1 Выбор основных размеров и электромагнитных нагрузок

1. Выбор внешнего и внутреннего диаметра статора, электромагнитных нагрузок, длины статора и ротора

Техническое задание определило исходные параметры для проектирования двигателя: Р_2ном=11,5 [кВт]; U_1фном=660 [В]; n₁=3000 [мин^-1]; m₁=3; f₁=50 [Гц];

Общие данные для всех вариантов: общепромышленное назначение двигателя; обмотка статора трехфазная; схема соединения фазных обмоток- звезда; режим работы S1- продолжительный, климатические условия эксплуатации- У3; степень защиты персонала и машины- IP23, IP44;конструктивное исполнение по способу монтажа- IM 1001; способ охлаждения- IС 01; класс нагревостойкости изоляции- F; частота изменения напряжения в сети- f1=50[Гц].

В соответствии с заданной синхронной частотой вращения магнитного поля машины находим нужное число полюсов на статоре:

p ;

2p=2.

Из [1] при заданной мощности Р_2ном и 2р=2 по кривой рис.1 находим рекомендуемую высоту оси вращения h=130 [мм]. Учитывая требования стандарта к размерам листов электротехнической стали, из табл.1: выбираем стандартную высоту оси h=132 [мм], при этой высоте рекомендован наружный диаметр статора D₁ =0.225 [м].

Внутренний диаметр статора d₁ находим из соотношения d₁=Kg* D₁; при 2р=2 рекомендован Kg=0.5-0.6 принимаем Kg=0.55; тогда d₁=0.55*0,225=0,1238 [м].

Находим часть окружности статора, приходящуюся на один полюс: [м].

Определяем мощность, потребляемую двигателем из сети при номинальной механической нагрузке на валу:

Р_1ном= , где Ке=Е_1фном/U_1фном находим из кривой рис.2;

при 2р=2 и D₁=0.225 [м] находим Ке=0.98; предварительное значение коэффициента полезного действия =0.85-0.9; принимаем =0.85; тогда

P_1ном=13,26 [кВт].

Находим рекомендованную величину линейной токовой нагрузки, приходящейся на единицу длины окружности статора из [1]: при D₁=0.225 [м], и 2р=2 по кривой, приведенной на рис.3., рис.4 находим А₁ = [А/м]. Из кривой, приведенной на рис.4 при D₁=0.349 и 2р=8 находим величину магнитной индукции в воздушном зазоре; В_б=0.68 [Тл] . Главные размеры машины зависят от произведения А₁ и В_б, а характеристики двигателя зависят от соотношения между А₁ и В_б.

При выбранном соотношении А₁ и В_б расчетная длина сердечника статора определится из выражения:

l₁= ,

где коэффициент формы кривой магнитного поля К=1.1,

₁= [c^-1];

обмоточный коэффициент K₀₁=0.91;

тогда

l₁=11500/(1,1*0,1238²*314*0,91*30*10³*0,68)=0.117 [м].

Проверяем соотношения l₁ и : =l₁/ =0.117/0.194=0.6, это соотношение при 2р=2 близко к единице. При отсутствии радиальных вентиляционных каналов между пакетами сердечника статора осевая длина стали статора приравнивается полученной длине l_1. Сердечник ротора тоже будет собран в один пакет, поэтому его осевая длина l₁= l₂.

Величину воздушного зазора между статором и ротором находим из выражения:

=(0.25+d₁)=0,37 [мм];

1.2 Расчет конструктивных параметров обмотки статора

Предельное значение t₁ для всыпных обмоток находим из кривой, приведенной на рис.5 . При известной величине =0.194 [м] находим t₁ =0.014 [м]. Отсюда число пазов в сердечнике статора определим по формуле:

Z₁=*d₁/t₁=3.14*0.1238/0.014=27.8

Из возможных вариантов Z₁ выбираем такое число, при котором число пазов, принадлежащих одной фазе и расположенных под одним полюсом, было целым числом: q₁=Z₁/2p*m₁=30/2*3=5 - целое число. Тогда Z₁=2p*m₁*q₁ =2*3*5=30.

Проверяем:

t₁=*d₁/Z₁=0.013/0.014=0.92 [мм];

Разница между расчетной и предельной шириной зубцового деления не превышает 10 %.

Число эффективных проводников в одном пазу сердечника:

u_n1=*d₁*A₁/I_1фном*Z₁; =3.14*0.1238*30*10³/(6.6*30)=58.89

I_1фном= [A].

Предварительное значение cos находим из кривой рис.6 по [1]: при заданной P_2ном и 2р=2 получаем cos _1ном=0.88. Тогда: u_n1=58.89; округляем до u_n1=60.