7.3. Пересчёт обмотки статора при изменении частоты питающей сети
Из уравнения электрического равновесия (27) следует, что изменение частоты питающего напряжения f1 при неизменённых прочих условиях сопровождается обратно пропорциональным изменениям магнитного потока Фm. Характеристика АД во всех случаях ухудшается.
Найболее неблагоприятные условия работы двигателя создаются приуменьшении частоты f1. Действительно, в этом случае магнитный поток на пару полюсов Фm должен увеличиваться, в таком же отношении должны возрасти и значения магнитной индукции на участках магнитной цепи. Так как отдельные участки магнитопровода (зубцы, ярмо ротора) в номинальном режиме работы АД близки к насыщению, то это приводит к намагничиванию и, как следствие, к снижению КПД и cosϕ1. Кроме того, снижается частота вращения ротора, уменьшается производительность исполнительного механизма.
При пересчёте обмотки статора с одной частоты fст на другую частоту fнов, что может быть связано, например, с необходимостью изменить скорость вращения, число эффективных проводников в пазу UП изменяется обратно пропорционально частоте
Сечение и диаметр обмоточного провода изменяются соответственно
рис. 37 К пояснению эффекта насыщения цепи при уменьшении частоты питающей сети
Мощность при новой частоте
Скорость вращения ротора изменяется пропорционально отношению частот
В обычных условиях допускается отклонение частоты от номинального значения в пределах ±2,5 %, а при кратковременном отклонении (до 3с) в пределах (- 6 %) ÷ (+ 4 %).
7.4. Пересчёт обмотки на другое число полюсов
При изменении числа полюсов обмотки статора изменяются геометрические размеры полюсного деления; при уменьшении числа полюсов величина τ увеличивается, при увеличении числа полюсов τ уменьшается. Для того, чтобы магнитная индукция в воздушном зазоре и на участках магнитной цепи не изменялась, число эффективных проводников в пазу при изменении числа полюсов должно выбираться в соответствии с соотношением
Шаг двухслойной обмотки изменяется обратно пропорционально числу полюсов
Меньшее значение числового коэффициента в этой формуле относится к двухслойной обмотке.
Диаметр провода без изоляции определяют по формуле
Если диаметр провода получается неприемлемым, следует увеличить число параллельных проводников или число параллельных ветвей, или то и другое вместе. Мощность при перемотке на большее число полюсов
Мощность при перемотке на меньшее число полюсов
При переходе на меньшее число полюсов (на большую скорость вращения) необходимо проверить окружную скорость, которая для короткозамкнутых роторов не должна превышать 40-60 м/с.
7.5. Пересчёт трёхфазной обмотки на однофазную
Однофазный двигатель имеет две обмотки на статоре - рабочую и пусковую. Рабочая обмотка располагается в пазах статора симметричным образом и занимает 2/3 пазов. Число эффективных проводников рабочей обмотки на один паз рассчитывается по формуле
где Uп и V1 относятся к исходному 3-фазному двигателю;
Vp - напряжение однофазной сети.
В пусковой обмотке, укладываемой в оставшиеся 1/3 пазов статора, число проводников в пазу обычно составляет
Сечение проводников рабочей и пусковой обмоток ориентировочно рассчитывается по соотношениям
Дополнительное внешнее сопротивление, включаемое в пусковую обмотку, предварительно определяется по формуле
и окончательно уточняется при испытаниях двигателя.
В целях улучшения пусковых качеств однофазного двигателя, особенно в двухполюсном исполнении, его воздушный зазор увеличивают в 1,3-1,5 раза и, кроме того, увеличивают сопротивление короткозамкнутой обмотки. Эти мероприятия выполняются путём токарной обработки наружной поверхности ротора и короткозамыкающих колец.
Ток в рабочей обмотке однофазного двигателя ( при α=1)
где jp=(5÷8) А/мм2 - плотность тока.
Полезная мощность на валу
Энергетический показатель ηcosϕ находится по справочным таблицам или в процессе испытаний. Этот показатель для однофазных двигателей обычно значительно ниже, чем трёхфазных. Например, при мощности на валу 1 кВт он составляет: при 2р=2 ηcosϕ=0,54; при 2р=4 η cosϕ=0,46.