Расчет обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя при наличии магнитопровода с применением ЭВМ (124209)

Посмотреть архив целиком

Белорусский Государственный Аграрный Технический

Университет



Кафедра электроснабжения сельского хозяйства






РЕФЕРАТ

РАСЧЕТ ОБМОТКИ СТАТОРА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО

ДВИГАТЕЛЯ ПРИ НАЛИЧИИ МАГНИТОПРОВОДА”

С применением ЭВМ



Исполнитель: Студент III курса 17эл группы

Чистяков П.В.

Руководитель: Апетёнок В.М.








Минск 2008



СОДЕРЖАНИЕ


Введение

1 Задание к курсовому проекту

2 Подготовка данных обмера магнитопровода

3 Выбор типа обмотки

4 Расчёт обмоточных данных

5 Расчёт оптимального числа витков в обмотке одной фазы

6 Расчёт числа витков в одной секции

7 Выбор изоляции паза и лобовых частей обмотки

8 Выбор марки и расчёт сечения обмоточного провода

9 Расчёт размеров секции (длины витка)

10 Расчёт массы обмотки

11 Электрическое сопротивление обмотки одной фазы постоянному току в холодном состоянии

12 Расчёт номинальных данных

13 Задание обмотчику

14 Расчёт однослойной обмотки

Вывод

Литература

Аннотация



ВВЕДЕНИЕ


Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства.

Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400 кВт напряжением до 1000 В – наиболее широко применяемые электрические машины. В народнохозяйственном парке электродвигателей они составляют по количеству 90%, по мощности – примерно 55%. Потребность, а, следовательно, и производство асинхронных двигателей на напряжение до 1000 В в РБ растёт из года в год.

Асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой в РБ электроэнергии, на их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, электротехнической стали и др., а затраты на обслуживание всего установленного оборудования уменьшаются. Поэтому создание серий высокоэкономичных и надёжных АД являются важнейшими задачами, а правильный выбор двигателей их эксплуатацией и высококачественный ремонт играют роль в экономии материальных и трудовых ресурсов.

Сроки жизни электрооборудования довольно длительные (до 20 лет). За этот срок в процессе эксплуатации одни из элементов электрооборудования (изоляция) стареют, другие (подшипники) изнашиваются.

Процессы старения и износа выводят электродвигатель из строя. Эти процессы зависят от многих факторов: условий и режима работы, технического обслуживания и т.д. Одна из причин выхода электрооборудования из строя – аварийные режимы: перегрузка рабочей части машины, попадание в рабочую машину посторонних предметов, неполнофазные режимы работы и т.п.

Электрооборудование, вышедшее из строя, восстанавливают. Особенность ремонта в том, что до ремонта двигатель рассчитывают. Это необходимо для проверки соответствия имеющихся обмоточных данных электродвигателя каталожными.

Полученные данные сравниваются с каталожными. Только в случае полного совпадения всех необходимых величин или при малых расхождениях между ними можно приступать к ремонту электродвигателя.



1 Задание к курсовому проекту


Таблица 1. Исходные данные к проекту.

D

Da

l

z

Толщина листа

стали

Изоляция листа стали

b

b'

bш

h

e

Технические условия заказчика

U

n

f

Схема соединения

мм

мм

мм

шт

мм


мм

мм

мм

мм

мм

В

мин-1

Гц

171

313

170

36

0,5

оксид

плёнк

12,9

9,2

4

24,7

1

220

1500

50

/Δ


Размеры магнитопровода и его паза:

D – Внутренний диаметр сердечника статора, мм.

Da – Внешний диаметр сердечника статора, мм.

l – полная длина сердечника статора, мм.

Z– число пазов, шт.

b – большой размер ширины паза, мм.

b' – меньший размер ширины паза, мм.

bш – ширина шлица паза, мм.

h – полная высота паза, мм.

e – высота усика паза, мм.

δ – толщина листов стали, мм, и род изоляции даны цифрами.

Технические условия заказчика:

n – частота вращения магнитного поля статора, мин-1.

Uф – фазное напряжение обмотки статора, В.

/Δ – схема соединения обмоток фаз, звезда/треугольник.

f – частота тока, Гц.



2 Подготовка данных обмера магнитопровода


Подготовка данных обмера магнитопровода проводится для удобства выполнения последующих расчётов и включает в себя расчёт:

а) площади полюса в воздушном зазоре (Q),

б) площади полюса в зубцовой зоне статора (Qz),

в) площади поперечного сечения спинки статора (Qc),

г) площади паза в свету (Qп), мм2.

Первые три площади необходимы для расчёта магнитных нагрузок, последняя для расчёта сечения обмоточного провода.

1. Площадь полюса в воздушном зазоре.

В воздушном зазоре сопротивление магнитному потоку по всей площади равномерное:


2)


где lp – расчётная длина магнитопровода, м

 - полюсное деление


(м)

(м)


где nк – число каналов охлаждения

lк – длина канала охлаждения

р – количество пар полюсов


(шт)

;

;

м2

2. Площадь полюса в зубцовой зоне.

В зубцовой зоне статора магнитный поток протекает по листам электротехнической стали, следовательно, площадь полюса будет равна произведению активной площади зубца на их количество в полюсе:


2)


где Nz – количество зубцов на один полюс, шт

Q1z – площадь одного зуба, м2


(шт)

2)


где la – активная длина зуба

bz – средняя ширина зуба


м

(м)


где Кз – коэффициент заполнения стали, зависит от толщины листа электротехнической стали и рода изоляции

bz – меньший размер зуба

b’’z – больший размер зуба

ширина зуба в узком месте

(м)

(м)

м

м

; м2; м2


3. Площадь магнитопровода в спинке статора.

Площадь спинки статора, перпендикулярная магнитному потоку, равна произведению её высоты на активную длину магнитопровода:


2)


где hс – высота спинки статора


2)


м; м2

4. Площадь паза в свету.

Площадь паза в свету требуется для расчёта сечения обмоточного провода. Для определения площади паза его сечение разбивается осевыми линиями на простые фигуры:


(мм2)


где Qb, Qb’ – площади полуокружностей с диаметрами, соответственно b и b

QТ – где основания b и b’, а высота:


(мм)

(мм2); (мм2); (мм2)


мм2; мм2; мм2

мм2


3 Выбор типа обмотки


Выбор делается исходя из:

  • технические возможности выполнения обмотки в данных условиях;

  • минимального расхода обмоточного провода;

  • номинальных мощности и напряжения;

  • типа паза;

  • достоинств и недостатков обмоток;

  • экономической целесообразности.

Схема статорных обмоток трёхфазных электрических машин разделяют:

  • по числу активных сторон секций в пазу на однослойные (у которых активная сторона одной катушки занимает весь паз) и двухслойные (активная сторона занимает половину паза),

  • по размеру шага на обмотки с полным шагом (при y=y’) и с укороченным шагом (при y<y’),

  • по частоте вращения магнитного поля статора на односкоростные и многоскоростные,

  • по числу секций в катушечных группах (фазных катушек) на обмотки с одинаковым числом секций в группе (q равно целому числу) и равным (q равно дробному числу).

По способу выполнения обмоток их ещё разделяют на:

  • шаблонно рассыпные (или всыпные), они же называются обмотками с мягкими секциями. У таких обмоток секции укладываются по одному проводнику через прорезь (шлиц) полузакрытого паза. Применяется для машин малой мощности, напряжением до 500 В;

  • протяжные, выполняются протяжкой провода через пазы, используются для машин напряжением до 10000 В при закрытых или полузакрытых пазах. Способ укладки обмоток трудоёмок. В настоящее время используются в основном при частичном ремонте обмоток.

  • обмотки с жёсткими секциями, готовые, изолированные секции, несущие на активных частях пазовую изоляцию, укладываются в открытые пазы. Используются для машин средней и большой мощности с напряжением до 5000 – 10000 В и более.

По способу размещения секций катушечных групп в расточке статора, а так же размещения лобовых частей подразделяются на:

концентрические, с размещением катушек (секций) одна внутри другой и расположением лобовых частей в двух или трёх плоскостях, такие обмотки выполняются вразвалку;

шаблонные, с одинаковыми секциями катушечных групп. Они могут выполняться и простыми и вразвалку. Если в шаблонной однослойной обмотке развалку выполнить не по полугруппам, а по отдельным катушкам получим схему цепной обмотки.

Однослойные обмотки главным образом выполняются простыми шаблонами, шаблонными в «развалку», цепными, концентрическими.

Основные достоинства однослойной обмотки:

  1. Отсутствие межслоевой изоляции, что повышает коэффициент заполнения паза, а следовательно, ток и мощность двигателя.

  2. Простота изготовления.

  3. Большая возможность применения автоматизации при укладке обмоток.

Недостатки:

  1. Повышенный расход проводникового материала.

  2. Сложность укорочения шага, а следовательно, компенсации высших гармоник магнитного потока.

  3. Ограничение возможности построения обмоток дробным числом пазов на полюс и фазу.

  4. Более трудоёмкое изготовление и монтаж катушек для крупных электродвигателей высокого напряжения.

Двухслойные обмотки в основном выполняются с одинаковыми секциями: петлевые и цепные, реже принимают концентрические.

Основные достоинства двухслойной обмотки по сравнению с однослойной:

  1. Возможность любого укорочения шага, что позволяет:

а) снизить расход обмоточного провода за счет уменьшения длины лобовой части секции;

б) уменьшить высшие гармонические составляющие магнитного потока, то есть снизить потери в магнитопроводе двигателя.

  1. Простота технологического процесса изготовления катушек (многие операции можно механизировать).

  2. Возможность выполнения обмотки почти с любой дробностью q, что обеспечивает изготовление обмотки при ремонте асинхронных двигателей с изменением частоты вращения ротора. Кроме того, это является одним из способов приближения формы поля к синусоиде.

  3. Возможность образования большего числа параллельных ветвей.

К недостаткам двухслойных обмоток следует отнести:

  1. Меньший коэффициент заполнения паза (вследствие наличия межслоевой изоляции).

  2. Некоторая сложность при укладке последних секций обмотки.

  3. необходимость поднимать целый шаг обмотки при повреждении нижней стороны секции.

По приведенным соображениям, в настоящее время, в ремонтной практике машин переменного тока двухслойные обмотки получили наибольшее применение. Следовательно выбираем двухслойную петлевую обмотку.


4 Расчёт обмоточных данных


Обмотка асинхронного двигателя, размещённая в магнитопроводе его статора состоит из трёх самостоятельных фазных обмоток (А, В, С). Обмотка трёхфазной машины переменного тока характеризуется следующими обмоточными данными:

у – шаг обмотки;

q – число пазов на полюс и фазу (равно числу секций в катушечной группе);

N – число катушечных групп;

 - число электрических градусов, приходящихся на один паз;

а – число параллельных ветвей.


1. Шаг обмотки

Шаг обмотки (у) – это расстояние выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции:



где y’ - расчётный шаг (равен полюсному делению, выраженному в зубцах);

 - произвольное число меньше единицы, доводящая расчётный шаг (y’) до целого числа.

На практике принято шаг определять в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона секции ложится в паз у+1.

Двухслойные обмотки выполняют с укорочением шага.


у=у’Ку


где Ку – коэффициент укорочения шага обмотки

На практике и расчётами установлено, что наиболее благоприятная кривая изменения магнитного потока получается при укорочении диаметрального (расчётного) шага на Ку=0,8:

у=0,89=7,2 принимаем у=7

2. Число пазов на полюс и фазу.

Число пазов на полюс и фазу (q) определяет число секций в катушечной группе:



где m - число фаз

Каждая катушка обмотки участвует в создании двух полюсов, так как активные проводники одной её стороны имеют одно направление тока, а другие - противоположные.

При q>1, обмотка называется рассредоточенной, при этом фазные катушки должны быть разделены на секции, число которых равно q.

3. Число катушечных групп

В двухслойных обмотках число катушечных групп механически увеличивается в два раза, однако по сравнению с однослойной обмоткой с числом витков в каждой секции меньшим в два раза, тогда:


22=4


где N(2) - число катушечных групп в одной фазе двухслойной обмотке. Так как каждую пару полюсов создают все три фазы переменного тока, следовательно:



4. Число электрических градусов на один паз

В расточке статора асинхронного двигателя одна пара полюсов составляет 3600эл. Это наглядно видно на рисунке 1.

При прохождении проводника под одной парой полюсов в расточке статора полностью за один оборот ЭДС в нём (возникает) изменяется по синусоиде. При этом происходит полный цикл изменения, который составляет 360 электрических градусов (рисунок 1 ).

Число электрических градусов, приходящихся на паз, или угловой сдвиг между рядом лежащими пазами:



5. Число параллельных ветвей

Параллельные ветви в обмотке асинхронного двигателя делаются для сокращения сечения обычного провода, кроме того, это даёт возможность лучше загрузить магнитную систему машины.

При их параллельном подключении число параллельных ветвей в принципе может равняться числу катушечных групп в одной фазе N.


Случайные файлы

Файл
72708-1.rtf
182048.rtf
kursov_infl.doc
183861.rtf
23232.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.