Расчёт трёхфазного АД с коротко замкнутым ротором

 

61. Индуктивные  сопротивления обмоток. Принимаем  k_нас = 1,4:

по (9.263)

= 2686 А

по (9.265)

= 0,907;

по (9.264)

= 7,4 Тл

Пo рис. 9.61 для В_Фδ = 7,4 Тл находим k_δ = 0,36.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния  обмотки статора с учетом влияния  насыщения:

по (9.266)

с_Э1 = (t_z1 – b_ш1)(1 – k_δ) = (9,2 – 3,5)(1 – 0,36) = 3,65;

по (9.269)

= 0,13

[h_к =

= 1,05мм (см. рис. 9.73)];

по (9.272)

λ_п1нас = λ_п - Δλ_п1нас = 0,92 - 0,13 = 0,8.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального  рассеяния обмотки статора с  учетом влияния насыщения по (9.274)

λ_Д1нас = λ_Д1 к_δ =2,46 • 0,36 = 0,88.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора  с учетом влияния насыщения по (9.275)

= 1,45 Ом

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния  обмотки ротора с учетом влияния  насыщения и вытеснения тока:

 по (9.271) (см. п. 47 и 58 расчета)

= 0,8

где по (9.270)

с_Э2 = (t₂ - b_ш )(1 - k_δ) = (12,5 - 1,5)(1 - 0,36) = 7,04

по (9.273)

λ_п2нас = λ_п2ξ - Δλ_п2нас = 1,54 - 0,8 = 0,74.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального  рассеяния ротора с учетом влияния  насыщения по (9.274)

λ_Д2нас = λ_Д2 к_δ = 2,9 • 0,36 = 1,04.

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния  эффекта вытеснения тока и насыщения  по (9.276)

= 1,7 Ом;

62. Расчет  токов и моментов:

по (9.280)

R_п.нас = r₁ + c_1п.нас

= 1,2 + 1,01 • 2,27 = 3,5 Ом;

Х_п.нас = Х_1нас + с_1п.нас х'_2ξнас = 1,45 + 1,01•1,7 = 3,167 Ом;

по (9.281)

= 46,6 А

по (9.283)

=47,45 А;

Кратность пускового тока с учетом влияния  эффекта вытеснения тока и насыщения

I_п* =

= 5,15

Кратность пускового момента с учетом влияния  вытеснения тока и насыщения по (9.284)

М_п* =

= 2,19

Полученный  в расчете коэффициент насыщения 

= 1,41

отличается  от принятого k_нас =1,4 менее чем на 3 %.

Для расчета  других точек характеристики задаемся k_нас, уменьшенным в зависимости от тока I₁ (см. табл. 9.37);

принимаем при

s = 0,8  k_нас = 1,3;

s = 0,5 k_нас = 1,25;

s = 0,2 k_нас = 1,15;

s = 0,1 k_нас = 1,1.

Данные  расчета сведены в табл. 9.38, а  пусковые характеристики представлены на рис. 9.75. 
 
 
 

 

63. Критическое  скольжение определяем после  расчета всех точек пусковых  характеристик (табл. 9.38) по средним  значениям сопротивлений x_1нас и х'_2ξнас, соответствующим скольжениям s = 0,2... 0,1:

по (9.286)

S_КР =

= 0,38, 

после чего рассчитываем кратность максимального  момента:

 М_*max = 3,05 (см. табл. 9.38). 
 
 
 

Тепловой  расчет 

64. Превышение  температуры внутренней поверхности  сердечника статора над температурой  воздуха внутри двигателя по (9.315)

Δυ_пов1 = К

= 32,4 ºС

[по  табл. 9.35 К = 0,2; по (9.313)

Р'_э.п = k_p P_э1

=1,15•140•2•0,1/0,488 = 66 Вт, где из табл. 9.36 для s = s_ном находим Р_э1 = 140 Вт; по рис. 9.67, б а₁ = 95 Вт/м² ºС; k_p = 1,15] 
 

65. Перепад  температуры в изоляции пазовой  части обмотки статора по (9.316)

 = 1,28 ºС

[по (9.317)

П_п1 = 2h_пк + b₁ + b₂ = 2 • 15,4 + 4 + 6,4 = 41,2 мм = 0,0412 м; для изоляции класса нагревостойкости Fλ_экв = 0,16 Вт/м²,

по рис. 9.69 для d/d_из = 1,12/1,2 = 0,93 находим              λ'_экв = 1,2 Вт/(м² °С)].

66. Перепад  температуры по толщине изоляции  лобовых частей по (9.319)

= 0,31 ºС

[по (9.314)

Р'_э.л1 = k_p P_э1

= 96,6 Вт;

67. Превышение  температуры наружной поверхности  лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя по (9.320)

= 6,44 ºС

68. Среднее  превышение температуры обмотки  статора над температурой воздуха внутри двигателя по (9.321)

=

= [(32,4 + 1,28)

2 0,1 + (0,31 + 6,44) 2 0,144] / 0,488 = 17,8 ºС

69. Превышение  температуры воздуха внутри двигателя  над температурой окружающей среды по (9.322)

= 379 / (0,41 21) = 44 ºС

[по (9.326)

∑Р'_в = ∑Р' - (1 - К)(Р'_э.п1 + P_ст.осн) - 0,9Р_мех = 549 - (1 - 0,2)(95+96) - 0,9 • 19,4 = 379Вт,

 где  по (9.324)

= 500 + (1,15 - 1)(140 + 187) = 549 Вт;

s_кop = (πD_a + 8П_р)(l₁ + 2l_выл1)  = (π 0,168 + 8 • 0,2)(0,1 + 2 • 0,048) = 0,41 м²,

где по рис. 9.70 П_р = 0,2 м для h = 100 мм; по рис. 9.67, б а_в = 21 Вт/(м² •°С) для D_а = 0,168 м].

70.  Среднее  превышение температуры обмотки  статора над температурой окружающей среды по (9.328)

= 17,8 + 44 = 61,8° С.

71. Проверка условий охлаждения двигателя.

Требуемый для охлаждения расход воздуха по (9.340)

= 0,022 м³/c

 [по (9.341)

k_m = m'

= 1,8 = 2,85

Расход  воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором, по (9.342)

Q'_в =0,6 D³_а

= 0,6•0,168³   = 0,042 м³/c.

Нагрев  частей двигателя находится в  допустимых пределах.

Вентилятор  обеспечивает необходимый расход воздуха.  

Вывод: Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет по энергетическим показателям (КПД и сos φ), так и по пусковым характеристикам 
 
 

Заключение 
 

  Цель  курсового проекта достигнута. Спроектирован  двигатель из серии 4А, прототипом которого является двигатель 4А100М2УЗ. Спроектированный двигатель имеет более высокие энергетические показатели, по сравнению с прототипом; удовлетворяет требованиям технического задания, пусковые токи и момент удовлетворяют требованиям ГОСТа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Литература 

1. Копылов И. П., электрические машины.: учебник – 2-е издание переработанное - М. : Высшая школа: Логос 2000
2. Копылов И. П. и др. Проектирование электрических машин. – М.: Высшая школа, 2001.  

    3.  Справочник по электрическим машинам; учебное пособие для среднего               профессионального образования – М.М. Кацман, М. Издательский центр «Академия» 2005 – 480с

    4.  ГОСТ 28330-89 Машины электрические  асинхронные мощностью от1 до 400 кВт включительно.

  Двигатели. Общие технические требования. –  М. издательство стандартов 1990