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WRC-Empfang zur Veröffentlichung in ebs spbget "leti". Kursarbeit: Konstruktion eines Asynchronmotors mit Käfigläufer Oberflächenverluste im Rotor

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Elektrische Autos

Kursprojekt

"Konstruktion eines Asynchronmotors mit Käfigläufer"

Technische Aufgabe

Entwerfen Sie einen asynchronen Drehstrommotor mit Käfigläufer:

P \u003d 15 kW, U \u003d 220/380 V, 2r \u003d 2;

n = 3000 U/min, = 90 %, cos = 0,89, S NOM = 3 %;

h = 160 M p / M n = 1,8, M max / M n = 2,7, I p / I n = 7;

Ausführung IM1001;

Ausführung nach Schutzart IP44;

Kühlmethode IC0141;

klimatische Auslegungs- und Platzierungskategorie U3;

Isolationsklasse F.

Betriebsart S1

Bestimmung der wichtigsten geometrischen Abmessungen

1. Höhe der Drehachse gemäß Abb. vorwählen. 8.17, a (im Folgenden alle Formeln, Tabellen und Abbildungen aus) h = 150 mm.

Aus Tabelle. 8.6 akzeptieren wir den nächstkleineren Wert h \u003d 132 mm und a \u003d 0,225 m (D a ist der Außendurchmesser des Stators).

2. Bestimmen Sie den Innendurchmesser des Stators:

D \u003d K D D a \u003d 0,560,225 \u003d 0,126 (m)

K D - Proportionalitätskoeffizient, bestimmt aus der Tabelle. 8.7.

3. Polteilung

m

wobei 2p die Anzahl der Polpaare ist.

4. Bestimmen Sie die berechnete Leistung:

P \u003d (P 2 kE) / (cos)

k E - das Verhältnis der EMF der Statorwicklung zur Nennspannung, bestimmt aus Abb. 8,20, kE = 0,983

- Wirkungsgrad eines Asynchronmotors, gem. 8,21,a , = 0,89 , cos = 0,91

P 2 - Leistung an der Motorwelle, W

P = (1510 3 0,983) / (0,890,91) = 18206 (W)

5. Wir ermitteln die elektromagnetischen Belastungen (vorläufig) gemäß Abb. 8.22b:

Lineare Last (das Verhältnis des Stroms aller Windungen der Wicklung zum Umfang) A \u003d 25,310 3 (A / m)

Luftspaltinduktion B= 0,73 (T)

6. Der vorläufige Wicklungskoeffizient wird in Abhängigkeit von der Art der Statorwicklung ausgewählt. Für einlagige Wicklungen k O1 = 0,95 0,96.

Nehmen wir k O1 = 0,96.

7. Die geschätzte Länge des Luftspalts wird durch die Formel bestimmt:

= P / (k B D 2 k O 1 AB)

k B - Feldformkoeffizient, zuvor gleich genommen

kB \u003d / () \u003d 1.11

- synchrone Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle, rad/s, wird nach der Formel berechnet

rad/s

wo 1 - Netzfrequenz, Hz

= 18206 / (1,110,126 2 3140,9625,310 3 0,73) = 0,19 (m)

8. Überprüfen Sie die Beziehung = / . Er sollte zwischen 0,19 und 0,87 liegen, bestimmt aus Abb. 8.25:

= 0,19 / 0,198 = 0,96

Der erhaltene Wert liegt über den empfohlenen Grenzwerten, daher akzeptieren wir die nächstgrößere aus der Standardreihe (Tabelle 8.6) die Höhe der Drehachse h = 160 mm. Wir wiederholen die Berechnungen gemäß den Absätzen. 1-8:

D a \u003d 0,272 (m) P \u003d (1510 3 0,984) / (0,910,89) \u003d 18224 (W)

D = 0,560,272 = 0,152 (m) A = 3410 3 (A/m)

= (3,140,152) / 2 = 0,239 (m) B = 0,738 (T)

= 18224 / (1,110,152 2 3140,963610 3 0,738) = 0,091 (m)

= 0,091 / 0,239 = 0,38

Berechnung von Wicklung, Nuten und Statorjoch

Definition Z 1 , 1 und Abschnitte Drähte Wicklungen Stator

1. Wir ermitteln die Grenzwerte der Zahnteilung 1 nach Abb. 6-15:

1 max. = 18 (mm) 1 min. = 13 (mm)

2. Die Grenzwerte für die Anzahl der Statornuten werden durch die folgenden Formeln bestimmt

Wir akzeptieren 1 = 36, dann q = Z 1 / (2 pm), wobei m die Anzahl der Phasen ist

q = 36 / (23) = 6

Die Wicklung ist einlagig.

3. Abschließend bestimmen wir die Zahnteilung des Stators:

m = 1410 -3 m

4. Finden Sie die Anzahl der effektiven Leiter in der Nut (vorher, vorausgesetzt, es gibt keine parallelen Zweige in der Wicklung (a = 1)):

u=

I 1H - Nennstrom der Statorwicklung, A, und wird durch die Formel bestimmt:

I 1H \u003d P 2 / (mU 1H cos) \u003d 1510 3 / (32200.890.91) \u003d 28,06 (A)

u==16

5. Wir akzeptieren also a = 2

u \u003d au \u003d 216 \u003d 32

6. Holen Sie sich die endgültigen Werte:

Anzahl der Windungen in der Wicklungsphase

lineare Belastung

Bin

Fluss

Ф = (1) -1

k O1 - der Endwert des Wicklungskoeffizienten, bestimmt durch die Formel:

k ¾1 = k Ó k Ð

k Y - Verkürzungsfaktor für eine einlagige Wicklung k Y \u003d 1

k P - Verteilungskoeffizient, bestimmt aus der Tabelle. 3,16 für die erste Harmonische

k P = 0,957

F = = 0,01 (Wb)

Luftspalt Induktion

Tl

Die Werte A und B liegen innerhalb akzeptabler Grenzen (Abb. 8.22, b)

7. Stromdichte in der Statorwicklung (vorläufig):

J 1 \u003d (AJ 1) / A \u003d (18110 9) / (33,810 3) \u003d 5,3610 6 (A / m 2)

das produkt aus linienlast und stromdichte wird aus abb. 8.27b.

Effektiver Leiterquerschnitt (vorläufig):

q EF \u003d I 1 H / (aJ 1) \u003d 28,06 / (25,1310 6) \u003d 2,7310 -6 (m 2) \u003d 2,73 (mm 2)

Wir akzeptieren dann n EL = 2

q EL \u003d q EF / 2 \u003d 2,73 / 2 \u003d 1,365 (mm 2)

n EL - Anzahl der Elementarleiter

q EL - Abschnitt des Elementarleiters

Wir wählen den PETV-Wickeldraht (gemäß Tabelle A3.1) mit folgenden Daten aus:

Nenndurchmesser des blanken Drahtes d EL = 1,32 mm

Mittelwert des Durchmessers des isolierten Drahtes d IZ = 1,384 mm

Querschnittsfläche eines blanken Drahtes q EL \u003d 1,118 mm 2

Querschnittsfläche des effektiven Leiters q EF \u003d 1,1182 \u003d 2,236 (mm 2)

9. Stromdichte in der Statorwicklung (endlich)

Zahlung Größen gezahnt Zonen Stator und Luft Spielraum

Rille Stator - gemäß Abb. 1a mit einem Maßverhältnis, das die Parallelität der Seitenflächen der Zähne gewährleistet.

1. Wir nehmen vorläufig gemäß Tabelle ab. 8.10:

Induktionswert in den Statorzähnen B Z1 = 1,9 (T) Induktionswert im Statorjoch B a = 1,6 (T), dann die Breite des Zahns

b Z1 =

k C - Füllfaktor des Kerns mit Stahl, laut Tabelle. 8.11 für oxidierte Bleche der Stahlsorte 2013 k C = 0,97

CT1 - die Länge des Stahls der Statorkerne, für Maschinen mit 1,5 mm

ST1 = 0,091 (m)

b Z1 = = 6,410 -3 (m) = 6,4 (mm)

Ständerjochhöhe

2. Wir akzeptieren die Abmessungen der Nut im Stempel:

Rillenbreite b W = 4,0 (mm)

Nutschlitzhöhe h B = 1,0 (mm) , = 45

Rillenhöhe

h P \u003d h a \u003d \u003d 23,8 (mm) (25)

Rillenbodenbreite

b 2 = = = 14,5 (mm) (26)

Breite der Rillenoberseite

b 1 = = = 10,4 (mm) (27)

h 1 = h P - + = = 19,6 (mm) (28)

3. Maße der Nut im Lichte unter Berücksichtigung der Montagezugaben:

für h = 160 250 (mm) b P = 0,2 (mm); hP = 0,2 (mm)

b 2 \u003d b 2 - b P \u003d 14,5 - 0,2 \u003d 14,3 (mm) (29)

b 1 \u003d b 1 - b P \u003d 10,4 - 0,2 \u003d 10,2 (mm) (30)

h 1 \u003d h 1 - h P \u003d 19,6 - 0,2 \u003d 19,4 (mm) (31)

Querschnittsfläche der Nut zum Platzieren von Leitern:

S P \u003d S VON S PR

Querschnittsfläche der Dichtungen S PR = 0

Querschnittsfläche der Schalendämmung in der Nut

S VON \u003d b VON (2h P + b 1 + b 2)

b VON - einseitige Dämmstärke in der Nut, laut Tabelle. 3,1 b VON = 0,4 (mm)

S VON \u003d 0,4 (223,8 + 14,5 + 10,4) \u003d 29 (mm 2)

SP \u003d 0,5 (14,3 + 10,2) 19,4 29 \u003d 208,65 (mm 2)

4. Nutfüllfaktor:

k Z \u003d [(d IZ) 2 u n n EL] / SP \u003d (1,405 2 402) / 208,65 \u003d 0,757 (34)

Der erhaltene Wert von k W für das maschinelle Verlegen der Wicklung ist übermäßig groß. Der Füllfaktor muss zwischen 0,70 und 0,72 liegen (aus Tabelle 3-12). Verringern Sie den Wert des Füllfaktors, indem Sie die Querschnittsfläche der Nut vergrößern.

Nehmen wir B Z1 = 1,94 (T) und B a = 1,64 (T), was akzeptabel ist, da diese Werte die empfohlenen Werte nur um 2,5 - 3 % überschreiten.

5. Wir wiederholen die Berechnung gemäß den Absätzen. 1-4.

b Z1 = = 0,0063 (m) = 6,3 (mm) b 2 == 11,55 (mm)

h a = = 0,0353 (m) = 35,3 (mm) b 1 = = 8,46 (mm)

h P = = 24,7 (mm) h 1 = = 20,25 (mm)

b 2 \u003d \u003d 11,75 (mm)

b1 = = 8,66 (mm)

h1 = = 20,45 (mm)

S VON \u003d \u003d 29,9 (mm 2)

SP \u003d \u003d 172,7 (mm 2)

k Z = = 0,7088 0,71

Die Abmessungen der Nut im Stempel sind in Abb. 2 dargestellt. 1, ein.

Berechnung von Wicklung, Nuten und Joch des Rotors

1. Luftspalt ermitteln (nach Abb. 8.31): = 0,8 (mm)

2. Anzahl der Rotornuten (nach Tabelle 8.16): Z 2 = 28

3. Außendurchmesser:

D 2 \u003d D2 \u003d 0,15220,810 -3 \u003d 0,150 (m) (35)

4. Die Länge des Magnetkreises des Rotors 2 = 1 = 0,091 (m)

5. Zinkenteilung:

t 2 \u003d (D 2) / Z 2 \u003d (3.140.150) / 28 \u003d 0,0168 (m) \u003d 16,8 (mm) (36)

6. Der Innendurchmesser des Rotors ist gleich dem Durchmesser der Welle, da der Kern direkt auf der Welle montiert ist:

D J \u003d D B \u003d k B D a \u003d 0,230,272 \u003d 0,0626 (m) 60 (mm) (37)

Der Wert des Koeffizienten k In aus der Tabelle entnommen. 8,17: kB \u003d 0,23

7. Vorläufiger Stromwert im Rotorstab:

ich 2 = k ich ich 1 ich

k i - Koeffizient unter Berücksichtigung des Einflusses des Magnetisierungsstroms und des Wicklungswiderstands auf das Verhältnis I 1 / I 2 . k i = 0,2 + 0,8 cos = 0,93

i - Reduktionskoeffizient von Strömen:

ich \u003d (2 m 1 1 k O 1) / Z 2 \u003d (23960,957) / 28 \u003d 19,7

Ich 2 \u003d 0,9328,0619,7 \u003d 514,1 (A)

8. Querschnittsfläche der Stange:

q C \u003d I 2 / J 2

J 2 - Stromdichte in den Rotorstangen, wenn die Rillen mit Aluminium gefüllt werden, wird sie innerhalb ausgewählt

J 2 \u003d (2,53,5) 10 6 (A / m 2)

q C \u003d 514,1 / (3,510 6) \u003d 146,910 -6 (m 2) \u003d 146,9 (mm 2)

9. Nut des Rotors - gemäß Abb. 1.b. Wir konstruieren birnenförmig geschlossene Nuten mit den Schlitzmaßen b W = 1,5 mm und h W = 0,7 mm. Die Höhe des Jumpers über der Nut wird gleich h W = 1 mm gewählt.

Zulässige Zahnbreite

b Z2 = = = 7,010 -3 (m) = 7,0 (mm) (41)

B Z2 - Induktion in den Zähnen des Rotors gemäß Tabelle. 8,10 B Z2 = 1,8 (T)

Nutabmessungen

b1 ===10,5 (mm)

b 2 = = = 5,54 (mm) (43)

h 1 \u003d (b 1 - b 2) (Z 2 / (2)) \u003d (10,5 - 5,54) (28 / 6,28) \u003d 22,11 (mm) (44)

Wir akzeptieren b 1 = 10,5 mm, b 2 = 5,5 mm, h 1 = 22,11 mm.

10. Geben Sie die Breite der Zähne des Rotors an

b Z2 = = 9,1 (mm)

b Z2 = = 3,14 9,1 (mm)

b Z2 = b Z2 9,1 (mm)

Gesamthöhe der Nut:

h P 2 \u003d h W + h W + 0,5 b 1 + h 1 + 0,5 b 2 \u003d 1 + 0,7 + 0,510,5 + 22,11 + 0,55,5 \u003d 31,81 (mm)

Stangenquerschnitt:

qC = (/8)(b 1 b 1 + b 2 b 2)+0,5(b 1 + b 2)h 1 =

(3,14 / 8) (10,5 2 +5,5 2) + 0,5 (10,5 + 5,5) 22,11 \u003d 195,2 (mm 2)

11. Stromdichte im Stab:

J 2 \u003d I 2 / q C \u003d 514,1 / 195,210 -6 \u003d 3,4910 6 (A / m 2)

12. Kurzschlussringe. Querschnittsfläche:

qCL = ICL/JCL

JCL - Stromdichte in den Schließringen:

JCL = 0,85J2 = 0,853,49106 = 2,97106 (A/m2) (51)

ICL - Strom in den Ringen:

ICL = I2 /

= 2 sin = 2 sin = 0,224 (53)

ICL = 514,1 / 0,224 = 2295,1 (A)

qKL = 2295 / 2,97106 = 772,710-6 (m2) = 772,7 (mm2)

13. Abmessungen der Schließringe:

hCL = 1,25 hP2 = 1,2531,8 = 38,2 (mm) (54)

bKL = qKL / hKL = 772,7 / 38,2 = 20,2 (mm) (55)

qCL = bCLhCL = 38,2 20,2 = 771,6 (mm2) (56)

Gleichstrom. SR \u003d D2 - hKL \u003d 150 - 38,2 \u003d 111,8 (mm) (57)

Berechnung des Magnetkreises

Magnetkern aus Stahl 2013; Blechstärke 0,5 mm.

1. Magnetische Luftspaltspannung:

F= 1,5910 6 Bk, wobei (58)

k- Luftspaltbeiwert:

k \u003d t 1 / (t 1 -)

= = = 2,5

k== 1,17

F= 1,5910 6 0,7231,170,810 -3 = 893,25 (A)

2. Magnetspannung der Zahnzonen:

Stator

F Z1 = 2h Z1 H Z1

h Z1 - berechnete Höhe des Statorzahns, h Z1 = h P1 = 24,7 (mm)

H Z1 - der Wert der Feldstärke in den Statorzähnen, gemäß Tabelle P1.7 bei B Z1 = 1,94 (T) für Stahl 2013 H Z1 = 2430 (A / m)

F Z1 = 224,710 -3 2430 = 120 (A)

Berechnete Induktion in Zähnen:

B Z1 = = = 1,934 (T)

da B Z1 1,8 (T) ist es notwendig, die Verzweigung der Strömung in die Nut zu berücksichtigen und die tatsächliche Induktion im Zahn B Z1 zu finden.

Koeffizient k RH in Höhe h ZX = 0,5h Z:

k HRP =

b HRP \u003d 0,5 (b 1 + b 2) \u003d 0,5 (8,66 + 11,75) \u003d 12,6

kHRP = = 2,06

B Z1 = B Z1 - 0 H Z1 k RH

Wir akzeptieren B Z1 = 1,94 (T), prüfen das Verhältnis von B Z1 und B Z1:

1,94 = 1,934 - 1,25610 -6 24302,06 = 1,93

Rotor

F Z2 = 2h Z2 H Z2

h Z2 - berechnete Höhe des Rotorzahns:

h Z2 \u003d h P2 - 0,1b 2 \u003d 31,8-0,15,5 \u003d 31,25 (mm)

H Z2 - der Wert der Feldstärke in den Zähnen des Rotors, gemäß Tabelle P1.7 bei B Z2 = 1,8 (T) für Stahl 2013 H Z2 = 1520 (A / m)

F Z2 = 231,25 10 -3 1520 = 81,02 (A)

Induktion im Zahn

B Z2 = = = 1,799 (T) 1,8 (T)

3. Sättigungskoeffizient der Zahnzone

kZ = 1+= 1+= 1,23

4. Magnetspannung des Jochs:

Stator

F ein = L ein H ein

L a - die Länge der durchschnittlichen Magnetlinie des Statorjochs, m:

La = = = 0,376 (m)

H a - Feldstärke, nach Tabelle P1.6 bei B a = 1,64 (T) H a = 902 (A / m)

Fa = 0,376902 = 339,2 (A)

B ein =

h a - Konstruktionshöhe des Statorjochs, m:

h a \u003d 0,5 (D a - D) - h P 1 \u003d 0,5 (272 - 152) - 24,7 \u003d 35,3 (mm)

Ba = = 1,6407 (T) 1,64 (T)

Rotor

Fj = LjHj

L j ist die Länge der mittleren magnetischen Flusslinie im Rotorjoch:

Lj = 2hj

h j - Rotorrückenhöhe:

h j \u003d - h P2 \u003d - 31,8 \u003d 13,7 (mm)

Lj \u003d 213,7 · 10 -3 \u003d 0,027 (m)

B j =

h j - Konstruktionshöhe des Rotorjochs, m:

h j = = = 40,5 (mm)

Bj = = 1,28 (T)

H j - Feldstärke, nach Tabelle P1.6 bei B j = 1,28 (T) H j = 307 (A/m)

Fj \u003d 0,027307 \u003d 8,29 (A)

5. Die Gesamtmagnetspannung des Magnetkreises pro Polpaar:

F C \u003d F + F Z1 + F Z2 + F a + F j \u003d 893,25 + 120 + 81,02 + 339,2 + 8,29 \u003d 1441,83 (A)

6. Sättigungsfaktor des Magnetkreises:

k \u003d F C / F \u003d 1441,83 / 893,25 \u003d 1,6

7. Magnetisierungsstrom:

I===7.3(A)

relativer Wert

Ich = Ich / Ich 1H = 7,3 / 28,06 = 0,26

Berechnung der Parameter einer Asynchronmaschine für den Nennbetrieb

1. Wirkwiderstand der Statorwicklungsphase:

r1 = 115

115 - spezifischer Widerstand des Wickelmaterials bei Auslegungstemperatur, Omm. Bei Wärmeklasse F beträgt die Auslegungstemperatur 115 Grad. Für Kupfer 115 = 10 -6 / 41 Ohm.

L 1 - die Gesamtlänge der effektiven Leiter der Statorwicklungsphase, m:

L 1 = СР1 1

СР1 - durchschnittliche Länge der Statorwicklung, m:

СР1 \u003d 2 (P1 + L1)

P1 - die Länge des Rillenteils, P1 \u003d 1 \u003d 0,091 (m)

L1 - vorderer Teil der Spule

L1 \u003d KL b KT + 2 V

K L - Koeffizient, dessen Wert aus Tabelle 8.21 entnommen wird: K L \u003d 1,2

B ist die Länge des Ausflusses des geraden Teils der Spule aus der Nut vom Ende des Kerns bis zum Beginn der Biegung des vorderen Teils, m. Wir akzeptieren B = 0,01.

b CT - durchschnittliche Spulenbreite, m:

bCT = 1

1 - relative Verkürzung des Statorwicklungsabstands, 1 = 1

b KT = = 0,277 (m)

L1 \u003d 1.20.277 + 20.01 \u003d 0.352 (m)

СР1 = 2(0,091+0,352) = 0,882 (m)

L 1 \u003d 0,88296 \u003d 84,67 (m)

r 1 \u003d \u003d 0,308 (Ohm)

Die Länge der Verlängerung des vorderen Teils der Spule

AUS = K AUS b CT + V = 0,260,277+0,01= 0,08202 (m)= 82,02 (mm) (90)

Gemäß Tabelle 8.21 ist K AUS = 0,26

Relativer Wert

r 1 \u003d r 1 \u003d 0,308 \u003d 0,05

2. Aktiver Widerstand der Phase der Rotorwicklung:

r 2 \u003d r C +

r C - Stabwiderstand:

r C = 115

für Aluminiumguss-Rotorwicklung 115 = 10 -6 / 20,5 (Ohm).

r C \u003d \u003d 22,210 -6 (Ohm)

r CL - Widerstand des Abschnitts des Schließrings, der zwischen zwei benachbarten Stangen eingeschlossen ist

r CL \u003d 115 \u003d \u003d 1,0110 -6 (Ohm) (94)

r 2 \u003d 22,210 -6 + \u003d 47,110 -6 (Ohm)

Wir bringen r 2 auf die Windungszahl der Statorwicklung:

r 2 \u003d r 2 \u003d 47,110 -6 \u003d 0,170 (Ohm) (95)

Relativer Wert:

r 2 \u003d r 2 \u003d 0,170 \u003d 0,02168 0,022

3. Induktiver Widerstand der Phase der Statorwicklung:

x 1 \u003d 15,8 (P1 + L1 + D1), wobei (96)

P1 - Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der Schlitzstreuung:

P1 =

h 2 \u003d h 1 - 2b VON \u003d 20,45 - 20,4 \u003d 19,65 (mm)

b 1 \u003d 8,66 (mm)

h K \u003d 0,5 (b 1 - b) \u003d 0,5 (8,66 - 4) \u003d 2,33 (mm)

h 1 \u003d 0 (Leiter sind mit einer Steckplatzabdeckung befestigt)

k = 1; k = 1; == 0,091 (m)

P1 = = 1,4

L1 - Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der frontalen Streuung:

L1 \u003d 0,34 (L1 - 0,64) \u003d 0,34 (0,352 - 0,640,239) \u003d 3,8

D1 - Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der differentiellen Streuung

D1 =

= 2k SC k - k O1 2 (1+ SC 2)

k = 1

SK \u003d 0, da keine Abschrägung der Rillen vorhanden ist

k SC wird aus den Kurven in Abb. 1 bestimmt. 8.51,d abhängig von t 2 /t 1 und SC

== 1,34; SC = 0; kSC = 1,4

= 21,41 - 0,957 2 1,34 2 = 1,15

D1 \u003d 1,15 \u003d 1,43

x 1 \u003d 15,8 (1,4 + 3,8 + 1,43) \u003d 0,731 (Ohm)

Relativer Wert

x 1 \u003d x 1 \u003d 0,731 \u003d 0,093

4. Induktiver Widerstand der Phase der Rotorwicklung:

x 2 \u003d 7,9 1 (P2 + L2 + D2 + SC) 10 -6 (102)

P2 = k D +

h 0 \u003d h 1 + 0,4b 2 \u003d 17,5 + 0,45,5 \u003d 19,7 (mm)

k D = 1

P2 = = 3,08

L2 = = = 1,4

D2 =

= = = 1,004

da bei geschlossenen Slots Z 0

D2 = = 1,5

x 2 \u003d 7,9500,091 (3,08 + 1,4 + 1,5) 10 -6 \u003d 21510 -6 (Ohm)

Wir geben x 2 für die Anzahl der Windungen des Stators:

x 2 \u003d x 2 \u003d \u003d 0,778 (Ohm)

Relativer Wert

x 2 \u003d x 2 \u003d 0,778 \u003d 0,099 (108)

Berechnung der Verlustleistung

1. Verluste im Stahl sind die wichtigsten:

PST. OSN. = P 1,0/50 (k Ja B a 2 m a +k DZ B Z1 2 +m Z1)

P 1,0/50 - spezifische Verluste bei einer Induktion von 1 T und einer Ummagnetisierungsfrequenz von 50 Hz. Laut Tabelle 8,26 für Stahl 2013 P 1,0/50 = 2,5 (W/kg)

m a - Stahlmasse des Statorjochs, kg:

m ein = (D ein - h ein)h ein k C1 C =

= 3,14 (0,272 - 0,0353) 0,03530,0910,977,810 3 = 17,67 (kg)

C - spezifisches Gewicht von Stahl; in Berechnungen nehmen Sie C \u003d 7,810 3 (kg / m 3)

m Z1 - Masse der Statorzähne Stahl, kg:

m Z1 = h Z1 b Z1 SR. Z 1 CT 1 k C 1 C =

= 24,710 -3 6,310 -3 360,0910,977,810 3 = 3,14 (kg) (111)

k Ja und k DZ - Koeffizienten, die die Auswirkung der ungleichmäßigen Verteilung des Flusses auf die Abschnitte der Abschnitte des Magnetkreises und technologische Faktoren auf die Verluste im Stahl berücksichtigen. Ungefähr können Sie k Ja \u003d 1,6 und k DZ \u003d 1,8 nehmen.

PST. OSN. = 2,51 (1,61,64217,67 + 1,81,93423,14) = 242,9 (W)

2. Oberflächenverluste im Rotor:

PPOV2 = pPOV2(t2 – bSH2)Z2ST2

pSOV2 - spezifische Oberflächenverluste:

pPOV2 = 0,5k02(B02t1103)2

B02 - Amplitude der Induktionspulsation im Luftspalt über den Kronen der Rotorzähne:

B02=02

02 hängt vom Verhältnis der Nutbreite der Statornuten zum Luftspalt ab. 02 (mit bSh1 / = 4 / 0,5 = 8 nach Abb. 8.53, b) = 0,375

k02 - Koeffizient unter Berücksichtigung der Auswirkung der Oberflächenbehandlung der Rotorzahnköpfe auf die spezifischen Verluste. Nehmen wir k02 = 1,5

B02 = 0,3571,180,739 = 0,331 (T)

pSW2 = 0,51,5(0,33114)2 = 568 (16,8 - 1,5)24 0,091 = 22,2 (W)

3. Rippelverluste in den Rotorzähnen:

RPUL2 = 0,11 mZ2

VPUL2 - die Amplitude der Induktionspulsationen im durchschnittlichen Abschnitt der Zähne:

Bpool2 = BZ2

mZ2 - Gewicht der Rotorzähne aus Stahl, kg:

mZ2 = Z2hZ2bZ2ST2kC2C =

= 2826,6510-39,110-30,0910,977,8103 = 3,59 (kg) (117)

VSL2 = = 0,103 (T)

RPUL2 = 0,11 = 33,9 (W)

4. Die Höhe der zusätzlichen Verluste in Stahl:

PST. APP. = PPOW1+PPOOL1+PPOV2+PPOOL2 = 22,2 + 33,9 = 56,1 (W

5. Totalverlust in Stahl:

PST. = PST. OSN. + PST. APP. = 242,9 + 56,1 = 299 (W

6. Mechanischer Verlust:

PMEX = KTDa4 = 0,2724 = 492,6 (W) (120)

Für Motoren mit 2p=2 KT=1.

7. Motorleerlauf:

IX. X.

IX.X.a. =

PE1 H.H. = mI2r1 = 37.320.308 = 27,4 (W)

IX.X.a. == 1,24 (A)

IX.X.R. Ich = 7,3 (A)

IX.X. == 7,405 (A)

cos xx = IX.X.a / IX.X. = 1,24/4,98 = 0,25

asynchroner Drehstrommotor Käfigläufer

Leistungsberechnung

1. Optionen:

r 12 = PST. OSN. / (mI 2) \u003d 242,9 / (37,3 2) \u003d 3,48 (Ohm)

x 12 \u003d U 1H / I - x 1 \u003d 220 / 7,3 - 1,09 \u003d 44,55 (Ohm)

c 1 \u003d 1 + x 1 / x 12 \u003d 1 + 0,731 / 44,55 \u003d 1,024 (Ohm)

= = =

\u003d arctg 0,0067 \u003d 0,38 (23) 1 o

Wirkanteil des synchronen Ruhestroms:

I 0a \u003d (P ST. BASIC. + 3I 2 r 1) / (3U 1H) \u003d \u003d 0,41 (A)

a = c 1 2 = 1,024 2 = 1,048

b = 0

a \u003d c 1 r 1 \u003d 1,0240,308 \u003d 0,402 (Ohm)

b \u003d c 1 (x 1 + c 1 x 2) \u003d 1,024 (0,731 + 1,0241,12) \u003d 2,51 (Ohm)

Verluste, die sich bei einer Schlupfänderung nicht ändern:

PST. +P MEC. \u003d 299 + 492,6 \u003d 791,6 (W)

Berechnungsformeln	Abmessungen	Schlupf S




Z \u003d (R 2 + X 2) 0,5



Ich 1a \u003d Ich 0a + Ich 2 cos 2
Ich 1p \u003d Ich 0p + Ich 2 Sünde 2
Ich 1 \u003d (Ich 1a 2 + Ich 1p 2) 0,5

P 1 \u003d 3U 1 Ich 1a 10 -3
P E 1 \u003d 3I 1 2 r 1 10 -3
P E 2 \u003d 3I 2 2 r 2 10 -3
P DOB \u003d 0,005P 1
P \u003d P ST + R MEX + P E1 + R E2 + R DOB

Tabelle 1. Leistungsmerkmale eines Induktionsmotors

P2NOM = 15 kW; I0p = I = 7,3A; PST. +PMEX. = 791,6 W

U1NOM = 220/380 V; r1 \u003d 0,308 Ohm; r2 = 0,170 Ohm

2p=2; I0a = 0,41 A ; c1 = 1,024 ; a = 1,048 b = 0

a \u003d 0,402 (Ohm); b = 2,51 (Ohm)

2. Berechnen Sie die Leistung für Folien

S = 0,005;0,01;0,015

0,02;0,025;0,03;0,035, wobei zuvor angenommen wurde, dass SNOM r2 = 0,03

Die Berechnungsergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst. 1 . Nach der Konstruktion der Leistungskennlinien (Bild 2) geben wir den Wert des Nennschlupfes an: SH = 0,034.

Nenndaten des konstruierten Motors:

P2NOM = 15 kW cos NOM = 0,891

U1NOM = 220/380 V NOM = 0,858

I1NOM = 28,5 A

Berechnung der Anlaufkennlinie

Zahlung Strömungen Mit unter Berücksichtigung Einfluss Änderungen Parameter unter Einfluss Wirkung Verschiebung Strom (ohne Buchhaltung Einfluss nas schenija von Felder Streuung)

Ausführlich die Berechnung ist für S = 1 angegeben. Die Berechnungsdaten für die verbleibenden Punkte sind in der Tabelle zusammengefasst. 2.

1. Der aktive Widerstand der Rotorwicklung unter Berücksichtigung der Wirkung des Stromverdrängungseffekts:

= 2 Std. C = 63,61 Std. C = 63,610,0255 = 1,62 (130)

ber. = 115 über C; 115 \u003d 10 -6 / 20,5 (Ohm); bC /bP \u003d 1; 1 = 50 Hertz

h C \u003d h P - (h W + h W) \u003d 27,2 - (0,7 + 1) \u003d 25,5 (mm)

- „Reduzierte Höhe“ der Stange

nach Abb. 8,57 für = 1,62 finden wir = 0,43

h r = = = 0,0178 (m) = 17,8 (mm)

seit (0.510.5) 17.8 (17.5+0.510.5):

qr =

h r - Eindringtiefe des Stroms in den Stab

q r - Querschnittsfläche begrenzt durch die Höhe h r

b r = = 6,91 (mm)

q r \u003d \u003d 152,5 (mm 2)

k r \u003d q C / q r \u003d 195,2 / 152,5 \u003d 1,28 (135)

KR == 1,13

rC \u003d rC \u003d 22,210 -6 (Ohm)

r 2 \u003d 47,110 -6 (Ohm)

Reduzierter Rotorwiderstand unter Berücksichtigung des Einflusses des Stromverdrängungseffekts:

r 2 \u003d K R r 2 \u003d 1,130,235 \u003d 0,265 (Ohm)

2. Induktiver Widerstand der Rotorwicklung unter Berücksichtigung der Wirkung des Stromverdrängungseffekts:

für = 1,62 = kD = 0,86

KX \u003d (P2 + L2 + D2) / (P2 + L2 + D2)

P2 = P2 - P2

P2 = P2(1- kD) = =

= = 0,13

P2 = 3,08 - 0,13 = 2,95

KX==0,98

x2 = KXx2 = 0,980,778 = 0,762 (Ohm)

3. Startparameter:

Induktive Reaktanz der gegenseitigen Induktion

x 12P \u003d k x 12 \u003d 1,644,55 \u003d 80,19 (Ohm) (142)

mit 1P \u003d 1 + x 1 / x 12P \u003d 1 + 1,1 / 80,19 \u003d 1,013 (143)

4. Berechnung der Ströme unter Berücksichtigung des Einflusses des Stromverdrängungseffekts:

R P \u003d r 1 + c 1 P r 2 / s \u003d 0,308 + 1,0130,265 \u003d 0,661 (Ohm)

Berechnungsformeln	Abmessungen	Schlupf S

63,61 h CS 0,5



K R = 1 + (r C /r 2)(k r - 1)





R P \u003d r 1 + c 1 P r 2 / s
XP \u003d x 1 + c 1P x 2
I 2 \u003d U 1 / (R P 2 + X P 2) 0,5
I 1 \u003d I 2 (R P 2 + + (X P + x 12 P) 2) 0,5 / (c 1 P x 12 P)

Tabelle 2 . Berechnung der Ströme im Anlaufbetrieb eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer unter Berücksichtigung des Einflusses des Stromverdrängungseffekts

P2NOM = 15 kW; U1 = 220/380 V ; 2p=2; I1NOM = 28,5 A;

r2 = 0,170 Ohm; x12P = 80,19 Ohm; s1P = 1,013; SNOM = 0,034

XP \u003d x1 + s1Px2 \u003d 0,731 + 1,0130,762 \u003d 1,5 (Ohm)

I2 \u003d U1 / (RP2 + HP2) 0,5 \u003d 220 / (0,6612 + 1,52) 0,5 \u003d 137,9 (A)

I1 \u003d I2 (RP2 + (XP + x12P) 2) 0,5 / (s1Px12P) \u003d

=137,9(0,6612+(1,5+80,19)2)0,5/(1,01380,19)= 140,8 (A)

Zahlung Trägerraketen Eigenschaften Mit unter Berücksichtigung Einfluss Wirkung Verschiebung Strom und Sättigung von Felder Streuung

Zahlung wir führen für die Punkte der Charakteristika entsprechend S=1 durch; 0,8; 0,5;

0,2; 0,1, wobei die Werte von Strömen und Widerständen für dieselben Schlupfe verwendet werden, wobei der Einfluss der Stromverdrängung berücksichtigt wird.

Die Berechnungsdaten sind in Tabelle zusammengefasst. 3. Eine detaillierte Berechnung wird für S=1 gegeben.

1. Induktiver Widerstand der Wicklungen. Wir akzeptieren k US \u003d 1,35:

Die durchschnittliche MMF der Wicklung, bezogen auf eine Nut der Statorwicklung:

F S. SR. = = = 3916,4 (A)

CN = = 1,043

Fiktive Streuflussinduktion im Luftspalt:

B F \u003d (F P. SR. / (1,6С N)) 10 -6 \u003d (3916,410 -6) / (1,60,810 -3 1,043) \u003d 5,27 (T)

für B Ä = 5,27 (T) finden wir k = 0,47

Der magnetische Leitfähigkeitskoeffizient der Nutleckage der Statorwicklung unter Berücksichtigung des Sättigungseffekts:

sE1 \u003d (t1 - bSh1) (1 - k) \u003d (14 - 4) (1 - 0,47) \u003d 6,36

P1 USA. =((hSh1 +0,58hK)/bSh1)(sE1/(sE1+1,5bSh1))

hK \u003d (b1 - bSh1) / 2 \u003d (10,5 - 4) / 2 \u003d 3,25 (153)

P1 USA. =

P1 USA. = P1 - P1 UNS. = 1,4 - 0,37 = 1,03

Der Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der differentiellen Streuung der Statorwicklung unter Berücksichtigung des Sättigungseffekts:

D1 US. \u003d D1k \u003d 1,430,47 \u003d 0,672

Die induktive Reaktanz der Statorwicklungsphase unter Berücksichtigung des Sättigungseffekts:

x1 US. \u003d (x11 US.) / 1 \u003d \u003d 0,607 (Ohm)

Der magnetische Leitfähigkeitskoeffizient der Nutleckage der Rotorwicklung unter Berücksichtigung des Einflusses von Sättigung und Stromverschiebung:

P2. UNS. = (hSh2/bSh2)/(cE2/(sE2+bSh2))

cE2 \u003d (t2 - bSh2) (1 - k) \u003d (16,8 - 1,5) (1 - 0,47) \u003d 10,6

hSH2 = hSH + hSH = 1+0,7 = 1,7 (mm)

P2. UNS. =

P2. UNS. = P2 - P2. UNS. = 2,95 - 0,99 = 1,96

Der Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der differentiellen Streuung des Rotors unter Berücksichtigung des Sättigungseffekts:

D 2. UNS. \u003d D2k \u003d 1,50,47 \u003d 0,705

Die reduzierte induktive Reaktanz der Phase der Rotorwicklung unter Berücksichtigung des Einflusses der Wirkung von Stromverschiebung und Sättigung:

x2 US \u003d (x22 US.) / 2 \u003d \u003d 0,529 (Ohm)

s1p. UNS. \u003d 1+ (x1 US / x12 P) \u003d 1 + (0,85 / 80,19) \u003d 1,011

Berechnungsformeln	Abmessungen	Schlupf S



BF \u003d (FP.SR.10-6) / (1,6CN)

сЭ1 = (t1 - bØ1)(1 - k)
P1 US. = P1 - P1 UNS.
D1 US. = zu D1
x1 US. = x11 US. / 1
c1P. UNS. = 1+x1 US. / h12p
сЭ2 = (t2 - bØ2)(1 - k)
P2 USA. = P2 - P2 UNS.
D2 US. = zu D2
x2 US. = x22 US. /2
RP. UNS. = r1+c1P. UNS. r2/s
XP.US=x1US.+s1P.US.x2US
I2US=U1/(RP.US2+HP.US2)0,5
I1 US \u003d I2 US (RP. US2 + (HP. US + x12P) 2) 0,5 / (c1P. USx12P)
kUS. = I1 US. /I1
I1 = I1 US. /I1 NOM
M \u003d (I2NAS / I2NOM) 2KR (sHOM / s)

Tisch 3. Berechnung des Anlaufverhaltens eines Asynchronmotors mit Käfigläufer unter Berücksichtigung der Wirkung von Stromverdrängung und Sättigung durch Streufelder

P2NOM = 15 kW; U1 = 220/380 V ; 2p=2; I1NOM = 28,06 A;

I2NOM = 27,9 A; x1 = 0,731 Ohm; x2 = 0,778 Ohm; r1 = 0,308 Ohm;

r2 = 0,170 Ohm; x12P = 80,19 Ohm; CN = 1,043; SNOM = 0,034

2. Berechnung von Strömen und Momenten

RP. UNS. = r1+c1P. UNS. r2/s = 0,393+1,0110,265 = 0,661 (Ω) (165)

XP.US.=x1US.+s1P.US.x2US. = 1,385 (Ohm) (166)

I2NAS.=U1/(RP.NAS2+CP.NAS2)0,5= 220/(0,6612+1,3852)0,5= 187,6 (A)

I1 US. = I2US.= = 190,8 (A) (168)

IP = = 6,8

M===1,75

kUS. = I1 US. /I1 = 190,8 / 140,8 = 1,355

kUS. weicht vom akzeptierten kNAS ab. = 1,35 um weniger als 3 %.

Um andere Punkte der Kennlinie zu berechnen, setzen wir kHAC. , reduziert in Abhängigkeit vom Strom I1 . Wir akzeptieren unter:

s = 0,8 kUS. = 1,3

s = 0,5 kUS. = 1,2

s = 0,2 kUS. = 1,1

s = 0,1 kUS. = 1,05

Die Berechnungsdaten sind in Tabelle zusammengefasst. 3, und die Startcharakteristiken sind in Abb. 3 gezeigt. 3 .

3. Der kritische Schlupf wird nach Berechnung aller Punkte der Startcharakteristik (Tabelle 3) unter Verwendung der Durchschnittswerte des Widerstands x1 NAS bestimmt. und x2 US. entsprechend Schlupf s = 0,2 · 0,1:

sCR = r2 / (x1 NAS. /c1P NAS. +x2 NAS) = 0,265 / (1,085 / 1,0135 + 1,225) \u003d 0,12

Der entworfene Asynchronmotor erfüllt die Anforderungen von GOST sowohl in Bezug auf die Energieleistung (und den cos) als auch auf die Anlaufeigenschaften.

Thermische Berechnung

1. Überschreiten der Temperatur der Innenfläche des Statorkerns über der Lufttemperatur im Motor:

pov1 =

BETREFFEND. P1 - elektrische Verluste im Nutteil der Statorwicklung

BETREFFEND. P1= kPE1= = 221,5 (W)

PE1 = 1026 W (aus Tabelle 1 bei s = sNOM)

k = 1,07 (für Wicklungen mit Isolationsklasse F)

K = 0,22 (nach Tabelle 8.33)

1 - Wärmeübergangskoeffizient von der Oberfläche; 1 \u003d 152 (W / m 2 C)

pov1 =

2. Temperaturunterschied in der Isolierung des Nutteils der Statorwicklung:

von. n1 =

P P1 \u003d 2h PC + b 1 + b 2 \u003d 220,45 + 8,66 + 11,75 \u003d 66,2 (mm) \u003d 0,0662 (m)

EKV - mittlere äquivalente Wärmeleitfähigkeit der Nutisolierung, für Wärmewiderstandsklasse F EKV = 0,16 W / (mS)

EKV - der Durchschnittswert des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten gemäß Abb. 8,72 um

d / d IZ \u003d 1,32 / 1,405 \u003d 0,94 EQ \u003d 1,3 W / (m 2 C)

von. n1 = = 3,87 (C)

3. Temperaturunterschied über die Dicke der Isolierung der Frontteile:

von. l1=

BETREFFEND. L1 - El. Verluste im vorderen Teil der Statorwicklung

BETREFFEND. L1 \u003d kPE1 \u003d \u003d 876 (W)

PL1 = PP1 = 0,0662 (m)

Branche. L1 MAX \u003d 0,05

von. l1 = = 1,02 (C)

4. Überschreiten der Temperatur der Außenfläche der vorderen Teile über der Lufttemperatur im Motor:

pov. l1 = = 16,19 (C)

5. Mittlerer Temperaturanstieg der Statorwicklung gegenüber der Lufttemperatur im Motor

1 = =

== 24,7 (C)

6. Überschreiten der Temperatur der Luft im Inneren des Motors über der Umgebungstemperatur

B =

P B - die Summe der Verluste, die im Motor an die Luft abgegeben werden:

P B \u003d P - (1 - K) (P E. P1 + P ST. BASIC) - 0,9 P MEX

P - die Summe aller Verluste im Motor im Nennmodus:

P \u003d P + (k - 1) (PE1 + PE2) \u003d 2255 + (1,07 - 1) (1026 + 550) \u003d 2365 (W)

PB \u003d 2365 - (1 - 0,22) (221,5 + 242,9) - 0,9492,6 \u003d 1559 (W)

SCOR - äquivalente Kühlfläche des Gehäuses:

SCOR \u003d (Da + 8PR) (+ 2OUT1)

PR - bedingter Umfang des Querschnitts der Rippen des Motorgehäuses, für h \u003d 160 mm PR \u003d 0,32.

B - der Durchschnittswert des Lufterwärmungskoeffizienten gemäß Abb. 8,70 b

B = 20 W/m2S.

SCOR = (3,140,272+80,32)(0,091+282,0210-3) = 0,96 (m2)

B \u003d 1559 / (0,9620) \u003d 73,6 (C)

7. Mittlerer Temperaturanstieg der Statorwicklung gegenüber der Umgebungstemperatur:

1 \u003d 1 + B \u003d 24,7 + 73,6 \u003d 98,3 (C)

8. Kühlbedingungen des Motors prüfen:

Erforderlicher Luftstrom zum Kühlen

B =

km==9,43

Für Motoren mit 2ð=2 m= 3,3

B = = 0,27 (m3/s)

Luftstrom durch einen Außenventilator

B = = 0,36 (m3/s)

Die Erwärmung von Motorteilen liegt innerhalb akzeptabler Grenzen.

Der Lüfter sorgt für den nötigen Luftstrom.

Fazit

Der konstruierte Motor erfüllt die in den technischen Spezifikationen festgelegten Anforderungen.

Verzeichnis der verwendeten Literatur

1. IP Kopylov "Design elektrischer Maschinen" M .: "Energoatomizdat", 1993 Teil 1,2.

2. IP Kopylov „Design elektrischer Maschinen“ M .: „Energie“, 1980

3. KI Woldek „Elektrische Maschinen“ L.: „Energie“, 1978

Gehostet auf Allbest.ru

KURSPROJEKT

Durch Disziplin

"Elektrische Geräte und Maschinen"

Zum Thema "Aufbau eines Asynchronmotors"

Korelsky Wadim Sergejewitsch

Projektmanager

Kunst. Lehrer Balantseva

Archangelsk 2010

für das Projekt eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

Ausgestellt für einen Studenten des III. Jahres der 1. Gruppe der Fakultät für OSB-PE

Berechnung und Konstruktionsentwicklung eines Asynchronmotors mit folgenden Daten durchführen:

Leistung R n, kW ……………………………………………..………… 15

Spannung U n, V ……………………………………………….… 220/380

Drehzahl n, min -1 (rpm) ………………………………… 1465

Motorwirkungsgrad η ……………………………………………………… 88,5 %

Leistungsfaktor cos φ ……………………………..………… 0,88

Aktuelle Frequenz f, Hz …………………………………………………..…… 50

Multiplizität des Anlaufstroms I p / I n ………………………………………… 7.0

Multiplizität des Anlaufdrehmoments M p / M n ………………………………… 1.4

Multiplizität des maximalen Drehmoments M max / M n ………………………… 2.3

Design ……………………………………………..………… IM1001

Betriebsart ………………………………………………… lang

Zusätzliche Anforderungen ..…………………… Motor 4A160S4U3

Auftrag erteilt durch „…“ ……………….. 2009

Projektmanager…………………………

1. AUSWAHL DER HAUPTABMESSUNGEN

2. BERECHNUNG DES STATORS

2.1 Definition , und Querschnittsfläche des Statorwicklungsdrahtes

2.2 Berechnung der Abmessungen der Zahnzone des Stators und des Luftspalts

3. ROTORBERECHNUNG

4. BERECHNUNG DES MAGNETKREISES

5. BETRIEBSARTPARAMETER

6. VERLUSTBERECHNUNG

7. BERECHNUNG DER MOTORLEISTUNG

8. BERECHNUNG DER STARTCHARAKTERISTIK DES MOTORS

8.1 Berechnung von Strömen unter Berücksichtigung des Einflusses von Stromverschiebung und Sättigung durch Streufelder

8.2 Berechnung von Anlaufkennlinien unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Stromverdrängung und Sättigung durch Streufelder

9. THERMISCHE BERECHNUNG

LISTE DER VERWENDETEN QUELLEN

Korelsky V.S. Entwurf eines asynchronen Elektromotors. Supervisor - Senior Dozentin Balantseva N.B.

Kursprojekt. Eine Erläuterung von 49 Seiten enthält 7 Abbildungen, 3 Tabellen, 2 Quellen, einen grafischen Teil im A1-Format.

Stichworte: Asynchron-Elektromotor, Stator, Rotor.

Ziel des Studiengangsprojekts ist der Erwerb praktischer Fertigkeiten in der Konstruktion elektrischer Geräte.

Basierend auf der Liste der Quellen und technischen Spezifikationen wurden die Hauptabmessungen ausgewählt, die Statorwicklung, der Rotor, der Magnetkreis des Asynchronmotors der Serie 4A, IP44-Version, mit einem Käfigläufer mit einem Rahmen und einem Ende aus Gusseisen Abschirmungen, mit einer Drehachsenhöhe von 160 mm, mit kleinerem Einbaumaß in Rahmenlänge (S), zweipolig (

), Klimaausführung U, Bestückungskategorie 3. Die Parameter Betriebsart, Verluste, Betriebs- und Anlaufverhalten werden ebenfalls ohne Berücksichtigung und unter Berücksichtigung der Sättigung berechnet. Wärmeberechnung durchgeführt.

1. AUSWAHL DER HAUPTABMESSUNGEN

1.1 Gemäß Tabelle 9.8 (S. 344) mit der Höhe der Drehachse

mm. Akzeptieren Sie den Außendurchmesser des Stators, mm m

1.2 Unter der Annahme, dass die Abmessungen der Nuten nicht von der Polzahl der Maschine abhängen, erhalten wir einen ungefähren Ausdruck für den Innendurchmesser des Stators, m.

, (1)

wo K D ist ein Koeffizient, der das Verhältnis des Innen- und Außendurchmessers des Statorkerns der Asynchronmaschine der Serie 4A kennzeichnet. Mit der Polzahl p\u003d 4, gemäß Tabelle 9.9; akzeptieren K D = 0,68

1.3 Polteilung

, m (2) m

1,4 Nennleistung, VA.

, (3)

wo P 2 - Leistung an der Motorwelle, P 2 \u003d 15 10 3 W;

k E ist das Verhältnis der EMK der Statorwicklung zur Nennspannung, die ungefähr aus Abb. 1 bestimmt wird. 9.20 Akzeptieren

k E = 0,975;

1.5 Elektromagnetische Belastungen werden vorläufig nach Abb. 9.22 bestimmt b,(S. 346 ), abhängig von der Höhe der Rotationsachse h= 160 mm und Schutzart des Motors IP44 woher

A/M, T

1,6 Wicklungsbeiwert (früher für eine einlagige Wicklung bei 2p = 4) nehmen wir an

1.7 Geschätzte Länge des Magnetkreises l δ, m

, (4) - Koeffizient der Form des Feldes (im Voraus akzeptiert) , ; - synchrone Winkelfrequenz des Motors, rad/s; (5) rad/s, m

1.8 Bedeutung des Verhältnisses

. Das Kriterium für die richtige Wahl der Hauptabmessungen - das Verhältnis der berechneten Länge des Magnetkreises zur Polteilung (6) liegt in akzeptablen Grenzen (Abb. 9.25 a S. 348)

2. BERECHNUNG DES STATORS

2.1 Definition

, und die Querschnittsfläche des Statorwicklungsdrahtes

1.1 Statorabstandsgrenzen

, mm, bestimmt nach der Abbildung 9,26 mm; mm.

2.1.2 Anzahl der Statornuten

, bestimmt durch Formeln (7) ,

Wir akzeptieren Z 1 \u003d 48, dann die Anzahl der Rillen pro Pol und Phase:

(8)
ist eine ganze Zahl. Die Wicklung ist einlagig.

2.1.3 Zahnteilung des Stators (endgültig)

MINISTERIUM FÜR BILDUNG UND WISSENSCHAFT

REPUBLIK KASACHSTAN

Staatliche Universität Nord-Kasachstan benannt nach M. Kozybayeva

Fakultät für Energie und Maschinenbau

Institut für Energie- und Gerätetechnik

KURSARBEIT

Zum Thema: „Aufbau eines Asynchronmotors mit Käfigläufer“

Disziplin - "Elektrische Maschinen"

Hergestellt von Kalantyrev

Wissenschaftlicher Leiter

d.t.s., prof. NV Schatkowskaja

Petropawlowsk 2010

Einführung

1. Wahl der Hauptabmessungen

2. Bestimmung der Anzahl der Statornuten, Windungen im Wicklungsstrang des Drahtabschnitts der Statorwicklung

4. Rotorberechnung

5. Berechnung des Magnetkreises

6. Arbeitsmodusparameter

7. Verlustberechnung

9. Thermische Berechnung

Anhang A

Fazit

Referenzliste

Einführung

Asynchronmotoren sind die Hauptwandler von elektrischer Energie in mechanische Energie und bilden die Grundlage für den elektrischen Antrieb der meisten Mechanismen. Die Serie 4A deckt den Leistungsbereich von 0,06 bis 400 kW ab und hat 17 Achshöhen von 50 bis 355 mm.

In diesem Kursprojekt wird folgende Engine betrachtet:

Ausführung nach Schutzart: IP23;

Kühlmethode: IC0141.

Ausführung nach Anbauart: IM1081 - nach erster Ziffer - Motor auf Füßen, mit Lagerschilden; nach der zweiten und dritten Ziffer - mit horizontalem Schaft und Unterpfoten; an der vierten Ziffer - mit einem zylindrischen Ende des Schafts.

Klimatische Arbeitsbedingungen: U3 - per Brief - für gemäßigtes Klima; nach Abbildung - für die Platzierung in geschlossenen Räumen mit natürlicher Belüftung ohne künstlich kontrollierte klimatische Bedingungen, in denen Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, Sand- und Staubeinwirkung und Sonneneinstrahlung deutlich geringer sind als in Stein-, Beton-, Holz- und anderen unbeheizten Räumen im Freien.

1. Wahl der Hauptabmessungen

1.1 Polpaarzahl bestimmen:

Dann ist die Polzahl .

1.2 Bestimmen wir die Höhe der Rotationsachse grafisch: Gemäß Abbildung 9.18, b, bestimmen wir gemäß Tabelle 9.8 den der Rotationsachse entsprechenden Außendurchmesser.

1.3 Den Innendurchmesser des Stators berechnen wir nach der Formel:

wobei der nach Tabelle 9.9 ermittelte Koeffizient ist.

Wenn im Intervall liegt: .

Wählen wir dann einen Wert

1.4 Polteilung definieren:

(1.3)

1.5 Lassen Sie uns die berechnete Leistung W bestimmen:

, (1.4)

wo ist die Leistung auf der Motorwelle, W;

- das Verhältnis der EMK der Statorwicklung zur Nennspannung, das näherungsweise aus Bild 9.20 bestimmt werden kann. Für und , .

Annäherungswerte und werden den nach den Daten der Motoren der 4A-Serie konstruierten Kurven entnommen. Abbildung 9.21, c. Bei kW und , , und

1.6 Elektromagnetische Belastungen A und B d werden grafisch aus den Kurven in Bild 9.23, b bestimmt. Bei kW und , , Tl.

1.7 Wickelverhältnis . Für zweilagige Wicklungen mit 2ð>2 ist = 0,91–0,92 zu nehmen. Akzeptieren wir.

1.8 Bestimmen Sie die synchrone Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle W:

wo ist die synchrondrehzahl.

1.9 Berechnen Sie die Länge des Luftspalts:

, (1.6)

wo ist der Feldformfaktor. .

1.10 Das Kriterium für die richtige Wahl der Hauptabmessungen D und ist das Verhältnis, das innerhalb der zulässigen Grenzen von Bild 9.25, b liegen sollte.

. Der Wert von l liegt innerhalb der empfohlenen Grenzen, wodurch die Hauptabmessungen korrekt ermittelt werden.

2. Bestimmung der Anzahl der Statornuten, Windungen in der Phase der Wicklung und des Querschnitts des Drahtes der Statorwicklung

2.1 Lassen Sie uns die Grenzwerte definieren: t 1 max und t 1 min Abbildung 9.26. Für und , , .

2.2 Anzahl Statornuten:

, (2.1)

(2.2)

Schließlich muss die Anzahl der Nuten ein Vielfaches der Anzahl der Nuten pro Pol und Phase sein: q. Akzeptiere dann

, (2.3)

wobei m die Anzahl der Phasen ist.

2.3 Abschließend bestimmen wir die Zahnteilung des Stators:

(2.4)

2.4 Vorstrom der Statorwicklung

2.5 Anzahl der Wirkleiter in einer Nut (Annahme):

(2.6)

2.6 Wir akzeptieren also die Anzahl der Parallelzweige

(2.7)

2.7 Endgültige Windungszahl im Wicklungsstrang und magnetischer Fluss:

, (2.8)

2.8 Ermitteln Sie die Werte elektrischer und magnetischer Lasten:

(2.11)

Die Werte der elektrischen und magnetischen Lasten weichen geringfügig von den grafisch ausgewählten ab.

2.9 Die Auswahl der zulässigen Stromdichte erfolgt unter Berücksichtigung der linearen Belastung des Motors:

wo ist die Erwärmung des Nutteils der Statorwicklung, definieren wir grafisch Abbildung 9.27, d. Wenn .

2.10 Berechnen Sie die Querschnittsfläche von effektiven Leitern:

(2.13)

Wir akzeptieren , dann Tabelle P-3.1 , , .

2.11 Bestimmen wir abschließend noch die Stromdichte in der Statorwicklung:

3. Berechnung der Abmessungen der Zahnzone des Stators und des Luftspalts

3.1 Wir wählen zunächst die elektromagnetische Induktion im Statorjoch B Z 1 und in den Statorzähnen B a . Mit Tabelle 9.12, a.

3.2 Wählen wir die Stahlsorte 2013 Tabelle 9.13 und den Stahlfüllfaktor der Stator- und Rotormagnetkerne.

3.3 Anhand der gewählten Induktionen bestimmen wir die Höhe des Statorjochs und die Mindestbreite des Zahns

3.4 Lassen Sie uns die Höhe des Schlitzes und die Breite des Schlitzes der halbgeschlossenen Nut auswählen. Für Motoren mit Achshöhe , mm. Die Breite des Schlitzes wählen wir aus Tabelle 9.16. Für und , .

3.5 Maße der Nut bestimmen:

Rillenhöhe:

Abmessungen der Nut in der Matrize und:

Wählen wir dann

die Höhe des Keilteils der Nut:

Abbildung 3.1. Nut eines konstruierten Käfigläufermotors

3.6 Bestimmen wir die Abmessungen der Nut im freien Raum unter Berücksichtigung der Zugaben für das Mischen und Zusammenbauen der Kerne: und Tabelle 9.14:

Breite und:

und Höhe:

Bestimmen wir die Querschnittsfläche der Körperisolierung in der Nut:

wo ist die einseitige Dicke der Isolierung in der Nut, .

Berechnen Sie die Querschnittsfläche der Dichtungen zur Nut:

Bestimmen wir die Querschnittsfläche der Nut zum Platzieren der Leiter:

3.7 Das Kriterium für die Richtigkeit der gewählten Abmessungen ist der Füllfaktor der Nut, der ungefähr gleich ist .

, (3.13)

somit sind die gewählten Werte korrekt.

4. Rotorberechnung

4.1 Wählen Sie die Höhe des Luftspalts d grafisch gemäß Bild 9.31. Für und , .

4.2 Außendurchmesser des Kurzschlussläufers:

4.3 Die Länge des Rotors ist gleich der Länge des Luftspalts: , .

4.4 Die Anzahl der Rillen wählen wir aus Tabelle 9.18, .

4.5 Bestimmen Sie den Wert der Zahnteilung des Rotors:

(4.2)

4.6 Der Wert des Beiwertes k B zur Berechnung des Wellendurchmessers ergibt sich aus Tabelle 9.19. Für und , .

Der Innendurchmesser des Rotors beträgt:

4.7 Strom im Rotorstab ermitteln:

wobei k i der Koeffizient ist, der den Einfluss des Magnetisierungsstroms und des Wicklungswiderstands auf das Verhältnis berücksichtigt, definieren wir grafisch bei ; ;

Den Reduktionskoeffizienten von Strömen bestimmen wir nach der Formel:

Dann der gewünschte Strom im Rotorstab:

4.8 Bestimmen Sie die Querschnittsfläche der Stange:

wo ist die zulässige Stromdichte; in unserem Fall .

4.9 Die Nut des Rotors wird gemäß Bild 9.40 bestimmt, b. Wir akzeptieren , , .

Aus dem Intervall wählen wir die magnetische Induktion im Rotorzahn Tabelle 9.12. Akzeptieren wir.

Lassen Sie uns die zulässige Zahnbreite bestimmen:

Berechnen Sie die Abmessungen der Nut:

Breite b 1 und b 2:

, (4.9)

Höhe h 1:

Berechnen Sie die Gesamthöhe der Rotornut h P2:

Geben Sie die Querschnittsfläche der Stange an:

4.10 Bestimmen Sie die Stromdichte im Stab J 2:

(4.13)

Abbildung 4.1. Nut eines konstruierten Käfigläufermotors

4.11 Berechnen Sie die Querschnittsfläche von Kurzschlussringen q cl:

Wo ist der Strom im Ring, bestimmen wir nach der Formel:

4.12 Berechnen Sie die Abmessungen der Schließringe und den mittleren Durchmesser des Rings:

(4.18)

Geben Sie die Querschnittsfläche des Rings an:

5. Berechnung des Magnetisierungsstroms

5.1 Der Wert der Induktionen in den Zähnen des Rotors und Stators:

, (5.1)

(5.2)

5.2 Berechnen Sie die Induktion im Ständerjoch B a:

5.3 Bestimmen Sie die Induktion im Joch des Rotors B j:

, (5.4)

wobei h "j die berechnete Höhe des Rotorjochs ist, m.

Für Motoren mit 2ð≥4 mit Rotorkern, der auf einer Buchse oder auf einer Rippenwelle sitzt, wird h "j durch die Formel bestimmt:

5.4 Luftspaltmagnetspannung F d:

, (5.6)

wobei k d der Luftspaltkoeffizient ist, bestimmen wir nach der Formel:

, (5.7)

Luftspaltmagnetspannung:

5.5 Magnetische Spannung der Zahnzonen des Stators F z 1:

F z1 =2h z1 H z1 , (5.8)

wobei 2h z1 die berechnete Höhe des Statorzahns ist, m.

H z1 wird aus Tabelle A-1.7 bestimmt. Bei , .

5.6 Magnetspannung der Zahnzonen des Rotors F z 2:

, (5.9)

, Tabelle P-1.7.

5.7 Berechnen Sie den Sättigungskoeffizienten der Zahnzone k z:

(5.10)

5.8 Finden Sie die Länge der mittleren magnetischen Linie des Statorjochs L a:

5.9 Bestimmen wir die Feldstärke H a bei Induktion B a gemäß der Magnetisierungskurve für das Joch der akzeptierten Stahlsorte 2013 Tabelle P-1.6. Bei , .

5.10 Finden Sie die magnetische Spannung des Statorjochs F a:

5.11 Bestimmen wir die Länge der mittleren Magnetlinie des Flusses im Joch des Rotors L j:

, (5.13)

wo h j - die Höhe der Rückseite des Rotors, wird durch die Formel gefunden:

5.12 Die Feldstärke H j während der Induktion wird aus der Magnetisierungskurve des Jochs für die akzeptierte Stahlsorte Tabelle P-1.6 bestimmt. Bei , .

Bestimmen wir die magnetische Spannung des Rotorjochs F j:

5.13 Berechnen Sie die magnetische Gesamtspannung des Magnetkreises der Maschine (pro Polpaar) F c:

5.14 Sättigungsfaktor Magnetkreis:

(5.17)

5.15 Magnetisierungsstrom:

Relativwert des Magnetisierungsstroms:

(5.19)

6. Arbeitsmodusparameter

Die Parameter einer Asynchronmaschine sind die aktiven und induktiven Widerstände der Statorwicklungen x 1, r 1, des Rotors r 2, x 2, der Widerstand der Gegeninduktivität x 12 (oder x m) und der berechnete Widerstand r 12 (oder rm), dessen Einführung die Auswirkung von Verlusten im Statorstahl auf die Eigenschaften des Motors berücksichtigt.

Phasenersatzschaltungen einer Asynchronmaschine, die darauf basieren, Prozesse in einer rotierenden Maschine in eine stationäre zu bringen, sind in Abbildung 6.1 dargestellt. Die physikalischen Vorgänge in einer Asynchronmaschine werden deutlicher in dem Diagramm in Abbildung 6.1 wiedergegeben. Für die Berechnung ist es jedoch bequemer, es in die in Abbildung 6.2 gezeigte Schaltung umzuwandeln.

Abbildung 6.1. Phasenersatzschaltung der Wicklung der reduzierten Asynchronmaschine

Abbildung 6.2. Transformierter Wicklungsstrang Ersatzschaltbild einer reduzierten Asynchronmaschine

6.1 Der aktive Widerstand der Phase der Statorwicklung wird nach folgender Formel berechnet:

, (6.1)

wobei L 1 die Gesamtlänge der effektiven Leiter der Wicklungsphase ist, m;

a ist die Anzahl paralleler Wicklungszweige;

c 115 - spezifischer Widerstand des Wicklungsmaterials (Kupfer für den Stator) bei Auslegungstemperatur. Für Kupfer ;

k r ist der Koeffizient der Erhöhung des aktiven Widerstands der Phase der Wicklung durch die Wirkung des Stromverdrängungseffekts.

In den Leitern der Statorwicklung von Asynchronmaschinen ist der Effekt der Stromverschiebung aufgrund der geringen Abmessungen der Elementarleiter unbedeutend. Nehmen Sie daher bei den Berechnungen normaler Maschinen in der Regel k r = 1 an.

6.2 Die Gesamtlänge der Wicklungsphasenleiter L 1 errechnet sich nach der Formel:

wobei l cf die durchschnittliche Länge der Windung ist, m.

6.3 Die durchschnittliche Länge des Coils l cf ergibt sich aus der Summe der geraden – genuteten und gebogenen Stirnteile des Coils:

, (6.3)

wobei l P die Länge des Nutteils ist, gleich der konstruktiven Länge der Maschinenkerne. ;

l l - die Länge des vorderen Teils.

6.4 Die Länge des vorderen Teils der Spule der losen Statorwicklung wird durch die Formel bestimmt:

, (6.4)

wo K l - Koeffizient, dessen Wert von der Anzahl der Polpaare abhängt, für Tabelle 9.23;

b CT - die durchschnittliche Breite der Spule, m, bestimmt durch den Bogen eines Kreises, der durch die Mittelpunkte der Höhe der Rillen verläuft:

, (6.5)

wobei b 1 die relative Verkürzung des Statorwicklungsabstands ist. Normalerweise akzeptiert.

Koeffizient für lose Wicklungen, die in die Nuten gelegt werden, bevor der Kern in das Gehäuse gepresst wird.

Durchschnittliche Länge:

Gesamtlänge der effektiven Phasenleiter der Wicklung:

Aktiver Widerstand der Statorwicklungsphase:

6.5 Bestimmen Sie die Länge der Abfahrt entlang des vorderen Teils:

wobei K out der gemäß Tabelle 9.23 ermittelte Koeffizient ist. bei .

6.6 Bestimmen wir den relativen Wert des Phasenwiderstands der Statorwicklung:

(6.7)

6.7 Bestimmen Sie den aktiven Widerstand der Phase der Rotorwicklung r 2:

wobei r c der Widerstand des Stabes ist;

r cl - Ringwiderstand.

6.8 Berechnen Sie den Widerstand des Stabes nach der Formel:

6.9 Berechnen Sie den Widerstand des Rings:

Dann der aktive Widerstand des Rotors:

6.10 Bringen wir r 2 auf die Windungszahl der Statorwicklung, definieren:

6.11 Relativer Wert des Phasenwiderstandes der Läuferwicklung.

(6.12)

6.12 Induktiver Widerstand der Phasen der Rotorwicklung:

, (6.13)

wobei l p der Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit des geschlitzten Rotors ist.

Ausgehend von Bild 9.50 wird e l p nach der Formel aus Tabelle 9.26 bestimmt:

, (6.14)

(Leiter sind mit einer Nutabdeckung gesichert).

, (6.15)

Frontaler Streukoeffizient der magnetischen Leitfähigkeit:

Den Koeffizienten der magnetischen Leitfähigkeit der Differenzstreuung bestimmen wir nach der Formel:

, (6.17)

wobei grafisch ermittelt wird, bei , Bild 9.51, e, .

Mit Formel (6.13) berechnen wir den induktiven Widerstand der Statorwicklung:

6.13 Bestimmen wir den relativen Wert des induktiven Widerstands der Statorwicklung:

(6.18)

6.14 Berechnen wir den induktiven Widerstand der Phase der Rotorwicklung nach der Formel:

wobei l p2 der Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit des Rotorschlitzes ist;

l l2 - Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit des vorderen Teils des Rotors;

l d2 - Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der differentiellen Streuung des Rotors.

Der Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der Rotornut wird nach folgender Formel berechnet, basierend auf Tabelle 9.27:

6.15 Der Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit des vorderen Teils des Rotors wird durch die Formel bestimmt:

6.16 Der Koeffizient der magnetischen Leitfähigkeit der differentiellen Streuung des Rotors wird durch die Formel bestimmt:

, (6.23)

wo .

6.17 Finden wir den Wert des induktiven Widerstands nach der Formel (6.19):

Wir bringen x 2 auf die Windungszahl des Stators:

Relativer Wert, :

(6.25)

7. Verlustberechnung

7.1 Berechnen Sie die Hauptverluste im Stahl des Stators der Asynchronmaschine nach der Formel:

, (7.1)

Wo sind spezifische Verluste, Tabelle 9.28;

b - Exponent für Stahlsorte 2013;

k ja und k d z - Koeffizienten, die die Auswirkung auf Verluste im Stahl berücksichtigen, für die Stahlsorte 2013 , ;

m a - Masse des Jochs, berechnet nach der Formel:

wo ist das spezifische Gewicht von Stahl.

Gewicht Statorzähne:

7.2 Berechnen Sie die gesamten Oberflächenverluste im Rotor:

wo p sur2 - spezifische Oberflächenverluste, bestimmen wir nach der Formel:

, (7.5)

wobei ein Koeffizient ist, der die Auswirkung der Oberflächenbehandlung der Rotorzahnköpfe auf die spezifischen Verluste berücksichtigt;

В 02 - die Amplitude der Induktionswelligkeit im Luftspalt bestimmen wir nach der Formel:

wobei in Bild 9.53 grafisch ermittelt wird, b.

7.3 Berechnen Sie die spezifischen Oberflächenverluste nach Formel (7.5):

7.4 Berechnung der Pulsationsverluste in den Rotorzähnen:

, (7.7)

wobei m z 2 die Stahlmasse der Rotorzähne ist;

Â pool2 ist die Amplitude der magnetischen Pulsation im Rotor.

, (7.9)

7.5 Bestimmen Sie die Höhe der zusätzlichen Verluste im Stahl:

7.6 Gesamtstahlverlust:

7.7 Definieren wir mechanische Verluste:

wo , wann nach Tabelle 9.29 .

7.8 Zusätzliche Verluste im Nennmodus berechnen:

7.9 Motorleerlaufstrom:

, (7.14)

wo ich x.x.a. - die aktive Komponente des Leerlaufstroms bestimmen wir nach der Formel:

wobei Ð e.1 x.x. - elektrische Verluste im Stator im Leerlauf:

7.10 Ermittlung des Leistungsfaktors im Leerlauf:

(7.17)

8. Leistungsberechnung

8.1 Bestimmen Sie den Realteil des Widerstands:

(8.1)

(8.2)

8.3 Motorkonstante:

, (8.3)

(8.4)

8.4 Bestimmung des Wirkanteils des Stroms:

8.5 Definieren Sie die Mengen:

8.6 Verluste, die sich bei einer Schlupfänderung nicht ändern:

Akzeptieren und berechnen Sie die Leistung mit einem Schlupf von: 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,0201. Wir schreiben die Ergebnisse der Berechnung in Tabelle 8.1.

P 2n \u003d 110 kW; U 1n \u003d 220/380 V; 2p \u003d 10 I 0 a \u003d 2,74 A; Ich 0 p \u003d Ich bin \u003d 61,99 A;

P c t + P für \u003d 1985,25 W; r 1 \u003d 0,0256 Ohm; r¢ 2 \u003d 0,0205 Ohm; c 1 = 1,039;

a = 1,0795; a = 0,0266 Ohm; b¢=0; b=0,26 Ohm

Tabelle 8.1

Leistungsmerkmale des Asynchronmotors

Berechnungsformel		Schlupf s
Berechnungsformel

Abbildung 8.1. Motorleistung versus Leistung P 2

Abbildung 8.2. Diagramm des Motorwirkungsgrads über der Leistung P 2

Abbildung 8.3. Diagramm des Motorschlupfes s über der Leistung P 2

Abbildung 8.4. Diagramm der Abhängigkeit des Statorstroms I 1 des Motors von der Leistung P 2

9. Thermische Berechnung

9.1 Bestimmen wir den Temperaturanstieg der Innenfläche des Statorkerns über der Lufttemperatur im Motor:

, (9.1)

Einbauort und Schutzart IP23, Tab.9.35;

a 1 - Wärmeübergangskoeffizient von der Oberfläche, wir definieren grafisch Abbildung 9.68, b, .

, (9.2)

wo ist der Verlustkoeffizient für die Wärmebeständigkeitsklasse F .

9.2 Temperaturunterschied in der Isolierung des Nutteils der Statorwicklung:

, (9.4)

wobei P p1 der Umfang des Querschnitts der Statornut ist, bestimmen wir nach der Formel:

l Äquiv. – durchschnittliche äquivalente Wärmeleitfähigkeit des Nutteils, für Wärmewiderstandsklasse F , Seite 452;

- der Durchschnittswert des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten der Innendämmung. grafisch definieren unter , , Abbildung 9.69.

9.3 Bestimmen Sie die Temperaturdifferenz über die Dicke der Isolierung der Frontteile:

, (9.6)

wo , .

Die vorderen Teile der Statorwicklung sind daher nicht isoliert.

9.4 Berechnen Sie die Übertemperatur der Außenfläche der Frontteile gegenüber der Lufttemperatur im Inneren der Maschine:

9.5 Bestimmen Sie den mittleren Temperaturanstieg der Statorwicklung über der Lufttemperatur innerhalb der Maschine:

(9.8)

9.6 Berechnen Sie den durchschnittlichen Überschuss der Lufttemperatur im Inneren der Maschine über die Umgebungstemperatur:

wo a in - wir definieren grafisch Abbildung 9.68, ;

- die Summe der Verluste, die im Inneren des Motors an die Luft abgegeben werden:

wo sind die Gesamtverluste im Motor im Nennmodus;

P e1 - elektrische Verluste in der Statorwicklung im Nennmodus;

P e2 - elektrische Verluste in der Rotorwicklung im Nennmodus.

, (9.12)

wo S Kor. ist die Fläche des Rahmens.

P p wird graphisch bestimmt. Wann , Abbildung 9.70 .

9.7 Bestimmen Sie den mittleren Temperaturanstieg der Statorwicklung über der Umgebungstemperatur:

9.8 Ermitteln Sie den für die Belüftung erforderlichen Luftstrom:

(9.14)

9.9 Der Luftstrom, der von einem Außenventilator mit Design und Abmessungen der Serie 4A bereitgestellt wird, kann ungefähr durch die Formel bestimmt werden:

, (9.15)

wo und - die Anzahl und Breite, m, der radialen Lüftungskanäle, Seite 384;

n - Motordrehzahl, U / min;

Koeffizient, für Motoren mit .

Jene. Der vom Außenlüfter bereitgestellte Luftstrom ist größer als der zur Belüftung des Motors erforderliche Luftstrom.

10. Kreisdiagramm-Leistungsberechnung

10.1 Bestimmen Sie zunächst den synchronen Leerlaufstrom nach der Formel:

10.2 Berechnen Sie die aktiven und induktiven Kurzschlusswiderstände:

10.3 Berechnen Sie den Maßstab des Tortendiagramms:

Die aktuelle Skala ist:

wo D bis - der Durchmesser des Kreises des Diagramms, wird aus dem Intervall ausgewählt: , wählen .

Leistungsskala:

Momentskala:

(10.6)

Das Motor-Kreisdiagramm ist unten dargestellt. Ein Kreis mit einem Durchmesser D bis mit einem Mittelpunkt O¢ ist die Ortskurve der Enden des Motorstatorstromvektors bei verschiedenen Schlupfen. Der Punkt A 0 bestimmt die Position des Endes des Stromvektors I 0 bei synchronem Leerlauf und - bei echtem Leerlauf des Motors. Das Segment ist gleich dem Leistungsfaktor im Leerlauf. Punkt A 3 bestimmt die Position des Endes des Statorstromvektors im Kurzschlussfall (s = 1), das Segment ist der Strom I Kurzschluss. , und der Winkel ist . Der Punkt A2 bestimmt die Position des Endes des Statorstromvektors bei .

Zwischenpunkte auf dem Bogen A 0 A 3 bestimmen die Position der Enden des Stromvektors I 1 bei verschiedenen Lasten im Motormodus. Die Abszissenachse des OB-Diagramms ist die Linie der Primärleistung P 1 . Die Linie der elektromagnetischen Leistung R em oder der elektromagnetischen Momente M em ist die Linie A 0 A 2. Die Linie der Nutzleistung auf der Welle (Sekundärleistung P 2) ist die Linie A ’ 0 A 3.

Abbildung 10.1. Kuchendiagramm

Fazit

In diesem Kursprojekt wurde ein Asynchron-Elektromotor mit Kurzschlussläufer konstruiert. Als Ergebnis der Berechnung wurden die Hauptindikatoren für einen Motor mit einer bestimmten Leistung h und cosj erhalten, die den maximal zulässigen Wert von GOST für eine Reihe von Motoren 4A erfüllen. Die Berechnung und Konstruktion der Leistungsmerkmale der konstruierten Maschine wurde durchgeführt.

Somit kann diesem Motor gemäß den Berechnungsdaten das folgende Symbol gegeben werden:

4 – Seriennummer der Serie;

A - Motortyp - asynchron;

315 - Höhe der Rotationsachse;

M - bedingte Länge des Bettes nach IEC;

10 - Anzahl der Pole;

U - Klimadesign für gemäßigtes Klima;

Nenndaten des konstruierten Motors:

P 2n = 110 kW, U 1n = 220/380 V, I 1n = 216 A, cosj n = 0,83, h n = 0,93.

Referenzliste

1. Konstruktion elektrischer Maschinen: Proc. für Universitäten / P79

IP Kopylow, B.K. Klokov, V.P. Morozkin, B.F. Tokarew; Ed. IP Kopylow. – 4. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - M.: Höher. Schule, 2005. - 767 S.: mit Abb.

2. Voldek A.I., Popov V.V. Elektrische Autos. Wechselstrommaschinen: Ein Lehrbuch für Gymnasien. - St. Petersburg: - Peter, 2007. -350 p.

3. Katsman M.M. Handbuch Elektrische Maschinen: Lehrbuch für Lehramtsstudierende. mittlere Institutionen. Prof. Bildung / Mark Mikhailovich Katsman. - M.: Verlagszentrum "Akademie", 2005. - 480 p.

Anhang A

(obligatorisch)

Abbildung 1. Schema einer zweischichtigen Wicklung mit verkürzter Steigung, , ,

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation

Bundesamt für Bildung

STAATLICHE TECHNISCHE UNIVERSITÄT IRKUTSK

Fachgebiet Elektroantrieb und Elektromobilität

Ich darf verteidigen:

Leiter__ Klepikova T.V __

KONSTRUKTION EINES ASYNCHRONMOTORS MIT EINEM SQUIRT-CLOSE-ROTOR

ERLÄUTERUNGEN

Zum Kursprojekt in der Disziplin

"Elektrische Autos"

096.00.00P3

Abgeschlossen von einem Schüler der Gruppe _EAPB 11-1 ________ __ Nguyen Van Vu____

Normkontrolle ___________ _Assoziierter Professor der Abteilung für EET Klepikova T.V __

Irkutsk 2013

Einführung

1. Hauptabmessungen

2 Statorkern

3 Rotorkern

Statorwicklung

1 Statorwicklung mit trapezförmigen halbgeschlossenen Nuten

Käfigwicklung

1 Abmessungen ovaler geschlossener Schlitze

2 Abmessungen des Kurzschlussrings

Berechnung des Magnetkreises

1 MDB für Luftspalt

2 MMF für Zähne mit trapezförmigen halbgeschlossenen Statornuten

3 MMF für Rotorzähne mit oval geschlossenen Rotornuten

4 MDS für die Rückseite des Stators

5 MDS für die Rückseite des Rotors

6 Parameter des Magnetkreises

Aktive und induktive Wicklungswiderstände

1 Statorwicklungswiderstand

2 Wicklungswiderstand eines Kurzschlussläufers mit oval geschlossenen Schlitzen

3 Wicklungswiderstand des umgerechneten Motor-Ersatzschaltbildes

Leerlauf und nominell

1 Ruhemodus

2 Berechnung der Parameter der Nennbetriebsart

Kreisdiagramm und Leistung

1 Tortendiagramm

2 Leistungsdaten

Maximaler Moment

Anlaufstrom und Anlaufdrehmoment

1 Aktive und induktive Widerstände entsprechend dem Startmodus

2 Anlaufstrom und Drehmoment

Wärme- und Lüftungsberechnungen

1 Statorwicklung

2 Belüftungsberechnung des Motors mit Schutzart IP44 und Kühlart IC0141

Fazit

Liste der verwendeten Quellen

Einführung

Elektrische Maschinen sind die Hauptelemente von Kraftwerken, verschiedenen Maschinen, Mechanismen, technologischen Ausrüstungen, modernen Transportmitteln, Kommunikationsmitteln usw. Sie erzeugen elektrische Energie, führen eine äußerst wirtschaftliche Umwandlung in mechanische Energie durch und erfüllen verschiedene Funktionen zur Umwandlung und Verstärkung verschiedener Signale in automatischen Kontrollsystemen und Management.

Elektrische Maschinen sind in allen Bereichen der Volkswirtschaft weit verbreitet. Ihre Vorteile sind ein hoher Wirkungsgrad, der bei leistungsstarken elektrischen Maschinen 95÷99% erreicht, ein relativ geringes Gewicht und geringe Gesamtabmessungen sowie ein sparsamer Materialverbrauch. Elektrische Maschinen können für verschiedene Kapazitäten (von Bruchteilen eines Watts bis zu Hunderten von Megawatt), Geschwindigkeiten und Spannungen hergestellt werden. Sie zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit, einfache Steuerung und Wartung, bequeme Energiezufuhr und -entnahme, niedrige Kosten in der Massen- und Großserienfertigung und Umweltfreundlichkeit aus.

Asynchronmaschinen sind die am weitesten verbreiteten elektrischen Maschinen. Sie werden hauptsächlich als Elektromotoren eingesetzt und sind die Hauptwandler von elektrischer Energie in mechanische Energie.

Derzeit verbrauchen asynchrone Elektromotoren etwa die Hälfte der weltweit erzeugten Elektrizität und werden häufig als elektrischer Antrieb für die überwiegende Mehrheit der Mechanismen verwendet. Dies liegt an der Einfachheit des Designs, der Zuverlässigkeit und dem hohen Wirkungsgrad dieser elektrischen Maschinen.

In unserem Land ist die massivste Serie elektrischer Maschinen die allgemeine industrielle Serie von 4A-Asynchronmaschinen. Die Baureihe umfasst Maschinen mit Leistungen von 0,06 bis 400 kW und wird in 17 Standardhöhen der Drehachse gefertigt. Für jede der Rotationshöhen werden Motoren mit zwei Leistungen hergestellt, die sich in der Länge unterscheiden. Auf der Basis einer einzigen Serie werden verschiedene Modifikationen von Motoren hergestellt, die den technischen Anforderungen der meisten Verbraucher entsprechen.

Auf der Grundlage einer einzigen Serie werden verschiedene Motorversionen hergestellt, die für den Betrieb unter besonderen Bedingungen ausgelegt sind.

Berechnung eines Asynchronmotors mit Käfigläufer

Technische Aufgabe

Entwerfen Sie einen asynchronen Drehstrommotor mit Käfigläufer: P=45kW, U= 380/660 V, n=750 min-1; Ausführung IM 1001; Ausführung nach Schutzart IP44.

1. Magnetkreis des Motors. Abmessungen, Konfiguration, Material

1 Hauptabmessungen

Als Höhe der Drehachse des Motors nehmen wir h=250 mm an (Tabelle 9-1).

Als Außendurchmesser des Ständerblechpakets nehmen wir DH1=450 mm an (Tabelle 9-2).

Statorkern-Innendurchmesser (, Tabelle 9-3):

1= 0,72 DH1-3=0,72ˑ450-3= 321 (1,1)

Wir akzeptieren den Koeffizienten (, Abbildung 9-1).

Wir akzeptieren den vorläufigen Wert der Effizienz (Abbildung 9-2, a)

Wir akzeptieren den vorläufigen Wert (Abbildung 9-3, a).

Geschätzte Leistung

(1.2)

Wir akzeptieren eine vorläufige lineare Belastung A / cm (, Abbildung 9-4, a und Tabelle 9-5).

Wir akzeptieren vorläufige Induktion in der Lücke (, Abbildung 9-4, b und Tabelle 9-5).

Wir akzeptieren den vorläufigen Wert des Wickelfaktors (, Seite 119).

Geschätzte Länge des Statorkerns

Wir akzeptieren die konstruktive Länge des Ständerblechpakets.

Der maximale Wert des Verhältnisses der Länge des Kerns zu seinem Durchmesser (, Tabelle 9-6)

Das Verhältnis der Länge des Kerns zu seinem Durchmesser

(1.5)

1.2 Statorkern

Wir akzeptieren die Stahlsorte - 2013. Wir akzeptieren die Blechdicke von 0,5 mm. Wir nehmen die Form der Blechisolierung an - Oxidation.

Wir akzeptieren den Füllfaktor von Stahl kC=0,97.

Wir akzeptieren die Anzahl der Nuten pro Pol und Phase (Tabelle 9-8).

Anzahl der Statorkernnuten (1,6)

1.3 Rotorkern

Wir akzeptieren die Stahlsorte - 2013. Wir akzeptieren die Blechdicke von 0,5 mm. Wir nehmen die Form der Blechisolierung an - Oxidation.

Wir akzeptieren den Füllfaktor von Stahl kC=0,97.

Wir akzeptieren das Rotorpaket ohne abgeschrägte Nuten.

Wir akzeptieren den Luftspalt zwischen Stator und Rotor (Tabelle 9-9).

Außendurchmesser des Rotorkerns

Innendurchmesser der Rotorbleche

Wir nehmen die Länge des Rotorkerns gleich der Länge des Statorkerns,

Wir akzeptieren die Anzahl der Rillen des Rotorpakets (Tabelle 9-12).

2. Statorwicklung

Wir akzeptieren eine zweilagige Wicklung mit verkürzter Steigung, die in trapezförmigen halbgeschlossenen Nuten platziert wird (Tabelle 9-4).

Verteilungskoeffizient

(2.1)

Wir akzeptieren die relative Wickelsteigung.

Wickelsteigung:

(2.2)

Verkürzungsfaktor

Wicklungsverhältnis

Vorläufiger Wert des magnetischen Flusses

Vorläufige Windungszahl der Phasenwicklung

Vorläufige Anzahl effektiver Leiter in einer Nut

(2.7)

wo ist die Anzahl der parallelen Zweige der Statorwicklung.

Akzeptieren

Die angegebene Windungszahl in der Phasenwicklung

(2.8)

Korrigierter Wert des magnetischen Flusses

Korrigierter Induktionswert im Luftspalt

(2.10)

Vorläufiger Wert des Phasennennstroms

Abweichung der empfangenen linearen Last von der zuvor akzeptierten

(2.13)

Die Abweichung überschreitet nicht den zulässigen Wert von 10 %.

Wir nehmen den Mittelwert der magnetischen Induktion auf der Rückseite des Stators (Tabelle 9-13).

Zahnteilung nach Innendurchmesser des Stators

(2.14)

2.1 Statorwicklung mit trapezförmigen halbgeschlossenen Nuten

Die Statorwicklung und die Nut werden gemäß Bild 9.7 bestimmt

Wir akzeptieren den Mittelwert der magnetischen Induktion in den Statorzähnen (Tabelle 9-14).

Zahnbreite

(2.15)

Höhe des Statorrückens

Rillenhöhe

Große Schlitzbreite

Vorläufige Schlitzbreite

Kleinere Schlitzbreite

wo ist die Schlitzhöhe (, Seite 131).

Und nach Bedarf

Querschnittsfläche der Matrizennut

Freier Bereich der Nut

(2.23)

wo - Montagezugaben für die Stator- bzw. Rotorpakete in Breite und Höhe (, Seite 131).

Querschnittsfläche der Rumpfisolierung

wo ist der Mittelwert der einseitigen Dicke der Rumpfisolierung (, Seite 131).

Querschnittsfläche der Abstandshalter zwischen den oberen und unteren Spulen in der Nut, am Boden der Nut und unter dem Keil

Querschnittsfläche des von der Wicklung eingenommenen Schlitzes

Arbeit

wo ist der zulässige Füllfaktor des Schlitzes bei manueller Verlegung (. Seite 132).

Wir akzeptieren die Anzahl der elementaren Drähte in effektiv.

Durchmesser eines elementaren isolierten Drahtes

(2.28)

Der Durchmesser eines elementaren isolierten Drahtes sollte 1,71 mm für die manuelle Installation und 1,33 mm für die maschinelle Installation nicht überschreiten. Diese Bedingung ist erfüllt.

Wir akzeptieren die Durchmesser eines elementaren isolierten und nicht isolierten (d) Drahtes (Anlage 1)

Wir akzeptieren die Querschnittsfläche des Drahtes (, Anhang 1).

Verfeinerter Slot-Füllfaktor

(2.29)

Der Wert des angepassten Schlitzfüllfaktors erfüllt die Bedingungen für manuelles Stapeln und maschinelles Stapeln (bei maschinellem Stapeln die zulässigen ).

Raffinierte Schlitzbreite

Akzeptieren , als .

(2.31)

Produkt aus linearer Belastung und Stromdichte

Wir akzeptieren den zulässigen Wert des Produkts aus linearer Last und Stromdichte (Abbildung 9-8). Wo Koeffizient k5=1 (Tabelle 9-15).

Durchschnittliche Zahnteilung des Stators

Durchschnittliche Statorspulenbreite

Durchschnittliche Länge eines Spulenkopfes

Durchschnittliche Wickellänge

Überstandslänge des Wicklungsendes

3. Käfigwicklung

Wir akzeptieren ovale Rotornuten, geschlossen.

3.1 Abmessungen ovaler geschlossener Schlitze

Die Rillen des Rotors werden durch Abb. 1 bestimmt. 9.10

Wir akzeptieren die Höhe der Nut. (, Abbildung 9-12).

Geschätzte Höhe der Rotorrückseite

wo ist der Durchmesser von runden axialen Lüftungskanälen im Rotorpaket; sie sind im konstruierten Motor nicht vorgesehen.

Magnetische Induktion in der Rückseite des Rotors

Zahnteilung nach Außendurchmesser des Rotors

(3.3)

Wir akzeptieren die magnetische Induktion in den Zähnen des Rotors (Tabelle 9-18).

Zahnbreite

(3.4)

Kleiner Rillenradius

Größerer Rillenradius

wo - Schlitzhöhe (, Seite 142);

Schlitzbreite (, Seite 142);

für einen geschlossenen Steckplatz (, Seite 142).

Abstand zwischen den Mittelpunkten der Radien

Überprüfung der Korrektheit der Definition und anhand der Bedingung

(3.8)

Die Querschnittsfläche der Stange entspricht der Querschnittsfläche der Nut in der Matrize

3.2 Abmessungen des Kurzschlussrings

Wir akzeptieren einen Gusskäfig.

Die Kurzschlussringe des Rotors sind in Abb. 1 dargestellt. 9.13

Ringquerschnitt

Ringhöhe

Ringlänge

(3.12)

Durchschnittlicher Ringdurchmesser

4. Berechnung des Magnetkreises

1 MDB für Luftspalt

Faktor, der die Erhöhung des magnetischen Widerstands des Luftspalts aufgrund der Zahnradstruktur des Stators berücksichtigt

(4.1)

Koeffizient unter Berücksichtigung der Erhöhung des magnetischen Widerstands des Luftspalts aufgrund der Zahnradstruktur des Rotors

Wir akzeptieren einen Koeffizienten, der die Abnahme des magnetischen Widerstands des Luftspalts bei Vorhandensein radialer Kanäle am Stator oder Rotor berücksichtigt.

Gesamtluftspaltfaktor

MDS für Luftspalt

4.2 MMF für Zähne mit trapezförmigen halbgeschlossenen Statornuten

(, Anhang 8)

Wir nehmen die durchschnittliche Länge des Weges des magnetischen Flusses

MDS für Zähne

4.3 MMF für Rotorzähne mit oval geschlossenen Rotornuten

Da akzeptieren wir die magnetische Feldstärke (Anlage 8).

MDS für Zähne

4.4 MMF für die Rückseite des Stators

(, Anlage 11).

Mittlere Weglänge des magnetischen Flusses

MDS für Statorrückseite

4,5 MMF für die Rückseite des Rotors

Wir akzeptieren die magnetische Feldstärke (, Anlage 5)

Mittlere Weglänge des magnetischen Flusses

MDS für die Rückseite des Rotors

4.6 Parameter des Magnetkreises

Gesamt-MMF des Magnetkreises pro Pol

Sättigungsfaktor des Magnetkreises

(4.13)

Magnetisierender Strom

Magnetisierungsstrom in relativen Einheiten

(4.15)

Leerlauf-EMK

Hauptinduktive Reaktanz

(4.17)

Induktive Hauptreaktanz in relativen Einheiten

(4.18)

5. Aktiver und induktiver Widerstand der Wicklungen

1 Statorwicklungswiderstand

Wirkwiderstand der Phasenwicklung bei 20 0C

wo -spezifische elektrische Leitfähigkeit von Kupfer bei 200C (, Seite 158).

Aktiver Widerstand der Phasenwicklung bei 20 0С in relativen Einheiten

(5.2)

Überprüfung der Korrektheit der Definition

Wir übernehmen die Abmessungen der Statornut (, Tabelle 9-21)

Höhe: (6,4)

Koeffizienten unter Berücksichtigung der Stufenverkürzung

Streuleitfähigkeit

(5.7)

Akzeptieren Sie den Differenzverlustkoeffizienten des Stators (Tabelle 9-23).

Faktor zur Berücksichtigung des Einflusses der Öffnung der Statornuten auf die Leitfähigkeit der differentiellen Streuung

Wir akzeptieren einen Koeffizienten, der das Dämpfungsverhalten der Ströme berücksichtigt, die in der Wicklung des Käfigläufers durch die höheren Harmonischen des Statorfeldes induziert werden (Tabelle 9-22).

(5.9)

Polteilung:

(5.10)

Koeffizient der Verlustleistung der Wicklungsenden

Leitfähigkeitskoeffizient der Leckage der Statorwicklung

Induktive Reaktanz der Statorphasenwicklung

Induktiver Widerstand der Statorphasenwicklung in relativen Einheiten

(5.14)

Überprüfung der Korrektheit der Definition

5.2 Wicklungswiderstand eines Käfigläufers mit oval geschlossenen Schlitzen

Wirkwiderstand des Käfigstabes bei 20 0C

wo - elektrische Leitfähigkeit von Aluminium bei 20 °C (, Seite 161).

Reduktionskoeffizient des Ringstroms zum Stabstrom

(5.17)

Widerstand der Kurzschlussringe, reduziert auf den Strom der Stange bei 20 0С

Widerstandswicklung des Magnetkreises

Der Mittelpunktswinkel der Fase der Nuten ist wegen 0 = 0 es gibt keine Fase.

Fasenfaktor der Rotornut

Der Reduktionskoeffizient des Widerstands der Rotorwicklung zur Statorwicklung

Wirkwiderstand der Rotorwicklung bei 20 0C, reduziert auf die Statorwicklung

Wirkwiderstand der Rotorwicklung bei 20 0C, reduziert auf die Statorwicklung in relativen Einheiten

Rotorstabstrom für Betriebsart

(5.23)

Streuleitwert für ovale geschlossene Rotornut

(5.24)

Anzahl der Rotornuten pro Pol und Phase

(5.25)

Wir akzeptieren den Koeffizienten der differentiellen Streuung des Rotors (Abbildung 9-17).

Leitfähigkeit der differentiellen Streuung

(5.26)

Streuleitwert von gegossenen Käfigkurzringen

Relative Schräge der Rotornuten, in Bruchteilen der Zahnteilung des Rotors

(5.28)

Abschrägungs-Leckleitfaktor

Induktiver Widerstand der Rotorwicklung

Induktiver Widerstand der Rotorwicklung, reduziert auf die Statorwicklung

Induktiver Widerstand der Rotorwicklung, reduziert auf die Statorwicklung, in relativen Einheiten

(5.32)

Überprüfung der Korrektheit der Definition

(5.33)

Die Bedingung muss erfüllt sein. Diese Bedingung ist erfüllt.

5.3 Wicklungswiderstand des umgerechneten Motor-Ersatzschaltbildes

Verlustfaktor des Stators

Statorwiderstandsfaktor

wo ist der Koeffizient (, Seite 72).

Umgerechnete Wicklungswiderstände

Eine Neuberechnung des Magnetkreises ist nicht erforderlich, da und .

6. Leerlauf und bewertet

1 Ruhemodus

Als , bei weiteren Berechnungen übernehmen wir .

Die Blindkomponente des Statorstroms während der synchronen Rotation

Elektrische Verluste in der Statorwicklung bei synchroner Rotation

Geschätztes Stahlgewicht der Statorzähne mit Trapeznuten

Magnetische Verluste in Statorzähnen

Statorrückseiten-Stahlgewicht

Magnetische Verluste auf der Rückseite des Stators

Gesamte magnetische Verluste im Statorkern, einschließlich zusätzlicher Verluste im Stahl

(6.7)

Mechanische Verluste bei Schutzart IP44, Kühlart IC0141

(6.8)

wo bei 2p = 8

Die aktive Komponente des Stroms x.x.

Leerlaufstrom

Leistungsfaktor bei x.x.

6.2 Berechnung der Parameter der Nennleistung

Kurzschluss aktiver Widerstand

Kurzschluss der induktiven Reaktanz

Kurzschlussimpedanz

Zusatzverluste bei Nennlast

Mechanische Leistung des Motors

Ersatzschaltungswiderstand

(6.17)

Impedanz des Ersatzschaltkreises

Überprüfung der Richtigkeit der Berechnungen und

(6.19)

Unterhose

Wirkanteil des Statorstroms bei synchroner Rotation

Rotorstrom

Wirkanteil des Statorstroms

(6.23)

Blindkomponente des Statorstroms

(6.24)

Phasenstatorstrom

Leistungsfaktor

Stromdichte in der Statorwicklung

(6.28)

wo ist der Wicklungsfaktor für einen Käfigläufer (, Seite 171).

Strom im Kurzschlussläufer

Stromdichte im Stab eines Käfigläufers

Kurzschlussspannung

Elektrische Verluste in der Statorwicklung

Elektrische Verluste in der Rotorwicklung

Totalverluste im Elektromotor

Eingangsleistung:

Effizienz

(6.37)

Leistungsaufnahme: (6.38)

Die nach den Formeln (6.36) und (6.38) berechneten Eingangsleistungen müssen bis zur Rundung gleich sein. Diese Bedingung ist erfüllt.

Leistung

Die Ausgangsleistung muss der in der Leistungsbeschreibung angegebenen Ausgangsleistung entsprechen. Diese Bedingung ist erfüllt.

7. Tortendiagramm und Leistungsdaten

1 Tortendiagramm

aktuelle Skala

wo - Arbeitskreisdurchmesserbereich (, Seite 175).

Akzeptieren .

Arbeitskreisdurchmesser

(7.2)

Leistungsskala

Segmentlänge des Blindstroms

Aktive aktuelle Segmentlänge

Balken im Diagramm

(7.7)

(7.8)

7.2 Leistungsdaten

Wir berechnen die Leistungsmerkmale in Form von Tabelle 1.

Tabelle 1 - Leistungsmerkmale eines Asynchronmotors

Bedingungen Konvoi	Gelieferte Leistung in Bruchteilen











cos0.080.500.710.800.830.85


P, W1564.75172520622591.53341.74358.4

, %13,5486,8891,6492,8893,0892,80

8. Maximales Moment

Variabler Teil des Statorfaktors mit einer trapezförmigen halbgeschlossenen Nut

Sättigungsabhängige Komponente des Statorstreuleitwerts

Variabler Teil des Rotorfaktors mit ovalen geschlossenen Schlitzen

(8.3)

Sättigungsabhängige Streuleitwertkomponente des Rotors

Rotorstrom entsprechend maximalem Drehmoment (9-322)

(8.7)

Ersatzschaltkreisimpedanz bei maximalem Drehmoment

Der Gesamtwiderstand des Ersatzschaltbildes bei unendlich großem Schlupf

Ersatzwiderstand des Ersatzschaltbildes bei maximalem Drehmoment

Multiplizität des maximalen Drehmoments

Schlupf bei maximalem Drehmoment

(8.12)

9. Anlaufstrom und Anlaufdrehmoment

1 Aktive und induktive Widerstände entsprechend dem Startmodus

Stangenhöhe des Rotorkäfigs

Reduzierte Rotorstangenhöhe

Wir akzeptieren den Koeffizienten (, Bild 9-23).

Geschätzte Eindringtiefe des Stroms in den Stab

Die Breite des Stabs bei der berechneten Eindringtiefe des Stroms in den Stab

(9.4)

Die Querschnittsfläche des Stabes bei der berechneten aktuellen Eindringtiefe

(9.5)

aktuelles Verdrängungsverhältnis

Aktiver Widerstand des Käfigstabes bei 20 0C für den Startmodus

Der aktive Widerstand der Rotorwicklung bei 20 0 C, reduziert auf die Statorwicklung, für den Startmodus

Wir akzeptieren den Koeffizienten (, Abbildung 9-23).

Leitfähigkeits-Leckkoeffizient des Rotorschlitzes beim Start für einen ovalen geschlossenen Schlitz

Leitfähigkeits-Leckkoeffizient der Rotorwicklung beim Start

Motorstreuinduktivität abhängig von der Sättigung

Motorstreuinduktivität unabhängig von der Sättigung

(9.12)

Kurzschluss aktiver Widerstand am Anfang

9.2 Anlaufstrom und Drehmoment

Rotorstrom beim Motorstart

Ersatzschaltkreisimpedanz beim Start (unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Stromverschiebung und Sättigung von Streupfaden)

Induktive Reaktanz des Ersatzschaltbildes beim Start

Wirkanteil des Statorstroms beim Anlauf

(9.17)

Die Blindkomponente des Statorstroms beim Start

(9.18)

Phasenstatorstrom beim Start

Multiplizität des anfänglichen Anlaufstroms

(9.20)

Wirkwiderstand des Rotors beim Anlauf, reduziert auf den Stator, bei berechneter Betriebstemperatur und L-förmigem Ersatzschaltbild

(9.21)

Die Multiplizität des anfänglichen Startdrehmoments

10. Wärme- und Lüftungsberechnungen

1 Statorwicklung

Verluste in der Statorwicklung bei maximal zulässiger Temperatur

wo ist der Koeffizient (, Seite 76).

Bedingte innere Kühlfläche des aktiven Teils des Stators

Der Luftstrom, der von einem Außenventilator bereitgestellt werden kann, muss den erforderlichen Luftstrom übersteigen. Diese Bedingung ist erfüllt.

Luftdruck, der von einem Außenventilator entwickelt wird

Fazit

In diesem Kursprojekt wurde ein Asynchron-Elektromotor der Hauptbauart mit einer Höhe der Drehachse h = 250 mm, Schutzart IP44, mit Käfigläufer konstruiert. Als Ergebnis der Berechnung wurden die Hauptindikatoren für einen Motor mit einer bestimmten Leistung P und cos erhalten, die den maximal zulässigen Wert von GOST erfüllen.

Der entworfene asynchrone Elektromotor erfüllt die Anforderungen von GOST sowohl in Bezug auf die Energieindikatoren (Effizienz und cosφ) als auch in Bezug auf die Starteigenschaften.

Motortyp Leistung, kW Höhe Drehachse, mm Gewicht, kg Drehzahl, U/min Wirkungsgrad, % Leistungsfaktor, Trägheitsmoment,

2. Kravchik A.E. et al. Serie 4A Asynchronmotor, Handbuch. - M.: Energoatomizdat, 1982. - 504 p.

3. Konstruktion elektrischer Maschinen: Lehrbuch. für elektromech. Und Strom. Spezialgebiete der Universitäten / I. P. Kopylov [und andere]; ed. I. P. Kopylowa. - Hrsg. 4., überarbeitet. und zusätzlich - M.: Höher. Schule, 2011. - 306 S.

Anhang. Erstellen einer Spezifikation

Bezeichnung	Name	Notiz

	Dokumentation

1.096.00.000.PZ	Erläuterungen
1.096.00.000.CH	Montagezeichnung



	Statorwicklung
	Rotorwicklung
	Statorkern
	Rotorkern
	Klemmkasten

	Rym. Bolzen

	Erdungsbolzen

	Ventilator
	Shroud-Fan
	Lager

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Einführung

Ein moderner Elektroantrieb ist ein Komplex von Geräten und Geräten zur Steuerung und Regelung der physikalischen und Leistungsindikatoren eines Elektromotors. Der in der Industrie am häufigsten verwendete Elektromotor ist der Asynchronmotor. Mit der Entwicklung der Leistungselektronik und der Entwicklung neuer leistungsstarker Steuerungssysteme für Induktionsmotoren ist ein elektrischer Antrieb auf der Basis eines Induktionsmotors und Frequenzumrichters die beste Wahl für die Steuerung verschiedener technologischer Prozesse. Der asynchrone Elektroantrieb weist die besten technischen und wirtschaftlichen Kennzahlen auf, und die Entwicklung neuer Energiesparmotoren ermöglicht die Schaffung energieeffizienter Elektroantriebssysteme.

Asynchron-Elektromotor, elektrische Asynchronmaschine zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie. Das Funktionsprinzip eines asynchronen Elektromotors basiert auf der Wechselwirkung eines rotierenden Magnetfelds, das auftritt, wenn ein dreiphasiger Wechselstrom durch die Statorwicklungen fließt, mit einem durch das Statorfeld in den Rotorwicklungen induzierten Strom. Dadurch entstehen mechanische Kräfte, die den Rotor in Drehrichtung des Magnetfeldes drehen lassen, sofern die Rotordrehzahl n kleiner als die Felddrehzahl n1 ist. Der Rotor dreht sich also asynchron zum Feld.

Gegenstand der Studienarbeit ist die Auslegung eines Asynchronmotors. Mit diesem Design untersuchen wir die Eigenschaften und Eigenschaften dieses Motors, wir untersuchen auch die Merkmale dieser Motoren. Diese Arbeit ist Bestandteil des Studiums Elektrische Maschinen.

1. Magnetkreis des Motors. Abmessungen, Konfiguration, Material

1.1 Hauptabmessungen

1. Die Höhe der Drehachse des Asynchronmotors:

Für Рн =75 kW, n1=750 min-1

h=280mm, 2p=8.

2. Der Außendurchmesser des Kerns DH1 mit einer Standardhöhe der Rotationsachse h = 280 mm. Unter diesen Bedingungen ist DH1 = 520 mm.

3. Um den Innendurchmesser des Statorkerns D1 zu bestimmen, verwenden wir die in Tabelle 9-3 angegebene Beziehung D1=f(DH1). Für DH1=520 mm;

D1 = 0,72 DH1 - 3;

D1 \u003d 0,72 520-3 \u003d 371,4 mm.

4. Finden Sie den Mittelwert kH=f(P2) von Asynchronmotoren

Für pH=75 kW; 2p=8;

5. Bei Käfigläufermotoren mit Schutzart IP44 vorläufige Werte.

Für pH=75 kW

6. Für Motoren mit Käfigläufer mit Schutzart IP44 nehmen wir den cos-Wert gemäß Bild 9-3 und mit 2р = 8

7. Geschätzte Leistung P? für AC-Motoren:

wo - Effizienz; cos - Leistungsfaktor bei Nennlast;

8. Ermitteln der linearen Belastung der Statorwicklung A1

A1 \u003d 420 0,915 0,86 \u003d 330,4 A / cm.

9. Ermitteln des Maximalwerts der magnetischen Induktion im Luftspalt B

B = 0,77 1,04 0,86 = 0,69 T

10. Um die Länge des Statorkerns zu bestimmen, setzen wir den vorläufigen Wert des Wicklungskoeffizienten kob1 auf 2р=8

11. Ermitteln Sie die geschätzte Länge des Kerns l1

l1=366,7+125=426,7

12. Die Baulänge des Ständerblechpakets l1 wird auf das nächste Vielfache von 5 aufgerundet:

13. Verhältnis

425 / 371,4 = 1,149

14. Finde max R4=1,1

max = 1,46 - 0,00071 DH1;

max = 1,46 - 0,00071 520 = 1,091

max =1,091 1,1 = 1,2

1.2 Statorkern

Der Kern wird aus separaten gestanzten Blechen aus Elektrostahl mit einer Dicke von 0,5 mm zusammengesetzt, mit isolierenden Beschichtungen, um Verluste im Stahl durch Wirbelströme zu reduzieren.

Für Stahl 2312 verwenden wir lackierte Blechisolierungen.

Anzahl Nuten pro Pol und Phase:

Entsprechend dem gewählten Wert q1 wird die Anzahl der Nuten des Statorblechpakets z1 bestimmt:

wobei m1 die Anzahl der Phasen ist;

z1 = 8 3 3 = 72.

1.3 Rotorkern

Bei gegebener Höhe der Rotationsachse wählen wir die Stahlsorte 2312.

Der Kern wird aus separaten gestanzten Blechen aus Elektroband mit einer Dicke von 0,5 mm zusammengesetzt.

Für den Kern akzeptieren wir die gleiche Blechisolierung wie für den Stator - Lackierung.

Der Füllfaktor von Stahl wird gleich genommen

Die Größe des Luftspalts zwischen Stator und Rotor wird akzeptiert.

Mit h = 280 mm und 2p = 8;

Nutfase ck (keine Fasennut)

Rotorkern-Außendurchmesser DH2:

DH2 = 371,4 - 2 0,8 = 369,8 mm.

Für Drehhöhe h 71 mm Innendurchmesser der Rotorbleche D2:

D2 0,23 520 = 119,6 mm.

Zur Verbesserung der Kühlung, Verringerung der Masse und des dynamischen Trägheitsmoments des Rotors sind in den Rotorblechpaketen mit h250 runde axiale Belüftungskanäle vorgesehen:

Läuferpaketlänge l2 bei h>250 mm.

l2 \u003d l1 + 5 \u003d 425 + 5 \u003d 430 mm.

Die Anzahl der Nuten im Kern für einen Motor mit Käfigläufer bei z1=72 und 2р=8

2. Statorwicklung

2.1 Gemeinsame Parameter aller Wicklungen

Für unseren Motor akzeptieren wir eine mehrteilige zweischichtige konzentrische Wicklung aus Draht der Marke PETV (Wärmebeständigkeitsklasse B), die in rechteckigen halboffenen Rillen angeordnet ist.

Typischerweise wird die Statorwicklung aus sechs Zonen hergestellt; jede Zone entspricht 60 elektrischen Grad. Bei einer Sechszonenwicklung ist der Verteilungskoeffizient kP1

kР1 = 0,5/(q1sin(b/20));

kР1 = 0,5/(3 sin(10)) = 0,95.

Die Verkürzung von Schritt 1 wird gleich genommen

1 \u003d 0,8, mit 2p \u003d 8.

Die Doppellagenwicklung erfolgt mit verkürzter Steigung yP1

yP1 = 1 z1 / 2p;

yP1 = 0,8 · 72 / 8 = 7,2.

Verkürzungsfaktor ky1

ky1=sünde(1 90)=sünde(0,8 90)=0,95.

Wicklungsbeiwert kOB1

kOB1 = kP1ky1;

kOB1 = 0,95 0,95 = 0,9.

Vorläufiger Wert des magnetischen Flusses Ф

F \u003d B D1l1 10-6 / p;

Ф = 0,689 371,4 42510-6/4 = 0,027 Wb.

Vorläufige Windungszahl der Phasenwicklung? 1

1 = knU1/(222 kOB1(f1/50) F);

1 = 0,96 380/(222 0,908 0.027) ?66.9.

Die Zahl der Parallelzweige der Statorwicklung a1 wird als einer der Teiler der Polzahl a1 = 1 gewählt.

Vorläufige Anzahl von Wirkleitern in der Nut NP1

NP1 = 1а1(ðq1);

NP1 \u003d 155,3 1 / (4 3) \u003d 5,58

Der Wert von NP1 wird akzeptiert, indem NP1 auf den nächsten ganzzahligen Wert gerundet wird

Wenn wir eine ganze Zahl wählen, geben wir den Wert 1 an

1 = NП1рq1а1;

1 = 4 4 3/1 = 72.

Der Wert des magnetischen Flusses Ф

F \u003d 0,023 66,5 / 64 \u003d 0,028 Wb.

Luftspaltinduktionswert B

B = B? 1/ ? 1;

B = 0,8 66,9/72 = 0,689 T

Vorläufiger Wert des Phasennennstroms I1

I1 = Рн 103/(3U1cos);

I1 \u003d 75 103 / (3 380 0,93 0,84) \u003d 84,216 A.

A1 = 10Np1z1I1(D1a1);

A1 \u003d 6 13 72 84,216 / (3,14 371,4) \u003d 311,8 A / cm.

Der Mittelwert der magnetischen Induktion auf der Rückseite des Stators BC1

Mit h \u003d 280 mm, 2p \u003d 8

BC1 = 1,5 T.

Zahnteilung nach Innendurchmesser des Stators t1

t1 \u003d p 371,4 / 72 \u003d 16,1 mm.

2.2 Statorwicklung mit rechteckigen halbgeschlossenen Nuten

Wir nehmen den vorläufigen Wert der magnetischen Induktion an der engsten Stelle des Statorzahns an

31max = 1,8 T

Zahnteilung des Stators an engster Stelle

Vorläufige Zahnbreite an engster Stelle

Vorläufige Breite des halboffenen und offenen Schlitzes in der Matrize

Schlitzbreite der halboffenen Nut

Zulässige Breite eines effektiven Leiters mit gedrehter Isolierung

b?ef = () / = 3,665 mm;

Anzahl effektiver Leiter nach Nuthöhe

Vorläufige Höhe des Ständerrückens

Ф 106?(2 kc l1 Вc1);

0,027 106? (2 0,95 425 1,5) = 22,3 mm.

Höhe der Vorrille

= [(D H1 – D1)/ 2] – h c1;

\u003d \u003d [(520-371,4) / 2] -22,3 \u003d 53 mm.

Zulässige Höhe des Wirkleiters mit Spulenisolation

Effektive Leiterfläche

Vorläufige Anzahl elementarer Dirigenten

Die Anzahl der elementaren Leiter in einem effektiven

Vorläufige Anzahl von Elementarleitern in einem effektiven

Erhöhen Sie auf 4

Die Größe des elementaren Elementarleiters entlang der Höhe der Rille

Endgültige Anzahl von Elementarleitern

Kleinere und größere Größen von blankem Draht

Nuthöhenmaß

Größe entsprechend der Breite der Nut im Stempel

Rillenhöhe

= [(D H1 – D1)/ 2] – h c1;

\u003d \u003d [(520-371,4) / 2] -18,3 \u003d 56 mm.

Verfeinerte Zahnbreite an schmalster Stelle

Verfeinerte magnetische Induktion im engsten Teil des Statorzahns

Stromdichte in der Statorwicklung J1

J1 = I1(c S a1);

J1 = 84,216/(45,465 1) = 3,852 A/mm2.

A1J1 \u003d 311 3,852 \u003d 1197,9 A2 / (cm mm2).

(А1J1) addieren \u003d 2200 0,75 0,87 \u003d 1435,5 A2 / (cm mm2).

lv1 = (0,19+0,1p)bcp1 + 10;

lv1 \u003d (0,19 + 0,1 3) 80,64 + 10 \u003d 79,4 mm.

Durchschnittliche Zahnteilung des Stators tСР1

tСР1 = (D1 + hП1)/z1;

tCP1 \u003d p (371,4 + 56) / 72 \u003d 18,6 mm.

Mittlere Statorspulenbreite bCP1

bSR1 = tSR1 uP1;

bСР1 = 18,6 7,2 = 133,6 mm.

Die durchschnittliche Länge des vorderen Teils der Wicklung ll1

ll1 \u003d 1,3 \u003d 279,6 mm

Durchschnittliche Wickellänge lcp1

lcp1 \u003d 2 (l1 + ll1) \u003d 2 (425 + 279,6) \u003d 1409,2 mm.

Die Länge des Überhangs des vorderen Teils der Wicklung lv1

3. Käfigwicklung

asynchrone magnetische Statorphase

Nehmen wir eine Rotorwicklung mit Flaschenrillen, weil h = 280 mm.

Nuthöhe aus Abb. 9-12 ist gleich hp2 = 40 mm.

Geschätzte Höhe des Rotorrückens hc2 bei 2р=8 und h = 280 mm

hc2 = 0,38 Dн2 - hp2 - ?dk2;

hc2 = 0,38 369,8 - 40 - ? 40 = 73,8mm.

Magnetische Induktion in der Rückseite des Rotors Vs2

Sonne2 = Ф 106 / (2 kc l2 hc2);

Sonne2 = 0,028 106 / (2 0,95 430 73,8) = 0,464 T

Zahnteilung nach Außendurchmesser des Rotors t2

t2 = ðDí2/z2 = ð 369,8/86 = 13,4 mm.

Magnetische Induktion in den Zähnen des Rotors Vz2.

Int2 = 1,9 T.

Literatur

1. Goldberg O.D., Gurin Ya.S., Sviridenko I.S. Konstruktion elektrischer Maschinen. - M.: Gymnasium, 1984. - 431s.

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