АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра электропривода и автоматизации

промышленных установок

 

 

 

 

 

 

 

 

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГЛАВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

 

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

(Расчет геометрических размеров и обмоток)

 

Методические указания к курсовой работе

для студентов специальности 6N0718 – Электроэнергетика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы

2005

 

СОСТАВИТЕЛИ: В.С. Новокшенов, Р.М.Шидерова.

Специальные главы электрических машин. Асинхронные двигатели с фазным ротором (Расчет геометрических размеров и обмоток). Методические указания к курсовой работе (для студентов специальности 6N0718 – Электроэнергетика).- Алматы: АИЭС, 2005.–33с.

 

 

 

 

Методические указания содержат варианты задания на курсовую работу, определение главных размеров асинхронного двигателя, расчет обмоток статора и ротора и включают в себя необходимые справочные материалы и таблицы.

Методические указания предназначены для студентов специальности 6N0718 – Электроэнергетика.

Ил. 11, табл. 12, библ. – 10 назв.

 

 

 

 

 

 

Рецензент: д-р техн. наук, проф. П.И.Сагитов. 

 

 

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2005 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© Алматинский институт энергетики и связи, 2005 г.

Введение

 

Курсовая работа должна научить студента применять полученные теоретические знания при решении конкретной инженерной задачи - проектировании асинхронного двигателя с фазным ротором общепромышленного назначения.

Курсовая работа должна содержать:

а)  задание на курсовую работу;

б) расчетную записку, содержащую электромагнитный расчет, эскизы, поясняющие основные решения, таблицы, в которые сводятся основные и расчетные данные. На каждом листе расчетной записки должны быть оставлены поля. Текст должен содержать расчетные формулы в общем виде. У каждой величины, являющейся результатом вычислений, должна быть указана размерность.

Все расчеты выполняются на ЭВМ с использованием приложения Mathcad.

При выполнении курсовой работы следует пользоваться рекомендуемой литературой.

Курсовая работа, выполненная не по заданию, соответствующему цифрам шифра и первой букве фамилии, должна быть выполнена заново. На обложке пояснительной записки обязательно должны быть указаны шифр и специальность студента.

Вариант задания выбирается по таблицам 1, 2, 3.

 

Таблица 1

 

Послед-няя

цифра шифра

Х1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

0

Номи-нальная мощ-

ность (кВт) Р

 

2

 

2,2

 

18,5

 

3,0

 

30

 

4,0

 

37

 

5,5

 

45

 

75

Испол-нение

защ

закр. обд.

защ.

закр. обд.

защ.

закр. обд.

защ.

закр. обд.

защ.

защ.

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

Предпоследняя цифра шифра

 

0

 

9

48

 

7

 

6

 

5

 

4

 

3

 

2

 

1

Линейное напряжение питающей сети (В)

3380

 

380

 

380

 

380

 

380

 

380

 

380

 

380

 

380

 

380

Соединение обмотки статора

Y

 

Δ

Δ

Y

Δ

Y

Y

Δ

Y

Δ

 

Таблица 3

 

Начальная буква фамилии студента

А,

Б,

Л

В,

Г,

Я

Б,

Е.

Ж,

З,

И

К,

М,

О

Н,

П,

Р

Т,

У,

Ф

С,

Ч,

Х

Ц,Ш,

Щ

Э,

Ю

Синхрон-ная  частота вращения, n1 (об/мин)

 

1500

 

1000

 

750

 

1000

 

1500

 

1500

 

750

 

1000

 

750

 

1500

Обмотка ротора

 

фазная

Примечание - В задании приведено линейное напряжение - U;

фазное напряжение - U зависит от способа соединения     обмотки статора.

 

 

1 Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

 

Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора D1 и расчетной длины воздушного зазора  lδ.

Внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями, зависящими от числа полюсов, с наружным диаметром статора D, в свою очередь определяющим высоту оси вращения h.

В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей последовательности:

1.1 Высоту оси вращения предварительно определяют по таблицам 4 и 5 для заданных значений P и 2p в зависимости от исполнения двигателя.

1.2 Далее определяется наружный диаметр сердечника статора, исходя из минимальных отходов и припусков на штамповку (при указанных стандартных размерах ленты и листов электротехнической стали), согласно таблице 6.

1.3 Как показал опыт проектирования большого числа асинхронных двигателей, внутренний диаметр сердечника D1 находится в определенном соотношении с наружным

,

 

где коэффициент KD определяется по таблице 7.

 

Таблица 4- Значения высоты оси вращения со степенью

защиты   IР44

 

Высота оси вращения, h,(мм)

Номинальная мощность (кВт) со степенью защиты IР44 при 2p

2

4

6

8

10

12

90

3,0

2,2

1,5

0,75

1,1

-

-

-

-

100

4,0

5,0

3,0

4,0

-

2,2

-

1,5

-

-

-

-

112

7,5

5,5

3,0

4,0

2,2

3,0

-

-

-

-

132

-

11

7,5

11

5,5

7,5

4,0

5,5

-

-

-

-

160

15

18,5

15

18,5

11

15

7,5

11

-

-

-

-

180

22

30

22

30

-

18,5

-

15

-

-

-

-

200

37

45

37

45

22

30

18,5

22

-

-

-

-

225

55

55

37

30

-

-

-

-

280

110

132

110

132

75

90

55

75

-

-

-

-

315

160

200

160

200

110

132

90

110

55

75

45

55

355

250

315

250

315

160

200

132

160

90

110

75

90

 

Таблица 5 - Значение высоты оси вращения со степенью

 защиты IP23

 

Высота оси вращения, h,(мм)

Номинальная мощность (кВт) со степенью защиты IP23 при

2

4

6

8

10

12

160

22

30

18,5

22

11

15

7,5

11

-

-

-

-

180

37

45

30

37

18,5

22

15

18,5

-

-

-

-

200

55

75

45

55

30

37

22

30

-

-

-

-

225

90

5

45

37

-

-

250

110

132

90

110

55

75

45

55

-

-

-

-

280

60

00

132

160

90

110

75

90

-

-

-

-

315

-

250

200

250

132

160

110

132

75

90

55

75

355

315

400

315

400

200

250

160

200

110

132

90

110

 

 

Таблица 6 - Таблица для выбора наружного диаметра

сердечника  статора

 

h,мм

 

D

 

h,мм

 

D

 

h,мм

 

D

 

h,мм

 

D

 

6

0,089

90

0,149

160

0,272

250

0,437

63

0,1

100

0,168

180

0,313

280

0,530

71

0,116

112

0,191

200

0,349

315

0,590

80

0,131

132

0,225

225

0,392

355

0,660

 

Таблица 7 - Значения коэффициента KD

 

2

4

6

8-12

КD

0,52-0,57

0,64-0,68

0,7-0,72

0,74-0,77

 

1.4 Далее находят полюсное деление τ (м)

.                                                 (1.1)

1.5 Расчетную мощность асинхронного двигателя PЕ ,(кВА) определяют по заданной номинальной мощности

 

.                                       (1.2)

Предварительные значения η (в относительных единицах) и cosφ1 могут быть взяты по рисунку 1.1,  а   по рисунку 1.2.

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок - линейной токовой нагрузки А1 и максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре Вδ - должен быть проведен особо тщательно, так как они определяют не только расчетную длину сердечника, но и в значительной степени характеристики двигателя.

1.6 Рекомендации по выбору Вδ и А1 представлены на рисунках 1.3 и 1.4. На каждом из рисунков даются области их допустимых значений.

1.7 Значения коэффициента полюсного перекрытия αδ и коэффициента формы поля kВ предварительно принимают равными

                                         (1.3)

1.8 Предварительное значение обмоточного коэффициента для однослойных обмоток Коб1 =0,950,96, для двухслойных при 2р=2 Коб1 =0,820,86 и при большей полюсности  Коб1 =0,910,92 (выбор типа обмотки по таблице 8).

 

1.9 Синхронная угловая частота вращения вала двигателя Ω, рад∕сек, рассчитывается по формуле

    или       ,                               (1.4)

где n1 - синхронная частота вращения, об⁄мин;

       f1 -частота питания, Гц.

 

1.10 Расчетная длина воздушного зазора  с учетом значения αδ(м)

.                                     (1.5)

 

а) – со степенью защиты IР44 мощностью до 30 кВт; б) – со степенью защиты IР44 мощностью до 400 кВт; в) – со степенью защиты IР23

 

Рисунок 1.1 – Примерные значения КПД  и  cosj асинхронных

двигателей

 

1.11 Критерием правильности выбора главных размеров D1 и lδ служит отношение , которое должно находиться в пределах, указанных на рисунке 1.5 для принятого исполнения двигателя. Если λ оказывается чрезмерно большим, то следует повторить расчет для ближайшего из стандартного ряда бόльшей высоты оси вращения h, а если λ слишком мало, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h.

На этом выбор главных размеров заканчивается.

 


 

 


1.12 Для расчета магнитной цепи, помимо lδ, необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечника статора (l1 и lст1). В асинхронных двигателях, длина сердечников статоров которых не превышает 0,25-0,3м, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции

.                                                    (1.6)

В более длинных машинах сердечники подразделяют на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами.

1.13 Стандартная ширина радиального воздушного канала между пакетами bк=0,01м. Число пакетов nпак. и их длина lпак. связаны с расчетной длиной следующим соотношением

 м,

целое число.

 

1.14 При этом число радиальных каналов

.

1.15 Длина стали сердечника статора двигателя

.                                          (1.7)

1.16 Конструктивная длина сердечника статора

.                                          (1.8)

1.17 Окончательное значение

.

 

 

2 Определение числа пазов статора  и расчет обмотки статора

 

Число витков фазы обмотки должно быть таким, чтобы линейная нагрузка и индукция в воздушном зазоре как можно ближе совпадали с их значениями, принятыми предварительно при определении главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки.

2.1 Тип обмотки и форма пазов статора выбирается по таблице 8. Пазы статора машин переменного тока приведены на рисунках 3.1, 3.3.

 

2.2 Число пазов статора

 

,                                               (2.1)

 

где m1 - число фаз обмотки статора (m1=3);

     q1 - число пазов на полюс и фазу выбирается по таблице 8.

 

2.3 Зубцовое деление статора

 .                                                     (2.2)

 

2.4 Номинальный фазный ток обмотки статора (А)

,                                             (2.3)

где m1 - число фаз статора, U - фазное напряжение.

(При соединении обмотки "Y" , при соединении "Δ" ).

 

 

Таблица 8 - Рекомендуемые форма паза, тип обмотки статора,

                        значения q1, а1, Δ1

 

 

h, мм

 

 

 

Форма пазов статора

 

Тип обмотки статора

 

q1

 

а1

Плотность тока Δ1

 

Закры-тое ис-полне-ние

Защи-щенное испол-нение

80÷

112

2

 

4

 

Трапеце-идальная

Однослойная

всыпная

4

 

2,3

 

1;2

 

6,3÷6,5

 

6,5÷8

132÷

160

2

 

4

 

6

8

 

 

То же

Двухслойная всыпная

Однослойная всыпная

То же

То же

 

 

6

3,4

 

2,3

2

 

 

1;2

1;2

 

1;2

1;2

 

 

6,3÷6,5

5,5÷6

 

5÷6

5÷6

 

7,5÷8,5

6,5÷7,5

 

6,5÷7

6÷6,5

180÷

315

2

 

4,6

8

 

 

То же

Двухслойная всыпная

То же

То же

 

 

5,6

3,4

3

 

2

2;3;4

 

6,2÷5,2

6÷5

6÷5

 

7÷6

6,5÷5,5

6,5÷5,5

355

2

 

4,6

 

8

Прямо-уголь-ные полу-открытые

 

Двухслойная из жестких полукатушек

8

 

4,5

 

3,4

2

 

3;4;6

 

4

5÷4

 

4÷3,5

 

3,8÷4

5,5÷4,5

 

5,5÷4,5

 

5÷4,5

355

10

12

Трапеце-идальные полу-закрытые

Двухслойная всыпная

 

 

2,3

 

5/6

 

3,8÷4

 

5÷4,5

 

Как видно из таблицы, с увеличением мощности и с уменьшением частоты вращения [n=n1(1-S), n1=], т.е. с ухудшением условий охлаждения, рекомендуемые значения плотности тока имеют тенденцию к их снижению (уменьшению),  1 - в А/мм2.

 

 

2.5 Число эффективных проводников на паз

,                                                  (2.4)

где а1 - число параллельных ветвей выбирается по таблице 8.

Полученное из (2.4) число uП1 округляют до ближайшего целого, а для двухслойной обмотки оно должно быть четным.

2.6 Число витков в фазе обмотки статора

.                                                  (2.5)

2.7 Двухслойная обмотка обычно выполняется петлевой с укороченным шагом по пазам

ц.ч.,                                               (2.6)

где - укорочение шага, при 2р=2 β=0,58÷0,63, при 4,   b1»0,83.

Однослойная обмотка выполняется диаметральным шагом

, т.е..                                               (2.7)

2.8 Одним из важнейших параметров обмотки статора является ее обмоточный коэффициент

,                                              (2.8)

где коэффициент укорочения обмотки

;                                            (2.9)

коэффициент распределения обмотки

 

,                                     (2.10)

где a=2pq1/Z- угол фазной зоны.

 

2.9 Магнитный поток (Вб)

 

.                                              (2.11)

2.10 Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл)

.                                                  (2.12)

2.11 Уточненное значение линейной нагрузки (А/м)

. 

Уточненные значения не должны отличаться от предварительно выбранных  более, чем на 10%.

2.12 Плотность тока в обмотке статора (предварительно) выбирается в соответствии с таблицей 8.

2.13 Сечение эффективного проводника фазы(предварительно), (мм2)

.                                          (2.13)

2.14 Для всыпных обмоток по технологическим условиям укладки их в пазы диаметр обмоточного провода не должен превышать значения 1,4-1,8 мм (соответствующие им максимальные сечения провода мм2). Если , то эффективный проводник выполняют из нескольких элементарных – nэл1. Число элементарных проводников в эффективном

=целому числу.

Сечение элементарного проводника (предварительно)

.                                                     (2.14)

По таблице приложения А1 выбирается ближайший по сечению стандартный проводник, этим окончательно определяется сечение элементарного проводника и его диаметр duп1.

При расчете обмотки статора с жесткими катушками площадь  поперечного сечения прямоугольного провода не должна превышать 18мм2. Если Sэф1 больше 16мм2, то эффективный проводник необходимо выполнить из нескольких элементарных

Сечение элементарного проводника предварительно определяется по (2.14).

2.15 Плотность тока в обмотке статора (уточненное значение)

.                                  (2.15)

 

 

 3 Расчет размеров пазов статора

 

А. Расчет размеров трапецеидального полузакрытого паза

 всыпной обмотки статора (рисунок 3.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

      3.1 Сначала определяется ширина зубца bz1 по рекомендуемому значению индукции в зубцах Вz1

,                                             (3.1)

                                          

  где  Kс =0,95-0,97- коэффициент заполнения сталью магнитопровода (0,97 для h=132 – 250мм, 0,95 для h=280-355мм).

 ВZ1- согласно таблице 9.

 

 

Таблица 9 – Рекомендуемые значения индукции в ярме и

 зубцах     статора

 

 

Ва (Тл)

Трапецеидальный паз

Прямоугольный паз

ВZ (Тл)

ВZmax (Тл)

Закрытое

Защищенное

Закрытое

Защищенное

1,4 –1,65

1,75-1,95

1,8-2,0

1,85-2,0

1,9-2,1

 

 

3.2 Высота ярма статора (м)

,                                            (3.2)

где Ва1 согласно таблицы 9.

 

3.3 Высота зубца (м)

.                                      (3.3)

 

3.4 Высота паза .

 

3.5 Наименьшая ширина паза в штампе (м)

                 .                  (3.4)

 

3.6 Наибольшая ширина паза в штампе (м)

 .

 

3.7 Ширина шлица bш1 должна быть такой, чтобы можно было уложить в пазы катушки по одному проводу отсюда ширина шлица (м)

 

 ,                              (3.5)

 

где duп1 - диаметр провода с изоляцией (мм);

       bu – толщина пазовой изоляции, по таблице 10 (мм).

Высота шлица (м) м. Угол  при высоте оси вращения мм и  при мм.

3.8 Высота клиновой части паза (м)

.                                              (3.6)

3.9 Площади поперечного сечения паза в свету (мм2) определяются с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников  ,  (3.7)

        где  и  - согласно таблице 11.

 

 

Таблица 10 – Конструкция системы изоляции и элементы крепления всыпной обмотки статора двигателей

 

Пози-ция на рисунке

3.2

Наименование

Материал

Число слоев

Наименование, марка

Толщина, (мм)

Высота оси вращения h=50132мм (рисунок 3.2a)

1

 

 

2

Коробка пазовая

(пазовая изоляция)

 

Крышка пазовая

Бандаж лобовых частей

Пропитка

 

Покрытие лобовых частей

Пленка полиэтилен-терифталатная ПЗТФ

 

То же

Нить полиэфирная

 

Лак МЛ-2, компаунд КП-34

Эмаль ГФ-92ГС

 

0,2

 

0,25

 

1

 

1

Высота оси вращения h=160250мм (рисунок 3.2б)

1

 

3

2

Коробка пазовая

(пазовая изоляция)

Крышка пазовая

Прокладка между-слойная

 

Пленкосинто-картон ПСКФ или изоном

То же

То же

 

 

0,4

 

0,5

0.5

1

 

1

1

Высота оси вращения h=280355мм (рисунок 3.2в)

1

 

 

2

 

3

 

 

4

 

Коробка пазовая

(пазовая изоляция)

 

Прокладка

 

Прокладка между-слойная

 

Клин пазовый

Класс нагрево-стойкости. Стекло-ткань ЛСП

Электронит

 

Стеклослюдопласт ГИТ-Т-ЛСБ

 

Стеклослюдопласт ГИТ-Т-ЛСБ

 

 

 

0,15

 

0,3

 

0,45

 

1

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

Таблица 11 -  Припуски на шихтовку

 

Высота оси вращения h, (мм)

Припуски (м)

По ширине паза -

По высоте паза -

50÷132

160÷250

280÷355

0,0001

0,0002

0,0003

0,0001

0,0002

0,0003

 

3.10 Выбираем класс изоляции обмотки статора: в двигателях с высотами оси вращения h=50132мм рекомендуется применять систему изоляции класса нагревостойкости В, а в двигателях с h=160355мм - класса нагревостойкости F.

Конструкция изоляции всыпной обмотки статора приведена соответственно в таблице 10.

3.11 Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой (мм)

,                                                (3.8)

где  - площадь поперечного

        сечения пазовой изоляции (мм);

        bи – ее толщина (мм);

для двухслойных обмоток коэффициент а=1,6, для однослойных а=1.

 

3.12 Коэффициент заполнения паза

.                                           (3.9)

  3.13 Полученное значение коэффициента заполнения должно находиться в рекомендуемых пределах . Если значение коэффициента Kз1 выходит за рекомендуемые пределы, то его необходимо скорректировать либо за счет изменения плотности тока (т.е. за счет изменения площади сечения элементарного проводника, а следовательно, и его диаметра duп1), либо за счет изменения в рамках рекомендуемых значений Ва1 и Вz1 (т.е. за счет изменения размеров и площади поперечного сечения паза ), либо за счет того и другого, либо, наконец, за счет изменения электромагнитных нагрузок Вd , А.

3.14 После окончательного определения размеров паза необходимо пересчитать индукцию в зубце

.

 

 

 

В. Расчет размеров прямоугольного полуоткрытого и открытого пазов (рисунок 3.3) обмотки статора с жесткими секциями

 

3.15 Предварительная ширина зубца статора в наиболее узком месте (м)

,                                         (3.10)

где Вz1max- рекомендуемое максимальное значение индукции в

        наиболее узком сечении зубца, выбирается по таблице 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.16 Зубцовое деление в наиболее узком месте (м)

,                   (3.11)

м,

где - по таблице 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 12 - Конструкция системы изоляции жесткой обмотки

статора  (класс нагревостойкости F)

 

Пози-ция на рисунке 3.4

Наименование

Материал

Число слоев

Наименование, марка

Толщина, (мм)

1

 

2

 

 

3

 

4

 

5

Коробка пазовая

 

Скрепление пазовой части полукатушки

 

Прокладка

 

Клин пазовый

 

Прокладка междуслойная

 

 

Стеклослюдопласт ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ

Лента стеклянная ЛЗС или лента лавсановая тафтяная

Стеклотекстолит СТЗФ-1

Стеклотекстолит СТЗФ-1

Стеклотекстолит СТЗФ-1

 

 

0,55

0,2

0,16

 

0,5

 

2,5

 

0,5

 

 

 

1

1(враз-бежку)

 

1

 

      -

   

1

 

 

3.17 Предварительная ширина паза в штампе (мм)

.                                              (3.12)

3.18 Предварительная высота ярма и зубца (паза) определяется по п.п.3.2, 3.3.

3.19 После этого производится разработка конструкции паза согласно таблицы 12. Число и сечение эффективных проводников (если надо, они подразделяются на элементарные) известно из расчета – п.п.2.13, 2.14. Размеры прямоугольных проводников, число их по высоте и ширине паза были бы близки к предварительным – п.п. 3.16, 3.17 (разница должна быть не более 5-10%). Размеры стандартных проводников приведены в таблице приложения В.

Таким образом, получаем окончательное (уточненное) значения bп1, hп1.

3.20 Окончательное значение ширины зубца статора в наиболее узком и широком месте (м)

      ,               (3.13)           

 где                            .                            (3.14)                                

 

3.21 Индукции в наиболее узком и широком местах зубца (м)  

;

.                     (3.15)

 

3.22 Индукция в ярме статора (Тл)

, где .          (3.16)

3.23 Окончательное значение плотности тока – по (2.15).

Окончательные значения  должны удовлетворять рекомендуемым значениям (таблицы 8 и 9).

 

 

4 Расчет размеров сердечника, числа пазов и обмотки

фазного ротора

 

4.1 Наружный диаметр сердечника ротора (м)

,                                                    (4.1)

где воздушный зазор принимается, (м)

.                                          (4.2)

 (Значение  округляется до четвертого знака).

4.2 Внутренний диаметр сердечника ротора (он же диаметр вала) в (м)

.                                             (4.3)

4.3 Конструктивная длина сердечника и длина стали сердечника (м)

.                             (4.5)

Число фаз обмотки статора

.

4.5 Число пазов на полюс и фазу ротора

 или .                                      (4.6)

4.6 Число пазов ротора

.                                                  (4.7)

4.7 В двигателях с мм применяется двухслойная петлевая обмотка с мягкими секциями, которые выполняются из круглого провода и укладываются в полузакрытые трапецеидальные пазы(рисунок 4.1а). При мм применяется жесткая волновая обмотка, которая укладывается в  полузакрытые прямоугольные пазы (рисунок 4.1б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет числа витков и эффективных проводников в пазу:

 

а) всыпная обмотка (с мягкими секциями)

 

4.8 Число витков обмотки (предварительное)

;                                                  (4.8)

- рассчитывается по п.п.2.7,2.8, с заменой индекса 1 на 2;

В при мм соответственно.

 

Эффективное число проводников в пазу

целое четное число.                   (4.9)

Число параллельных ветвей .

Уточненное число витков обмотки

.                                                         (4.10)

После этого по (4.8) определяется уточненное значение Э.Д.С. Е2.;

 

б) обмотка с жесткими секциями

 

Эффективное число проводников волновой обмотки ротора всегда выбирается равным двум (т.е. ), , поэтому

.                                                    (4.10)

После этого определяется Е2 по (4.8).

4.9 Ток обмотки ротора

.                                       (4.11)

4.10 Сечение эффективного проводника (предварительно) мм

.                                               (4.12)

Для закрытых двигателей (степень защиты ) А/мм2, для открытых (степень защиты ) – на 20% больше.

 

4.11 Число элементарных проводников  в эффективном проводнике в всыпных обмотках (с мягкими секциями) определяется также, как и для обмотки статора – см. п. 2.14. В обмотках же ротора с жесткими секциями .

 

4.12 Плотность тока в обмотке ротора (уточненное значение)

.                                           (4.13)

 

5 Расчет размеров пазов ротора

 

А. Расчет размеров трапецеидального полузакрытого паза ротора (рисунок 4.1а) со всыпной обмоткой производится так же, как и для статора.

 

5.1 Ширина зубца ротора (м)

;  ,                                   (5.1)

где - по таблице 9.

5.2 Предварительная высота паза (м) ротора определяется по эмпирическим формулам

 для мм;         (5.2)        

 

 для   мм.

 

5.3 Минимальная ширина паза

,    а       .                                  (5.3)

5.4 Ширина шлица  и его высота  (м) – по п. 3.7 (при этом индекс 1 заменяется на индекс 2).

5.5 Высота клиновой части

 (м).

 

5.6 Максимальная ширина паза

,     .                (5.4)

                  

5.7 Площадь поперечного сечения паза и коэффициент заполнения паза определяется по п.п. 3.9÷3.13 (при этом индекс 1 заменяется на индекс 2).

 

В. Расчет размеров прямоугольного паза (рисунок 5.1б) обмотки

ротора с прямоугольными секциями

 

5.8 Предварительная высота зубца – по п.5.2.

5.9 Предварительная ширина зубца ротора в наиболее узком месте (м)

 

;                                           (5.5)

 

где - по таблице 9, - по (5.1).

 

5.10 Предварительная ширина паза в штампе (м)

 

; .               (5.6)

 

5.11 После этого производится разработка конструкции паза согласно таблицы 13. Сечение эффективного проводника известно из (4.12), число эффективных проводников в пазу жесткой обмотки ротора всегда равно двум (); размеры проводников (см. приложение 2) подбираются таким образом, чтобы высота и ширина паза с учетом изоляции были бы близки к предварительно найденным.

 

 

Таблица 13 – Конструкция систем изоляции жесткой обмотки фазного ротора (класс нагревостойкости F)

 

Пози-ция на рисунке 5.1

 

Наименование

Материал

Число слоев

Наименование, марка

Толщина, (мм)

1

 

2

 

 

 

 

 

3

 

4

Коробка пазовая

 

Изоляция пазовой части стержня

 

Изоляция лобовой части стержня

 

Прокладка

 

Клин пазовый

 

Пленкостеклоткань

Г-ТП-2ПХ-ПЭ-942

Пленкосинтофолий

ПСФ-Ф

 

Лента стеклослюдо-пластовая ЛИФ-ПЭ-934-ТП

Стеклотекстолит СТЭФ-1

Стеклотекстолит СТЭФ-1

 

0,17

 

0,15

 

 

0,13

 

 

0,5

 

-

 

1

 

3

 

1 (впол-нахлес-та)

 

 

1

 

-

 

 

 

5.12 После этого определяется окончательно (м)

, - по формуле (5.6),                         (5.7)

 

, ,                 (5.8)           

 

м,  м.

 

5.13 Индукция в наиболее узком и в широком местах (Тл)

;

.                           (5.9)

 

 


 

 


5.14 Индукция в ярме ротора (Тл)

.      (5.10)              

 

5.15 Окончательное значение плотности тока .

Окончательные значения  не должны превышать рекомендуемых значений – см. таблицу 3.1 и п.4.10.

 

Далее на основании результатов расчета, выполненных по данному методическому указанию, производится определение параметров и рабочих характеристик двигателя по [10].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение А

     Таблица А1- Диаметры и площади поперечного сечения круглых медных         эмалированных проводов

 

Номинальный диаметр неизолированного провода, мм

Среднее значение диаметра изолированного провода, мм

Площадь поперечного сечения неизолированного провода, мм2

0,45

0,49

0,1590

0,475

0,515

0,1772

0,50

0,545

0,1963

0,53

0,585

0,221

0,56

0,615

0,246

0,60

0,655

0,283

0,63

0,69

0,312

0,67

0,73

0,353

0,71

0,77

0,396

0,75

0,815

0,422

0,80

0,865

0,503

0,85

0,915

0,567

0,90

0,965

0,636

1,0

1,08

0,785

1,06

1,14

0,883

1,12

1,2

0,985

1,18

1,26

1,094

1,25

1,33

1,227

1,32

1,405

1,368

1,4

1,485

1,539

1,5

1,585

1,767

1,6

1,685

2,011

1,7

1,785

2,27

1,8

1,895

2,54

1,9

1,995

2,83

 

 

 

 

 

 

 


 

Приложение В

Таблица В1- Номинальные размеры прямоугольной проволоки (мм)

 

По большей стороне голого провода - δ

по меньшей стороне голого провода - а

1,56

1,81

1,95

2,10

2,44

2,63

2,83

3,05

3,28

3,53

3,80

4,1

Примечание

2,1

3,07

3,32

-

3,95

-

-

 

 

-

-

-

-

Двухсторонняя толщина изоляции прямоугольных обмоточных проводов ПЭТВП (класс нагревостойкости В) – 0,15мм, обмоточных проводов ПЭТП(класс нагревостойкости)  - 0,2мм.

2,26

3,32

3,83

-

-

-

-

 

 

-

-

-

-

2,44

3,6

4,21

4,55

4,64

5,37

-

 

 

-

-

-

-

2,63

3,8

4,55

4,92

5,04

5,94

6,44

 

 

-

-

-

-

2,83

4,2

4,91

5,31

5,46

6,43

-

7,53

 

-

-

-

-

3,05

4,55

5,31

5,74

5,93

6,96

7,54

8,15

8,72

-

-

-

-

3,28

4,91

5,73

6,19

6,41

7,52

8,15

8,80

9,51

10,3

-

-

-

3,53

5,3

6,18

6,67

6,93

8,13

8,80

9,51

10,3

11,1

12,0

12,9

-

3,8

5,72

6,67

7,20

7,50

8,79

9,51

10,3

11,1

12,0

-

13,9

-

4,1

6,19

7,21

7,79

8,13

9,52

10,3

11,1

12,0

13,0

14,0

15,1

15,9

4,2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

4,4

6,65

7,75

8,37

8,76

10,2

11,1

12,0

12,9

13,9

15,0

16,2

17,1

 

 

 

 

 

 

      Продолжение таблицы В1

 

По большей стороне голого провода b

по меньшей стороне голого провода - а

1,16

1,35

1,45

1,56

1,81

1,95

2,10

2,44

2,63

2,83

3,05

3,53

4,5

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

4,7

5,24

6,14

6,61

7,12

8,30

8,96

9,39

11,0

11,9

12,8

13,8

16,1

5,1

5,71

6,68

7,19

7,75

9,02

9,74

10,2

11,9

12,9

13,9

15,1

17,5

5,5

6,17

7,22

7,77

8,37

9,75

10,5

11,1

12,9

14,0

15,1

16,3

18,9

5,9

6,63

7,76

8,35

8,99

10,5

11,3

11,9

13,9

15,0

16,2

17,5

20,3

6,4

7,21

8,43

9,07

9,77

11,4

12,3

12,9

15,1

16,3

17,6

19

22,1

6,9

7,79

9,11

9,79

10,6

12,3

13,3

14,0

16,3

17,7

19,0

20,6

23,1

7,4

8,37

9,78

10,5

11,3

13,3

14,2

15,0

17,6

19,0

20,4

22,1

25,6

8,0

9,07

10,6

11,4

12,3

14,4

15,4

16,3

19,0

20,5

22,1

23,9

27,7

8,6

9,17

11,4

12,3

13,2

15,5

16,6

17,6

20,5

22,1

23,8

25,7

29,9

9,3

10,58

12,4

13,3

14,3

16,6

17,9

19,0

22,2

24,0

25,8

27,9

32,3

10,0

11,40

13,3

14,3

15,4

17,9

19,3

20,5

23,9

25,8

27,8

30,0

34,8

10,8

-

14,4

15,5

16,6

19,3

20,9

22,2

25,9

27,9

30,1

32,4

37,6

11,6

-

15,5

16,6

17,9

20,8

22,4

23,9

27,8

30,0

32,3

34,9

40,5

12,5

-

-

17,9

19,4

22,4

24,2

25,8

30,0

32,4

34,9

37,6

43,6

13,5

-

-

-

20,8

24,2

26,1

27,9

32,4

35,0

37,7

40,7

47,2

14,5

-

-

-

-

26,1

28,0

30,8

34,9

37,6

40,5

43,7

50,6

15,6

-

-

-

-

28,0

30,2

32,3

37,6

40,5

43,7

47,1

54,6

    

 

 

 

     Продолжение таблицы В1

 

По большей стороне голого провода - b

по меньшей стороне голого провода - а

2,10

2,26

2,44

2,63

2,83

3,05

3,28

3,53

3,80

4,1

4,4

4,7

16,0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

16,8

37,5

37,5

40,5

43,7

47,0

50,7

54,6

58,8

63,3

68,0

73,0

78,1

18,0

40,2

40,2

43,4

46,8

50,4

54,4

58,5

63,0

67,9

72,9

78,3

83,7

19,5

43,6

43,3

47,1

50,8

54,7

59,0

63,5

68,3

73,6

79,1

84,3

90,8

20,0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

 

 

22,0

-

-

-

57,4

61,8

66,6

71,7

77,2

83,1

88,1

95,8

102,5

25,0

-

-

-

-

70,3

75,8

81,5

88,3

94,5

101,4

109,1

116,6

28,0

-

-

-

-

-

-

91,3

98,3

105,9

113,9

122,3

130,7

30,0

-

-

-

-

-

-

-

105,4

113,5

122,1

131,1

140,1

32,0

-

-

-

-

-

-

-

-

121,1

139,9

139,3

149,5

 


Список литературы

 

1. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия,  2002.

2. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Высшая школа, Логос, 2000. – 607с.

3. Лихачев В.А. Электродвигатели асинхронные. – М.: 2002.

4. Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

5. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. – М.: Высшая школа, 1984.

6. Кравчук А.Э., Шлаф М.М., Афонин Е.И., Соболевская Е.А. Справочник. Асинхронные двигатели серии 4А. – М.: Энергоиздат, 1982.

7. Государственные стандарты на электрические машины.

         8. Жерве Г.К. Расчет асинхронного двигателя при перемотке. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1980.

          9. Рубо Л.Г. Пересчет и ремонт асинхронных двигателей мощностью до 160 кВт. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1970.

10. Новокшенов В.С., Шидерова Р.М. Асинхронные двигатели с фазным ротором (Расчет параметров и характеристик).- Алматы.: АИЭС, 2005.

 

Содержание

 

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

1 Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок…….4

2 Определение числа пазов статора и расчет обмотки статора………………11

3 Расчет размеров пазов статора………………………………………………..15

4 Расчет размеров сердечника, числа пазов и обмотки фазного ротора……..22

5 Расчет размеров пазов ротора………………………………………………...24

Приложение А……………………………………………………………………28

Приложение В……………………………………………………………………29 Список литературы………………………………………………………………32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сводный план 2005г., поз.50

 

 

Владимир Степанович Новокшенов

Шидерова Раушан Манаповна

 

 

 

 

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГЛАВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

 

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

(Расчет геометрических размеров и обмоток)

 

Методические указания к курсовой работе

для студентов специальности 6N0718 – Электроэнергетика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Редактор Ж.М.Сыздыкова

 

 

 

 

Подписано в печать ______________

Тираж          экз.

Объем  2,0   уч.-изд.л.

 

         Формат 60х84  1/16

          Бумага типографская  №1

          Заказ ______    Цена          тг

 

 

 

 

 

 

Копировально-множительное бюро

 Алматинского института энергетики и связи

050013, Алматы, Байтурсынова, 126

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Подпись: УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе  ________________Э.А.Сериков 
«______» __________ 2005 г.

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

 

 

 

 


СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГЛАВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

 

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

(Расчет геометрических размеров и обмоток)

 

Методические указания к курсовой работе

для студентов специальности 6N0718 – Электроэнергетика

 

 

 

СОГЛАСОВАНО

 

Начальник УМО

________О.З.Рутгайзер

 

«___» _______2005г.

 

Редактор

_________ Ж.М.Сыздыкова

 

«___» _______2005г.

Рассмотрено и одобрено на

заседании кафедры ЭиАПУ

 

Протокол №___от «___» ____2005г.

 

Зав. кафедрой _______П.И.Сагитов

 

Составители:

________________В.С. Новокшенов

________________Р.М.Шидерова

 

 

 

 

 

Алматы 2005