ВВЕДЕНИЕ
Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства.
Асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой в РБ электроэнергии, для их изготовления требуется большое количество дефицитных материалов: электротехнической стали, обмоточной меди, и др., но уменьшаются затраты на обслуживание установленного оборудования. Поэтому создание серий высокоэкономичных и надёжных АД являются важнейшими задачами, а правильный выбор двигателей, их эксплуатация и высококачественный ремонт играют роль в экономии материальных и трудовых ресурсов.
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.
|
|
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. Отказ электродвигателей, при невозможности быстрой замены, приводит к остановке линий переработки продукции и часто к большим материальным потерям
Электрооборудование, вышедшее из строя, восстанавливают. Особенность ремонта в том, что до ремонта двигатель рассчитывают. Это необходимо для проверки соответствия имеющихся обмоточных данных электродвигателя каталожным данным.
Полученные данные сравниваются с каталожными. Только в случае полного совпадения всех необходимых величин или при малых расхождениях между ними можно приступать к ремонту электродвигателя. Ремонт обмоток, особенно при модернизации, требует достаточно глубоких знаний методик расчётов, умения рационально использовать электротехнические материалы, находить самые экономичные решения.
ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ.
Таблица 1. Исходные данные к проекту.
D | Da | l | z | Толщина листа стали | Изоляция листа стали
| b | b' | bш | h | e | Технические условия заказчика | |||||
U | n | f | Схема соединения | |||||||||||||
мм | мм | мм | шт | мм | мм | мм | мм | мм | мм | В | мин-1 | Гц | ||||
171 | 313 | 110 | 36 | 0,35 | оксид. плёнка | 12,9 | 9,2 | 4 | 24,7 | 1 | 220 | 3000 | 50 | U/Δ |
Размеры магнитопровода и его паза:
D – Внутренний диаметр сердечника статора, мм.
Da – Внешний диаметр сердечника статора, мм.
l – полная длина сердечника статора, мм.
Z– число пазов, шт.
b – большой размер ширины паза, мм.
b' – меньший размер ширины паза, мм.
bш – ширина шлица паза, мм.
h – полная высота паза, мм.
e – высота усика паза, мм.
δ – толщина листов стали, мм, и род изоляции даны цифрами.
Технические условия заказчика:
n – частота вращения магнитного поля статора, мин-1.
Uф – фазное напряжение обмотки статора, В.
U/Δ – схема соединения обмоток фаз, звезда/треугольник.
f – частота тока, Гц.
Рис. 1. Эскиз сердечника статора асинхронного двигателя и контур паза.
2. ПОДГОТОВКА ДАННЫХ ОБМЕРА МАГНИТОПРОВОДА
Подготовка данных обмера магнитопровода проводится для удобства выполнения последующих расчётов и включает в себя расчёт:
а) площади полюса в воздушном зазоре (Qd),
б) площади полюса в зубцовой зоне статора (Qz),
в) площади поперечного сечения спинки статора (Qc),
г) площади паза в свету (Qп), мм2.
Первые три площади необходимы для расчёта магнитных нагрузок, последняя для расчёта сечения обмоточного провода.
1. Площадь полюса в воздушном зазоре.
В воздушном зазоре сопротивление магнитному потоку по всей площади равномерное:
(м2)
где lp – расчётная длина магнитопровода, м
t - полюсное деление
Каналов охлаждения нет, следовательно
(м)
(м)
р – количество пар полюсов
(шт)
; ; м2
2. Площадь полюса в зубцовой зоне.
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)
где Nz – количество зубцов на один полюс, шт
Q1z – площадь одного зуба, м2
(шт)
(м2)
где la – активная длина зуба
bz – средняя ширина зуба
м
(м)
где Кз – коэффициент заполнения стали, зависит от толщины листа электротехнической стали и рода изоляции
b’z – меньший размер зуба
b’’z – больший размер зуба
ширина зуба в узком месте
(м)
(м)
м
м
; м2; м2
3. Площадь магнитопровода в спинке статора.
Площадь спинки статора, перпендикулярная магнитному потоку, равна произведению её высоты на активную длину магнитопровода:
(м2)
где hс – высота спинки статора
(м2)
м; м2
4. Площадь паза в свету.
Площадь паза в свету требуется для расчёта сечения обмоточного провода. Для определения площади паза его сечение разбивается осевыми линиями на простые фигуры:
(мм2)
где Qb, Qb’ – площади полуокружностей с диаметрами, соответственно b и b’
Qт – где основания b и b’, а высота:
(мм)
(мм2); (мм2); (мм2)
мм2; мм2; мм2
мм2
ВЫБОР ТИПА ОБМОТКИ
Выбор делается исходя из:
- технические возможности выполнения обмотки в данных условиях;
- минимального расхода обмоточного провода;
- номинальных мощности и напряжения;
- типа паза;
- достоинств и недостатков обмоток;
- экономической целесообразности.
Схема статорных обмоток трёхфазных электрических машин разделяют:
- по числу активных сторон секций в пазу на однослойные (у которых активная сторона одной катушки занимает весь паз) и двухслойные (активная сторона занимает половину паза),
- по размеру шага на обмотки с полным шагом (при y=y’) и с укороченным шагом (при y<y’),
- по частоте вращения магнитного поля статора на односкоростные и многоскоростные,
- по числу секций в катушечных группах (фазных катушек) на обмотки с одинаковым числом секций в группе (q равно целому числу) и равным (q равно дробному числу).
|
|
По способу выполнения обмоток их ещё разделяют на:
- шаблонно рассыпные (или всыпные), они же называются обмотками с мягкими секциями. У таких обмоток секции укладываются по одному проводнику через прорезь (шлиц) полузакрытого паза. Применяется для машин малой мощности, напряжением до 500 В;
- протяжные, выполняются протяжкой провода через пазы, используются для машин напряжением до 10000 В при закрытых или полузакрытых пазах. Способ укладки обмоток трудоёмок. В настоящее время используются в основном при частичном ремонте обмоток.
- обмотки с жёсткими секциями, готовые, изолированные секции, несущие на активных частях пазовую изоляцию, укладываются в открытые пазы.
Используются для машин средней и большой мощности с напряжением до 5000 -10000 В и более.
По способу размещения секций катушечных групп в расточке статора, а так же размещения лобовых частей подразделяются на:
концентрические, с размещением катушек (секций) одна внутри другой и расположением лобовых частей в двух или трёх плоскостях, такие обмотки выполняются вразвалку;
шаблонные, с одинаковыми секциями катушечных групп. Они могут выполняться и простыми и вразвалку. Если в шаблонной однослойной обмотке развалку выполнить не по полугруппам, а по отдельным катушкам получим схему цепной обмотки.