- •©Омский гос. Университет
- •Введение
- •1. Задание на проектирование асинхронного двигателя
- •2. Главные размеры электрической машины
- •3. Выбор размеров активной части двигателя
- •4. Расчет сердечника и обмотки статора
- •Число эффективных проводников в пазу статорав расчете на одну параллельную ветвь
- •Значение коэффициент дифференциального рассеяния двухслойной обмотки статора
- •В относительных единицах
- •6. Расчет магнитной цепи
- •7. Потери и кпд асинхронного двигателя
- •8. Аналитический расчет рабочих характеристик
- •9. ПоверочныйТепловой расчет
- •10. Вентиляционный расчет
- •(Сталь 2013)
- •Основная таблица намагничивания (сталь 2013)
- •Основная таблица намагничивания. (сталь 2312)
- •Шарикоподшипники радиальные однорядные по гост 8338-75
- •Библиографический список
- •644046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
3. Выбор размеров активной части двигателя
Выбор марки стали и коэффициента заполнения сердечников сталью.Сердечники статора и ротора набирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Наиболее прогрессивным является применение холоднокатаной изотропной стали. Благодаря большей магнитной проницаемости, меньшим удельным потерям, лучшему качеству поверхности по сравнению с горячекатаной электротехнической сталью холоднокатаная сталь способствует повышению энергетических показателей проектируемого двигателя. Рекомендации по применению холоднокатаных изотропных сталей в асинхронных двигателях приведены в табл. 6.
Таблица 6
Способы изолирования листов стали в сердечниках
Высота оси h, мм |
|
Способ изолирования листов стали
| ||
Марка стали
|
статора |
ротора | ||
|
короткозамкнутого |
фазного | ||
50 – 250 280 – 355 |
2013 2312 |
Оксидирование Лакировка |
Оксидирование Оксидирование |
Лакировка Лакировка |
Способ изолирования и толщина листов влияют на коэффициент заполнения сердечников сталью : при указанной толщине и оксидировании =0,97; при лакировке – 0,95.
Радиальные вентиляционные каналыпредусматривают в машинах защищенного исполнения, если длина сердечников статора и ротора превышает 450 мм. Радиальные вентиляционные каналы в асинхронных двигателях с ко-
короткозамкнутой литой клеткой ротора желательно не применять, так как это технологически затруднено необходимостью принятия специальных мер, предотвращающих затекание алюминия в эти каналы.
Воздушный зазор между статором и роторомсущественно влияет на технико-экономические показатели двигателя. Так, с увеличением зазора возрастает намагничивающий ток статора, что ведет к снижению КПД и коэффициента мощности двигателя. При уменьшении зазора уменьшается намагничивающий ток статора, что способствует повышению КПД и двигателя. Однако если зазор сделать слишком маленьким, то резко возрастут добавочные (поверхностные и пульсационные) потери, что тоже приведет к снижению КПД двигателя. Кроме того, при очень малом зазоре даже небольшая его неравномерность вызывает значительную силу одностороннего магнитного тяжения. Это является причиной значительного увеличения нагрузки на подшипники и вал двигателя и создает опасность задевания ротора о внутреннюю поверхность статора, т. е. снижается надежность двигателя. Слишком маленький воздушный зазор нежелателен еще и потому, что снижается технологичность двигателя и повышается стоимость его изготовления из-за весьма жестких допусков на изготовление отдельных деталей двигателя и на его сборку. Из этого следует, что к выбору величины воздушного зазора необходимо подходить, взвесив все названные обстоятельства.
При проектировании асинхронных двигателей общего назначения на напряжение до 1000 В воздушный зазор целесообразно принимать по данным двигателей единой серии 4А (рис. 5).
Основные размеры активной части асинхронного двигателя показаны на рис. 6.
Наружный диаметр сердечника ротора, мм
. (3.1)
Внутренний диаметр сердечника ротора, мм,
. (3.2)
В дальнейшем, при расчете вала на жесткость значение уточняют.
Конструктивная длина сердечника статора при отсутствии радиальных вентиляционных каналов равна его расчетной длине ;
Длина сердечника ротора, мм,
при мм равна длине сердечника статора: ;
при мм больше длины сердечника статора на 5 мм для компенсации неточностей сборки двигателя .
В сердечнике ротора не предусматривать аксиальных вентиляционных каналов.
Число пазов сердечника статора и ротора в значительной степени определяет свойства проектируемой машины и трудоемкость ее изготовления. С увеличением числа пазов в сердечнике форма кривой МДС в зазоре приближается к синусоиде, что способствует ослаблению высших гармоник ЭДС. Это ведет к улучшению энергетических показателей машины. Однако чрезмерно большое число пазов ухудшает заполнение пазов медью, усложняет изготовление штампов и снижает их стойкость, увеличивает трудоемкость операций, связанных с изолированием пазов и укладкой обмотки. Одновременно уменьшается сечение зубцов, разделяющих пазы.
Известно, что в воздушном зазоре машины происходит взаимодействие магнитных полей основной и высших гармоник. При этом поля высших гармоник создают дополнительные синхронные и асинхронные моменты, которые, накладываясь на основной электромагнитный момент, ухудшают рабочие и пусковые характеристики двигателя. Значение этих моментов зависит от соотношения числа пазов статора и ротора.
Опыт проектирования и эксплуатации асинхронных двигателей позволил установить наиболее благоприятные соотношения, которые можно принять по табл. 7.
Таблица 7
Оптимальное соотношение числа пазов статора и ротора
для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Высота оси вращения, мм |
Соотношение числа пазов статора и ротора Z1/Z2 при следующих значениях 2р | |||||
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 | |
160 |
36/28 |
48/38 |
54/50 |
48/44 |
- |
- |
180, 200 |
36/28 |
48/38 |
72/58 |
72/58 |
- |
- |
225 |
36/28 |
48/38 |
72/56 |
72/56 |
- |
- |
250 |
48/40 |
60/50 |
72/56 |
72/56 |
90/76 |
- |
280-355 |
48/38 |
60/50 |
72/82 |
72/86 |
90/106 |
90/106 |
Если дальнейшие расчеты размеров паза статора или ротора не будут удовлетворять наложенным на них последующим ограничениям, то следует выбрать другое соотношение количества пазов статора и ротора (табл. 8).
Таблица 8
Рекомендуемые числа пазов короткозамкнутых асинхронных двигателей
Число полюсов |
Число пазов статора |
Число пазов ротора без скоса |
Число полюсов |
Число пазов статора |
Число пазов ротора без скоса |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
2 |
12 |
9, 15 |
6 |
36 |
26, 46, 48 |
|
18 |
11, 12, 15, 21, 22 |
|
54 |
44, 64, 66, 68 |
|
24 |
15, 16, 17, 19, 32 |
|
72 |
56, 58, 62, 82, 84, 86, 88 |
|
30 |
22, 38 |
|
90 |
74, 76, 78, 80, 100, 102, 104 |
|
36 |
26, 28, 44, 46 |
8 |
48 |
34, 36, 44, 62, 64 |
Окончание табл. 8 | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
42 |
32, 33, 34, 50, 52 |
|
72 |
56, 58, 86, 88, 90 |
|
48 |
38, 40, 56, 58 |
|
84 |
66, 68, 70, 98, 100, 102, 104 |
4 |
12 |
9 |
|
96 |
78, 82, 110, 112, 114 |
|
18 |
10, 14 |
10 |
60 |
44, 46, 74, 76 |
|
24 |
15, 16, 17, 32 |
|
90 |
68, 72, 74, 76, 104, 106, 108, 110, 112, 114 |
|
36 |
26, 44, 46 |
|
120 |
86, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146 |
|
42 |
34, 50, 52, 54 |
12 |
72 |
56, 64, 80, 88 |
|
48 |
34, 38, 56, 58, 62, 64 |
|
90 |
68, 70, 74, 88, 98, 106, 108, 110 |
|
60 |
50, 52, 68, 70, 74 |
|
108 |
86, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 132, |
|
72 |
62, 64, 80, 82, 86 |
|
144 |
124, 128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170, 172 |
В целях улучшения пусковых характеристик и снижения уровня шума в АД с высотой оси до 160 мм включительно используют скос пазов на одно зубцовое деление. Однако скос пазов увеличивает трудоемкость изготовления двигателя и при высоте оси вращения более 160 мм скоса пазов не делают и потому, что, как показывает опыт, скос пазов в этих двигателях не дает значительного эффекта в улучшении пусковых характеристик.