Upload
darker94
View
18
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
lucrare de an la electromecanica limba rus, 14 kW
Citation preview
1.Расчет короткозамкнутого двигателя 14 кВт. Проектное задание. Трехфазный короткозамкнутый двигатель 14 кВт, 220/380 в, 50 гц, 1500 об/мин. Режим работы продолжительный. Конструкция защищенная. Вентиляция радиальная (нормальная серийная машина). По табл. 13-2а cosφн = 0,87; ηн = 0,88. а) Главные размеры 1. Число пар полюсов;
p = f 1 ∙60
n1 =
50∙ 601500 = 2.
2. Расчетная мощность.
Р' =PH kE
ηн сosφн = 14 ∙ 103 0,96
0,88 ∙ 0,87 = 17554 B.
(k E = 0,96 по рис. 6 - 19). 3. Диаметры статора. Cогласно табл. 1-2 ближайший внутренний диаметр Da = 0,272 см; h = 160 мм; отсюда K D = 0,64. D = Kd Da = 0,68 ∙0,85 = 185 мм = 185 ∙ 10−3 мм; 4. Полюсное деление
τ = π D2 p = 3,14 ∙185 ∙10−3
4 = 145 ∙ 10−3 м.
5. Расчетная длина статора
lδ = P '
k E D2Ω Kw 1 A Bδ =
17554157∙1,11 ∙ 10−6 ∙0,95 ∙235 ∙103 ∙0,75
= 0,14 м.
где Ω = 2π f
6 = 157. рад/с.
λ = 0,14
0,184 = 0,9.
б) Обмотка, пазы и ярмо статора. Воздушный зазор. 6. Зубцовое деление статора. t 1 max = 0,0134 (м ) = 14 мм. t 1 min = 0,0158 (м) = 12 мм.
Z1 min = π ∙ 0,1850,014 = 41.
Z1 max = π ∙1850,012 = 48
t 1 = πD2 pmq = 3,14 ∙0,185
2∙ 2∙3 ∙5 = 12,1 ∙ 10−3 м.
7. Число пазов на полюс и фазу.
Принимаем Z1 = 55, тогда q = Z1min
2 pm = 41
4 ∙3 = 4.
Выбираем однослойную обмотку 8. Номинальный фазный ток
I 1н = Рн ∙ 103
m1 U1 ηн cos φн
= 14 ∙103
3∙220 ∙0,88 ∙0,87 = 28 a
( при 220/380 в - соединение фаз ∆ /Y ).
КП 1903.004 ПЗЛист
1 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
9. Число эффективных проводников на паз при a1 = 1 по (13 - 22)
un 1 = πDAI 1 н Z1
= 3,14 ∙0,185 ∙ 23,5 ∙103
28 ∙48 = 10
Если а = 2; согласно U с = аU c' ; uc = 2 ∙ 10 = 20
10. Число витков фазы по (13 - 24)
ω1 = U c Z1
2am = 20∙ 482 ∙2∙ 3 = 80
Согласно А = 2 I 1 нω1m
πD = 2 ∙ 28∙80 ∙33,14 ∙0,185 = 23,5 ∙ 103 A/м
11. Магнитный поток в воздушном зазоре
Ф = k EU 1н
4 kВ ω1 k w1 f 1 = 0,96 ∙220
4 ∙ 1,11 ∙80∙ 0,95 ∙50 = 10 ∙ 10−3
Для однослойной обмотки и q = 4 Kw 1 = K q = 0,95 для Da = 0,349 мм cогласно
К Е = 0,975
12. Индукция в воздушном зазоре
Bδ = РФDlδ
= 2 ∙10 ∙10−3
0,185∙ 0,14 = 0,772 гс.
13. Плотность электрического тока в обмотке статора .
I 1 = А I 1
A = 178∙ 109
23,5 ∙ 103 = 7,57 ∙ 106A/м2
qel = I 1 H
a I1 =
282∙7,57 ∙106 = 1,83 ∙ 10−6м2.
Для обмотки с изоляцией класса Е по табл. IV - I и IV - 3 выбираем провод марки
ПЭТВ: qel = 0,5; del = 0,85 мм
qel = 0,567; qel ∙f = 2 ∙ 0,567 = 1,134 мм2; dиз = 0,915 мм.
14. Плотность электрического тока в обмотке статора .
I1 = I 1 H
aqel nel =
282∙0,567 ∙10−6 ∙2
= 12,34 ∙ 106 A/м2.
КП 1903.004 ПЗЛист
2 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
15. Cечение стержня при плотности тока ∆с ≈ 3,4 а/мм2 по (13-37) BZ 1 = 1,9; B0 = 1,6
bz1 =
Bb T1 lδ
bz1 ∙ lFel ∙ K Fe = 0,772∙ 12,1∙ 10−3 ∙ 0,141,9 ∙ 0,14 ∙10−3 ∙ 0,96 = 5,1 мм.
Согласно Приложению КFe = 0,97.
ha = Ф
2 Ва lFe K Fe = 10 ∙10−3
2∙1,6 ∙0,14 ∙10−3 ∙ 0,96 = 0,0232 м.
16. Размеры паза и зубца ротора. Выбираем форму паза по рис. 13-12, в при h0 = 1 мм; Так как В0 = 3,7 мм, то
hc = Da−D
2 −ha = 272∙ 10−3−185 ∙ 10−3
2 - 23,2 = 20,3 м. = 0,0232 мм.
b1 = π (d+2hc)
Z1 - bz 1 =
3,14(185+2 ∙ 20,3)48
- 5,1 = 9,6 мм.
b2 = π (d+2h0−b0)Z1 b1
Z1−π = 3,14 (185+2∙ 1−3,7 )−48∙5,1
48−3,14 = 7,6 мм.
Согласно h1 = hc - (h0 + b2−b0
2) = 20,3 - (1+ 7,6−3,7
2 ) = 17,3 мм.
17. Размеры сечении b1
' = b1 - ∆ bc = 9,6 - 0,2 = 9,4 мм.
b2' = b2 - ∆ bc = 7,6 - 0,2 = 7,4 мм.
h1' = h1 - ∆ hc = 17,3 - 0,2 =17,1 мм.
18. Площадь сечения
Sc' = b1
' +b2'
2 ∙ h1
' - s1 z - sиз = 9,4+7,4
2 ∙17,1 - 23 - 0 = 120,6 мм2
Sиз = b1 z (2 hc+b1' +b2
' ¿ = 0,4 (2 ∙ 20,3+9,4 + 7,4) = 23 мм.
b1 z=¿0,4. 19. Коэффициент заполнения свободной площади паза по (4-5)
k з= d1и3
2 U c nel
Sп' = 0,9152∙ 20 ∙2
120,6 = 0,28
Расчет ротора Обмотка, пазы и ярмо ротора. 20. Воздушный зазор по рис. 13-15 δ = 0,5 мм. 21. Число пазов выбираем по табл. 13-7: Z2 = 34 22. Внешний диаметр ротора D2 = D - 2δ = 0,185 - 2 ∙ 0,5 ∙10−3 = 0,184 мм. 23. Зубцовое деление ротора
t 2 = π D2
Z2 = 3,14 ∙0,184
36 = 16 мм.
24. Длина пакета ротора l2 = l1 = 0,4 мм.
25. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала: D j = Dv = K v - Da = 0,23 ∙0,272=60 мм . K v = 0,23
КП 1903.004 ПЗЛист
3 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
26. Ток в стержне по (13-36) при k1 = 0,94 по рис. 13 - 11
I 2 = k1 ∙ I 1H ∙ v1 = 0,9 ∙ 28 ∙ 12,66 = 319 A.
v I = 2mW 1
K w1
Z2 = 2 ∙ 3∙ 80 ∙ 0,95
36 = 12,66
I 2 п = 319
12,66 = 25,2
27. Площадь сечения стержня
qb = I 2
J 2 =
3192,5∙ 106 = 127,6 ∙ 10−6 м2
Плотность тока в стержне равен 2,5 ∙ 106 A/м2
28. Размеры паза и зубца ротора. Выбираем форму паза по рис. 13-12, в при b0 = 1,5 мм; h0 = 0,7 мм, h0
' = 0,3 мм.
bz2 a = Bb t 2lb
'
bz2l Fe2 K Fe =
0,772 ∙ 16 ∙ 0,141,8 ∙0,14 ∙ 0,96 = 7,1 мм.
b1 = π (D2−2h0−2 h0
' )−Z2 bz2
π+Z2
= 3,14 (184−2∙ 0,7−0,6 )−36 ∙7,1
3,14+36 = 8 мм.
b2 = √ b12 ∙( Z2
π+ π
2 )Z2
π −π2
- qb
4 = √ 82( 36
3,14+ 3,14
2 )36
3,14−3,14
2
- 127,64 = 3,5 мм.
h1 = (b1−b2 ¿z2
2 π = (8 - 3,5)
362∙ 3,14 = 25,79 мм.
Принимаем b1= 8 мм; b2 = 3,5 мм; h1 = 25,79 мм. 29. Высота стержня
hc2 = h0' + h0
b1
2 + h1 +
b2
2 = 0,3 + 0,7 +
82 + 25,6 +
3,52 = 32,5 мм.
qb = π8 (b1
2 + b22) +
12(b1 + b2)h1 =
3,148 (82 + 3,52) +
12 ( 8 + 3,5) ∙ 25,8 = 178,27 мм2.
30. Плотность тока стержня
J2 = I 2
qb =
319127,6∙ 10−6 = 2,5 ∙ 106 A/мм.
31. Сечение короткозамыкающего кольца ∆ = 2sin2∙180
36 = 0,348
* I cs = I 2
∆ = 319
0,348 = 916,6 A.
КП 1903.004 ПЗЛист
4 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
qc s = ¿ I cs
I cs = 916,6
2,12∙10−6 = 432,6 мм2
I сz = 0,85 J2 = 0,85 ∙ 2,5∙ 106 = 2,12 ∙ 106 A/мм2
32. Размеры короткозамыкающего кольца bcs = 1,25 ∙ hc 2 = 1,25 ∙ 32,5 = 40,6 мм
acs = qcs
bcs =
432,340,6 = 10,6 мм.
qcs = bcs acs = 40,6 ∙ 10,6 = 430,6 мм2
Dcsm = D2 - bcs = 184 - 40,6 = 143,4 мм
Намагничивающий ток
33. Уточнение значений индукции и магнитных напряжений зазора и зубцов статора и ротора.
Вz 1 = Bδ t 1lδ
bz 1lFe 1 K Fe = 0,748∙ 12,3 ∙10−3∙ 0,124
5,05∙ 0,124 ∙0,97 ∙10−3 = 1,9
Вz 2 = Bδ t 2lδ
bz 2lFe2 K Fe = 0,748∙16,77 ∙ 10−3 ∙ 0,124
7,18∙0,124 ∙ 0,97 ∙10−3 = 1,83
Ba = Ф
2halFe K fe = 10,7 ∙10−3
2∙ 28,5 ∙0,124 ∙ 0,97 ∙10−3 = 1,6
34. Высота ярма статора
hp = 2+ p3,2 p (
D2
2 - hc2) -
23 dc 2 ∙ mc2 =
2+23,2∙2 (
2342 - 20,97) -
23 ∙ 0 = 60,02 мм
35. Магнитное напряжение воздушного зазора FB = 1,59∙106 ∙Bδ Kb δ = 1,59 ∙ 106 ∙ 748∙ 1,22∙ 0,5 ∙ 10−3 =725,48 A.
K b = t 1
t1−γδ = 12,310,09 = 1,22
γ = ¿¿ = ¿¿ = ¿¿ = 4,42
Лист
КП 1903.004 ПЗ 5 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
36. Магнитное напряжение зубцов статора F z 1 = 2hz 1 H z1 = 2 ∙ 20,5∙2340 ∙ 10-3 = 95 A hz 1 = hc1 = 20,3; hz 2 = hc1 = 0,1 ∙b2 = 32,5 - 0,1 ∙ 3,5 = 32,15 Bz 1 = 1,9 ; Hz1 = 2340 A/мм. Bz 2 = 1,8; Hz2 = 1540 A/мм. Для ротора F z 2 = 2hz 2 H z 2 = 2 ∙ 32,15∙ 1540 ∙ 10-3 = 99 A 37. Магнитное напряжение ярма статора и ротора Fa = La Ha = 0,1953 ∙ 940 = 183,5 A.
Fp = Lp Hp = 0,07 ∙ 168 = 0,1176 A. Ha = 940 A/м.; Ba = 1,6 гс. Hp = 168 A/м.; Bp = 0,9 гс.
La = π (Da−ha)
2 P = 3,14(0,272−0,0232)
4 = 0,1953м.
Lp = π (Dv+hp' )
2 P =
3,14(0,06+0,0295)4
= 0,07м.
hp = D2−D p
2 - hc2 =
184−602 - 32,5 = 29,5 мм.
38. Намагничивающая сила магнитной цепи. Fc = Fδ + F z 1 + F z2 + Fa + F p = 748,7 + 95 + 99 + 183,5 + 0,1176 = 1126,3 A
39. Общий коэффициент насыщения
ku = F c
F δ = 1126,3
748,7 = 1,5
40. Намагничивающий ток
I p = p Fc
0,9 m1 ω1 k w1 = 2∙ 1126,3
0,9∙3 ∙ 80∙ 0,95 = 10,97 A.
Iu = I u
I 1 n = 10,97
28 = 0,39 Параметры двигателя (для рабочего режима) 41. Активное сопротивление обмотки статора
r1 = p115
L1
qef ∙ a = 61,92 ∙10−6
41 ∙1,831−6 ∙ 2 = 0,412 Oм.
Θcal = 115℃. Для меди p115 = 10−6/41 Ω ∙ м. 42. Длина лобовой части обмотки статора L1 = lm1 W 1 = 0,774 ∙ 80=61,92 м .lm1 = 2(lc 1+l f 1¿ = 2(0,14 + 0,232) = 0,774 м. lc 1 = l1 = 0,14 мм; lf 1 = k f bb + 2B = 1,3 ∙ 0,163 + 0,02 = 0,232 м. где В = 0,01 м согласно табл. 1.19; k f = 1,3.
Лист
КП 1903.004 ПЗ 6 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
bb = π (D+hc 1)
2 p ∙ β1 = 3,14(0,185+0,0232)
4 = 0,163 м.
bacb = K acb ∙ bb + B = 0,4 ∙ 0,163 + 0,01 = 0,0752 мм.
K acb = 0,4.
B относительных единицах
¿ r1 = r1 I 1н
U 1 n = 0,412∙
28220 = 0,052
43. Активное сопротивление обмотки ротора
r2 = rc + 2r к
∆2 = 53,2 ∙ 10−6 + 2∙1,41∙ 10−6
0,3482 = 76,48 ∙10−6 Ω
rc = P115
L2
qb = 53,2 ∙10−6 Ω.
rc P115 = L2
qb = 10−6
20,6 ∙
0,124209 ∙10−6 = 28,8 Ω
Cогласно
rcs = P115 π ∙ Dcsm
Z2qcs = 10−6
20,6 ∙
3,14 ∙ 0,0143444 ∙430,6 ∙10−6 = 1,41 ∙ 10−6 Ω
44. Коэффициент приведения параметров беличьей клетки к обмотке статора
r2' =r2
4 m1(w1k w1)2
Z2 =48,5 ∙ 10−6 4 ∙ 3(80 ∙0,95)2
36 = 0,147 Ω
B относительных единицах
r2¿ = r2
' I 1 н
U 1 н = 0,147∙ 28
220 = 0,0187. 45. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора
x1 = 15,8 f 1
100 (
w1
100)
2 lδ'
pq1 (λcl+λ fl+λdl¿ =
= 15,8 50100 ( 80
100¿¿2 0,14
8 ∙ (1,44 + 1,35 + 1,37) = 0,37 Ω
46. Коэффициенты магнитной проводимости рассеяния статора:
λcl = h3
3 b k β + (
h2
b +
3 h1
b+2 b0 +
h0
b0) k β
' = 17,33∙ 7,6 +¿ ( 3 ∙ 2
7,6+2∙ 3,7+ 1
3,7) = 1,44.
h3 = 17,3; b = 7,6 мм; h2 = 0; h1 = 7,6−3,5
2 = 2 мм; k β = 1; k β' = 1;lb
' = lb = 0,14 м.
λdl = t1
12δ Kb ξ =
12,112∙0,5 ∙1,2 ∙1 ∙ 0,83 = 1,37
Согласно
ξ = 2 K 1n' K β - Kw 1
2 (t2
2
t12 )(1 + β¿
2) = 2 ∙ 1,1 - 0,952 162
12,12 = 0,83
где β¿ = 0 и t2
t1 =
1612,1 = 1,32; K1 n
' = 1,2.
КП 1903.004 ПЗЛист
7 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
лобовых частей
λ fl = 0,34 q1
lδ' (lfl - 0,64 βτ ¿ = 0,34 4
0,14 (0,232 - 0,64 ∙ 0,145) = 1,35
47. B относительных единицах
¿ x1=x1
I 1 н
U 1 н = 0,37 ∙ 28
220 = 0,047.
48. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора
x2 = 7,9f 1lδ' (λc2+λ f 2+λd2¿ ∙ 10−6 = 7,9 ∙ 50∙0,14 ∙(2,67+0,59+2,18)∙ 10−6 =
= 300,8 ∙ 10−6 Ω
где согласно табл. 1.23
49 . Коэффициенты магнитной проводимости рассеяния ротора
λс2 = ¿ + h0
b0 + 1,22 ∙
h0' ∙ 106
I 2 =
= ¿ + 0,71,5 + 1,12 ∙ 0,3 ∙10−3 ∙ 106
319 = 2,67.
h1 = 20,3 - 0,3 - 0,7 - 0,2 ∙ 7,6 = 17,78 мм; b0 = 1,5 мм; b = 7,6 мм; K D = 1; lb
' = lb = 0,14.
лобовых частей
λ f 2 = 2,3 D csm
Z2 lb2∆2 lg 4,7 Dcsm
2 acs+bcs =
2,3 ∙ 1,43444 ∙ 0,14 ∙0,3482 lg
4,7 ∙1,4342∙ 0,106+0,406 = 0,59
λd 2 = t2
12 ∙ δ ∙ KB ∙ ε =
1612∙0,5 ∙1,22 ∙ 1 = 2,18
Согласно 1.175.
ξ = 1 + 15 (
π ∙ рZ2
¿¿2 -
∆ z
1− pZ
= 1
так как 15 (
π ∙ рZ2
¿¿2 ≈ 0 и ∆ z = 0
∑ λ2 = λс2+ λ f 2+λd 2 = 2,67 + 0,59 + 2,18 = 5,74 50. Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора
x2' = x2 ∙
4 ∙ m1(W 1 Kw 1)2
Z2 = 300,8 ∙ 10−6 4 ∙3¿¿ = 0,58 Ω
в относительных единицах
¿ x2' = x2
' ∙I 1н
U1 n = 0,58 ∙
28220 = 0,074.
КП 1903.004 ПЗЛист
8 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Потери в стали и механические потери 51. Основные потери в стали ярма статора
PFep = p 1,0550 ∙ (
f 1
50)(K Da Ba ma+KDE B z
2 ' m z 1¿ = 2,6 ∙ 1 (1,6 ∙1,72 ∙ 1,9+1,8 ∙1,812 ∙5,59 =
= 314 B. Р1,05 /502,6 B/кг и β = 1,5 для стали 2013 согласно табл. 1.124 ma = π(Da−ha) ∙ ha lFel k Fe γ Fe = 3,14(0,272 - 0,0232) ∙ 0,0232∙ 0,14 ∙ 0,96 ∙7,8 ∙103 = 19 кг. где ha = 0,5(Da - D) - hc1 = 0,5 (0,272 - 0,185) - 0,0203 = 0,0232 mz 1 = hz 1 bz 1 m Z1 lFe1 KFe γ Fe = 21,8∙ 10−3 ∙5,1 ∙10−8 ∙ 48 ∙1,14 ∙0,96∙7,8 ∙103 = 5,59 кг. Согласно
Рs 2 = 0,5 K02(Z1 n1
10000¿¿1,5(B02 t 1103 ¿¿2 = 0,5 ∙ 1,5(
48 ∙150010000
¿¿1,5(0,348 ∙12,1∙ 103¿¿2 = 242,8 B/м2
где К 02 = 1,5 В02 = β02 К В Вb = 0,37 ∙ 1,22∙ 0,772 = 0,348
для b0
b =
3,70,5 = 7,4 согласно рис.1.41 β0 = 0,37.
52. Пульсационные потери в зубцах ротора
Рр 2 ≈ 0,11 (Z1 n1
1000∙0,131¿¿2mc 2 = 0,11 (48 ∙1500
1000∙0,131¿¿2 ∙ 8,62 = 68,1 B.
Bp2 = γ ∙ δ2t 2
Bz 2 = 4,42 ∙0,5 ∙10−3
2 ∙ 16 ∙103 ∙ 1,8 = 0,124. Согласно 1.197 mz 2=¿ Z2 hz 2bz 2 m lFe K Fe γ Fe = 36 ∙32,15 ∙10−3 ∙7,1 ∙10−3 ∙0,14 ∙ 0,96 ∙ 7800 = 8,61 кг. 53. Потери в стали - основные, добавочные и полные РFes = Ps 2 + Pp 2 = 19,5 + 68,1 = 87,6 B. PFe = PFep+ PFes = 314 + 87,6 = 401,6 B. 54 . Механические потери по (8-19)
Pme h = Кт (n1
10¿¿2 Da
4= 0,95(150010
¿¿2 ∙ 0,2724 = 117 B
для двигателей где 2р = 4 коэффициент КТ = 1,3 (1 - D) = 1,3(1- 0,185) = 0,95 55. Дополнительные потери в нормальном режиме:
PД = 0,005 ∙Р1n = 0,005 ∙P2 n
η =
140000,88 = 79,5 B.
56. Холостой ход I 0 = √ IOA
2 + I μ2 = √1,012+10,972 = 11,01 A.
I OA = PFe+Pmeh+Pel10
m1 U 1 n =
401,6+117+1483 ∙220 = 1,01 A.
Pel 10 = 3 I μ2 r1 = 3 ∙ 10,97 ∙0,412 = 148,7 B.
cosφ0 = I OA
Io =
1,0111,01 = 0,09
КП 1903.004 ПЗЛист
9 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Рабочие характеристики 57. В соответствии с 1.179
r12 = PFep
m1 I μ2 =
3143∙10,972 = 0,87 Ω
Cогласно 1.180 x12 = U1 н
I μ - x1 =
22010,97 - 0,37 = 19,68 Ω
58. Параметры для построения круговой диаграммы
с1 = 1 + x1
x12 = 1 + 0,37
19,68 = 1,018; так как | γ | ¿ 1° согласно 1.217
γ = arc tgr1 x12−r12 x1
r12 (r1+r12 )+x12(x1+x12) = arc tg
0,412∙ 19,68−0,87∙ 0,370,87 (0,412+0,87 )+19,68(0,37+19,68) =
= arc tg 6,9597
395,6628 = arc tg 0,017 = | 9' | ¿ 1°;
59. Параметры эквивалентной схемы: a' = C1
2 = 1,0182 = 1,036 b' = 0; a' = C 1
2r1 = 1,01 ∙ 0,378 = 0,382. b = C1(x1+C1 x2
' ) = 1,018 (0,37 + 1,018 ∙ 10,074) = 0,451 кВт. 60. Постоянные потери которые не изменяют скольжение. РFe + Pmeh = 401,6 + 117 = 518,6 кВт = 0,51 кВт. Принимаем Sn = r2
1 = 0,019, где S = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,026; 0,03. После построения графика уточняется номинальное значение скольжения Sn = 0,002. Полученные результаты вводим в таблицу. Р2 n = 14 кВт; U 1 н = 220/380 В; I 1n = 28; cosφn = 0,88; η = 0,87; Sn = 0,019. 61. Расчет пусковых характеристик соответствует скольжению S = 1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1.
КП 1903.004 ПЗЛист
10 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
62. Результаты расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Р2 n = 14 кВт; U 1 н = 220/380 В; 2p = 4; I 1n = 28 A; РFe + Pmeh = 0,51 кВт; Pдоп = 0,079 кВт; I OA = 1,01 A; I a = I 0 r= 10,97 A; r1 = 0,412 Ω; r2
' = 0,147 Ω; C1 = 1,018; a ' = 1,036; a = 0,419 Ω; b' = 0; b = 0,51 Ω.
№ Формулы Едини-
цы Скольжение
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,026
1. a1 ∙ r2' /s Ω 30,46 15,23 10,15 7,61 6,09 5,07 5,85
2. b ' ∙ r2' /s Ω 0 0 0 0 0 0 0
3. R = a+a ' ∙ r2' /s Ω 30,87 15,64 10,56 8,02 6,5 5,48 6,27
4. x = b + b ' ∙ r2' /s Ω 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51
5. Z=√ R2+x2 Ω 30,87 15,64 10,67 8,03 6,51 5,5 6,29
6. I 2' ' = U1 n/Z А 7,12 14,06 20,61 27,39 33,79 40 34,97
7. cosφ2' = R/Z - 1 1 0,989 0,998 0,998 0,996 0,996
8. sinφ2' = x/Z - 0,016 0,032 0,04 0,063 0,078 0,092 0,081
9. I 1a = I 0 a +I 2' cosφ2
' А 8,13 15,17 21,39 28,34 34,73 40,85 36,97
10. I 1r = I 0 a +I 2' sinφ2
' А 1,12 1,46 1,83 2,73 3,64 4,69 3,84
11. I 1 = √ I1a2 + I 1 r
2 А 8,13 15,24 21,46 28,47 36,38 41,11 37,16
12. I 2' = C1 I 1r
' ' А 1,14 1,48 1,86 2,77 3,7 4,77 3,9
13. P1 = 3U 1 n I 1 a ∙10−3 кВт 5,36 10,01 14,11 18,7 22,92 26,96 24,4
14. Pel1 = 3I 12r1 ∙10−3 кВт 0,08 0,28 0,56 1 1,63 2,08 1,7
15. Pel2 = 3I 22r2
' ∙10−3 кВт 0,0005 0,0009 0,001 0,003 0,006 0,1 0,006
16.P¿ = Psupn(
I1
I n¿¿2 кВт 0,006 0,023 0,046 0,08 0,12 0,16 0,05
17. ∑ P1=PFe+Pmec
+ Pel1
+Pel2
+P¿
кВт 0,59 0,81 1,11 1,64 2,26 2,85 2,26
18. P2=P1 - ∑ P кВт 4,77 9,2 13 17,06 20,66 24,11 22,14
19. η = 1 - ∑ P /Р - 0,89 0,09 0,02 0,09 0,01 0,11 0,01
20. cosφ = I 1a/I 1 - 1 0,995 0,996 0,995 0,954 0,993 0,994
КП 1903.004 ПЗЛист
11 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Расчет пусковых характеристик 63. Превышение температуры внешней поверхности лобовых частей
обмотки статора над температурой охлаждающего воздуха Θсal = 115℃ ξ = 63,61hb √S = 63,61 ∙ 0,0325 ∙ 1 = 2,06 ε=20,6 по табл. 1.46 φ = 0,9 согласно рис. 1.47 φ ' = К D = 0,75 64. Вычисляем проникновение электрического тока:
hr = hb
1+φ =
0,03251+0,9 = 0,0171 = 17,1 мм.
qr = π b22
8 +
b2+br
2 (hr -
b2
2) = 3,14 ∙82
8 +
8+5,32 ∙ (17,1 -
82 ) = 112,2 мм2
b2 = b1 - b1−b2
h1 (hr -
b2
2) = 8 -
8−3,525,8 (17,1 -
82 ) = 5,3 мм.
Согласно
K r = qb
qr =
178112,2 = 1,58
K R = 1 + rb
rr (K r - r) = 1 +
53,276,48 (1,58 - 1 ) = 1,4
65. Сопротивления обмотки ротора, приведенные к обмотке статора: r2
' = K R r2 = 1,4 ∙ 0,147 = 0,205 Ω 66.
λc2 ξ = ¿ ∙ KD+h0
b0+1,12 ∙
h0' ∙106
I 2 =
= ¿ 0,75 + 0,71,5 + 1,12 ∙ 0,3 ∙10−3 ∙ 106
6,5 ∙ 442 =
= [0,764 (1−0,171¿¿2+ 0,66 - 0,09] ∙ 1 + 0,47 + 0,089 = 1,65
для S = 1 I 2 p
I 2n = 6,5 согласно 1.251
К x = λc 2 ξ+ λf 2+λd 2
λc 2+ λf 2+ λd 2 =
∑ λ2ξ
∑ λ2
= 1,4+0,59+2,182,67+0,59+2,18 =
4,175,74 = 0,726
Согласно 1.250
x2ξ' = x2
' ∙ К x = 0,58 ∙ 0,726 = 0,4212 Ω
67. Приблизительный электрический ток для ротора
I 2' ≈
U 1n
√(r1+r2 ξ
'
S )+¿¿¿ = 220
√¿¿¿ = 218,5 A.
68.
k = 1,35 и I 1 ≈ I 2'
k sat ∙ I 1 = 1,35 ∙ 218,5 = 298 A.Лист
КП 1903.004 ПЗ 12 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Согласно с 1.252
F cm = 0,7 ∙ ksat I1 U cl
a = 0,7
298∙ 202 ∙ (1 + 0,95
4836 ) = 4728 A.
Согласно 1.253
Bfb = Fcn
1,6 δ CN 10−¿ ¿ = 2650,66 ∙ 10−6
1,6∙ 0,5 ∙ 0,973 ∙10−3 = 6,07
где
CN = 0,64 + 2,5 ∙ √ δt 1+t2
= 0,64 + 2,5 ∙√ 0,512,1+16
= 0,973
В соответствии с рис. 1.50 для Вfδ = 4,86 вычисляем k = 0,5. 69. Специфическое постоянство дисперсии сечении статора, учитывыя насыщение в соответствии с 1.225. С1 = (t 1+b01¿ ∙ (1 - k) = (21,1 + 3,7) ∙ (1 - 0,5) = 4,2 мм.
∆ λс 1 sat = [h01+0,58 ∙ h'
b01 ] ∙ C1
C1+1,5 ∙b01 =
1+0,58∙ 23,7 ∙
4,24,2+1,5 ∙3,7 = 0,25
λc1 sat = λc1−∆ λc 1 sat=1,44−0,25=1,19 70. Специфическое постоянство дифференциальных недочетов статора учитывая его действие по 1.163 λd 1 sat = λd 1 ∙ xδ = 1,37 ∙ 0,5 = 0,68
71. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора при учете насыщения от полей рассеяния
x1 sat = x1∙ 1∑ λ1 sat
∑ λ1 = 3,22
4,16 = 0,774
где ∑ λ1 sat = λс1 sat + λd 1 sat + λ f 1 = 1,19 + 0,68 + 1,35 = 3,22 72. Cпецифическое постоянство рассеяния тока сечения ротора, учитывая насыщение по 1.260.
∆ λс 2 sat = h02 ∙ C2
b02 ∙(b02+C2) =
0,7 ∙ 7,251,5 (1,5+7,25 ) = 0,38
где согласно с 1.259 С2 = (t 2−b02¿ ∙(1−xδ) = (16 - 1,5) ∙ (1 - 0,5) = 7,25 мм. λс2 ξ sat = λc2 ξ - ∆ λс 2ξsat = 1,4 - 0,38 = 1,02 73. Специфическое постоянство дифференциальных недочетов ротора учитывая его действие по 1.263 λd 2 sat = λd 2 ∙ xδ = 2,18 ∙ 0,5 = 1,09 74. Индуктивное сопротивления рассеяния обмотки ротора с учетом вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния.
x2 ξsat' = x2
' ∑ λ2 ξsat
∑ λ2 = 2,7
5,74 ∙ 0,58= 0,273 Ω.
где ∑ λ2 ξ sat = λc2 ξsat + λd 2 sat + λ f 2 = 1,02 + 1,09 + 0,59 = 2,7 Соответственно 1.267
x12 p = x2 FeFd
= 19,68 ∙ 1126,3748,7 = 29,6
C 1psat = 1 + x1 sat
x12 p = 1 + 0,774
29,6 = 1,026
КП 1903.004 ПЗЛист
13 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
75. Расчет тока
a p = r1 + C1 psat ∙ r2 ξ
'
S = r1 + C1 psat ∙ r2 ξ = 0,412 + 1,026 ∙ 0,205 = 0,622
b p = x1 sat + C1 psat ∙ x2 ξsat = 0,774 + 1,026 ∙ 0,273 = 1,054 тогда
I 2' =
U 1 n
√ap2 +bp
2 = 220
√0,6222+1,0542 = 180,3 A.
I 1 = I 2' ∙ √ap
2 +¿¿¿ = 180,3 ∙ √0,6222+¿¿¿ = 167,8 A. 76. Полученное значение тока I 1, составляет 96,5% из полученного значение расчета рассмотрения насыщения параметров, что является приемлемым:
* I p = I 1 p
I 1 n =
167,828 = 6
*M p = (I 2 p
I 2 n¿¿2 ∙ K R ∙
Sn
S p = (
180,346
¿¿2 ∙ 1,4 = 0
77.
S1 sat = r2
'
x1 sat
C1 sat+x2ξsat
' = 0,103
0,781,013
+0,71 = 0,147 ∙1,0260,774+0,273 = 0,14
Scr = 0,14; M max = 2,5
КП 1903.004 ПЗЛист
14 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Данные для расчета характеристик запуска двигателя
Р2 = 14 кВт; U 1 n = 220/380 В; x12 p = 29,6; x1 = 0,37; x2' = 0,58; r1 = 0,412; r1
' = 0,147; I 1n = 28; I 2 n
' = 25,2; Sn = 0,019.
№
Формулы едини- цы
Скольжение
1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,15
1. ε - 1,94 1,72 1,37 0,85 0,59 0,74
2. φ - 0,84 0,58 0,23 0,07 0,02 0,04
3. К r = qb/qr - 1,56 1,32 1,04 1 1 1
4.K R = 1+
r2
rb ∙(K r - 1)
- 1,33 1,28 0,97 1 1 1
5. r2 ξ' = K R ∙ r2
' Ω 0,268 0,243 0,202 0,194 1,94 1,94
6. K D - 0,75 0,84 0,92 0,96 1 1
7.K x =
∑ λ2 ε
∑ λ2
- 0,807 0,812 0,853 0,874 0,892 0,886
8. x2ξ' = K x ∙ x2 Ω 0,821 0,84 0,872 0,885 0,912 0,902
9.x2 ξsat
' = x2' ∙ ∑ λ2 εsat
∑ λ2
Ω 0,558 0,564 0,607 0,623 0,642 0,633
10.x1 sat =
∑ λ1 sat
∑ λ1
Ω 0,552 0,559 0,563 0,587 0,594 0,581
11.C1 psat = 1+
x1 sat
x12
- 1,04 1,04 1,04 1,06 1,07 0,06
12.a p = r1+C1 sat ∙
r2ξ'
S '
Ω 1,108 1,124 1,136 1,247 1,358 1,312
13.b p = x1 sat + C1 sat ∙
r2ξ'
S '
Ω 166,4 159,2 151,6 114,3 76,5 99,4
14.I 2
' = μ1 n
√ap2 +bp
2
А 0,663 0,701 0,822 1,38 2,29 1,72
15. I 1=I2' ∙ √ap
2 +¿¿¿ А 168,7 163,2 151,3 116,8 78,5 101.6
16.*I 1 =
I 1 p
I 1 n
- 5,42 5,36 5,17 3,87 2,52 3,19
17.*M p = (
I 2 p
I 2 n¿¿2 ∙ K R ∙
Sn
S p
- 1,36 1,43 1,76 2,38 2,21 2,41
Лист
КП 1903.004 ПЗ 15 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Тепловой расчет Превышающей температуру внутренней поверхности сердечника статора в зависимости от температуры воздуха внутри двигателя рассчитывается. (1.300)
∆ Θ s1 = K ∙ P elc1
' +PFep
π ∙ D∙ l1 a1 = 0,2 ∙
387+3143,14 ∙0,185 ∙0,14 ∙ 107 = 44,97℃
из табл. 1.30 К = 0,2; согласно (1.298)
Pelc 1' = К р ∙ Рel1 ∙
2 llm1
= 1,07 ∙ 992 ∙ 2∙ 0,140,774 = 387 B.
из рис. 1.59, b, a1 = 115В/m℃
Перепад температуры в пазовой изоляции согласно (1.301)
∆ Θ IZc 1 = P elc1
Z ∙ Pc 1l1 ∙ ( bIZ 1
λc+
b1+b2
16 λC' ) =
38748 ∙ 0,058 ∙0,14 ∙( 0,5 ∙10−3
0,16+ 0,096+0,076
16 ∙ 1,1 ) = 12,2℃
при (1.302)
Рel = 2hc+b1+b3 = 2 ∙20,3+9,6+7,6=58,2 м м
для класса изоляции F λc' = 0,16B/m℃.
Падение температуры фронтах обмотки толщиной изоляции рассчитывается с (1.305)
∆ Θ IZ = Pelf 1
' ∙ l1
Z1 P f 1l f 1 ∙ ( b IZ
λc+
hc1
12 λc' ) = 636,3 ∙0,232 ∙20,3 ∙ 10−3
36 ∙ 0,058 ∙0,774 ∙12 ∙11 = 0,24℃
согласно (1.299)
Pelf 1' = K p ∙ Pel 1 ∙
2lf 1
lm1 = 1,07 ∙ 992 ∙
2∙2320,774 = 636,3 B.
Преодоление температуры лобовых частей обмотки относительно с температурой воздуха внутри машины по (1.306)
∆ Θ sf 1 = K Pel1
'
2 πD ∙lasb 1 ∙ a1 =
0,2 ∙636,32∙3,14 ∙ 0,185∙105115 ∙74,8∙ 10−3 = 13,87℃
Преодоление средней температуры в обмотке статора, по сравнению с температурой воздуха внутри машины, в соответствии с соотношением (1.307)
∆ Θ1' =
(∆Θ s 1+∆ ΘIZc 1)∙ 2l1
lm1 +
(∆Θ IZf 1+∆ Θsf 1) ∙2lf 1
lm1 =
= [ (44,97℃+12,2 ) ] ∙ 2∙ 0,232+¿¿ ¿0,774 = 42,68℃
Превышение температуры воздуха внутри машины в зависимости от температуры окружающей среды рассчитывается c (1.308)
∆ Θ1 = ∑ P1'
Scar a1 =
143820,2 = 71,8℃
Лист
КП 1903.004 ПЗ 16 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
при (1.311) ∑ Р1
' = ∑ Р' - (1 - К) ∙ (Pelec 1' + Pel 1) - 0,9 ∙ Pmec = 1963 - (1 - 0,2) ∙ 387 + 401,6 - 0,9 ∙ 117 = 1438 B
где ∑ Р' = ∑ Р + (K p−1) ∙ (Pel 1 + Pel2) = 1868 + (1,07 - 1) ∙ (992 + 367) = 1963 B согласно (1.312) Scar = (π ∙ Da + 8Pp) ∙ (l1 + 2labc1) = (3,14 ∙ 0,272 + 8 ∙ 0,33) ∙ (0,14 + 2 ∙ 0,0752) = 1,01 м2
где рис. 163 Рp = 0,33 м2 для h = 160 мм, рис. 1.56, b. aβ = 20 B(m2 ∙ ℃) для Da = 0,272 м. Преодоление средней температуры обмотки ротора по отношению к температуре окружающей среды рассчитывается путем (1.313) ∆ Θ1 = ∆ Θ1
' + ∆ Θ1 = 71,8 + 42,68 = 114,48℃ Расчет вентиляции. Скорость необходимого потока охлаждающего воздуха, рассчитывается из (1.324)
Q1 = Km∑ P1
'
1100 ∙ ∆ Θ1 =
5,05 ∙14381100 ∙114,48 = 0,05 м3/s.
Km = m ∙ √ n100
∙Da=3√ 1500100
∙ 0,272 = 1,86
Воздушный поток обеспечивается наружным вентилятором (1.326)
Q1' = 0,6 ∙ Da
3 n100 = 0,6 ∙ 0,3493 ∙
1500100 = 0,382 м3/s.
Q1' ¿ Q1
Лист
КП 1903.004 ПЗ 17 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Литература
1. И.П. Копылов., Проектирование Электрических Машин, Учебник пособие для вузов, Москва, Энергия, 1980. 2. Асинхронные двигатели серии 4А, Справочник, Москва, Энергоиздат, 1982.
Лист
КП 1903.004 ПЗ 18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
КП 1903.004 ПЗ 19 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
КП 1903.004 ПЗ 20 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
КП 1903.004 ПЗ 21 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
КП 1903.004 ПЗ 22 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
КП 1903.004 ПЗ 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
КП 1903.004 ПЗ 24 Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
КП 1903.004 ПЗ 25 Изм. Лист № докум. Подпись Дата