РАСЧЕТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

ВВЕДЕНИЕ

Асинхронный двигатель трехфазного тока представляет собой электрическую машину, служащую для преобразования электрической энергии трехфазного тока в механическую. Благодаря простоте устройства, высокой надежности и эксплуатации и меньшей стоимостью по сравнению с другими двигателями асинхронные двигатели трехфазного тока нашли широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве. С их помощью приводятся в движение металлорежущие и деревообрабатывающие станки, подъемные краны, лебедки, лифты, эскалаторы, насосы, вентиляторы и другие механизмы.
Двигатель имеет две основные части: неподвижную – статор и вращающуюся – ротор. Статор состоит из корпуса, представляющего собой основание всего двигателя. Он должен обладать достаточной механической прочностью и выполняется из стали, чугуна и алюминия. С помощью лап двигатель крепится непосредственно к станине производственного механизма. В корпус вмонтирован сердечник статора, представляющий собой полый цилиндр, на внутренней поверхности которого имеются пазы с обмоткой статора. Часть обмотки, находящейся вне пазов, называется лобовой; она отогнута к торцам сердечника статора. Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминиевого провода. В качестве изоляции проводов друг от друга используют бумагу и хлопчатобумажную ткань, пропитанные различными лаками, слюда, стекловолокно и различные эмали. Для изоляции проводов обмотки от сердечника статора служат электроизоляционный картон, слюда, асбест, стекловолокно.
Целью данной работы являлся расчет асинхронного двигателя с фазным ротором.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ

К главным размерам асинхронной машины относятся:
внутренний диаметр статора D;
расчетная длина воздушного зазора Lб.
Эти размеры связаны с другими параметрами так называемой машинной постоянной:



где ω1 – синхронная угловая частота вращения магнитного поля статора:



S1 – расчетная мощность, кВт;
αб – расчетный коэффициент полюсного перекрытия, равный отношению полюсной дуги βn к полюсному делению τ;
Kв – коэффициент, зависящий от формы кривой магнитного поля в воздушном зазоре;
Kоб – обмоточный коэффициент;
А – линейная нагрузка, А/м;
Вб – магнитная индукция в зазоре, Тл.




1.1 Определение главных размеров машины

Определим предварительно число пар полюсов статора по формуле:



где f1 – частота напряжения сети, Гц;
n1 – синхронная частота вращения магнитного поля статора, об/мин.



Определим расчетную мощность из выражения:



где КЕ – коэффициент, показывающий какую часть от номинального напряжения, составляет ЭДС в обмотке статора, КЕ = 0,97 [1, с. 17, рис. 4];
Рн – мощность на валу двигателя, кВт; Рн = 30 кВт (по заданию);
ηн – коэффициент полезного действия, %; н=0,83 [1, с. 17, рис. 5];
cosφн – коэффициент мощности, cosφн = 0,86 [1, с. 18, рис. 6].



Определяем высоту оси вращения двигателя h по рис. 7[1, с. 18], h = 56 мм. Из ряда значений высоты оси вращения выбирается ближайшее к предварительно найденному меньшее стандартное значение высоты h = 56 мм.
Наружный диаметр статора Dа принимается в соответствии с выбранной высотой оси вращения h по табл. 1 [1, с. 18] Dа = 0,089 м.
Определим приближенно внутренний диаметр D по выражению:



где KD – коэффициент для числа пар полюсов берем из табл. 2. KD=0,65 [1, с. 18].



Полюсное деление статора определим из выражения:



Далее определим расчетную длину статора:



где αб – коэффициент полюсного перекрытия αб = 0,64;
КВ – коэффициент формы поля ;
Коб1 – коэффициент для двухслойной обмотки предварительно принимаем Коб1 = 0,95;
– линейная нагрузка, определяем по рис. 8[1, с. 19];
Вб = 0,81 Тл – магнитная индукция определяем по рис. 8[1, с.19].


Подставив полученные данные, получаем значение машинной постоянной:





2 РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИИ СТАТОРА

2.1 Число пазов статора

Рассчитаем возможные числа пазов статора:



где t1min, t1max – пределы возможных значений зубцового деления принимаем по рис. 9[1, с. 20], t1min = 0,008 м; t1max = 0,009 м.




Выбираем число пазов исходя из 20,16 ≤ z1 ≤ 22,68. Принимаем z1 = 21.
Окончательно число пазов статора z1 принимается из полученных пределов с учетом, что число пазов q1, приходящееся на фазу и полюс, должно быть целым:



Окончательно зубцовый шаг статора определяем по формуле:




2.2 Число проводников в пазе

Определяем количество эффективных проводников un1:



где а1 – число параллельных ветвей в обмотке, а1 = 1;
I1н – номинальный ток обмотки статора, А.



Подставляем получ