Требования к выполнению работы
КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Методические указания к расчетно-графической работе
«Предремонтный расчет обмотки статора трехфазного двигателя»
Калининград
2001 – 20 17
УДК 621.313
УТВЕРЖДЕНО
Проректором по учебной работе
Калининградского государственного
технического университета
Авторы:
Якута С.А., к.т.н., доцент кафедры электрооборудования судов и электроэнергетики Калининградского государственного технического университета;
Яговкин В.И., к.т.н., доцент кафедры электрооборудования судов и электроэнергетики Калининградского государственного технического университета;
Гнатюк В.И., д.т.н., профессор кафедры электрооборудования судов и электроэнергетики Калининградского государственного технического университета.
Методические указания рассмотрены и одобрены
на заседании кафедры ЭС и ЭЭ (протокол от 28 июня 2002 г. № 9).
Рецензент – кафедра электрооборудования судов и электроэнергетики Калининградского государственного технического университета.
© Якута С.А., Яговкин В.И., 2001
© КГТУ, 2001
© Гнатюк В.И., 2002
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Цель работы ………….………………….……………… 4
2. Исходные данные .………….………….……………….. 4
3. Методика расчета ………….……..…….………………. 5
|
|
|
4. Графическая часть ………………………………..…….. 8
5. Требования к выполнению работы ………….……..….. 9
6. Справочные данные …………………..……..….…..….. 9
7. Список рекомендуемой литературы ………….………. 15
Цель работы
В практике нередки случаи, когда в мастерскую поступают поврежденные двигатели, требующие восстановления обмотки статора, но не имеющие паспортных данных и остатков прежней обмотки или имеющие сомнительные обмоточные данные. В таких случаях важно уметь, не прибегая к сложным вычислениям, правильно определить сечение проводов и необходимое число витков, которое нужно уложить в пазы машин. Расчет обмоточных данных асинхронных двигателей мощностью от 1 до 100 кВт можно произвести, пользуясь геометрическими размерами машины.
Выполнение данной работы имеет целью более детальное и глубокое изучение конструкции асинхронного двигателя, а также ознакомление с упрощенной методикой расчета обмотки статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью до 15 кВт закрытого исполнения серии 4А со степенью защиты IP44.
Методические указания включают в себя последовательность и методику проведения расчета, а также необходимые справочные данные и перечень основных литературных источников.
|
|
|
Исходные данные
§ Полезная мощность на валу – P2н, кВт.
§ Номинальное напряжение фазы – Uф, В.
§ Синхронная частота вращения – n, об/мин.
§ Диаметр расточки статора – D, мм.
§ Внешний диаметр статора – Dа, мм.
§ Длина активной стали статора – l , мм.
§ Число пазов статора – Z.
§ Ширина паза статора в верхней и нижней частях – b1, b2 (мм).
§ Высота спинки стали статора – hа, мм.
Вариант задания с конкретными исходными данными определяется преподавателем для каждого студента индивидуально по специальной таблице, которая прилагается к настоящей методике.
Методика расчета
В основе расчета лежит график (рис. 1), по которому определяют первую искомую величину – число последовательно соединенных витков в обмотке одной фазы Wф для наиболее распространенного случая, когда фазное напряжение Uф = 220 B.
В нижней части графика нанесены значения площади поперечного сечения зазора Qв или, как иначе называют, площади полюсного деления, которую определяют по формуле, см2:
, (1)
где 2р – число полюсов.
Замерив диаметр расточки статора и длину железа, а также определив количество полюсов машины по числу оборотов в минуту, указанному на фирменном щитке, можно по формуле (1) определить площадь полюсного деления Qв, а затем определить по рис. 1 число последовательно соединенных витков в одной фазе Wф.
|
|
|
Зная число витков в фазе, находят число эффективных проводников, приходящихся на один паз:
. (2)
Во избежание ошибки, при выборе числа полюсов рекомендуется после определения числа витков фазы по приближенной формуле для обычного значения частоты f = 50 Гц и фазного напряжения Uф = 220 B проверить величину магнитной индукции в ярме статора:
, (3)
где Qс – сечение ярма статора, которое определяется как произведение высоты спинки статора hа на длину активной стали статора l, см2:
Qc = ha·l. (4)
Полученное значение индукции Вс должно находиться в следующих пределах:
Вс = 1,5…1,65 Tл, при 2р = 2 или 4;
Вс = 1,45…1,60 Tл, при 2р = 6;
Вс = 1,20…1,35 Tл, при 2р = 8.
Если индукция Вс немного больше указанного предела, то число витков следует увеличить, если меньше, то их число следует уменьшить и снова произвести проверку. Если же расхождение окажется значительным, то это говорит о том, что число полюсов для данного габарита выбрано неправильно. Нужно задаться другим числом полюсов и произвести расчет снова.
|
|
|
После определения числа витков обмотки статора определяют сечение обмоточного провода. При этом главное внимание уделяют лучшему использованию пространства паза, т.е. повышению коэффициента заполнения Kз, представляющего собой отношение чистой меди всех проводников паза к сечению самого паза. Коэффициент заполнения паза для современных машин должен составлять:
Кз = 0,69…0,71, при 2р = 2;
Кз = 0,72…0,74, при 2р ³ 4.
Тогда полное сечение меди всех проводников паза можно определить по формуле:
Sм = Sп·Kз, (5)
где Sп – площадь поперечного сечения паза:
, (6)
где Sиз – площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:
Sиз = bиз (2hп + b1 + b2), (7)
где bиз – односторонняя толщина изоляции в пазу (табл. 1);
hп – высота паза:
, (8)
Sпр – площадь поперечного сечения прокладок (для однослойной обмотки Sпр = 0).
Определив полное сечение меди всех проводников паза, можно рассчитать сечение каждого последовательно соединенного эффективного проводника без изоляции по формуле, мм2:
. (9)
По полученному сечению qрэф из данных таблицы 2 подбирается провод марки ПЭТ-155 или ПЭТВ класса нагревостойкости изоляции F соответствующего диаметра и определяется результирующий диаметр провода в изоляции.
Для всыпных обмоток в асинхронных двигателях мощностью до 15 кВт обычно используется круглый обмоточный провод диаметром не более 1,7 мм. Если расчетное сечение эффективного проводника qрэф превышает это значение, то эффективный проводник делят на несколько элементарных. Для этого подбирают сечение составляющих один эффективный проводник элементарных проводников qэл и их число nэл. При этом диаметр элементарного проводника не должен выходить за указанные пределы, а их суммарная площадь должна быть близка к расчетному сечению эффективного проводника:
qэл ·nэл = qэф » qрэф. (10)
Число элементарных проводников по технологическим причинам ограничивается шестью (обычно – не более трех), а условие выбора обмоточного провода обеспечивают увеличением числа параллельных ветвей обмотки фазы (а = 1, 2, 3, 4).
После окончательного выбора параметров обмоточного провода и числа параллельных ветвей следует проверить плотность тока в обмотке статора:
, (11)
где I1н – номинальное значение тока статора:
, (12)
где S1н – расчетная полная мощность асинхронного двигателя, ВА:
, 
(13)
где Ке – коэффициент отношения ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, определяемый по рисунку 2;
h и cosj – КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя, определяемые по надписям на щитке двигателя или по рисункам 3 и 4.
Полученное значение плотности тока J следует сравнить с рекомендуемым на рисунке 5. Расхождение не должно превышать 5%. В противном случае следует увеличить диаметр провода и повторить расчет.
Графическая часть
В работе следует исполнить схему однослойной концентрической обмотки. При этом фазные обмотки показываются стандартными цветами, и указывается направление протекания тока в каждой катушечной группе. Схема обмотки составляется на основе расчета следующих величин:
- число пазов на полюс и фазу:
, (14)
где m – число фаз;
- шаг обмотки по пазам:
; (15)
- число параллельных ветвей – а (было выбрано ранее при расчете сечения обмоточного провода – см. комментарий к выражению (10)).
Методика построения схемы обмотки и соответствующий пример наиболее удачно изложены в учебнике [9] (см. стр. 114 – 118). Кроме того, образец построения схемы-развертки показан здесь на рисунке 6.
Требования к выполнению работы
1. Работа выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД.
2. При осуществлении расчетов следует указывать рекомендуемые пределы основных величин.
3. Схема обмотки вычерчивается на листе формата A4. На схеме указываются основные параметры обмотки (Z, 2p, q, Y, a).
Справочные данные
Таблица 1. Исходные данные для выбора параметров изоляции
| Da , мм | bиз, мм |
| до 139 | 0,2 |
| 149 – 233 | 0,25 |
| 272 и более | 0,4 |
Таблица 2. Диаметр и площадь поперечного сечения круглых медных
эмалированных проводов марки ПЭТВ и ПЭТ-155
| Номинальный диаметр неизолированного провода, мм | Среднее значение диаметра изолированного провода, мм | Площадь поперечного сечения неизолированного провода, мм2 |
| 0,08 | 0,1 | 0,00502 |
| 0,09 | 0,11 | 0,00636 |
| 0,1 | 0,122 | 0,00785 |
| 0,112 | 0,134 | 0,00985 |
| 0,125 | 0,147 | 0,01227 |
| 0,14 | 0,162 | 0,01539 |
| 0,15 | 0,18 | 0,01767 |
| 0,16 | 0,19 | 0,0201 |
| 0,17 | 0,20 | 0,0227 |
| 0,18 | 0,21 | 0,0255 |
| 0,2 | 0,23 | 0,0314 |
| 0,224 | 0,259 | 0,0394 |
| 0,25 | 0,285 | 0,0491 |
| 0,28 | 0,315 | 0,0616 |
| 0,315 | 0,35 | 0,0779 |
| 0,335 | 0,37 | 0,0881 |
| 0,335 | 0,395 | 0,099 |
| 0,375 | 0,415 | 0,1104 |
| 0,4 | 0,44 | 0,1257 |
| 0,425 | 0,565 | 0,1419 |
| 0,45 | 0,49 | 0,159 |
| 0,5 | 0,545 | 0,1963 |
| 0,56 | 0,615 | 0,246 |
| 0,6 | 0,655 | 0,283 |
| 0,63 | 0,69 | 0,312 |
| 0,71 | 0,77 | 0,396 |
| 0,75 | 0,815 | 0,442 |
| 0,8 | 0,865 | 0,503 |
| 0,85 | 0,915 | 0,567 |
| 0,9 | 0,965 | 0,636 |
| 0,95 | 1,015 | 0,709 |
| 1,00 | 1,08 | 0,785 |
| 1,06 | 1,14 | 0,883 |
| 1,12 | 1,2 | 0,985 |
| 1,18 | 1,26 | 1,094 |
| 1,25 | 1,33 | 1,227 |
| 1,32 | 1,405 | 1,368 |
| 1,4 | 1,485 | 1,539 |
| 1,5 | 1,585 | 1,767 |
| 1,6 | 1,685 | 2,011 |
| 1,7 | 1,785 | 2,27 |
|
| Рис. 1. График для определения числа последовательно соединенных витков в обмотке фазы (для фазного напряжения 220 В) |
|
| Рис. 2. Расчетные значения Ке асинхронного двигателя серии 4А |
|
| Рис. 3. Расчетные значения КПД η асинхронного двигателя серии 4А |
|
| Рис. 4. Расчетные значения cosφ АД серии 4А |
|
| Рис. 5. Рекомендуемые значения плотности тока в проводниках обмотки асинхронного двигателя серии 4А |
|
| Рис. 6. Схема трехфазной однослойной концентрической обмотки статора: Z = 48, 2p = 8, q = 2, Yп = 6 |
Список рекомендуемой
Литературы
1. Якута С.А., Яговкин В.И. Электрические машины. Упрощенный расчет обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя: Методические указания к РГР. – Калининград: КГТУ, 2001. – 16 с.
2. Чертков М.А. Методические указания по курсовому проектированию «Расчет асинхронного двигателя». – Калининград: КГТУ, 1984. – 57 с.
3. Гурин Я.С., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических машин. – М.: Энергия, 1978. – 479 с.
4. Копылов И.П., Горяинов Ф.А., Клоков Б.К. и др. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия, 1978. – 496 с.
5. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. – М.: Высшая школа, 1984. – 431 с.
6. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов: Книга 1 / Под ред. И.П. Копылова. – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 464 с.
7. Справочник по электрическим машинам: Т. 1 / Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.
8. Кравчик А.Э., Шлаф В.И. и др. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1982.
9. Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Издательство «Высшая школа», 1990. – 463 с.
10. Техника, техносфера, энергосбережение [Сайт] / В.И. Гнатюк. – Электронные текстовые данные. – М.: [б.и.], [2000]. – Режим доступа: http://www.gnatukvi.ru, свободный, [рег. от 23.11.2005 № 5409].
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 75; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!