Пояснительная записка курсовой о электромашинам

Содержание
Задание . ........................................................................................................................... 2
Введение . ......................................................................................................................... 4
1. Электромагнитный расчѐт . ........................................................................................ 5
1.1. Определение главных параметров . ................................................................... 5
1.2. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора . ........................................................ 6
1.3. Расчѐт ротора . ...................................................................................................... 8
1.4. Расчѐт магнитной цепи . .................................................................................... 10
1.5. Определение параметров рабочего режима . .................................................. 12
1.6. Расчѐт потерь . .................................................................................................... 14
2. Расчѐт рабочих и пусковых характеристик . .......................................................... 15
3. Тепловой расчѐт . ...................................................................................................... 17
4. Динамические параметры. ....................................................................................... 19
Заключение . .................................................................................................................. 20
Список литературных источников . ............................................................................ 21
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
3
Введение
Как известно большую часть электроэнергии в промышленности потребляют
электрические машины. Электрические машины имеют чрезвычайно широкое
распространение. Они применяются в различных отраслях промышленности,
сельского хозяйства, в энергетике, на транспорте, в авиации, в морском и речном
флоте, медицине, быту и т.д. Нет ни одной отрасли промышленности, где бы не
находили применения электрические машины. Существует большое разнообразие
электрических машин. Они различаются по принципу действия, мощности, частоте вращения. Размеры машин колеблются в широких пределах. Имеются машины,
несколько штук которых могут быть размещены в напѐрстке, а есть машины,
диаметр которых превышает 16 метров.
Широкому распространению электрических машин способствуют их высокие
энергетические показатели, удобство обслуживания и простота управления.
Электрические машины, в то числе и асинхронные двигатели, принято разделять по мощности на три группы: большой, средней и малой мощности. В общем
случае представители разных групп, кроме мощности отличаются также конструктивными, функциональными, эксплуатационными и прочими особенностями.
Деление на три группы является условным и не имеет чѐтких границ
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, как трехфазные, так и
однофазные являются самыми распространѐнными типами двигателей переменного тока. Они применяются для привода огромного числа механизмов в промышленности, сельском хозяйстве в системах автоматики и в электроприводах
бытовой техники. Такое распространение они получили благодаря ряду преимуществ перед другими машинами, т.е. это простота конструкции, низкая стоимость
и надѐжность в эксплуатации.
К недостаткам асинхронных двигателей следует отнести относительно плохие
регулировочные характеристики.
Однако этот недостаток относится лишь к машинам нормального исполнения с
короткозамкнутым ротором. Специальные асинхронные двигатели с массивным
ротором допускают регулировочные скорости в широких пределах.
Данная работа посвящен методике расчѐт асинхронного двигателя малой мощности с короткозамкнутым ротором, а также методам исследования и определения параметров и характеристик этих двигателей.
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
4
1. Электромагнитный расчет
1.1. Определение главных параметров
1. Число пар полюсов:
p
60  f1 60  50

 3.
n1
1000
2. Выбор главных размеров:
Из таблицы 1.1 для соответствующей мощности находим внешний диаметр
статора Da  116 [ мм] , высота оси вращения h  71 [ мм] .
3. Внутренний диаметр статора:
D  K D  Da  0, 7  116  103  0, 081 [мм ],
где K D  0,7 по таблице 1.2.
4. Полюсное деление:

 D
2 p

3,14  0, 081
 0, 042 [ м] .
23
5. Расчетная мощность:
P '  P2 H 
x12
где K E 
r  ( x1  x12 )
2
1
2
КЕ
0,927
 500 
 967,353 [ Вт] ,
  cos 
0, 675  0, 71

177,11
18,87  (12,97  177,11)
2
2
 0,927 .
Значения x12 , r1 , x1 из таблицы П.2 , а  и cos  из таблицы П.1.
6. Электромагнитные нагрузки по таблице П.1: A  21,3 103 [ А м] ; Вδ  0,8 [Тл] .
7. Обмоточный коэффициент для однослойной концентрической обмотки:
K ОБ  0,96 .
8. Расчетная длина воздушного зазора:
l 
P'
967,353

 0, 077 [м ] ,
2
D   K B  KОБ  A  B 0, 081  104, 667 1,11 0,96 21,3 103  0,8
2
2    n 2  3,14 1000

 104, 667 [c 1 ] .
60
60
l 0, 077
 1,816 , что находится в рекомендуемых пределах
9. Отношение   
 0, 042
где  
(табл.1.4).
10. Предельные значения t1 (по рис. 1.6): t1max  8,3 [ мм] ; t1min  5, 6 [ мм] .
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
5
1.2. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора
11. Число пазов статора:
  D 3,14  0, 081
  D 3,14  0, 081
Z1 

 30, 719 ; Z 2 

 45,53 .
3
t1max
8,3 10
t1min
5, 6 103
Принимаем Z1  36 , тогда q 
Z1
36

 2 (табл.1.5).
2  p  m 2 1  3
12. Зубцовое деление статора (окончательно):
  D 3,14  0, 081
t1 

Z1
36
 0, 007 [м ].
13. Число эффективных проводников в пазу, при условии, что a  1 :
  D  A 3,14  0, 081 21,3 103
U п 

 95, 433 [ В] ,
I1H  Z1
где I1H 
1,581 36
P2 H
500

 1,581 [ А] .
m U1H   cos  3  220  0, 675  0, 71
14. Принимаем a  1 , тогда U п  U п '  a  95, 433 1  95, 433 .
15. Окончательные значения:
U Z
95, 433  36
W1  n 1 
 572,598 ,
2a m
2  1 3
2  I1n W1  m 2 1,581 572,598  3
A

 21,3 103 [ А ] ,
м
 D
3,14  0, 081
К Е U1n
0,927  220
Ф

 1, 671103 [ Вб ] ,
4  K B W1  KОБ  f1 4 1,11 572,598  0,96  50
p  Ф 3 1, 67110-3
B 

 0,8 [Тл] .
D  lб 0, 081 0, 077
Значения A и B находятся в допустимых пределах (по табл. П.1) .
16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно) по табл.П.1.:
J  7,5 106 [ А 2 ] .
мм
17. Сечение эффективного проводника (предварительно):
I
1, 581
qЭФ  1H 
 0, 211 [мм2 ],
6
J
7, 5  10
2
принимаем nэл  1 , тогда qэл  qэф  0, 211 [ мм ] .
По
табл.
П.7
выбираем
обмоточный
провод
ПЭТВ
d эл  0, 45 [ мм] ,
dиз  0, 49 [ мм] , qэл  0,153 [ мм2 ] .
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
6
18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно):
J1 
I1H
1,581

 10,332 [ А 2 ] .
6
мм
a  qэл  nэл 1 0,153  10
Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Паз статора – с
соотношением размеров обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.
19. Принимаем предварительно Bz1  1, 75 [Тл ] ; Ba  1, 6 [Тл] , тогда:
bz1 
B  t1  l
0,8  0, 007  0, 077

 3,338 [ мм] ,
BZ 1  lст1  КС 1, 75  0, 077  0,97
где l принимаем равным lст1 :
Ф
1,671 10 3
hа 

 6,976 [ мм] .
2  Bа  lст1  КС 2 1,6  0,077  0,97
20. Размеры полуовального паза. Ширина шлица паза:
вЩS  dиз  1,1  1,5  0, 49  1,1 1,59 [мм ].
Высоту шлица паза принимаем hЩS  0,5 [ мм] :
d1 
  ( D  2  hЩS )  bz1  Z1 3,14  (81  2  0,5)  3,338  36

 4,198 [ мм] ,
Z1  
36 - 3,14
b2 
  ( Da  2  ha )
Z1
 bz1 
3,14  (116  2  6,976)
 3,338  5,563 [ мм] .
36
Высота паза:
Da  D  2  ha 116  81  2  6,976

 10, 424 [ мм] .
2
2
Высота прямой части паза:
h12  hNS  0,5  (d1  2  hЩS )  10, 424  0,5 (4,198  2 0,5)  7,825 [мм ].
hNS 
Рис. 1. Размеры паза статора
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
7
21. Площадь паза:
  d12
3,14  4,1982
Sп 
 0,5  h12  ( d1  b2 ) 
 0,5  7,825  (4,198  5,563)  45,107 [ мм2] .
8
8
22. Принимаем коэффициент уменьшения полезной площади паза: K s  0,8 .
23. Площадь паза в свету:
Sn '  Ks  Sn  0,8  45,107  36, 086 [мм2 ].
24. Коэффициент заполнения паза:
d 2из U п 0, 492  95, 433
КЗ 

 0, 635 ,
Sп '
36, 086
что входит в диапазон допустимых значений.
Рис. 2. Паз статора
1.3. Расчет ротора
25. Воздушный зазор:
  0, 2 
D
81
 0, 2 
 0, 241 [ мм] .
2000
2000
Принимаем   0, 25 [ мм] .
26. Число пазов ротора (по таблице 1,7) Z 2  28 , со скосом на 0,5 зубцового деления.
27. Внешний диаметр:
D2  D  2    0, 081 2  0, 00025  0, 081 [м ].
28. Длина:
l  l2  l1  0,077 [ м] .
29.Зубцовое деление:
t2 
  D2
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
Z2

3.14  0, 081
 9, 05 [ мм ] .
28
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
8
30. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, т.к. сердечник непосредственно насажен на валу:
D j  DB  (0,16  0, 2) Da  0,19 116 22, 04 [мм ].
31. Ток в стержне ротора:
I 2  Ki  I1H  Yi  0,767 1,581117,792  142,778 [ А] ,
Ki  1,08  cos   1,08  0,71  0,767 ,
Yi 
2  m W1  KОБ 2  3  572,598  0,96

 117, 792 .
Z2
28
32. Площадь поперечного сечения стержня:
I
142, 778
qc  2 
 28,556 [ мм2 ] ,
6
J2
5 10
где J 2  3  5 [ А
мм2
] – плотность тока в стержнях ротора.
33. Паз ротора.
Принимаем bЩR  1 [ мм] , hЩR  0,5 [ мм] .
Допустимая ширина зубца при l2  lст 2 :
BZ 2 ДОП 
Вδ  t2  l2
0,8  9, 05  0, 077

 3,1 [ мм] .
BZ 2  lст 2  Kc 2, 408  0, 077  0,96
Размеры паза:
d1R 
   D  2  (  hЩR )   BZ 2 ДОП  Z 2
Z2  
d2 R 
d12R  (

3,14  81  2  (0, 25  0,5)  3,1 28
28  3,14
 5, 249 [ мм] ,
28 3,14

5, 2492  (

)  28,556  4
 )  qc  4
3,14
2
 2

 2,554 [ мм] .
Z2 
28 3,14


3,14
2
 2
Z2
h12 R  (d1R  d2 R ) 
Z2
28
 (5, 249  2,554) 
 12, 018 [ мм] .
2 
2  3,14
Высота зубца ротора:
hNR  hZ 2  0,5  (d1R  d 2 R )  h12 R  hЩR  0,5  (5, 249  2,554)  12, 018 0,5  16, 42 [мм ].
Площадь паза, равная сечению стержня:

1
3,14
qc   (d12R  d22R )   h12 R  (d1R  d2 R ) 
 (5, 22  2,62 )  0,5 12 (5, 2  2,6)  60, 262 [мм 2 ].
8
2
8
34. Плотность тока в стержне:
I
142, 778
J2  2 
 2,369 [ А 2 ] .
мм
qc 60, 262
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
9
35. Короткозамыкающие кольца.
Площадь поперечного сечения:
I
216, 253
qКЛ  КЛ 
 107,381 [ мм2 ] ,
6
J КЛ 2, 014  10
здесь I КЛ 
I 2 142, 778
p
3.14  3

 216, 253 [ А] , где   2  sin
 2  sin
 0, 66 ,

0, 66
Z2
28
J КЛ  0,85  J 2  0,85  2,369 106  2, 014 106 [ А
Размеры замыкающих колец: bКЛ
аКЛ 
].
м2
 1,1 hNR  1,1 16, 42 18, 062 [мм ].
qКЛ 107,381

 5,945 [ мм] , DКЛ  D2  bКЛ  81 18,062  62,638 [ мм] .
bКЛ 18,062
1.4. Расчет магнитной цепи
36. Значения индукций:
BZ 1 
Bδ  t1  lδ
0,8  0, 007  0, 077

 1, 75 [Тл ] ,
bZ 1  lст  K C 0, 0033  0, 077  0,96
BZ 2 
Bδ  t2  lδ
0,8  0, 009  0, 077

 2, 408 [Тл] ,
bZ 2  lст  KC 0, 0031 0, 077  0,96
Bа 
Ф
1, 67110-3

 1, 6 [Тл] ,
2  hа  lст1  KC 2  0, 007  0, 077  0,96
Ф
1, 67110-3
Bj 

 0,896 [Тл] ,
2  h j  lст 2  KC 2  0, 0125  0, 077  0,96
hj 
2  p D2
2  3 81
 (  hNR ) 
 (  16, 42)  12, 464 [ мм] .
3, 2  p 2
3, 2  3 2
37. Магнитное напряжение воздушного зазора:
Fδ  1,6  Bδ  δ  Kδ 106  1,6  0,8  0, 25 10 -3 1,144 10 6  366,002 [ А] ,
здесь Kδ 
где  
(
t1
7

 1,144 ,
t1     7  3,561 0, 25
bЩS

)2
5  bЩS
2
(1,59 0, 25)

 3,561 .
δ 5  1,59 0, 25
38. Магнитные напряжения зубцовых зон:
статора: FZ1  2  hZ1  H Z1  2 10, 424 10-3 1330  27,728 [ А] ,
ротора: FZ 2  2  hZ 2  H Z 2  2 16, 27 10-3  6670  217,038 [ А] ,
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
10
где по таблице П.6 для стали 2013:
H Z 1  1330 [ А ] при BZ 1  1,75 [Тл] ,
м
H Z 2  6670 [ А ] при BZ 2  2,15 [Тл] ,
м
hZ 1  hNS  10, 424 [ мм] , hZ 2  hNR  0,15  16, 27 [ мм] .
39. Коэффициент насыщения зубцовой зоны:
KZ  1 
FZ 1  FZ 2
27, 728  217, 038
 1
 1, 669 .
Fδ
366, 002
40. Магнитные напряжения ярм статора и ротора:
Fa  La  H a  0, 057  750  42, 792 [А ],
Fj  L j  H j  0,023 152  3,564 [ А] ,
где по таблице П.6:
H a  750 [ А ] при Ba  1,6 [Тл] ,
м
H j  152 [ А ] при B j  0,9 [Тл] ,
м
π  ( Da  ha ) 3,14  (0,116  0, 007)
La 

 0, 057 [ м] ,
2 p
23
Lj 
hj 
  ( DB  h j )
2 p
D2  D j
2

 hNR 
3,14  (0, 021  0, 024)
 0, 023 [ м] ,
23
81  0,022
 16, 42  23,919 [ мм] .
2
41. Магнитное напряжение на пару полюсов:
Fц  Fδ  FZ 1  FZ 2  Fa  Fj  366, 002  27, 728  217, 038 42, 792 3,564 657,123 [А] .
42. Коэффициент насыщения магнитной цепи:
F
657,123
Kμ  ц 
 1, 795 .
Fδ 366, 002
43. Намагничивающий ток:
I 
p  Fц
0,9  m1 W1  KОБ1

3  657,123
 1,328 [ А] ,
0,9  3 572,598 0,96
относительное значение:
I * 
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
I
I1н

1,328
 0,84 .
1,581
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
11
1.5. Определение параметров рабочего режима
44. Активное сопротивление фазы обмотки статора
L1 106 188,174
r1  115 


 29,997 [Ом ] .
qэл
41 0,153  106
Для класса нагревостойкости изоляции F расчѐтная υ расч. = 115°С.
106
[Ом  м] .
Для меди 115 
41
Длина проводников фазы обмотки:
L1  lср W1  0,329  572,598  188,174 [ м] ,
lср  2  (ln1  lл1 )  2  (0,077  0,087)  0,329 [ м] , где ln1  l1  0,077 [ м] .
lл1  k л  bКТ  2  B  1, 4  0,048  2  0,01  0,087 [ м] , где B  0,01 [ м] ; k л  1, 4 .
bКТ 
  ( D  hNS )
2 p

3,14  (0, 081  0, 01)
 0, 048 [ м] .
2
Длина вылета лобовой части катушки:
lвыл  kвыл  bКТ  B  0,5  0, 048  0, 01  0,034 [м ], где по табл. 1.9: kвыл  0,5 .
Относительное значение:
r1  r1 
I1н
1,581
 29,997 
 0, 216 .
U1н
220
45. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:
2  rкл
2  3,191106
6
r2  rc  2  131,9 10 
 146,5 106 [Ом] ,
2

0, 66
где rc  115 
l2 106
0, 077


 131,9 106 [Ом] ,
6
qc 20,5 28,556 10
  Dкл
106
3,14  0, 063
rкл  115 


 3,191106 [Ом] .
6
Z 2  qкл 20,5 28 107,38110
Для литой алюминиевой обмотки ротора 115
106

[Ом  м] .
20,5
Приводим Z 2 к числу обмотки статора:
r2'  r2 
2
4  m1 W12  KОБ
4  3  572,5982  0,962
1
 146,5 106 
 18,971 [Ом] .
Z2
28
Относительное значение:
r2  r2' 
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
I1н
1,581
 18,971
 0,136 [Ом] .
U1н
220
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
12
46. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:
2
2
f W  l
50  573  0,077
x1  15,8  1   1      П1  л1  д1   15,8 

 1,5  0,53  2,7   15,934 [Ом],
 
100  100  p  q
100  100  3  2
где П1 
b
h
h12
7,83 
1,59
0,5 
 k  (0, 785  ЩS  ЩS )  k ' 
  0, 785 

1  1,531 ,
3  d1
2  d1 bЩS
3  4, 2 
2  4, 2 1,59 
k  k '  1 ,   1 - относительное укорочение шага обмотки.
л1  0,34 
q
2
 l  0, 64      0,34 
  0, 087  0, 64 1 0, 042   0,528 ,
,  л1
l
0, 077
д1 
t1
12    k
 
7
1,319  2, 723 ,
12  0, 25 1,144
  2  kck'  k  k 2об1   t2 t1   1  ck2   2 1,6 1  0,962  1, 28  1  0,52   1,319 ,
2
2
для ck  0,5 и t2 t1  1, 28 по рис. 1.11 kck  1,6 .
*
Относительное значение: x1  x1 
I1н
1,581
 15,934 
 0,114 .
Uн
220
47. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
6
x2  7,9  f1  l '  П 2  л 2  д 2   106  7,9 50 0, 077  1, 77 0,15 2, 7  106  140, 7 10
Ом
[ ],
П 2
 h
  ПR
 3  d1R
2
2
bЩR 
hЩR 16, 42  3,14  5, 22 
   d1R 2 
1 
0,5
  kд 
 1 

 1 
 1, 767
 1 
  0, 66 
  0, 66 
8  qc 
2  d1R 
bЩR  3  5, 2  8  60, 262 
2  5, 2 
1




для рабочего режима кс = 1.
л 2 
2,3  Dкл
4, 7  Dкл
2,3  0, 063
4, 7  0, 063
 lg

 lg
 0,152 ,
2
2
Z 2  l  
2  aкл  bкл 28  0, 077  0, 66
2  5,95 10 3  18, 06 10 3
2
1   p 
9,05
д 2 
 
1  2,697 ,   1   
 
5
Z
12    k
12  0, 25 1,144
 2 
t2
2
 
1  2 
 Z2 
2
 1,
1  3.14  p 
так как  
  0,  2  0.
5  33 
Приводим x2 к числу витков статора:
2
4  m1  W1  Kоб1 
4  3   572,598  0,96 
x  x2 
 140, 7 106 
 18, 224 [Ом] .
Z2
28
2
2
'
2
Относительное значение:
x2'  x2' 
I1н
1,581
 18, 224 
 0,131 .
U1н
220
Принимая во внимание небольшую величину скоса пазов ротора, учитывать
влияние скоса на параметры не будем.
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
13
1.6. Расчѐт потерь
48. Основные потери в стали:

 f 
PСТ .ОСН .  P1.0/50   1    kда  Ва2  ma  kдZ  BZ2 1  mZ 1  2,5  1, 6  1, 62  1,38 1, 7 1, 752  0, 7  23,556 [Вт ],
 50 
где P1.0/50  2,5 [ Вт кг ] и   1,5 для стали 2013 ,
ma     Da  ha   ha  lСТ 1  kc   c  3,14   0,116  0,007   0,007  0,077  0,96 7800 1,38 [ кг] ,
mZ1  hZ1  bZ1  Z1  lСТ1  kc   c  0,01 0,003  36  0,077  0,96  7800  0,724 [ кг] .
49. Сумма добавочных потерь в стали:
PСТ . ДОБ.  0,1 PСТ. ОСН.  0,1 23,556  2,356 [Вт ].
50. Полные потери в стали:
PСТ .  PСТ .ОСН .  PСТ . ДОБ.  23,556  2,356  25,912 [Вт ].
51. Механические потери:
2
PМЕХ .
2
n
 1000 
4
 kТ     Da 4  1,149  
  0,116  2, 081 [ Вт] ,
 10 
 10 
для двигателей 2  р  6 коэффициент kТ  1,3  (1  Da )  1,149 .
52. Добавочные потери при номинальном режиме:
PДОБ . Н .  0, 005  P2 Н  0, 005  500  2,5 [Вт] .
53. Ток холостого хода двигателя I xx  I   1,328 [ А] .
54. Электрические потери в обмотках статора:
PЭ1  m1  I12н  r1  3 1,5812  29,997  224,871 [ Вт] .
Электрические потери в обмотках ротора:
PЭ 2  m1  I 2'2  r2'  m1  1,08  cos   I1н   r2'  3  1,08  0,711,581 18,971  83,619 [ Вт] .
2
2
55. Сумма всех потерь в двигателе в номинальном режиме:
[ .]
 PН  PСТ  РЭ1  РЭ2  Р МЕХ.  Р ДОБ. Н  25,9  224,9 83, 6 2,1 2,5 338,983 Вт
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
14
2. Расчѐт рабочих и пусковых характеристик
56. Для расчѐта характеристик асинхронного двигателя составляем схему замещения:
U1н
220
P
23,556
x


x

 15,93  149, 696 [Ом] .


4,
451
[
Ом
]
здесь r12  СТ .ОСН
,
12
1
I
1,328
m  I 2
3 1,3282
Рис. 3. Схема замещения
Таким образом, исходные данные для расчѐта пусковых и рабочих характеристик двигателя с учѐтом изменения параметров ротора от насыщения и поверхностного эффекта и с учѐтом насыщения основного магнитного потока следующие:
X1= 15.934
X12= 149.696
U3= 220.0
W = 572.598
R1= 29.997
R12= 4.451
H3= 0.016
KO= 0.96
X2= 18.224
P= 3.0
MR= 1.0
TAY= 0.042
R2= 18.971
F= 50.0
R02=0.000000049
KM=1.795
Результаты расчета характеристик на ЭВМ приведены в таблице ниже. По данным расчета строим графики рабочих и пусковых характеристик.
По графикам определяем номинальные и пусковые характеристики:
P1  0,83 [кВт ],   0,59 , cos   0,77 , I1H  1,65 [ А] , M H  5,5 [ Н  м] , S H  0,1 ,
nH  870 [об
mП 
M П 10

 1,818 – кратность пускового момента;
M Н 5,5
mMAX 
iП 
]
мин , I П  4,64 [ А] , M П  10 [ Н  м] , M K  10, 2 [ Н  м] .
M K 10, 2

 1,855 – кратность максимального момента;
MН
5,5
I П 4, 64

 2,812 – кратность пускового тока.
I1Н 1, 65
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
15
XAPAKTEPИCTИKИ ACИHXPOHHOГO ДBИГATEЛЯ
---------------------------------------------------------------------------! S ! P2 ! P1 ! KПД ! COS ! I1 ! M ! NR !
! - ! KBT ! KBT ! --- ! --- ! A ! H.M ! OБ/MИH !
---------------------------------------------------------------------------! .002 ! .011 ! .181 ! .06 ! .215 ! 1.28 ! .1 ! 998.0 !
! .004 ! .023 ! .192 ! .12 ! .228 ! 1.28 ! .2 ! 996.0 !
! .006 ! .034 ! .203 ! .17 ! .241 ! 1.27 ! .3 ! 994.0 !
! .008 ! .046 ! .214 ! .21 ! .255 ! 1.27 ! .5 ! 992.0 !
! .010 ! .057 ! .224 ! .25 ! .268 ! 1.27 ! .6 ! 990.0 !
! .012 ! .068 ! .235 ! .29 ! .282 ! 1.26 ! .7 ! 988.0 !
! .014 ! .079 ! .246 ! .32 ! .295 ! 1.26 ! .8 ! 986.0 !
! .016 ! .090 ! .256 ! .35 ! .308 ! 1.26 ! .9 ! 984.0 !
! .018 ! .101 ! .267 ! .38 ! .321 ! 1.26 ! 1.0 ! 982.0 !
! .020 ! .111 ! .278 ! .40 ! .334 ! 1.26 ! 1.1 ! 980.0 !
! .040 ! .209 ! .383 ! .54 ! .457 ! 1.27 ! 2.1 ! 960.0 !
! .060 ! .292 ! .486 ! .60 ! .559 ! 1.32 ! 3.0 ! 940.0 !
! .080 ! .362 ! .584 ! .62 ! .639 ! 1.38 ! 3.8 ! 920.0 !
! .100 ! .420 ! .678 ! .62 ! .700 ! 1.47 ! 4.5 ! 900.0 !
! .120 ! .468 ! .768 ! .61 ! .744 ! 1.56 ! 5.1 ! 880.0 !
! .140 ! .506 ! .853 ! .59 ! .777 ! 1.66 ! 5.6 ! 860.0 !
! .160 ! .535 ! .933 ! .57 ! .801 ! 1.77 ! 6.1 ! 840.0 !
! .180 ! .557 ! 1.008 ! .55 ! .818 ! 1.87 ! 6.5 ! 820.0 !
! .200 ! .573 ! 1.079 ! .53 ! .830 ! 1.97 ! 6.9 ! 800.0 !
! .300 ! .580 ! 1.369 ! .42 ! .856 ! 2.42 ! 8.0 ! 700.0 !
! .400 ! .519 ! 1.574 ! .33 ! .856 ! 2.79 ! 8.3 ! 600.0 !
! .500 ! .432 ! 1.720 ! .25 ! .849 ! 3.07 ! 8.3 ! 500.0 !
! .600 ! .343 ! 1.862 ! .18 ! .840 ! 3.33 ! 8.2 ! 400.0 !
! .700 ! .276 ! 2.163 ! .13 ! .830 ! 3.71 ! 8.8 ! 300.0 !
! .800 ! .192 ! 2.435 ! .08 ! .820 ! 4.04 ! 9.2 ! 200.0 !
! .900 ! .098 ! 2.676 ! .04 ! .812 ! 4.33 ! 9.4 ! 100.0 !
! 1.000 ! .000 ! 2.989 ! .00 ! .812 ! 4.64 ! 10.0 ! .0 !
----------------------------------------------------------------------------
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
16
3. Тепловой расчет
57. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над
температурой воздуха внутри двигателя:
P P
113, 026  23,556
Qпов1  K  эп1 СТ .ОСН  0,19 
 18,838 [ C ] ,
  D  l1  1
3,14  0, 081 0, 077  70
где K  0,19 при 2  р  6 .
Pэп.1  K p  PЭ1 
2  l1
2  0,077
 1,07  224,871 
 113,026 [ Вт] ,
lср
0,329
K p  1, 07 по табл. 1.11, по табл. 1.12 - 1  70 [ Вт
].
м2  С
58. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:
Qиз.п1 
b
 0, 2 103 4, 2 103  5,6 103 
Pэп1
d b 
113,026

  из.1  1 ' 2  


  2,542 [ C ] ,
z1  Пп1  l1  ' экв 16  экв  36  0,031 0,077  0,16
16  0,92

где Пп  2  hns  d1  b2  2 10, 424  4,198  5,563  30, 609 103 [ м] .
bиз.1 - толщина пазовой изоляции;
для изоляции класса нагревостоикости F:
lэкв  0,16 [ Вт
d
] l '  0,92 из рис. 1.14 для
 0,918 .
м  С , экв
dиз
59. Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:
 bиз. л1
 10, 4 103 
Pэл1
hns 
127,587

Qиз. л1 




  0, 708 [ C ] ,
'
2  z1  П л1  l1  экв 12  экв  2  36  0, 031 0, 077  12  0,92 
Pэл1  K р  PЭ1 
2
2  lл1
2  0, 087
 1, 07  224,871
 127,587 [ Вт] , bиз. л1  0 .
lср1
0,329
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:
K  Pэл.1
0,19 127,587
Qпов. л1 

 19,989 [ C ] .
2    D  lвыл1  1 2  3,14  0, 081 0, 034  70
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха
внутри машины:
(Qпов1  Qиз .п1 )  2  l1  ( Qиз .л1  Qпов .л1 )  2  lл1
Q'' 

lср1

(18,838  2,542)  2  0,077  (0,708 19,989) 2 0,087
 21,018 [  C].
0,329
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
17
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:
Pв'
248,073
Qв 

 90,855 [  C] ,
sкор  в 0,161 17
где
Pв'  P'  (1  K )  ( Pэп' 1  PСТ .ОСН )  0,9  PМЕХ 
 360,577  (1  0,19)  (113,026  23,556)  0,9  2,081  248,073 [ Вт],
P'  P  ( K p  1)  ( PЭ1  PЭ 2 )  338,983  (1,07 1)  (224,871  83,619)  360,577 [ Вт] ,
sкор  (  Dа  8  П p )  (l1  2  lвыл1 ) 
 (3,14  0,116  8  0, 093)  (0, 077  2  0, 034)  0,161 [ м2 ],
П р  0,8  Dа  0,8  0,116  0,093 [ м2 ] , aв  17 [ Вт
] по табл. 1.13.
м2  С
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:
Q1  Q'  Qв  21, 018  90,855  111,873 [ C ] .
60. Расчет вентиляции.
Требуемый для охлаждения расход воздуха:
3
K m  Pв'
2, 088  248, 073
Qв 

 0, 005 [ м ] ,
с
1100  Qв
1100  90,855
n
1000
 Da  1,8 
 0,116  2,088 .
100
100
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
2
n
1000
Qв'  0,6  Da3 
 0,6  0,1163 
 0,009 [ м ] ,
с
100
100
Km  m 
'
что соответствует требованиям, т.к. Q в  Qв .
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
18
4. Динамические параметры
61. Момент инерции ротора:
I  Kн  D4  l2 103  0, 68  0,1164  0, 077  103  0, 002 [кг  м2 ].
62. Допустимое число пусков а.д. в час на х.х.:
P
  3600  338, 983  104300
hоп  3600  н
,
 11, 702 
P0 



2
J д  n12  PЭ1  iп2  (1  sн )  0, 002 10002  224,871 3, 625  1  0,1 
P0 
 1 
 1 
  11, 702 .

180 
mп  P2 н
180
100

500



63. Допустимое число реверсов в час на холостом ходу:
hop  0,3 hоп  0,3 104300  31290.
64. Скорость нарастания температуры при пуске:

(i  J )2  3, 625 10, 332
Qt  п 1 
 7,013 [ C ] ,
с
N
200
где N = 200, для холодного состояния двигателя перед пуском.
2
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
19
Заключение
В процессе выполнения данного курсового проекта был произведен расчет
асинхронного двигателя малой мощности с короткозамкнутым ротором.
Согласно заданию на курсовой проект произведѐн расчет рабочих и пусковых
параметров двигателя, а также тепловой расчет. На основании полученных результатов были построены соответствующие рабочие и пусковые характеристики,
графики которых приведены в графической части проекта. По данным характеристикам были определены основные номинальные параметры проектируемого двигателя.
Графическая часть проекта представлена двумя листами формата А1, содержащими сборочный чертѐж асинхронного двигателя, его характеристики и исследовательскую часть.
Данный двигатель может быть использован в электроприводах станков с ЧПУ,
устройствах металлообрабатывающей промышленности.
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
20
Список литературных источников
1. Дмитриев В.Н. Проектирование и исследование асинхронных двигателей малой
мощности. – Ульяновск: УлГТУ, 2006.
2. Проектирование электрических машин / Под ред. Копылова И.П. – М.: Энергия,
1980.
3. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
4. Лопухина Е.М., Семинчуков Г.А. Проектирование асинхронных микродвигателей с применением ЭВМ: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1980.
5. Брускин Д.Э. Электрические машины: Учебник. – М.: Высшая школа, 1987.
. .
Изм. Лист
Ф.И.О.
Подпись Дата
КП-УлГТУ-13.03.02-04-22
Лист
21