Розрахунок асинхронного трифазного двигуна 0,25 кВт

1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

 

Спроектувати асинхронний  трифазний двигун з наступними параметрами:

 

1	Номінальнапотужність на валу , кВт	0,25
2	Номінальнафазна напруга , В	220
3	Частота мережі , Гц	50
4	Синхронна частота обертання  , об/хв	3000
5	Коефіцієнт корисної дії , %	68
6	Коефіцієнт потужності	0,77
7	Кратність максимального моменту	2,2
8	Кратність пускового моменту	2,0
9	Кратність пускового струму	5,0

 

Технічні  вимоги

 

1. Режим роботи тривалий  за ДСТ 2582-81.

2. Ступінь захисту двигуна  IP44 за ДСТУ 14254-80.

3. Спосіб охолодження двигуна  IC0141.

 

2. ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ РОЗРАХУНОК

 

Вихідні дані. Потужність на валу кВт. Напруга номінальна фазна В. Частота живильної мережі Гц. Синхронна частота обертання об/хв. Ізоляція класу нагрівостійкості F.

 

2.1. Вибір головних розмірів

 

1. Число  пар полюсів

.

 

2. Висота осі обертання (попередньо) за рис. 8-17,а [1]

h = 63 мм.

Приймаємо з [1, табл. 8-6] стандартне значення h= 63 мм.

Зовнішній діаметр осердя статора з [1, табл. 8-6]

 м.

За [1, табл. 8-7] . Вибираємо значення

.

 

3. Внутрішній діаметр статора

 м.

 

4. Полюсний розділ

 м.

 

5. Розрахункова потужність за (8.4) [1]:

за рис. 8.20 вибираємо коефіцієнт

;

 Вт.

 

6. Електромагнітні навантаження (попередньо) з рис. 8.22 [1]:

- лінійне  токове навантаження

 А/м;

- магнітна індукція в повітряному  зазорі

 Тл.

 

7. Обмотувальний коефіцієнт (попередньо для одношарової обмотки)

.

 

8. Розрахункова довжина магнітопроводу

 м,

де Ω – синхронна кутова частота,

 рад/с.

Приймаємо

 м.

Критерій правильності вибору головних розмірів

.

Отримане  значення знаходиться в припустимих межах (рис. 8.25 [1]).

 

 

2.2. Визначення числа пазів, витків і перерізу проводу обмотки статора

 

1. Граничні значення зубцевих  розподілів статора  (за рис. 8.26 [1]), при полюсному розподілі мм; мм:

 мм,

 мм.

 

2. Число пазів статора по (8.16) [1]

,

.

Приймаємо

,

тоді число пазів на полюс і фазу

.

Обмотка одношарова всипна концентрична.

 

3. Зубцевий розподіл статора (остаточно)

 м.

 

4. Число ефективних проводників у пазу (попередньо) за умови, що число паралельних гілок обмотки статора за (8.17) [1]

Номінальний струм обмотки статора  за (8.18) [1]

 А,

.

5. Приймаємо число паралельних гілок а = 1,

тоді  за (8.19) [1]

.

Приймаємо .

 

6. Обмотка одношарова з м’яких секцій. Число витків у котушці:

.

 

7. Для одношарової обмотки укорочення кроку обмотки

.

 

8. Число витків обмотки статора  за (8.20) [1]

.

 

9. Лінійне токове навантаження  статора за (8.21) [1]

 А/м.

 

10. Коефіцієнт розподілу  для першої гармоніки ЕРС для трифазних машин ( ) з за табл. 3.16 [1]

.

11. Обмоточний коефіцієнт  для одношарової обмотки

.

 

12.  Магнітний потік у повітряному зазорі за (8.22) [1]

 Вб.

 

13. Магнітна індукція у повітряному зазорі

 Тл.

Значення А та знаходяться в прийнятних межах.

 

14. Щільність струму в обмотці статора (попередньо) за (8.25) [1]:

за  рис. 8.27,а [1] визначаємо для  м

 А²/м³.

Щільність струму

 А/м².

15. Переріз ефективного провідника (попередньо) за (8.24) [1]

.

16. Беремо число елементарних провідників в ефективному провіднику

,

тоді переріз елементарного  провідника

 мм².

17. Вибираємо обмотувальний провід ПЕТВ за табл. П3.1[1]:

 мм².

Діаметр голого проводу

 мм.

Діаметр ізольованого проводу

 мм.

Переріз ефективного провідника остаточно

 мм².

18. Щільність струму в обмотці статора (остаточно) за (8.27) [1]

 А/мм².

2.3. Розрахунок розмірів зубцевої зони статора

 

1. Застосовуємо електротехнічну сталь 2013, оксидовані листи. Приймаємо трапецеїдальні пази (рис. 1). Трапецеїдальний паз статора беремо за рис. за 8.29,а [1] зі співвідношенням розмірів, що забезпечують паралельність бічних граней зубців. Кут нахилу граней клинової частини (рис. 1).

 

Рис. 1. Пази статора.

 

2. За табл. 8.10 [1] приймаємо попередньо:

- індукція  в зубцях статора

 Тл;

- індукція в ярмі статора

Тл.

 

3. Коефіцієнт заповнення пакета  статора сталлю за табл. 8.11 [1] для оксидованої сталі марки 2013

.

 

Ширина зубця статора за (8.37) [1]

 м.

Довжина пакета статора  дорівнює розрахунковій довжині повітряного зазору .

 

4. Висота ярма статора за (8.28) [1]

 м.

 

5. Розміри шліца приймаємо:

 мм,

 мм.

За (8.38) [1] висота паза

мм.

6. Виходячи з умови паралельності  граней зубців, знаходимо:

 мм; мм;

за (8.42) – (8.45) [1]

 мм.

 

7. Розміри паза в світлі за (8.42) [1] з урахуванням припусків на зборку згідно з табл. 8.12 [1]:

- по ширині паза

мм,

- по висоті паза

 мм

мм,

мм,

мм.

 

8. Пазова ізоляція наведена  в табл. 1.

 

Таблиця 1

Ізоляція класу F обмотки статора

Найменування ізоляції	Марка матеріалу	Товщина матеріалу, мм	Число шарів	Однобічна товщина ізоляції
Корпусна ізоляція,	Імідофлекс	0,2	1	0,2
Пазова кришка,	Імідофлекс	0,2	1	0,2
Прокладка,	Відсутня для одношарової  обмотки	0	0	0

 

9. Площа поперечного перерізу  паза, у якому розміщується обмотка,  корпусна ізоляція і прокладки

 мм².

 

10. Площа поперечного перерізу  корпусної ізоляції в пазу

 мм²,

де  - однобічна товщина ізоляції в пазу за табл. 3.1 [1].

 

12. Площа поперечного перерізу  для розміщення провідників (8.48) [1]

 мм²,

де  площа, яку займають прокладки в  пазу , оскільки прокладки відсутні.

13. Коефіцієнт заповнення паза

.

Отримане значення знаходиться  в межах  , допустимих для двигунів з кількістю полюсів .

 

2.4. Розрахунок ротора

 

1. Повітряний зазор за (8.49) [1]

 м.

Приймаємо значення

 мм.

 

2.Число пазів ротора  (за табл. 8.16 [1]), якщо число пазів статора

.

 

3. Зовнішній діаметр ротора

 мм.

 

4. Довжина магнітопроводу

 мм.

 

5. Зубцевий розподіл ротора

 мм.

6. Внутрішній діаметр ротора дорівнює діаметру вала, оскільки осердя ротора безпосередньо насаджується на вал, (8.102) [1].

Визначаємо коефіцієнт за табл. 8.17 [1]:

;

 мм.

Приймаємо

 мм.

 

7. Струм у стрижні ротору.

Коефіцієнт, що враховує вплив струму намагнічування на відношення ,

.

 

8. Коефіцієнт зведення струмів

.

9. Струм у стрижні ротору за (8.57) [1]

 А.

 

10. Матеріал стрижнів – алюміній. Припустима щільність струму в стрижнях ротора в трифазних закритих двигунах, що обдуваються, при заливанні алюмінієвим сплавом складає А/мм², а при захищеному виконанні на 10-15% вище. Приймаємо значення

 А/мм².

Площа поперечного перерізу стрижня  за (8.68) [1]

 мм².

 

11. Паз ротора – напівзакритий грушовидний (рис. 8.40,а [1]). Беремо для висоти осі обертання мм ширину шліца (рис. 2):

 мм

та  висоту шліца паза

 мм.

Приймаємо значення індукції в зубцях ротора за табл. 8.10 [1]

 Тл.

 

Припустима ширина зубця за (8.75) [1]

 мм.

Визначаємо розміри паза (рис. 2):

 

Рис. 2. Паз ротора

 

 мм,

за (8.77) [1]

 мм,

за (8.78) [1]

 мм.

 

Повна висота паза

 мм.

Переріз стрижня

 мм².

 

12. Щільність струму в стрижні

 А/мм².

 

13. Короткозамикаючі кільця (рис. 8.37 [1]).

 

14. Коефіцієнт  співвідношення струму в стрижні  і струму в кільці

.

 

15. Струм у  замикаючих кільцях

 А.

 

16. Щільність  струму у замикаючих кільцях

 А/м².

 

17. Площа поперечного перерізу кільця за (8.72) [1]

 м².

18. Розміри короткозамикаючих кілець:

- висота кільця

 

 мм;

- ширина  кільця

 мм.

 

19. Площа поперечного перерізу  замикаючих кілець

 мм.

 

20. Середній діаметр замикаючих кілець

 мм.

 

2.5. Розрахунок струму, що намагнічує

 

Магнітопровід зі сталі 2013, товщина 0,5 мм.

 

1. Магнітна напруга повітряного зазору.

 

Визначаємо  за (4.17), (4.18) [1] коефіцієнти:

- для  статора

;

- для  ротора

.

 

2. Коефіцієнт  повітряного зазору (коефіцієнт  Картера) за (4.17) – (4.19) [1]

,

,

.

 

3. Магнітна напруга повітряного зазору за (8.103) [1]

 А.

 

4. Магнітна індукція в зубці статора з трапецеїдальними пазами за (8.105) [1]

 Тл.

 

5. Магнітна  індукція в зубці ротора з  паралельними гранями за (8.109)

 Тл.

 

6. Магнітна індукція в ярмі статора за (8.117) [1]

 Тл.

 

7. Магнітна індукція в ярмі ротора

Висота ярма ротора: