Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Января 2013 в 18:19, курсовая работа
Электрические машины применяются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и в быту. Они выпускаются большими сериями и в индивидуальном исполнении. Во многих случаях электрические машины определяют технический уровень изделий, в которых они используются в качестве генераторов и двигателей. Проектирование электрических машин требует глубоких знаний и высокого профессионального мастерства.
В данном курсовом проекте необходимо разработать асинхронный двигатель с фазным ротором.
Введение 4
1 Выбор конструкции асинхронного двигателя 5
2 Выбор главных размеров 6
2.1 Выбор главных размеров электродвигателя 6
2.2 Расчёт зубцовой зоны и обмотки статора 7
3 Электромагнитный расчёт 13
3.1 Расчет размеров зубцовой зоны ротора и воздушного зазора 13
3.2 Расчет магнитной цепи 17
3.3 Расчет параметров машины 21
3.4 Расчет потерь и КПД двигателя 26
3.5 Расчёт рабочих характеристик 31
4 Круговая диаграмма 41
5 Тепловой и вентиляционный расчёт 44
5.1 Тепловой расчёт 44
5.2 Вентиляционный расчёт 48
6 Механический расчёт 49
6.1 Расчет вала 49
6.2 Выбор подшипников 55
7 Экономический расчёт 57
8 Описание сборки электродвигателя 58
9 Сводные данные 59
Заключение 60
Список литературы 61
Ом
, (180)
Ом
А
А
А
А
А
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
Нахождение максимального относительного момента :
Ом
Ом
Ом
А
Н·м
Круговая диаграмма изображена в графической части курсового проекта. Исходными данными для её построения являются:
Ток синхронного холостого хода по формуле 8.236 [1, стр.360]:
А
Коэффициент c1 = 1.049.
Сопротивление короткого замыкания по формуле 8.237 [1,стр.360]:
Ом
Ом
Диаметр круговой диаграммы Dk = 250 мм.
Рассчитаем масштабы:
Масштаб тока:
А/мм
Масштаб мощности:
Вт/мм
Масштаб момента:
Н·м/мм
При построении диаграммы вектор напряжения направляют по оси ординат OB1. Из начала координат строят вектор тока синхронного холостого хода под углом к оси ординат.
86.30
Точку Ao удобно найти, отложив по вертикальной и горизонтальной осям её координаты, соответственно равные Iоа и Iор.
Через точку Ао проводят линии AoFo||OB и AoF под углом к оси ординат. Из-за малости построение угла FoAoF удобно выполнять следующим образом. В произвольной точке прямой AoFo восстанавливают перпендикуляр к линии AoFo и откладывают на нём отрезок:
Линия AoF определяет положение диаметра круговой диаграммы. Отложив на ней отрезок , проводят окружность с центром O’ радиусом 0.5·Dk. Через произвольную точку F1 диаметра AoF’ проводят линию (F”F1)|(A0F) и откладывают на ней отрезки и . Через точку Ao и точки F2 и F3 проводят прямые до пересечения их с окружностью соответственно в точках A2 и A3. На оси ординат откладывают отрезок , где
Вт
Тогда:
мм
Через точку A1 проводят ||OB. Точку соединяют с точками O и A3. На этом построение круговой диаграммы заканчивается.
Окружность диаметром Dk и с центром O’ является геометрическим местом концов векторов тока статора двигателя, при различных скольжениях. Точка окружности Ao определяет положение конца вектора тока Io при синхронном холостом, а точка - при реальном холостом ходе двигателя. Отрезок определяет ток Iхх, а угол - . Ось абсцисс диаграммы OB является линией первичной мощности P1. Линией электромагнитной мощности Pэм или электромагнитных моментов Mэм является линия AoA2. Линией полезной мощности на валу P2 является линия . По круговой диаграмме для тока статора, которому соответствует точка A на окружности, можно рассчитать необходимые для построения рабочих характеристик данные:
- коэффициент теплоотдачи с поверхности определяемый по рисунку 8.71, а [1, стр.401]: Вт/м2·C0.
k – коэффициент, учитывающий, что часть тепла отдаётся непосредственно в окружающую среду по таблице 8.33 [1, стр.402]: K=0.19.
мм
C0
Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины по формуле 8.336 [1, стр.403].
C0
Среднее превышение температуры
обмотки статора над температур
C0
Температура воздуха внутри машины по формуле 8.338 [1,стр.403]:
Коэффициент подогрева воздуха по рисунку 8.71, а [1, стр.401]: Вт/м2·C0.
Сумма потерь отводимых на воздух внутри машины по формуле 8.339 [1, стр.403]:
, (219)
кВт
где
, (220)
кВт
Эквивалентная поверхность охлаждения корпуса по формуле 8.341 [1, стр.403]:
, (221)
м2
, (222)
C0
Среднее превышение температуры
обмотки статора над
, (223)
С0
Оно должно быть меньше хотя бы на 20٪ чем 140C0 для класса изоляции F: 140 - 140·0.2 = 112С0. Мы видим, что требование выполняется.
Рассчитаем потери в роторе:
, (224)
кВт
, (225)
кВт
Превышение температуры
Коэффициент теплоотдачи определяется по рисунку 8.74 [1,стр.405]: Вт/м2·C0.
, (226)
C0
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки ротора по формуле 8.347 [1, стр.405]:
Периметр поперечного сечения паза статора:
, (227)
м
, (228)
C0
Перепад температуры в изоляции лобовых частей обмотки ротора по формуле 8.351 [1, стр.406]:
Периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки: м.
Толщина изоляции в лобовой части мм.
, (229)
Рассчитаем предварительно диаметр вала в той его части, где размещается магнитопровод [4, стр.11]:
, (235)
м
Находим массу ротора, принимая его плотность 8300 кг/м3:
, (236)
кг
Размеры вала, в соответствии с рисунком 3:
Ширина подшипникового щита: bпш = 0.011 м.
, (237)
мм
мм
мм
мм
мм мм
мм мм
мм мм
мм мм мм мм
Рисунок 3 - Вал
Экваториальные моменты инерции вала по формуле [4, стр.17]:
, (238)
мм4
, (239)
мм4
, (240)
мм4
, (241)
мм4
, (242)
мм4
Модуль упругости составляет: Па.
Сила тяжести ротора:
, (243)
Н
По таблице 4[4, стр.16] определим вспомогательные значения для определения прогиба вала:
, (244)
мм-1
, (245)
мм-1
Определим прогиб вала под действием силы Gр на участке, соответствующем середине магнитопровода по формуле 11.15 [2, стр.234]:
, (246)
м
Номинальный вращающийся момент двигателя по формуле 11.18 [2,стр.235]:
, (247)
Н·м
Коэффициент, учитывающий возникновение поперечных сил при передаче упругой муфтой: .
Радиус по центрам пальцев муфты: м.
Поперечная сила, приложенная к выступающему концу вала по формуле 11.17 [2, стр.235]: