Расчет параметров асинхронного двигателя

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты проектирования и эксплуатации асинхронных двигателей в промышленности РФ

1.1. Классификация и конструктивные особенности современных серий асинхронных машин отечественного производства

1.2. Нормативно-техническая база проектирования электрических машин: требования ГОСТ и ПУЭ

1.3. Анализ режимов работы и влияние качества электроэнергии на показатели асинхронного привода

Глава 2. Комплексный расчет электромагнитных параметров и эксплуатационных показателей двигателя

2.1. Определение геометрических размеров активной части и расчет параметров статора

2.2. Магнитный расчет и определение характеристик короткозамкнутого ротора

2.3. Оценка энергетической эффективности и анализ пусковых свойств проектируемой машины

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет параметров асинхронного двигателя

ВВЕДЕНИЕ

Асинхронные электрические двигатели занимают доминирующее положение в структуре электропривода промышленных предприятий Российской Федерации, составляя более 80% установленной мощности всех электромеханических преобразователей. Актуальность темы курсовой работы определяется необходимостью повышения энергетической эффективности электрических машин в условиях ужесточения требований к качеству электроэнергии и реализации государственной программы энергосбережения. Современные серии асинхронных двигателей отечественного производства должны соответствовать международным стандартам энергоэффективности не ниже класса IE3, что требует совершенствования методологии проектирования и расчета параметров активной части машины.

Степень разработанности проблемы в российской научно-технической литературе является высокой благодаря фундаментальным трудам научных школ НИУ «МЭИ», НИ ТПУ, УрФУ и специализированных конструкторских бюро АО «ВНИИР», НПО «Элсиб», ПАО «Силовые машины». Значительный вклад в развитие теории электромеханического преобразования энергии внесли отечественные ученые, разработавшие комплексные методики расчета магнитных цепей, параметров схемы замещения и эксплуатационных характеристик асинхронных машин.

Объектом исследования является трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором общепромышленного применения. Предметом исследования выступают электромагнитные параметры, геометрические размеры активной части и эксплуатационные показатели проектируемой электрической машины.

Цель курсовой работы состоит в проведении комплексного расчета параметров асинхронного двигателя с последующей оценкой его энергетической эффективности и пусковых характеристик.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

• систематизировать классификацию и конструктивные особенности современных серий асинхронных машин отечественного производства;
• проанализировать нормативно-техническую базу проектирования электрических машин в соответствии с требованиями ГОСТ и ПУЭ;
• выполнить расчет геометрических размеров активной части и параметров обмотки статора;
• провести магнитный расчет и определить характеристики короткозамкнутого ротора;
• выполнить оценку энергетической эффективности и анализ пусковых свойств проектируемой машины.

Методологическая база работы включает теоретические основы электромеханического преобразования энергии, аналитические методы расчета параметров схемы замещения асинхронной машины, нормативно-техническую базу ГОСТ Р 52776-2007, ГОСТ IEC 60034-1-2014, положения ПУЭ 7-го издания.

Научная новизна исследования заключается в адаптации классических методик проектирования к требованиям современных стандартов энергоэффективности с учетом влияния качества электроэнергии на эксплуатационные показатели. Теоретическая значимость работы определяется углублением понимания физических процессов электромеханического преобразования. Практическая значимость состоит в получении конкретных расчетных данных для проектирования асинхронного двигателя заданной мощности.

Структура работы включает введение, две главы основной части, заключение и список использованной литературы.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ РФ

1.1. Классификация и конструктивные особенности современных серий асинхронных машин отечественного производства

Асинхронные электрические машины представляют собой электромеханические преобразователи, принцип действия которых основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с индуцированными токами в обмотке ротора. Историческое развитие асинхронного электропривода в СССР и Российской Федерации характеризуется последовательной сменой унифицированных серий: А, А2, АО, 4А, АИР, серии высокоэффективных двигателей 5АИ и АДМ. Современный этап характеризуется внедрением серий, соответствующих международным классам энергоэффективности IE2 и IE3 согласно требованиям ГОСТ Р 54413-2011 [1, c. 15].

Конструктивная классификация асинхронных машин осуществляется по нескольким признакам. По исполнению ротора различают двигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется в виде беличьей клетки из алюминиевых или медных стержней, замкнутых торцевыми кольцами, что обеспечивает высокую надежность и простоту конструкции. Фазный ротор снабжен трехфазной обмоткой, выведенной на контактные кольца, что позволяет регулировать пусковые характеристики введением дополнительного сопротивления [2, c. 87].

По степени защиты от воздействия окружающей среды асинхронные двигатели классифицируются в соответствии с системой IP (International Protection) согласно ГОСТ 14254-2015. Наиболее распространенными являются исполнения IP54 и IP55, обеспечивающие защиту от пыли и струй воды, что соответствует требованиям эксплуатации в промышленных условиях. По способу монтажа различают двигатели на лапах (IM1001), с фланцевым креплением (IM3011) и комбинированные исполнения [3, c. 124].

Климатическое исполнение электрических машин регламентируется ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89. Для эксплуатации в умеренном климате применяется исполнение У, в тропическом – Т, для морского применения – М. Категория размещения определяет допустимые параметры окружающей среды: категория 1 – на открытом воздухе, категория 2 – под навесом, категория 3 – в закрытых помещениях без климат-контроля [4, c. 56].

Серия двигателей АИР, разработанная в 1980-е годы, до настоящего времени составляет основу парка асинхронных машин в российской промышленности. Габаритные размеры определяются высотой оси вращения от 50 до 355 мм, диапазон мощностей охватывает от 0,06 до 400 кВт. Синхронные частоты вращения соответствуют числу пар полюсов p = 1, 2, 3, что дает синхронные скорости 3000, 1500 и 1000 об/мин при частоте сети 50 Гц. Двигатели серии АИР характеризуются коэффициентом полезного действия 75–92% в зависимости от мощности

…