ЭЛЕКТР МАШИНАЛАРЫ ФАЗАЛЫҚ РОТОРЛЫ АСИНХРОНХРОНДЫ ҚОЗҒАЛТҚЫШТАР

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 35 бет
Таңдаулыға:

Коммерциалық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Өнеркәсіп қондырғыларының электржетегі және автоматтандырылуы кафедрасы

ЭЛЕКТР МАШИНАЛАРЫ
ФАЗАЛЫҚ РОТОРЛЫ АСИНХРОНХРОНДЫ ҚОЗҒАЛТҚЫШТАР
(Орамаларды және геометриялық өлшемдерді есептеу)
5В071800 - Электр энергетика мамандығының студенттерінің курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

Алматы 2011

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Р.М.Шидерова, А.Н.Бестерекова Электр машиналары. Фазалық роторлы асинхронхронды қозғалтқыштар (Орамаларды және геометриялық өлшемдерді есептеу). Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау (5В071800 - Электр энергетика мамандығының студенттерінің арналған).- Алматы: АЭБУ, 2011. - 35бет.

Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқауда тапсырма нұсқалары, асинхронды қозғалтқыштардың негізгі өлшемдері, ротор және статор орамаларының есептеулері, сонымен қатар кестелер мен қажетті анықтамалық материалдарды құрайды.
Әдістемелік нұсқау 5В071800 - Электр энергетика мамандығының студенттеріне арналған.
Ил. 11, кесте 20, әдеб. - 13 атау.

Пікір беруші: тех. ғылым. д-ры, проф. П.И.Сагитов.

Алматы энергетика және баланыс университетінің коммерциалық емес акционерлік қоғамының 2011 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

(C) Алматы энергетика және баланыс университетінің КЕАҚ, 2011ж.
Мазмұны

1
Кіріспе
4
2
Электромагниттік жүктемелерді және негізгі параметрлерді таңдау
6
3
Статордың паза сандарын анықтау және статордың орамаларын санау
14
4
Статордың пазаларының өлшемдерін есептеу
18
5
Фазалық ротордың орамаларын, паза сандарын және темір өзекшенің өлшемдерін есептеу
26
6
Ротордың пазаларының өлшемдерін есептеу
28
7
Қосымша
31
8
Әдебиеттер тізімі
35

Кіріспе
Бұл курстық жұмыста студенттер нақты инженерлік есепті шешу кезінде алған теориялық білімдерін қолдана білулері керек - жалпы өндіріске тағайындалған фазалық роторлы асинхронды қозғалтқышты жобалау кезінде
Курстық жұмыстың мазмұны келесідей болады:
а) курстық жұмысқа тапсырма;
б) электромагниттік есептеулері бар, эскиздердерден, кестелерден және негізгі түсіндірме есептеулері бар есептеулік хаттан тұру керек. Әрбір шаманың өлшем бірліктері келтірулері керек.
Есептеуді ЭЕМ-де Mathcad қосымшасымен орындау керек.
Курстық жұмысты орындау кезінде, ұсынылған әдебиеттер тізімін қолдану керек.
Егер курстық жұмыс сәйкес нұсқау арқылы жасалмаса, ол жұмыс қайтадан жасалады. Әрбір түсіндірме хаттың бірінші бетінде шифр көрсетілу керек.
Нұсқау В1, В2, В3 кестелері арқылы таңдалады.

В1 Кесте

Студенттің фамилиясының бастапқы әріпі

А
П

Б
Р

В
С

Г
Т

Д
У

Е
Ф

Ж
Х
Номиналды қуат (кВт) Р2Н

5,5

7,1

7,5

10

11

13

14
Орындалуы
жабық жел.
жабық жел.
жабық жел.
жабық жел.
жабық жел.
жабық жел.
жабық жел.

В1 кестенің жалғасы
Студенттің фамилиясының бастапқы әріпі

З
Ц

И
Ч

К
Ш

Л
Щ

М
Э

Н
Ю

О
Я
Номиналды қуат (кВт) Р2Н

15

18,5

22

30

37

45

55

Орындалуы
қорғ.
қорғ.
қорғ.
қорғ.
қорғ.
қорғ.
қорғ.

В2 Кесте
Шифрдың соңғы алдындағы саны

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1
Желінің сызықты керенеуі (В)

380

380

380

380

380

380

380

380

380

380
Статордың орамасының қосылу түрі
Y

Δ
Δ
Y
Δ
Y
Y
Δ
Y
Δ

В3 Кесте
Шифрдың соңғы саны
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Синхронды айналу жиілігі, n1 (айнмин)

1500

1000

750

1000

1500

1500

750

1000

750

1500
Ротор орамасы
фазалық
Ескерту - тапсырмада сызықты кернеу келтірілген - U1сыз.;
Фазалық кернеу - U1Ф статор орамасының қосылу түрінен тәуелді.

1 Электромагниттік жүктемелерді және негізгі параметрлерді таңдау

Асинхронды қозғалтқышты есептеуді негізгі параметрлерді анықтаудан бастайды: статордың ішкі диаметрі D және магнитөткізгіштің ұзындығы lδ.
Статордың ішкі диаметрі өлшемдік өзарақатынастық өлшемдермен тығыз байланысты, ол полюс сандарына 2р, статордың сыртқы диаметріне Dа, сонымен қатар айналу осінің биіктігіне h тәуелді болады.
Осыған байланысты негізгі өлшемдерді келесідей тізбектілікте жасайды:
1.1 Полюс сандары .
1.2 Айналу осінің биіктігін 1.1 және 1.2 кестелері арқылы берілген
P2нжәне 2p мәндері арқылы және қозғалтқыштың орындалуына байланысты анықтайды.
1.3 Ары қарай статордың штапқа кететін минималды қалдықтарды ескере отырып, темір өзекшесінің сыртқы диаметрін 1.3 кестесінен таңдай отырып анықтаймыз (электртехникалық болат беттерінен және ленталардың стандарттарына сәйкес).
1.4 Асинхронды қозғалтқыштарды жобалау кезінде, темірөзекшенің ішкі диаметрін D сыртық диаметр қатынасы арқылы анықтаймыз
,
бұл жердегі KD коэффициентін 1.4 кестесінен аламыз.

1.1 Кесте - 4А серияалы қозғалтқыштардың қуаттары және айналу осьтерінің биіктігі, IР44 қорғау дәрежеде орындалған
Айналу осінің биіктігі, h,(мм)
Темірөзекшенің шартты ұзындығы
2p полюс сандары бар кезіндегі номиналды қуат Р2Н кВт

2
4
6
8
10
12
100
S
L
4
5,5
3
4
-
2,2
-
1,5
-
-
-
-
112
MA(B)
7,5
5,5
3
(4)
2
(3)
-
-
-
-
132
S
М
-
11
7,5
11
5,5
7,5
4
5,5
-
-
-
-
160
S
M
15
18,5
15
18,5
11
15
7,5
11
-
-
-
-
80
S
M
22
30
22
30
-
18,5
-
15
-
-
-
-
200
M
L
37
45
37
45
22
30
18,5
22
-
-
225
M
55
55
37
30
-
-
250
S
M
75
90
75
90
45
55
37
45
30
37
-
-
280
S
M
110
132
110
132
75
90
55
75
37
45
-
-
315
S
M
160
200
160
200
110
132
90
110
55
75
45
55
355
S
M
250
315
250
315
160
200
132
160
90
110
75
90

1.2 Кесте - 4А серияалы қозғалтқыштардың қуаттары және айналу осьтерінің биіктігі, IP23 қорғау дәрежеде орындалған
Айналу осінің биіктігі, h,(мм)
Темірөзекшенің шартты ұзындығы
2p полюс сандары бар кезіндегі номиналды қуат Р2Н кВт

2
4
6
8
10
12
200
M
L
55
75
45
55
30
37
22
30
-
-
-
-
225
M
90
75
45
37
-
-
-
-
250
S
M
110
132
90
110
55
75
45
55
-
-
-
-
280
S
M
160
200
132
160
90
110
75
90
45
55
-
-
315
S
M
-
250
200
250
132
160
110
132
75
90
55
75
355
S
M
315
400
315
400
200
250
160
200
110
132
90
110

1.3 Кесте - Әртүрлі аналу осьтерінің биіктіктеріне арналған асинхронды қозғалтқыштардың статорларының сыртқы диаметрлері
h,мм

56
63
71
80
90
Dа,м
0,08-0,096
0,1-1,08
0,116-0,122
0,131-0,139
0,149-0,157
h,мм
100
112
132
160
180
Dа,м
0,168-0,175
0,191-0,197
0,225-0,223
0,272-0,285
0,313-0,322
h,мм
200
225
250
280
315
255
Dа,м
0,349-0,359
0,392-0,406
0,437-0,452
0,52-0,53
0,59
0,66

1.4 Кесте - KD коэффициентінің мәндері
2р
2
4
6
8
10-12
КD
0,52-0,6
0,62-0,68
0,7-0,72
0,72-0,75
0,75-0,77
1.5 Ары қарай полюстік бөлінуді табамыз τ, м:
.

1.6 Асинхронды қозғалтқыштың есептелген қуатын P ,(кВА) берілген номиналды қуат арқылы анықтаймыз:
.

η және cosφ1 жуықталған мәндерін 1.2 суретінен ала-аламыз, ал 1.1 суретінен аламыз

1.1 Сурет - коэффициентінің мәндері

в)
а) қуаты 30 кВт дейінгі, қорғау дәрежесі IP44; б) қуаты 400 кВт дейінгі, қорғау дәрежесі IP44 ; в) қорғау дәрежесі IP23.
1.2 Сурет - Асинхронды қозғалтқыштардың ПӘК және cosφ жуықталған мәндері

Электромагниттік жүктемелердің - сызықтық токтық жүктеме А және ауа саңылауындағы максималды магнит индукциясын Вδ, өте ұқыпты түрде таңдау керек, өйткені ол темірөзекшенің ұзындығын және қозғалтқыштың сипаттамаларын анықтайды.
1.7 Вδ және А ұсынылған мәндері, 1.3 пен 1.4 суреттерінде көрсетілген. Әрбір суретте осы мәндердің жіберілетін немесе рұқсат етілген облыстары берілген.
1.8 Полюстік қайта жабдықтау αδ және өрістің формасының kВ коэффициенттерін төмендегідей аламыз:

1.9 Ораманың типі 2 кестесінен таңдалады. Орамалық коэффициенттің жуықталған мәні Кор1 статордың типіне байланысты таңдалады. Бірқабатты орамалар үшін Кор1 =0,95...0,96, ал екіқабатты орамалар үшін 2р=2 кезінде Кор1 =0,82...0,86 және үлкен полюсті болған кезде Кор1 =0,91...0,92.

1. Қозғалтқыштың бұрыштық синхронды жиілігі Ω, радсек:
немесе ,

бұл жердегі n1 - синхронды айналу жиілігі, айн⁄мин;
f 1 - желінің жилігі, Гц.
1.11 Магнитөткізгіштің есептелген ұзындығы , м:
.

1.12 Негізгі параметрлерді D және lδ таңдау критериі ретінде, 1.5 суретінде көрсетілген арақатынас алынады. Егер λ өте үлкен болса айналу осінің h стандартты үлкен биіктік ретіне дейін, есептеуді қайталау керек, ал егер λ тым кішкентай мәнде болса, айналу осінің h стандартты кішкентай биіктік ретіне дейін есептеу керек. Осымен негізгі параметрлерді таңдау аяқталады.

а) б)

а) б)
а - IP44 және б - IP23.
1.5 Сурет - Қорғау дәрежеде орындалған қозғалтқыштардың

1.13 Магниттік тізбектен басқа lδ статордың болат темірөзекшесінің ұзындығын және толық конструктивтік ұзындықтарын (l1 және lбол1), ротордың (l2 и lст2) есептеу керек. Егер асинхронды қозғалтқыштардың статорларының ұзындықтары 250...300 мм аспаса, онда оларда ауаалмасу радиалды каналдар жасалмайды. Ондай констркуция үшін:
.

Ұзын машиналарда темірөзекшелерді бөлек пакеттер ретінде жасады, оларды өзара ауаалмасу каналдарынмен бөледі.
1.14 Пакеттер арасындағы радиалды ауа каналының араларындағы стандартты ені bк=10 мм. Пакеттер саны nпак. және олардың ұзындықтары lпак. төмендегідей қатынаспен байланысты
мм,
бүтін сан.
Осы кездегі радиалды каналдардың сандары, 1.5 кестесінен анықталады: .
1.15 Қозғалтқыштың статорының темірөзекшесінің ұзындығы
.

1.16 Статордың темірөзекшесінің конструктивті ұзындығы:
.

1.17 Егер қозғалтқыштардың ауа саңылауы тең болса, онда қозғалтқыштар үшін
.

Ал тең машиналарда
,
бұл жерде - 1.5 кестесінен анықталатын, радиалды каналдардың есептелген ені.

1.5 Кесте - Егер =10мм болған кездегі радиалды каналдардың есептелген ені
, мм
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,5
3,0
,мм
7,3
7,1
7,0
6,9
6,8
6,7
6,2
5,7

2 Статордың паза сандарын анықтау және статордың орамаларын санау

Фаза орамаларының орама сандары, негізгі өлшемдерді анықтау кезінде анықталған, ауа саңылауындағы сызықтық жүктеме және индукциялардың жуықталып таңдалған мәндері, олардың есептелген мәндеріне жуықтай сәйкес келулері керек, ал статордың паза сандары орамаларлдың катушкалары біркелкі орналасуларын қамтамасыз ету керек.
2.1 Статордың орамаларының типтері 2 кестедерн таңдалады. Айнымалы тоқ машиналарының статорының пазалары 3.1 және 3.2 суреттерінде келтірілген.
2.2 Статордың паза сандары :
,

бұл жердегі m1 - статордың орамаларынң фаза сандары (m1=3);
q1 - фазаға және полюстерге кететін паза сандары (2.1 кестесінен таңдалады)
2.3 Статордың тістік бөлінуі , мм:
.

2.4 Статордың орамасының номиналды фазалық тоғы , А:
,

бұл жердегі m1 - статордың фаза сандары, U1ф - фазалық кернеу.
2.5 Пазаға кететін эффектілі өткізгіштер саны:
,

бұл жердегі а - параллель тармақ саны 2.1 кестесінен таңдалады.
2.5 пункітінде алынған uП санын бүтін санға жуықтайды, ал екіқабатты орамаларда оны жұп сан етіп алу керек.
2.6 Статордың орамасындағы фазалардың орам сандары:
.

Кесте 2.1 - Ұсынылатын паза формалары, статордың орамасының типі, q1, а1, J1 мәндері.
h, мм
2р
Статордың паза формасы
Статордың орамасының типі
q1
а1 пар. тармақ саны
Тоқ тығыздығы J1

Жабық
Қорғалған

80112
2

4
Трапециалық
Бірқабатты тізбекті
4

2;3

1;2

6,36,5

6,58

132160
2

4

6

8

Трапециалық
Екіқабатты тізбекті
Бірқабатты тізбекті Бірқабатты тізбекті

Бірқабатты тізбекті
6

3;4

2;3

2
1;2

1;2

1;2;3

1;2;4
6,36,5

5,56

56

56
7,58,5

6,57,5

6,57

66,5

180315
2
4
6
8
Трапециалық
Екіқабатты тізбекті
Екіқабатты тізбекті
Екіқабатты тізбекті

5;6
3;4
3
2
2
2;3
2;4
6,25,2
65
65
76
6,55,5
6,55,5

355
2

4
6
8
Тікбұрышты жартылай ашық

Жартылай қатты орамды екіқабатты
8

4;5

3;4
2

2;4
2;3;6
2;4
54

43,5

3,84
5,54,5

5,54,5

54,5

355
10

12
Трапециалық жартылай жабық
Екіқабатты тізбекті

2;3
5

6

3,84

54,5

Ескерту: кестеден көріп отырғанымыздай қуатты көбейткенде және ротордың айналу жиілігін [n=n1(1-S)] азайтқанда, сонымен қатар салқындау шарттары нашарлағанда тоқ тығыздығының мәндері J1 - Амм2 төмендейді (азайады).

Екіқабатты орама әдетте паза бойынша қысқартылып, тоқыма түрде орындалады:

б.с.,

бұл жердегі - адымның қысқартылуы.
Егер 2р=2 болса, онда β=0,58-0,63, ал 2р4 юолса .
Бірқабатты орама диаметралды адым арқылы орындалады:
, т.е..

2.8 Статор орамаларының ең маңызды параметрі, ол орамалық коэффицицент:
,

бұл жердегі ораманы қысқарту коэффициенті
;

Ораманы тарату коэффициенті :
.

2.9 Магнит ағыны Ф, Вб:

2.10 Ауа саңылауындағы магнит индукциясының нақтыланған мәні , Тл:
.

2.11 Сызықтық жүктеменің нақтыланған мәні А, Ам:
.

Нақтыланған мәндер жуықталып алынған мәндерден, тек 10% айырмашылықта болу керек.
2.12 Статордың орамасындағы ток тығыздығының мәні (жуықталған) сәйкесінше 2 кестеден алынады.
2.13 Фазаның эффектілі өткізгіштерінің қималары (жуықталған),мм:2
.

2.14 Пазаларға тізбектік орамаларды технологиялық түрде салу үшін, олардың орамалық өткізгіштерінің диаметрлері 1,4-1,8 мм аспау керек (өткізгіштің максималды қимасына сәйкес мм2). Егер , онда эффектілік өткізгішті бірнеше элементар өткізгіштерден орындайды - nэл1. Эффектілі түрдегі элементар өткізгіштердің саны
=бүтін сан.
Элементар өткізгіштің қимасы (жуықтағанда):
.

1 Қосымша кестесінен қимасы жуық түрде келетін стандартты өткізгіш алынады. Осымен, элементар өткізгіштің қимасы және оның диаметрі толықтай таңдалып бітеді.
Қатаң орамды статордың орамаларын есептеу кезінде тік бұрышты орамалардың көлденең қимасының ауданы 18мм2 аспау керек. Егер qэф1 16мм2 - дан үлкен болса, онда эффектілі өткізгішті бірнеше элементар өткізгішітерден жасайды

Элементар өткізгіштің қимасын жуықтай түрде 2.14 пунктінен анықтайды.
2.15 Статордың орамасындағы ток тығыздығы (нақтыланған мәні):
.

3 Статордың пазаларының өлшемдерін есептеу
а) Тізбекті статор орамасының трапециялық жартылай ашық пазаларының өлшемдерін есептеу (3.1суретті қара)

3.1 Бірінші тістердегі ұсынылған индукция Вz1 , мм мәндері бойынша, тістің ені анықталады bz1, мм:
,

бұл жердегі Kс =0,95-0,97 - мангитөткізгішті болатпен толтыру коэффициенті (0,97 егер h=132 - 250мм, ал 0,95 егер h=280-355мм).
ВZ1- 3.1 кестесіне сәйкес таңдалады.

3.1 Кесте - Статор тістеріндегі және жармалардағы ұсынылатын индукция мәндері
Ва (Тл)
ВZ (Тл)
ВZmax (Тл)

Жабық
Қорғалған
Жабық
Қорғалған
1,4 - 1,65
1,6-1,9
1,8-2,05
1,75-1,95
1,9-2,1

3.2 Статордың жармасының биіктігі , м:
,

Ва1 3.1 кестесіне сәйкес таңдалады.
3.3 Тістің биіктігі , м:
.

3.4 Паза биіктігі .
3.5 Шлицтың ені bш1 орамдардың пазаларына, бір-бір өткізгіштен келетіндей болу керек. Осыдан шлиц ені шығады
мм.
бұл жердегі dокш1 - оқшауланған өткізгіштің диаметрі (мм).
3.6 Клиннің биіктігі орта қуатты машиналарда, ал үлкен машиналарда .

3.7 Штамптағы пазаның ең кішкентай ені , м:
; ,
.

3.8 Штамптағы пазаның ең үлкен ені , м:
.

Шлицтың биіктігі (м) м. Бұрышы - ке тең болғанда айналу осінің биіктігі мм және биіктігі мм тең болады.

3.9 Жарықтағы пазалардың көлденең қималық ауданы, темірөзекшелердің беттерін шихталау және жинау арқылы анықталады , мм2:

бұл жердегі SБЕТ.Ш - шихталауға кететін беттердің аудандары;
және - 3.2 кестесіне сәйкес.
3.2 Кесте - Шихталауға кететін беттер
Айналу осінің биіктігі h, (мм)
Беттер (мм)

Пазаның ені бойынша -
Пазаның биіктігі бойынша -
50-132
160-250
280-355
400-500
0,1
0,2
0,3
0,4
0,1
0,2
0,3
0,4

3.10 Статор орамасының оқшаулау классын таңдамыз: егер биіктіктері h=50132мм қозғалтқыштарға қызутұрақтылық классындағы оқшаулау классы ұсынылады В, ал биіктігі h=160355мм қозғалтқыштарға F оқшаулау классы ұсынылады.
Тізбектік статор орамаларының оқшаулау конструкциясы 3.3 және 3.4 кестесінде келтірілген.
3.11 Пазаларда орын алатын орамалардың көлденең қималық ауданы , мм:
,

бұл жердегі - пазалық оқшауламалардың көлденең қималық ауданы (мм);
bоқ - оқшауламалардың қалыңдықтары , мм.
3.12 Пазаны толтыру коэффициенті:
немесе .

3.13 Алынған толтыру коэффициентінің мәні ұсынылған шектерден аспау керек .
Егер бұл коэффициент Kтол1 ұсынылған шектерден асып кетсе, онда бірнеше амалдар арқылы оны түзетуге болады:
- тоқ тығыздығын өзгерту арқылы (элементар өткізгіштің қимасының ауданан өзгерте отырып, сонымен қатар оның диаметрі dоқ1);
- Ва1 және Вz1 ұсынылған мәндер арасында өзгерту арқылы (пазаның ауданынының көлденең қимасын және олардың өлшемдерін өзгерте отырып );
- екеусінің біреусін өзгерте отырып;
- В және А электромагнитті жүктемелерді өзгерте отырып.

3.14 Пазаның өлшемдерін толықтай анықтағаннан кейін тістердегі индукцияларды қайтадан санап шығу қажет:
.

в) Қатаң секциялы статор орамаларындағы жартылай ашық тік бұрышты және ашық пазаларды есептеу

Ең тар жердегі статор тісінің жуықталған ені , м:

,

бұл жердегі Вz1max- тістің ең тар қимасына ұсынылатын максималды индукция мәні, 3.1 кестесінен алынады.
3.16 Ең тар жердегі тістік бөліну , м:
, ,

бұл жердегі, - 3.6 пунктінен алынады.
Сурет

Суреттердегі позиция
Орама типі
Айналу осінің биіктігі
Оқшаулама материалының аталуы (пленкостеклопласт)
Қабаттар саны
Біржағындағы қалыңдығы, мм

Қызутұрақтылық классы
Материал қалыңдығы, (мм)

В
F H

1
2

1
2

1
2
Бірқабаты
50...80

90...132

160
Изо-
флекс

Сол

Сол
Имидо-
флекс

Сол

Сол

0,2
0,3

0,25
0,35

0,4
0,5
1

1

1
0,2
0,3

0,25
0,35

0,4
0,5

1
2
3
Екі-
қабатты
180...250
Изо-
флекс

Имидо-
флекс
0,4
0,4
0,5
1
0,4
0,4
0,5
3.2 Кесте - Айналу осінің биіктігі 250мм кернеуі 660В арналған асинхронды қозғалтқыштардың статор орамаларының оқшауламалар

3.3 Кесте - Айналу осінің биіктігі h 280мм болатын 660В кернеуге арналған асинхронды қозғалтқыштардың статорларындағы шеңберлі өткізгіштердің оқшауламалары
Сурет
Позиция

Материал

Қабаттар саны
Біржағындағы қабат, мм

Аталуы, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.