Кафедра энергетики и транспорта

Кафедра энергетики и транспорта

 

Курсовой проект

По дисциплине: «Электрические машины и электропривод»

Тема: «Проектирование асинхронного двигателя АИР100L4У3 с мощностью 4 кВт и частотой 69 Гц»

 

 

Выполнил студент:                                                Иванов И.И.

гр.

 

Проверил:                                                                Бесклеткин В.В.

 

Екатеринбург

РГППУ
2019

АННОТАЦИЯ

Курсовой проект содержит 31 лист печатного текста, 7 иллюстраций, 3 таблицы.

Приведен расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии АИР100L4У3 мощностью 4 кВт, включающий в себя:

· выбор главных размеров;

· расчет и построение рабочих и пусковых характеристик;

Приведены: схемы замещения и круговая диаграмма.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Аннотация. 2

Содержание. 3

Введение. 4

Характеристики машины.. 5

1.Выбор главных размеров. 7

2. Определение  и сечения провода обмотки статора. 8

3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. 10

4. Расчёт ротора. 11

5. Расчёт намагничивающего тока. 14

6. Параметры рабочего режима. 15

7 Расчет потерь. 19

8 Расчет рабочих характеристик. 20

9. Расчёт пусковых характеристик. 22

10. Расчет и построение круговой диаграммы.. 27

Заключение. 30

Список использованных источников. 31

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу электропривода большинства механизмов, использующихся во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации составляет более 5% затрат из обслуживания всего установленного оборудования.

Поэтому создание серии высокоэкономических и надежных асинхронных двигателей является важнейшей народно-хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов и трудовых ресурсов.

В серии АИР за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2-3 ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию дефицитных материалов.

Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надежности.

Серия имеет широкий ряд модификаций специализированных исполнений для максимальных удовлетворительных нужд электропривода.

 

Характеристики машины

Тип Машины – асинхронный двигатель АИР100L4 У3

Номинальная мощность	4 кВт
Номинальное фазное напряжение	220В
Число полюсов	2р=4
Степень защиты	IP44
Класс нагревостойкости изоляции	F
Кратность начального пускового момента	2
Кратность начального пускового тока	6
Коэффициент полезного действия	η = 0,84
Коэффициент мощности
Исполнение по форме монтажа	М 1001
Воздушный зазор
Частота сети f1	69 Гц

Геометрические размеры

Статор				Ротор
2р	4		0,5		5.1
Da	168		3		1.5
D	105		3-10		19.3
	130		28		0.5
	0,3		1		1
	36		1		-
	28		1.3		9.2
	4.9		1,38		20
	7.1		0,96		9.2
	16.3		500

 

 

 

Выбор главных размеров

1.Синхронная скорость вращения поля:

2.Высота оси вращения h=100 мм:

3.Внутренний диаметр статора D=105мм:

4.Полюсное деление:

5.Расчетная мощность:

6.Электромагнитные нагрузки:

7.Обмоточный коэффициент для обмотки принимаем:

8. Расчетная длина воздушного зазора:

 

 

9.Отношение:

2. Определение  и сечения провода обмотки статора.

10. Предельные значения  :

мм

11.Число пазов статора:

Принимаем = 36, тогда

12.Зубцовое деление статора:

13.Число эффективных проводников в пазу(a =1):

14.Принимаем а=1, тогда а

15.Окончательные значения:

Значения А и В_δ находятся в допустимых приделах

 

16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно):

17.Сечение эффективного проводника (предварительно):

Принимаем n_эл=1, тогда

Обмоточный проводПЭТМ

18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно):

 

Расчёт ротора

23. Воздушный зазор: δ=0,3 мм

24. Число пазов ротора (при 2p=4 и Z₁=36) Z₂=28

25. Внешний диаметр:

26. Длинна:

 

 

27. Зубцовое деление:

28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажан на вал:

[k_н=0,23 при h=100 мм и 2p=4]

29. Ток в стержне ротора:

[k₁=0,89 при cosϕ=0,84]

30. Площадь поперечного сечения:

[плотность тока в стержне литой клетки принимаем ]

31. Паз ротора

Принимаем

Допустимая ширина зубца:

Размер паза:

Полная высота паза:

Сечение стержня:

32. Плотность тока в стержне:

33'. Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения:

где

Размеры замыкающих колец:

Рис. 2

 

Параметры рабочего режима

42. Активное сопротивление фазы обмотки статора:

Для класса нагревостойкости изоляции расчётная .

Для меди:

Длинна проводников фазы обмотки:

где

Длинна вылета лобовой части катушки:

Относительное значение:

43. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

[

где для алюминиевой обмотки ротора

Приводим  к числу витков обмотки статора:

Относительное значение:

44. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

где h₃=14,08 мм; b=4,5 мм; h₂=0 мм.

β=1;

Рис. 3

 

Относительное значение:

45. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

Приводим х₂ к числу витков статора:

Относительное значение:

    мм 

     

Рис. 4

 

Расчет потерь

46. Основные потери в стали:

 

[ =2,6 Bm/кг; =1,5 для стали 2013 по табл. 6-24, 1];

                                                                                        

47. Поверхностные потери в роторе:

где

48. Пульсационные потери в зубцах ротора:

 

49. Сумма добавочных потерь стали:

50. Полные потери в стали:

51.Механические потери:

[для двигателей 2p=4 коэф.

52. Добавочные потери при номинальном режиме:

53. Холостой ход двигателя:

где

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В курсовом проекте на тему «Проектирование асинхронного двигателя АИР100L4У3 с мощностью 4 кВт и частотой 69 Гц исследовалось влияние увеличения частоты питающего напряжения 69 Гц на характеристики асинхронного двигателя.

Таблица 3

Тип двигателя АИР100L4 У3	Вδ, Тл	X1*	X2*	η	cosφ
Серийный	0.9	0.079	0.14	0.84	0.84
расчетный	0.65	0.1	0.195	0.84	0.84

 

При увеличении частоты уменьшается поток и индукция. При этом диаметр статора и его длина совпадают с серийным.

Если напряжения в расчетном двигателе, то индукция ведет к уменьшению намагничивающего тока, к уменьшению реактивной мощности, что ведет к проведению потока через магнитную цепь машины.

При увеличении частоты возрастает индуктивное сопротивление обмоток. Это приводит к уменьшению максимального тока, а также к уменьшению диаметра окружности круговой диаграммы.

На круговой диаграмме видно, что максимальный момент идет к уменьшению, а также увеличивается индуктивное сопротивление, которое сдвигает ток в роторе, который создает вращающий поток статорной обмотки. Это ведет к уменьшению электромагнитного момента.

Ток номинальный достигается при большом скольжении и это привод к увеличению электрических потерь, а также к снижению КПД.

 

Кафедра энергетики и транспорта

 

Курсовой проект

По дисциплине: «Электрические машины и электропривод»

Тема: «Проектирование асинхронного двигателя АИР100L4У3 с мощностью 4 кВт и частотой 69 Гц»

 

 

Выполнил студент:                                                Иванов И.И.

гр.

 

Проверил:                                                                Бесклеткин В.В.

 

Екатеринбург

РГППУ
2019

АННОТАЦИЯ

Курсовой проект содержит 31 лист печатного текста, 7 иллюстраций, 3 таблицы.

Приведен расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии АИР100L4У3 мощностью 4 кВт, включающий в себя:

· выбор главных размеров;

· расчет и построение рабочих и пусковых характеристик;

Приведены: схемы замещения и круговая диаграмма.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Аннотация. 2

Содержание. 3

Введение. 4

Характеристики машины.. 5

1.Выбор главных размеров. 7

2. Определение  и сечения провода обмотки статора. 8

3. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. 10

4. Расчёт ротора. 11

5. Расчёт намагничивающего тока. 14

6. Параметры рабочего режима. 15

7 Расчет потерь. 19

8 Расчет рабочих характеристик. 20

9. Расчёт пусковых характеристик. 22

10. Расчет и построение круговой диаграммы.. 27

Заключение. 30

Список использованных источников. 31

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и составляет основу электропривода большинства механизмов, использующихся во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуатации составляет более 5% затрат из обслуживания всего установленного оборудования.

Поэтому создание серии высокоэкономических и надежных асинхронных двигателей является важнейшей народно-хозяйственной задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и высококачественный ремонт играют первоочередную роль в экономии материалов и трудовых ресурсов.

В серии АИР за счет применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при данных высотах оси вращения повышена на 2-3 ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дает большую экономию дефицитных материалов.

Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надежности.

Серия имеет широкий ряд модификаций специализированных исполнений для максимальных удовлетворительных нужд электропривода.

 

Характеристики машины

Тип Машины – асинхронный двигатель АИР100L4 У3

Номинальная мощность	4 кВт
Номинальное фазное напряжение	220В
Число полюсов	2р=4
Степень защиты	IP44
Класс нагревостойкости изоляции	F
Кратность начального пускового момента	2
Кратность начального пускового тока	6
Коэффициент полезного действия	η = 0,84
Коэффициент мощности
Исполнение по форме монтажа	М 1001
Воздушный зазор
Частота сети f1	69 Гц