Данный курсовой проект по дисциплине «Электрические машины» написан на тему: «Расчет обмоток асинхронного двигателя».

Цель курсового проекта- освоить принципы выбора, расчета главных размеров, расчет рабочих и пусковых характеристики двигателя и расчет обмоток.

Курсовой проект состоит из расчетной части и графической части. Объем расчетной части составляет 12 листа формата А4. В ней рассмотрен выбор двигателя по номинальной мощности. Расчет обмоток статора. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС. Объем графической части составляет 1 листа формата A3.

На  листе изображена схема обмоток статора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 Введение…………………………………………………………………………..3

1. Выбор двигателя по номинальной мощности………………………………..4

2.Расчет обмоточных данных и построение развернутой схемы обмотки статора………………………………………………………………………..…..7

3. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС первой, третьей и седьмой гармоник………………………………………………….…9

4. Каталожные данные………………………………………………………..…13

Заключение………………………………………………………….……………15

Список использованных источников…………………………………..……….16

 

 

 

                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Электрические машины широко применяются в различных отраслях промышленности.

При работе этих двигателей частота вращения магнитного поля статора постоянна и зависит от частоты питающей сети (стандартная частота 50 Гц) и от числа пар полюсов, а частота вращения ротора отличается на величину скольжения, составляющую 0,012—0,06 скорости магнитного поля статора. Причиной исключительно широкого применения асинхронных электродвигателей является их простота и небольшая стоимость.

Практически нет отрасли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели.

Потребности народного хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, т.е. применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения.

В некоторых приводах возникают требования, которые не могут быть удовлетворены двигателями единых серий. Для таких приводов созданы специализированные двигатели, например электробуровые, краново-металлургические и др. 

 

 

 

Исходные данные

Величины
	Подвариант	1
Масса груза, кг*103
	Б	6
Скорость подъема, м/с
	Б	0,2
Высота подъема h, м
	Б	8
Коэффициент, учитывающий противовес, k
	Б	0,4
КПД подъемника, η
	Б	0,9
Коэффициент увеличения мощности, KP
	Б	1,2
Число пазов Z1
	Б	48
Число полюсов 2р
	Б	6
Гармоника ν
	Б	7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Выбор двигателя по номинальной мощности

 

Мощность двигателя

                                                                         (1.1)              

где k- коэффициент, учитывающий действие противовеса;

      - скорость подъема груза (м/с);

       m- масса груза (кг);

       - ускорение свободного падения (м/с²);

       - КПД подъемника.

  

Полученное значение мощности увеличиваем до ближайшего каталожного значения. Ближайший по мощности двигатель АД132S6

(Р=5,5 (кВт), n=952 (об/мин))

Определяем его номинальный момент:

                                           =9550˙                                  (1.2)

                                           =9550˙ =55,5 (Н˙м) 

Максимальный момент:

=2,2=2,2˙55,2=165,52(Н˙м)

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчет обмоточных данных и построение развернутой схемы обмотки статора

 

Расчет обмоточных данных состоит в определении основных данных:

N – число катушечных групп;

y – шаг обмотки;

q – число пазов на полюс и фазу;

α – число электрических градусов, приходящихся на один паз;

а – число параллельных ветвей.

Шаг обмотки

Шаг обмотки (у₁) – это расстояние выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции:

                                                (2.1)

где y₁ – расчетный шаг (равен полюсному делению, выраженному в зубцах);

 – произвольное число меньше 1, доводящее расчётный шаг (y₁) до целого числа.

На практике принято шаг определять в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона секции ложится в паз у+1.

Для подавления седьмой гармоники ЭДС катушки выбирают k_у = 0,857.

Принимаем  пазов.

Число пазов на полюс и фазу

 

 

 

,                                                    (2.2)

где  – число фаз.

Число катушечных групп.

В двухслойных обмотках число катушечных групп механически увеличивается в два раза, однако, по сравнению с однослойной обмоткой, с числом витков в каждой секции меньшим в два раза, тогда:

                                               (2.3)

где              - число катушечных групп в одной фазе двухслойной обмотке.

 

Так как каждую пару полюсов создают все три фазы переменного тока, следовательно,

                                      (2.4)

 

 

Число электрических градусов на один паз

,                                                (2.5)

Так как , то обмотка называется рассредоточенной, при этом фазные катушки должны быть разделены на секции, число которых равно .

 

 

 

 

3 Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС первой, третьей, пятой и седьмой гармоник

 

Для определения ЭДС обмотки статора необходимо ЭДС катушки умножить на число последовательно соединенных катушек в фазной обмотке статора. Так как число катушек в катyшечной группе равно q₁, а число катушечных групп в фазной обмотке равно 2р, то фазная обмотка статора содержит 2pq, катушек. Имея в виду, что число последовательно соединенных витков в фазной обмотке w₁ = 2pq₁w_K  (w_К=1), получим ЭДС фазной обмотки статора (В) ν-й гармоники:

                             (3.1)

где  - частота высшей гармоники;

Так как наша обмотка имеет диаметральный шаг, то есть шаг обмотки у равен полюсному делению τ, и нет скоса пазов ни на роторе, ни на статоре, то формулу можно переписать в следующем виде:

Рассчитаем величину основного магнитного потока:

                                               (3.2)

Величина магнитного потока Ф определяется как

                           (3.3)

где B_δ – величина максимальной индукции в воздушном зазоре (принимаем равной 0,7 Тл);

                                   (3.4)

где τ =0,064 - полюсное деление (ширина полюса в воздушном зазоре, м;

=0,08 - длина сердечника статора, м.

Частоту высших гармоник найдем по формуле:

 

                                                 (3.5)

 где f₁ – частота тока.

 

- первая гармоника:

,

- третья гармоника:

,

- пятая гармоника:

,

- седьмая гармоника:

               .

По формуле  вычислим число последовательно соединенных витков в обмотке фазы:

Подставим полученные данные и рассчитаем ЭДС фазной обмотки статора по формуле, принимая:

 

- 1-я гармоника:

Зная значение ЭДС 1-й гармоники, приступим к подсчету других ЭДС высших гармоник, учитывая обмоточный коэффициент.

Произведение коэффициентов распределения, укорочения шага и скоса пазов называют обмоточным коэффициентом. Следовательно, обмоточный коэффициент для v-й гармоники:

                                               (3.6)

У рассматриваемой обмотки шаг диаметральный и нет скоса пазов, и в нашем случае формула принимает следующий вид:

                                                   (3.7)

 

- 3-я гармоника:

- 5-я гармоника:

 

- 7-я гармоника:

 

Определим значение фазной ЭДС обмотки статора:

                                           (3.8)

Выражение (3.8) определяет значение фазной ЭДС обмотки статора. Что же касается л и н е й н о й ЭДС, то ее значение зависит от схемы соединения обмотки статора: при соединении звездой Е_1Л=√3Е₁, а при соединении треугольником Е_1Л = Е₁

 

Третья гармоническая ЭДС имеет наибольшее значение.

Мы нашли фазное значение ЭДС, найдем их линейные значения, учитывая, что обмотки соединены звездой, при котором:

                                                 (3.9)

По формуле (3.9):

 

 

4. Каталожные данные асинхронного двигателя

Двигатели трехфазные асинхронные АД132 предназначены для различных систем и механизмов, применяемых в промышленности и сельском хозяйстве (станки, транспортеры, конвейеры, подъемники, насосы, вентиляционные устройства, гидроагрегаты и др.).

Классификация

Двигатели классифицируются по высоте оси вращения, установочному размеру по длине станины, установочному размеру по длине сердечника статора, числу полюсов, климатическому исполнению и категории размещения.

Структура условного обозначения АД132S6

АД – асинхронный двигатель;

 [132] – габарит, высота осивращения, мм

[S] – установочный размер по длине станины

 [6] – число полюсов;

Виды климатического исполнения: У3

 

Рисунок 2 - Общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателей

Тип эл.дв.	l30	l33	h31	l1	l2	l10	l31	d1	d2	d10	b1	b10	h1	h5	h10	h
132S6	460	548	325	80	80	140	89	38	38	12	10	216	8	41	16	132

 

 

Габаритная высота двигателей АД 5,5 кВт h = 132 мм, соответствует исполнению в алюминиевом корпусе

Рисунок – Общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателей АД132

предусмотрено также исполнение в алюминиевом корпусе.

Подшипниковые щиты также изготовлены из чугуна, кроме АД132, у которых они могут выполняться из алюминиевого сплава с армированием ступицы под посадку подшипников стальной втулкой.

Лапы отлиты заодно с корпусом. Коробка выводов расположена сверху и обеспечивает подвод питания с любой из боковых сторон двигателя.

Двигатели выпускаются закрытого исполнения с внешним обдувом от насаженного на вал вентилятора, выполненного из морозостойкого полипропилена или алюминиевого сплава. Кожух вентилятора стальной.

Изоляция класса нагревостойкости F – для двигателей АД132 по ГОСТ 8865- 93.

Степень защиты двигателей IP44 по ГОСТ 17494-87.

Класс вибрации двигателей 1,8 по ГОСТ 16921-83.

Условия эксплуатации:

Высота над уровнем моря до 1000м.

Двигатели могут работать на высоте над уровнем моря до 4300 м при условии, что плюсовая температура окружающей среды будет понижаться на 0,6ᵒС на каждые 100 м сверх 1000 м.

Температура окружающей среды от -45 до 40ᵒС для исполнения У2, от -10до 50ᵒС для исполнения Т2.

Относительная влажность до 80% при температуре -15ᵒС для исполнения У2, 27ᵒС – для исполнения Т2.

Среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов в концентрациях, разрушающих материалы и изоляцию (не насыщенная водными парами и токопроводящей пылью).

Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.1-75.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В ходе выполнения данного курсового проекта, была проанализирована справочная литература определяющая порядок и выбор главных требований к нашему электродвигателю.

Были в ней рассмотрены: Выбор двигателя по номинальной мощности. Расчет обмотки статора асинхронного двигателя. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС. И согласно нашим расчетам двигатель соответствует всем требованиям технического задания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

• Электрические машины. Учебник для ВУЗов. Копылов И.П.. Высшая школа. 2006. 607 с
• Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. Вольдек А.И. Попов В.В. Питер, 2007 - 350 с.

3.  Справочник по электрическим машинам: В 2т/ Под общ. ред. И. П. Копылова и Б. К.Клокова. Т.1 – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456с.: ил.