6.5. Магнитное напряжение ярма ротора

Магнитное напряжение ярма ротора, А, рассчитывается по формуле

F_j = L_jH_j , (6.19)

где Hj - напряженность поля в ярме при индукции Вj по кривой намагничивания для ярма, принятой при проектировании стали.

Индукция в ярме ротора, Тл,

B_j=Ф/(2h^'₂l_ст2k_c2), (6.20)

где k_c2 -- коэффициент заполнения сталью ярма ротора (см.табл. 4.5);

h'_j - расчетная высота ярма ротора, м.

Для роторов с посадкой сердечника на втулку или на оребренный вал (крупные асинхронные двигатели) расчетная высота ярма ротора (см. рис. 5.12), м, составит:

(6.21)

В двигателях с непосредственной посадкой сердечника ротора на вал внутренний диаметр ротора равен диаметру вала: Dj=D_B . В таких двигателях с 2р = 2 или 4 учитывают, что часть магнитных силовых линий потока замыкается через вал. Поэтому в двигателях с 2р = 2 расчетную высоту ярма ротора, м, определяют из выражения

(6.22)

а длина силовых линий в ярме, м, состават:

L_j=2h_j, (6.23)

где высота ярма ротора, м,

h_j=(D₂-D_B)/2-h_П2 (6.24)

В двигателях с 2р = 4 с непосредственной посадкой сердечника ротора на вал, имеющих размерные соотношения, при которых

.

Расчетную высоту ярма ротора определяют по (6.22), при других размерных соотношениях — по (6.24).

Длина средней магнитной силовой линии в ярме ротора всех двигателей, кроме двухполюсных, с непосредственной посадкой сердечника ротора на вал, м,

(6.25)

где

На этом расчет магнитных напряжений участков магнитной цепи двигателя заканчивается. Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи (на пару полюсов), А,

(6.26)

Коэффициент насыщения магнитной цепи

k_μ=F_Ц/F_δ (6.27)

6.6. Расчет намагничивающего тока

Намагничивающий ток, А:

(6.28)

Намагничивающий ток выражается также в процентах или в долях номинального тока двигателя:

(6.29)

Относительное значение Iµ_* служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчета размеров и обмотки двигателя. Так, если при проектировании четырехполюсного двигателя средней мощности расчет показал, что Iµ_*< 0,20÷0,18, то в большинстве случаев это свидетельствует о том, что размеры машины выбраны завышенными и активные материалы недоиспользованы. Такой двигатель может иметь высокие КПД и cosφ но плохие показатели расхода материалов на единицу мощности, большие массу и габариты.

Если же в аналогичном двигателе Iµ_*> 0,3÷0,4, то это в большинстве случаев означает, что либо его габариты взяты меньшими, чем следовало, либо неправильно выбраны размерные соотношения участков магнитопровода. Двигатель будет иметь низкие КПД и cosφ.

В небольших двигателях мощностью менее 2—3 кВт Iµ_* может достигать значения 0,5—0,6, несмотря на правильно выбранные размеры и малое насыщение магнитопровода. Это объясняется относительно большим значением магнитного напряжения воздушного зазора, характерным для двигателей малой мощности.

7. Параметры асинхронной машины для номинального режима

Параметрами асинхронной машины называют активные и индуктивные сопротивления обмоток статора r₁, х₁, ротора r₂, х₂ или приведенные к числу витков обмотки статора сопротивления ротора r´₁ и x´₂, сопротивление взаимной индуктивности x_l2 и расчетное сопротивление r₁₂ (или r_), введением которого учитывают влияние потерь в стали статора на характеристики двигателя.

Известные из общей теории электрических машин схемы замещения фазы асинхронной машины, основанные на приведении процессов во вращающейся машине к неподвижной, приведены на рис. 7.1. Физические процессы в асинхронной машине наглядно отражает схема, изображенная на рис. 7.1,а. Но для расчета оказалось удобнее преобразовать ее в схему, показанную на рис. 7.1, б.

а) б)

Рис. 7.1. Схемы замещения фазы обмотки приведенной асинхронной машины

Параметры схемы замещения не остаются неизменными при различных режимах работы машины. С увеличением нагрузки увеличивается поток рассеяния, и в связи с этим из-за возрастания насыщения отдельных участков магнитопровода полями рассеяния уменьшаются индуктивные сопротивления х₁ и x₂.

Увеличение скольжения в двигателях с короткозамкнутым ротором приводит к возрастанию действия эффекта вытеснения тока, что вызывает изменение сопротивлений обмотки ротора r₂ и х₂ . При расчете рабочих режимов машины в пределах изменения скольжения от холостого хода до номинального эти изменения незначительны и ими обычно пренебрегают.

При расчете пусковых режимов, в которых токи машины в несколько раз превышают номинальный, а частота тока в роторе близка к частоте питающей сети, в большинстве случаев приходится учитывать изме­нение параметров от насыщения участков магнитопровода полями рас­сеяния и от влияния эффекта вытеснения тока.

Рассмотрим расчет параметров схемы замещения для номинального режима асинхронных машин различных типов.