Расчет обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя при наличии магнитопровода с применением ЭВМ

   Министерство  сельского хозяйства и продовольствия

Республики  Беларусь 
 

   Белорусский Государственный Аграрный  Технический

   Университет 
 
 

   Кафедра  энергоснабжения 

   и сельского хозяйства. 
 
 

   «Расчет обмотки статора трехфазного  асинхронного двигателя при наличии магнитопровода» с применением ЭВМ. 
 
 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовой работе. 
 
 

                                                   Выполнил: студент 3 курса

   22э группы

         Ильюк А.А.

                                          

                                           Дата /Подпись 

                 Руководитель: Апетенок В.М. 

               Дата/Подпись

                     
 
 
 

   Минск – 2005. 

Таблица 4.

Результаты  проведенных расчетов обмоток асинхронного двигателя на ЭВМ

    

Показатели № П/П Варианты расчетов Wф Nп К3 Пргост G' R j А G/P/н        Тл Тл Тл Шт шт шт - мм2 м кг Ом кВт А/м - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1    1.1   Двухслойная обмотка  при   0,69 1,4 2 112 14 14 0,5 1,67 0,93 11,1 0,476 24,3 8 333 0,46 1.2 0,67 1,74 1,38 102 14 12 0,51 1,7 0,83 13,9 0,128 25,1 8,5 346 0,67 1.3 0,65 1,7 0,9 128 16 8 0,57 1,4 0,72 15,8 0,261 15,5 8 357 1,01 1.4 0,67 1,75 0,69 176 22 11 0,57 1,9 0,62 34,7 0,169 11,4 4 362 3,04   1.5    При заданых условиях,   0,49 1,00 1,59 40 10 5 0,51 1,7 1,23 25 0.05 29 8,5 362 0,86 1.6   при заданных условиях  но  0,45 0,91 1,44 64 8 4 0,51 1,9 1,23 25,0 0,121 28,5 8 328 0,87 2     Однослойная     обмотка при заданных условиях 0,40 1,05 1,66 64 8 8 0,51 1,9 1,39 28,3 0,137 25,6 7,5 361 1,1

 

     Аннотация.

 

     Аннотация. 

  Курсовая  работа выполнена в объеме: расчетно-пояснительная  записка на  34 листах печатного текста, таблиц – 4, рисунков -3, графическая часть на 3 листах, в том числе формата А1 – 2 лист, А4 – 1 лист.

    Ключевые  слова: асинхронный двигатель,  обмоточные данные, магнитные нагрузки, номинальные данные.

  В работе выполнен расчет трехфазного асинхронного двигателя, определены обмоточные данные, на которые выполнены развернутые схемы обмоток, определены все основные параметры обмотки, установлены номинальные данные электродвигателя.

 

  Содержание. 
 

1. Введение.
2. Задание на курсовую работу.
3. Подготовка данных обмера магнитопровода.
4. Выбор типа обмотки.
5. Расчет обмоточных данных.
6. Расчет оптимального числа витков в обмотке одной  фазы.
7. Расчет числа витков в  одной секции.
8. Выбор изоляции паза и лобовых частей обмотки.
9. Выбор марки, расчет сечения обмоточного провода.
10. Расчет размеров секций.
11. Расчет массы обмотки.
12. Электрическое сопротивление обмотки одной

      фазы постоянному току в холодном состоянии.

13. Расчет номинальных  данных.

14. Задание обмотчику.

15. Результаты  расчета на ЭВМ.

16. Выводы.

17. Литература.

 

 

   Введение.

    

   Асинхронные двигатели являются основными преобразователями  электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства.

   Асинхронные двигатели общего назначения мощностью  от 0,06 до      400 кВт напряжением  до 1000 В – наиболее широко применяемые  электрические машины. В народнохозяйственном парке электродвигателей они составляют по количеству 90%, по мощности – примерно 55%. Потребность, а следовательно и производство асинхронных двигателей на напряжение до 1000 В, в РБ растёт из года в год.

   Асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой в РБ электроэнергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, электротехнической стали и др., а затраты на обслуживание всего установленного оборудования уменьшаются. Поэтому создание серий высокоэкономичных и надёжных АД являются важнейшими задачами, а правильный выбор двигателей их эксплуатацией и высококачественный ремонт играют роль в экономии материальных и трудовых ресурсов.

   Сроки жизни электрооборудования довольно длительные (до 20 лет). За этот срок в процессе эксплуатации одни из элементов электрооборудования (изоляция) стареют, другие (подшипники) изнашиваются.

   Процессы  старения и износа выводят электродвигатель из строя. Эти процессы зависят от многих факторов: условий и режима работы, технического обслуживания и т.д. Одна из причин выхода электрооборудования из строя – аварийные режимы: перегрузка рабочей части машины, попадание в рабочую машину посторонних предметов, неполнофазные режимы работы  и т.п.

   Электрооборудование, вышедшее из строя, восстанавливают. Особенность ремонта в том, что до ремонта двигатель рассчитывают. Это необходимо для проверки соответствия имеющихся обмоточных данных электродвигателя каталожными.

   Полученные  данные сравниваются с каталожными. Только в случае полного совпадения всех необходимых величин или при малых расхождениях между ними можно приступать к ремонту электродвигателя.

 

   

Задание на курсовую работу

Таблица 1.

Данные  магнитопровода и его паза.

D

Da

l

Z

b

b’

bш

h

e

d

Мм

мм

мм

-

мм

Мм

мм

мм

мм

мм

–

197

272

135

48

8,2

6,1

3,7

18,8

1

0,35

Лак.

Условия заказчика

N

Uф

f

Схема соед.

Мин-1

В

Гц

-

1500

220

50

Y/D

    

      где

          D   — внутренний диаметр магнитопртвода, мм. 

          D_а   — наружный диаметр магнитопртвода, мм.

          l    — длина магнитопровода, мм.  

          Z  — число зубцов магнитопровода, шт.

          b  — большая ширина паза, мм

          b^¢  —  меньшая ширина паза, мм

          b_ш  — ширина шлица паза, мм

           h   — полная высота паза, мм.

           e   — высота усика паза, мм.

           δ   — толщина листов стали, мм.

           n   — частота вращения ротора, мин.^-1

           U_Ф — фазное напряжение, В

            f   — частота тока, Гц.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

План  расчета. 

Часть 1. 

1.  Подготовить данные обмера магнитопровода  для их использования в дальнейших  расчетах.

2.  Обосновать выбор типа обмотки.

3.  Рассчитать обмоточные данные.

4.  Составить и вычертить в развернутом  виде схему обмотки.

5.  Рассчитать число витков на  фазу и в одной катушке (секции) обмотки.

6.  Произвести расчет магнитной  нагрузки (индукции) в воздушном зазоре ( ), зубцах ( ), спинке статора ( ) двигателя и сравнить полученные значения с допустимыми.

7.  Охарактеризовать изоляцию паза, лобовой части обмотки, выбрать  для них изоляционные материалы.

8.  Выбрать марку обмоточного провода  и рассчитать его сечение, на  основании последнего определить число параллельных проводников ( ) и ветвей ( ) обмотки, выбрать стандартные размеры провода.

9.  Рассчитать среднюю длину витка ( ), определить массу обмотки ( ) и электрическое сопротивление обмотки одной фазы постоянному току в холодном состоянии ( ).

10. Рассчитать  номинальные данные двигателя.

11. Произвести  проверочный расчет линейной  нагрузки ( ) двигателя и сравнить полученное значение с допустимым.

12. Привести  в виде таблицы задание обмотчику  по выполнению двухслойной обмотки. 
 
 

Часть 2. 

   На  основании индивидуального задания во второй части работы произвести перерасчет обмотки статора того же АД: а) на другое напряжение,   б) другую частоту вращения, в) на другую частоту тока и пр. в соответствии с полным объемом работы. Все расчеты производятся на ЭВМ, результаты которых сводятся в таблицу.  
 
 
 
 
 
 
 

    Часть 1. 

    Подготовка  данных обмера магнитопровода. 

   Подготовка  данных обмера магнитопровода проводится для удобства выполнения последующих  расчетов и включает в себя расчет следующих площадей, м²:

    а) полюса в воздушном зазоре ( ),

    б) полюса в зубцовой зоне статора ( ),

    в) поперечного сечения спинки статора ( ),

    г) площади паза в свету ( ), мм².

   Первые  три площади необходимы для расчета магнитных нагрузок, последняя для расчета сечения обмоточного провода. 
 
 
 

    Площадь полюса в воздушном  зазоре. 

   В воздушном зазоре сопротивление  магнитному потоку по всей площади равномерное. Поэтому:

    ,

где - полюсное деление (ширина полюса в воздушном зазоре),м; м,

где - количество пар полюсов, шт.

     - расчетная длина сердечника статора, без учета каналов для охлаждения, м; если каналов нет: 5м.

    м². 
 
 
 
 
 

    Площадь полюса в зубцовой зоне статора. 

   В зубцовой зоне статора магнитный  поток протекает по листам электротехнической стали, следовательно, площадь полюса будет равна произведению активной площади зубца на их количество в полюсе, м²

    ,