Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 8
2 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ 10
2.1 Выбор основных размеров 10
2.2 Обмотка и зубцовая зона статора 12
2.2.1 Пазы статора и воздушный зазор 15
2.3 Расчет ротора 18
2.4 Расчет магнитной цепи 22
2.5 Параметры обмотки статора для установившегося режима 25
2.6 Расчет потерь 29
2.7 Расчет обмотки возбуждения 32
2.8 Расчет пусковых характеристик 35
2.9 Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и
насыщения от полей рассеивания 38
3 РАСЧЕТ АД В ANSYS ELECTRONICS DESKTOP 43
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ В ПРОГРАММЕ ANSYS
ELECTRONICS 47
4.1 Общие сведения модернизации 47
4.2 Расчет с измененными параметрами 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51
ПРИЛОЖЕНИЕ А Рабочие характеристики АД 52
В настоящее время, в связи со значительным подорожанием энергоносителей, встаёт проблема энергосбережения. Значительная доля электроэнергии потребляется асинхронными двигателями, которые используются для приводов вентиляторов и насосов холодной и горячей воды. Для технологического процесса насосных агрегатов характерна неравномерность нагрузки. Уменьшение нагрузки от номинальной приводит к снижению энергетических показателей асинхронного двигателя. Уменьшение нагрузки в 2 раза может привести к снижению КПД на 3-4% и cos ф на 20-22 % [1].
Улучшить рабочие свойства асинхронного двигателя при работе с неравномерной нагрузкой, можно заменой нерегулируемых электроприводов на электроприводы с частотным управлением. В этом случае, повышение энергоэффективности возможно двумя путями: совершенствование
преобразователей и совершенствование двигателей. В выпускной квалификационной работе (ВКР) рассматривается второе направление - совершенствование электродвигателей.
Целью ВКР является модернизация серийного асинхронного двигателя (АД) для повышения его энергоэффективности. Параметры модернизации двигателя: l (длина активной части) и W (количество витков в пазу статора).
Актуальность и практическая ценность работы заключается в повышении энергоэффективности двигателя.
Задачей ВКР является получение лучших энергетических показателей модернизированного АД по сравнению с серийным вариантом при работе с преобразователем частоты (ПЧ). Расчет проводился по методике И.П. Копылова [2], и работам Томского политехнического университета [3].
Введение раскрывает актуальность, цель исследования, раскрывает теоретическую и практическую значимость работы.
В первой главе сформулирована постановка задачи.
Вторая глава посвящена выполнению электромагнитного расчета.
Третья глава посвящена моделированию АД в программе Ansys Electronics Desktop - RMxprt /Maxwell 2D Design.
В четвертой главе рассмотрена модернизация АД в программе Ansys Electronics Desktop - RMxprt / Maxwell 2D Design.
В заключении подводятся итоги расчета, формируются окончательные выводы по рассматриваемой теме.
В процессе дипломного проектирования по заданным параметрам был рассчитан и промоделирован асинхронный двигатель мощностью 4,0 кВт, номинальным фазным напряжением 220 В, частотой вращения 1000 об/мин для привода насоса.
В ходе работы была определена геометрия машины, рабочие и пусковые характеристики двигателя. Далее проведенное моделирование в программе Ansys Electronics Desktop - RMxprt/Maxwell помогло убедиться в достоверности произведенных расчетов.
В результате моделирования спроектированный двигатель имеет коэффициент полезного действия 81% и выдает мощность 4,0 кВт при номинальной частоте вращения 975 об/мин, что в полной степени подтверждают расчёты.
Произведена комплексная модернизация двигателя, в которой мы достигли поставленной цели, а именно улучшение энергоэффективности двигателя на 2-2,5% при частоте сети, но затраты на материалы возросли.
При разработке квалификационной работы были использованы следующие программные средства: MathCad, Microsoft Office, Ansys Electronics Desktop - RMxprt/Maxwell.
