Асинхронний електродвигун потужністю 0, 25 кВт

ЗМІСТ

• ВСТУП
• 1 ОГЛЯД КОНСТРУКЦІЙ ДВИГУНІВ
• 2 ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ ДВИГУНА
• 3 ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ РОЗРАХУНОК
• 3.1 Вибір головних розмірів
• 3.2 Визначення числа пазів, витків і перерізу проводу обмотки статора
• 3.3 Розрахунок розмірів зубцевої зони статора
• 3.4 Розрахунок ротора
• 3.5 Розрахунок струму, що намагнічує
• 3.6 Параметри робочого режиму
• 3.7 Втрати в сталі
• 3.8 Розрахунок робочих характеристик
• 4 РОЗРАХУНОК ВАЛА ДВИГУНА
• 4.1 Вихідні дані для розрахунку вала
• 4.2 Розрахунок вала на твердість
• 4.3 Розрахунок вала на міцність
• 5 ОХОРОНА ПРАЦІ
• 5.1 Загальні положення
• 5.2 Вимоги безпеки перед початком роботи
• 5.3 Вимоги безпеки під час виконання роботи
• 5.4 Вимоги безпеки після закінчення роботи
• 5.5 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях
• Висновок
• СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
• ВСТУП
• Курсовий проект є завершальним етапом вивчення навчальної дисципліни. Його виконання ставить за мету: закріплення знань, отриманих під час вивчення навчальної дисципліни. Застосування цих знань для комплексного рішення конкретних виробничих завдань, розвиток у студентів навичок дослідницької роботи і почуття творчої ініціативи, самостійності щодо вирішення технічних завдань, одержання навичок роботи з технічною літературою, нормативними документами, а також підготовки до виконання дипломного проекту.

Метою курсового проекту є розробка трифазного асинхронного двигуна з поліпшеними техніко-економічними параметрами.

Застосування електродвигуна приводить до зменшення маси приводу, зменшує металоємність і трудомісткість при виготовленні приводу.

У процесі проектування двигуна будуть застосовані методи автоматизованого проектування електротехнічних установок (ЕТУ) і електромеханічних систем (ЕМС). При цьому значно збільшиться продуктивність праці розроблювача в розрахунках і при оформленні пояснювальної записки, який не має великого досвіду роботи на комп’ютері. При розробці графічної частини курсового проекту буде використовуватись комп’ютерний комплект креслень-заготівель двигуна, і графічний редактор «КОМПАС», що дозволятиме значно зменшити трудомісткість виготовлення креслень на комп’ютері.

1 ОГЛЯД КОНСТРУКЦІЙ ДВИГУНІВ

Конструктивними рішеннями, загальними для усіх висот осі обертання АД зі ступенем захисту IP44 (ДСТ 17 494−72) і способом охолодження ICA0141 (ДСТ 20 459−75), є станина з подовжніми радіальними ребрами і зовнішній обдувши встановленим на валові реверсивним відцентровим вентилятором, захищеним кожухом, що служить одночасно для напрямку повітряного потоку.

Конструкція активних частин. Сердечники статора і ротора зібрані зі штампованих аркушів електротехнічної сталі товщиною 0,5 мм. Для сердечників АД з висотами осі обертання 50 — 132 мм застосовується сталь марки 2013 (ДСТ 21 427.2−83), для АД з висотами осі обертання 160−250 мм — сталь марки 2212 (ДСТ 21 427.2−83), для АД з висотами осі обертання 280…355 мм — сталь марки 1312 (ДСТ 21 427.3−83). Сердечники статорів АД скріплюють зварюванням або сталевими скобами. Сердечники статорів АД з висотами осі обертання 250 — 355 мм збираються безпосередньо в станині, обпресовуються і закріплюються кільцевими шпонками.

Обмотки АД з висотами осі обертання 50 — 132 мм мають ізоляцію класу нагрівостійкість В, АД з висотами осі обертання 160 — 355 мм — класу F. Двигуни з висотами осі обертання 50 — 160 мм, за винятком двополюсних c висотою осі обертання 160 мм, мають одношарові всипні статорні обмотки. Двигуни з висотами осі обертання 160−250 мм і двополюсні з висотою осі обертання 160 мм мають одне-двошарові або двошарові всипні обмотки. У АД з висотами осі обертання 280 — 355 мм застосовані обмотки з підрозділених котушок, намотаних прямокутним проводом. Виключенням є 10-полюсні АД з висотою осі обертання 280 — 355 мм і 12-полюсні АД з висотою осі обертання 315−355 мм, що мають всипні двошарові обмотки. Обмотки короткозамкнених роторів виконують литими з алюмінію або його сплавів.

2 ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ ДВИГУНА

Електродвигун асинхронний трифазний потужністю 3,0 кВт

Технічні вимоги

Вимоги по призначенню.

Режим роботи тривалий за ДСТ 2582−81.

Основні номінальні параметри двигуна.

Потужність на валові - = 2 кВт.

Частота мережі - = 50 Гц.

Напруга фазна — = 220 В.

Синхронна частота обертання = 1500 об/хв.

Згідно отриманих даних я виконав розрахунки електродвигуна асинхронного трифазного потужністю 3 кВт, які наведені нижче.

Коефіцієнт корисної дії в номінальному режимі - = !Неопределенная закладка, КПДН0,772.

Коефіцієнт потужності - = !Неопределенная закладка, COSФН0,82.

Кратність пускового струму — = 4,67.

Кратність пускового моменту — = 2,56.

Кратність максимального моменту — = 2,1.

Граничні відхилення від номінальних значень параметрів за ДСТ 183−74.

Технічні вимоги можуть уточнюватися за результатами іспитів дослідних зразків. Кратність моментів установлюється за результатами іспитів дослідних зразків і вноситься в технічні вимоги (ТВ).

Номінальні значення кліматичних факторів — за ДСТ 15 543−70. Верхнє значення температури +40 .

Навколишнє середовище невибухонебезпечне.

Ступінь захисту двигуна ІР44 за ДСТ 14 254−80.

Спосіб охолодження двигуна IC0141.

Конструктивні вимоги.

Конструктивне виконання IM2001.

Двигун повинний виготовлятися з ізоляцією не нижче класу В за ДСТ 8865−70.

Опір ізоляції обмотки статора щодо корпуса і між пазами повинне бути:

а) при нормальних кліматичних умовах у практично холодному стані двигуна — не менш 40 МОм.;

б) у нагрітому стані - не менш 2,5 МОм.;

в) після іспиту на вологостійкість — не менш 1 МОм.

Перевищення температури обмотки статора обмірюване методом опору, повинне бути не більш 115.

3 ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ РОЗРАХУНОК

Вихідні дані. Потужність на валові: = 0,25 кВт. Напруга номінальна фазна = 220 В. Частота живильної мережі = 50 Гц. Синхронна частота обертання = 1500 об/хв. Ізоляція класу нагрівостійкості В.

3.1 Вибір головних розмірів

Розрахунок асинхронних машин починають з визначення головних розмірів Число пар полюсів:

p= 60· f/n1 =2.

Висота осі обертання (попередньо) з рис. 3.1 [1]:

= 090 мм.

з табл. 3.1 приймаємо:

0= 90 мм;

зовнішній діаметр сердечника статора (з. табл. 3.1) [1]:

= 00,14 м.

З табл. 3.2 вибираємо значення: при 2р=2 =0,52…0,6; при 2р=4 =0,62…0,68; при 2р=6 =0,7…0,72; при 2р=8 =0,72…0,75; при 2р=10…12 =0,75…0,77, у проекті 2р=4, тому вибираємо коефіцієнт:

= 00,65 .

Внутрішній діаметр статора:

=0,0000 0,0969 м.

3.1.4 Полюсний розподіл:3,14

=!Неопределенная закладка, P 0,076 м.

Розрахункова потужність:

з рис. 3.2 вибираємо коефіцієнт:

=00,96;

з рис. 3.3 [1], а вибираємо коефіцієнт корисної дії двигуна:

= 00,82;

і коефіцієнт потужності:

=00,82;

=!Деление на ноль2,86?103 Вт.

Електромагнітні навантаження (попередньо) з рис. 3.4 [1]:

лінійне токове навантаження:

=2 3000A/м.

магнітна індукція в повітряному зазорі:

Обмотувальний коефіцієнт обмотки (попередньо), якщо 2р=4 (для 1-шарових обмоток = 0,95…0,96; для 2-шарових і 1−2-шарових при 2р=2 = 0,90…0,91 і при 2р>2 = 0,91…0,92).

=0,950

Розрахункова довжина повітряного зазору [1]:

= 0,093 м.

Приймаємо:

=!B1 Не находится в таблице0,093 м.

Відношення:

=!Деление на ноль1,221

3.2 Визначення числа пазів, витків і перерізу проводу обмотки статора

Граничні значення зубцевих розподілів статора t1 (з рис. 3.5 [1]), якщо полюсний розподіл = 0,076 м; h = 90 мм:

=!B1 Не находится в таблице6мм.

=!B2 Не находится в таблице8мм.

Число пазів статора:

Z1max=?D/tz1min=!Деление на ноль51.

Z1min=?D/tz1max=!Деление на ноль38.

Приймаємо:

=!B1 Не находится в таблице42

тоді число пазів статора на полюс і фазу:

3,53.

Обмотка одношарова.

Зубцевий розподіл статора (остаточно):

= 0,0072 м.

Число ефективних провідників у пазу (попередньо) за умови, що число паралельних гілок обмотки статора а=1.

Струм обмотки статора номінальний:

=!Неопределенная закладка, M4,514 А

!Деление на ноль= 37.

Приймаємо число паралельних гілок

=!B1 Не находится в таблице1

тоді:

= 370.

Приймаємо:

=!B1 Не находится в таблице37

Визначаємо остаточно.

Обмотка одношарова з м’яких секцій. Число витків у котушці:

=0,037.

Для одношарової обмотки укорочення кроку обмотки:

1= 11.

Число витків фази обмотки статора:

= 259 витка (ів).

Лінійне токове навантаження статора:

= 23 034 А/м.

Коефіцієнт розподілу для першої гармоніки електрорушійної сили (ЕРС) для трифазних машин (m=3) і q= 3,5 :

= 00,966

Обмоточний коефіцієнт для одношарової обмотки:

= = 0,966.

Магнітний потік у повітряному зазорі:

=!Неопределенная закладка, UСЕТИ0,3 866 Вб.

Магнітна індукція в повітряному зазорі:

= 0,858 Тл.

Щільність струму в обмотці статора (попередньо):

з рис. 3.6 визначаємо (якщо Da = 0,149 м).

Потім щільність струму:

=7 597 465 !Неопределенная закладка, АА/м2.

Переріз ефективного провідника (попередньо):

0,5936 мм².

Приймаємо число елементарних провідників в ефективному провіднику:

=1.

тоді переріз елементарного провідника:

= !Неопределенная закладка, QЭФ_ПРЕДВ0,5936 мм²

Вибираємо обмотувальний провід ПЭТB з табл. 3.3 [1]:

q ел =!B1 Не находится в таблице 0,56 мм².

Діаметр голого проводу:

dг= dел =!B1 Не находится в таблице0,85 мм.

Діаметр ізольованого проводу:

dіз =!B1 Не находится в таблице0,915 мм.

Переріз ефективного провідника остаточно:

qеф = nел· qел = 0,56 мм20

Щільність струму в обмотці статора (остаточно):

!Деление на ноль8,05 А/мм2.

3.3 Розрахунок розмірів зубцевої зони статора

Застосовуємо електротехнічну сталь 2013. У більшості сучасних двигунів виконують трапецеїдальні пази (рис. 3.7, 3.8). Паз статора приймаємо трапецеїдальний Приймаємо попередньо з табл. 3.4 [1]:

індукція в зубцях статора:

= !B1 Не находится в таблице1,9Тл,

індукція в ярмі статора:

= !B1 Не находится в таблице1,6Тл.

Коефіцієнт заповнення пакета статора сталлю з табл. 3.5 для оксидованої сталі марки 2013.

= !B1 Не находится в таблице0,97

Ширина зубця статора:

=0,431= 3,35 мм.

Довжина пакета статора дорівнює розрахунковій довжині повітряного зазору .

Висота ярма статора:

!Деление на ноль= 13,39 мм.

Розміри паза в штампі приймаємо:

Ширину шліца приймаємо з табл. 3.6 [1]:

=!B1 Не находится в таблице0,003 м, Висоту шліца в двигунах із мм приймають =0,5 мм, у двигунах із мм збільшують до =1 мм, для =90 мм.

= !B1 Не находится в таблице0,0005 м.

Висота паза:

=0,00,0м= 12,66 мм.

Виходячи з умови паралельності граней зубців, знаходимо:

!Неопределенная закладка, BZ₁_= 4,29 мм;

!Деление на ноль = 5,79 мм;

0,0 = 10,27 мм.

Розміри паза у світлі, з урахуванням припусків на зборку з табл. 3.7[1]:

по ширині паза =!B1 Не находится в таблице0,1 мм, по висоті паза =!B1 Не находится в таблице0,1 мм.

=0,00,0м=4,19 мм;

=0,00,0м=5,69 мм;

=0,00,0м=10,17 мм.

Пазова ізоляція приведена в табл. 1.

Таблиця 1 Ізоляція класу В обмотки статора

Площа поперечного перерізі паза, у якому розміщається обмотка, корпусна ізоляція і прокладки:

= 57,1 мм².

Площа, поперечного перерізі корпусної ізоляції в пазу:

= 8,2 мм²,

де — однобічна товщина ізоляції в пазу з табл.3.1.

Площа, займана прокладками в пазу згідно з рис. 3.8. (поз. 2 і поз. 3) і табл. 3.1:

0,0 = 1,5 мм².

Площа поперечного перерізі паза для розміщення провідників:

!Неопределенная закладка, SП 47,4 мм².

Коефіцієнт заповнення паза (контроль правильності розміщення обмотки в пазах) !Деление на ноль= 0,70, що задовольняє вимозі технологічності виготовлення обмотки, що повинна бути знаходиться в межах =0,69…071 для двополюсних машин () і =0,72…074 для двигунів з .

3.4 Розрахунок ротора

Повітряний зазор (з рис. 3.9. [1]) для зовнішнього діаметра статора Da=0,149 м.

=!B1 Не находится в таблице0,25 мм.

Число пазів ротора (з табл. 3.8. [1]), якщо число пазів статора дорівнює = 32.

=!B1 Не находится в таблице26.

Зовнішній діаметр ротора:

D2 = D — 2? = 0,0964 м.

3.4.4 Довжина магнітопроводу:

!B1 Не находится в таблице = 0,093 м.

Зубцевий розподіл ротора:

t2=?· D2/Z2 = 11,6 мм.

Внутрішній діаметр ротора дорівнює діаметрові вала, тому що сердечник ротора безпосередньо насаджується на вал.

Коефіцієнт визначимо з табл. 3.9. [1]:

=!B1 Не находится в таблице0,23 м.

0 = 0,034 м.

Приймаємо:

Струм у стрижні ротора .

Коефіцієнт, що враховує вплив струму намагнічування на відношення / ,

= 0,856 .

Коефіцієнт приведення струмів

!Неопределенная закладка, M= 56,78 .

Струм у стрижні ротора:

!Неопределенная закладка, KI = 219,2 А.

Припустима щільність струму в стрижнях ротора в трифазних закритих двигунах, що обдуваються, при заливанні алюмінієвим сплавом складає =2,5−3, а при захищеному виконанні на 10−15% вище; у мідних стрижнях =4−8.Великі значення відповідають машинам меншої потужності. Приймаємо для алюмінієвої обмотки

=!B1 Не находится в таблице 3,0 .

Площа поперечного перерізі стрижня:

= 73,1 мм².

У двигунах з висотою осі обертання <160 мм пази мають вузький проріз з наступними розмірами: =1,0 мм і =0,5 мм при висоті осі обертання <100 мм; =1,5 мм і =0,75 мм при висоті осі обертання

=112…132 мм; у двигунах з =160…200 мм виконують трапецеїдальні закриті пази (рис. 3.10.) з розмірами шліца =1,5 мм і =0,7 мм. Висота перемички над пазом у двигунах з 4 виконується рівної =0,3 мм, у двухполюсній машині =1,0…1…1,5 мм.

Приймаємо для = 90 мм (див. рис. 3.10):

=!B1 Не находится в таблице 1,0 мм.

Висоту шліца приймаємо:

=!B1 Не находится в таблице0,5 мм.

Висота містка для = 90 мм:

=!B1 Не находится в таблице0,03 мм.

Приймаємо індукцію в зубцях ротора з табл. 3.4 [1]

=!B1 Не находится в таблице 1,7 Тл, Припустима ширина зубця:

bz2доп=B?· t2·l?/(Bz2·lст2·kc) = 6 мм.

Розміри паза:

b1=(? (D2−2hш2−2h/ш2)-Z2· bz2)/(?+Z2) = 4,9 мм;

b2= !Неопределенная закладка, B₁_РОТОР = 2,9 мм;

h1=(b1-b2)· Z2/2·? = 8,3 мм.

Приймаємо: b1= 4,9 мм; b2= 2,9 мм; h1= 8,3 мм.

Повна висота паза:

hп2=h/ш2+hш+b½+h1+b2/2 = 12,7 мм.

Переріз стрижня:

qc=?· (b12+b22)/8+h1·(b1+b2)/2!Неопределенная закладка, B₁_РОТОР = 45,09 мм².

Щільність струму в стрижні:

J2 = I2/qc = 4,86??? А/м2.

Коефіцієнт співвідношення струму в стрижні і струму в кільці:

? = 2sin· (?z/2) = 2sin· (p·?/Z2) = 0,48 .

Струм у замикаючих кільцях:

Iкл=I2/?=457 А.

Щільність струму в замикаючих кільцях:

Jкл = 0,85· J2 =0,0 4,13 106 А/м2.

Площа поперечного перерізі кільця:

qкл = Iкл/Jкл =!Неопределенная закладка, IКЛ 111? мм2.

Розміри замикаючих кілець:

висота кільця:

hкл= 1,25· hп2 =!Неопределенная закладка, H_П₂_ 15,9 мм;

ширина кільця:

bкл = qкл/bкл = 7 мм.

Площа поперечного перерізі замикаючих кілець:

qкл = hкл· bкл = 111,00 мм².

Середній діаметр замикаючих кілець:

Dк.ср = D2 — hкл = 80,5 мм.

3.5 Розрахунок струму, що намагнічує

Магнітопровід зі сталі 2013; товщина 0,5 мм.

Магнітна напруга повітряного зазору.

Коефіцієнти визначаються:

для статора:

= !Деление на ноль8,478;

для ротора з зубчатою поверхнею:

= !Деление на ноль1,781

Приймаємо:

=!B1 Не находится в таблице1,78.

Коефіцієнт повітряного зазору (коефіцієнт Картера):

= 0,421 .

= 1,041.!Неопределенная закладка, T₂_

= 1,481 .

Магнітна напруга повітряного зазору:

F? = 504,76 А.

Магнітна індукція в зубці статора з грушоподібними або трапецеїдальними пазами:

= 1,901?Тл.

Магнітна індукція в зубці ротора з паралельними гранями:

= 1,711 !Неопределенная закладка, BБТл.

Магнітна індукція в ярмі статора:

= 1,601?Тл.

Магнітна індукція в ярмі ротора.

Висота ярма ротора:

а) дійсна висота ярма ротора:

!Неопределенная закладка, D₂ = 18,5 мм;

б) приймаємо діаметр вентиляційних каналів:

=!B1 Не находится в таблице0,015 м, кількість рядів:

=!B1 Не находится в таблице1.

Розрахункова висота ярма ротора для чотирьохполюсних машин при =0,2 660,0266<0,034, а також для двополюсних машин, =0,2 220,0222 м, у противному випадку,

!Неопределенная закладка, D₂= 0,0085 м.

а також для шестиполюсних машин,; отже, приймаємо:

= !B1 Не находится в таблице0,0222 м.

Індукція в ярмі ротора:

=!Деление на ноль 0,970 Тл.

Напруженість магнітного поля в зубці статора для сталі 2013 з табл. 3.10 для Bz1= 1,90 Тл

=!B1 Не находится в таблице2070A/м.

Напруженість магнітного поля в зубці ротора для сталі 2013 з табл. 3.10 для Bz2= 1,71 Тл.

=!B1 Не находится в таблице1080A/м.

Висота зубця статора:

= 0,0 0,1 027 м.

Висота зубця ротора:

= !Неопределенная закладка, H_П₂_0,1 240 м.

Магнітна напруга зубцевої зони статора:

0,0 = 42,5 А.

Магнітна напруга зубцевої зони ротора:

= 29,3 А.

Коефіцієнт насичення зубцевої зони :

!Неопределенная закладка, FZ₂_ = 1,14 .

Напруженість магнітного поля в ярмі статора для сталі 2013 з табл. 3.11. для Ba= 1,60

=!B1 Не находится в таблице750A/м.

Напруженість магнітного поля в ярмі ротора для сталі 2013 з табл. 3.11 для Bj= 0,97 Тл.

=!B1 Не находится в таблице174A/м.

Довжина середньої магнітної силової лінії в ярмі статора

= 0,106 450 м.

Довжина середньої магнітної силової лінії в ярмі ротора:

!Неопределенная закладка, P = 0,3 340 м.

Магнітна напруга ярма статора:

!Неопределенная закладка, LA= 79,8 А.

Магнітна напруга ярма ротора:

0,0 = 5,85 А.

Магнітна напруга на парі полюсів:

!Неопределенная закладка, FБ= 662,2 А Коефіцієнт насичення магнітного ланцюга:

= !Неопределенная закладка, FБ1,311

Намагнічуючий струм:

!Неопределенная закладка, P = 1,991?А.

Відносне значення намагнічуючого струму:

= !Деление на ноль0,44 .

3.6 Параметри робочого режиму

3.6.1 Активний опір фази обмотки статора.

3.6.1.1 Довжина пазової частини котушки дорівнює конструктивній довжині сердечника статора: lп1 = l1 = 0,0930 м.

3.6.1.2 Середня ширина котушки, обумовлена по дузі окружності, що проходить по серединах висоти пазів,

bкт = ??(D+hп1) ?½p !Неопределенная закладка, P= 0,0860 м, де ?1- укорочення кроку обмотки.

3.6.1.3 Довжина вильоту прямолінійної частини котушки з паза від торця сердечника до початку відгину лобової частини:

3.6.1.4 Вибираємо коефіцієнт для =1,2, для =1,3,

2р = 6 =1,4, 2р = 8 =1,5 отже,

3.6.1.5. Довжина лобової частини для котушки всипної обмотки по формулі:

lл1=Kлbкт+2B = 0,1320 м.

3.6.1.6 Вибираємо коефіцієнт для =0,26, для =0,4, 2р = 6 =0,5, 2р = 8 =0,5 отже,

3.6.1.7 Довжина вильоту лобової частини котушки:

lвил = Kвилbкт+B0 = 44 мм.

3.6.1.8 Середня довжина витка обмотки:

lср1=2(lп1+lл1) = 0,450 м.

3.6.1.9 Довжина провідників фази обмотки:

= 116,6 м.

3.6.1.10 Для класу нагрівостійкости ізоляції В розрахункова температура =115°С. Для міді питомий опір при розрахунковій температурі:

?115= 10−6/41 Ом? м.

0,2 439 023.6.1.11 Активний опір фази обмотки статора:

r1=?115 L1 / (qэф a) = 5,1 Ом, де, а — число паралельних гілок фази обмотки статора.

3.6.1.12 Відносне значення опору фази обмотки статора:

= 0,1050 Ом.

3.6.1.13 Маса трифазної обмотки статора:

!Неопределенная закладка, L₁_= 1,743 кг.

3.6.2 Активний опір фази обмотки ротора.

За фазу обмотки ротора, виконаної у виді білячої клітки, приймають один стрижень і дві ділянки коротко замикаючих кілець.

3.6.2.1 Для литої алюмінієвої обмотки ротора питомий опір при розрахунковій температурі ?=115°С0,243 902

Ом?м.0,4 878

3.6.2.2 Активний опір стрижня:

=100,6110−6 Ом, де — коефіцієнт збільшення активного опору стрижня від дії ефекту витиснення струму; при розрахунку робочих режимів у межах зміни ковзання від холостого ходу до номінального приймають =1.

3.6.2.2 Активний опір ділянки замикаючого кільця, укладеного між двома сусідніми стрижнями, по:

= 4,272 10−6Ом.

3.6.2.3 Активний опір фази обмотки ротора:

=137,6910−6 Ом.

3.6.2.4 Приводимо r2 до числа витків обмотки статора:

=3,85 Ом.

3.6.2.5. Відносне значення:

= 0,7 893 Ом.

3.6.3 Індуктивний опір фази обмотки статора.

3.6.3.1 Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання рис. 3.11. визначається:

h1=00 (провідники закріплені пазовою кришкою);

= 0,977 мм;

b1= 4,29 мм;

= 0,65 мм;

=111

=111;

=0,093 м;

=1,115!Неопределенная закладка, H₂_

3.6.3.2 Коефіцієнт магнітної провідності лобового розсіювання визначається:

число пазів на полюс і фазу q=!Неопределенная закладка, Q2,67, відносне укорочення кроку =111;

1,067.

3.6.3.3 Коефіцієнт магнітної провідності диференціального розсіювання визначається:

Оскільки скіс пазів відсутній, =0, по кривих рис. 3.12 у залежності від t2/t1=!Неопределенная закладка, T₂_ 1,98 і =0 визначаємо значення

Коефіцієнт:

=1,6611

3.6.3.4 Індуктивний опір фази обмотки статора:

!Неопределенная закладка, FСЕТИ= 3,433 Ом

3.6.4 Відносне значення:

0,07

3.6.4 Індуктивний опір фази обмотки ротора.

3.6.4.1 Коефіцієнт магнітної провідності пазового розсіювання рис. 3.13 визначається:

h1=0.0083 м; b1= 0.0049 м; =1•10−3 м, =0,5•10−3мм, = 0,0000 м, =0,4 509 м², kд=1 (для робочого режиму),

=1,614

3.6.4.2 Коефіцієнт магнітної провідності лобового розсіювання визначається, попередньо обчислимо:

=!Неопределенная закладка, DКСР12,6512.

обчислимо калькулятором:

потім:

=0,223

3.6.4.3 Коефіцієнт магнітної провідності диференціального розсіювання визначається:

тому що при великому числі пазів ротора, що приходяться на пари полюсів (), і ?Z ;1

=!Неопределенная закладка, T₂_2,613 .

3.6.4.4 Для зменшення шуму і паразитних моментів у двигунів з коротко замкнутим ротором застосовується скіс пазів на роторі, рівний одному зубцевому розподілові статора

= 0,0072 м,

— скіс пазів, відлічений по дузі окружності ротора, м.

Скіс пазів у частках зубцевого розподілу ротора

=!Неопределенная закладка, T₁₀, 621.

тоді центральний кут скосу пазів ротора:

= 0,2988 рад.

Коефіцієнт скосу паза враховує зменшення е.д.с., наведеної в одній з обмоток головним потоком іншої обмотки, тому він визначається аналогічно обмотувальному коефіцієнтові розподілу обмотки ротора.

.

Коефіцієнт скосу розраховується:

=!Неопределенная закладка, АЛФАСК1,00

тому що, синус малого аргументу (у радіанах) дорівнює малому аргументові.

Обмотувальний коефіцієнт обмотки ротора =1,00. При скошених пазах трохи зростає диференціальне розсіювання, тому що вищі гармоніки поля в цьому випадку менше заглушаються.

Коефіцієнт магнітної провідності скосу, що враховує вплив на ЕРС обмотки ротора скосу пазів

!Неопределенная закладка, T₂_=0,769

Якщо скіс пазів, відсутній = 0. Приймаємо:

3.6.4.5 Індуктивний опір фази обмотки ротора :

=5,219

тоді індуктивний опір фази обмотки ротора:

!Неопределенная закладка, FСЕТИ = 0,19 172 Ом.

3.6.5 Приводимо x2 до числа витків статора:

!Неопределенная закладка, M = 5,357 Ом.

Відносне значення

=!Неопределенная закладка, UСЕТИ0,11.

3.7 Втрати в сталі

3.7.1 Втрати в сталі основні.

3.7.1.1 Для сталі 2103 питомі втрати при індукції 1 Тл і частоті перемагнічування 50 Гц =2,5 Вт/кг.

3.7.1.2 Коефіцієнт — показник ступеня, що враховує залежність втрат у сталі від частоти перемагнічування; для більшості сталей =1,3…1,5, приймаємо =1,51,5.

3.7.1.3 Коефіцієнти kда і kдz1,8 враховують вплив на втрати в сталі нерівномірності розподілу магнітного потоку по перетинах ділянок магнітопроводу і технологічних факторів, для машин потужністю менш 250 кВт kда=1,61,6, kдz=1,81,8.

3.7.1.4 Питома маса стали = 78 007 800 кг/м3.

3.7.1.5. Висота ярма статора по

0,0 = 0,1 578 м.

3.7.1.6 Маса стали ярма статора:

0,000 = 4,645 кг;

3.7.1.7 Маса стали зубців статора:

!Неопределенная закладка, BZ₁_ = 1,017 кг.

3.7.1.7 Втрати в сталі основні:

!Неопределенная закладка, FСЕТИ = 64,09 Вт

3.7.2 Поверхневі втрати в сталі ротора від зубців статора (втрати в поверхневому шарі ротора від пульсацій магнітної індукції в повітряному зазорі).

3.7.2.1 Визначимо з рис. 3.14 для:

= 12,00 .

3.7.2.2 Амплітуда пульсації індукції в повітряному зазорі над коронками зубців ротора:

= 0,533 Тл.

3.7.2.3Коефіцієнт k02, що враховує вплив обробки поверхні голівок зубців статора на питомі втрати в роторі; якщо поверхня не обробляється (двигуни потужністю до 160 кВт) k02=1,51,4 — 1,8, приймаємо k02=1,51,5.

3.7.2.4 Питомі поверхневі втрати в сталі ротора, що приходять на 1 м² поверхні голівок зубців ротора:

!Неопределенная закладка, N₁=174,659 Вт/м2.

3.7.2.5 Повні поверхневі втрати в сталі ротора:

!Неопределенная закладка, T₂_ = 4,477Вт.

3.7.3 Пульсаційні втрати в зубцях ротора (втрати від пульсацій індукції в зубцях).

3.7.3.1 Амплітуда пульсацій індукції в середньому перерізі зубців :

=4,08 по п. 3.5.1.1 розрахунку;

!Неопределенная закладка, T₂_ = 0,156 Тл, де — по п. 3.5.3 розрахунки.

3.7.3.2 Маса стали зубців ротора:

mz2=Z2hz2bz2срlст2kcc = 1,361 кг.

3.7.3.3 Пульсаційні втрати в зубцях ротора:

!Неопределенная закладка, N₁ = 14,460 Вт.

3.7.4 Сума додаткових втрат у сталі:

0 = 18,937 Вт.

3.7.5 Повні втрати в сталі:

= 83,0 Вт.

3.7.6 Механічні втрати:

для двигунів 2p=4 коефіцієнт, 1,300 отже,

!Неопределенная закладка, N₁ = 11,090 Вт.

3.7.7 Холостий хід двигуна.

3.7.7.1 Електричні втрати в статорі при холостому ході:

!Неопределенная закладка, R₁_ = 60,59 Вт.

3.7.7.2 Активна складового струму холостого ходу:

!Неопределенная закладка, PСТ = 0,234 А.

3.7.7.3 Струм холостого ходу:

= 2,00 0,00А.

3.8 Розрахунок робочих характеристик

3.8.1 Методи розрахунку характеристик базуються на системі рівнянь струмів і напруг асинхронної машини, якої відповідає Г-образна схема заміщення (рис. 3.15. [1]). Активні й індуктивні опори схеми заміщення є параметрами машини.

3.8.1.1 Активний опір взаємної індукції обмоток статора і ротора :

= 5,4!Неопределенная закладка, M Ом.

3.8.1.2 Індуктивний опір взаємної індукції обмоток статора і ротора :

= 107,1!Неопределенная закладка, UСЕТИ Ом;

3.8.1.3 Коефіцієнт :

= 1,032 !Деление на ноль.

3.8.1.4 Активна складового струму синхронного холостого ходу:

=!Неопределенная закладка, R₁_ 0,189 А.

3.8.1.5 Коефіцієнти:

= 1,065 0,000;

0;

= 5,263 ;

= 9,245 0,000.

3.8.1.6 Втрати, що не міняються при зміні ковзання,

=!Неопределенная закладка, PСТ 0,094 кВт.

3.8.2 Застосовуємо аналітичний метод розрахунку робочих характеристик (формули для розрахунку приведені в табл. 3.2). Розрахунок характеристик проводимо, задаючи значеннями ковзань S=(0,21,5)Sн. Номінальне ковзання попереднє приймаємо Sнr*2=!Неопределенная закладка, R₂_ШТРИХ0,78 930.Для побудови характеристик досить розрахувати значення необхідних величин для п’яти-шести різних ковзань, обраних у зазначеному діапазоні приблизно через рівні інтервали. Результати розрахунку приведені в табл. 2. Робочі характеристики побудовані на кресленні

Таблиця 2 Робочі характеристики асинхронного двигуна

Номінальні дані спроектованого двигуна визначаються по побудованим робочим характеристикам:

P2н= 1,816 кВт; U1нф= 220 В; I1н= 4,342 А; 0,82; 0,772; 0,007.

Номінальна частота обертання вала:

=!Неопределенная закладка, N₁ 1395 об/хв;

Номінальний момент на валу двигун =!Деление на ноль12,465Нм.

4 РОЗРАХУНОК ВАЛА ДВИГУНА

4.1 Вихідні дані для розрахунку вала

Розрахувати вал асинхронного двигуна, що має наступні дані:=0 12,465 Нм, =1395 0 об/хв, зовнішній діаметр магнітопроводу ротора =0,00,9 690 м, довжина магнітопроводу якоря без радіальних каналів 0 0,137 м, повітряний зазор = 00,5 м. Зчленування двигуна з приводом — через еластичну муфту. Діаметр по центрам пальців муфти:

= 0,035 м.

Розміри вала згідно рис. 4.1: = 0,0350,05 м, = = 0,0350,05 м,

0,0030,006 м, = =0,0630,034 м, =0,0125 м, 0,033 0,062 м, 0,025 0,046 м.

4.2 Розрахунок вала на твердість

4.2.1 Маса ротора з обмоткою і валом:

0,0022,53 кг.

Сила ваги ротора:

= 221,020,00 H.

4.2.2 Момент інерції ротора:

0,0,058954 кг м2.

4.2.3 Двигун може зчленовується з виконавчим механізмом одним зі способів: через пасову передачу, зубчасту передачу або через еластичну муфту. При зчленуванні через еластичну муфту коефіцієнт

0,3

4.2.4 Поперечна сила, прикладена до виступаючого кінця вала:

!Деление на ноль = 1194,41 Н.

4.2.5 Прогин вала посередині магнітопроводу під тиском сили ваги ротора:

0,49 = 0,785 м4;

0,92 = 0,1 048 м4.

0,7 362 = 0,30 664 м4.

4.3 Розрахунок вала на міцність

4.3.1 У розрахунку на міцність приймаємо коефіцієнт перевантаження k=2.

4.3.2 Напруга на вільному кінці вала в перерізі А (рис 5.1):

по (11.31) [2]:

=0,0 66,887 Нм;

по (11.30) [2]:

= 0,30,00000022 м³;

по (11.29) [2]:

=590 931 895 Па.

4.3.3 Напруга в перерізі В: з (11.32) і (11.34) [2]:

по (11.30) [2]:

= 0,80 0,10 м³;

по (11.29) [2]:

4.3.4 Напруга в перерізі Е: з (11.32) і (11.34) [2]:

= 0,10 0,80 м³;

5 ОХОРОНА ПРАЦІ

5.1 Загальні положення

5.1 Дана інструкція для електрика є нормативним документом, що містить обов’язкові для дотримання працівником вимоги з охорони праці при виконанні ним робіт, визначених його функціональними обов’язками на даному робочому місці.

5.2 До роботи електриком допускаються після вивчення даної інструкції особи, які пройшли попередній медичний огляд, встановлений курс навчання за даною професією, отримали ІІІ-ІV кваліфікаційну групу з електробезпеки та відповідне посвідчення, а при необхідності стажування протягом 2−15 змін під керівництвом досвідчених працівників, спеціальне навчання по експлуатації й обслуговуванню обладнання, пройшли вступний та первинний (на робочому місці) інструктажі з питань охорони праці, пожежної безпеки.

5.3 У процесі роботи електрик проходить повторний інструктаж на робочому місці 1 раз в 3 місяці та щорічне навчання та підтвердження кваліфікаційної групи з електробезпеки.

5.4 В коло обов’язків електрика входить виконання електромонтажних робіт, у тому числі із застосуванням паяння, регулювання та налагодження електрообладнання.

5.5 Електрику видається безоплатно спецодяг та засоби індивідуального захисту:

Костюм бавовняний на 12 місяців;

Рукавиці комбіновані на два місяці;

Рукавиці діелектричні, чергові;

Окуляри захисні.

5.6 При виконанні робіт на даному робочому місці мають місце вплив таких шкідливих факторів:

Ураження електричним струмом;

Опіки;

Отруєння випарами свинцю;

Травмування;

Падіння з висоти.

5.7 Працівник має право відмовитись від дорученої роботи, не пов’язаної з його прямими обов’язками, якщо створилась небезпечна для його життя ситуація, або для людей, які його оточують, і навколишнього середовища.

Електрик зобов’язаний:

5.8. Дотримуватись Правил внутрішнього трудового розпорядку.

5.9.Застосовувати спецодяг та засоби індивідуального захисту.

5.10.Періодично проходити медичне обстеження.

5.11. Виконувати тільки ту роботу, за якою пройдено інструктаж з охорони праці і до якої допущений.

5.12. Бережливо ставитись до устаткування й обладнання та використовувати його за призначенням.

5.13. Забезпечити справність електроінструменту.

5.14. Знати й виконувати вимоги нормативних актів, інструкцій з охорони праці, правила користування засобами колективного та індивідуального захисту.

5.15. Знати принцип роботи електродвигуна та іншого електрообладнання, їх допустимі навантаження й потужність, напругу джерела живлення, роботу контролюючої апаратури і запускові - регулюючого обладнання.

5.16. Виконувати вимоги пожежної безпеки, знати розміщення та вміти користуватись первинними засобами пожежогасіння.

5.17 Знати місце знаходження медичної аптечки, вміти нею користуватись.

5.18 Забороняється приступати до роботи у стані алкогольного або наркотичного сп’яніння, а також у хворобливому або стомленому стані.

5.19 Співпрацювати з керівництвом підприємства у справі створення безпечних і нешкідливих умов праці, повідомляти про порушення вимог охорони праці.

5.20 При травмуванні зверніться за медичною допомогою і повідомте про це адміністрацію (керівника). Вимагайте складання акту за формою Н-1.

5.21 Особи, які порушили вимоги даної інструкції, несуть відповідальність згідно з чинним законодавством України.

5.2 Вимоги безпеки перед початком роботи

5.2.1.Мати при собі посвідчення про присвоєння ІІІ-ІV кваліфікаційну групу з електробезпеки.

5.2.2. Одягнути спецодяг, волосся прибрати під головний убір.

5.2.3. Упевнитись, що робоче місце не загромаджене сторонніми предметами, матеріалами тощо.

5.2.4. Упевнитись, що робоче місце достатньо освітлене, підлога на робочому місці суха й чиста (неслизька).

5.2.5.Провести огляд усього електрообладнання, при цьому:

5.2.5.1. Зовнішнім оглядом перевірити справність електрообладнання силового й освітлювального щитів;

5.2.5.2.Переконатись у чистоті всього обладнання;

5.2.5.3. Вияснити, які неполадки й несправності обладнання були виявлені у попередній зміні і ким вони усунуті;

5.2.5.4. Переконатись у відсутності оголених струмопровідних частин обладнання й провідників;

5.2.5.5. Переконатись у справності заземлення.

Перед проведенням ремонтних робіт:

5.2.6. Перевірити надійність кріплення заземлюючого проводу електропривода та відсутність оголених проводів.

5.2.7. Впевнитись, що машина або агрегат відключені від електромережі і підготовлені до проведення ремонтних робіт.

5.2.8. Розкласти в зручному для користування порядку інструмент та пристрої.

5.2.9. Прийняти зміну в установленому порядку, з’ясувати усі недоліки у роботі попередньої зміни і заходи щодо їх усунення, про всі зміни у веденні технологічного процесу, якщо вони були, ознайомитись із записом попередньої зміни у виробничому журналі. Зробити відповідний запис у змінному журналі.

5.3 Вимоги безпеки під час виконання роботи

5.3.1. Підтримувати робоче місце у належному порядку, не загромаджувати проходи і робоче місце надлишковою кількістю матеріалів, деталей, сторонніми предметами тощо.

5.3.2. Не припускати поспішність у роботі, виконувати роботи з дотриманням безпечних прийомів і методів праці.

5.3.3. Не допускати переохолодження тіла від руху повітря (протягів, вентиляції) для запобігання можливого захворювання.

5.3.4. Через кожні 2−3 години роботи стоячи, робити короткочасні перерви на 5−10 хвилин, для відпочинку використовувати зручний стілець.

5.3.5. Користуватись інструментом з ізольованими ручками.

5.3.6. Паяння штепсельних клемних наконечників та інших вузлів здійснювати із закріпленням їх за допомогою спеціальних пристосувань.

5.3.7. Зачищування провідників для залужування та паяння, знімання ізоляції шляхом припалювання проводити тільки в зоні дії місцевої витяжної вентиляції.

5.3.8. Не проводити ремонтних робіт машини-агрегату на ходу.

5.3.9. Не відволікатись на сторонні розмови під час проведення ремонту.

5.3.10. Після проведення ремонтних та налагоджувальних робіт упевнитись в справності відремонтованої (відрегульованої) машини на холостому ході, її пускових і гальмівних пристроїв, наявності та справності захисного огородження ріжучого та іншого робочого інструменту і запобіжних пристосувань.

5.3.11. Під час відкручування гвинтів викрутку потрібно тримати за рукоятку, щоб вона не зірвалась з головки гвинта і не поранила руку.

5.3.12. З'ємні деталі необхідно розміщувати так, щоб вони не прикривали інструмент, яким користуються під час ремонту.

5.3.13. Акуратно користуватися миючими засобами, не розбризкувати їх на електропроводку машини, підлогу.

5.3.14. Не переносити самому важке обладнання, для цього необхідно користуватись візками або переносити його удвох.

5.3.15. Дотримуватись правил безпеки при роботі із заточним верстатом.

5.3.16. У випадку одержання травми необхідно звернутись по медичну допомогу і повідомити керівництво або керівника робіт.

Електрику забороняється:

5.3.17. Працювати без наряду-допуску на виконання робіт в електроустановках.

5.3.18. При роботі за нарядом-допуском працювати бригадою у складі меншому ніж двоє працівників включно з керівником робіт.

5.3.19. Працювати без посвідчення про присвоєння ІІІ-ІV кваліфікаційну групу з електробезпеки.

5.3.20. Працювати без спецодягу та засобів індивідуального захисту.

5.3.21. Працювати на несправному обладнанні та з несправним заземленням.

5.3.22. Працювати при недостатньому освітленні.

3.23. Умикати електроустаткування мокрими руками.

5.3.24. Відкривати й знімати запобіжні пристрої, огородження під час роботи устаткування, обладнання тощо.

5.3.25. Самостійно усувати несправності устаткування, обладнання, яке знаходиться на гарантійному обслуговуванні, при виявленні несправностей негайно припинити роботу і викликати спеціаліста, що здійснює їх обслуговування.

5.3.26. Користуватись обладнанням, устаткуванням, приладами, апаратами тощо без попереднього навчання роботи з ними.

5.4 Вимоги безпеки після закінчення роботи

5.4.1. Виключити обладнання, електроінструмент, скласти їх у відведене місце.

5.4.2. Установити огородження та знаки безпеки біля місця проведення робіт.

5.4.3. Здати зміну в установленому порядку. Зміна вважається зданою і прийнятою після підпису у виробничому змінному журналі того, хто здає зміну і того, хто її приймає.

5.4.4. Зняти спецодяг та інші засоби індивідуального захисту, прибрати їх у призначене для цього місце. Спецодяг, який використовується при роботах, щомісячно здавати у прання.

5.4.5. Доповісти адміністрації підприємства про всі неполадки, що мали місце під час роботи та про прийняті заходи по їх ліквідації.

5.5 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях

5.5.1 При виникненні аварійної ситуації працівник повинен:

5.1.1 Припинити роботу, виключити верстати, машини, обладнання, усунути джерело небезпеки, якщо це можливо, покинути небезпечну зону.

5.1.2 Попередити працюючих про небезпеку.

5.1.3 Повідомити керівника підприємства про виникнення аварійної ситуації.

5.1.4 Допомагати в усуненні аварійної ситуації.

5.2 При нещасних випадках із людьми необхідно надати першу долікарську допомогу, викликати швидку медичну допомогу за тел. — 03, поставити до відома керівництво, вжити заходів для збереження обставин, при яких трапився нещасний випадок, якщо це не створює загрози для життя і здоров’я інших працівників.

5.3 У випадку загоряння необхідно:

5.3.1 Зачинити вікна, кватирки, відключити електроприлади, вентиляцію, винести у безпечне місце горючі рідини;

5.3.2 Приступити до гасіння загоряння, застосовуючи первинні засоби пожеже ­гасіння.

5.4 Полум’я необхідно гасити наступними засобами:

5.4.1 При загорянні рідин, які змішуються з водою — будь-яким вогнегасником, струменем води, піском, сукняною ковдрою;

5.4.2 При загорянні речовин, які не змішуються з водою — вогнегасниками порошковими, вуглекислотними, піском, покривалами;

5.4.3 Для гасіння палаючої електропроводки, електроприладів необхідно спочатку відключити від електромережі: вимкнути з розетки або вимкнути рубильник на електрощиті і гасити порошковим або вуглекислотним вогнегасником;

5.4.4. При загорянні легкозаймистих речовин для їх гасіння застосовують будь-які вогнегасники, пісок, сукняні ковдри;

5.4.5. Для гасіння палаючих дерев’яних частин застосовують будь-які засоби пожежогасіння.

5.5. Вжити заходів для евакуації та збереження матеріальних цінностей.

Висновок

Отримано наступні номінальні характеристики двигуна :

Остаточні розрахункові дані електродвигуна асинхронного трифазного потужністю 0,25 кВт

За допомогою цього курсового проекту я навчився як потрібно правильно розраховувати і проектувати асинхронний двигун з коротко замкнутим ротором потужністю 2 кВт. Після розрахунків КП в мене вийшла допустима похибка. Якщо згідно умови курсового проекту у мене двигун потужністю 2 кВт, а після розрахунківвийшло1,816кВт.

асинхронний електродвигун статор

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Додаток до курсового проектування «Електродвигун асинхронний трифазний» для спеціальності «Обслуговування та ремонт електропобутової техніки»

2. Проектирование электрических машин: под ред. Копылова И. П. Москва 1980. 492 с.

3. Проектирование электрических машин: Гольдберг О. Д., Герин Я. С. и др. — М.: Высш шк. 1984. — 431 с.

4. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т. 1 Под общ ред. Копылова И. П., Клокова Б. П. — М.: 1989. — 455 с

5. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т. 2 Под общ ред. Копылова И. П., Клокова Б. П. — М.: 1989. — 688с