ВВЕДЕНИЕ 14
1 Обзор литературы 16
2. Электромагнитный расчет 18
2.1. Исходные данные 18
2.2. Выбор главных размеров 18
2.3 Расчёт обмотки статора 20
2.4 Расчёт размеров зубцовой зоны статора 24
2.5 Расчёт ротора 27
2.6 Расчёт магнитной цепи 31
1.7 Параметры рабочего режима 34
2.8 Расчёт потерь 41
2.9 Расчёт рабочих характеристик 44
2.10 Расчёт пусковых характеристик 48
3. Тепловой расчет 54
4. Вентиляционный расчет 57
5. Механический расчет 58
5.1 Расчёт на жёсткость 59
5.2 Расчёт вала на прочность 62
5.3 Выбор подшипников 63
6. Исследование частотного регулирования 64
7. Проектирование технологического процесса сборки статора
асинхронного двигателя 71
7.1 Анализ исходных данных 72
7.2 Служебное назначение и особенности конструкции 72
7.3 Оценка технологичности конструкции 75
7.4 Расчет усилий запрессовки ротора без вала на вал и выбор оборудования и
оснастки для запрессовки 77
7.4 Схема сборки ротора 79
7.5 Маршрутная технология сборки 80
7.6 Расчет норм времени 81
7.7 Расчет количества оборудования для выполнения годовой программы 83
8. Планирование научно-исследовательских работ 87
8.1 Структура работ в рамках научного исследования 87
8.2 Разработка графика проведения научного исследования 88
8.3 Смета затрат на подготовку проекта 90
8.4 Отчисления на социальные нужды 91
7.5 Отчисления на социальные нужды 91
7.6 Амортизация вычислительной техники 91
8.7 Прочие неучтенные затраты 92
8.8 Накладные расходы 92
8.9 Себестоимость проекта 92
8.10. Оценка коммерческого потенциала инженерных решений 93
9. Социальная ответственность 97
9.1 Анализ опасных и вредных факторов 97
9.2 Производственная caнитaрия 98
9.3 Рacчет искусственного оcвещения 99
9.4 Выбор источников cветa 99
9.5 Выбор системы оcвещения 100
9.6 Выбор осветительных приборов 100
9.7 Выбор коэффициента запаса 101
9.8 Размещение осветительных приборов 102
9.9 Расчет осветительной установки 103
9.10 Микроклимат 104
9.11 Пожарная безопасность 110
9.12 Охрана окружающей среды 114
Перечень использованных источников 118
Приложение А 120
ФЮРА 526.000.011 СП 125
Асинхронные двигатели (АД) находят широкое применение в хозяйстве и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. Применение асинхронных двигателей в составе электропривода, подавляющего большинство механизмов, объясняется простотой конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д.
В данном дипломном проекте был спроектирован высокоростной асинхронный двигатель, работающий от частотного преобразователя, рассмотрено частотное - регулирование асинхроного двигателя номинальная мощность которого составит F2 = 37 кВт, номинальное напряжение U = 220B, номинальная частота f = 50 Гц, в специальной части проекта расматривается частотное регулирование при f1=10, 50,100 Гц, высота оси вращения h=200 мм, система охлаждения ICO141, способ монтажа IM1001.
Для расчета асинхронного двигателя в данном проекте применяется методика расчета асинхронного двигателя, предложенная в учебнике «Проектирование электрических машин» под редакцией профессора И.П. Копылова.
В экономической части дипломного проекта рассматривается определение конкурентно способности проекта, анализ рынка продукции. При выполнении технологической части работы необходимо разработать технологический процесс сборки ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
В разделе «Социальная ответственость» необходимо разработать меры пожарной безопасности и меры защиты окружающей среды.
Высокоскоростные асинхронные электродвигатели имеют конструктивное исполнение в станине с прямоугольным сечением аналогично электродвигателям постоянного тока и предназначены для решения задач замены электродвигателей постоянного тока на асинхронный электродвигатель, а также для решения задач, требующих высокой динамики электропривода и высоких скоростей вращения.
Наличие встроенной принудительной вентиляции позволяет применять электродвигатели во всех стандартных задачах регулирования, в которых традиционно применяется электропривод постоянного тока: управление намоточным и размоточным оборудованием, металлургическая промышленность, упаковочная и полиграфическая промышленность, производство проволоки и кабеля, экструзионное оборудование и т.п. Благодаря специальной конструкции высокоскоростные электродвигатели имеют уменьшенные габаритные размеры корпуса, что дает возможность использовать их в механизмах с ограниченным пространством для размещения электродвигателя. Уменьшенный диаметр ротора приводит к существенному снижению его момента инерции и увеличению максимальной механической скорости вращения, что дает возможность отказаться от механических мультипликаторов и повышающих ременных передач и еще более уменьшить место, занимаемое электроприводом. Питаемые от частотных преобразователей, электродвигатели способны работать как в режиме открытого, так и в режиме замкнутого контуров.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы был спроектирован высокоскоростной асинхронный двигатель мощностью 37кВт, фазное напряжение равное 220 В, частота сети равна 50 Гц, число пар полюсов равно 1, число фаз равно 3.
В электромагнитном расчете были выбраны главные размеры, определены параметры высокоскоростного асинхронного двигателя, масса активных материалов, потери и КПД, а также рассчитаны рабочие и пусковые характеристики, кратность пускового тока и максимального момента, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к двигателю. Активные сопротивления обмоток двигателя: статора равно 0,175 Ом, ротора равно 0,107 Ом. Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток: статора равно 0,389 Ом, ротора равно 0,366 Ом. Индуктивное сопротивление взаимной индукции равно 18,1 Ом. Номинальный момент равен 122,3 Н.м.
Для обмотки статора используется стандартный эмалированный провод с диаметром 1.485мм, это позволяет применять механизированную укладку обмотки, коэффициент заполнения паза соответствует механизированной укладке.
Механический расчет вала показал, что жесткость, прочность и критическая частота вращения вала удовлетворяют требуемым условиям.
Тепловой расчет показал, что у высокоскоростного асинхронного двигателя имеется температурный запас при нагреве обмотки статора.
Применение преобразователя частоты (ПЧ) предусматривает ограничение по току обмотки статора, что дает возможность не учитывать влияние насыщения магнитопровода на индуктивные сопротивления рассеяния обмоток, а, следовательно, и на механическую характеристику высокоскоростного асинхронного двигателя.
В ходе проектирования выяснилось, что данный двигатель не может работать на низких частотах, так как при снижении частоты, например, до 10 Гц, снижается перегрузочная соборность до 0,9 о.е., которая является ниже допустимой, поэтому двигатель на низкой частоте может выйти из строя. Однако выяснилось, что при увеличении частоты возрастает номинальное скольжение при этом снижается КПД двигателя.
При выполнении технологической части выпускной квалификационной работы был разработан технологический процесс сборки высокоскоростного асинхронного двигателя. Выбрано оборудование и оснастка. Определены нормы времени и необходимое количество оборудования для выполнения требуемой программы выпуска.
В экономической части работы рассчитана себестоимость изготовления, спроектированного высокоскоростного асинхронного двигателя. Произведен расчет получаемой прибыли, определены точка безубыточности и диапазон безопасности.
В разделе «Социальная ответственность» проведен анализ опасных и вредных факторов, возникающих в процессе сборки двигателя. Освещены вопросы техники безопасности, производственной санитарии, пожарной безопасности. Проведен расчет искусственного освещения для участка сборки.
В целом спроектированный высокоскоростной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором удовлетворяет требованиям задания.
1. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов / П79 И.П.Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под редакцией И.П. Копылова. - 4-е издание, дополненное. - М.: Высш. шк., 2005. - 767с.
2. Расчет асинхронного с короткозамкнутого двигателя с всыпной обмоткой статора: учебно-методическое пособие / В.С. Баклин, В.В Го- лемгрейн., В.М. Игнатович, В.И. Попов; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. -59 с.
3. Проектирование электрических машин.: Пособие для вузов/ О.Д. Гольдберг, Я.С Гурин, И.С. Свириденко., Под ред. О.Д. Гольдберга. - М.: Высш. шк., 2001. -430 с.
4. Технология производства электротехнических изделий: учебное пособие / А.Д. Чесалин, П.Р. Баранов; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 60 с.
5. Байкалова В.Н., Колокатов A.M., Малинина И.Д. Расчет режимов резания при точении. Методические рекомендации по курсу «Технология конструкционных материалов и материаловедение» (раздел «Обработка конструкционных материалов резанием»).
6. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин. Серийное и крупносерийное производство. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.
7. Антонов М.В. Технология производства электрических машин: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 592 с.
8. Виноградов Н.В. Производство электрических машин. Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. М., «Энергия», 1970. 288 с. С илл.
9. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
10. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
11. ГОСТ 12.4.002-74. Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие технические требования.
12. СП 52.13330.2011 Свод правил. Естественное и искусственное освещение.
13. СанПиН 2.2.4.548 - 96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
14. ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности.
15. СП12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
16. ГОСТ Р 52776-2007. Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики/
17. Делекторский Б.А. Высокоскоростной вращающийся сканер/ Б.А. Делекторский, В.Б. Никаноров// Вестник МГУП. - 2010.-8-С.56-76.
18. Патент РФ 2141714, МКИ Н 02 К 17/26, 17/14. Двухскоростной синхронно-асинхронный двигатель / Стрижков И.Г. и др. Опубл. 20.11.99 Б.И. №32.
19. Опыт разработки высокоскоростных электротурбомашин на кафедре ЭКАО МЭИ [ТЕкст] / М.Ю.Румянцев, Н.Е. Захарова, С.И. Сигачев// Вестник Московского энергетического института. - 2007. - N3. -С..45-50.- Библиогр.: с. 50