейной
части B=0,01 м. Из таблицы 8.21 [1, с. 334] =1,9,
=0,72.
(м),
(м),
(м),
(м),
(м).
Активное сопротивление
фазы статора:
(Ом).
Относительное значение:
(93)
Далее рассчитывается
активное сопротивление фазы ротора, Ом:
(94)
где -сопротивление стержня; - сопротивление участка
замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями.
Сопротивление стержня:
(95)
Сопротивление участка
замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями:
. (96)
Для дальнейших расчётов должно быть приведено к
числу витков первичной обмотки:
. (97)
( Ом).
Относительное значение
сопротивления:
(98)
Далее рассчитываются
индуктивные сопротивления, обмоток статора и ротора двигателя.
Индуктивное сопротивление
фазы обмотки статора:
(99)
где - расчётная длина
магнитопровода, м; - коэффициенты
магнитной проводимости пазового, лобового и дифференциального рассеяния
соответственно.
При отсутствии
вентиляционных каналов = , ==1, =0.024.
Коэффициент рассчитывается для
двухслойной обмотки в трапециидальном пазу.
(100)
Коэффициент магнитной
проводимости лобового рассеяния:
(101)
Коэффициенты магнитной
проводимости дифференциального рассеяния:
(102)
(103)
Из рисунка 8.51 [1, c.
340] =0,9 =1.
.
Относительное значение:
(104)
Индуктивное сопротивление
фазы обмотки ротора по 8.177 [1, c.343]:
(105)
где - коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора; - коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора; - коэффициент магнитной
проводимости лобового рассеяния ротора.
(106)
так как режим номинальный.
Коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора:
(107)
Коэффициент магнитной
проводимости лобового рассеяния для ротора с литыми обмотками при замыкающих
кольцах, прилегающих к торцам сердечника ротора:
(108)
Коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора:
(109)
Приводим к числу витков статора по
формуле:
(110)
Относительное значение:
(111)
На следующем этапе
проектирования рассчитываются потери и КПД.
3.4 Расчет потерь
Основные потери в стали
определяются по формуле:
(112)
где - удельные потери, Вт/кг; b - показатель степени, учитывающий
зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания, b=1,5;,- коэффициенты, учитывающие
влияние на потери в стали, неравномерности распределения потока по сечениям
участков магнитопровода и технологических факторов;,- масса стали ярма и зубьев
статора, кг. Для стали 2312 по таблице 8.26 [1, c. 348] принимается =1,3 Вт/кг. Для машины
мощностью менее 250 кВт =1,6 и =1,8.
(113)
(114)
где = - расчётная высота зубца
статора, м; - удельная плотность стали,
=7800 кг/м3.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|