Тепловой расчет.

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя по (8.330)

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора по (8.331)

[по (8.332) ПП1=2hпк+b1+b2=83 мм=0,083 м; для изоляции класса нагревостойкости F лэкв=0,16 Вт/мІ, по рис. 8.72 для d/dиз = 1,4/1,485 = 0,94 находим л'экв = 1,3 Вт/(мІєС)].

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей по (8.335)

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя по (8.336)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя по (8.337)

Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды по (8.338)

УР=5592 Вт из табл. 1 для s=sном; по (8.343) sкор=(рDa+8Пр)(l1+2lвыл1)=2,34 мІ, где по рис. 8.73 Пр=0,45 м для h=250 мм; по рис. 8.70, б бв=28 Вт/мІ°С для Da=0,45 м].

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды (8/344)

Дн1=Дн'1+Днв=67,78?С.

Проверка условий охлаждения.

Требуемый для охлаждения расход воздуха по (8.336)

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором, по (8.358)

Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.

Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.

Вывод.

Спроектированный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на базе двигателя серии 4А (4А250М4У3) удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям, так и по пусковым характеристикам, а также отвечает поставленным в техническом задании требованиям.

Специальная часть.

Проводниковые материалы и обмоточные провода, применяемые в асинхронных двигателях.

Проводниковые материалы.

К проводниковым материалам, применяемым в электромашиностроении, относятся медь и алюминий. Серебро, имеющее удельное сопротивление, на 4% меньшее по сравнению с медью, относится к дефицитным материалам и почти не применяется при изготовлении электрических машин.

Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалам для проводов. На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким слоем CuO, препятствующим дальнейшему окислению меди.

Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах. Примеси, даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди, делая ее малопригодной для проводников тока, поэтому в качестве электротехнической меди применяются лишь две ее марки (М0 и М1) по ГОСТ 859-66.

Бескислородная медь марки М00 (99,99% Cu), свободная от содержания кислорода и окислов меди, отличающаяся от меди марок М0 и М1 меньшим количеством примесей и существенно более высокой пластичностью, позволяющей ее волочение в тончайшие проволоки. Проводимость ее не отличается от М0 и М1.

Почти все изделия из проводниковой меди изготовляются путем проката, прессования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная фольга толщиной до 0,008 мм.

Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь марки МТ). При холодной обработке давлением прочность меди в результате наклепа увеличивается, а удлинение уменьшается, однако длительные рабочие температуры наклепанной меди ограничены и лежат в пределах до 160 - 200 ?С. Чем выше степень обжатия (наклепа), тем ниже допустимые рабочие температуры твердой меди.

При температуре термообработки выше 900 ?С вследствие интенсивного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются.

Для электротехнических целей из меди изготовляют проволоку, ленту, шины как в мягком (отожженном) состоянии, так и в твердом.

В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости медь легируют серебром в пределах 0,07 - 0,15%, а также магнием, кадмием, хромом, цирконием и др. Медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных и нагревостойких машин большей мощности, а медь, легированная различными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах сильно нагруженных машин.

Латунь - сплав меди с цинком, обладает наибольшей пластичностью, из нее изготовляют детали горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку.

Марки Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами припоев. Широко применяется для различных токоведущих частей.

Марки ЛС59-1 и ЛМц58-2 применяются для изготовления роторных (беличьих) клеток электродвигателей и для токоведущих деталей.

ЛК80-3Л и ЛС59-1Л широко применяются для литых токоведущих деталей, для щеткодержателей и для заливки роторов асинхронных двигателей.

Еще один сплав меди - бронза, также находит широкое применение. Кадмиевая бронза обладает наивысшей электрической проводимостью, применяется для изготовления коллекторных пластин. Бериллиевая бронза обладает высокими упругими свойствами (до 250 ?С), из нее изготовляют различные пружинные детали, скользящие контакты. Фосфористая бронза обладает высокой прочностью и хорошими пружинными свойствами.

Литые токоведущие детали изготовляются из различных марок литьевых бронз с проводимостью в пределах 8 - 15 % проводимости чистой меди. Обладают малой усадкой по сравнению с чугуном и сталью и высокие литейные свойства, применяются для отливки токоведущих деталей сложной конфигурации.

Характерными свойствами чистого алюминия является его малый удельный вес, низкая температура плавления, высокая тепловая и электрическая проводимость, высокая пластичность, очень высокая скрытая теплота плавления и прочная, хотя и очень тонкая пленка окиси, защищающая от проникновения кислорода внутрь.

Большая пластичность позволяет применять к алюминию все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, проволоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали и др.

Так как плотность алюминия в 3,3 раза ниже, чем у меди, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то алюминий, на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость, чем медь.

Для литых роторных обмоток электродвигателей применяется чистый алюминий с электрической проводимостью 32 МОм/м при 20?С. Алюминиевая провода изготовляются из алюминия марки АЕ. Из литейных сплавов наиболее употребительны АЛ2 и АЛ9.

Для асинхронных двигателей с увеличенным скольжением, с повышенным пусковым моментом, многоскоростных для заливки короткозамкнутых роторов применяют алюминиевые литейные сплавы с повышенным удельным сопротивлением.

Алюминиевые сплавы для заливки роторов асинхронных двигателей.

В целях экономии меди контактные кольца асинхронных машин с фазным ротором выполняются из стали и чугуна. Из стали выполняются и роторы специальных асинхронных двигателей, но двигатели с массивными роторами применяются редко. В этом случае имеет место совмещение магнитных и проводниковых функций материалов.

В последнее время обосновано применение стальных проводов вместо медных в пусковых обмотках однофазных двигателей.

Обмоточные провода.

Медные и алюминиевые обмоточные провода выпускают круглых и прямоугольных сечений. Изоляция проводов определяет принадлежность проводов к тому или иному классу нагревостойкости (температурному индексу - ТИ).

Свойства изоляции проводов определяются электроизоляционными лаками. Эмали и лаки могут иметь синтетическую или масляно-смоляную основу. Более 95% всех эмалированных проводов изготовляется с применением синтетических лаков, так как лаки на масляно-смоляной основе требуют при изготовлении растительные масла.

Для проводов класса нагревостойкости А (ТИ 105) применяются покрытия на основе поливинилацеталевых лаков. Полиуретановые лаки применяются для класса нагревостойкости Е (ТИ 120). Для производства эмалированных проводов классов нагревостойкости B, F и H (ТИ 130, 155 и 180) используются лаки на полиэфирной, полиэфироимидной, полиэфирциануратимидной и полиэфирамидной основах. Эта группа лаков является основной при производстве проводов.

Круглые медные эмалированные провода широко применяют в электромашиностроении. Они имеют небольшую толщину изоляции в 1,5 - 2,5 раза меньшую, чем провода, покрытые эмалью и хлопчатобумажной или шелковой тканью. Это повышает теплопроводность и улучшает коэффициент заполнения паза.

Основными типами высокопрочных эмалированных проводов, применяемых для изготовления обмоток различных электрических машин и аппаратов, являются ПЭВ - 1 и ПЭВ - 2 и провода повышенной нагревостойкости ПЭТВ - 943 и ПЭТВ - 939 на полиэфирных лаках. В несколько меньшем количестве изготовляются эмаль-провода ПЭМ - 1 и ПЭМ - 2 на другом поливинилацеталевом лаке под названием металвин. По электрической и механической прочности, по нагревостойкости и эластичности изоляции эмаль-провода ПЭМ - 1 и ПЭМ - 2 практически равноценны эмаль-проводам ПЭВ - 1 и ПЭВ - 2; по бензолостойкости и водостойкости провода ПЭМ обладают некоторым преимуществом. Провода ПЭЛР - 1 и ПЭЛР - 2 обладают резким снижением сопротивления изоляции в условиях повышенной влажности и температуры. Поэтому эти провода применяются преимущественно для общего электромашиностроения.

Эмалированные провода на полиуретановых лаках ПЭВТЛ - 1 и ПЭВТЛ - 2, которые могут длительно эксплуатироваться при температурах до 120 ?С, обладают ценной способностью покрываться (лудиться) слоем олова или его сплавов без предварительной зачистки эмали и применения флюсов. Широко применяются в технике слабых токов. Вместе с тем эти провода благодаря термопластичности изоляции весьма чувствительны к перегревам выше 200 ?С, поэтому их применение в машинах повышенной и средней мощности, где также перегревы возможны, нецелесообразно.

Наиболее нагревостойкими из эмалированных проводов массового производства являются провода ПЭТВ - 943 и ПЭТВ - 939. По свойствам эти провода практически равноценны, причем в соответствии с действующей документацией они в течении 20000 ч могут эксплуатироваться при температуре 130 ?С.

В ограниченном количестве изготовляются провода ПЭВТЛК с двойной эмалевой изоляцией на основе полиуретановых и полиамидных смол. Эти провода обладают повышенной нагревостойкостью (класс Е) и электрической прочностью.

Медные провода прямоугольного сечения ПЭТВП выпускаются с сечениями 1,4 - 24,3 ммІ.

Для механизированной намотки электродвигателей единых серий применяются провода марки ПЭТВМ, которые имеют большую толщину изоляции и лучшие механические свойства. Провода ПЭТВМ выпускаются в диапазоне диметров 0,25 - 1,40 мм.

К проводам класса нагревостойкости F (ТИ 155) относятся провода марок ПЭТ - 155, ПЭТП - 155, ПЭТМ.

Для эксплуатации в среде хладона применяются провода ПЭФ - 155, имеющие изоляцию, которая удовлетворяет специальным требованиям работы в двигателях холодильников.

Класс нагревостойкости С (ТИ 180 и выше) имеют медные круглые провода ПЭТ - 200 и медные прямоугольные провода ПЭТП - 200. Прямоугольные провода выпускаются в диапазоне сечений от 1,6 до 11,2 ммІ. Эти провода имеют высокую механическую прочность, выдерживают тепловые удары при 280 ?С.

Для длительных рабочих температур 220 - 240 ?С изготовляются медные провода ПЭТ-имид и медные никелированные марки ПИЭТ-имид, которые имеют диаметры 0,1 - 2,5 мм.

Для специальных применений изготовляются провода эмалированные с двойной изоляцией, провода с гибкой керамической и стеклоэмалевой изоляцией, провода с волокнистой и эмалево-волокнистой изоляцией, провода со стекловолокнистой дельта-асбестовой и стеклянной изоляцией, а также провода с пленочной и пластмассовой изоляцией.

Эмалированные провода с двойной изоляцией ПЭВД и ПЭВДД имеют класс нагревостойкости А (ТИ 105) и выпускаются диаметром 0,06 - 0,45 мм. При нагревании дополнительный слой изоляции расплавляется и склеивает витки катушек без пропитывающих лаков.

Провода ПЭВТР имеют дополнительный термореактивный слой, повышающий допустимые температуры. Провод ПЭВТЛК имеет дополнительное покрытие, повышающее механическую прочность.

Провода с гибкой керамической изоляцией ПЭЖБ допускают длительную работу при 400?С и в течение 2000 ч при 500?С.

Для изготовления обмоток с внутренним охлаждением применяются провода ПСДП (полный проводник прямоугольного и квадратного сечений). Класс нагревостойкости F.

Обмоточные провода марки ПЭВВП предназначены для изготовления обмоток, укладываемых в закрытые пазы протяжкой, и применяются для двигателей напряжением 380 В при рабочей температуре до +70?С.

От правильного выбора обмоточных проводов во многом зависит срок службы электрической машины. Даже если превышение температур при различных сортах провода близки друг к другу, срок службы может отличаться в несколько раз.

Список используемой литературы.

«Проектирование электрических машин». Кн. 1, 2. Под редакцией И. П. Копылова, - М., Энергоатомиздат, 1993 г.

«Электрические машины». И. П. Копылов, - М., Логос, 2000 г.

«Общая электротехника с основами электроники». И. А. Данилов, П. М. Иванов, - М., Высшая школа, 2000 г.

Электротехнический справочник. Т. 1. Под редакцией П. Г. Грудинского и др., - М., Энергия, 1974.

Методические указания к курсовому проекту. М. В. Хиврин, - М., МГГУ, 2002 г.

Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская, - М., Энергоиздат, 1982 г.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5