Коммерциалық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Өнеркәсіп қондырғыларының электржетегі және автоматтандырылуы кафедрасы

 

 

 ЭЛЕКТР МАШИНАЛАРЫ

ФАЗАЛЫҚ РОТОРЛЫ АСИНХРОНДЫ ҚОЗҒАЛТҚЫШТАР

 (параметрлерді және жұмыс сипаттамаларын анықтау)

 5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының студенттеріне курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

 

 

Алматы 2012

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Сагитов П.И., Р.М.Шидерова, А.Н.Бестерекова Электр машиналары. Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштар (Параметрлерді және жұмыс сипаттамаларын анықтау). Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау (5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының студенттеріне арналған).- Алматы: АЭБУ, 2012.–22 бет.

 

Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқауда тапсырма нұсқалары, асинхронды қозғалтқыштардың негізгі өлшемдері, ротор және статор орамаларының есептеулері, сонымен қатар кестелер мен қажетті анықтамалық материалдарды құрайды.

Әдістемелік нұсқау 5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының студенттеріне арналған.

Суреттер 5, кесте 6, әдеб. – 10 атау.

 

Пікір беруші: доцент М.В. Башкиров

 

«Алматы энергетика және байланыс университетінің» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2012 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

 

©  «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2012 ж.

 

Кіріспе 

Бұл курстық жұмыста студенттер нақты инженерлік есепті шешу кезінде алған теориялық білімдерін қолдана білулері керек – жалпыөндіріске тағайындалған фазалық роторлы асинхронды қозғалтқышты жобалау кезінде.

Курстық жұмыс келесідей мазмұнда болады

а)  курстық жұмысқа тапсырма;

б) электромагниттік есептеулері бар, эскиздердерден, кестелерден және негізгі түсіндірме есептеулері бар есептеулік хаттан тұру керек. Әрбір шаманың өлшем бірліктері келтірулері керек.

Есептеуді ЭЕМ-де Mathcad қосымшасымен орындау керек.

Курстық жұмысты орындау кезінде, ұсынылған әдебиеттер тізімін қолдану керек.

Егер курстық жұмыс сәйкес нұсқау арқылы жасалмаса, ол жұмыс қайтадан жасалады. Әрбір түсіндірме хаттың бірінші бетінде шифр көрсетілу керек.

Нақты әдістемелік нұсқау бірінші бөлімнің жалғасы болып табылады, ол жерде асинхронды қозғалтқыштың орамалық берілгендері және геометриалық өлшемдері, ал екінші бөлімінде біз асинхронды қозғалтқыштың механикалық және қосымша шығындарын анықтаймыз, сонымен қатар жұмыс сипаттамаларын есептейміз. Нұсқауларыда сол бірінші бөлімдегі әдістемелік нұсқауда келтірілген.

 

 Магнит тізбегін есептеу  

Магнит тізбегіндегі есептеуді қозғалтқышқа қажет етілетін магнит өрісі, статор тоғының магниттелуімен және МҚК анықтаумен басталады. 6.1 суретінде төртполюсті машинанынң магнит тізбегі ұсынылған, ол бес тізбектей қосылған участкілерден, ауа саңылауынан, статор және ротор тістік қабаттарынан, сонымен қатар статор қабырғасынан және ротор қабырғасынан тұрады. 

 

1.1 Екі полюсті магнит тізбегінің МҚК  барлық участкілердің магнит тізбегінің қосындысымен анықталады:

 

                         .                                (1.1)

 

                                                                                                                                                        

 

 

1.2 Екі полюске берілетін ауа саңылауының магнитті кернеуі (А):

 

,                                              (1.2)

бұл жердегі    ауа саңылауының коэффициценті;

 

                   ,       .               (1.3)     

 

 

1.3 Статордың тістік қабатының магнитті кернеуі  (А):                                     

                                , .                                    (1.4)

Статордың тістеріндегі магнит өрісі H_Z1 келесідей анықталады:

а) таңдалған болат маркасы үшін, трапециялық пазаларға, курстық жұмыстың бірінші бөліміндегі 3.14 тармақшада есептелген индукцияға А қосымшасы бойынша (Айналу осінің биіктігі мм 2013 болат маркасы алынады, ал  - 2312 болат);

б) тікбұрышты үшбұрыш пазпларында әртүрлі тістік қималарыдағы индукция әр түрлі болады, сондықтан кернеулік есептеулері үш қима бойынша есептеледі

 

                              ,                      (1.5)

 

бұл жердегі H_z1max, H_z1min  курстық жұмыстың бірінші бөліміндегі 3.21 тармақшасындағы индукциялар үшін, А қосымшасы арқылы анықталады;

        H_z1ср – индукциясы үшін.

 

1.4 Ротор тістік қабатының магниттік кернеулілігі (А):

 

                                    .                                  (1.6)

 

Ротор тізбегіндегі магниттік өрістің кернеулілілгі  келесідей анықталады:

а) трапециялық пазалар үшін, курстық жұмыстың бірінші бөліміндегі 5.1 тармақшасындағы индукция  А қосымшасы арқылы таңдалады;

б) тікбұрышты үшбұрышты пазалар үшін, үш қимадағы  2.3 бойынша таңдалады

 

,

бұл жердегі  курстық жұмыстың бірінші бөліміндегі 5.13 тармақшасы бойынша Б қосымшасының кестесі арқылы анықталады;

   

,   үшін.

 

1.5 Статор ярмосының магниттік кернеулілігі:

 

,   .                      (1.7)

 

курстық жұмыстың бірінші бөліміндегі 3.21 тармақшасындағы индукция үшін, Б  қосымшасы арқылы таңдалады.

 

1.6 Ротор ярмосының магнитті кернеулілігі (А):

 

                 (1.8)

                

курстық жұмыстың бірінші бөліміндегі 5.14 тармақшасындағы индукция үшін, Б  қосымшасы арқылы таңдалады.

 

1.7 Магнит тізбегінің, магнит кернеулілігінің қосындысы  1.1 тармақшасы арқылы анықталады.

1.8 Қозғалтқыштың магнит тізбегінің қанығу коэффициенті  

 

,     (k_m=1,2÷1,6).                                 (1.9)

1.9 Магниттеуші тоқ  (А):

 

                                                 (1.10)

 

ал, процент бойынша статордың номиналды тоғынан

                                                    (1.11)

 

2 Статордың және ротордың орамаларының активті және индуктивті кедергілері

 

 Статор орамасының кедергісі

 

2.1 Статордың тістік бөлінуінің орташа мәні  (м):

 

.                                                (2.1)

2.2 Статордың катушкасының немесе секциясының орташа ені  (м):

                                                   (2.2)

бұл жердегі у_ор1 – статордың орама адымының орташа мәні (екіқабатты орама үшін  у_ор1=у₁ (курстық жұмыстың бірінші бөліміндегі 2.7 тармақша).

 

2.3 Жұмсақ катушкалы орамалар үшін, статордың жақтық бөлігінің орташа ұзындығы  

,                                           (2.3)

Қатты катушкалы орамалар үшін

 

                                         (2.4)

бұл жердегі ;

 - оқшауламаның екіжақты қалыңдығы (мм).

 

2.4 Статордың орамасының, орама санының орташа (м):

 

.                                                (2.5)

2.5 Статордың орамасының жақтық бөлігінің ұзындығы (м):

-жұмсақ катушкалы орамалар үшін

 

;                                       (2.6)

-қатты катушкалы орамалар үшін

 

                                     (2.7)

2.6 115⁰ С (F оқшаулама классы үшін) жұмыс температурасына келтірілген, статордың орамасының активті кедергісі,  Ом:

 

,                                    (2.8)

бұл жердегі =0,0244 Ом·мм²/м – 115⁰С кезіндегі мыстың меншікті кедергісі.

 

2.7 Ол да салыстармалы бірлікте (с.б.)

 

,                                                    (2.9)

бұл жердегі - фазалық тоқ және кернеу номиналды мәндері.

2.8 Статордың орамасының тарау индуктивті кедергісі үш бөліктен тұрады: пазалық тарқау, дифференциалды тарқау және жақтық бөліктің тарқауы.

 

Статордың пазалық тарқауының магнит өткізгіштік коэффициенті:

1) трапециалық паза болғанда (2.1, а суретті қара)

                    (2.10)

 

 

2) тік бұрышты жартылай ашық паза болғанда (2.1, б суретті қара  )

       ,          (2.11)

 

3) тік бұрышты ашық паза болғанда (2.1, в суретті қара)

 

,                         (2.12)

 

бұл жердегі  және -  орамасының адым қысқаруын ескеретін коэффициенттер 2.1, г суреті бойынша.

 

3.9 Статордың дифференциалды тарқауының өткізгіштік коэффициенті

 

,                   (2.13)

 

бұл жердегі - дифферениалды тарқау коэффициенті 1ші кестесінен алынады;

        , 

- пазаның ашылу әсерін ескеретін коэффициент.

 

1 кесте  - Дифферениалды тарқау коэффициенті

 

 

 

 

 

2.10 Статордың жақтық бөлігінің өтімділік коэффициценті:

.                                  (2.14)

2.11 Статордың орамасының тарқауының магнит өткізгіштік коэффициценті:

 

.                                         (2.15)

2.12 Статордың орамасының фазалық тарқауының индуктивті кедергісі (Ом):

.                           (2.16)

 

2.13 Индуктивті кедергі салыстырмалы бірлікте:

 

.                                        (2.17)

 Ротордың орамасының кедергісі

 

2.14 Ротордың тістік бөлінуінің орташа мәні (м):

 

.                                    (2.18)

2.15 Ротордың орамасының катушкасының орташа ені (м):

,

бұл жердегі - тұзақтық орама үшін,  ротордың орамасының орташа адымы;

         - стерженьдік толқындық орама үшін.

2.16 Катушканың жақтық бөлігінің орташа ұзындығы (м):

,        (2.19)   

бұл жердегі  - ротордың пазасының оқшауламасының екіжақты

қалыңдығы (мм).

 

2.17 Ротордың орамасының орам санының орташа ұзындығы (м):

.                                         (2.20)

2.18 Ротордың орамасының жақтық бөлігінің шығуы (м):

.                                             (2.21)

 

2.19 Ротордың фазасының орамасының активті кедергісі (Ом):

.                               (2.22)

 

 

2.20 Статор орамасына ротор орамасын кедергісін келтіру коэффициценті:

.                               (2.23)

2.21 Статорға келтірілетін, ротор орамасының активті кедергісі (Ом):

,                                         (2.24)

салыстырмалы бірлікте

.                                    (2.25)

2.22 Трапециалық паза кезінде, ротордың пазалық тарқауыың магнит өткізігіштік коэффициценті (2.2, а суретті қара)

 

          ,          (2.26)

 

тікбұрышыты үшбұрыш паза болғанда (2.2, б суретті қара)

 

       ,       (2.27)

 

бұл жердегі 2.1, г суреті бойынша ораманың адымын қысқарту коэффициенті

 

2.23 Ротордың дифференциалды, тарқау өтімділік коэффициценті:

 

,                            (2.28)

бұл жердегі ;                                                                                            2ші кестесі бойынша таңдалады.

 

2.24 Ротордың жақтық бөлігінің, тарқау өтімділік коэффициценті:

.                                  (2.29)

  

 

 

2 кесте– Дифференциалды тарқау коэффициценті

 

2.25 Ротор орамасының, тарқау өтімділік коэффициценті:

 

.                                     (2.30)

 

2.26 Ротор фаза орамасының индуктивті кедергісі (Ом):

.                                    (2.31)

2.27 Ротор фаза орамасының келтірілген индуктивті кедергісі  (Ом):

.                                             (2.32)

2.28 Ротор фаза орамасының келтірілген индуктивті кедергісі  (с.б.)

 .                                         (2.33)

 

3 Болаттағы, механикалық және қосымша шығындар

 

Болаттағы (магнитті шығындар) және механикалық шығындар жүктемеге тәуелді емес, сондықтан олар тұрақты шығандар және жұмыс сипаттамаларын  есептеуден бұрын анықталады.

 

3.1 Трапециалық паза болғандағы, статордың болат тістерінің есептелетін массасы (кг):

,                                    (3.1)

тік бұрышты паза болған  кездеде

 

,                                   (3.2)

 

3.2 Статордың тістеріндегі магнитті шығындары (Вт):

а) 2013 маркалы болаты үшін

;                                                (3.3)

б)  2312 маркалы болаты үшін

.                                                (3.4)

трапециалық паза үшін - ,

тік бұрышты пазалар үшін - ).

 

3.3 Статордың жармасының болат массасы:

.                                 (3.5)

 

3.4 Статор жармасындағы магниттік шығындар (Вт):

а) 2013 маркалы болаты үшін

;                                                  (3.6)

 

б) 2312 маркалы болаты үшін

.                                                 (3.7)

 

3.5 Болаттағы қосымша шығындарды қосатын, статордың өзекшесіндегі қосындылық магниттік шығындары (Вт):

.                     (3.8)

 

3.6 1COI салқындату амалы кезіндегі, радиалды канал болмағандағы, радиалды ауаалмасытыру жүйелі, IP23 қорғау дәрежесіндегі механикалық шығындар (Вт):

,                                   (3.9)

 

радиалды каналдарамен

,                             (3.10)

 

ICO141 ауаалмасытыру амалы кезідегі IP44  қорғау дәрежесіндегі шығын  

 

.

 

3.7 Номиналы жүктеме болғандағы қосымша шығындар эмпериалық формула бойынша анықталады (Вт) (қосымша шығындар дегеніміз ағыннан және өткізгіштердегі тоқтардың ығысуынан пайда болатын шығындар)

.

 

4 Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс сипаттамалары

 

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс сипаттамалар дегеніміз келесі тәуелділіктерді айтамыз

.

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс испаттамаларын аналитикалық амалмен Г-тәріздес орынбасу сұлбасымен есептеледі (4.1суретті қара).

  

 

 

4.1 Ротордың және статордың орамаларының өзара индукция кедергісі (Ом):

.                                                     (4.1)

4.2 Параметірлерді  Т-тәріздес сұлбадан  Г- тәріздес сұлбаға келтіру коэффициценті:

.                                                  (4.2)

4.3 S=0 кезіндегі бос жүріс тоғының активті құрамы:

.                                           (4.3)

4.4 S=0 кезіндегі бос жүріс тоғының реактивті құрамы:

.                                                          (4.4)

 

4.5 Жұмыс испаттамаларын есептеудің формулалары  3ші кестесінде келтірілген.

Есептеу келесідей сырғанау ретімен жасалады

                     ,                                                 (4.5)

бұл жердегі   алайда номиналды сырғанау келесідей болады

.

  

3 кесте - Жұмыс сипаттамаларын есептеу

№	Есептеу формуласы	Бірліктер	Сырғанау S
1		Ом
2		Ом
3		Ом
4		Ом
5		А
6
7
8		А
9		А
10		А
11		А
12		кВт
13		Вт
14		Вт
15		Вт
16		кВт
17		кВт
18		-
19
20		айн/мин
21		Н·м

 

4.6 3-ші кестесіне сәйкес және есептеу нәтижелеріне сәйкес асинхронды қозғалтқыштың жұмыс сипаттамалары тұрғызылады (4.2 суретті қара).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.7 Жұмыс сипаттамаларын тұрғызғаннан кейін абцисса осіне номиналды қуат салынады (А нүктесі), осы А нүктесі арқылы ординат осіне паралель АВ сызығы жүргізіледі, осы АВ нүктесімен қиылысқан жерде номиналды қуат , тоқ , айналу моменті , қуат коэффициенті  , ПӘК, ротордың айналу жылдамдығы   және сырғанау  анықталады.

4.8 Сырғанау максималды моментке сәйкес келеді:

 

.                                                   (4.5)

 

4.9 Асинхронды қозғалтқыштың жүктемелік қабілеттілігі

 

,                        (4.6)

 

бұл жердегі  

                          .                                              (4.7)

 

 

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс сипаттамаларын және жүктемелік қабілеттілігін есептегеннен кейін, курстық жоба аяқталады

Қосымша А

 

А. 1 кесте - Асинхронды қозғалтқыштардың тістерінің магниттелу қисығы. Болат 2013