Пояснительная записка

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ

Факультет: Электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства

Кафедра: Электрические машины и эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве

Расчёт асинхронного двигателя по известным размерам сердечника при отсутствии паспортных данных

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Вариант №21

Студент Емельянова Н.В.

Группа 405

Нормоконтролер

уч. степень, звание: ________________

Руководитель

должн., уч. степень, звание Царев И.Б.

Челябинск

Содержание

Введение…...……………………………………………………………………....3

1Исходные данные………………………………………………………………..4

2 Расчеты ……………..…………………………………………………………...4

2.1 Обработка данных обмера сердечника ……………...………………….…...4

2.2 Выбор и определение магнитной индукции в элементах электродвигателя …...5

2.3 Определение обмоточных данных.………………………….………….…...7

2.4 Определение номинальной мощности двигателя ………………….…….…8

2.5 Выбор типа обмотки, составление схемы и таблицы обмотки..…………..9

2.6 Определение размера и массы обмотки ……..……………………….……10

2.7 Расчет магнитной цепи …………………………………………………......10

2.8 Построение зависимости Iμ=f(U).………………………………………….12

2.9 Построение зависимости Iμ=f(w)при номинальном напряжении………..13

Заключение ….…………………………………………………………………...14

Список литературы …..………………………………………………………….15

Приложение А-Эскиз активной стали

Приложение Б-Графики Iμ=f(U), Iμ=f(w)

Приложение В-Схема обмотки

Введение

Особенность ремонта электрооборудования заключается в том, что до ремонта это оборудование рассчитывают. Эта операция необходима для проверки, соответствует ли имеющиеся обмоточные данные электродвигателя или аппарата каталожным, не подвергался ли этот аппарат перемотке уже после его изготовления. Полученные обмоточные данные сравнивают с каталожными, а определенные расчетом электромагнитные нагрузки сопоставляют с табличными. Только в случае полного совпадения всех необходимых величин или при малых расхождениях между ними можно приступать к ремонту электрооборудования.

Резкое отклонение некоторых расчетных величин от табличных или каталожных указывает на допущенную ошибку при изготовлении оборудования на заводе, при его ремонте или при перемотке на новые параметры, то есть на несоответствие паспорта электрооборудования его обмоточным данным. Это электрооборудование не выдержит послеремонтных испытаний, и его необходимо будет ремонтировать повторно. Если такое электрооборудование выпустить с ремонтного предприятия, оно выйдет из строя сразу же после установки на рабочую машину.

Обязательного проверочного расчета требует, например, перевод электромашин на другие изоляционные материалы и обмоточный провод. Кроме того, заказчик часто требует изменить паспортные данные электрооборудования для использования его в новых условиях или на другой рабочей машине.

1. Исходные данные

Вариант – 21

Марка двигателя – 4А71В

, , , , , .

Статор: , , , , , ,форма паза – 1,а.

Ротор: , , , , , форма паза – 2,а.

, марка стали – 2013.

2 Расчеты

2.1 Обработка данных обмера сердечника

Определяются размеры и сечения, необходимые для последую­щего расчета.

2.1.1 Полюсное деление статора, мм

. (1)

2.1.2 Чистая длина активной стали, мм

. (2)

Коэффициент заполнения сердечника сталью для машин с высо­той оси до 250 мм принимается равным — 0,97 (способ изоляции листов - оксидирование), для машин с высотой оси более 250 мм - 0,95 (лакирование).

2.1.3 Высота зубца статора, мм

. (3)

2.1.4 Высота ярма статора, мм

. (4)

2.1.5 Площадь ярма статора, мм²

. (5)

2.1.6 Средняя расчетная ширина зубца статора, мм

, (6)

; (7)

. (8)

(9)

2.1.7 Площадь паза статора, мм²

(10)

2.1.8 Полная высота зубца ротора, мм

. (11)

2.1.9 Средняя расчетная ширина зубца ротора, мм

,

;

2.1.10 Высота спинки ротора, мм

, (11)

2.2 Выбор и определение магнитной индукции в элементах электродвигателя.

2.2.1 Задаемся значением магнитной индукции в зазоре двигателя, руководствуясь приложением 2. .

2.2.2 Определяем значение магнитного потока, Вб

. (12)

2.2.3. Магнитная индукция в зубцах статора, Тл

, (14)

где - зубцовое деление статора, ; (15)

- чистая длина активной стали статора.

, .

Полученное значение магнитной индукции в зубцах статора сравниваем с рекомендуемыми [1].

2.2.4. Магнитная индукция в ярме (спинке) статора, Тл

(16)

2.2.5. Магнитная индукция в зубцах ротора, Тл

, (17)

где - зубцовое деление ротора, ,

- длина сердечника ротора. Длина сердечника ротора для двигателей с высотой оси вращения до принимается равной , при >250мм длина сердечника ротора увеличивается на 5 мм, т.е. .

2.2.6. Магнитная индукция в ярме ротора, Тл

, (18)

где - площадь сечения ярма ротора, мм

, (19)

.

2.3 Определение обмоточных данных

2.3.1 Число витков в фазе

, (20)

где - коэффициент ЭДС, учитывающий потерю напряжения в статорной цепи, (); - частота питающей сети; - обмоточный коэффициент,

(21)

где - коэффициент укорочения ага обмотки;

- коэффициент распределения; - шаг обмотки в пазах, для большинства двухслойных обмоток

;

- число пазов на полюс и фазу, ;

- полюсное деление в пазах, ; - электрический угол, приходящийся на одно зубцовое деление, в градусах, .

Полученное число витков следует округлить до ближайшего числа, кратного числу катушек - при однослойной обмотке и - при двухслойной обмотке.

; ; ; - для однослойных обмоток.

, округляем до .

2.3.2. Число эффективных проводников в одном пазу:

, (22)

где - число параллельных ветвей.

2.3.3. Сечение неизолированного провода, :

, (23)

где - коэффициент заполнения паза медью, можно принимать , а для двигателей с высотой оси до 71 мм - 0,3...0,36.

По приложению 4 выбирается подходящий провод.

Принимаем стандартное сечение =0,785мм²

Если сечение провода получится более 2 мм², следует взять несколько проводов меньшего сечения (а' =2, 3,4,...).

Тогда число элементарных проводов в пазу будет равно

(24)

2.4 Определение номинальной мощности двигателя

2.4.1. Фазный ток двигателя, А

, (25)

где - площадь поперечного сечения неизолированного провода;

- плотность тока, А/мм².

Плотность тока в двигателях до 45 кВт основного исполнения и степенью защиты IP 44 можно принимать в пределах от 5 до 7 А/мм², меньшие значения плотности тока относятся к мощным двигателям.

,

2.4.2. Полная мощность электродвигателя, :

(26)

2.4.3. Ориентировочная мощность на валу, :

, (27)

и - принимаются ориентировочно по справочникам или из приложения 5.

Номинальная частота вращения,об/мин

об/мин (28)

По каталогу для двигателей серии 4А принимается номинальная мощность двигателя. Определяется номинальный ток.

Двигатель - 4А100L6У3

;

(29)

2.4.4. Линейная нагрузка электродвигателя, А/м

А/м (30)

Полученное значение линейной нагрузки сравнивается с рекомендуемым (приложение 2). При больших отклонениях обмотку дви­гателя необходимо пересчитать, задавшись другим значением индукции.

2.5 Выбор типа обмотки, составление схемы и таблицы обмотки

Обмотки электродвигателей переменного тока подразделяются на однослойные (концентрические и цепные) и двухслойные (петлевые).

Однослойные обмотки при укладке в пазы полностью занимают площадь паза и поэтому имеют более высокий коэффициент заполнения, они просты в изготовлении и при ремонте. В электродвигателях серий 4А и АИР с высотами оси вращения от 50 до 160 мм включительно на все числа полюсов, за исключением двухполюсных с высотами оси вращения 160 мм, обмотки выполняются однослойными.

Электродвигатели на все числа полюсов с высотами оси вращения от 180 до 355 мм и двухполюсные электродвигатели с высотами оси вращения 160 мм выполняются с всыпными двухслойными обмотками. Двухслойная обмотка является шаблонной и может быть выполнена с любым шагом. Шаг двухслойной обмотки, как правило, выбирается укороченным. Степень укорочения при четырех и более полюсах принимается в диапазоне от 0,75 до 0,85, а для обмоток с двумя полюсами она принимается в диапазоне от 0,56 до 0,75.

2.6 Определение размера и массы обмотки

2.6.1 Средняя длина катушек, мм

(31)

2.6.2 Длина лобовой части обмотки статора, мм

(32)

;

2.6.3 Средняя длина полувитка обмотки, мм

(33)

2.6.4 Масса меди обмотки статора без изоляции, кг

(34)

2.7 Расчет магнитной цепи

2.7.1 Уточнить значение потока по принятому числу витков, Вб

(35)

2.7.2 Магнитная индукция в зазоре, Тл

(36)

2.7.3. Магнитное напряжение (магнитодвижущая сила – МДС) в воздушном зазоре, А

(37)

где - коэффициент воздушного зазора. При полузакрытых пазах ротора и статора

(38)

где (39)

;

При закрытых пазах ротора

2.7.4. МДС в зубцах статора, А

(40)

определяется по значению индукции в зубцах по таб.6.2 приложения 6.

2.7.5. МДС в зубцах ротора, А

(41)

2.7.6. МДС в ярме статора, А

(42)

по значению определяется по таб. 6.1 приложения 6.

Длина средней магнитной линии потока в ярме статора, мм

(43)

2.7.7. МДС в ярме ротора, А

(44)

(45)

2.7.8. Полная магнитодвижущая сила магнитной цепи двигателя на пару полюсов, А

(46)

2.7.9. Намагничивающий ток, А

(47)

2.8 Построение зависимости

По методике, изложенной в пункте 2.7. для нескольких значений напряжения рассчитаем намагничивающий ток и результаты представим в виде таблицы 2.1.

Таблица 1- Расчет намагничивающего тока

Величины	Напряжение в о.е.
0,7	0,85		1,15	1,3
	0,000823	0,00104	0,0013	0,001473	0,001733
	0,594774	0,712645	0,84	0,961936	1,092
	459,8413	557,7402	658,56	755,7507	853,924
	1,21586	1,47377	1,74	1,996721	2,26414
	19,77658	22,32328	32,766	53,78547	103,1185
	0,837532	1,020266	1,203	1,381384	1,560782
	4,737778	6,724545	10,52	20,14282	51,82102
	0,858899	1,044709	1,24	1,417278	1,594557
	5,365434	7,8023	12,073	23,13198	61,71641
	0,44197	0,599299	0,62	0,730752	0,831877
	0,575361	0,812274	1,25	1,626805	2,88583
	470,5087	582,9993	715,17	894,2577	1286,597
	0,910955	1,146615	1,41	1,770421	2,522949

2.9 Построение зависимости при номинальном напряжении

Принимая число витков равным 0,7; 0,85; 1; 1,15; 1,3 , определим Ф и все остальные величины, приведенные в таблице (пункта 2.8.)

Таблица 2 - Расчет намагничивающего тока

Величины	Число витков в о.е.
0,7	0,85		1,15	1,3
	0,001777	0,001517	0,0013	0,001083	0,000897
	1,200387	0,982258	0,84	0,730393	0,646258
	940,0236	774,4276	658,56	572,0797	505,8696
	2,489959	2,053057	1,74	1,514181	1,347787
	245,0822	60,76759	32,766	23,26033	19,16976
	1,713133	1,41619	1,203	1,042745	0,921648
	146,5785	23,4428	10,52	7,369232	5,493497
	1,766146	1,450459	1,24	1,08737	0,954648
	165,5708	29,0488	12,073	8,19257	6,46759
	0,88808	0,733856	0,62	0,54237	0,480268
	6,25	2,083709	1,25	1,037906	0,832581
	2197,544	945,1619	715,17	602,6872	523,7626
	6,131121	2,162528	1,41	1,015913	0,770351

Заключение

В данной курсовой работе были рассчитаны параметры электродвигателя 4А112М, а затем по каталогу определены их действительные значения. Определены обмоточные данные для выбора типа обмотки и произведён её выбор. Был выбран необходимый обмоточный провод, определена его масса. Произведён расчёт магнитной цепи для определения тока намагничивания и определены его значения при различных значениях напряжения сети и числа витков. Выбрана изоляция и элементы крепления всыпной обмотки статора.

По справочнику мощность двигателя равна 1,1 кВт.

По нашим расчетам получилось 2,2кВт

Список литературы

1. Методические указания к контрольной работе «Расчет асинхронного двигателя по известным размерам сердечника при отсутствии паспортных данных»./ЧГАУ; Сост. В.А.Буторин. Челябинск, 2003,-31 с.

2. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик и др.-М.: Энергоатомиздат, 1982,-504 с.

3. А.А. Пястолов, А.А. Мешков, А.Л.Вахромеев. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. – М.: Колос, 1981, -335 с., ил.