Что такое электрический двигатель курсовая работа

Проектирование электрического двигателя постоянного тока

Выбор главных размеров и расчет параметров якоря. Магнитная система машин постоянного тока. Определение размагничивающего действия поперечной реакции якоря. Расчет системы возбуждения и определение потерь мощности. Тепловой и вентиляционный расчет.

посмотреть текст работы «Проектирование электрического двигателя постоянного тока»

скачать работу «Проектирование электрического двигателя постоянного тока» (курсовая работа)

Подобные документы

Расчеты главных размеров двигателя. Выбор и определение параметров обмотки якоря. Проверка магнитной цепи машины, также расчет параллельной обмотки возбуждения, щеточно-коллекторного узла и добавочных полюсов. Конструкция двигателя постоянного тока.

курсовая работа, добавлен 30.03.2011

Основные этапы проектирования электрического двигателя: расчет параметров якоря и магнитной системы машины постоянного тока, щеточно-коллекторного узла и обмотки добавочного полюса. Определение потери мощности, вентиляционных и тепловых характеристик.

курсовая работа, добавлен 11.06.2011

Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи машины. Выбор размеров сердечников якоря, главных и добавочных полюсов. Определение необходимого количества витков обмотки якоря, коллекторных пластин и пазов с целью разработки двигателя постоянного тока.

курсовая работа, добавлен 16.09.2014

Аналитический расчет коллекторного двигателя постоянного тока с возбуждением от феррит бариевых постоянных магнитов. Определение размеров двигателя. Подбор обмотки якоря. Расчет параметров коллекторов и щетки. Потери и коэффициент полезного действия.

курсовая работа, добавлен 31.05.2010

Расчет машины постоянного тока. Размеры и конфигурация магнитной цепи двигателя. Тип и шаги обмотки якоря. Характеристика намагничивания машины, расчет магнитного потока. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов. Тепловой и вентиляционный расчеты.

курсовая работа, добавлен 11.02.2015

Основные размеры электродвигателя постоянного тока. Расчет обмоток якоря и возбуждения. Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря. Коллектор, щеткодержатели и щетки. Магнитная система и рабочие характеристики электродвигателя.

курсовая работа, добавлен 13.10.2014

Расчет двигателя постоянного тока: главные размеры машины; параметры обмотки якоря, коллектор и щеточный аппарат; геометрия зубцовой зоны. Магнитная система машины: расчет параллельной обмотки возбуждения; потери и коэффициент полезного действия.

курсовая работа, добавлен 06.09.2012

Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Ток якоря в номинальном режиме. Построения естественной и искусственной механической характеристики двигателя. Сопротивление обмоток в цепи якоря.

контрольная работа, добавлен 29.02.2012

Рабочие характеристики электродвигателя. Расчет коллекторного двигателя постоянного тока малой мощности. Обмотка якоря, размеры зубцов, пазов и проводов. Магнитная система машины. Потери и коэффициент полезного действия. Индукция в станине, её значение.

курсовая работа, добавлен 25.01.2013

Принцип работы и устройство генератора постоянного тока. Типы обмоток якоря. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Обратимость машин постоянного тока. Двигатель параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.

реферат, добавлен 17.12.2009

Электродвигатели и область их применения

Электрические двигатели постоянного и переменного тока. Применение универсальных коллекторных двигателей в промышленных электроустановках. Паспортные данные на щитке асинхронного электродвигателя. Формы исполнения электрических машин по способу монтажа.

посмотреть текст работы «Электродвигатели и область их применения»

скачать работу «Электродвигатели и область их применения» (курсовая работа)

Подобные документы

Типы и технико-экономические показатели электрических двигателей переменного тока, их применение. Номинальные режимы работы электрических машин. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на механическую характеристику асинхронного двигателя.

курсовая работа, добавлен 21.01.2012

Определение тока и потерь асинхронных двигателей. Мощность и коэффициент полезного действия электрических машин. Электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, их характеристики и отличительные особенности. Нагревание электрических машин.

диссертация, добавлен 23.05.2018

Общее понятие об электрических цепях. Линейные электрические однофазные цепи переменного тока. Трехфазные электрические цепи переменного тока. Основы расчета магнитных цепей. Устройство трансформаторов, электрических машин и машин постоянного тока.

курс лекций, добавлен 07.08.2017

Сведения об электрических машинах. Принцип обратимости машин. Устройство машины постоянного тока. Принцип действия генератора постоянного тока. Способы регулирования скорости двигателей постоянного тока. Устройство трехфазного асинхронного двигателя.

курсовая работа, добавлен 12.03.2013

Основные элементы, устройство, принципы действия электропривода на базе коллекторных двигателей постоянного тока и примеры областей его применения. Достоинства и недостатки данного электропривода. Статические характеристики двигателей постоянного тока.

Читать еще: Шум стартера при запуске двигателя цивик

реферат, добавлен 01.11.2011

Понятие и принцип работы, внутреннее устройство и компоненты электрических машин постоянного тока, их разновидности и особенности применения в качестве двигателей и генераторов. Оценка главных преимуществ и недостатков применения данных устройств.

реферат, добавлен 14.12.2014

Изучение устройства, конструкций и принципов работы машин постоянного тока. Рассмотрение их магнитных систем. Определение способов возбуждения, рабочих режимов и реакции якоря машин постоянного тока. Обзор эксплуатации однофазных коллекторных двигателей.

курс лекций, добавлен 10.08.2015

Разработка модели синхронного двигателя переменного тока Ч. Уитстоном. Применение основных положений магнетизма и электричества к конструированию электродвигателей. Назначение и устройство электродвигателя. Перспективы в применении электродвигателей.

презентация, добавлен 02.03.2016

Понятие электрических машин постоянного тока, характеристика и принцип использования. Порядок работы и основные устройства: генератор и двигатель. Уравнение моментов двигателей постоянного тока. Механические характеристики параллельного возбуждения.

реферат, добавлен 10.10.2013

Электрические машины постоянного тока. Принцип действия двигателя и генератора. Способы возбуждения машин постоянного тока. Схема замещения электрического состояния. Потери мощности в двигателе. Разновидности машин постоянного тока, их применение.

учебное пособие, добавлен 27.01.2016

Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 200 КВт

Напряжение на свободном конце вала в сечении А :

где – изгибающий момент ;

– момент сопротивления при изгибе ;

;

Напряжение на свободном конце вала в сечении B :

где – изгибающий момент ;

– момент сопротивления при изгибе ;

;

Напряжение на свободном конце вала в сечении C :

где – изгибающий момент;

– момент сопротивления при изгибе;

;

Напряжение на свободном конце вала в сечении D :

где – изгибающий момент ;

– момент сопротивления при изгибе ;

;

Напряжения во всех сечениях не превышают предела текучести для стали марки 45 .

Для определения радиальной нагрузки на подшипники и будем исходить из наихудшего случая.

Схема определения радиальных реакций подшипников представлена на рис. 9 , откуда:

Приведённая динамическая нагрузка равна:

где – коэффициент учитывающий характер нагрузки двигателя.

;

Рис. 9. Схема для определения радиальных реакций подшипников

где – требуемый срок службы.

;

Выбираем роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами по ГОСТ 8328–75 .

2. Моделирование двигателя

Моделирование производим в программе MATLAB для параметров номинального режима.

Момент и скорость вращения двигателя

Зависимость скорости от момента

Моделирование производим в программе MATLAB для параметров пускового режима.

Момент и скорость вращения двигателя

Зависимость скорости от момента

Динамическая механическая характеристика :

– для номинальных параметров;

– для пусковых параметров;

– статическая механическая характеристика.

1. При моделировании с номинальными параметрами пусковой момент получается ниже, чем при моделировании с пусковыми параметрами

2. Действующее значение тока статора и скольжение:

при моделировании I = 198 А и S = 1,35

расчетные I = 202,67 А и S = 0,01287

3. Ток холостого хода полученный: при моделировании I хх = 48 А;

расчетный I хх = 46,8 А.

Таким образом, параметры смоделированного двигателя совпадают с расчетными параметрами с допустимой точностью.

3. Конструкторская часть

Конструкторская часть состоит из 3-х листов формата А1, которые начерчены вручную (Листы 1, 2, 3) и листа формата А4, выполненном на компьютере.

На первом листе (Лист 1 – БГТУ.ЭМКП.021.001.ВО) изображён продольный и поперечный вид двигателя, который выполнен в закрытом исполнении, как того требует техническое задание. Масштаб чертежа 1:2. На поперечном виде двигателя, на местном разрезе показаны паз и зубец статора и ротора. Чертёж выполнен в соответствии со стандартами ЕСКД. На этом же листе в таблицах указаны основные технические и пусковые характеристики спроектированного двигателя в сравнении с аналогом и с заданием на курсовое проектирование. Проставлены все габаритные и присоединительные размеры. Таблица составных частей изделия, поясняющая конструкцию и принцип работы изделия представлена на отдельном листе А4.

Второй лист (Лист 2 – БГТУ.ЭМКП.021.002) содержит графики, полученные в результате моделирования и описывающие некоторые особенности работы двигателя. На этих графиках можно увидеть зависимость тока статора, момента и угловой скорости от времени. Они отображают работу АД с параметрами номинального и пускового режимов. Помимо этого второй лист содержит рабочие и пусковые характеристики. Также на этом листе располагается схема автономного инвертора напряжения для короткозамкнутого асинхронного двигателя, выбранная по заданию для конкретных параметров. Также здесь находится Т-образная схема замещения АД и векторная диаграмма, которая нарисована исходя из рекомендаций [1] в соответствующем масштабе. Основанием для построения этой диаграммы является уравнения токов и уравнений напряжений обмоток статора и ротора также расположенными на Листе 2.

Читать еще: Датчик включения холодного двигателя

На третьем листе (Лист 3 – БГТУ.ЭМКП.О21.003) графической части изображена обмотка статора. Схема размещения обмотки статора нарисована исходя из следующих условий:

Z 1 = 72, q 1 = Z 1 / 2р m = 72 / (6  3) = 4, 2 p =6,  =  D / (2 p ) =   0.317 / 6 = 0.166 м, a =3,  =5/6.

4 . Выбор схемы управления двигателем

Выбор схемы управления производим по рекомендациям [8] с учетом требований задания курсового проекта:

– мощность сети ………………………………………. неограниченная

– тип электропривода ……………………… реверсивный, регулируемый

– характер нагрузки …………………………………………. постоянная

– условия пуска ……………………………………………… постоянный

– требования к регулированию скорости (для регулируемых

электроприводов) ……………………………………………… (0 –2)ω ном

Схема управления АИН АД представлена на рис. 5.

Рис. 5. Автономный инвертор напряжения на IGBT транзисторах

Трехфазное напряжение, подаваемое из сети, поступает на выпрямитель сформированный из диодов VD 1 … VD 6 , в котором происходит выпрямление этого напряжения. За счет IGBT транзистора VT 1 и диода VD 7 имеется возможность ограничивать напряжение, подаваемое на автономный инвертор напряжения, собранный на IGBT транзисторах VT 1.1 … VT 3.2 и диодах VD 8 … VD 13 . Для уменьшения пульсаций преобразования тока, в схеме установлен дроссель L с достаточно большой индуктивностью, а с помощью конденсатора С происходит уменьшение пульсаций напряжения.

Заключение

В рамках данного курсового проекта был спроектирован асинхронный двигатель. Расчет проводился по методике, изложенной в [6], [9] с использованием персонального компьютера, что позволило исследовать влияние параметров двигателя на динамические характеристики машины.

Далее для сравнения предлагаются основные характеристики спроектированного двигателя, расчётные и полученные с помощью моделирования, а так же параметры аналогичного двигателя.

Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 200 КВт

1 . Расчет и конструирование двигателя

1 .1 Выбор главных размеров

1 .2 Расчет обмотки статора

1 .3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

1 .4 Расчет ротора

1 .5 Расчет магнитной цепи

1 .6 Расчет параметров рабочего режима

1 .7 Расчет потерь

1 .8 Расчет рабочих характеристик

1 .9 Расчет пусковых характеристик

1 .10 Тепловой и вентиляционный расчет

1 .11 Механический расчет

2 . Моделирование двигателя

3 . Конструкторская часть

4 . Выбор схемы управления двигателем

Электрические машины применяются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и в быту. Они выпускаются большими сериями и в индивидуальном исполнении. Во многих случаях электрические машины определяют технический уровень изделий, в которых они используются в качестве генераторов и двигателей. Проектирование электричесиких машин требует глубоких знаний и высокого профессионального мастерства.

Впервые электрические машины получили применение в промышленности более ста лет назад. Тогда же появились и первые рекомендации по их расчету. В конце прошлого века в Европе и Америке возникли крупные электротехнические фирмы «Сименс», «Вестингауз» и другие, на которых сложились крупные конструкторские и расчетные отделы.

Обычно электрические машины выпускают сериями. Серия – ряд машин возрастающей мощности, имеющих одну конструкцию и единую технологию производства на больших участках серии и предназначенных для массового производства. При проектировании серий машин важнейшее значение имеют вопросы унификации деталей, конструктивных узлов и нормализации ряда размеров. Все это связано с рациональной организацией производства как внутри завода, так и в объединении, выпускающем единую серию машин. При этом необходимо заботиться об экономической эффективности целой серии машин, а не одной машины.

Читать еще: Что сделать старому двигателю

При проектировании серий асинхронных машин выбирают внешние диаметры статора таким образом, чтобы при одном и том же внешнем диаметре при изменении длины машины получить несколько машин на различные мощности и частоты вращения. Для машин постоянного тока выбирают одинаковым диаметр якоря и, изменяя длину машины, проектируют на нем несколько машин различной мощности и на разные частоты вращения.

Такое построение серий приводит к сокращению количества штампов, уменьшению количества моделей для отливки станин и подшипниковых щитов, сохранению одних и тех же диаметров валов, унификации подшипниковых щитов, сокращению количества оснастки и измерительного инструмента. Широкая унификация облегчает применение гибких автоматизированных производств, облегчает кооперацию между заводами.

Начиная с 1950 г. асинхронные двигатели выпускаются в виде единых серий. Первой была серия А (АО), заменившая серии И2, АД, «Урал» и др.

В настоящее время выпускается единая серия асинхронных двигателей 4А и АИ. В серии 4А 17 габаритов, число ступеней мощности составляет 33, диапазон мощностей 0,06–400 кВт; высоты осей вращения 50–355 мм.

На базе единых серий изготовляются двигатели различных исполнений, предназначенные для работы в специальных условиях. Так, на базе арии 4А выпускаются следующие электрические модификации: с повышенным пусковым моментом, с повышенным скольжением, 10-полюсные и 12-полюсные, многоскоростные, на частоту сети 60 Гц, однофазные, с фазным ротором и другие, специализированные по таким конструкциям: встраиваемые, с встроенным электромагнитным тормозом, малошумные, с встроенной температурой защитой, с повышенной точностью но установочным размерам, высокоточные; специализированные по следующим условиям окружающей среды: влагоморозостойкие, химостойкие, тропические; узкоспециализированного исполнения: для сельского хозяйства, для судов морского флота, для холодного климата, лифтовые, фреономаслостойкие, полиграфические, швейные и др.

Тип двигателя 4 A 315М4У3, где

4 – номер серии, А – серия, h = 315 мм – высота оси вращения, М – меньший,

Р = 200 кВт, Un =380/660 B , n = 1500 об/мин, s ном = 0,013 , X  = 4,1, R 1  =0,014, R 2  =0,014, K ПД = 94% с os (  ) = 0,92, B  = 0,79 Тл, A = 462 A /см, J = 3,8 A /мм 2 , X 1  = 0,086 , X 2  = 0,12

В абсолютных единицах:

X  = 7,6799Ом, R 1 = 0,02622Ом, R 2 =0,02622Ом, X 1 = 0,161Ом , X 2 = 0,22478Ом.

Перевод в абсолютные единицы:

X  = 4,1 1,87316 =7,6799 Ом; R 1 = 0,014  1,87316 = 0,02622 Ом; R 2 = 0,014  1,87316 = 0,02622 Ом; Х 1 = 0,086  1,87316 = 0,161 Ом; Х 2 = 0,12  1,87316 = 0,22478 Ом

1 . Расчет и конструирование двигателя

1 .1 Выбор главных размеров

Все расчеты выполняем по формулам из [1].

Высота оси вращения h = 315 мм. Определяем внешний диаметр статора D a по табл. 8.6 в зависимости от h: D a =0,52 м.

Внутренний диаметр статора по (8.2.): , где k D – коэффициент, характеризующий отношение внутреннего и внешнего диаметров сердечника статора, определяем по табл. 8.7:

k D =0.64423 D = 0.64423  0.52 = 0.335 м.

Полюсное деление по (8.3.):  =  D / (2 p ) =   0.335 / 4 = 0.263 м.

Расчетная мощность по (8.4.), где k E – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, определяем k E = 0.9723 по рис. 8.20,  = 0,94 и cos  =0.92 по рис. 8.21, а.

P  = ( P 2  k E ) / (   cos  ) = (200  10 3  0,9723) / (0,94  0,92) = 2,249*10 5 В  А

Электромагнитные нагрузки (предварительно по рис. 8.22, б).

А = 462  10 2 А/м B  = 0,79 Тл.

Обмоточный коэффициент (предварительно для двухслойной обмотки): k об1 =0.874.

Расчетная длина магнитопровода по (8.6.):

L  = P  / ( k b  D 2    k об1  А  B  ) = 224900 / (1.11  0.335 2  157,08  0.874  462  10 2  0.79) = 0.36 м.

где синхронная угловая скорость по (8.5.):

 = 2  f / p = 2   50 / 2 = 157,08 рад/с

Число пакетов равно 3