Проект асинхронного двигателя мощностью 22 кВт с электромагнитным расчетом

Перечень чертежей:

1. Деталь вал А3 с условием:

Твердость не более 220 HB

Размер обесп. инстр.

Общие допуски формы и расположения по ГОСТ 30893.2-k

2. Лист ротора А3 с техническими данными:

Наличие дефектов при штамповке определять визуально.

Контроль заусенцев производить на ощупь.

После штамповки удалить заусенцы, листы подвергнуть рекристаллизационному отжигу и термическому оксидированию.

Размер Г выдержать после сборки в узле.

Общие допуски линейных и угловых размеров по ГОСТ 30

3. Чертеж ротор на валу А2 с техническими условиями:

Сборку соединений с натягом производить под прессом, скорость

запрессовки 2...5 мм/с.

В месте расположения листов ротора на валу произвести

накатку рифлей.

Собранный ротор подвергнуть балансировке.

Допустимая остаточная неуравновешенность ротора и методы

измерения неуравновешенности по ГОСТ 1232

4. Сборочный чертеж двигателя асинхронного А1 с требованиями:

Электродвигатель должен соответствовать требованиям ГОСТ 18709

по установочно и присоединительным размерам.

Наружную поверхность покрыть эмалью НЦ-11 ГОСТ 9198-83, цвет серый или оранжевый.

Лакокрасочные покрытия должны быть не ниже 5 класса ГОСТ 9.032-74

Пайку производить припоем ПОССу 61 -05 ГОСТ 21.931 -76 в соответствии с требованиями ОСТ 4.ГО.054.267. Провод крепить механически, загибом в отверстие.

Посадочные поверхности подшипника поз. 16 смазать смазкой

Произвести консервацию концов вала ротора поз. 20 по ОСТ 190109-73

Вывода бандажировать шнур - чулком

Моменты затягивания резьбовых соединений  М6 (6...8) Нм, М8 (20...25) Нм, М10 (40...45) Нм.

Общие требования по ОСТ 102579-86

Поле знака заземления покрыть эмалью красного цвета

ГОСТ 24.709-81

5. Станина в сборе А1 с условиями:

Наружную поверхность покрыть эмалью, цвет серый.

Поле знака заземления покрыть эмалью ЭП-140 красного цвета ГОСТ 24.709-81.  

Сушку осуществлять при температуре 130-150С в течение 25-40 мин.

Ребра охлаждения выполнить литыми.

Дополнительные материалы: Пояснительная записка на 51 стр.

В пояснительной записке рассмотрено состояние и возможности развития асинхронных электродвигателей.

         Приведены исходные характеристики для расчета и проектирования двигателя:

Разработана магнитная цепь. Определены главные размеры:

• высота оси вращения двигателя - 180 мм
• наружный диаметр сердечника статора - 322 мм
• расчетная мощность - 29,61 Вт
• расчетная длина сердечника статора - 102,1 мм
• предварительное значение КПД – 0,91
• внутренний диаметр сердечника статора - 192,42 мм
• конструктивная длина сердечника статора - 105 мм

В качестве  сердечника статора принимаем марку стали – 2013, толщина листа - 0,5 мм, вид изолирования листов – оксидирование, с коэффициентом заполнения – 0,97 и количеством пазов – 30. По такому же принципу выбираем сердечник ротора с наружным диаметром – 190 мм, внутренним диаметром листов – 74 мм и числом пазов – 22.

Имеем двухслойную обмотку с укороченным шагом, которая располагается в трапецеидальные полузакрытые пазы со значениями: коэффициент распределения – 0,9567, шаг обмотки – 9, коэффициент укорочения – 0,809, обмоточный коэффициент – 0,774, предварительное число витков – 83,93, число эффективных проводников в пазу – 16,8. Также рассчитана обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазам.

Рассчитана обмотка короткозамкнутого ротора. Имеем параметры овальных закрытых пазов: высота паза – 35 мм, расчетная высота спинки ротора – 75,2 мм, магнитная индукция – 0,9642 Тл, зубцовое деление по наружному диаметру – 27 мм, ширина зубца – 11,4. Находим параметры короткозамыкающего кольца: поперечное сечение – 1453 мм², высота кольца – 42 мм, длина кольца – 35 мм, средний диаметр – 148 мм, вылет лобовой части обмотки – 80 мм.

Выполнив расчет магнитной цепи получаем следующие данные:

         Также определены размеры магнитной цепи: суммарная МДС на один полюс – 792,2 А, коэффициент насыщенности – 1,22, намагничивающий ток – 8,92 А, ЭДС холостого хода – 213 В, основное индуктивное сопротивление - 24 Ом.

         Определены сопротивления обмотки статора, обмотки короткозамкнутого ротора с полузакрытыми овальными пазами и обмоток преобразованной схемы замещения двигателя.

Определен режим холостого хода, рассчитаны размеры номинального режима работы. Вот некоторые результаты расчета: полное сопротивление – 0,997 Ом,  добавочные потери  при номинальной нагрузке – 120,9 Вт, механическая мощность двигателя – 22973,7 Вт, полное сопротивление схемы замещения – 5,93 Ом, коэффициент полезного действия – 88,9 %, проводимая мощность – 24704 Вт, отдаваемая мощность – 21975, 4 Вт.

Построена круговая диаграмма и приведены рабочие характеристики спроектированного асинхронного двигателя:

Определены максимальный, начальный пусковой момент и начальный пусковой ток.

В результате теплового расчета получаем следующие данные:

1. Потери в обмотке статора при максимальной температуре - 1476,4 Вт
2. Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора - 63440 мм²
3. Условный периметр поперечного сечения трапецеидального полузакрытого паза - 82,3 м
4. Условная поверхность охлаждения пазов - 259120 мм²
5. Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки -157478 мм²
6. Условная поверхность охлаждения двигателя с охлаждающими ребрами на станине - 2271092 мм²
7. Окружная скорость ротора - 30 м/с
8. Потери в обмотке ротора при максимальной температуре - 515, 2 Вт
9. Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха - 18 °C
10. Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха - 27,6 18 °C

Выполнен вентиляционный расчет двигателя со способом охлаждения IC0141 и степенью защиты IP44 , в ходе которого получены следующие значения: наружный диаметр корпуса – 346 мм, необходимый расход воздуха – 0,231 м³/с, расход воздуха с помощью наружного вентилятора - 0,746 м³/с, напор воздуха, развиваемый наружным вентилятором – 1325 Па.

Найдены масса двигателя – 157,6 кг и динамический момент инерции ротора – 0,082 кг*м².

         Произведен механический расчет вала. Определены номинальный момент вращения двигателя – 210,1 Н*м и критическая частота вращения – 13962 об/ми. Также выполнен расчет вала на жесткость и прочность.

Прилагаются значения и графики мощности в Excel на 1 л.

Спецификация – 2 листа

В программе: Компас 3D v