📄Работа №212631
Тема: Разработка высокочастотного асинхронного двигателя для промышленной вытяжной системы
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Машиностроение
Объем:
107 листов
Год:
2017
Просмотров:
26
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 9
2. СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 11
3. ОБЩАЯ ЧАСТЬ. ВЫБОР ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 14
3.1 Назначение и структура частотного преобразователя 14
3.2 Принцип работы частотного преобразователя 14
3.3 Выбор частотного преобразователя под спроектированный
асинхронный двигателя 18
4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ АСИНХРОНННОГО
ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ 24
4.1 Техническое задание 24
4.2 Выбор главных размеров электродвигателя 24
4.3 Определение числа пазов статора, числа витков и сечения обмоток.. 26
4.4 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 29
4.5 Расчет короткозамкнутого ротора 32
4.6 Расчет магнитной цепи 35
4.7 Расчет параметров асинхронной машины для номинального
режима 38
4.7.1 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазовой
рассеивания статора 40
4.7.2 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазовой
рассеивания ротора 42
4.8 Потери и КПД 43
4.9 Расчет рабочих характеристик 46
4.10 Пусковые характеристики 51
4.10.1 Учет эффекта вытеснения тока 51
4.10.2 Влияния насыщения на параметры 53
4.10.3 К расчету влияния насыщения полями рассеяния 54
4.10.4 Расчет пусковых характеристик 55
4.11 Тепловой и вентиляционный расчет 60
5. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 64
5.1 Расчет вала 64
5.2 Выбор подшипников 68
6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 70
6.1 Расчет себестоимости проектируемого асинхронного двигателя 70
6.1.1 Расчет производственных затрат 70
6.1.2 Расчет стоимости проектируемого оборудования 71
6.2 Анализ рынка товаров аналогичного назначения 75
Выводы по разделу шесть 79
7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 80
7.1 Идентификация и анализ опасных и вредных факторов на рабочем
Месте 80
7.1.1 Повышенный уровень шума и вибрации 81
7.1.2 Недостаточное освещение на рабочем месте 82
7.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений 82
7.1.4 Электрическая безопасность 84
7.2 Мероприятия по снижению вредного воздействия рассмотренных
ОВПФ 85
7.2.1 Защита от электромагнитных излучений 85
7.2.2 Защита от шума 85
7.2.3 Обеспечение электрической безопасности 85
7.3 Расчет зануления 86
7.4 Пожарная безопасность 87
Выводы по разделу семь 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 9
2. СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 11
3. ОБЩАЯ ЧАСТЬ. ВЫБОР ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 14
3.1 Назначение и структура частотного преобразователя 14
3.2 Принцип работы частотного преобразователя 14
3.3 Выбор частотного преобразователя под спроектированный
асинхронный двигателя 18
4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ АСИНХРОНННОГО
ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ 24
4.1 Техническое задание 24
4.2 Выбор главных размеров электродвигателя 24
4.3 Определение числа пазов статора, числа витков и сечения обмоток.. 26
4.4 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 29
4.5 Расчет короткозамкнутого ротора 32
4.6 Расчет магнитной цепи 35
4.7 Расчет параметров асинхронной машины для номинального
режима 38
4.7.1 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазовой
рассеивания статора 40
4.7.2 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазовой
рассеивания ротора 42
4.8 Потери и КПД 43
4.9 Расчет рабочих характеристик 46
4.10 Пусковые характеристики 51
4.10.1 Учет эффекта вытеснения тока 51
4.10.2 Влияния насыщения на параметры 53
4.10.3 К расчету влияния насыщения полями рассеяния 54
4.10.4 Расчет пусковых характеристик 55
4.11 Тепловой и вентиляционный расчет 60
5. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 64
5.1 Расчет вала 64
5.2 Выбор подшипников 68
6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 70
6.1 Расчет себестоимости проектируемого асинхронного двигателя 70
6.1.1 Расчет производственных затрат 70
6.1.2 Расчет стоимости проектируемого оборудования 71
6.2 Анализ рынка товаров аналогичного назначения 75
Выводы по разделу шесть 79
7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 80
7.1 Идентификация и анализ опасных и вредных факторов на рабочем
Месте 80
7.1.1 Повышенный уровень шума и вибрации 81
7.1.2 Недостаточное освещение на рабочем месте 82
7.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений 82
7.1.4 Электрическая безопасность 84
7.2 Мероприятия по снижению вредного воздействия рассмотренных
ОВПФ 85
7.2.1 Защита от электромагнитных излучений 85
7.2.2 Защита от шума 85
7.2.3 Обеспечение электрической безопасности 85
7.3 Расчет зануления 86
7.4 Пожарная безопасность 87
Выводы по разделу семь 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе выполнен проект высокочастотного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, предназначенного для применения в промышленных вытяжных системах. Актуальность исследования обусловлена повсеместным использованием асинхронных двигателей в качестве основного привода и растущими требованиями к энергоэффективности, массогабаритным показателям и надежности специализированного оборудования. В результате проведенного проектирования и расчета были определены главные размеры, электрические и магнитные параметры машины, построены ее рабочие и пусковые характеристики. Ключевым итогом является создание конструкции двигателя, который по интегральному энергетическому показателю (произведение КПД 87% на коэффициент мощности 0.8) превосходит выбранный аналог (Parker NV420), обладает улучшенной кратностью пускового тока (3.94) и сниженной массой при полном соответствии теплового режима изоляции класса F. Научная значимость работы заключается в систематизированном применении методик проектирования электрических машин к специфическому случаю высокочастотного привода, а практическая ценность состоит в готовой конструкторской документации на двигатель, адаптированный для систем вентиляции. Теоретической основой исследования послужили фундаментальные труды по проектированию электрических машин под редакцией И.П. Копылова и О.Д. Гольдберга, работы, посвященные асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором (С.С. Проскуренко), а также современные методические материалы по частотно-регулируемому электроприводу.
📖 Введение
Электрические машины в общем объёме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому технико-экономические показатели и эксплуатационные свойства электрических машин имеют важное значение для экономики нашей страны.
Потребность народного хозяйства в асинхронных двигателях очень велика. Они являются основными двигателями в электроприводах практически всех промышленных предприятий. Хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, то есть применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения.
В настоящее время асинхронные машины получили наиболее широкое применение в современных электрических установках и являются самым распространённым видом электрических машин переменного тока. Как и любая другая машина, асинхронная машина обратима и может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме. Наибольшее применение имеют асинхронные двигатели, рассчитанные на работу на промышленной частоте (50 Гц). В асинхронных машинах преобразование энергии происходит при несинхронном (асинхронном) вращении ротора и магнитного поля статора.
Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными, двигателями коллекторного типа.
Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.
Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора - магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника - создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах - анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм.
Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора,
выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.
При создании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей машины.
В данной выпускной квалификационной работе выполнен расчет проекта высокочастотного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Потребность народного хозяйства в асинхронных двигателях очень велика. Они являются основными двигателями в электроприводах практически всех промышленных предприятий. Хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, то есть применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения.
В настоящее время асинхронные машины получили наиболее широкое применение в современных электрических установках и являются самым распространённым видом электрических машин переменного тока. Как и любая другая машина, асинхронная машина обратима и может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме. Наибольшее применение имеют асинхронные двигатели, рассчитанные на работу на промышленной частоте (50 Гц). В асинхронных машинах преобразование энергии происходит при несинхронном (асинхронном) вращении ротора и магнитного поля статора.
Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными, двигателями коллекторного типа.
Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.
Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора - магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника - создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах - анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм.
Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора,
выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.
При создании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей машины.
В данной выпускной квалификационной работе выполнен расчет проекта высокочастотного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
✅ Заключение
В выпускном квалификационном проекте был спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В результате расчета были получены основные показатели для двигателя заданной мощности и скорости. Был произведен расчет и построение рабочих, пусковых характеристик проектируемой машины.
Спроектированный двигатель отвечает современным требованиям к асинхронным трехфазным электродвигателям. Сравнивая энергетические параметры спроектированного двигателя с аналогом (Parker NV420) можно отметить более высокий КПД по сравнению с аналогом - 87% против 79%, но также следует отметить меньший коэффициент мощности - 0.8 против 0.82, таким образом, главный энергетический показатель (произведение КПД на cosp) спроектированного двигателя 0.69 против 0.64 в аналоге.
К плюсам полученного двигателя можно отнести кратность пускового тока,
равная 3.94, тогда как в аналоге 5, однако этот факт уравновешивается более низким пусковым моментом - 0.422 против 0.550.
Согласно результатам теплового расчета, обмотка двигателя используется эффективно, превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды около 80°С, что полностью соответствует рекомендуемому превышению для изоляции класса F.
Двигатель приблизительно на 0.150 кг легче аналога, имеет меньшую длину. Механический расчет вала двигателя показал, что прогиб вала под серединой сердечника очень мал и составляет 0,3%, т.е. прогиб не влияет на вал. В двигателе установлены распространённые 201 шарикоподшипники радиальные однорядные легкой серии.
Конструкция двигателя была спроектирована в соответствии с рекомендациями И.П. Копылова, изложенными в пособии «Проектирование электрических машин».
Сравнительный экономический расчёт показал преимущества применения спроектированного асинхронного двигателя перед аналогом зарубежного производства. Вывод: спроектированный двигатель полностью отвечает
поставленным в техническом задании требованиям и соответствует действующим стандартам предъявляемых к аналогичным электрическим машинам.
Спроектированный двигатель отвечает современным требованиям к асинхронным трехфазным электродвигателям. Сравнивая энергетические параметры спроектированного двигателя с аналогом (Parker NV420) можно отметить более высокий КПД по сравнению с аналогом - 87% против 79%, но также следует отметить меньший коэффициент мощности - 0.8 против 0.82, таким образом, главный энергетический показатель (произведение КПД на cosp) спроектированного двигателя 0.69 против 0.64 в аналоге.
К плюсам полученного двигателя можно отнести кратность пускового тока,
равная 3.94, тогда как в аналоге 5, однако этот факт уравновешивается более низким пусковым моментом - 0.422 против 0.550.
Согласно результатам теплового расчета, обмотка двигателя используется эффективно, превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды около 80°С, что полностью соответствует рекомендуемому превышению для изоляции класса F.
Двигатель приблизительно на 0.150 кг легче аналога, имеет меньшую длину. Механический расчет вала двигателя показал, что прогиб вала под серединой сердечника очень мал и составляет 0,3%, т.е. прогиб не влияет на вал. В двигателе установлены распространённые 201 шарикоподшипники радиальные однорядные легкой серии.
Конструкция двигателя была спроектирована в соответствии с рекомендациями И.П. Копылова, изложенными в пособии «Проектирование электрических машин».
Сравнительный экономический расчёт показал преимущества применения спроектированного асинхронного двигателя перед аналогом зарубежного производства. Вывод: спроектированный двигатель полностью отвечает
поставленным в техническом задании требованиям и соответствует действующим стандартам предъявляемых к аналогичным электрическим машинам.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.