Реферат: Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя

Министерство образования РоссийскойФедерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования

«

Факультет Автоматики и вычислительнойтехники

Кафедра Вычислительной техники иприкладной математики

Специальность 2204 Программноеобеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем управления

Допустить к защите

Заведующий кафедрой

. / /

«»мая2005г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

На тему: Расчет параметров асинхронногоэнергосберегающего

электродвигателя

Студента

(фамилия, имя, отчество)

Руководитель/ Леднов Анатолий Викторович/

(подпись, дата)

Задание получил/ Ремизов Юрий Павлович/

(подпись, дата)

2005

РЕФЕРАТ

Тема дипломного проекта: «Расчетпараметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя».

Ключевые слова: параметр,зависимость, формула, сценарий, путь решения, база данных.

Объект исследования – расчетпараметров электродвигателя.

Цель работы – создание компьютернойпрограммы для расчета и исследования энергосберегающего асинхронного двигателяс индивидуальными номинальными данными.

В результате в среде разработки Borland C++ Builderбыла создана компьютерная программа «Электродвигатель». С помощьюинструментальных средств, этой программы проведен расчет параметровасинхронного электродвигателя.

Для работы приложения необходимоналичие интерфейса «Microsoft ActiveX Data Objects» (ADO). Минимальные системные требования Pentium II 300 с 64 мегабайтами оперативной памяти, оперативной памятиоперационная система Microsoft Windows.

Разработанный программный продуктрекомендуется для специалистов в области электромашиностроения, электроприводаи ремонта электрических машин.

Объем отчета 87 страниц. Отчетсодержит 30 таблиц, 22 иллюстрации и одно приложение. В работе использовалось 6литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

1.1.1 Устройство асинхронных двигателей

1.1.2 Степени защиты асинхронных двигателей

1.1.3 Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя

1.3 Реляционные базы данных

1.3.1 Проектирование реляционных баз данных

1.3.2 Язык реляционных баз данных SQL

1.3.3 СУБДdBase и Visual dBase

1.3.4 СУБДAccess 

1.3.5 Технологии ADO и ODBC

1.4 Интерполяция функций. Приближение Лагранжа

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

2.1 Структура базы данных

2.1.1 Параметры электродвигателя

2.1.2 Зависимости

2.2 Редактор таблиц базы данных

2.3 Ввод формул в программе

2.4 Поиск пути решения

2.5 Работа в программе «Электродвигатель»

2.5.1 Соединение с базой данных

2.5.2 Справочники

2.5.3 Работа с параметрами

2.5.4 Работа с зависимостями

2.5.5 Выполнение расчета параметров

2.5.6 Сценарии расчета

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

3.1 Анализ опасных и вредных факторов на рабочем местепользователя ПЭВМ

3.2 Мероприятия по улучшению условий труда и техникибезопасности на рабочем месте пользователя ЭВМ

3.3 Чрезвычайные ситуации

3.3.1 Общая характеристика пожарной безопасностивычислительного центра

3.3.2 Противопожарные мероприятия.Установки обнаружения и тушения пожаров

4. Анализ технико-экономических показателей и обоснованииеэкономической (социально-экономической, социальной)целесообразности принятых в проекте решений

4.1 Обзор рынка

4.2 Выбор организационно-правовой формы предприятия

4.3 Расчет затрат на регистрацию программного продукта

4.4 Расчет затрат на организацию производства

4.5 Расчет заработной платы

4.6 Расчет постоянных и переменных расходов. Ценапрограммного продукта

4.7 Движение денежных средств

4.8 Расчет экономического эффекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕСПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Сравнение результатов расчета

Проблема сбережения энергии и ееэффективного использования в технологиях, рабочих машинах и их электроприводахстала актуальна для российских товаропроизводителей. Доля энергозатрат наединицу продукции превышает 20% себестоимости, вследствие этого принерациональном использовании энергии наша продукция становится неконкурентоспособной.

С целью решения проблемы энергосбереженияразработано достаточно большое число вариантов энергосберегающих асинхронных двигателей.

При проектировании электроприводасуществует проблема выбора одного из вариантов исполнения. Кроме того,исследования показывают, что в условиях широкого внедрениячастотно-регулируемых асинхронных приводов целесообразно применение ЭАДиндивидуально изготовленного для конкретного электропривода.

В расчетах электродвигателей можетучаствовать от 200 и более различных параметров. В зависимости от особенностейконструкции энергосберегающего электродвигателя набор рассчитываемыхпараметров, а также алгоритмы их определения могут сильно изменяться.

В данном проекте была поставленазадача, разработать программу, с помощью средств которой пользователь смог быописать алгоритм расчета параметров асинхронного электродвигателя и произвестивычисления по этому алгоритму. На основе информации о взаимозависимостях междупараметрами, полученной от пользователя, программа должна подобрать такуюочередность вычислений, которая позволила бы определить запрашиваемый параметр,используя известные значения параметров, в том случае, когда это возможно. Дляорганизации ветвлений и циклов в вычислениях параметров в программе долженприсутствовать микроязык описания алгоритмов.

Современные трехфазные асинхронныеэлектродвигатели являются основными преобразователями электрической энергии вмеханическую и составляют основу электропривода большинства машин и механизмов,работающих во всех отраслях народного хозяйства.

Об их роли в электроприводе говоритхотя бы то, что из всех выпускаемых в мире двигателей 90% являются трехфазнымиасинхронными. Эти электрические машины потребляют до 70% всей вырабатываемойэлектроэнергии, на их изготовление расходуется значительное количестводефицитных материалов, обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали идр. В затратах на обслуживание и ремонт всего установленного в стране оборудованияболее 5% приходится на асинхронные двигатели. Поэтому правильный выбордвигателей, их грамотная эксплуатация и высококачественный ремонт играютважнейшую роль в деле экономии электрической энергии, материальных и трудовых ресурсов.

Асинхронный двигатель состоит изнеподвижной части — статора и вращающейся – ротора.

Статор представляет собой стальнойсердечник в виде пустотелого цилиндра, набираемого из отдельных листовэлектротехнической стали, изолированных между собой лаком. Внутри цилиндравыштампованы пазы, куда укладывают обмотку статора. По устройству статорасинхронного двигателя почти ничем не отличается от статора синхронной машины.Обмотки статоров асинхронной и синхронной машин рассчитывают и выполняют аналогично(рисунок 1.1).

Внутри статора помещается ротор,представляющий собой стальной цилиндр, который набирают из отдельных листов электротехническойстали, покрытых изоляционным лаком.

/>

Рисунок 1.1 – Асинхронные двигатели

Роторы бывают двух типов: короткозамкнутыеи фазные.

/>

Рисунок 1.2 – Короткозамкнутый ротор

В пазы короткозамкнутого ротораукладывают обмотку в виде беличьей клетки, выполняемую из медных стержней,которую с торцовых сторон замыкают кольцами, как показано на рисунке 1.2. Вдвигателях небольшой мощности, до 100 квт, беличью клетку изготовляют путемзаливки пазов ротора алюминием под давлением.

/>

Рисунок 1.3 – Короткозамкнутый роторс алюминиевой литой обмоткой

Беличью клетку от стали ротора не изолируют, так как проводимостьпроводников обмотки в десятки раз больше проводимости стали. При отливкебеличьей клетки из алюминия одновременно отливают и боковые кольца вместе свентиляционными крыльями (рисунок 1.3).

В пазы фазного ротора укладываюттрехфазную обмотку, выполняемую по типу обмотки статора.

Как правило, фазную обмотку роторасоединяют в звезду. При этом концы обмотки соединяют вместе, а началаприсоединяют к контактным кольцам, на которые устанавливают щетки, соединенныес пусковым реостатом.

Схемы двигателей приведены на рисунке1.4. Обмотки двигателя могут быть соединены в звезду или в треугольник.

/>

Рисунок 1.4 Схемы асинхронных двигателей

Характеристики степеней защитыэлектрических машин обозначают двумя латинскими буквами IP (International Protection) и двумя цифрами.

Первая цифра (от 0 до 6)характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с движущимися илинаходящимися под напряжением частями, а также от попадания внутрь машинытвердых посторонних предметов; вторая (от 0 до 8) – степень защиты отпроникновения внутрь машины влаги. Таким образом, открытые машины в которых непредусмотрено никаких мер защиты, обозначаются IP00.

Наиболее распространеннымиисполнениями машин по степени защиты являются IP22, IP23, IP44, и IP57.

Исполнения IP22 и IP23соответствуют защите от возможности соприкосновения с токоведущими ивращающимися частями машины пальцев человека и твердых предметов диаметромболее 12,5 мм, а также защите от проникновения внутрь машины капель воды,попадающих под углом не более /> к вертикали(IP22) или не более /> (IP23) и продувом воздуха через машину. При этом вентиляторрасполагается на валу машины, а воздух, проходя внутри корпуса, охлаждаетобмотки и сердечники. Двигатели этих исполнений назвали каплезащищенными. Онивыполняются с самовентиляцией.

Машины исполнения IP44 защищены от возможностисоприкосновения инструментов, проволоки или других предметов, толщина которыхне превышает 1мм, с токоведущими частями, а также от попадания внутрь двигателяпредметов диаметром более 1 мм.

Вторая цифра 4 обозначает, что машиназащищена от попадания внутрь корпуса брызг любого направления. Такие машиныназывают закрытыми. В большинстве случаев они имеют наружный обдув. Охлаждающийвоздух при этом прогоняется вдоль наружной поверхности оребренного корпуса спомощью вентилятора, установленного вне корпуса на выступающем конце вала, нозакрытого кожухом.

Для специальных целей выпускаютсяэлектродвигатели с более высокой степенью защиты, например IP57. В этом исполнении машина защищенаот попадания пыли внутрь корпуса и может работать будучи погруженной в воду.

При подаче трехфазного напряжения назажимы статорной обмотки в магнитной системе двигателя возникает вращающеесямагнитное поле с полюсами />, эквивалентноеполю постоянного магнита.

Для рассмотрения принципа действиядвигателя условно заменим вращающееся магнитное поле статора полем постоянногомагнита, который будем вращать по часовой стрелке, а короткозамкнутую обмоткуротора – одним короткозамкнутым витком, закрепленным на осях с возможностью вращения.Это изображено на рисунке 1.5.

/>

Рисунок 1.5 – Принцип действияасинхронного двигателя

В момент запуска двигателя, когдаротор неподвижен, а внешнее магнитное поле начало вращаться, силовые линииэтого поля пересекают обмотки ротора и наводят в ней ЭДС, направление которойможно определить, используя правило правой руки.

Так как ЭДС возникает в замкнутомвитке, то под ее действием пойдет электрический ток, практически совпадающий пофазе с ЭДС.

Проводник же с током, находящийся вмагнитном поле, будет из него выталкиваться в направлении, определенномправилом левой руки.

Если применить это правило, тоокажется, что верхний проводник выталкивается из поля вправо, а нижний – влево,т.е. электромагнитные силы, приложенные к неподвижному ротору, создают пусковоймомент, стремящийся повернуть ротор в направлении движения магнитного поля.

Когда электромагнитный момент,действующий на неподвижный ротор, превышает тормозной момент на валу, роторполучает ускоренное движение в направлении вращения магнитного поля двигателя.

По мере возрастания частоты вращения /> ротора относительная разностьчастот /> сокращается, вследствиечего уменьшаются величины ЭДС и тока в проводниках ротора, что влечет за собойсоответствующее уменьшение вращающего момента.

Процессы изменения ЭДС, тока, моментаи частоты вращения ротора прекратятся, как только наступит устойчивоеравновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора, итормозным моментом (моментом сопротивления), создаваемым производственныммеханизмом, который приводится в движение электродвигателем. При этом ротормашины будет вращаться с постоянной частотой />,а в короткозамкнутых контурах его обмотки установятся токи, обеспечивающиесоздание вращающегося момента, равного моменту тормозному.

Таким образом, принцип работыасинхронных двигателей основан на взаимодействии вращающегося магнитного полястатора с токами, которые наводятся этим полем в проводнике ротора. Очевидно,что возникновение токов в роторе и создание вращающегося момента возможны лишьпри движении проводников ротора относительно магнитного поля машины, т.е. приналичии разности частот вращения магнитного поля статора />и ротора />.

Магнитное поле статора и ротораасинхронного двигателя вращаются в пространстве с разной частотой: частота осивращения ротора двигателя /> всегдаменьше частоты вращения />магнитногополя статора. С этим связано название машины: асинхронный двигатель.

При анализе работы асинхронной машинычасто пользуются безразмерным параметром />,называемым скольжением и определяемым разностью частот вращения магнитного полястатора />и ротора />, выраженной вотносительных единицах (отнесенной к />):

/>(1.1)

Скольжение — основная переменнаявеличина асинхронной машины, от которой зависит режим ее работы. Величинаскольжения асинхронных двигателей составляет примерно />. Скольжение может бытьопределено также в процентах.