Методика расчета АД (стр. 1 )

Методика расчета АД

(пособие к курсовому проектированию)

Обязательные разделы КП

Введение 4

1.Техническое задание (задается известный аналог)

1.1 Назначение и область применения 5

1.2 Основные технические данные 5

1.3 Технические требования 5

1.4 Требования безопасности 9

1.5 Показатели надёжности 9

2 Электромагнитный расчёт 10

2.1 Выбор главных размеров 10

2.2 Определение Z1, w1 и сечения провода обмотки статора 12

2.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 15

2.4. Расчет ротора 19

2.5 Расчет намагничивающего тока 23

2.6 Параметры рабочего режима 26

2.7 Расчёт потерь 30

2.8 Расчёт рабочих характеристик 33

2.9 Расчёт пусковых характеристик 38

3 Описание конструкции 48

3.1 Компоновка двигателя 48

3.2 Статор асинхронного двигателя 48

3.3 Ротор асинхронного двигателя 48

3.4 Подшипниковые щиты 48

3.5 Подшипники 49

3.6 Вал 49

Введение (один из вариантов)

Первыми сериями асинхронных машин, созданными в 1920-1930 гг. были серии ДАО, ДАО-2, И и серии Т и МТ. Позднее были созданы серии асинхронных двигателей И2, АД, МА-200, АМ и ряд других.

Каждая из серий для своего времени была достаточно хорошо спроектирована и находилась на уровне передовых образцов мирового электромашиностроения. Однако уже к концу 40-х годов эти серии не удовлетворяли требованиям производства и эксплуатации по следующим причинам: серии были недостаточно стандартизированы : не имели твердой шкалы мощностей и шкалы установочных размеров, что крайне затрудняло проектирование приводов и выбор электродвигателей; в силу множества серий двигатели каждой из них выпускались небольшими партиями, не имели унифицированных деталей и сборочных единиц, что препятствовало рациональной организации производства и применению прогрессивных технологических процессов; серии не имели модификаций и исполнений удовлетворяющих растущим запросам электропривода. Всё это привело к необходимости создание для всей страны единой серии асинхронных машин, объединенных общими конструктивными решениями, общей технологией, с широкой унификацией различных узлов и деталей и основанной на единых шкалах мощностей, габаритных, присоединительных и установочных размеров.

В 1946-1949 гг. была создана впервые в мировой практике единая серия асинхронных двигателей общего назначения, отвечающая этим требованиям. Эта серия, заменившая восемь существовавших ранее, была названа единой серией А. Она охватывала диапазон мощностей от 0,6 до 100 кВт. Двигатели имели два основных исполнения по способу защиты от воздействия окружающей среды : защищенное (обозначение А) и закрытое обдуваемое (обозначение АО). В серии А впервые была принята твердая шкала мощностей имеющая 15 ступеней.

Появление новых электроизоляционных материалов и успехи в изучении электромагнитных и тепловых процессов в электрических машинах позволили в 1957-1959 гг. создать новую единую серию асинхронных двигателей того же диапазона мощностей - серию А2, значительно превосходящую первую серию А по своим технико-экономическим и массогабаритным показателям. Эта серия также имела два исполнения : защищенное А2 и закрытое обдуваемое АО2. Внедрение в производство двигателей серии А2-АО2 завершилось лишь к концу 60-х годов. Асинхронные двигатели мощностью от 100 до 1000 кВт также длительное время выпускались разрозненными сериями (серии АМ, МА, ДАМСО, ФАМСО и др.). В 1952-1956 гг. была разработана единая серия двигателей такого диапазона мощностей, названная серией А-АК (асинхронные двигатели с короткозамкнутыми и фазными роторами). В дальнейшем эта серия подверглась существенной переработке. Были применены новые электроизоляционные материалы и повышен уровень использования активной части двигателей. В закрытых обдуваемых двигателях принят новый принцип охлаждения ротора - продув наружным воздухом. В последующие годы модернизированные отрезки этой серии получили наименование серии А3.

Серия 4А была спроектирована в 1969-1971 гг. Она базируется на рекомендации МЭК по шкале мощностей и установочных размеров и на рекомендациях СЭВ по увязке мощностей и установочных размеров. В результате использования новых электроизоляционных материалов, позволивших в большинстве типоразмеров серии 4А применить изоляцию класса нагревостойкости F, и детальной конструкторской и технологической разработки двигатели этой серии по своим технико-экономическим показателям не уступают лучшим зарубежным образцам, а по ряду показателей превосходят их.

В основу построения серии положены не габаритные диаметры сердечников статора, как в прежних сериях, а высоты оси вращения h, т. е. Расстояние от оси вращения ротора до установочной поверхности. При проектировании серии большое внимание было уделено повышению надежности машин. Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надежности.

Серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 стандартных высотах оси вращения. На каждой из высот, кроме h = 225 мм, выпускаются двигатели двух разных длин, различные по мощности. С высотой оси вращения h = 225 мм выпускают двигатели только одной длины. Таким образом, шкала мощностей серии содержит 33 ступени.

Основными исполнениями являются закрытое обдуваемое (4А) и защищенное (4АН). Закрытые обдуваемые двигатели выпускаются во всём диапазоне высот оси вращения от 50 до 355 мм; двигатели защищенного исполнения – в диапазоне высот от 160 до 355 мм. Новые конструктивные решения ряда узлов позволили в двигателях этой серии несколько увеличить объём активной части за счёт увеличения наружного диаметра сердечника статора при той же высоте оси вращения по сравнению с двигателями предыдущих серий. В то же время применение изоляции класса нагревостойкости F и новых сортов электротехнической стали (серия рассчитана на стали 2013 и 2312) дало возможность повысить электромагнитные нагрузки. Это позволило увеличить мощность двигателей при тех же высотах оси вращения, что и в прежних сериях, и улучшить их технико-экономические показатели. В последнее время сталь 2013 не изготавливается из-за сложности технологии изготовления.

Двигатели выполняются на следующие номинальные напряжения 220 / 380 В - при мощностях от 0,06 до 0,37 кВт, 220 / 380 и 380 / 660 В - при мощностях от 0,55 до 110 кВт, 380/660 В - при мощностях более 132 кВт. Большой диапазон мощностей, охватываемых серией, и два основных исполнения обусловили различную конструкцию отдельных узлов двигателей в зависимости от мощности.

Двигатели с высотами оси вращения 50 и 63 мм (мощность 0,06 - 0,37 кВт) выполняются с литыми алюминиевыми станинами и подшипниковыми щитами. Более мощные двигатели выполняются с литыми чугунными станиной и щитами, а двигатели 4АН с h ³ 280 мм (мощностью 132 кВт и больше) - со сварной стальной станиной и литыми чугунными щитами. Имеются также различия в конструкции крепления сердечников статора и ротора, подшипниковых узлов, обмотки и т. п.

В статорах всех двигателей с h £ 160 мм выполняют однослойную обмотку. В остальных двигателях всей серии обмотки двухслойные. Во всех двигателях с h £ 250 мм и в двигателях с 2р ³ 10 при h ³ 280 мм обмотка статора выполняется из круглого обмоточного провода. В двигателях с h ³ 280 мм при 2р £ 8 обмотка полужесткая из прямоугольного провода, укладываемая в полуоткрытые пазы.

Потребность народного хозяйства в двигателях данной серии очень велика. И в связи с ростом автоматизации производства с каждым днём возрастает.

1. Разработка технического задания

1.1 Назначение и область применения

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором предназначен для преобразования электроэнергии переменного тока частотой 50 Гц в механическую энергию и применяется в различных установках электроприводов народного хозяйства.

1.2 Основные технические данные

1.2.1 Номинальная мощность, кВт............................................................................................ 7,5

1.2.2 Номинальное напряжение, В.................................................................................. 220/380

1.2.3 Номинальная частота вращения (синхронная), об/мин........................................ 3000

1.2.4 Высота оси вращения, мм............................................................................................... 112

1.2.5 Число фаз................................................................................................................................. 3

1.2.6 Схема соединения обмотки............................................................................................. D/U

1.2.7 Коэффициент полезного действия, о. е.не менее.................................................... 0.875

1.2.8 Коэффициент мощности, о. е на менее........................................................................ 0.88

1.2.9 Кратность пускового момента, о. е. не менее............................................................... 2,0

1.2.10 Кратность пускового тока, о. е. не более..................................................................... 7.5

1.2.11 Кратность максимального момента, о. е.не менее.................................................... 2.8

1.3 Технические требования

1.3.1 Номинальные данные электрической машины, характеризующие её работу, следует относить к работе машины на высоте до 1000 м над уровнем моря, при температуре газообразной охлаждающей среды 40оС.

1.3.2  Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15543-70, климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69, группа условий эксплуатаций по ГОСТ 17516-72.

1.3.3 Степень защиты электрической машины по ГОСТ 17494-72 - IP44.

1.3.4 Форма исполнения электрической машины по ГОСТ 2479-79 - IM2181.

1.3.5 Номинальный режим работы электрической машины – продолжительный (S1).

1.3.6 Класс нагревостойкости изоляции электродвигателя –B.

1.3.7 Предельно допускаемые превышения температуры частей электрической мА

шины при температуре газообразной охлаждающей среды 40оС и высоте над

уровнем моря не более 1000 м, должны соответствовать:- 80 оС - для обмотки

статора при измерении методом термометра.

Превышение температуры стальных частей, не соприкасающихся с обмоткой статора, короткозамкнутой обмотки и сердечника ротора не должно достигать значений которые, создавали бы опасность повреждения этих элементов и соседних частей.