Проектирование трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором серии 4А со степенью защиты IP44

 

Содержание

Введение

Патентное исследование

Электромагнитный расчет

.1 Выбор главных размеров

.2 Определение числа пазов статора, числа витков и сечения провода обмотки статора

.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

.4 Расчет фазного ротора

.5 Расчет намагничивающего тока

.6 Параметры рабочего режима

.7 Расчет потерь

.8 Расчет рабочих характеристик

.9 Расчет пусковых характеристик

Тепловой расчет

Вентиляционный расчет

Разработка конструкции и механический расчет

.1 Разработка конструкции

.2 Механический расчет

Специальная часть. Увеличение срока службы токопроводящих щеток фазного ротора

.1 Технико-экономическое обоснование предлагаемой конструкции

.2 Описание конструкции устройства для подъема щеток

Технологическая часть. Изготовление статорной обмотки асинхронного двигателя

.1 Технологический анализ

.2 Процесс изготовления двухслойной петлевой обмотки статора асинхронного двигателя

7.3 Технологическая инструкция на операцию 15 - намоточная

Организационно - экономическая часть

8.1 Расчет трудоемкости выполнения отдельных этапов и разработки в целом

.2 Определение состава и численности исполнителей

.3 Расчет пропускной способности КБ

.4 Расчет затрат на разработку изделия и договорной цены темы

.5 Расчет цены разработки

.6 Анализ технической прогрессивности новой конструкции

.7 Расчет годовых эксплуатационных издержек потребителя

.8 Расчет полезного эффекта товара в эксплуатации

.9 Определение цены нового изделия

.10 Определение цены потребления

8.11 Определение конкурентоспособности нового изделия

Безопасность и экологичность

.1 Безопасность производственной среды

.2 Расчет заземления

.3 Экологичность проекта

.4 Чрезвычайные ситуации

Заключение

Список литературы

Введение

Электрификация промышленности, транспорта, сельского хозяйства и быта населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования. Одним из основных видов этого оборудования являются электрические машины, которые служат для преобразования механической энергии в электрическую и обратно - электрической энергии в механическую, а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой.

Асинхронные машины - наиболее распространённые электричские машины. Особенно широко они используются в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. В настоящее время асинхронные двигатели потребляют около половины всей вырабатываемой в мире электроэнергии и широко применяются в качестве электропривода большинства механизмов. Это объясняется простотой конструкции, надежностью и высоким значением КПД этих электрических машин.

Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели напряжением до 1000 В. При этом машины мощностью от 0,75 до 100 кВт потребляют более 90% от общего потребления электроэнергии асинхронными двигателями.

Открытие асинхронных машин относится к 80-м годам прошлого столетия. Их создание связывают с именами итальянского ученого Г. Феррариса, югославского учёного Н. Тесла и русского учёного М. О. Доливо-Добровольского. Г. Феррарис и Н. Тесла независимо друг от друга в 1888 г. предложили способ получения вращающегося магнитного поля при двухфазном токе и создали первые асинхронные машины. Двигатель Г. Феррариса имел сплошной медный ротор, сосредоточенную двухфазную обмотку на статоре и развивал мощность в несколько ватт. Двигатель Н. Тесла имел также двухфазную сосредоточенную обмотку на статоре и такую же обмотку на роторе. Однако эти двигатели не получили широкого распространения.

Наибольшую роль в создании асинхронных двигателей сыграл М. О. Доливо-Добровольский. В 1889 г. он впервые использовал трёхфазный ток для получения, вращающегося магнитного поля, применил на статоре распределённую трёхфазную обмотку и обмотку ротора в виде беличьей клетки. Он также предложил трёхфазную обмотку ротора, выведенную на контактные кольца, и использовал для пуска двигателя реостат, подключенный к обмотке ротора через контактные кольца.

Почти за 100 лет существования асинхронных двигателей в них совершенствовались применяемые материалы, конструкция отдельных узлов и деталей, технология их изготовления, однако принципиальные конструкторские решения, прехюженные М. О. Доливо-Добровольским, в основном остались неизменными.

В дальнейшем большое распространение получили также и однофазные асинхронные двигатели, в основном для электробытовых приборов. Появилось также большое количество разновидностей и модификаций асинхронных машин, в частности асинхронные исполнительные двигатели, тахогенераторы, сельсины, поворотные трансформаторы и др. Небольшое применение нашли и асинхронные генераторы.

В 1969 - 1972 гг. была разработана серия асинхронных двигателей общего назначения - серии 4А.

В серии 4А за счёт применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции мощность двигателя при данных высотах оси вращения повышена на две - три ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дало большую экономию дефицитных материалов. Существенно улучшились виброшумовые характеристики. При проектировании серии большое внимание было уделено повышению надёжности машин. Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надёжности. Серия имеет широкий ряд модификаций и специализированных исполнений для максимального удовлетворения нужд электропривода. Благодаря высокому уровню унификации и стандартизации деталей и сборочных единиц это не создаёт существенных затруднений в производстве.

Наряду с развитием серий асинхронных двигателей общего назначения совершенствовались и методы проектирования.

В 80-х годах разработана новая унифицированная серия асинхронных двигателей АИ. Машины серии АИ, отличаются повышенными надёжностью и перегрузочной способностью, расширенным диапазоном регулирования, лучшими массогабаритными и энергетическими показателями, а также улучшенными виброакустическими характеристиками по сравнению с машинами серии 4А.

Опыт разработки и внедрения крупных серий асинхронных двигателей показал необходимость совместной работы расчётчиков, конструкторов и технологов, начиная с момента разработки технического задания на серию. В настоящее время немыслимо проектирование серий каких-либо изделий без глубокой технологической проработки.

Создание высокоэкономичных, высоконадёжных асинхронных двигателей единых серий - сложная научно-техническая задача, имеющая большое народнохозяйственное значение.

1 Патентное исследование

.1 Асинхронный электродвигатель / Элизов А.Д., Волков Ю.П., Красильников А.А., Самойлов А.Д., Семенов А.Г., Семенов И.М. [4].

Асинхронный электродвигатель, содержащий статор, два аксиально разнесенных одинаковых короткозамкнутых ротора с оппозитно расположенными выходными валами, установленными посредством подшипников в корпусе двигателя, отличающийся тем, что статор выполнен с одним сердечником, охватывающим оба ротора, а обмотка статора выполнена трехфазной, с вращающимся полем одного следования в пределах длины статора.

.2 Асинхронный двигатель / Тихонов В.В. [4].

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам. Изобретение решается задача упрощения технологии изготовления и снижения радиальных размеров асинхронного двигателя с регулируемой частотой вращения и улучшенными пусковыми характеристиками. Устройство содержит асинхронный двигатель с конструктивными особенностями, трансформатор тока и блока управления. Магнитопровод статора имеет пазы, расположенные соответственно на его внутренней и внешней цилиндрических поверхностях с трехфазной тороидальной обмоткой, магнитный шунт, размещенный на внешней цилиндрической поверхности пакета статора, имеющий пазы на внутренней поверхности, выполненные напротив пазов статора с размещенной в ней тороидальной обмоткой подмагничивания. Ротор двигателя состоит из двух роторов, разделенных магнитным сплавом. Первый ротор, короткозамкнутый, имеет на внешней поверхности пазы, в которых уложена обмотка из меди. Второй ротор, внешний, выполнен в виде сплошного массива из ферромагнитного материала. Характерным признаком изобретения является выполнение второго ротора в виде массива без обмотки. Применив предлагаемое изобретение, можно упростить технологию изготовления асинхронного двигателя при сохранении регулировочных и пусковых свойств, т. к. он выполняется либо путем токарной обработки, либо литьем. Кроме того, отсутствие второй короткозамкнутой обмотки позволяет уменьшить радиальные размеры двигателя.

.3 Асинхронный двигатель / Гуков Д.В., Еруманс А.А., Пеледов А.Л. [4].

Асинхронный двигатель, состоящий из статора, включающего магнитопровод и обмотку, ротора, соединенного с рабочим механизмом, обеспечивающим постоянную, близкую к номинальной нагрузку на двигатель, отличающийся тем, что сечение магнитопровода статора ниже общепринятого расчетного на 5 - 15% за счет использования двигателя только в режиме номинальной нагрузки.

.4 Асинхронный электродвигатель / Башин В.Н. [4].

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в металлургической, химической, нефтяной, газовой, горнодобывающей промышленности, в энергетике и на транспорте. В асинхронном двигателе роторная обмотка представляет собой известную "беличью клетку", статорная обмотка выполнена в виде голых стержней из оксидированного алюминия, уложенных в пазы и закороченных первым алюминиевым кольцом. Вторые концы непосредственно подпаяны к вторичным обмоткам однофазных трансформаторов, выполненным из голого оксидированного алюминия и соединенным в звезду посредством второго алюминиевого кольца. Первичные обмотки указанных трансформаторов намотаны голым алюминиевым оксидированным проводом с межслоевой изоляцией из стеклоткани. Причем нечетные по кольцу фазные первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду и группами подключены к трехфазной сети, а четные - в треугольники и тоже подключены к этой сети.

Прототипом является общеизвестный многофазный асинхронный двигатель, в котором статорная обмотка выполнена в виде секций из множества витков из изолированного медного провода, соединенных в разные группы, которые соединены в звезду или треугольник. Роторная обмотка представляет собой "беличью клетку" из алюминиевых стержней, залитых в пазы и закороченных по торцам алюминиевыми кольцами.

Первым недостатком прототипа является высокая стоимость и сложность изготовления по причине неудобства укладки статорной обмотки в пазы, обвязки лобовых частей и соединения секций и фаз статора.

Вторым недостатком является недоиспользование двигателя из-за большого рассеяния магнитного потока лобовых частей.

Третьим недостатком является плохая термостойкость из-за низкой рабочей температуры изоляции медного провода статорной обмотки.

.5 Асинхронный герметичный короткозамкнутый электродвигатель и способ его изготовления / Рекус Г.Г., Рекус Н.Г., Рекус И.Г. [4].

Изобретение относится к области электротехники, а именно к асинхронным двигателям. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении энергетических и экономических показателей герметичного асинхронного двигателя, достигается путем того, что в асинхронном герметичном короткозамкнутом электродвигателе, содержащем корпус статора с размещенным на нем сердечником, снабженным обмоткой статора, ротор с сердечником, снабженным короткозамкнутой обмоткой ротора, статорная перегородка и роторная гильза выполнены полыми цилиндрическими, при этом гильза размещена внутри перегородки коаксиально, причем статорная перегородка снабжена продольными выступами, по числу пазов на статоре, расположенными на внешней ее цилиндрической поверхности, при этом сечение выступов выполняют по форме сечения незаполненной части пазов статора.

2 Электромагнитный расчет

.1 Выбор главных размеров

Определим скорость вращения ротора

(2.1)

об/мин.

По номинальной мощности Рн = 37 кВт находим высоту оси вращения h = 225 мм и исходя из неё получаем наружный диаметр статора Da = 0,392 м.

Внутренний диаметр статора

(2.2)

м.

где KD - коэффициент характеризующий отношения внутренних и наружных диаметров сердечников статоров, KD = 0,71.

Полюсное деление

; (2.3)

м.

Расчетная мощность

, (2.4)

Вт.

где kE = 0,97 - коэффициент, [1];

h = 0,91 - КПД, [1];

cosj = 0,88 - коэффициент мощности, [1].

Электромагнитные нагрузки (предварительно)

Линейная нагрузка А = 35000 А/м, [1];

индукция в воздушном зазоре Вd = 0,8, [1].

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки (предварительно)

kоб1 = 0,915.

2.1.8 Расчетная длина воздушного зазора

(2.5)

м.

где kB - коэффициент формы поля, [1], kB = 1,11;

W - синхронная угловая скорость вала двигателя:

; (2.6)

рад/с;

Для проверки правильности выбора главных размеров определим отношение

; (2.7)

.2 Определение числа пазов статора, числа витков и сечения провода обмотки статора

Предельные значения t1

м; м, [1].

Число пазов статора:

; (2.8)

; (2.9)

Принимаем

Число катушечных групп

, (2.10)

где m - число фаз обмотки статора, m = 3.

Зубцовое деление статора (окончательно):

(2.11)

м.

Номинальный ток обмотки статора

; (2.12)

А.

При определении числа эффективных проводников в пазу учитывают следующее: должно быть целым и при двухслойной обмотке кратным двум. Поэтому полученные в расчёте округляют до ближайшего целого, четного числа, но чтобы округление не было слишком грубым, вначале определяют предварительное число эффективных проводников в пазу , при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют, а = 1.

Предварительное число эффективных проводников в пазу при а = 1

; (2.13)

Полученное значение не округляют до целого, а находят такое число а, при котором потребует лишь небольших изменений. Число а может быть взято только из соответствующего ряда возможных чисел для обмотки данного типа и заданного числа полюсов. Принимаем окончательно а = 3

(2.14)

Число витков в фазе обмотки

(2.15)

Линейная нагрузка

; (2.16)

А/м.

2.2.10.Значение потока

, (2.17)

где - обмоточный коэффициент

, (2.18)

где - коэффициент укорочения, учитывающий уменьшение ЭДС витка, [1],

= 0,958 - коэффициент распределения, [1],

, (2.19)

где = 0,833 - укорочение шага, [1]

;

;

Вб.

Индукция в воздушном зазоре

; (2.20)

Тл.

Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

, (2.21)

где (AJ1) = 205×109 А2/м3.

А/м2.

Сечение эффективного проводника (предварительно)

; (2.22)

м2.

Расчётное сечение проводника не укладывается в размеры, не требующие разделение эффективного проводника на несколько элементарных проводников. [1]

Поэтому примем nэл = 2.

Принимаем ближайший стандартный провод

Диаметр неизолированного провода: м;

диаметр изолированного провода: м;

сечение провода: м2.

Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

; (2.23)

А/м2.

.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

.3.1 Принимаем предварительно Тл; Тл.

Ширина зубца статора

, (2.24)

где kc - коэффициент заполнения сталью магнитопроводов статора и ротора асинхронных двигателей, [1], kc = 0,97.

м.

Высота ярма статора

; (2.25)

м.Размеры паза в штампе принимаем: высота шлица паза мм, ширина шлица мм, [1].

Высота паза статора

; (2.26)

м.

Большая ширина паза статора

; (2.27)

м.

Меньшая ширина паза статора

; (2.28)

м.

Высота клиновой части паза при угле ? = 450

; (2.29)

м.

Расстояние между основаниями паза статора

; (2.30)

м.

Примем м, м. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку.

; (2.31)

м;

; (2.32)

м;

; (2.33)

м.

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая корпусной изоляцией

(2.34)

м2 .

где bиз - односторонняя толщина изоляции в пазу, bиз = 0,0004 м;

Площадь поперечного сечения прокладок в пазу

; (2.35)

м2

Площадь поперечного сечения для размещения проводников:

; (2.36)

м2.

.3.12 Коэффициент заполнения паза:

; (2.37)

.

Полученное значение kз находится в указанных пределах, [1].

Чтобы показать kз наглядно, изобразим паз статора с заполнением на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Паз статора с заполнением

1 - клин; 2 - пазовая изоляция; 3 - проводник; 4 - межпазовая изоляция; 5 - воздух

2.4 Расчет фазного ротора

Воздушный зазор выберем исходя из графика и округлим до 0,05 мм, [1] м.

Число пазов ротора Z2 = 54.

Внешний диаметр ротора

; (2.38)

м.

Длина сердечника ротора м.

Зубцовое деление ротора

; (2.39)

м.

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал

. (2.40)

, (2.41)

где kв = 0,23 - коэффициент, [1].

м.

м.

Число витков в фазе обмотки

, (2.42)

где - число пар полюсов ротора,

- число пазов на полюс фазы ротора.

, (2.43)

где - число фаз ротора.

.

.

Коэффициент распределения

, (2.44)

.

Обмоточный коэффициент

, (2.45)

.

где - коэффициент укорочения.

Коэффициент приведения токов

; (2.46)

.

Предварительное значение тока в обмотке фазного ротора

, (2.47)

где - коэффициент учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I1/I2, [1].

А.

Сечение эффективных проводников обмотки ротора

, (2.48)

мІ.

где А/мІ - предварительная допустимая плотность тока.

Припуски на шихтовку и сборку сердечников

м - припуск на шихтовку и сборку сердечника по ширине паза,

м - припуск на шихтовку и сборку сердечника по высоте паза.

Ширина паза

; (2.49)

м.

Выбираем прямоугольную проволоку следующих геометрических размеров:

м - ширина проволоки,

м - высота проволоки,

мІ - площадь поперечного сечения проволоки.

Уточняем допустимую плотность тока

; (2.50)

А/мІ.

Высота паза

; (2.51)

где м - двустороння толщина изоляции по высоте,

м - высота клиновой части,

м - высота шлицевой части.

м.

Уточняем ширину паза

; (2.52)

м.

Уточняем размер зубца ротора в наиболее узком сечении

; (2.53)

м.

Уточняем наибольшую ширину зубца ротора

; (2.54)

м.

Проверим значение индукции в наиболее узком месте зубца ротора

; (2.55)

где , .

Тл.

Среднее расстояние между сторонами последовательно соединенных стержней

; (2.56)

м.

Зубцовое деление по дну пазов

; (2.57)

м.

Коэффициенты, учитываемые при расчете лобовых частей

; (2.58)

; (2.59)

; (2.60)

где м. - ширина меди стержня ротора,

м. - расстояние между медью соседних стержней в лобовых частях

м.,

м.,

м.

Длина лобовых частей стержня ротора

; (2.61)

где м. - сумма прямолинейных участков лобовой части стержня

м.

Средняя длина витка для стержневой волновой обмотки фазного ротора

; (2.62)

где м. - длина пазовой части

м.

Вылет лобовой части обмотки ротора

; (2.63)

м.

.5 Расчет намагничивающего тока

Уточняем индукцию в зубцах статора

; (2.64)

Тл.

Уточняем индукцию в зубцах ротора

(2.65)

Тл.

Уточняем индукцию в ярме статора

(2.66)

Тл.

.5.4 Расчетная высота ярма ротора

; (2.67)

мм.

Уточняем индукцию в ярме ротора

(2.68)

Тл.

Магнитное напряжение воздушного зазора

, (2.69)

где kd - коэффициент воздушного зазора:

; (2.70)

А.

g - коэффициент:

; (2.71)

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

, (2.72)

А.

где для стали 2013 Нz1 =1050 А/м при Bz1 = 1,67 Тл, [1].

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

, (2.73)

где для стали 2013 Нz2 = 878 А/м при Bz2 = 1,615 Тл, [1];

hz2 - расчетная высота зубца,

; (2.74)

м.

Коэффициент насыщения зубцовой зоны

(2.75)

Длина средней магнитной линии ярма статора

(2.76)

м.

Магнитные напряжения ярма статора

, (2.77)

А.

где для стали 2013 На = 365 А/м при Bа = 1,367 Тл, [1].

Длина средней магнитной линии ярма ротора

; (2.78)

м.

Магнитные напряжения ярма ротора

, (2.79)

А.

где для стали 2013 Нj = 91 А/м при Bj = 0,633 Тл, [1].

Магнитное напряжение на пару полюсов

; (2.80)

А.

Коэффициент насыщения магнитной цепи

; (2.81)

Намагничивающий ток

; (2.82)

А.

Относительное значение намагничивающего тока

; (2.83)

2.6 Параметры рабочего режима

.6.1 Средняя ширина катушки всыпной обмотки статора

, (2.84)

м.

где - относительное укорочение шага обмотки статора; , [1].

Длина вылета лобовой части катушки

, (2.85)

м.

Длина лобовой части

, (2.86)

м;

где Кл = 1,5- коэффициент, [1].

Средняя длина витка обмотки

; (2.87)

м.

Длина проводников фазы обмотки

; (2.88)

м.

Активное сопротивление фазы обмотки статора:

, (2.89)

Ом.

где r115 = 10-6/57 Ом×м для меди класса нагревостойкости изоляции F, [1].

Относительное значение

; (2.90)

где r115 = 10-6/20,5 Ом×м для литой алюминиевой обмотки ротора, [1].

Приводим r2 к числу витков обмотки статора

; (2.91)

Ом.

Коэффициент приведения сопротивления

; (2.92)

Относительное значение:

; (2.93)

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния фазной обмотки

, (2.94)

где h3 = м; b = м; м; =0,0005 м;

kb и k¢b -коэффициенты, для всех двухслойных обмоток принимают .

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:

; (2.95)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

, (2.96)

, (2.97)

где , - коэффициенты к расчету проводимости дифференциального рассеяния

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

; (2.98)

Ом.

Относительное значение

; (2.99)

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки:

, (2.100)

где hш = 0,5 мм; b =6,4 мм; bш = 1,5 мм; h1 =20 мм.

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния

; (2.101)

.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

, (2.102)

где x - коэффициент:

, (2.103)

где =0,025, [1].

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора

; (2.104)

Ом.

Приводим х2 к числу витков статора

; (2.105)

Ом.

Относительное значение

; (2.106)

.

.7 Расчет потерь

Масса стали ярма статора

; (2.107)

кг .

Масса стали зубцов статора и ротора

, (2.108)

кг.

где gс - удельная масса стали, [1], gс = 7,8×103 кг/м3.

; (2.109)

кг .

Потери в стали основные

, (2.110)

Вт.

где r1,0/5,0 - удельные потери, [1], r1,0/5,0 = 2,5 Вт/кг;

kда - коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода, [1], kда = 1,6;

kдz - коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали технологических факторов, [1], kдz = 1,8.

Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов статора и ротора

, (2.111)

Тл.

где b01 = 0,15.

, (2.112)

Тл.

где b02 = 0,35.

удельные поверхностные потери

, (2.113)

Вт/м2.

где k01 = 1,5 - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов на удельные потери, [1], k01 = 1,5.

, (2.114)

Вт/м2.

где k02 = 1,5 - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов на удельные потери, [1], k02 = 1,5.

Поверхностные потери в статоре и роторе

; (2.115)

Вт.

; (2.116)

Вт.

Пульсационные потери в зубцах статора

, (2.117)

Вт.

где Впул - амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов статора и ротора:

; (2.118)

Пульсационные потери в зубцах ротора

; (2.119)

; (2.120)

Вт.

Сумма добавочных потерь в стали

; (2.121)

Вт.

Полные потери в стали

; (2.122)

Вт.

Механические потери

, (2.123)

Вт.

Электрические потери при холостом ходе

; (2.124)

Вт.

Активная составляющая тока холостого хода

; (2.125)

А.

Холостой ход двигателя

; (2.126)

А.

Коэффициент мощности при холостом ходе

; (2.127)

.8 Расчет рабочих характеристик

Активное сопротивление намагничивающего контура

; (2.128)

Ом.

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура

; (2.129)

Ом.

Значение аргумента ?

; (2.130)

.

Для определения коэффициента с1, представляющего собой отношение взятое с обратным знаком отношение вектора напряжения фазы U1 к вектору ЭДС Е1, при синхронном вращении машины с учетом сдвига фаз этих векторов, воспользуемся приближенным методом, т.е. используем лишь вещественную часть.

Коэффициент с1

; (2.131)

.

Активная составляющая тока холостого хода

; (2.132)

А.

Реактивная составляющая тока холостого хода А.

Определим необходимые для расчета рабочих характеристик величины

;

.

;

.

Рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь s = 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05. Sн найдём из характеристики S = f(P2).

Результаты расчета приведены в таблице 2.1, [2].

Таблица 2.1

Расчетная формулаЕдини- цаСкольжение0,00030,0020,0070,0120,02Sн = 0,023ОмОмОм129,424,957,1654,22,542,26Ом0,430,430,430,430,430,43Ом129,424,957,1784,222,5772,301А1,78,81630,65152,10485,38794-110,9980,9950,9860,982-0,00330,0170,060,1020,1670,187А3,25710,37153,3973,88285,74695,494А30,58230,72832,41235,8844,82148,441А30,75532,43145,65464,32696,754104А1,7389,01453,2774,70987,29797,761КВт2,1496,84521,22135,23756,59363,026Вт0,140,1560,3080,6121,3851,697Вт0,0040,0120,140,4061,0891,366Вт0,0260,0290,0580,1150,2610,32

Вт1,7851,8322,1942,8714,5525,233КВт0,3645,01419,02732,36652,04157,803-0,170,7320,8970,9190,920,921-0,1060,320,7040,830,8860,892

Рабочие характеристики приведены на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Рабочие характеристики

.9 Расчет пусковых характеристик

Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжениям

s = 1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1.

Подробный расчет приведем для скольжения s = 1.

Высота стержня в пазу

; (2.133)

м.

Приведенная высота стержня

; (2.134)

.

Для x = 1,745 находим j = 0,83 и j¢ = 0,83.

Глубина проникновения тока

; (2.135)

м.

Коэффициент увеличения активного сопротивления пазовой части стержня ротора

; (2.136)

.

.9.7 Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора

; (2.137).

Приведенное активное сопротивление с учетом действия эффекта вытеснения тока

; (2.138)Ом.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока

; (2.139)

Изменение индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока

; (2.140)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора

; (2.141)

Ом.

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения, принимая

s = 1

; (2.142)

A.

Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному пазу обмотки статора принимаем для s = 1 коэффициент насыщения kнас = 1,4 и

; (2.143)

А.

Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре

, (2.144)

Тл.

где СN - коэффициент:

; (2.145)

.

По Вфd = 4,62 Тл находим cd = 0,52.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения

; (2.146)

м.

Уменьшение коэффициента проводимости рассеяния паза статора

; (2.147)

Коэффициент проводимости рассеяния паза статора при насыщении

; (2.148)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора при насыщении

; (2.149)

.9.19 Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом насыщения

; (2.150)

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока

, (2.151)

; (2.152)

м.

Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора при насыщении

; (2.153)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора при насыщении

; (2.154)

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом насыщения и вытеснения тока

; (2.155)

Ом.

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме

; (2.156)

Ом.

Коэффициент с1пнас

; (2.157)

Расчет токов и моментов

; (2.158)

Ом.

; (2.159)

Ом.

; (2.160)

А.

; (2.161)

А.

Относительные значения

; (2.162)

; (2.163)

.

Критическое скольжение определяем после расчета всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений х1нас и х2xнас, соответствующим скольжениям s = 0,2 ¸ 0,5.

; (2.164)

После чего рассчитываем точку характеристики, соответствующую

sкр = 0,165; Мmax* =2,965.

Результаты расчета пусковых характеристик приведены в таблице 2.2.

Таблица 1.2.

Расчетная формулаЕдиницаСкольжение10,80,50,20,1Sкр= 0,165 -1,7451,5611,2340,7820,5540,709-0,830,350,20,0750,050,005-1,831,351,21,0751,051,005-1,0971,0411,0231,0091,0061,001Ом0,0520,050,0490,0480,0480,048-0,830,870,940,9750,980,998-0,8940,9040,9220,9310,9320,937Ом0,230,2330,2370,2390,240,241Ом0,1650,170,1780,1910,2050,238Ом0,1250,1260,1280,1340,1410,157-1,0141,0141,0141,0151,0161,018Ом0,1020,1120,1480,2920,5320,343Ом0,2920,2990,3080,3280,3490,399А710,1689,8643500345,7417,8А723,4703655,9511,3354,3429,3-6,9526,76,34,93,44,126-1,31,461,992,92,82,496

Пусковые характеристики представлены на рисунке 2.3.

1 - момент; 2 - ток статора

Рисунок 2.3 - Пусковые характеристики

3 Тепловой расчет

.1 Расчет объемных потерь

.1.1 Электрические потери в пазовой части в обмотке статора

, (3.1)

Вт.

где kr - коэффициент увеличения потерь, [1], kr = 1,07.

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя

, (3.2)

где К - коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину непосредственно в окружающую среду, [1], К = 0,19;

a1 - коэффициент теплоотдачи с поверхности, [1], a1 = 105 Вт/(м2×°С).

Расчетный периметр поперечного сечения паза статора:

; (3.3)

м.

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

, (3.4)

где lэкв - средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции, lэкв = 0,16 Вт/(м2×°С);

l¢экв - среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции для l¢экв = 1,4 Вт/(м2×°С).

Электрические потери в лобовых частях катушек

; (3.5)

Вт.

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей

, (3.6)

где Пл1 » Пп1 - периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя

; (3.7)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины

; (3.8)

°С.

Сумма всех потерь двигателя при номинальном режиме и расчетной температуре

; (3.9)

Вт.

Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:

; (3.10)

Вт.

Sкор - эквивалентная поверхность охлаждения корпуса

, (3.11)

м2.

где Пр = 0,33 - условный периметр поперечного сечения ребер станины, [1],

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды

, (3.12)

°С.

где aв - коэффициент подогрева, [1], aв = 15 Вт/(м2×°С)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды

; (3.13)

°С.

Полученное значение не превышает допускаемую температуру для класса изоляции F.

4 Вентиляционный расчет.

Требуемый для охлаждения расход воздуха

, (3.14)

где km - коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором, [1]:

, (3.15)

где m = 2,5 - коэффициент, [1].

.

м3/с.

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

; (3.16)

м3/с.

.

Расход воздуха, обеспечиваемый вентилятором, больше требуемого для охлаждения.

5 Разработка конструкции и механический расчет

5.1Разработка конструкции

Станина и торцевые щиты отливаются из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85. Станина имеет продольные рёбра, увеличивающие поверхность охлаждения и прилитые лапы. На лапах выполнены отверстия для крепления к установочной поверхности. Для обеспечения минимальной повреждаемости лобовых частей обмотки статора при окончательной обработке замков, станины имеют наружные замковые поверхности. В верхней части станины предусмотрен прилив для размещения и крепления рым-болта.

Подшипниковые щиты крепятся к станине болтами. Подшипниковые щиты имеют небольшую глубину, что обеспечивает их жёсткость при обработке и сборке. На выходном конце вала стоит подшипник средней серии, на обратном конце вала - также средней. Оба подшипника - закрытые.

Сердечники статора и ротора собираются из листов электротехнической стали 2013 толщиной 0,5 мм. Оба сердечника изолируются оксидированием. Сердечник статора скрепляется сваркой. Он закреплён в станине стопорными штифтами, предохраняющими его от проворачивания при резких толчках нагрузки. Двигатель имеет на статоре полузакрытые трапецеидальные пазы. Пазы ротора прямоугольные полузакрытые.

Двигатель выполняется со всыпной обмоткой из эмалированного провода круглого сечения. Обмотка двигателя - двухслойная. Обмотка двигателя имеет изоляционную систему класса нагревостойкости F. Обмотка фазного ротора выполняется стержневой.

Сердечник ротора посажен на вал. Вал изготовляется из стали 45. Диаметр и длина выступающего конца вала заданы в зависимости от главного установочного размера - высоты оси вращения двигателя.

Сверху на станине располагается коробка выводов, с помощью которой обмотку статора можно соединить, либо звездой либо треугольником.

Для охлаждения частей электродвигателя используется наружный вентилятор, крепящийся на выступающем конце вала, противоположном выходному. Вентилятор закрывается кожухом из листовой стали. Наружный воздух засасывается вентилятором через жалюзи кожуха и прогоняется вдоль рёбер станины. Внизу станины рёбра отсутствуют, что даёт возможность несколько уменьшить высоту оси вращения. Вентилятор - литой из алюминия. При отливке вентилятора в него устанавливается стальная втулка, которая служит для крепления вентилятора на валу.

Для защиты сердечника ротора от проворачивания на валу на нём предусмотрена шпонка.

.2 Механический расчет

Механический расчет вала ротора произведен в программной среде

«Solidworks». Его результаты представлены на ниже приведенных рисунках, на которых будет отображен процесс расчета.

Рисунок 5.1 - Созданная модель вала

Симуляция вал

Дата: 20 мая 2012 г.

Создатель: Максим Алябьев

Имя исследования:SimulationXpress Study

Тип анализа:Статическое

Имя модели: вал

Активная конфигурация: По умолчанию

Твердые тела<L_MdInf_SldBd_Nm/>Рассматривается какОбъемные свойстваПуть документа/Дата измененияПовернуть1 Твердое телоМасса:35.6 kg Объем:0.00454662 m^3 Плотность:7830 kg/m^3 Масса:348.88 N C:\Users\Skam\Desktop\вал.SLDPRT May 20 01:41:10 2012<L_MdInf_ShlBd_Nm/><L_MdIn_ShlBd_Fr/><L_MdInf_ShlBd_VolProp/><L_MdIn_ShlBd_DtMd/>Рисунок 5.2 - Информация о модели

Ссылка на модельСвойстваКомпонентыИмя: Сталь 45Г ГОСТ 535-88 Тип модели: Линейный Упругий Изотропный Критерий прочности по умолчанию: Неизвестно Предел текучести: 3.8e+008 N/m^2 Предел прочности при растяжении: 6.4e+008 N/m^2 Твердое тело 1(Повернуть1)(вал)Рисунок 5.3 - Свойства материала

Имя крепленияИзображение крепленияДанные крепленияЗафиксированный-1Объекты: 1 грани Тип: Зафиксированная геометрия Зафиксированный-2Объекты: 1 грани Тип: Зафиксированная геометрия Рисунок 5.4 - Места опор

Имя нагрузкиЗагрузить изображениеЗагрузить данныеСила-1Объекты: 1 грани, 1 плоскость(и) Справочный: Сверху Тип: Приложить силу Значения: ---, ---, 1470 N Рисунок 5.5 - Место приложения силы

Тип сеткиСетка на твердом телеИспользуемое разбиение:Стандартная сеткаАвтоматическое уплотнение сетки:ВыклВключить автоциклы сетки:ВыклТочки Якобиана4 ТочкиРазмер элемента16.5694 mmДопуск0.828472 mmКачество сеткиВысокаяВсего узлов18305Всего элементов11511Максимальное соотношение сторон25.642% элементов с соотношением сторон < 382% элементов с соотношением сторон > 101.99% искаженных элементов (Якобиан)0Рисунок 5.6 - Информация о сетке

Рисунок 5.7 - Построенная сетка

ИмяТипМинМаксStressVON: Напряжение Von Mises0.110224 N/m^2 Узел: 59239.1499e+006 N/m^2 Узел: 12168 вал-SimulationXpress Study-Напряжение-StressРисунок 5.8 - Напряжение со школой значений при прогибе вала

ИмяТипМинМаксDisplacementURES: Результирующее перемещение0 mm Узел: 900.0031142 mm Узел: 13832

Рисунок 5.9 - Прогиб вала

ИмяТипМинМаксFactor of SafetyМаксимальное напряжение von Mises41.5305 Узел: 121683.44753e+009 Узел: 5923

Рисунок 5.10 - Запас прочности

По приведенным выше рисункам можно сделать следующие выводы:

1)максимальное напряжение при прогибе вала равно 9149901 Н/мІ;

2)максимальный прогиб вала составляет 0,003 мм;

)запас прочности превышает допустимые пределы, [1].

6 Специальная часть. Увеличение срока службы токопроводящих щеток фазного ротора.

.1 Технико - экономическое обоснование предлагаемой конструкции

У асинхронных двигателей с фазным ротором наряду с хорошими тяговыми характеристиками и широким диапазоном регулировки скоростей есть свои слабые стороны. Одна из наиболее значимых проблем - это износ контактных колец и токосъемных щеток. Вследствие этого явления увеличивается количество ремонтов, а следовательно увеличиваются затраты на эксплуатацию машины вцелом.

Асинхронные двигатели, имеющие контактные кольца для вывода концов роторной обмотки, иногда выполняются для работы в качестве двигателей с регулируемой скоростью. В этих случаях контактные кольца работают с постоянно налегающими щётками, и выполнение таких колец получается наиболее простым.

.2 Описание конструкции устройства для подъема щеток

В малых машинах применяются контактные кольца, запрессованные в пластмассу. Для посадки на вал кольца имеют стальную втулку, наружная поверхность которой накатывается для лучшего сцепления с пластмассой, [5].

Контактные кольца крупных машин, роторная обмотка которых по окончани процесса пуска замыкается накоротко, имеют приспособление для короткого замыкания колец и подъема щеток. Каждое из колец с короткозамыкающим устройством имеет по две токовыводящих шпильки. Одна из них выводится внутрь машины для присоединения колец к проводникам, идущим из обмотки, другая же выводится в противоположную сторону и снабжается на конце контактной пружинящей планкой. Эти контактные планки замыкаются накоротко кольцом, надвигаемым на них при помощи особого приспособления. Это кольцо выполнено из стали, но в тех местах где оно соприкасается с контактными планками, в него запресованы медные пластины. Стакан по цилиндрической поверхности скользит короткозамыкающее кольцо, определенным образом фиксируется относительно втулки, несущей кольца. Эту роль выполняет стопорный винт. Короткозамыкающее же кольцо связано со стаканом шпонкой, благодаря которой контактные медные пластины короткозамыкающего кольца оказываются точно против выводных планок из контактных колец. Фиксация короткозамыкающего кольца в его двух крайних положениях происходит посредством двух штифтов, поджимаемых пружинами.

Перемещение коротко замыкающего кольца и подъем щеток производится специальным приспособлением. Пальцы несущие щеткодержатели в месте посадки щеткодержателей опресовываются изоляцией. Палец выполняется поворотным, сидящим на неподвижной оси с закрепленным на нем кулачком. Кулачки имеют придаток в виде косо поставленного гребня, воздействием на который роликами поворачиваются кулачок и закрепленный с ним палец, [3].

Для перемещения короткозамыкающего кольца имеется загнутый в виде открытого стремени поводок, закрепленный в осях, поддерживаемых вилками. перемещение поводка осуществляется эксцентриком. При поворачивании рукояти эксцентрик передвигает верхний конец поводка; нижний конец поводка своими роликами перемещает короткозамыкающее кольцо. Ролики при этом, воздействуя на гребень кулачков, поворачивают пальцы, на которых расположены щеткодержатели. Таким образом,при надвигании короткозамыкающего кольца на контактные кольца планки щетки приподымаются. При смещении короткозамыкающего кольца в обратную сторону щетки снова опускаются на контактные кольца.

Эскиз приспособления для подъема щеток приведен на рисунке 10.

Рисунок 6.1 - Приспособление для поднятия щеток

7 Технологическая часть. Изготовление статорной обмотки асинхронного двигателя

.1 Технологический анализ

Технология производства обмоток имеет специфические особенности, резко отличающие ее от технологии производства других деталей электрических машин. Это объясняется тем, что в обмотках медные или алюминиевые провода комбинируют различными способами с изоляционными материалами. Большое число витков обмотки и слоев изоляционных материалов сильно увеличивает погрешности на размеры обмоток. К обмоткам предъявляют ряд требований: электрическая и механическая прочность изоляции, нагревостойкость, химостойкость и др.

Обмотка машины является очень существенной частью, так как в ней создаётся э. д. с. и происходит процесс преобразования энергии. В зависимости от назначения, мощности и условий работы машины обмотки имеют различное конструктивное устройство. В машинах переменного тока используются следующие основные типы обмоток: 1) катушечные, 2) стержневые, 3) специальные. Катушечные обмотки изготовляют из изолированного медного или алюминиевого провода круглого поперечного сечения, стержневые и специальные - из шин прямоугольного поперечного сечения. Специальные обмотки применяют для короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей, для пусковых и успокоительных обмоток синхронных машин, для одноякорных преобразователей и т. д.

Конструктивно обмотки могут быть выполнены в зависимости от расположения их в пазах однослойными и двухслойными, в зависимости от их изготовления - ручными и шаблонными, в зависимости от числа пазов на полюс и фазу q - с целым и с дробным числом. В машинах переменного тока преимущественно применяют двухслойные обмотки. В машинах малой мощности используют однослойную обмотку , изготовление которой встречает затруднения. При однослойном расположении активных проводников в пазах лобовые соединения, находящиеся на торцовых сторонах статора или ротора, окажутся лежащими в одной плоскости, что вынуждает увеличивать размеры лобовых частей, а следовательно и всей машины.

Катушки одной фазы однослойной обмотки состоят из активных проводников, отстоящих один от другого на расстоянии шага обмотки, примерно равного полюсному делению, т.е. расстоянию между центрами разноимённых полюсов. Также, в однослойной обмотке лобовые соединения могут находиться в различных плоскостях, если изменён порядок соединения активных проводников. Однако при такой обмотке катушки имеют различную величину, а, следовательно, требуется несколько шаблонов для изготовления такой обмотки.

В двухслойных обмотках активный проводник, расположенный в верхнем слое паза, соединяется с проводником, расположенным в нижнем слое паза, который отстоит от начального на расстоянии шага обмотки по пазам. При такой обмотке лобовые соединения не пересекаются и находятся в различных плоскостях, что даёт возможность выполнить шаблонную обмотку при одинаковых размерах и форме катушек. Это позволяет выполнить лобовые части компактными, с минимальными размерами.

Рисунок 7.1 - Развернутая схема двухслойной петлевой обмотки

В нашем случае для привода мостового крана целесообразно выбрать статорную обмотку двухслойной петлевой ( рис. 7.1 ). Относительная простота и высокая степень автоматизации производства подтверждают сделанный выбор.

Рисунок 7.2 - Магнитопровод статора с обмоткой

- пазовая изоляция; 2 - проводник; 3 - пазовый клин; 4 - межслойная изоляция; 5 - зубец статора

Рисунок 7.3 - Паз статора с заполнением

.2 Процесс изготовления двухслойной петлевой обмотки статора асинхронного двигателя

Рассмотрим процесс изготовления статорной обмотки асинхронного двигателя в серийном производстве.

Таблица 7.1 Маршрутно - технологическая карта изготовления статорной обмотки асинхронного двигателя

Номер операцииНазвание операцииОборудование051. Полуавтоматическая штамповка пазового короба. 2. Формовка пазового короба. 3. Укладка пазового короба в паз Полуавтоматический станок типа ИПС для изолировки пазов10НамоточнаяНамоточный станок Переносная головка15НамоточнаяВтяжное устройство20Монтажная 1. Закрыть пазовый короб 2. Вставить клинПодбойка Гладилка Разжимная траверса Обойма Стальной стержень Пневматический молоток Текстолитовый клин25Формовочная 1. Формирование лобовых частейПресс шаблонный30Монтажная 1. Сварка схемы обмотки и выводных концов.Паяльная ванна Механизм перемещения статора Припой35Изолировочная 1. Изолирование выводных концов обмотки.Изоляционные трубки401. Обмотать лобовые части обмотки стеклолентой.Бандажировочный станок Стеклолента45СушильнаяТранспортное устройство Сушильная печь50КонтрольнаяЩуп для измерения сопротивления обмоток Мегомметр Штангенциркуль55ПропиточнаяУстановка для непрерывной пропитки Водноэмульсионный лак Транспортное устройство60СушильнаяТранспортное устройство Сушильная печь65КонтрольнаяЩуп для измерения сопротивления обмоток Мегомметр Штангенциркуль Весы

7.3 Технологическая инструкция на операцию 15 - намоточная

1.Установить статор на подставку.

2.Разместить первую катушечную группу у торца статора.

.Уложить одну сторону катушки №1 в паз №1, оставив противоположную сторону в расточке статора.

.Уложить одну сторону катушки №2 в паз №2, оставив противоположную сторону в расточке статора.

.Уложить одну сторону катушки №3 в паз №3, оставив противоположную сторону в расточке статора.

.Уложить одну сторону катушки №4 в паз №4, оставив противоположную сторону в расточке статора.

.Уложить одну сторону катушки №5 в паз №5, оставив противоположную сторону в расточке статора.

.Уложить одну сторону катушки №6 в паз №6, оставив противоположную сторону в расточке статора.

.Разместить вторую катушечную группу у торца статора.

.Повторить позиции 3,4,5,6,7,8 для пазов 7,8,9,10,11,12 соответственно.

.Заложить в пазы 7-12 включительно изоляционные прокладки.

.Опустить свободную сторону катушки №1 в паз №7.

.Опустить свободную сторону катушки №2 в паз №8.

.Опустить свободную сторону катушки №3 в паз №9.

.Опустить свободную сторону катушки №4 в паз №10.

.Опустить свободную сторону катушки №5 в паз №11.

.Опустить свободную сторону катушки №6 в паз №12.

.Повторить позиции 2-17 для катушек 3,4,5,6 и оставшихся пазов соответственно до полного заполнения всех пазов статора.

1 - магнитопровод статора; 2 - паз; 3 - катушки

Рисунок 7.4 - Эскиз статора с катушками

В технологической части данной работы составлены маршрутно - технологическая карта изготовления статорной обмотки асинхронного двигателя и технологическая инструкция на намоточную операцию, что является основной частью технологии производства электрических машин и важнейшей документацией для рабочего-сборщика.

8 Организационно - экономическая часть

.1 Расчет трудоемкости выполнения отдельных этапов и разработки в целом

Рассчитаем трудоемкость опытно-конструкторской работы на основе данных о норме времени и трудоемкости, установленных на разработку чертежей, схем, текстовых конструкторских документов и прочей документации.

Результаты расчета отражены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Расчет трудоемкости разработки рабочих чертежей

Наименование рабочей документацииКоличествоФорматТрудоемкостьПоправочный коэффициентТрудоемкость с учетом поправочного коэффициентаК1К2К312345678Сборочный чертеж1А136,21,01,051,141,8Габаритный чертёж1А1111,01,051,112,7Ротор1А21,81,01,051,12,1Магнитопровод ротора1А31,61,01,051,11,8Статор обмотанный1А21,81,01,051,12,1Лист статора1А31,61,01,051,11,8Станина1А22,11,01,051,12,4Вал1А23,21,01,051,13,7Щит подшипниковый1А23,21,01,051,13,7Крышка подшипника2А32,81,01,01,16,5Кожух вентилятора1А31,21,01,01,11,3Чертеж электрической схемы1А37,50,41,01,13,3Технологическая схема производства1А17,01,01,01,17,7Маршрутная карта10А43,51,01,01,138,5Операционная технологическая карта35А43,51,01,01,1134,8Технические условия3А43,11,01,01,110,2Программа и методика испытаний5А431,01,01,116,5Ведомость покупных изделий1А461,01,01,16,6Спецификация8А431,01,01,126,4Ведомость спецификаций Итого2А44,51,01,01,19,2Итого333,2

Общая трудоемкость ОКР (Токр) определяется по формуле

%, (8.1)

где - трудоемкость разработки данного этапа, нормо-ч;

- удельный вес данного этапа в общей трудоемкости.

нормо-ч.

Расчет общей трудоемкости разработки производится по таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Расчет общей трудоемкости разработки

Наименование стадий (этапов)Удельный вес, %Трудоемкость, чел.-ч1. Техническое предложение5151,42. Эскизный проект18545,33. Технический проект32969,34. Разработка рабочей документации 4.1 Разработка и выпуск рабочих чертежей45 111363 333,2Всего по теме1003029

.2 Определение состава и численности исполнителей

Распределим общую трудоемкость каждого этапа ОКР между конкретными профессиональными группами.

Результаты расчетов приведены в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Трудовые затраты по этапам ОКР основных групп исполнителей

Наименование этапаНормативные затраты рабочего времени по группам, нормо-чКонструкторыТехнологиТехники-чертежникиОбщая трудоемкость этапа, Т1%нормо-ч%нормо-ч%нормо-ч%нормо-ч123456789Техническое предложение701061522,71522,7100151,4Эскизное проектирование70381,7201091054,5100545,3Техническое проектирование50484,620193,930290,8100969,3Разработка рабочей документации20272,635477,045613,41001363Всего по ОКР1244,9802,6981,43028,9

Действительный фонд рабочего времени одного работающего находим по данным таблицы 8.4.

Таблица 8.4 - Баланс рабочего времени одного работающего

ПоказателиВеличинадничасы1. Календарный фонд времени Fк, дн.31-2. Число нерабочих дней Fнр, дн.8-3. Номинальный фонд рабочего времени Fн, дн.23-4. Невыходы на работу Fнев, дн., в том числе:2-5. Явочный фонд рабочего времени Fя, дн.21-6. Продолжительность рабочего дня по режиму Тсм, ч-87. Внутрисменные потери рабочего времени, ч -0,28. Средняя продолжительность рабочего дня Тср, ч-7,89. Действительный фонд рабочего времени, Fд, ч-163,8

Необходимое количество исполнителей по теме определим согласно выражению (8.2)

, (8.2)

где - действительный (полезный) фонд времени одного работающего, ч (определяется по данным таблицы 8.4);

мес. - директивный срок выполнения разработки.

чел.

Расчетную численность исполнителей распределяем по составу групп исполнителей по теме, заносим данные в таблицу 8.5.

Таблица 8.5 - Состав группы исполнителей по теме

Категория сотрудниковУдельный вес, %Количество работниковКонструкторы42,83Технологи28,62Техники-чертежники28,62Всего1007Составим штатное расписание сотрудников (таблица 8.6).

Таблица 8.6 - Штатное расписание сотрудников

ДолжностьКол-во человекРазрядТарифный коэфф.Ставка 1-го разрядаОклад, р.Конструктор 2 категории2132,6181221,006393,16Конструктор 3 категории1112,2421221,002737,48Технолог 2 категории2132,6181221,006393,16Чертежники271,5461221,003775,20Итого719299

8.3 Расчет пропускной способности КБ

Расчет пропускной способности КБ на планируемый период представлен в таблице 8.7.

Таблица 8.7 - Расчет пропускной способности КБ

ПоказателиКонструкторыТехнологиТехники-чертежникиВсегоЧисленность персонала, чел3227Явочный фонд времени за директивный срок, дн636363-Средняя продолжительность рабочего дня, ч7,87,87,8-Продолжение табл. 8.7Пропускная способность, чел-ч1474,2982,8982,8Тпр=3439,8

Пропускная способность больше трудоемкости разработки, следовательно, конструкторское подразделение сможет выполнить работу в директивный срок без привлечения сторонних организаций.

.4 Расчет затрат на разработку изделия и договорной цены темы

Произведем расчет стоимости материалов, покупных изделий и полуфабрикатов, [6]. Результаты расчетов сведены в таблицу 8.8.

Таблица 8.8 - Расчет стоимости материалов, покупных изделий и полуфабрикатов

Наименование материалов, покупных изделий и полуфабрикатовЦена за единицу, рКол-воСумма, р1234Сталь 45736252Чугун23541242Провод ПЭВТЛ-2 1,6341,5165464Стержень медный311144354Контактные кольца1131113Щетки графитовые753225Шарикоподшипник1702340Электроизоляционные материалы1561156Электротехническая сталь 20136517511375Пластмассы3600,5180Лакокрасочная продукция1871187Продолжение табл. 8.8Нефтепродукты280,514Итого23902Транспортно-заготовительные расходы (10%)2390,2Всего с учетом транспортно-заготовительных расходов26292,2

Основная заработная плата определяется, исходя из нормативной трудоемкости выполнения ОКР по каждой группе исполнителей и усредненной часовой ставке одного работника в группе

, (8.3)

где - число профессиональных групп;

- часовая усредненная ставка зарплаты, р;

- нормативное время каждой профессиональной группы на выполнение ОКР, нормо-ч.

Усредненная часовая ставка одного работника, в каждой группе представлена в таблице 8.9.

Таблица 8.9 - Расчёт заработной платы исполнителей

ДолжностьМесячный оклад, рМесячный фонд времени, чТрудоемкость, чел-чЗаработная плата, рКонструктор 2 категории6393,16171,61244,921474,3Конструктор 3 категории2737,48171,6Технолог 2 категории3196,58171,6802,613844,8Технолог 2 категории3196,58171,6Чертежник1887,67171,6981,410795,4Чертежник1887,67171,6Итого3028,946114,5

Определим сметную стоимость темы, расчёт приведен в таблице 8.10.

Таблица 8.10 - Расчет сметной стоимости темы

Наименование затратСумма, рПримечание1231 Материалы и комплектующие изделия26292,2Таблица 132 Основная заработная плата46114,5Таблица 143 Дополнительная заработная плата6917,215 % от П.24 Страховые выплаты во внебюджетные социальные фонды18030,834 % от (П.2 + П.3)Продолжение табл. 8.105 Накладные расходы14481,320 % от (П.1 + П.2)6 Сметная стоимость111836П.1+П.2+…+П.5

.5 Расчет цены разработки

Цену разработки (Ц) рассчитаем на основе нормативной рентабельности по формуле

, (8.4)

р.

где S - сметная стоимость разработки, р;

Пн - нормативная прибыль, р. (10% от сметной стоимости).

, (8.5)

р,

.6 Анализ технической прогрессивности новой конструкции

Для оценки технического уровня необходимо сопоставить конструктивные параметры анализируемого изделия и товара-конкурента с уровнем, заданным потребностью покупателя, что представлено в таблице 8.11.

Таблица 8.11 - Значения параметров сравниваемых машин

ЗначениеДвигатель - аналог МТН 511-6 ЗАО «Сибэлектромотор»Проектируемый двигательДвигатель - эталонМасса, кг370300290Момент, Н.м 486438497Мощность, кВт3737378.7 Расчет годовых эксплуатационных издержек потребителя

Принимаем цену базовой конструкции: р.

Проведем расчет годовых эксплуатационных издержек потребителя.

Затраты на электроэнергию определяются по формуле

, (8.6)

где р. - цена электроэнергии за КВт·ч;

КВт, КВт - потребляемые мощности соответственно нового и базового электродвигателей;

ч - время работы базового изделия в год;

ч - время работы нового изделия в год.

р,

р.

Рассчитаем амортизационные отчисления нового двигателя

, (8.7)

р.

где % - норма амортизации;

р. - значение нижнего уровня цены (см. пункт 7.10).

Рассчитаем амортизационные отчисления двигателя - аналога

, (8.8)

р,

Расчет годовых издержек потребителя сводим в таблицу 8.12.

Таблица 8.12 - Расчет годовых издержек потребителя

Наименование расходовСумма, рДвигатель - аналог МТН 511-6 ЗАО «Сибэлектромотор»Новая конструкция1 Затраты на электроэнергию, р2672252404502 Заработная плата обслуживающего персонала, р5397,75397,73 Материалы, покупные изделия используемые при эксплуатации изделия10648,9692Всего283271,6246539,7

.8 Расчет полезного эффекта товара в эксплуатации

Согласно паспортным данным нормативный срок службы базового изделия составляет лет.

Нормативный срок службы нового изделия, ввиду отсутствия кардинальных изменений элементов конструкции, принимаем равным сроку службы базового - лет.

Полезный эффект нового изделия в эксплуатации представляет стоимостную оценку изменения его потребительских свойств, оказывающих влияние на долговечности применяемых изделий, экологические и социальные показатели. Полезный эффект считается по формуле:

, (8.9)

где - коэффициент технического прогресса,

- коэффициент учета изменения срока службы нового изделия по сравнению с базовым, рассчитывается согласно выражению (7.11)

(10)

где - нормативный коэффициент экономической эффективности,

- изменение текущих издержек эксплуатации у потребителя при использовании им нового оборудования взамен базовой конструкции

, (8.11)

р,

где - годовые издержки товара конкурента,

- годовые издержки новой конструкции,

р,

.9 Определение цены нового изделия

Для установления цены на новую конструкцию изделия необходимо определить ее верхний уровень, образуемый спросом, и нижний уровень, образуемый издержками. Окончательная цена будет лежать в интервале нижнего и верхнего уровня с ориентацией на цену конкурентов.

Определим нижний уровень цены

, (8.12)

где - сумма полной себестоимости, р;

- нормативная прибыль,

, (8.13)

где р. - стоимость основных материалов и покупных полуфабрикатов (по таблице 13);

- доля основных материалов и покупных полуфабрикатов в общих затратах.

р,

, (8.14)

р,

р.

Верхний уровень цены определяется на основе стоимостной оценки улучшения потребительских свойств товара, при которой обеспечивается относительное его удешевление в эксплуатации:

, (8.15)

где - коэффициент учета полезного эффекта в цене нового изделия.

р.

Верхний уровень цены превосходит нижний уровень почти в 4 раза:

, (8.16)

.

Верхний уровень цены выше нижнего на 378 %, что свидетельствует о целесообразности вывода изделия на рынок.

Показатели, определяющие цену нового изделия, сведем в таблицу 8.13.

Таблица 8.13 - Показатели, определяющие цену нового изделия

ПоказателиЗначения1 Полная себестоимость нового изделия, р26292,22 Нижний уровень цены нового изделия, р48331,253 Верхний уровень цены нового изделия, р2310944 Цена товара-конкурента, р1273545 Коэффициент технической прогрессивности1,016 Коэффициент изменения функциональных возможностей17 Окончательная цена нового изделия, р125000

.10 Определение цены потребления

Цена потребления включает затраты, которые связаны с приобретением и его эксплуатацией в течение нормативного срока службы.

, (8.17)

где - суммарные разовые расходы, р,

- суммарные текущие расходы, р,

- цена нового двигателя, р.

Рассчитаем возможные виды данных затрат для нового изделия и конкурента по форме, представленной в таблице 8.14.

Таблица 8.14 - К расчету цены потребления

Вид затратНовое изделиеИзделие- конкурент1231 Цена изделия Ц, р без НДС125000127354Продолжение табл. 8.142 Транспортные расходы , р450045003 Расходы на установку и демонтаж , р650070004 Суммарные разовые расходы , р1360001388545 Страховые взносы , р125012756 Издержки потребителя И, р246539,7283271,67 Суммарные текущие расходы , р247789,7284546,68 Цена потребления Цп, р383789,7423400,6

Коэффициент цены потребления

, (8.18)

.

Показатель , что говорит об уменьшении суммарных затрат потребителя при эксплуатации новой машины по сравнению с существующим аналогом.

.11 Определение конкурентоспособности нового изделия

Коэффициент конкурентоспособности

, (8.19)

где - коэффициент соответствия норматива,

= 1 - коэффициент изменения функциональных возможностей

.

Показатель конкурентоспособности К>1, следовательно новое изделие конкурентоспособно и будет пользоваться спросом на рынке.

9 Безопасность и экологичность

.1 Безопасность производственной среды

Анализ условий труда

Согласно ГОСТ 12.3.003-74 «Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы», при производстве статорных обмоток асинхронных электродвигателей возникают следующие опасные и вредные факторы:

повышенная загазованность воздуха;

повышенная и пониженная температура, влажность рабочей зоны;

повышенный уровень шума;

повышенное напряжение в электрической цепи;

недостаточная освещенность рабочей зоны;

движущиеся элементы производственного оборудования;

повышенные температуры поверхностей рабочей зоны;

повышенная вибрация.

Опасные факторы

Повышенная загазованность воздуха

Основным источником повышенной загазованности воздуха являются пропиточно - сушильные отделения. Вредные вещества появляются при сушке обмоток пропитанных лаками и компаундами.

Содержание вредных веществ в воздухе должно быть не больше значений, установленных ГОСТ 12.1.055-88 Воздух рабочей зоны. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности ГОСТ 12.1.007-76 Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны показаны в таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Вредные вещества в воздухе рабочей зоны

ВеществоПредельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны, мг/м3Класс опасностиАгрегатное состояниеАмилацетат100IVПАцетон200IVПТолуол50IIIПБутилацетат200IVПЭтилцеллозольв (этиловый эфир этиленгликоля)10IIIП

Пары амилацетата оказывают достаточно сильное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, носа, горла. Сильное раздражение глаз появляется сразу же после воздействия паров в концентрации 110-150 мг/ м3.

Ацетон малотоксичен, также считается, что он не вызывает хронических болезней при использовании основных методов предосторожностей при работе с ним. Ацетон обладает возбуждающим и наркотическим действием, поражает центральную нервную систему, способен накапливаться в организме, в связи с чем токсическое действие зависит не только от его концентрации, но и от времени воздействия на организм.

Вдыхание толуола представляет собой наибольшую опасность для здоровья человека особенно на центральную нервную систему. Первыми симптомами отравления являются: головная боль, незначительная сонливость головокружение, раздражение носа, горла и дыхательных путей, легкая тошнота, плохая координация.

Порог восприятия запаха бутилацетата примерно 0,03 мг/л. При большей концентрации появляется слабое раздражение (царапанье в горле) после минутного воздействия, при 5-минутном воздействии очень слабое раздражение глаз и верхних дыхательных путей, жалобы на значительное раздражение горла.

Для защиты человека от воздействия вредных веществ осуществляется следующие мероприятия:

) замена токсических веществ нетоксическими;

) сушильно-пропиточные отделения оборудуются пропиточно вытяжной вентиляцией;

) использовать газоанализаторы для контроля качества производственного воздуха.

) хранить лаки, растворители и готовить пропиточные составы нужно в отдельных помещениях;

) совершенствование конструкций оборудования;

) используют индивидуальные средства защиты: респираторы, комбине-зоны, халаты, и перчатки.

Повышенное напряжение в электрической цепи

При работе производственного оборудования может произойти пробой изоляции на корпус, вследствие чего возникает опасность поражения человека электрическим током переменного напряжения в 380 В и частоты в 50 Гц.

Электрический ток, проходя через живые ткани, оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействия. Это приводит к различным нарушениям в организме, вызывая как местные повреждения тканей и органов, так и общее повреждение организма. Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. При токах, больших 10 - 15 мА, человек неспособен самостоятельно освободиться от токоведущих частей и действие тока становится длительным.

При длительном воздействии токов величиной несколько десятков миллиампер и времени действия 15 - 20 секунд может наступить паралич дыхания и смерть. Токи величиной 50 - 80 мА приводят к фибрилляции сердца, которая заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца, в результате чего прекращается кровообращение и сердце останавливается.

Ожоги происходят вследствие теплового воздействия тока, проходящего через тело человека, или от прикосновения к сильно нагретым частям электрооборудования, а также от действия электрической дуги. Наиболее сильные ожоги происходят от действия электрической дуги в сетях 35 - 220 кВ и в сетях 6 - 10 кВ с большой емкостью сети.

Воздействие тока на организм человека по характеру и последствиям поражения зависит от следующих факторов: величины тока; длительности воздействия тока; частоты и рода тока; приложенного напряжения; пути прохождения тока через тело человека; состояния здоровья человека и фактора внимания.

ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов указаны в таблице 9.2.

Таблица 9.2- Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов

Род токаUпр, В не болееI, мАПеременный 50 Гц20,3

Основные меры защиты от поражения электрическим током: электрическое разделение сети; использование двойной изоляции, использование защитного заземления, использование автоматического отключения источника питания; применение специальных защитных средств.

Повышенная и пониженная температура, влажность рабочей зоны

Причинами повышенной температуры и влажности является: работающие станки, оборудование для пайки, специальное оборудование в виде сушильных печей. Устройство для сушки представляет собой шкаф с двойными стенками, пространство между которыми заполнено нетеплопроводным материалом. В процессе сушки изделия нагреваются до температуры свыше 100°С. Всё это может привести к повышению температуры рабочей зоны. Оптимальные и допустимые нормы микроклимата изложены в ГОСТ 12.1.005-88 (в зависимости от времени года и категории работ) и приведены в таблице 9.3.

Работа в условиях высокой температуры сопровождается интенсивным потоотделением, что приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водорастворимых витаминов, вызывает серьезные и стойкие изменения в деятельности сердечнососудистой системы, увеличивает частоту дыхания, а также оказывает влияние на функционирование других органов и систем - ослабляется внимание, ухудшается координация движений, замедляются реакции и т.д.

Таблица 9.3 - Оптимальные нормы микроклимата

ПериодКатегория работОптимальная температураОтносительная влажностьСкорость движения воздуха, м/сХолодныйЛёгкая I20-2340-600,2ТёплыйЛёгкая I22-2540-600,2

При воздействии на организм человека отрицательных температур наблюдается сужение сосудов пальцев рук и ног, кожи лица, изменяется обмен веществ. Низкие температуры воздействуют также и на внутренние органы, и длительное воздействие этих температур приводит к их устойчивым заболеваниям.

Влажность воздуха оказывает большое влияние на терморегуляцию организма. Повышенная влажность (более 85%) затрудняет терморегуляцию, а низкая (ниже 20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек. Скорость движения воздуха оказывает влияние на распределение вредных веществ в помещении. Оптимальные микроклиматические условия обеспечивают ощущение теплового комфорта в течение рабочей смены, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, поддерживают высокий уровень работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия не должны вызывать нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.

Среди мер для поддержания благоприятных микроклиматических условий можно выделить следующие: применение вытяжных устройств, кондиционеров, дополнительных отопительных приборов, систематическое проветривание помещения, использование спецодежды.

Освещенность рабочей зоны

Главными причинами недостаточной освещенности рабочей зоны является малые световые проемы в наружных стенах, отсутствие проемов в перекрытиях, отсутствие световых проемов в местах перепада высот смежных пролетов зданий, а также плохое искусственное освещение.

Нарушения зрения, связанные с недостатками системы освещения, являются обычным явлением. Из-за способности зрения приспосабливаться к недостаточ-ному освещению человек часто относится к этому без должной серьезности.

Недостаточное освещение вызывает зрительный дискомфорт, выражающийся в ощущении неудобства или напряжённости. Длительное пребывание в условиях зрительного дискомфорта приводит к отвлечению внимания, уменьшению сосредоточенности, зрительному и общему утомлению. Кроме создания зрительного комфорта свет оказывает на человека психологическое, физиологическое и эстетическое воздействие.

При недостаточном освещении человек быстро устает и работает менее продуктивно, ухудшается настроение и самочувствие, Плохое освещение может привести к профессиональному заболеванию (близорукости).

Естественное и искусственное освещения в помещениях регламентируется нормами СНиП 23 - 05 - 95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном сведены в таблицу 9.4.

Таблица 9.4 - Нормы освещенности при совмещенным освещением

Характеристика зрительной работыНаименьший размер объекта различения, ммРазряд зрительной работыКонтраст объекта с фономХарактеристика фонаИскусственное освещениеЕстественное освещениеОсвещенность, лкКЕО, %при системе комбинированного освещенияпри системе общего освещенияпри верхнем или комбинированном освещ.при боковом освещ.Средней точностиСв.0,5 до 1,0IVМалый Средний БольшойТемный Средний Светлый750 400 300300 200 15041,5

Для устранения плохой освещенности рабочей зоны необходимо выполнять следующие требования:

осуществлять тщательный уход за установками естественного и искус-ственного освещения;

стены и потолки производственного помещения окрасить в светлые тона при относительно небольшой насыщенности и высоком коэффициенте отражения;

изменить расположения рабочих мест с их перемещением в зону с достаточным освещением;

производить своевременную чистку стекол.

.2 Расчет заземления

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.

Согласно требованиям ПУЭ, заземление обязательно во всех электроустанов-ках при напряжении 380 В и выше переменного тока, 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках - при напряжении 42 В и выше переменного тока, 110 В и выше постоянного тока.

В электрических установках заземляются корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, вторичной обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы РУ, РП, ЩСУ, РЩ, ЩО, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.

Заземление, предназначено для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки называется рабочим заземлением. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функций или нарушается режим работы электроустановки.

В качестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубы, металлические трубопроводы, проложенные в земле, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов, металлические и железобетонные конструкции зданий, находящиеся в соприкосновении с землей, свинцовые оболочки кабелей, заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством грозозащитным тросом, рельсовые подъездные пути при наличии перемычек между рельсами.

Различают выносные и контурные виды заземления. Принимаем контурное заземление для группы оборудования. В качестве заземлителей используем стальные стержни диаметром d = 35-50 мм. Почва суглинок, удельное сопротивление g = 1·102 Ом/м.

Число заземлителей n - 10, расстояние между ними a - 3 м, длина стержня l - 3 м, расстояние от поверхности грунта до заземлителя t = 1м.

Рисунок 9.1 - Электрическая схема заземления

Расчетное сопротивление одиночного вертикального заземлителя.

; (9.1)

Ом.

Сопротивление соединительной полосы. Ширина полосы 40 мм.

, (9.2)

Ом.

где м - ширина полосы,

- длинна контура;

, (9.3)

м.

Сопротивление контура:

, (9.4)

Ом.

где - коэффициент экранирования полосы,

- коэффициент экранирования вертикального заземлителя.

Рисунок 9.2 - Принципиальная схема заземления

Рисунок 9.3 - Схема размещения стержней заземлителя

Сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора на стороне 0,4 кВ согласно ПУЭ должно быть не более 4 Ом. Таким образом, мы видим что требуемое условие выполнено (3,28 Ом < 4 Ом).

.3 Экологичность проекта

Анализ возможных негативных воздействий технологического процесса на окружающую среду

При изготовлении статорной обмотки используются различные вредные вещества, рассмотренные выше. Они попадают в воздух (сброс вредных веществ в сточные воды не производится) и негативно влияют на человека, а также загрязняют окружающую среду. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе показаны в таблице 9.5.

Отходы от сортамента медной проволоки отправляются на переплавку.

Таблица 9.5 - Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе населенных мест

ВеществоПредельно допустимая концентрация в воздухе, мг/м3Средне суточная (окружающая среда)Максимально разовая (окружающая среда)Ацетон (4)20,5Толуол (3)51Бутилацетат (4)2,51Амилацетат (4)1,50,5Этилцеллозольв (3) 0,50,075

Меры защиты окружающей среды

Для защиты окружающей среды от вредных веществ используется мокрые пылеуловители (рисунок 9.4).

Загрязненный воздух проходит через устройство для центрифугирования, сталкиваясь с потоком воды, который поглощает все загрязнения. Очищенный воздух, проходит через специальные осадители, на которых осаждаются оставшиеся капли воды и после замедления в расширительной камере выпускается наружу.

Вода с пылью собирается в резервуаре внизу установки и специальным насосом возвращается в оборот, при этом уровень воды в резервуаре остается постоянным и контролируется электронным устройством проверки уровня. Уровень очистки составляет: для частиц размером до 5 мкм - 95%, для частиц размером 25 мкм - 99,8%.

Рисунок 9.4 - Мокрый пылеуловитель

В отличие от тканевых фильтрующих установок, которые после какого-то времени работы требуют регенерации (очистки загрязненных фильтров), такая установка не подвержена таким загрязнениям и поддерживает постоянный поток и напор воздуха.

9.4 Чрезвычайные ситуации

Оценка возможности возникновения чрезвычайных ситуации и защита от них

Самые распространенные ЧС - это пожары и взрывы. Происходят они из-за применения большого количества легковоспламеняющихся жидкостей, короткого замыкания, человеческого фактора, поломки производственного оборудования. Основными поражающими факторами при пожаре или взрыве является высокая температура горения, взрывная волна, воздействие токсичных продуктов горения, открытый огонь.

На предприятии должна стоять система оповещения персонала и проживающего вблизи объекта населения, о возникшей на нем чрезвычайной ситуации. Персонал обязан проходить каждый год инструктаж по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций в очаге поражения.

Пожарная безопасность

Основными горючими веществами на предприятии являются лаки для пропитки обмотки и масла.

Согласно нормам пожарной безопасности НПБ 105-03, данное производственное помещение относится к категории Б по пожароопасности, т.к в помещении находятся горючие пары, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С.

Одними из возможных причин возникновения пожара являются: короткое замыкание в электропроводке, человеческий фактор, курение в неположенном месте, искра от падения предмета и т.д.

Методы защиты:

замена пожароопасных веществ на негорючие вещества и материалы;

располагают сушильно-пропиточные отделения в отдельных цехах;

хранение лаков и растворителей в специальных помещениях;

установить систему пожаротушения;

первичные средства пожаротушения;

Основы противопожарной защиты предприятия определены стандартами ГОСТ 12.1.004-86 Пожарная безопасность. Система пожарной защиты включает комплекс мероприятий, необходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьшения его последствий.

Согласно нормам в помещении должно быть следующее пожарное оборудование: ящики с песком; огнетушители; наличие необходимого количества выходов; пожарная сигнализация; пожарные краны с рукавами длинной 30 м и на высоте 1,5 м от пола.

Заключение

асинхронный двигатель ротор

В дипломном проекте был спроектирован трёхфазный асинхронный двигатель с фазным ротором серии 4А со степенью защиты IP44. Расчёт был выполнен в соответствии с техническим заданием и в полном объёме.

В электромагнитном расчёте содержатся вопросы по расчёту параметров, рабочих и пусковых характеристик двигателя. Заданием на дипломное проектирование предусмотрен расчет вала на жёсткость и прочность.

Экологическая оценка спроектированного двигателя показывает, что все факторы, связанные с воздействием машины на окружающую среду ниже предельно допустимых норм. По результатам технико-экономической оценки электродвигатель конкурентоспособен.

В результате проведенного электромагнитного расчета были установлены следующие основные данные:

) номинальная мощность Р2н = 37 кВт;

) номинальное напряжение Uн = 220/380 В;

) номинальная частота вращения nн = 955 об/мин;

) коэффициент полезного действия ?н = 0,897;

) коэффициент мощности cos? = 0,884;

) ток статора Iн = 70,8 A;

) номинальное скольжение sн = 0,028.

Спроектированный двигатель полностью соответствует требованиям, предъявляемым к аналогичным двигателям в соответствии с действующими стандартами.

Список литературы

. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов. Под ред. И.П. Копылова. - М.: Энергия, 1980. - 496 с., ил.

. Дипломное проектирование. Оформление расчетно - пояснительной записки и графической части. СТП ВГТУ 004-2003. - Воронеж: ВГТУ, 2003. - 42 с.

. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А. Е. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская . - М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с., ил.

. Сайт ru.wikipedia.org.

. Конструкция электрических машин: Справочник/ А. Е. Алексеев. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1958. - 428 с., ил.

. Производство электрических машин: Справочник/ Н. В. Виноградов. - М.: Энергия, 1970. - 288 с., ил.

Содержание Введение Патентное исследование Электромагнитный расчет .1 Выбор главных размеров .2 Определение числа пазов статора, числа витков

Больше работ по теме: