3.3. Выбор электромагнитных нагрузок

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок А, А/м, и B_δ, Тл, должен быть проведен особо тщательно, так как они определяют не только расчетную длину сердечника, но и в значительной степени характеристики машины. При этом, если главные размеры машины зависят от произведения АВ_δ [см. (3.1)], то на характеристики двигателя оказывает существенное влияние также и соотношение между этими величинами. Рекомендации по выбору А и В_δ, представленные в виде кривых на рис. 3.6–3.8 для машин различных мощности и исполнения, основаны на данных изготовленных двигателей, характеристики которых удовлетворяют требованиям ГОСТ. На каждом из рисунков даются области их допустимых значений. При выборе конкретных значений А и В_δ в пределах рекомендуемой области следует, руководствуясь приведенными выше замечаниями, учитывать требования технического задания к характеристикам проектируемого двигателя.

Коэффициент полюсного перекрытия а_δ и коэффициент формы поля k_B в асинхронных машинах определяются степенью уплощения кривой поля в зазоре, возникающей при насыщении зубцов статора и ротора, и могут быть достаточно достоверно определены только после расчета магнитной цепи. Поэтому для расчета магнитной цепи удобнее рассматривать синусоидальное поле, а влияние уплощения учесть при расчете магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи. Основываясь на этом, значения коэффициентов предварительно принимают равными

;

а) б) в)

Р

а) б)

в)

ис. 3.6 Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IP44 при высоте оси вращения: a – h  132 мм; б – h=150250 мм; в – h 280 мм

(с продуваемым ротором)

Предварительное значение обмоточного коэффициента k_об1 выбирают в зависимости от типа обмотки статора. Для однослойных обмоток k_об1=0,950,96. Для двухслойных и одно–двухслойных обмоток при 2р = 2 следует принимать k_об1=0,900,91 и при большей полюсности k_об1=0,910,92.

Рис. 3.7. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IP23 при высоте оси вращения: а – h =160250 мм; б–h  280мм

Синхронная угловая скорость двигателя , рад/с, рассчитывается по формуле

или (3.5)

где п₁— синхронная частота вращения, об/мин; f₁ – частота питания, Гц; р – число пар полюсов.

Из (3.1) с учетом значения а_δ расчетная длина магнитопровода равна, м:

(3.6)

0,6 0,7 0,8 0,9 D_a , м

Рис. 3.8. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей высокого напряжения со степенью защиты IP23

Критерием правильности выбора главных размеров D и l_δ служит отношение , которое обычно находится в пределах, показанных на рис. 3.9 для принятого исполнения машины. Если λ оказывается чрезмерно большим, то следует повторить расчет для ближайшей из стандартного ряда большей высоты оси вращения h. Если λ слишком мало, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h.

На этом выбор главных размеров заканчивается. В результате проделанных вычислений получены значения высоты оси вращения h, внутреннего диаметра статора D, внешнего диаметра статора D_a, расчетной длины магнитопровода l_δ и полюсного деления τ.

Рис. 3.9. Отношение у двигателей исполнения по степени защиты:

а – IP44; б – IP23

Для расчета магнитной цепи помимо l_δ необходимо определить полностью конструктивную длину и длину стали сердечников статора (l₁ и l_ст1) и ротора (l₂ и l_ст2) . В асинхронных двигателях, длина сердечников которых не превышает 250–300 мм, радиальные вентиляционные каналы не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции

(3.7)

В более длинных машинах сердечники подразделяют на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами. В двигателях с фазными роторами или со сварной короткозамкнутой обмоткой пакеты выполняют длиной 40–60 мм. Крайние пакеты могут быть более длинными. В двигателях с литой короткозамкнутой обмоткой ротора число пакетов по технологическим соображениям из–за сложности заливки уменьшают и пакеты выполняют более длинными.

Стандартная ширина радиального воздушного канала между пакетами b_к = 10 мм. Число пакетов n_пак и их длина l_пак связаны с расчетной длиной следующим соотношением:

, (3.8)

при этом число радиальных каналов n_к = n_пак — 1.

Длина стали сердечника статора в таких машинах

(3.9)

или при пакетах разной длины

(3.10)

Конструктивная длина сердечника статора

(3.11)

Окончательное значение l_δ для машин с δ < 1,5 мм

(3.12)

В машинах с δ > 1,5 мм при расчете l_δ учитывают искривление магнитных силовых линий потока в воздушном зазоре над радиальными вентиляционными каналами:

(3.13)

где b'_K – расчетная ширина радиальных каналов, зависящая от соотношения δ и b_К. Значение b'_K при b_К = 10 мм определяется по табл. 3.3, либо из выражения

(3.14)

где

(3.15)

Таблица 3.3

Расчетная ширина радиальных каналов b_к^’ при b_к = 10 мм

δ, мм	1,5	1,6	1,7	1,8	1.9	2,0	2,5	3,0
b'K, мм	7,3	7,1	7,0	6,9	6,8	6,7	6,2	5,7

Конструктивную длину сердечника ротора в машинах с h < 250 мм берут равной длине сердечника статора, т.е. l₂ = l₁ . В двигателях больших габаритов ротор выполняют длиннее статора за счет увеличения длины его крайних пакетов на 5 мм и в крупных машинах высокого напряжения — на 10 мм.

Длина стали сердечника ротора

(3.15)