Расчет асинхронного двигателя по известным размерам сердечника при отсутствии паспортных данных
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ
Факультет Электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства
Кафедра Электрические машины и эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве
Курсовая работа
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Студент Вайсенбург М.С.
Группа 401
Нормоконтролер
уч. степень, звание Банин Р.В.
Руководитель
долж., уч. степень, звание Банин Р.В.
Челябинск 2011
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Исходные данные
2. Расчетная часть
2.1 Обработка данных обмера сердечника
2.2 Выбор и определение магнитной индукции в элементах электродвигателя
2.3 Определение обмоточных данных
2.4 Определение номинальной мощности двигателя
2.5 Определение размера и массы обмотки
2.6 Расчет магнитной цепи
2.7 Построение зависимости Iμ = f(U) при постоянном числе витков
2.8 Построение зависимости при номинальном напряжении
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
электрооборудование двигатель обмотка сердечник
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
Наименование
Обозначение
Величина
Вариант №34
Двигатель
4A90
—
Число полюсов
2p
8
Внешний диаметр сердечника статора, мм
Da1
149
Внутренний диаметр сердечника статора, мм
Di1
100
Длина сердечника статора, мм
l1
130
Односторонний воздушный зазор, мм
δ
0,25
статор
Число пазов
Z2
36
Ширина паза в ближайшем к воздушному зазору сечении, мм
b1
4,7
Ширина паза в удалённом к воздушному зазору сечении, мм
b2
6,6
Высота паза, мм
h
13,8
Высота усика паза, мм
e
0,5
Ширина шлица паза, мм
mП
2,7
ротор
Число пазов
Z2
28
Ширина паза в ближайшем к воздушному зазору сечении, мм
b1
5
Ширина паза в удалённом к воздушному зазору сечении, мм
b2
2,1
Высота паза, мм
h
16,5
Высота усика паза, мм
e
0,5
Ширина шлица паза, мм
mП
1,0
Диаметр вала, мм
DB
32
Сталь
—
2013
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Обработка данных обмера сердечника
Полюсное деление статора
Чистая длина активной стали
где kc — коэффициент заполнения сердечника сталью, kc=0,97.
Высота зубца статора
Высота ярма статора
Площадь ярма статора
Средняя расчетная ширина зубца статора
где
Площадь паза статора
Полная высота зубца ротора
Средняя расчетная ширина зубца ротора
Высота спинки ротора
где D’ – внешний диаметр сердечника ротора
2.2 Выбор и определение магнитной индукции в элементах электродвигателя
Задаёмся значением магнитной индукции в зазоре двигателя, руководствуясь приложением 2, — .
Определяем значение магнитного потока
Магнитная индукция в зубцах статора
где — зубцовое деление статора,
— чистая длина активной стали статора
Рекомендуемое значение магнитной индукции в зубцах статора BZ1=1,75(Тл).
Магнитная индукция в ярме(спинке) статора
Рекомендуемое значение магнитной индукции в ярме статора BС=1,1(Тл).
Магнитная индукция в зубцах ротора
где lp – длина сердечника ротора, lp = l1; t2 – зубцовое деление ротора, мм.
Магнитная индукция в ярме ротора
где — площадь сечения ярма ротора;
2.3 Определение обмоточных данных
Число витков в фазе
Полученное число витков округляем до ближайшего числа, кратного числу катушек ; Число эффективных проводников в одном пазу
где m – число фаз, m = 3; а – число параллельных витков, а = 1
Сечение изолированного провода
где kз – коэффициент заполнения паза изолированными проводниками, kз=0,68…0,72; S’п – площадь паза, свободная от изоляции, (мм2)
Sиз – площадь пазовой изоляции, (мм2)
bиз – толщина изоляции, (мм); Sкр – площадь пазовой крышки, (мм2)
; bкр – толщина крышки, (мм)
2.4 Определение номинальной мощности двигателя
Фазный ток двигателя
где gг – площадь поперечного сечения неизолированного провода, (мм2)
Выбираем стандартное сечение gг = 0,442 (мм2).
Полная мощность электродвигателя
Ориентировочная мощность на валу
Выбираем двигатель 4A90LB8У3, P = 1,1(кВт), η = 0,77, cos φ = 0,7, Iн = 3,5(А). Линейная нагрузка электродвигателя
где Iф.ном – номинальный ток двигателя, Iф.ном=3,5(А).
Каталожное значение линейной нагрузки электродвигателя Атабл = 22,9(А/м).
2.5 Определение размера и массы обмотки
Средняя длина катушек
Длина лобовой части обмотки статора
Средняя длина полувитка обмотки
Масса меди обмотки статора без изоляции
2.6 Расчет магнитной цепи
Уточнить значение потока по принятому числу витков
Магнитная индукция в зазоре
Магнитное напряжение (магнитодвижущая сила — МДС) в воздушном зазоре
МДС в зубцах статора
МДС в зубцах ротора
МДС в ярме статора
МДС в ярме ротора
Полная магнитодвижущая сила магнитной цепи двигателя на пару полюсов
Намагничивающий ток
.
2.7 Построение зависимости Iμ = f(U) при постоянном числе витков
Таблица 2.1 — Зависимость Iμ = f(U)
Величина
U/Uном
0,7
0,85
1
1,15
1,3
Ф
0,00209
0,002538
0,002986
0,003434
0,003882
Bδ
0,585245
0,710654
0,836064
0,961473
1,086883
Fδ
309,0092
375,2254
441,4417
507,6579
573,8742
BZ1
1,15666
1,404516
1,652372
1,900228
2,148084
FZ1
19,8198
24,0669
28,314
32,5611
36,8082
BZ2
1,222237
1,484145
1,746052
2,00796
2,269868
FZ2
30,702
37,281
43,86
50,439
57,018
BC
0,812593
0,98672
1,160848
1,334975
1,509102
FC
9,343149
11,34525
13,34736
15,34946
17,35156
BP
0,42702
0,518524
0,610028
0,701533
0,793037
FP
1,721503
2,090397
2,45929
2,828184
3,197077
F
370,5956
450,009
529,4223
608,8357
688,249
Iμ
1,700895
2,065373
2,429851
2,794328
3,158806
2.8 Построение зависимости при номинальном напряжении
Аналогично для числа витков равного 0,7; 0,85; 1; 1,15; 1,3ωн рассчитаем намагничивающий ток и остальные величины.
Результаты расчета сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 — Зависимость Iμ = f(ω)
Величина
ω / ω ном
0,7
0,85
1
1,15
1,3
Ф
0,004266
0,003513
0,002986
0,002597
0,002297
Bδ
1,194377
0,983604
0,836064
0,727012
0,643126
Fδ
630,631
519,3431
441,4417
383,8623
339,5705
BZ1
2,360531
1,943967
1,652372
1,436845
1,271055
FZ1
40,44857
33,31059
28,314
24,62087
21,78
BZ2
2,494361
2,054179
1,746052
1,518306
1,343117
FZ2
62,65714
51,6
43,86
38,13913
33,73846
BC
1,658354
1,365703
1,160848
1,009433
0,89296
FC
19,06765
15,70277
13,34736
11,6064
10,2672
BP
0,871469
0,71768
0,610028
0,530459
0,469253
FP
3,513271
2,893282
2,45929
2,138513
1,891762
F
756,3176
622,8498
529,4223
460,3672
407,2479
Iμ
3,471215
2,858648
2,429851
2,112914
1,869116
Графики зависимостей тока намагничивания от напряжения при постоянном числе витков и от числа витков при постоянном напряжении.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Асинхронные двигатели серии 4А Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Собленская – М. Энергатомиздат, 1982, — 504с.
2. Методические указания к контрольной работе «Расчет асинхронного двигателя по известным размерам сердечника при отсутствии паспортных данных»/ В.А. Буторин, — Челябинск, 2003, — 32с.
3. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Технология монтажа и ремонта электрооборудования» расчет обмоточных данных асинхронного электродвигателя./ ЧГАУ; Сост. А.В. Частовский, В.А. Буторин. Челябинск, 1989, — 34с.