ВВЕДЕНИЕ 7
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ 9
2. СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 11
3. ВЫБОР ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 14
3.1 Структура частотного преобразователя 14
3.2 Принцип работы частотного преобразователя 14
3.3 Выбор частотного преобразователя под спроектированный
асинхронный двигатель 18
4. РАСЧЕТ АСИНХРОНННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ 21
4.1 Техническое задание 21
4.2 Выбор главных размеров электродвигателя 21
4.3 Определение числа пазов статора, числа витков и сечения обмотк..23
4.4 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 25
4.5 Расчет короткозамкнутого ротора 27
4.6 Расчет магнитной цепи 29
4.7 Расчет параметров асинхронной машины для номинального
режима 32
4.7.1 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазовой
рассеивания статора 33
4.7.2 К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазовой
рассеивания ротора 34
4.8 Потери и КПД 35
4.9 Расчет рабочих характеристик 37
4.10 Пусковые характеристики 41
4.10.1 Учет эффекта вытеснения тока 41
4.10.2 Влияния насыщения на параметры 42
4.10.3 К расчету влияния насыщения полями рассеяния 43
4.10.4 Расчет пусковых характеристик 44
4.11 Тепловой и вентиляционный расчет 48
5 МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 51
5.1 Расчет вала 51
5.2 Выбор подшипников 55
6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 57
6.1 Расчет себестоимости проектируемого асинхронного двигателя 57
6.1.1 Расчет производственных затрат 57
6.1.2 Расчет стоимости проектируемого оборудования 58
6.2 Анализ рынка товаров аналогичного назначения 62
Выводы по разделу шесть 66
7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 67
7.1 Идентификация и анализ опасных и вредных факторов на рабочем
месте 67
7.1.1 Повышенный уровень шума и вибрации 68
7.1.2 Недостаточное освещение на рабочем месте 69
7.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучении 69
7.1.4 Электрическая безопасность 71
7.2 Мероприятия по снижению вредного воздействия рассмотренных ОВПФ 72
7.2.1 Защита от электромагнитных излучений 72
7.2.2 Защита от шума 72
7.2.3 Обеспечение электрической безопасности 72
7.3 Расчет зануления 73
7.4 Пожарная безопасность 75
Выводы по разделу семь 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 79
В настоящее время в области новой и специальной техники широкое и разнообразное применение получили электрические машины и трансформаторы малой мощности в качестве управляющих, исполнительных и силовых элементов в системах автоматики и телемеханики, вычислительной техники, летательных аппаратов, гироскопических устройств, информационно-измерительной техники и других областях.
Электрическая энергия получила сейчас широкое и разнообразное применение в самых различных областях общественно-производственной деятельности человека — в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, домашнем быту и т. д.
В настоящее время занимают важное место в современной технике, так как практически ни одна отрасль техники, использующая в той или иной мере принципы электротехники, почти не обходится без применения электродвигателей малых мощностей в качестве привода или исполнительного механизма. Ввиду этого практическое значение электрических машин мощности весьма велико и к ним требуется надлежащее внимание.
Все современные электроэнергетические установки различной мощности базируются на широком и разнообразном использовании средних и крупных электрических машин в диапазоне мощностей от единиц до нескольких сотен тысяч киловатт и более для преобразования и распределения энергии для различных практических целей. В разных автоматических системах управления в промышленности и специальной технике, на самолетах, в ракетах и других движущихся объектах, в гироскопических и радиоэлектронных устройствах, в вычислительной технике и других областях весьма широкое применение получили сейчас всевозможные малые электрические машины и трансформаторы в диапазоне мощностей от долей до нескольких сотен ватт. Некоторые из этих машин используются в качестве информационных приборов или датчиков в системах автоматики.
Что касается малых электрических машин в диапазоне мощностей до нескольких сотен ватт, широко применяемых в различных системах автоматики, в авиации, ракетной и специальной технике, в промышленности и домашнем быту, то они используются на практике главным образом в качестве электродвигателей. Однако встречается также ряд специальных установок и устройств, в которых наряду с электродвигателями имеют применение и генераторы малой мощности.
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 работе выполнен расчет проекта высокочастотного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
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.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
