Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Федеральное агенство железнодорожного транспортаФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВПО ПГУПС) Кафедра «Электромеханические комплексы и системы»
КУРСОВАЯ РАБОТА Расчёт асинхронного двигателя при ремонте Дисциплина: «Электрические машины»
Выполнил студент Томашполь Р. С.
Уч. шифр 13-ЭТ-339
Санкт-Петербург 2016 Курсовая работа Расчёт асинхронного двигателя при ремонте Исходные данные. Вариант № 40.
По данному варианту из приложения 1 выбираем тяговый электродвигатель (ТЭД) по следующим параметрам: Число пар полюсов (2р) – 6; Степень защиты (IP) – 44; Мощность () – 11 кВт; Определим синхронную частоту вращения двигателя по формуле: Где f – частота (50 Гц); p – число пар полюсов (). Под эти параметры подходит ТЭД 4А160S6У3, который имеет следующие характеристики: · Индукция в воздушном зазоре – 0,75 Тл.; · Линейная нагрузка (А) – 293 А/см; · Плотность тока в проводнике обмотки(J) – 6,9 А/мм2; · Номинальный кпд (ηн) при 100% нагрузке - 0,85; · Cos φ при 100% нагрузке - 0,86; · Напряжение () – В; · · полная длина сердечника статора – 145 мм; · величина воздушного зазора (δ) – 0,45 мм; · Статор: · Обмотка – однослойная концентрическая; · · · Открытие паза статора - 3,7 мм.; · Число эффективных проводников в пазу – 46 мм2; · ; · – ; · Сечение элементарного проводника – 1,094 мм2; · Обмоточный коэффициент – 0,96; Ротор: · Открытие паза ротора – 1,5 мм. По исходным данным выполним расчёт и построение обмотки статора. Для начала определим полюсное деление по формуле: Наибольший шаг наружной катушки: Где q – число катушек в катушечной группе, определяемая по формуле: Где m – число фаз в машине . Наименьший шаг внутренней катушки: Средний шаг обмотки: Фазная зона:
1. Поверочный расчёт двигателя при неизвестной индукции в воздушном зазоре, с заменой диаметра провода в большую и меньшую сторону
«Чистая» длина активной стали статора, мм: Где - полная длина сердечника статора, мм; - коэффициент заполнения пакета сталью. Выполним расчёт геометрии зубцовой зоны. Зубцовое деление статора, мм: Где – наружный диаметр расточки статора, мм; - число пазов статора. Зубцовое деление ротора, мм: - число пазов ротора, - величина воздушного зазора, мм. Расчётная высота ярма статора, мм: Где - высота зубца статора, мм (см. исходные данные). Средняя длина силовой линии в ярме статора, мм: Коэффициент воздушного зазора: Где , – ширина зубца статора и ротора со стороны воздушного зазора, мм; и - открытие паза статора и ротора соответственно. Индукция в воздушном зазоре при известных обмоточных данных и расчётной частоте питающей сети 50 Гц, Тл: Где p – число пар полюсов, определяемое по синхронной или номинальной частоте вращения; – номинальное фазное напряжение; – число параллельных ветвей обмотки статора; - обмоточный коэффициент статора; - число эффективных проводников в пазу. Индукция в зубцах статора, Тл: Где – ширина зубца статора, мм; Индукция в ярме статора, Тл: Магнитное напряжение воздушного зазора, А: Магнитное напряжение в зубцах статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в зубцах, А/м, по таблицам кривых намагничивания для стали зубцов. По таблице при Магнитное напряжение в ярме статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в ярме статора, А/м. По таблице при Суммарное магнитное напряжение, А: Намагничивающий ток, А: Где - число витков обмотки статора; Ток холостого хода, А: Ток холостого хода, %: Сравним полученное значение тока холостого хода с данными, приведёнными на рисунке. , значит, диаметр провода следует увеличивать. Коэффициент заполнения паза проводниками: Где - диаметр изолированного провода (элементарного проводника), мм; - свободная от изоляции площадь паза, мм2.
Расчёт размеров паза статора под обмотку
При поверочных расчётах асинхронной машины, поступающей в ремонт, определение размеров паза для размещения обмотки является одним из важных этапов. Некоторые размеры паза можно определить прямым измерением крайнего листа магнитопровода статора, когда из пазов удалена обмотка и изоляция; другие следует определить с помощью расчёта. К размерам, определяемым прямым измерением (размеры паза «в штампе») можно отнести величины , , , , e (рис.), причём последние две величины, как правило, стандартизирова-ны (табл. 1). Высота клиновой части паза, мм: Где для двигателей с высотой оси вращения до 250 мм включительно, для двигателей с высотой оси вращения свыше 250 мм. Данный ТЭД имеет высоту оси вращения 160 мм, значит Размеры паза «в свету» с учётом припусков на шихтовку, мм: · Ширина в узкой части: · Ширина в широкой части: · Высота: Где припуски по ширине и высоте паза , выбираются по табл. 1 в зависимости от высоты оси вращения. Таблица 1. Припуски по ширине и высоте паза, мм
Высота паза «в свету» без клина и шлица, мм: Площадь поперечного сечения паза «в свету», мм2: Площадь поперечного сечения корпусной изоляцией, мм2: Где - односторонняя толщина пазовой изоляции, мм, выбирается по табл. 2. Таблица 2. Изоляция обмоток из круглого провода статоров асинхронных двигателей напряжением до 660 В и высотой оси вращения до 250 мм.
В однослойных обмотках Площадь поперечного сечения паза для размещения обмотки, мм2: В однослойных обмотках
Для двигателей с должен находиться в пределах 0,72…0,74. Данное условие здесь выполняется. Плотность тока в проводнике обмотки, А/мм2: Где - сечение провода без изоляции (элементарного проводника), мм2; - сечение эффективного проводника, мм2. Линейная нагрузка, А/м: Сделаем заключение о тепловой напряжённости машины, выполнив произведение и сравнив его результат с рекомендациями, приведёнными в приложении 3. Данный результат выше значений, рекомендованных в приложении 3, а значит и тепловая напряжённость машины выше нормы. Для решения этой проблемы и для повышения тока холостого хода следует увеличить диаметр обмоточного провода. При условии по табл. П1.2 приложения 1 выбираем ближайший больший диаметр элементарного проводника и определяем новое предварительное число эффективных проводников в пазу: Где и - старое (исходное) значение числа эффективных проводников в пазу и сечение элементарного проводника (если ); - новое (измененное) сечение элементарного проводника. Данное значение имеет небольшую погрешность. Поэтому его целесообразно округлить, не выполняя расчёт ряда вариантов , когда изменяется число параллельных ветвей методом подбора: По новому окончательному значению определим индукцию в воздушном зазоре: Далее выполним расчёт магнитной цепи до получения значения тока холостого хода, после чего полученное значение тока холостого хода сравним с данными, приведёнными на рисунке Индукция в зубцах статора, Тл: Индукция в ярме статора, Тл: Магнитное напряжение воздушного зазора, А: Магнитное напряжение в зубцах статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в зубцах, А/м, по таблицам кривых намагничивания для стали зубцов. По таблице при Магнитное напряжение в ярме статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в ярме статора, А/м. По таблице при Суммарное магнитное напряжение, А: Намагничивающий ток, А: Ток холостого хода, А: Ток холостого хода, %: Сравним полученное значение тока холостого хода с данными, приведёнными на рисунке. , значит данный ток холостого хода не превышает предельное значение максимального тока холостого хода. Затем рассчитаем коэффициент заполнения паза , плотность тока, линейную нагрузку и коэффициент пропорциональности перегрева . Значение сравним с величинами, приведёнными в приложении 3. Коэффициент заполнения паза проводниками: Данный коэффициент входит в допустимый предел. Плотность тока в проводнике обмотки, А/мм2: Требуется, чтобы данная плотность тока отличалась не более, чем на 10% от рассчитанной ранее. Проверяем: Линейная нагрузка, А/м: Данный результат ниже значений, рекомендованных в приложении 3, а значит и тепловая напряжённость машины ниже нормы. При ремонте рассматриваемой машины допускается использовать провод большего диаметра, поскольку его замена не приведёт к превышению максимальных (предельных) значений тока холостого хода и превышении нормы тепловой напряжённости машины.
2. Поверочный расчёт двигателя при отсутствии обмоточных и паспортных данных
В качестве известных величин принимаем: номинальное напряжение, частота питающей сети, частота вращения (или число полюсов), геометрические размеры магнитопровода, количество пазов (зубцов) статора и ротора, марка стали магнитопровода и толщина её листов (параметры аналога). Расчёт выполним графоаналитическим методом в следующей последовательности: 1. Зададимся 3-мя значениями индукции в воздушном зазоре: Тл. По ним определим соответствующие этим значениям числа эффективных проводников в пазу по формуле: При расчёте делаем допущение о том, что берём из исходных данных, а полученные значения не округляем. 2. При 3-х известных значениях делаем расчёт магнитной цепи в соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 1 до расчёта тока холостого хода. Индукция в зубцах статора, Тл: Индукция в ярме статора, Тл: Магнитное напряжение воздушного зазора, А: Магнитное напряжение в зубцах статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в зубцах, А/м, по таблицам кривых намагничивания для стали зубцов. По таблице при при при Магнитное напряжение в ярме статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в ярме статора, А/м. По таблице при Суммарное магнитное напряжение, А: Намагничивающий ток, А: 3. Сечение эффективного проводника, мм2: Где - коэффициент для проводов с эмалевой изоляцией, - площадь паза «в свету», мм2. 4. Номинальный ток для каждого из 3-х вариантов, А: Где - средняя плотность тока в обмотке статора, при расчётах принимаем После этого определим относительные значения тока холостого хода Ток холостого хода, А: Ток холостого хода, %: 5. По аналогу выбираем и определяем номинальные мощности двигателя при различных значениях индукции в воздушном зазоре Построим зависимость предельного тока для 3-х найденных значений (рис. 2). На этом же графике построим расчётные зависимости , , (рис. 2). По точке пересечения зависимостей и определим мощность , при которой магнитные нагрузки двигателя становятся оптимальными. Для этой мощности по графику определим предварительное число эффективных проводов в пазу . 6. По графику получили значение . Данное число не является дробным, потому округлять его не будем. Таким образом значения и 7. После округления определим окончательное значение по формуле: Затем определим сечение эффективного проводника по формуле: Диаметр элементарного проводника примем 1,685 мм, которому соответствует сечение элементарного проводника Число элементарных проводников Тогда: Определим номинальный ток, номинальную мощность и проверим : Данный коэффициент не входит в допустимый предел. Определим ток холостого хода и сравним его с допустимыми значениями: Индукция в зубцах статора, Тл: Индукция в ярме статора, Тл: Магнитное напряжение воздушного зазора, А: Магнитное напряжение в зубцах статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в зубцах, А/м, по таблицам кривых намагничивания для стали зубцов. По таблице при Магнитное напряжение в ярме статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в ярме статора, А/м. По таблице при Суммарное магнитное напряжение, А: Намагничивающий ток, А: Ток холостого хода, А: Ток холостого хода, %: Сравним полученное значение тока холостого хода с данными, приведёнными на рисунке. , значит данный ток холостого хода не превышает предельное значение максимального тока холостого хода. Определим плотность тока и линейную нагрузку и сравним с допустимыми значениями: Данный результат ниже значений, рекомендованных в приложении 3, а значит и тепловая напряжённость машины ниже нормы. По исходным данным По данной методике была определена мощность Погрешность составляет
4. Пересчёт двигателя на другое напряжение
Пересчёт двигателей на другое напряжение производится с 220/380 В на 380/660 В либо на 127/220 В. При пересчёте известными считаем обмоточные и паспортные данные двигателей и геометрические размеры, которые соответствуют аналогу. Число эффективных проводников в пазу, соответствующее новому напряжению: Где - вновь принятое и исходное фазные напряжения, В. Полученное предварительное значение в случае необходимости округляем. Новое сечение эффективного проводника, мм2: Затем производим разделение эффективного проводника на элементарные: Диаметр элементарного проводника примем , которому соответствует сечение элементарного проводника Число элементарных проводников Тогда: Проверяем Данный коэффициент не входит в допустимый предел. В итоге после пересчёта двигателя на другое напряжение имеем следующие данные: · Число эффективных проводников в пазу – 9 мм2; · · – Проверим разницу при округлении значений и подборке :
5. Пересчёт двигателя на другую частоту питающей сети.
Пересчёт аналога производим исходя из частоты на частоту Полагаем известными все обмоточные и паспортные данные, а также геометрические размеры двигателей, подлежащих пересчёту. Поскольку изменение частоты вращения при пересчёте не превышает 20%, проверку механической прочности вращающихся узлов не проводим. В связи с тем, что напряжение питания предполагается неизменным, новое число эффективных проводников в пазу определяется при допущении о том, что индукция в воздушном зазоре постоянна: Произведём округление : По полученной величине рассчитываем сечение эффективного проводника с последующим разбиением его на элементарные и проверяем коэффициент заполнения паза . Диаметр элементарного проводника примем , которому соответствует сечение элементарного проводника Число элементарных проводников Тогда: Проверяем Данный коэффициент не входит в допустимый предел. Индукция в воздушном зазоре для частоты 60 Гц, Тл.: Мощность двигателя после перехода на новую частоту питания, кВт: Где - новое значение линейной нагрузки, А/м; Ток двигателя при том предположении, что энергетические параметры не изменяются, А:
6. Пересчёт двигателя на более высокую частоту вращения за счёт уменьшения числа полюсов
Считаем известными обмоточные данные двигателей, подлежащих пересчёту (аналога), и их геометрические размеры, напряжение и частота питающей сети после пересчёта остаются также неизменными. Пересчёт производим на ближайшее меньшее число пар полюсов . Порядок расчёта следующий. Проводим проверку механической прочности ротора по его окружной скорости, м/с: Где - частота питающей сети, Гц; - полюсное деление, мм; Т. к. , то расчёт продолжаем. Минимально возможное число полюсов, при котором возможен пересчёт без изменения индукции в воздушном зазоре: Где - высота ярма сердечника статора, мм. Полученное значение округляем до ближайшего большего чётного, т. е. Сравним с новым числом пар полюсов значит дальнейшие расчёты производим при уменьшенном значении индукции, Тл: Где - максимальное значение индукции в ярме статора; - исходное значение магнитной индукции. По значению определим новое предварительное значение числа эффективных проводников в пазу (считаем, что обмоточный коэффициент при пересчёте остаётся неизменным): Полученное число округлим: Далее определим новое сечение эффективного проводника с последующим разбиением его на элементарные и расчётом коэффициента заполнения паза. Новое сечение эффективного проводника, мм2: Затем производим разделение эффективного проводника на элементарные: Диаметр элементарного проводника примем , которому соответствует сечение элементарного проводника Число элементарных проводников Тогда: Проверяем Данный коэффициент не входит в допустимый предел. При дальнейших расчётах делаем допущение о том, что электрические нагрузки двигателя остаются неизменными, т. е. перегрев обмотки статора не увеличивается. Мощность после пересчёта в предположении постоянства энергетических показателей, Вт: Где - линейная нагрузка после пересчёта на другое число полюсов, А/м; - исходное число пар полюсов. Тогда ток двигателя после пересчёта, А: Плотность тока в проводнике обмотки, А/мм2: Данный результат выше значений, рекомендованных в приложении 3, а значит и тепловая напряжённость машины выше нормы. Определим ток холостого хода и сравним его с допустимыми значениями: Индукция в зубцах статора, Тл: Индукция в ярме статора, Тл: Магнитное напряжение воздушного зазора, А: Магнитное напряжение в зубцах статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в зубцах, А/м, по таблицам кривых намагничивания для стали зубцов. По таблице при Магнитное напряжение в ярме статора, А: Где - напряжённость магнитного поля в ярме статора, А/м. По таблице при Суммарное магнитное напряжение, А: Намагничивающий ток, А: Где - число витков обмотки статора; Ток холостого хода, А: Ток холостого хода, %: Сравним полученное значение тока холостого хода с данными, приведёнными на рисунке. , значит данный ток холостого хода не превышает предельное значение максимального тока холостого хода. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что пересчёт двигателя на другую частоту вращения невозможен, поскольку будет превышена норма тепловой напряжённости машины. Т. к. число пар полюсов изменилось, изменится и схема обмотки статора. Выполним по новым исходным данным расчёт и построение обмотки статора. Определим шаг обмотки по формуле: Для определения реального шага используем коэффициент . Принимаем его Тогда, реальный шаг равен: Определим число катушек в катушечной группе: По данным значениям составим наглядную таблицу для каждой фазы:
На рисунке 3 изобразим схему одной фазы (фазы А) двухслойной трёхфазной обмотки статора.
7. Пересчёт двигателя на более низкую частоту вращения за счёт увеличения числа полюсов
Полагаем, что обмоточные и паспортные данные двигателя и его геометрические размеры известны. Напряжение и частота питающей сети остаются при пересчёте неизменными. Корректируем индукцию в воздушном зазоре, индукция в зубцах повышается до максимального значения по формуле: Где - максимальное значение индукции в зубцах статора; - исходное значение магнитной индукции. Рассчитаем новое предварительное значение числа эффективных проводов в пазу соответствующее индукции Полученное число округлим (в большую сторону): Далее определим новое сечение эффективного проводника с последующим разбиением его на элементарные и расчётом коэффициента заполнения паза. Новое сечение эффективного проводника, мм2: Затем производим разделение эффективного проводника на элементарные: Диаметр элементарного проводника примем , которому соответствует сечение элементарного проводника Число элементарных проводников Тогда: Проверяем Данный коэффициент не входит в допустимый предел. При дальнейших расчётах делаем допущение о том, что электрические нагрузки двигателя остаются неизменными, т. е. перегрев обмотки статора не увеличивается. Мощность после пересчёта в предположении постоянства энергетических показателей, Вт: Тогда ток двигателя после пересчёта, А: Плотность тока в проводнике обмотки, А/мм2: Данный результат выше значений, рекомендованных в приложении 3, а значит и тепловая напряжённость машины выше нормы. Определим ток холостого хода и сравним его с допустимыми значениями: Индукция в зубцах статора, Тл: Индукция в ярме статора, Тл:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
<== предыдущая | | | следующая ==> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Маршрут тура:Симферополь - Бахчисарай - Севастополь - Балаклава - Ялта - Гаспра - Никита - Алушта - Судак - Феодосия - Коктебель - Тополевка - Белогорск – Симферополь | | | Поэтому нам нужно активное участие каждого неравнодушного человека, нам нужна ваша поддержка |
Date: 2016-05-15; view: 368; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА... |