Проектирование АД с короткозамкнутым ротором

Введение
В настоящее время абсолютно на каждом предприятии в качестве основных двигателей, которые используются в электроприводах, применяются асинхронные двигатели. В качестве основной конструкции для данных двигателей используется вариант короткозамкнутого ротора. По сравнению с фазными роторами, данная конструкция значительно проще в технической реализации. Также стоит отметить тот факт, что такая конструкция будет иметь меньшее габариты, низкую себестоимость, высокую надежность, поскольку из ее состава исключаются такие структурные единицы, как контактные кольца, изоляция, пусковые реостаты и скользящие контакты. Это существенно облегчает проведение технического обслуживания таких двигателей [1].
Для двигателей, выпускаемых в серии 4А и группе IM1, имеющими горизонтальный вал с двумя подшипниковыми щитами на лапах, характерен класс защиты IP44. С целью расширения охлаждающей поверхности и наиболее эффективного теплоотвода от асинхронного двигателя, поверхность корпуса создают с специальными ребрами, так же для улучшения конвекции устанавливается, закрытый защитным кожухом, вентилятор, его располагают с другой стороны по отношению к концу работающего вала, он обеспечивает интенсивный воздухообмен вдоль рёбер корпуса.
Конструктивно асинхронные двигатели, имеющие класс защиты IP44, полностью защищены от непреднамеренного соприкосновения с токоведущими частями и случайного проникновения во внутреннюю область устройства произвольного твердого тела, которое имеет диаметр свыше 1 мм (первая цифра 4). Вторая цифра 4 говорит о том, что асинхронные двигатели полностью защищены от попадания во внутреннюю область брызг воды произвольного направления.
Первое место подлежит рассмотрению обоснованности выбора основных размеров асинхронного двигателя, таких как наружный радиус (диаметр), а также длина воздушного зазора

. Именно основные размеры асинхронного двигателя являются одним из определяющих факторов, влияющим на все дальнейшее проектирование электродвигателя. В том случае, если данные параметры асинхронного двигателя выбраны верно, это обеспечит хороший задел в последующих стадиях его разработки.
Целью моей работы было выяснить возможность модернизации ранее разработанного асинхронного двигателя, имеющего мощность 4 кВт, аналогичного отечественному 4А100S2У3, в виде короткозамкнутого ротора, имеющего изолированную обмотку статора по классу В, выполненную путём замены в нём обмотки на класс Н.
Методом достижения цели работы: определение возможной расчётной и новой номинальной мощности электродвигателя и дальнейший его перерасчёт с учётом изменившихся параметров токовой нагрузки; удельных сопротивлений материалов обмоток; тепловых нагрузок с сохранением главных размеров.
Итогом данной работы должен стать двигатель сохранивший все основные главные размеры, но увеличивший свою мощность в следствии возможности применить более высокие параметры линейной токовой нагрузки и повышения плотности тока в обмотках статора.
В ранее разработанном двигателе с классом изоляции В значение линейной токовой нагрузки было A=23000 Ам, тогда как при классе изоляции обмоток Н это значение вырастает до A=30000 Ам, в следствии чего по формуле:
P'=lδ·kB∙D2∙Ω∙kоб1∙A∙Bδ
где P’ - рассчитанная мощность,lδ- длина магнитопровода, kB– коэффициент поля, D- диаметр внутренней части статора, Ω- синхронная угловая частота, kоб1- обмоточный коэффициент,A– линейная токовая нагрузка,Bδ– индукция в воздушном зазоре.
Рассчитанная мощность асинхронной машины возрастает с 5122 Вт до 7042 Вт увеличивая тем самым заявленную мощность асинхронной машины с 4 кВт до 5,5 кВт:
P2=P'η·cosφkE
,гдеcosφ - коэффициент мощности, η- КПД, kE- отношение ЭДС обмотки к номинальному напряжению.
В ходе проекта были проведены:
Выбор основных размеров
Вычисления параметров статора
Вычисления параметров зубцовой области статора и воздушного зазора
Вычисления параметров ротора
Вычисления параметров магнитной цепи
Вычисления параметров стандартного режима
Вычисления параметров потерь
Вычисления параметров рабочих характеристик
Вычисления параметров пусковых характеристик
Вычисления тепловых параметров
В процессе разработки электродвигателя были получены исходные данные, которыми должен обладать проектируемый электродвигатель