Розрахунок обмотки статора трифазного асинхронного двигуна при наявності магнітопровода з застосуванням

Білоруський Державний Аграрний Технічний

Університет

Кафедра електропостачання сільського господарства

РЕФЕРАТ

"РОЗРАХУНОК ОБМОТКИ СТАТОРА Трифазні асинхронні

ДВИГУНА ЗА НАЯВНОСТІ Магнітопроводи "

Із застосуванням ЕОМ

Виконавець: Студент III курсу 17ел групи

Чистяков П.В.

Керівник: Апетенок В.М.

Мінськ 2008

ЗМІСТ

Введення

1 Завдання до курсового проекту

2 Підготовка даних обміру муздрамтеатру

3 Вибір типу обмотки

4 Розрахунок обмотувальних даних

5 Розрахунок оптимального числа витків в обмотці однієї фази

6 Розрахунок числа витків в одній секції

7 Вибір ізоляції паза і лобових частин обмотки

8 Вибір марки і розрахунок перетину обмоточного дроту

9 Розрахунок розмірів секції (довжини витка)

10 Розрахунок маси обмотки

11 Електричний опір обмотки однієї фази постійному струму в холодному стані

12 Розрахунок номінальних даних

13 Завдання Обмотувальник

14 Розрахунок одношарової обмотки

Висновок

Література

Анотація

ВСТУП

Асинхронні двигуни є основними перетворювачами електричної енергії в механічну і складають основу електроприводу більшості механізмів, що використовуються в усіх галузях народного господарства.

Асинхронні двигуни загального призначення потужністю від 0,06 до 400 кВт напругою до 1000 В - найбільш широко вживані електричні машини. У народногосподарському парку електродвигунів вони складають по кількості 90%, по потужності - приблизно 55%. Потреба, а, отже, і виробництво асинхронних двигунів на напругу до 1000 В в РБ зростає з року в рік.

Асинхронні двигуни споживають більше 40% вироблюваної в РБ електроенергії, на їх виготовлення витрачається велика кількість дефіцитних матеріалів: обмотувальний міді, електротехнічної сталі та ін, а витрати на обслуговування всього встановленого обладнання зменшуються. Тому створення серій високоекономічних і надійних АД є найважливішими завданнями, а правильний вибір двигунів їх експлуатацією та високоякісний ремонт грають роль в економії матеріальних і трудових ресурсів.

Терміни життя електрообладнання досить тривалі (до 20 років). За цей термін у процесі експлуатації одні з елементів електроустаткування (ізоляція) старіють, інші (підшипники) зношуються.

Процеси старіння та зносу виводять електродвигун з ладу. Ці процеси залежать від багатьох факторів: умов та режиму роботи, технічного обслуговування і т.д. Одна з причин виходу з ладу електрообладнання - аварійні режими: перевантаження робочої частини машини, попадання в робочу машину сторонніх предметів, неповнофазних режими роботи і т.п.

Електрообладнання, що вийшло з ладу, відновлюють. Особливість ремонту в тому, що до ремонту двигун розраховують. Це необхідно для перевірки відповідності наявних обмотувальних даних електродвигуна каталожними.

Отримані дані порівнюються з каталожними. Тільки у випадку повного збігу всіх необхідних величин або при малих розбіжності між ними можна приступати до ремонту електродвигуна.

1 Завдання до курсового проекту

Таблиця 1. Вихідні дані до проекту.

Розміри муздрамтеатру і його паза:

D - Внутрішній діаметр сердечника статора, мм.

D _a - Зовнішній діаметр сердечника статора, мм.

l - повна довжина сердечника статора, мм.

Z - число пазів, шт.

b - великий розмір ширини паза, мм.

b '- менший розмір ширини паза, мм.

b _ш - ширина шліца паза, мм.

h - повна висота паза, мм.

e - висота вусика паза, мм.

δ - товщина листів сталі, мм, і рід ізоляції дані цифрами.

Технічні умови замовника:

n - частота обертання магнітного поля статора, хв ^-1.

U _ф - фазна напруга обмотки статора, В.

U / Δ - схема з'єднання обмоток фаз, зірка / трикутник.

f - частота струму, Гц.

2 Підготовка даних обміру муздрамтеатру

Підготовка даних обміру муздрамтеатру проводиться для зручності виконання подальших розрахунків і включає в себе розрахунок:

а) площі полюса в повітряному зазорі (Q _d),

б) площі полюса в зубцеву зоні статора (Q _z),

в) площі поперечного перерізу спинки статора (Q _c),

г) площі паза у світлі (Q _п), мм ^2.

Перші три площі необхідні для розрахунку магнітних навантажень, остання для розрахунку перерізу обмоточного дроту.

1. Площа полюса в повітряному зазорі.

У повітряному зазорі опір магнітному потоку по всій площі рівномірне:

(М ²⁾

де l _p - розрахункова довжина муздрамтеатру, м

t - полюсний поділ

(М)

(М)

де n _к - число каналів охолодження

l _до - довжина каналу охолодження

р - кількість пар полюсів

(Шт)

;

;

м ²

2. Площа полюса в зубцеву зоні.

У зубцеву зоні статора магнітний потік протікає по листах електротехнічної сталі, отже, площа полюса буде дорівнює добутку активної площі зубця на їхню кількість у полюсі:

(М ²⁾

де N _z - кількість зубців на один полюс, шт

Q _{1 z} - площа одного зуба, м ²

(Шт)

(М ²⁾

де l _a - активна довжина зуба

b _z - середня ширина зуба

м

(М)

де Кз - коефіцієнт заповнення стали, залежить від товщини листа електротехнічної сталі і роду ізоляції

b _'z - менший розмір зуба

_b''z - більший розмір зуба

ширина зуба у вузькому місці

(М)

(М)

м

м

; м ^2; м ²

3. Площа муздрамтеатру в спинці статора.

Площа спинки статора, перпендикулярна магнітному потоку, дорівнює добутку її висоти на активну довжину магнітопроводу:

(М ²⁾

де h _с - висота спинки статора

(М ²⁾

м; м ²

4. Площа паза у просвіті.

Площа паза в світла потрібно для розрахунку перерізу обмоточного дроту. Для визначення площі паза його перетин розбивається осьовими лініями на прості фігури:

(Мм ²⁾

де Qb, Qb '- площі півкіл з діаметрами, відповідно b і b'

Q _Т - де основи b і b ', а висота:

(Мм)

(Мм ^2); (Мм ^2); (Мм ²⁾

мм ^2; мм ^2; мм ²

мм ²

3 Вибір типу обмотки

Вибір робиться виходячи з:

• технічні можливості виконання обмотки в даних умовах;

• мінімального витрати обмоточного дроту;

• номінальних потужності і напруги;

• типу паза;

• достоїнств і недоліків обмоток;

• економічної доцільності.

Схема статорних обмоток трифазних електричних машин поділяють:

• за кількістю активних сторін секцій в пазу на одношарові (у яких активна сторона однієї котушки займає весь паз) і двошарові (активна сторона займає половину паза),

• за розміром кроку на обмотки з повним кроком (при y = y ') і з скороченим кроком (при y <y'),

• за частотою обертання магнітного поля статора на одношвидкісні і багатошвидкісні,

• за кількістю секцій у котушкових групах (фазних котушок) на обмотки з однаковим числом секцій в групі (q одно цілого числа) і рівним (q одно дробовому числу).

За способом виконання обмоток їх ще поділяють на:

• шаблонно розсипні (або всипними), вони ж називаються обмотками з м'якими секціями. У таких обмоток секції укладаються по одному провідникові через проріз (шліц) напівзакритого паза. Застосовується для машин малої потужності, напругою до 500 В;

• протяжні, виконуються протяжкою проводи через пази, використовуються для машин напругою до 10000 В при закритих або напівзакритих пазах. Спосіб укладання обмоток трудомісткий. В даний час використовуються в основному при частковому ремонті обмоток.

• обмотки з жорсткими секціями, готові, ізольовані секції, що несуть на активних частинах пазову ізоляцію, укладаються у відкриті пази. Використовуються для машин середньої та великої потужності з напругою до 5000 - 10000 В і більше.

За способом розміщення секцій котушкових груп у розточенні статора, а так само розміщення лобових частин поділяються на:

концентричні, з розміщенням котушок (секцій) одна всередині іншої і розташуванням лобових частин у двох або трьох площинах, такі обмотки виконуються перевальцем;

шаблонні, з однаковими секціями котушкових груп. Вони можуть виконуватися і простими і перевальцем. Якщо в шаблонної одношарової обмотці развалку виконати не за напівгрупах, а по окремих котушок отримаємо схему ланцюгової обмотки.

Одношарові обмотки головним чином виконуються простими шаблонами, шаблонними в «развалку», ланцюговими, концентричними.

Основні переваги одношарової обмотки:

1. Відсутність межслоевой ізоляції, що підвищує коефіцієнт заповнення паза, а отже, струм і потужність двигуна.

2. Простота виготовлення.

3. Велика можливість застосування автоматизації при укладанні обмоток.

Недоліки:

1. Підвищений витрата провідникового матеріалу.

2. Складність укорочення кроку, а отже, компенсації вищих гармонік магнітного потоку.

3. Обмеження можливості побудови обмоток дробовим числом пазів на полюс і фазу.

4. Більш трудомістке виготовлення і монтаж котушок для великих електродвигунів високої напруги.

Двошарові обмотки в основному виконуються з однаковими секціями: петльові та ланцюгові, рідше беруть концентричні.

Основні переваги двошарової обмотки в порівнянні з одношаровим:

1. Можливість будь-якого укорочення кроку, що дозволяє:

а) знизити витрату обмоточного дроту за рахунок зменшення довжини лобовій частині секції;

б) зменшити вищі гармонійні складові магнітного потоку, тобто знизити втрати в муздрамтеатрі двигуна.

2. Простота технологічного процесу виготовлення котушок (багато операцій можна механізувати).

3. Можливість виконання обмотки майже з будь-дробностью q, що забезпечує виготовлення обмотки при ремонті асинхронних двигунів з зміною частоти обертання ротора. Крім того, це є одним із способів наближення форми поля до синусоїди.

4. Можливість утворення більшої кількості паралельних гілок.

До недоліків двошарових обмоток слід віднести:

1. Менший коефіцієнт заповнення паза (внаслідок наявності межслоевой ізоляції).

2. Деяка складність при укладанні останніх секцій обмотки.

3. необхідність піднімати цілий крок обмотки при пошкодженні нижньої сторони секції.

За наведеними міркувань, в даний час, в ремонтній практиці машин змінного струму двошарові обмотки отримали найбільше застосування. Отже вибираємо двошарову петлеву обмотку.

4 Розрахунок обмотувальних даних

Обмотка асинхронного двигуна, розміщена в муздрамтеатрі його статора складається з трьох самостійних фазних обмоток (А, В, С). Обмотка трифазної машини змінного струму характеризується наступними обмотувальні даними:

у - крок обмотки;

q - число пазів на полюс і фазу (дорівнює числу секцій у катушечной групі);

N - число котушкових груп;

a - число електричних градусів, що припадають на один паз;

а - число паралельних гілок.

1. Крок обмотки

Крок обмотки (у) - це відстань виражене в зубцях (або пазах), між активними сторонами однієї і тієї ж секції:

де y '- розрахунковий крок (дорівнює полюсному поділу, вираженого в зубцях);

x - довільне число менше одиниці, що доводить розрахунковий крок (y ') до цілого числа.

На практиці прийнято крок визначати в пазах, тому при розкладці друга сторона секції лягає в паз у +1.

Двошарові обмотки виконують з укороченням кроку.

у = у '× Ку

де Ку - коефіцієнт укорочення кроку обмотки

На практиці і розрахунками встановлено, що найбільш сприятлива крива зміни магнітного потоку виходить при вкороченні діаметрального (розрахункового) кроку на Ку = 0,8:

у = 0,8 × 9 = 7,2 приймаємо у = 7

2. Число пазів на полюс і фазу.

Число пазів на полюс і фазу (q) визначає число секцій у катушечной групі:

де m - число фаз

Кожна котушка обмотки бере участь у створенні двох полюсів, оскільки активні провідники однієї її сторони мають один напрямок струму, а інші - протилежні.

При q> 1, обмотка називається розосередженої, при цьому фазні котушки повинні бути розділені на секції, число яких дорівнює q.

3. Число котушкових груп

У двошарових обмотках число котушкових груп механічно збільшується в два рази, однак у порівнянні з одношарової обмоткою з числом витків в кожній секції меншим у два рази, тоді:

2 × 2 = 4

де N _1ф ⁽²⁾ - число котушкових груп в одній фазі двошарової обмотці. Так як кожну пару полюсів створюють всі три фази змінного струму, отже:

4. Число електричних градусів на один паз

У розточенні статора асинхронного двигуна одна пара полюсів 360 ⁰ ел. Це наочно видно на малюнку 1.

При проходженні провідника під однією парою полюсів у розточенні статора повністю за один оборот ЕРС в ньому (виникає) змінюється по синусоїді. При цьому відбувається повний цикл зміни, який становить 360 електричних градусів (рисунок 1).

Число електричних градусів, що припадають на паз, або кутовий зсув між низкою лежать пазами:

5. Число паралельних гілок

Паралельні гілки в обмотці асинхронного двигуна робляться для скорочення перетину звичайного дроту, крім того, це дає можливість краще завантажити магнітну систему машини.

При їх паралельному підключенні число паралельних гілок в принципі може дорівнювати числу котушкових груп в одній фазі N _1ф.

Котушкові групи фази можна з'єднати й комбіновано (частина послідовно і частина паралельно), але при цьому, в будь-якому випадку число котушкових груп у кожній паралельної гілки повинно бути однаковим, а = 2.

Число паралельних гілок вводиться тоді, коли необхідно зменшити перетин дроту. Максимальне число паралельних гілок:

а _max = 2 × p = 2 × 2 = 4, приймаємо а = 1.

6. Принцип побудови схеми статорної обмотки трифазного асинхронного двигуна

Для отримання обертового магнітного поля трифазного асинхронного двигуна, при будь-якій схемі обмотки, потрібно:

1. Зсув в просторі розточки статора асинхронного двигуна фазних обмоток, одна відносно іншої на 120 ⁰ ел.

2. Зсув у часі струмів, що протікають по цих обмотках, на періоду.

Перша умова виконується відповідної укладанням котушкових груп трифазної обмотки, друге - підключенням асинхронного двигуна до мережі трифазного струму.

При побудові схеми, обмотка першої фази може в загальному починатися з будь-якого паза. Тому першу активну сторону секції поміщаємо в перший паз. Другу активну сторону секції поміщаємо через сім зубців у восьмий паз.

Число котушкових груп однієї фази буде чотири.

У одношарової обмотці перший катушечная група бере участь у створенні першої пари полюсів, друга - повинна створювати другу пару полюсів, отже, відстань між ними повинна бути дорівнює одній парі полюсів, тобто 360 електричних градусів.

На відміну від одношарових в двошарових обмотках котушкові групи однієї і тієї ж фази зсуваються не на 360 електричних градусів, а на 180.

Тому:

.

Отже, друга котушка фази «А» починається з 10-го паза.

Обмотка фаз «В» і «С» виконується аналогічно, але вони зрушені, відповідно, на 120 і 240 електричних градусів відносно обмотки фази «А», т. е. У пазах це буде:

;

5 Розрахунок оптимального числа витків в обмотці однієї фази

Рис. 2. а) Схема заміщення обмотки асинхронного двигуна;

б) Векторна діаграма асинхронного двигуна.

При подачі напруги U _ф на обмотку, по ній потече струм холостого ходу (рис. 2). Так як напруга змінюється за синусоїдальним законом, струм буде змінним. У свою чергу створить в магнітній системі машини магнітний потік Ф, який також буде змінний.

Змінний магнітний потік Ф індукується у витках обмотки, яка його створила ЕРС (Е _Ф), спрямовану зустрічно преложения напрузі (закон електромагнітної індукції).

ЕРС фазної обмотки Е _Ф буде складатися з суми ЕРС окремих витків E _1в

Е _ф = å E _1в або Е _ф = E _1в × W _ф

де W _ф - кількість витків в обмотці однієї фази.

Крім того, струм I _хх створює на активному і реактивному опорі обмотки падіння напруги D U.

Таким чином, прикладена до обмотки напруга U _ф врівноважується ЕРС Е _Ф і падіння напруга в обмотці D U. Все це у векторній формі наведено у спрощеній векторній діаграмі (малюнок 2).

З викладеного та векторної діаграми випливає, що

Падіння напруги становить 2,5 ... 4% від U _ф тобто в середньому близько 3%, без шкоди для точності розрахунку можна приймати:

Е _ф = 0,97 × U _ф;

де Е _ф - ЕРС обмотки фази, У

U _ф - фазна напруга, В

Тоді

Миттєве значення ЕРС одного витка:

де t - час, з

Магнітний потік змінюється за законом:

Ф = Ф _м × sin × w × t,

де Ф _м - амплітудне значення магнітного потоку, Вб;

w - кутова частота обертання поля;

Тоді

Максимальне значення ЕРС одного витка буде, коли , Тоді (так як ):

.

Чинне значення відрізняється від максимального на .

Так як обмотка розосереджена, то частина магнітного потоку Ф розсіюється, що враховує коефіцієнт розподілу К _р:

Практично всі двошарові обмотки виконуються з укороченим кроком. Це призводить до того, що на кордонах полюсів секціях різних фаз, що лежать в одному пазу, напрям струмів буде зустрічне. Отже сумарний потік від цих секцій буде дорівнює нулю, що зменшить загальний магнітний потік Ф. Це явище враховує коефіцієнт укорочення К _у:

Обмотувальний коефіцієнт:

До _об = К _р × К _у = 0,96 × 0,94 = 0,9

тоді остаточно ЕРС одного витка одно:

Число витків у фазі:

В отриманому виразі U _ф і f задані замовником, потрібно знати для розрахунку тільки Ф. Він під полюсом розподіляється рівномірно (рисунок 3), однак при рівності площ прямокутника зі стороною В _СР і півкола з радіусом У _d величина магнітного поля під полюсом буде однаковою.

Рис. 3. Магнітне поле полюса.

Величина середньої магнітної індукції:

(Вб)

де - Коефіцієнт враховує рівномірність розподілу магнітного потоку під полюсом.

У _сер - середнє значення магнітної індукції а повітряному зазорі, Тл

У _б - максимальне значення магнітної індукції в повітряному зазорі, Тл

З таблиці «нормованих електромагнітних навантажень асинхронних двигунів» для потужності від 1 до 10 кВт. Приймаються У _б = 0,7

Звідси значення магнітного потоку:

Вб

Число витків у фазі:

шт

Попереднє число витків у фазі 104 шт.

При розподілі числа витків фазної обмотки по секціях, необхідно розподілити їх рівномірно, так щоб число витків у всіх секціях обмотки W _сек було однаковим, така обмотка називається равносекціонной.

Умова равносекціонності виконується виходячи з виразу числа активних провідників у пазу:

шт

де а-число паралельних гілок.

У формулі двійка в чисельнику показує, що виток має два активних провідника. Щоб число витків в секціях було однаковим, потрібна та кількість активних провідників у пазу округлити:

• при одношарової обмотці до цілого значення,

• при двошаровій - до цілого парного.

Округлюємо число провідників у пазу до цілого парного і приймаємо N п = 18

Після округлення числа провідників у пазу, уточнюємо кількість витків у фазі

шт

Уточнюємо магнітний потік, тому що він залежить від числа витків у фазі

Вб

Уточнюємо значення магнітних індукцій У _d, У _z, У _c.

Магнітна індукція в повітряному зазорі:

Тл

Магнітна індукція в зубцеву зоні статора:

Тл

Магнітна індукція в спинці статора:

Тл

Порівнюємо їх з гранично допустимими значеннями. Всі варіанти розрахунку магнітних індукцій зводимо в таблицю 2:

Таблиця 2

Навантаження магнітного ланцюга при числі витків .

За результатами розрахунку, з таблиці видно, що найбільш оптимальний варіант 2, при якому розраховується двигун буде віддавати максимальну для його магнітної системи потужність. Якщо максимальне навантаження в нормі то це і буде оптимальні варіант. Якщо магнітна індукція на якійсь ділянці нижче норми, то є ділянка недовантажений (3) і в цьому випадку буде недовикористаний сталь муздрамтеатру асинхронного двигуна, занижена його потужність.

Якщо магнітні навантаження вище норми індукції на якому небудь ділянці, то ця ділянка перевантажений і двигун перегрівається, цей варіант (1) не допустимо. Найбільш оптимальним буде варіант 2.

6 Розрахунок числа витків в одній секції

Для одностороннього обмотці провідники однієї секції (W _сек) повністю займають паз, тому число витків в секції дорівнює числу активних провідників в пазу.

При двошарової обмотці в одному пазу лежать провідники двох секцій, отже, число витків в секції двошарової обмотки (W _сек) дорівнює половині кількості провідників в пазу.

шт

7 Вибір ізоляції паза і лобових частин обмотки

Метою цієї ізоляції є забезпечення необхідної електричної міцності між обмотками різних фаз, а також обмотками і магнітопроводом (корпусом) асинхронного двигуна. Крім того, вона повинна відповідати вимогам нагрівостійкості, хімічної стійкості, вологостійкості і пр.

Рис. 4. Пазова ізоляція обмотки.

Ізоляція паза (мал. 4) складається з пазової коробки 1, міжшарової прокладки 2 (якщо обмотка двошарова), прокладки під клин 3 та пазової клина 4. Також встановлюються межфазовие прокладки в лобових частинах секцій або котушкових груп, ізоляції всередині машинних сполук, а також під бандаж у пазових і лобових частинах обмоток.

При ремонті АТ серій А, А0, А2, А02 з нагревостойкость ізоляції:

А і Е (яких поки в РБ більшість) найбільше застосування отримали, пазові коробки з 3-х шарів діалектиків:

- Перший шар (кладеться в паз на магнітопровід), його призначення - захист другого шару від пошкодження листами сталі, від цих матеріалів, в першу чергу потрібна висока механічна міцність (електрокартон, слюдініт та ін.)

- Другий шар це основна електрична ізоляція, від неї вимагається висока електрична міцність (лакоткани, гнучкі плівки і т.п.).

- Третій шар робиться з механічно міцного діелектрика, він так само як і перший захищає другий шар від пошкоджень, але вже активними провідниками, що містяться в паз (електрокартон, кабельна папір і т. п.).

Пазовий короб повинен щільно прилягати до стінок паза, не м'яти при укладанні обмотки, бути стійким до надриву, продавлювання, розшарування і досить слизьким.

Ізоляція під бандаж виконується також у три шари, а міжфазні прокладки в лобових частинах обмотки можуть мати один, два або три шари, в залежності від використовуваних матеріалів.

Електроізоляційні матеріали для всіх зазначених деталей обмоток вибираються в залежності від номінальної напруги машини, класу нагрівостійкості, умов роботи, наявності діелектричних матеріалів і з економічних міркувань.

Широке застосування в сучасних електричних машинах напругою до 1000 В отримали синтетичні плівки і матеріали, виготовлені з їх застосуванням - композиційні матеріали. Вони дозволяють значно скоротити товщину ізоляції внаслідок їх високої електричної, а нерідко і механічної міцності, що підвищує коефіцієнт заповнення паза. Поліетилентерефталатні (лавсанова) плівка ПЕТФ і пленкоелектрокартон застосовуються в першу чергу для виготовлення пазових коробок та прокладок. При цьому дві смужки пленкоелектрокартона складаються плівкою всередину.

Поліамідна плівка ПМ застосовується в електричних машинах з нагревостойкость ізоляції до 220 ⁰ С.

Фторопластова плівка Ф-4ЕО, Ф-4ЕН має високу вологостійкість, стійкість до розчинників, впливу хімічно активних середовищ і застосовуватися в машинах спеціального призначення (наприклад, для роботи у фреонових компресорах) і в тих випадках, коли нагревостойкость ізоляції повинна бути вище 220 ⁰ С . проте фторопластові плівки м'які і тому для пазової ізоляції їх застосовують у поєднанні з іншими, більш жорсткими матеріалами.

Композиційні матеріали мають досить високими механічними властивостями, вони поставляються в рулонах.

Плівкосинтокартон марок ПЕТ-Ф, ПСК-ЛП складаються з плівки ПЕТФ, обклеєної з обох сторін або папером з фенілового волокна (ПСК-Д), або папером з лавсанового волокна без просочування (ПСК-Л) чи з просоченням (ПСК-ЛП).

Пленкослюдопласт ГІП-ЛСП-ПЛ представляє собою шар флогопітовогослюдопласта, обклеєного з одного боку склотканиною, а з іншого - плівкою ПЕТФ, широко використовується для ізоляції обмоток з жорстких секцій.

Для прокладок в лобових частинах застосовуються матеріали, поверхня яких має підвищений коефіцієнт тертя, зокрема кабельну папір, тонкий електрокартон, пленколакослюдопласт, пленкоасбестокартон (їх використовують у двигунах серій А, А2, А4).

Ізолювання внутримашинное сполук та вихідних решт

здійснюється ізоляційними трубками. У місцях, де вони не піддаються вигинів, кручення і стиску (при ув'язці схеми), застосовують лаковані трубки марок: ТЛВ і МЛС (на основі скляного панчохи і масляного лаку) - у машин з класом нагрівостійкості ізоляції А для роботи в нормальних умовах навколишнього середовища ; ТЕС - для машин з класом нагрівостійкості У всіх виконань; ТКС - для машин з класом нагрівостійкості F і Н хімічно стійкого виконання.

Трубки на основі фтороорганіческой гуми марки ТРФ найбільш еластичні і стійкі до перегинів.

Для механічного захисту та закріплення ізоляції застосовують х / б, скляні та лавсанові стрічки. Х / б стрічки використовуються тільки в машинах з класом нагрівостійкості ізоляції А і тільки в просякнутому вигляді.

Скляні стрічки придатні для машин класів нагрівостійкості ізоляції Е, В, F і Н всіх виконань. Для зменшення виділень з скляної стрічки пилу, при ізолювання їх просочують лаками.

Лавсанові стрічки розроблені в останні роки і впроваджуються у виробництво. Вони можуть замінити не тільки стеклоленти, але й шнури. Їх можна використовувати для обмоток класом нагрівостійкості ізоляції Н.

Лавсанові стрічки не вимагають просочення. Товщина лавсанових стрічок: міткалеві - 0,14 мм, батистовий - 0,15 мм. Найбільш часто застосовуються для обмоток тафтяная лавсанова стрічка, вона випускається шириною 20, 28, 30 мм. При ширині 20 мм розривне навантаження такої стрічки становить 390 Н. Великою перевагою лавсанових стрічок є їх усадка після термообробки, в результаті чого відбувається додаткова натяжка ізоляції.

Для ув'язки і бандажіровкі обмоток статора в лобових частинах застосовують бавовняні шнур-панчохи при класі нагрівостійкості ізоляції А і скляні шнур-панчохи при класах нагрівостійкості B, F, Н.

Враховуючи номінальна напруга, клас нагрівостійкості, умови роботи АД, наявність діелектричних матеріалів і економічні міркування, вибираємо синтетичну триацетат целюлозну плівку товщиною 35 мкм. Застосовуємо, також композиційні матеріали на основі синтетичних плівок (вибираємо Плівкосинтокартон ПСК-ЛП, товщиною 0,30 мм). Внутрішнє з'єднання і вихідні кінці будемо ізолювати електроізоляційними трубками ТЕС, внутрішнім діаметром 2,5 мм. Для механічного захисту та закріплення ізоляції застосовуємо х / б лавсанові та скляні стрічки ЛЕС, товщиною 0,08 мм. Для ув'язки та бандажування застосуємо бавовняні шнур-панчохи АСЕЧ ​​(б) 1,0.

Матеріали, вибрані для ізоляції пазів і лобових частин обмотки:

1-й шар - електрокартон ЕВС, товщиною 0,3 мм, кВ / мм,

2-й шар - Лакотканини ЛХМ-105, товщиною 0,17 мм, кВ (пробивну напругу дано для даної товщини діелектрика),

3-й шар - електрокартон ЕВС, товщиною 0,2 мм, кВ / мм.

Перевіряємо вибрані діелектрики на електричну міцність ізоляції паза:

Електрична міцність 1-го шару: кВ;

Електрична міцність 2-го шару: кВ;

Електрична міцність третього шару: кВ.

Сумарна електрична міцність пазової ізоляційної коробки:

кВ.

Перевірка електричної міцності гільзи:

,

тому що 12> 1,0 +2 0,38 кВ,

то ізоляція задовольняє поставленим умовам, більше того, діелектрики можна взяти меншої товщини. Однак, враховуючи необхідність забезпечення потрібної механічної міцності ізоляції, вибрані матеріали можна затвердити.

8 Вибір марки і розрахунок перетину обмоточного дроту

Вибір марки дроту проводиться залежно від номінальної напруги, класу нагрівостійкості, виконання, потужності двигуна та економічних міркувань.

Розрахунковий переріз проводу з ізоляцією:

мм ²

де К _з - коефіцієнт заповнення паза; К _з = 0,48

- Активна площа паза, тобто зайнята в пазу ізольованими провідниками обмотки

Розрахунковий діаметр проводу з ізоляцією:

мм

З таблиці для діаметрів мідних проводів вибираємо стандартне перетин дроту 2,63, без ізоляції 2,44.

Гостірованное перетин дроту:

мм ²

Діаметр ізольованого дроту має бути на 1,5 ... 2 мм менше ширини паза d ' <B _ш -1.5; 2.63> 4-1.5; 2.63> 2.5

Отже при укладанні обмоточного дроту в паз можливо пошкодження ізоляціі.Учітивая це, приймаємо не одне, а два паралельних перетину (а = 2):

мм

За новим діаметру d = 1,77 мм, вибираємо в таблиці стандартний дріт діаметром з ізоляцією d = 1,81 мм. Його діаметр без ізоляції d = 1,7 мм, перетин П = 2,27 мм ^2.

Приймаємо для виготовлення секцій два однакових по перерізу проводу П = 2,27 мм ^2, марки ПЕТВ-2 з діаметром без ізоляції - = 1,7 мм, з ізоляцією = 1,81 мм:

Визначаємо фактичний коефіцієнт заповнення паза:

9 Розрахунок розмірів секції (довжини витка)

Визначення довжини витка необхідно для встановлення шаблона при виготовленні секцій котушкових груп.

Довжина витка секції:

(М)

де l _а - пазова (активна) довжина витка, м. При відсутності поперечних каналів охолодження в муздрамтеатрі м.

l _л - довжина лобовій частині витка, м.

(М)

де k - поправочний коефіцієнт,

Т - середня ширина секції, м.

- Коефіцієнт запасу, м.

м

м

м

10 Розрахунок маси обмотки

Розрахунок маси обмотки необхідний для отримання обмоточного дроту зі складу. Маса металу обмотки визначається шляхом множення щільності провідникового матеріалу на обсяг дроти:

, (Кг)

де g - щільність провідникового матеріалу, кг / м ^3, (для міді - 8900 кг / м ^3).

П - Перетин однієї жили обмоточного дроту без ізоляції, мм ^2.

m - число фаз обмотки, шт.

кг

Маса обмотки дроти з ізоляцією та обліком «срезок» орієнтовно дорівнює:

кг

11 Електричний опір обмотки однієї фази постійному струму в холодному стані

Визначається для порівняння його з результатами вимірювань опорів фазних обмоток оремонтірованной машини при приймально-здавальних і типових випробуваннях.

Електричний опір однієї фази обмотки постійного струму в холодному стані визначається виразом:

Ом

де r - питомий опір провідника, для міді - 0,0172 Ом × мм ² / м.

12 Розрахунок номінальних даних

До номінальним даними відносяться такі величини:

Р _н - потужність, кВт;

U _н - напруга, В;

I _н - струм, А;

_н f - частота струму, Гц;

n _н - частота обертання ротора, хв ^-1;

cos j _н - коефіцієнт потужності;

h _н - коефіцієнт корисної дії;

U / Δ - схема з'єднання обмоток.

З них U _н, f, n схема з'єднання обмотки задані замовником.

1. Номінальний струм

Номінальний фазний струм двигуна дорівнює добутку щільності струму на перетин дроту з урахуванням паралельних гілок і перетинів.

A

де j - густина струму, А / мм ^2.

Щільність струму, необхідна при визначенні номінального струму двигуна, вибирається в залежності від потужності і виконання машини. Попередньо вибираємо щільність струму j = 4,5 і перевіряємо по лінійному навантаженні двигуна.

Лінійна навантаження двигуна представляє собою твір струму в провіднику на число провідників в усіх пазах, що припадають на 1 м довжини окружності внутрішньої розточки статора:

Результат обчислень лінійної навантаження порівнюється з допустимим значенням вона повинна входити в межі 250 - 300 , Умова виконується.

2. Номінальна потужність

Розрахункова номінальна потужність трифазного асинхронного двигуна (потужність на валу) визначається з виразу:

кВт

Отримане значення потужності округляємо до найближчого стандартного:

Р = 11 кВт.

Номінальний струм:

А.

Приймаються коефіцієнт потужності з os j = 0,87 і коефіцієнт корисної дії h = 0,87. Фактична щільність струму визначається за формулою

Розраховуємо лінійну навантаження:

Порівнюємо значення лінійної навантаження з допустимими значеннями 250 - 300 . Оскільки значення входить в межі, то складаємо завдання Обмотувальник.

13 Завдання Обмотувальник

Склав студент 3-го курсу Чистяков Павло Володимирович

20.05.2005 ___________ (підпис)

14 Розрахунок одношарової обмотки

1. Крок обмотки

2. Число пазів на полюс і фазу.

3. Число котушкових груп

4. Число електричних градусів на один паз

⁰

5. Число паралельних гілок

Приймаються а = 1.

6. Принцип побудови схеми статорної обмотки трифазного асинхронного двигуна

При побудові схеми, обмотка першої фази може в загальному починатися з будь-якого паза. Тому першу активну сторону секції поміщаємо в перший паз. Другу активну сторону секції поміщаємо через сім у восьмий паз.

У одношарової обмотці перший катушечная група бере участь у створенні першої пари полюсів, друга - повинна створювати другу пару полюсів, отже, відстань між ними повинна бути дорівнює одній парі полюсів, тобто 360 електричних градусів. Але в даному випадку у нас тільки одна катушечная група і вона бере участь у створенні тільки однієї пари полюсів.

Обмотка фаз «В» і «С» виконується аналогічно, але вони зрушені, відповідно, на 120 і 240 електричних градусів відносно обмотки фази «А», т. е. У пазах це буде:

;

Висновок

1. Зміна частоти обертання магнітного поля впливає наступним чином на величини магнітних індукцій:

- Магнітна індукція змінюється незначно тому що задаємося оптимальними значеннями

- Магнітна індукція в зубцеву зоні статора змінюється так само незначно, тому що змінюється перетин зубцеву зони пропорційно зміні перетину повітряного зазору

- Магнітна індукція в спинці статора з зменшення обертання магнітного поля зменшується, тому що перетин спинці статора постійно.

2. Зміна фазної напруги призводить до зміни:

- Числа витків у фазі

- Перетин дроту

3. Зміна частоти призводить до зміни:

- Числа витків у фазі

- ЕРС витка

4. Вибір типу обмотки відбивається на наступних параметрах:

Двошарова обмотка має можливість укорочення, що економить дріт і знищує вищі гармоніки.

Одношарова має більший коефіцієнта заповнення паза, що веде до підвищення перетину дроту, і отже до підвищення потужності двигуна. Тому потребує більшої кількості обмоточного дроту, так як крок не можна укорочувати.

5. Найбільш раціональна статорна обмотка муздрамтеатру двошарова з укороченим кроком. Фазну напругу 220В, частота обертання 1500 хв ^-1, частота струму 50 Гц.

ЛІТЕРАТУРА

1. Сердешний А. П. Розрахунок трифазного асинхронного двигуна при ремонті: Навчально - методичний посібник для студентів C / X вузів. - Мн.: Бгати, 2003 р.

3. Жерве Г.К. Обмотки електричних машин. - Л.: Вища школа, 1989 р.

2. Б.М. Неклепаев, І.П. Крючков. Електрична частина електростанцій і підстанцій, Довідник. - К.:, 1989 р.

АНОТАЦІЯ

Курсовий проект виконано в обсязі: розрахунково-пояснювальна записка на сторінках друкованого тексту, таблиць - малюнків -, графічна частина на 3 аркушах, в тому числі формату А1 - 2 листи, формату А4 - 1 аркуш.

Ключові слова: асинхронний двигун, обмотувальні дані, магнітна навантаження, номінальні дані.

У роботі: виконано розрахунок обмотки трифазного асинхронного двигуна, визначені обмотувальні дані, на які виконані розгорнуті схеми обмоток. Визначені всі основні параметри обмотки, встановлені номінальні дані електродвигуна.