Курсовая работа: Проектирование асинхронного двигателя

8.2 Расчёт пусковых характеристик с учётом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

Произведём подробный расчёт пусковых характеристик для . Данные расчёта остальных точек представлены в таблице 3.

Индуктивные сопротивления обмоток.

Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре , Тл

, (151)

где  средняя МДС обмотки, отнесённая к одному пазу обмотки статора, А;

рассчитываемый коэффициент;

, (152)

где коэффициент насыщения, ;

ток статора, без учёта насыщения, А;

число параллельных ветвей обмотки статора;

число эффективных проводников в пазу статора;

коэффициент, учитывающий уменьшение МДС паза, ;

коэффициент укорочения шага обмотки, ;

 А

 (153)

 Тл

При  Тл,  по рис. 9.61 (стр. 432 )

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения для открытого паза

, (154)

где уменьшение коэффициента проводимости для полуоткрытых пазов статора;

, (155)

где  значение дополнительного эквивалентного раскрытия пазов статора;

 (156)

 (157)

 мм

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения

 (158)

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения , Ом

 (159)

 Ом

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока

, (160)

где  уменьшение коэффициента проводимости для открытых и полуоткрытых пазов ротора;

, (161)

где высота для закрытых пазов ротора, мм;

 (162)

 мм

 значение дополнительного эквивалентного раскрытия пазов ротора;

 (163)

         

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения

, (164)

Приведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения , Ом

 (165)

 Ом

Коэффициент насыщения

, (166)

где индуктивное сопротивление взаимной индукции, Ом

 (167)

 Ом

Расчёт токов и моментов.

Сопротивление , Ом

 (168)

 Ом

Индуктивное сопротивление, Ом

 (169)

 Ом

Ток в обмотке ротора , А

 (170)     А

Ток насыщения , А

 (171)

 А

Коэффициент насыщения

Кратность пускового тока

, (172)

Кратность пускового момента

, (173)

Критическое скольжение

, (174)

Таблица 3 – Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

№ п/п	Расчетная формула		Скольжение
			1	0,8	0,5	0,2	0,1	0,14
1		-	1,35	1,30	1,20	1,10	1,05	1,08
2		А	3668	3467	3094	2422	1725	2102
3		Тл	4,69	4,43	3,95	3,1	2,21	2,69
4		-	0,5	0,53	0,61	0,72	0,84	0,79
5		мм	4,2	3,95	3,28	2,35	1,34	1,76
6		-	1,17	1,18	1,2	1,25	1,31	1,28
7		-	0,87	0,92	1,06	1,25	1,46	1,37
8		Ом	0,505	0,514	0,538	0,574	0,615	0,597
9		-	1,013	1,013	1,014	1,014	1,016	1,015
10		мм	6,85	6,44	5,34	3,84	2,19	2,88
11		-	1,78	1,86	1,96	2,06	2,17	2,11
12		-	1,05	1,11	1,27	1,5	1,76	1,65
13		Ом	0,593	0,617	0,662	0,72	0,787	0,754
14		Ом	0,6	0,64	0,76	1,3	2,24	1,7
15		Ом	1,11	1,14	1,21	1,3	1,41	1,36
16		А	174,4	168,3	153,9	119,7	83,1	101,1
17		А	177	170,9	156,4	122	84,6	103,1
18		-	1,31	1,29	1,22	1,11	1,04	1,07
19		-	6,2	6,0	5,5	4,3	3,0	3,6
20		-	1,43	1,52	1,82	2,54	2,45	2,59

Графики пусковых характеристик спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором изображены на рисунке 6 и рисунке 7.

Рисунок 6 – Зависимость

Рисунок 7 – Зависимость

Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам.

9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя , 0С

, (175)

где коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду,  по табл. 9.35 (стр. 450);

коэффициент теплоотдачи с поверхности.  по рис. 9.67 б (стр. 450);

 - электрические потери в обмотке статора в пазовой области, Вт;

, (176)

где  Вт по таблице 1;

коэффициент увеличения потерь, ;

 Вт

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки, 0С

, (177)

 расчётный периметр поперечного сечения паза статора, равный для полузакрытых трапецеидальных пазов;

средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости ;

 среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции,  по рис. 9.69 (стр. 453 );

, (178)

, тогда по рис. 9.69 (стр. 453[1])

Перепад температуры в толщине изоляции лобовых частей, 0С

, (179)

где - электрические потери в обмотке статора в пазовой области, Вт; периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки, м,  м; односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки, мм,  мм, по таблице гл. 3;

, (180)

 Вт

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя , 0С

 (181)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя , 0С

 (182)

Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды , 0С

, (183)

где сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя, Вт;

коэффициент подогрева воздуха, Вт/м2∙0С,  по рис. 9.67, б (стр. 450 ); эквивалентная поверхность охлаждения корпуса, м2;

, (184)

, (185)

где  Вт по табл. 1 для ;

 Вт

 Вт

, (186)

где условный периметр поперечного сечения рёбер корпуса двигателя,  м, по рис 9.70 (стр. 453);

 м2

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды , 0С

, (187)

Проверка условий охлаждения двигателя

Требуемый для охлаждения расход воздуха , м3/с

, (188)

где коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса;

, (189)

где коэффициент  при  мм;

 м3/с

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором , м3/с

, (190)

 м3/с

Выполняется условие .

Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха

Вывод: спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Копылов, И.П. Проектирование электрических машин [Текст]: Учеб. пособие для вузов / И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П.Копылова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.:Высш. шк., 2002. – 757 с.

2. Кацман, М.М. Электрические машины [Текст]: Учеб. для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования / М.М. Кацман. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр "Академия", 2003. – 496 с.