Ip44 и мощностью до 400 кВт; в – со степенью защиты ip23

5. Электромагнитные нагрузки (предварительно) определяются по рис. 4. А = , А/м; В_δ = , Тл.

а б

в

Рис. 4. 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)

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок А (А/м), В_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 (п. 1), то на характеристики двигателя оказывает существенное влияние также и соотношение между этими величинами. Рекомендации по выбору А и В_δ представлены в виде кривых на рис. 4 для машин различных мощности и исполнения. 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.

а б

Рис. 5. Отношение  = у двигателей исполнения по степени защиты: а – IP44; б – IP23

Коэффициент полюсного перекры­тия а_δ и коэффициент формы поля k_в 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 следующими:

а_δ = 2/π ≈ 0,64; k_в = = 1,11.

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.

Синхронная угловая частота двигателя Ω, рад/с, рассчитывается по формуле

или

где n₁ – синхронная частота вращения, об/мин; f₁ – частота пита­ния, Гц.

6. Расчетная длина магнитопровода, м,

(Ω = 2f₁/p, рад/с].

7. Отношение λ = l_δ/τ. Значение λ проверить на допустимость пределов.

Критерием правильности выбора главных размеров D и l_δ слу­жит отношение λ = l_δ /τ, которое обычно находится в пределах, пока­занных на рис. 5 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.

Следующий этап расчета включает определение числа пазов ста­тора Z₁ и числа витков в фазе обмотки статора w₁. При этом число витков фазы обмотки статора должно быть таким, чтобы линейная нагрузка двигателя и индукция в воздушном зазоре как можно бо­лее близко совпадали с их значениями, принятыми предварительно при выборе главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки.

Чтобы выполнить эти условия, вначале выбирают предваритель­но зубцовое деление t_z1, в зависимости от типа обмотки, номиналь­ного напряжения и полюсного деления машины.

Значения зубцовых делений статора асинхронных двигателей с обмоткой из круглого провода, необходимые для предварительного выбора числа пазов, приведены на рис. 6. Меньшие значения в каждой из показанных на рисунке областей возможных значе­ний t_z1 характерны для машин меньшей мощности для каждого из диапазо­нов высот осей вращения. Следует отметить, что двигатели с h ≥ 280 мм обычно выполняют с обмоткой из прямоугольного провода.

Рис. 6. Зубцовые деления статоров асинхронных двигателей с обмоткой из круглого провода с высота­ми оси вращения: 1 – h < 90 мм; 2 – 90 < h < 250 мм;

3 – h < 280 мм

8. Число пазов статора:

Z_1min =

Z_2max =

Принимаем Z₁, тогда q₁ = Z₁/(2pm).

Окончательное число пазов статора Z₁ следует выбирать в полу­ченных пределах с учетом условий, налагаемые требованиями сим­метрии обмотки, и желательного для проектируемой машины значе­ния числа пазов на полюс и фазу q₁. Число пазов статора в любой обмотке асинхронных машин должно быть кратно числу фаз, а чис­ло q₁ = Z₁/(2pm) в большинстве асинхронных машин должно быть целым.

9. Зубцовое деление статора (окончательно), м,

10. Число эффективных проводников в пазу (предварительно, при условии а = 1)

Номинальный ток статора – I_1ном.

.

Принимаем а = 1, тогда u_п = аu'_п проводников.

11. Окончательные значения:

число витков в фазе

.

12. Линейная нагрузка, А/м,

.

13. Магнитный поток, Вб,

Ф =

где при этом

Для различных q определяется k_p по табл. 2.

Таблица 2

q	1	2	3	4	5	6	7	8
kp	1	0,966	0,960	0,958	0,957	0,957	0,957	0,956

14. Индукция в воздушном зазоре, Тл,

В_δ = .

Значения А и В_δ находятся в допустимых пределах.

15. Плотность тока в обмотке статора.

Нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока (AJ).

Поэтому выбор допустимой плотности тока производят с учетом линейной нагрузки двигателя, А/м²:

Значения (AJ) для асинхронных двигателей различных исполнений и мощности приведены на рис. 7.

а г

б д

в е

Рис. 7. Средние значения произведения АJ асинхронных двигателей со степенью защиты: а – IP44, h =  132 мм; б – IP44, h = 160...250 мм; в – IP44, h = 280...355 мм (при продуваемом рото­ре); г – IP23, h = 160...250 мм;

д – IP23, h = 280...355 мм; е – IP23, при U_ном = 6000 В

16. Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно), м², а = 1:

Сечение эффективного проводника (окончательно), мм²: принимаем n_эл, тогда Принимаем обмоточный провод марки ПЭТВ, q_э.ср = n_элq_эл (табл. П1, см. приложение).

Плотность тока в обмотке статора (окончательно), А/мм²,