Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования «МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
Факультет «Строительства и техносферной безопасности»Направление подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» Курсовая работа
Обучающийся группы Группа ООПМЭо-20081-2 ФИО Тихонов Алексей Леонидович Москва, 2022 г. Задание 1. Выбрать двигатель для кратковременного режима работы S2 при подъеме груза. Условия подъема и характеристики груза приведены в табл.1. 2. Рассчитать параметры и начертить развернутую схему трехфазной двухслойной обмотки статора по данным, приведенным в табл. 1. Выбрать укорочение шага обмотки, чтобы уничтожалась ν-я высшая гармоника в кривой индуцированной ЭДС обмотки. Соединение катушечных групп последовательное, фазы обмотки соединить звездой, катушки одновитковые. 3. Используя данные и результаты расчета п.1 и п.2, определить эффективные значения фазной и линейной ЭДС первой, третьей, пятой и седьмой гармоник, приняв частоту тока 50 Гц. Рассчитать значения этих ЭДС, если бы шаг обмотки был полным. Таблица 1
Содержание Введение 4 1. Выбор двигателя по номинальной мощности 5 2. Выбор типа обмотки 6 3. Расчет обмоточных данных 11 4. Построение развернутой схемы обмотки статора 13 5. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС первой, третьей, пятой и седьмой гармоник 14 Заключение 18 Литература 19 Введение Электрические машины широко применяются в различных отраслях промышленности. При работе этих двигателей частота вращения магнитного поля статора постоянна и зависит от частоты питающей сети (стандартная частота 50 Гц) и от числа пар полюсов, а частота вращения ротора отличается на величину скольжения, составляющую 0,012—0,06 скорости магнитного поля статора. Причиной исключительно широкого применения асинхронных электродвигателей является их простота и небольшая стоимость. Практически нет отрасли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели. Потребности народного хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, т.е. применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения. В некоторых приводах возникают требования, которые не могут быть удовлетворены двигателями единых серий. Для таких приводов созданы специализированные двигатели, например электробуровые, краново-металлургические и др. 1. Выбор двигателя по номинальной мощности Мощность двигателя где k- коэффициент, учитывающий действие противовеса; - скорость подъема груза (м/с); m- масса груза (кг); - ускорение свободного падения (м/с2); - КПД подъемника. Полученное значение мощности увеличиваем до ближайшего каталожного значения. Ближайший по мощности двигатель 4А132S4. (Р=7.5 (кВт), n0 =1500 (об/мин), nH=1455 об/мин) Определяем его номинальный момент: =9550˙ =9550˙ =49,3 (Н˙м) Максимальный момент: =2,3 =2,3˙49,3=108.5 (Н˙м) 2. Выбор типа обмотки Количество пар полюсов: Где p – число пар полюсов f – частота питающей сети, Гц. f=50 Гц. n – скорость вращения поля статора, об/мин; При p=2, 2p=4 определяем h=132 мм (выбираем ближайшее стандартное значение). Dа – максимально возможный диаметр, Dа=225 мм = 0,225 м, Внутренний диаметр статора. KD - коэффициент характеризует отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечников АД серии 4А и АИ. KD =0,72 для 2p=4. Полюсное деление: Расчётная мощность: kE – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, kE = 0,93. = 87.5% – КПД двигателя; cos = 0,86; Электромагнитные нагрузки (предварительно) ; B = 0,85 Тл Обмоточный коэффициент (предварительно) для однослойной обмотки: kоб1 = 0,95 Расчётная длина магнитопровода: - синхронная угловая частота двигателя: ; Определяем предельные значения зубцового деления статора АД: где – соответственно минимальное и максимальное предельное значения зубцового деления статора, м Определяем число пазов статора ; где – соответственно минимальное и максимальное число пазов статора , Принимаем , тогда: где q1 – коэффициент, связывающий число пазов с числом полюсов и фаз m – число фаз, m = 3 При q1 = 3, обмотка однослойная. Зубцовое деление статора (окончательно): Число эффективных проводников в пазу (предварительно а=1, т.е. параллельные ветки в обмотке отсутствуют) где - ток обмотки статора. Если а=1, тогда Окончательные значения: - число витков в фазе: - линейная нагрузка: - магнитный поток: kоб1 = 0,96 (для q = 3) - индукция в зазоре: ; Значения А и Вδ находятся в допустимых пределах. Плотность тока в обмотке статора (предварительно): ; Определяем площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно): ; Где – площадь поперечного сечения эффективного проводника, мм2 Определяем сечение эффективного проводника (окончательно) Принимаем число элементарных проводников , тогда . Принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ . Плотность тока в обмотке статора (окончательно): 3. Расчет обмоточных данных Расчет обмоточных данных состоит в определении основных данных: N – число катушечных групп; y – шаг обмотки; q – число пазов на полюс и фазу; α – число электрических градусов, приходящихся на один паз; а – число параллельных ветвей. Шаг обмотки Шаг обмотки (у1) – это расстояние, выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции: где y1 – расчетный шаг (равен полюсному делению, выраженному в зубцах); – произвольное число меньше 1, доводящее расчётный шаг (y1) до целого числа. На практике принято шаг определять в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона секции ложится в паз у+1. Для подавления пятой гармоники ЭДС катушки выбирают kу = 0,8. Принимаем пазов. Число пазов на полюс и фазу , где – число фаз. Число электрических градусов на один паз , Так как , то обмотка называется рассредоточенной, при этом фазные катушки должны быть разделены на секции, число которых равно . 4. Построение развернутой схемы обмотки статора Рис.1 Трехфазная обмотка статора 5. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС первой, третьей, пятой и седьмой гармоник Для определения ЭДС обмотки статора необходимо ЭДС катушки умножить на число последовательно соединенных катушек в фазной обмотке статора. Так как число катушек в катyшечной группе равно q1, а число катушечных групп в фазной обмотке равно 2р, то фазная обмотка статора содержит 2pq, катушек. Имея в виду, что число последовательно соединенных витков в фазной обмотке w1 = 2pq1wK (К=1), получим ЭДС фазной обмотки статора (В) ν-й гармоники: где - частота высшей гармоники; Так как наша обмотка имеет диаметральный шаг, то есть шаг обмотки у равен полюсному делению τ, и нет скоса пазов ни на роторе, ни на статоре, то формулу (4.1) можно переписать в следующем виде: Рассчитаем величину основного магнитного потока: (Вб) Частоту высших гармоник найдем по формуле: где f1 – частота тока. - первая гармоника: , - третья гармоника: , - пятая гармоника: , - седьмая гармоника: . По формуле вычислим число последовательно соединенных витков в обмотке фазы: Подставим полученные данные и рассчитаем ЭДС фазной обмотки статора по формуле, принимая : - 1-я гармоника: Зная значение ЭДС 1-й гармоники, приступим к подсчету других ЭДС высших гармоник, учитывая обмоточный коэффициент. Произведение коэффициентов распределения, укорочения шага и скоса пазов называют обмоточным коэффициентом. Следовательно, обмоточный коэффициент для v-й гармоники: У рассматриваемой обмотки шаг диаметральныйи нет скоса пазов, и в нашем случае формула принимает следующий вид: Амплитудные значения высших гармоник ЭДС, которые малы по сравнению с первой, найдем по формуле: Из формулы выразим : Найдем ЭДС для третьей, пятой и седьмой гармоники при прямоугольной форме магнитного потока: Третья гармоническая ЭДС имеет наибольшее значение. Мы нашли фазное значение ЭДС, найдем их линейные значения, учитывая, что обмотки соединены звездой, при котором: По формуле: Заключение В ходе выполнения данного курсового проекта, была проанализирована справочная литература, определяющая порядок и выбор главных требований к нашему электродвигателю. Были в ней рассмотрены. Выбор двигателя по номинальной мощности. Расчет асинхронного двигателя с обмотками. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС. И, согласно нашим расчетам, двигатель соответствует всем требованиям технического задания. Литература 1. Электрические машины. Учебник для ВУЗов. Копылов И.П. Высшая школа. 2006. 607 с 2. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. Вольдек А.И. Попов В.В. Питер, 2007 - 350 с. 3. Справочник по электрическим машинам: В 2т/ Под общ. ред. И. П. Копылова и Б. К.Клокова. Т.1 – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456с.: ил. |