Критическое скольжение sкр определим по формуле (6.272) [1]:
Принимаем sн=0,032 и рассчитаем рабочие характеристики по [2].
Расчет рабочих характеристик сведем в таблицу 2, задаваясь s=0,0005; 0,001; 0,0015; 0,002; 0,0025; 0,003. Данные расчета представлены в техническом задании.
U1н=380 В, 2р=8, I1н=148,877 А, Рдобн=721,3 Вт, Iоа=1,092 А, Iор=38,7 А, r1=0,057 Ом, r'2=0,079 Ом, с1=1,034, a'=1,069 Ом, а=0,059 Ом, b=0,778 Ом, ДU=1,4В.
Таблица 2 - Данные расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором
|
S |
Р2, кВт |
I'2, А |
I1, А |
з, % |
cosц |
|
|
0,005 |
23,793 |
23,158 |
46,139 |
0,889 |
0,509 |
|
|
0,01 |
47,908 |
46,011 |
62,366 |
0,926 |
0,728 |
|
|
0,015 |
70,833 |
68,429 |
81,950 |
0,932 |
0,813 |
|
|
0,02 |
92,348 |
90,292 |
102,568 |
0,931 |
0,848 |
|
|
0,025 |
112,286 |
111,499 |
123,284 |
0,927 |
0,862 |
|
|
0,03 |
130,529 |
131,964 |
143,656 |
0,921 |
0,865 |
|
|
0,035 |
147,008 |
151,623 |
163,445 |
0,915 |
0,862 |
|
|
0,04 |
161,700 |
170,426 |
182,508 |
0,908 |
0,856 |
|
|
0,0304 |
132,085 |
133,767 |
145,464 |
0,921 |
0,865 |
Уточненное значение скольжения sн=0,0304.
Перегрузочную способность двигателя определим по формуле:
где - ток, который рассчитываемый по формуле:
где R - активное сопротивление, Ом;
X - реактивное сопротивление, Ом.
Активное сопротивление R, Ом, определим по формуле:
Реактивное сопротивление X, Ом, определим по формуле:
9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
Расчет нагрева производят, используя значения потерь, полученных для номинального режима.
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя , С, определяется по формуле (6.314) [1]
где К - коэффициент учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду, принимается по таблице 6-30 [1], К=0,76;
Р'эп1 - электрические потери в обмотке статора в пазовой части при номинальном скольжении, Вт;
1 - коэффициент теплоотдачи с поверхности по рисунку 6-60, б [1], 1 =108.
Электрические потери разделяются на потери в пазовой части , Вт, и потери в лобовой частях катушек , Вт. Определим их соответственно по формулам (6.312) и (6.113) [1]
где k - коэффициент увеличения потерь для обмоток с изоляцией F, к=1,07;
Pэ1 - электрические потери в статоре при номинальном режиме, Вт.
Электрические потери в статоре при номинальном режиме Pэ1, Вт, определим по формуле (6.200) [1]
По (13.1) получим
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора , С, определяется по формуле (6.315) [1]
где bиз1 - односторонняя толщина изоляции в пазу по таблице 3-7 [1] равна 0,8мм;
экв - средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции, экв=0,16 Вт·/(м·С);
Пп1 - расчетный периметр поперечного сечения паза статора, мм.
л`экв - среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки из эмалированных проводников с учётом не плотности прилегания проводников друг к другу, определяется по рисунку 6-62 [1], л`экв=0,16Вт·/(м·С);.
Односторонняя толщина изоляции в пазу bиз1, мм, по (6.318) [1]
Расчетный периметр поперечного сечения паза статора Пп1 мм, для полузакрытых трапецеидальных пазов определяется по формуле (6.317) [1]
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей , С, вычисляется по формуле (6.319) [1]
где bиз.л1 - толщина односторонней изоляции лобовой части катушки по таблице 3-7 равна 0,8мм;
Пл1 - периметр условной поверхности охлаждения лобовой части катушки; Пл1 = Пп1 = 87,66 мм;
Р'эл1 - электрические потери в обмотке статора в лобовой части, Вт.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины , С, определяется по формуле (6.321) [1]
где lвыл - вылет лобовых частей обмотки, мм
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, , С, определяется по формуле (6.321) [1]
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды , С, определяется по формуле (6.22)
где - сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя, Вт;
Sкор - эквивалентная поверхность охлаждения корпуса, мм2;
в - коэффициент подогрева воздуха по рисунку 6-60, б [1], в =1000
Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя , Вт, определяется по формуле (6.323) [1]
где - сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре с учетом их увеличения, Вт.
Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре с учетом их увеличения, Вт, определяется по формуле (6.324) [1]
где - сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре, Вт.
Эквивалентная поверхность охлаждения корпуса Sкор , м2 , определяется по формуле (6.327) [1]
По (13.6) получим
По (13.5) получим
По (13.4) получим
По (13.3) получим
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды , С, определяется по формуле (6.328) [1]
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды меньше установленной в таблице 5-1 [1] , так как = 83,22< 100 С.
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника ротора над температурой воздуха внутри двигателя , С, определяется по формуле (6.329) [1]:
где Р'эп2 - электрические потери в обмотке статора в пазовой части при номинальном скольжении, Вт;
2 - коэффициент теплоотдачи с поверхности по рисунку 6-60, б [1], 2 =108.
Электрические потери разделяются на потери в пазовой части , Вт. Определим их соответственно по формуле (6.330) [1]
где k - коэффициент увеличения потерь для обмоток с изоляцией F, к=1,07;
Pэ1 - электрические потери в статоре при номинальном режиме, Вт.
Электрические потери в роторе при номинальном режиме Pэ2, Вт, определим по формуле (6.200) [1]:
По (13.7) получим
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки ротора , С, определяется по формуле (6.315) [1]
где Пп2 - расчетный периметр поперечного сечения паза ротора, мм.
Расчетный периметр поперечного сечения паза ротора Пп2 мм, определяется по формуле (6.332) [1]
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей , С, вычисляется по формуле (6.319) [1]:
где Р'эл2 - электрические потери в обмотке статора в лобовой части, Вт.
bиз.л2 - односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки, по таблице 3-11 [1] равна 1 мм.
Электрические потери в лобовых частях обмотки , Вт, определим по формуле (6.334) [1]:
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины , С, определяется по формуле (6.321) [1]:
где lвыл2 - вылет лобовых частей обмотки, мм
Среднее превышение температуры обмотки ротора над температурой воздуха внутри машины, , С, определяется по формуле (6.321) [1]:
Среднее превышение температуры окружающей среды обмотки ротора над температурой окружающей среды Q2, °C, определим по формуле (6.337) [1]
Среднее превышение температуры обмотки ротора над температурой окружающей среды меньше установленной в таблице 5-1 [1] , так как = 90,866< 100 С.
10. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ
Требуемый для охлаждения расход воздуха Qв, м 3/с , определяется по формуле (6.338) [1]
где - сумма всех потерь в двигателе, Вт.
Ди`в - превышение температуры выходящего из двигателя воздуха над температурой входящего, ?С.
Расход воздуха, который может быть получен при данных размерах двигателя, оценивается эмпирической формулой (6.339) [1]
Расход воздуха обеспечиваемый конструкцией ротора Q'в = 1,294 м 3/с больше требуемого для охлаждения расхода воздуха Qв = 0,339 м 3/с.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проектирования был создан электрическая машина на базе двигателя 4АНК355S8, которая имеет энергетические показатели выше своего аналога. Результаты сравнения приведены в таблице 4.
Таблица 4 -- Технические показатели двигателя
|
Показатели |
В техническом задании |
Расчётные |
Сравнение показателей |
|
|
з, % |
91,5 |
92,1 |
||
|
cos(ц1 ) |
0,85 |
0,865 |
||
|
Мпер/Мп |
1,9 |
1,93 |
Были также достигнуты следующие результаты:
а) Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах .
б) Вентиляционные лопатки обеспечивают необходимый расход воздуха .
в) Спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.
Если уменьшить высоту ярмо ротора и увеличить высоту ярма статора, то будет более равномерное использование активных материалов. Можно добиться хороших энергетических показателей, применяя одну электротехническую сталь в статоре и в роторе, также будет снижена себестоимость спроектированного изделия.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Копылов, И.П. Проектирование электрических машин: учебное пособие для вузов / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др. -- Москва: Энергия, 1980. -- 496 с.
2. Вигриянов, П. Г. Расчет характеристик электрических машин: учебное пособие по курсовому проектированию / П. Г. Вигриянов, С. Г. Воронин -- Челябинск: ЧПИ, 1986. -- 42 с.
3. Кравчик, А. Е. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Е. Кравчик,. -- М.: Энергоиздат, 1982. -- 504 с.
4. Вольдек, А. И. Электрические машины: учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений / А. И. Вольдек - 3-е изд., перераб. и доп.-- Л.: Энергия, 1978. -- 832 с.
5. Костенко, М. П. Электрические машины. Ч 2 / М. П. Костенко, Л.М. Пиотровский. - М. - Л.: Энергия, 1965. - 704 с.
6. Попов, Г.Н. Справочник по машиностроительному черчению / Г.Н. Попов - 14-е. изд., перераб. и доп. -- Л.: Машиностроение, Ленинград, 1981. --416с.