Тепловой расчёт

9. Тепловой расчёт

9.1 Определим превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:

, (9.1)

где  при  и степени защиты IP23, [1] таблица.9,35;

a₁ – коэффициент теплоотдачи с поверхности, определим графически [1] рисунок 9.68, б, .

, (9.2)

где  – коэффициент увеличения потерь, для класса нагревостойкости F .

, (9.3)

,

9.2 Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

, (9.4)

где П_п1 – периметр поперечного сечения паза статора, определим по формуле:

; (9.5)

l_экв. – средняя эквивалентная теплопроводимость пазовой части, для класса нагревостойкости F , [1] страница 452;

 – среднее значение коэффициента теплопроводимости внутренней изоляции.  определим графически при , , [1] рисунок 9.69.

9.3 Определим перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:

, (9.6)

где , .

Лобовые части обмотки статора не изолированы, поэтому .

9.4 Рассчитаем превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

 (9.7)

9.5 Определим среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

 (9.8)

9.6 Рассчитаем среднее превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

, (9.9)

где a_в – определим графически [1] рисунок 9.68, ;

 – сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:

, (9.10)

, (9.11)

где  – суммарные потери в двигателе при номинальном режиме;

Р_э1 – электрические потери в обмотке статора при номинальном режиме;

Р_э2 – электрические потери в обмотке ротора при номинальном режиме.

,

, (9.12)

где S_кор. – площадь поверхности станины.

П_р определяем графически. При ,  рисунок 9.70 [1].

9.7 Определим среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

 (9.13)

9.8 Определим расход воздуха, требуемый для вентиляции:

 (9.14)

9.9 Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором при конструктивном исполнении, и размерах принятых в серии 4А может быть приближённо определён по формуле:

, (9.15)

где и - число и ширина, м, радиальных вентиляционных каналов, страница 384 [1];

n- частота вращения двигателя, об/мин;

- коэффициент, для двигателей с .

, т.е. расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором больше расхода воздуха требуемого для вентиляции электродвигателя.

10. Расчёт рабочих характеристик по круговой диаграмме

10.1 Сначала определим ток синхронного холостого хода по формуле:

, (10.1)

где .

10.2 Рассчитаем активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания:

, (10.2)

 (10.3)

10.3 Рассчитаем масштабы круговой диаграммы:

Масштаб тока равен:

, (10.4)

где D_к – диаметр круга диаграммы, выбирается из интервала: , выберем .

Масштаб мощности:

 (10.5)

Масштаб момента:

 (10.6)

Круговая диаграмма двигателя приведена ниже. Окружность диаметром D_к с центром О¢ является геометрическим местом концов вектора тока статора двигателя при различных скольжениях. Точка А₀ определяет положение конца вектора тока I₀ при синхронном холостом ходе, а  - при реальном холостом ходе двигателя. Отрезок ,  равен коэффициенту мощности при холостом ходе. Точка А₃ определяет положение конца вектора тока статора при коротком замыкании (s=1), отрезок  - ток I_к.з., а угол  - . Точка А₂ определяет положение конца вектора тока статора при .

Промежуточные точки на дуге А₀А₃ определяют положение концов вектора тока I₁ при различных нагрузках в двигательном режиме . Ось абсцисс диаграммы ОВ является линией первичной мощности Р₁. Линией электромагнитной мощности Р_эм или электромагнитных моментов М_эм является линия А₀А₂. Линией полезной мощности на валу (вторичной мощности Р₂) является линия А^’₀А₃.

Рисунок 10.1. Круговая диаграмма

Заключение

В данном курсовом проекте был спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В результате расчета были получены основные показатели для двигателя заданной мощности з и cosj, которые удовлетворяют предельно допустимым значением ГОСТа для серии двигателей 4А. Был произведен расчет и построение рабочих характеристик проектируемой машины.

Таким образом, по данным расчета данному двигателю можно дать следующее условное обозначение:

4А315М10У3,

где:

4 – порядковый номер серии;

А – род двигателя – асинхронный;

315 – высота оси вращения;

М – условная длина станины по МЭК;

10 – число полюсов;

У – климатическое исполнение для умеренного климата;

3 – категория размещения.

Номинальные данные спроектированного двигателя:

Р_2н=110 кВт, U_1н=220/380 В, I_1н=216 А, cosj_н=0,83, h_н=0,93.

Список литературы

1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / П79

И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылова. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. – 767 с.: ил.

2. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. – СПб,: – Питер, 2007. –350 с.

3. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: Учебное пособие для студентов образоват. учреждений сред. проф. образования/ Марк Михайлович Кацман. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 480 с.

Приложение А

(обязательное)

Рисунок 1. Схема двухслойной обмотки с укороченным шагом, , ,