Учебное пособие 800662

Из (6.92)– (6.95)

Характеризующие пусковые данные машины кратность тока и момента при заданном S

Полученные выражения (6.94) – (6.97) дают возможность рассчитать токи и моменты во всем диапазоне изменения скольжения от S = 1 до S = 0,1.

Расчет рекомендуется проводить в последовательности, определенной в формуляре (табл. 6.5) для пяти-шести точек характеристик в указанном диапазоне изменения скольжения.

Таблица 6.5

Формуляр расчета пусковых характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с учетом влияния эффекта вытеснения тока

Р2ном = ... кВт; U1ном = ... В; 2р = ...; I1ном = ... А; I'2ном =… A; x1 = ... Ом; x'2 = ... Ом; х12п = ... Ом; с1п = ...; r1 = ... Ом; r'2 = ... Ом; sном =...

101

Для двигателей, полный ток паза которых I1пaзa = I1·uП /a в пусковых режимах превышает 400 А, необходимо учесть влияние насыщения от полей рассеяния на пусковые характеристики. Для этого в расчетах используют уменьшенные в результате насыщения значения сопротивлений обмоток x1нac и х/2ξнас, а также коэффициента

Степень влияния поля рассеяния на х1 и x'2ξ зависит от токов в обмотках, но, в свою очередь, от этих сопротивлений существенно зависят токи статора и ротора. Поэтому прямой расчет x1нac и х/2ξнас до получений пусковых характеристик невозможен. Значения x1нac и х/2ξнас находят для каждого из назначенных скольжений методом последовательных приближений. Как известно, объем расчета этим методом зависит от правильного первоначального задания искомой величины. Для данного расчета хорошие результаты дает следующий практический метод задания токов.

Первоначально рассчитывают пусковые токи при S = 1 для значений x1, х'2ξ и c1П, полученных без учета насыщения. Далее задаются коэффициентом увеличения тока от насыщения зубцовой зоны полями рассеяния kнас. Ориентировочно для двигателей, полный ток паза которых в пусковом режиме превышает 2000...2500 А, можно принять kнас = 1,4...1,5; при полном токе паза, близком к 1000 A, kнас = 1,15... 1,2. Напомним, что полный ток паза I1пaзa = I1 uП /a рассчитывается в данном случае по току статора, полученному в расчете без учета влияния насыщения для скольжения s = 1 (табл. 6.4).

Далее рассчитывают x1нac, х/2ξнас и c1п нас и повторяют расчет токов, вводя полученные значения в расчетные формулы. Если расхождение полученного k'нас и принятого первоначально kнас не превышает 10...15 %, то расчет для S = 1 считают законченным. При больших расхождениях корректируют первоначальное задание kнас и повторяют расчет.

Для уменьшения объема расчета других точек характеристик поступают следующим образом.

Учитывая, что обычно насыщение зубцов полями рассеяния не сказывается на параметрах при токах I1 < (1,5...2)/Iном, принимают, что при скольжениях, близких к S = 0,1...0,15, изменение х1 и х/2ξ не происходит и kнас = 1. Далее, для каждого из назначенных больших скольжений задаются первоначальными значениями kнас, исходя приближенно из линейного его изменения от kнас = 1 при S = 0,1...0,15 до kнас при S = 1.

Такой метод задания первоначальных значений kнас позволяет правильно учесть влияние насыщения уже после первой или второй итерации.

Расчетные формулы для определения пусковых характеристик с учетом влияния насыщения полями рассеяния сведены в формуляр (табл. 6.6).

Расчет величины CN предлагается выполнить до начала расчета характеристик, так как она остается постоянной при изменении скольжения.

Максимальный момент двигателя вначале определяют по приближенному значению

После расчета всей пусковой характеристики значения sкр и Mmax* уточняют.

102

Таблица 6.6 Формуляр расчета пусковых характеристик асинхронного двигателя с учетом влияния эф-

фекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния Р2 = ... кВт; U1 = ... В; 2р = ...; I1ном = ... A; I'2ном = ... А; х1 = ... Ом; x'2 = ... Ом;r1 = ... Ом;r'2 = ... Ом;x12П = ... Ом;sном = ...; CN = ...

Примечания: 1. Полученное в п. 18 значение k/НАС сравнить с принятым kнас (п. 1);

при расхождении более 10–15% скорректировать значение kнас и повторить расчет для данного скольжения.

2.Ток I1 (п. 2 и 18) принимается из данных расчета табл. 6.4 (п. 14) для соответствующего скольжения: S = 1 ÷ Sкp.

3.ТокI'2ном (п.20)беретсяизданныхрасчетарабочиххарактеристик двигателя дляS=Sном.

103

Средние значения коэффициента К

Рис. 7.1. Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности α1

иподогрева воздуха αв, для асинхронных двигателей исполнения IP44:

а– при h < 160 мм; б – при h = 160...250 мм; в – при h ≥ 280 мм (для двигателей

спродуваемым ротором)

105

(hп.к, b1, b2 – размеры паза в штампе);

для прямоугольных открытых и полуоткрытых пазов

Пп1 = 2(hп + bп);

bиз1 – односторонняя толщина изоляции в пазу; для всыпной обмотки bиз1 берется по соответствующим таблицам. Для обмоток из прямоугольного провода

где nэл и b – число и ширина неизолированных элементарных проводников, расположенных в одном слое по ширине паза; λэкв – средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для классов нагревостойкости В, F и Н λэкв = 0,16 Вт/(м°С); λ'экв, – среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки из эмалированных проводников с учетом неплотности прилегания проводников друг к другу; значение λ'экв берется по рис. 7.3; для обмоток из прямоугольного провода принимают

b1 b2 0.

16 /ЭКВ

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей

где Пл1 – периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки; Пл1 ≈ Пп1; bиз.л1 – односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки. При отсутствии изоляции в лобовых частях bиз.л1 = 0; λ 'экв для всыпной обмотки определяется по рис. 7.3. Для катушек из прямоугольного провода принимают hп1/(12 λ'экв) = 0.

Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины, °С

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, °С,

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды определяется в предположении, что температура корпуса равна температуре воздуха внутри машины. При этом условии

где Р/В – сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя, Вт; αВ – коэффици-

ент подогрева воздуха, Вт/(м2·С), учитывающий теплоотдающую способность поверхности корпуса и интенсивность перемешивания воздуха внутри машины (см. рис. 7.1, 7.2); Sкор -

107

эквивалентная поверхность охлаждения корпуса, м2. Для двигателей со степенью защиты

IP23

Р – суммавсехпотерьвдвигателеприноминальномрежимеирасчетнойтемпературе.

Для двигателей со степенью защиты IP44 при расчете ∑Р'в не учитывают также мощность, потребляемую наружным вентилятором, которая составляет примерно 0,9 суммы полных механических потерь:

При расчете Sкор учитывают поверхность ребер станины:

где Пр–условный периметр поперечного сечения ребер корпуса двигателя; значение Пр может быть принято приближенно по кривой рис. 7.4.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, °С,

108

Из-за приближенного характера расчета 1 , должно быть, по крайней мере, на 20 %

меньше, чем допускаемое превышение температуры для принятого класса изоляции. Превышение температуры обмотки фазного ротора определяется аналогично в следу-

ющей последовательности.

Рис. 7.5. Средние значения коэффициента теплоотдачи с поверхности от фазных роторов асинхронных двигателей с Uном = 660 В:

а – исполнения IP44 с продуваемым ротором; б – исполнения IP23

Превышение температуры магнитопровода ротора над температурой воздуха внутри машины, °С,

где α2 – коэффициент теплоотдачи, определяемый по рис. 7.5 и 7.6; Р'э.п2 – электрические потери в пазовой части обмотки ротора:

Рис. 7.6. Средние значения коэффициентов теплоотдачи

споверхности α2 фазных роторов асинхронных двигателей с Uном = 6000 В исполнения IP23

109

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки ротора, °С

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины, ° С,

где Р'эл2 – электрические потери в лобовых частях обмотки, Вт:

Перепад температуры в изоляции лобовых частей обмотки ротора, °С,

где Пл2 – периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки: Пл2 = Пп2; bиз.л2 – односторонняя толщина изоляции лобовых частей.

Среднее превышение температуры обмотки ротора над температурой воздуха внутри двигателя, °С,

Среднее превышение температуры обмотки ротора над окружающей средой, ° С,

7.2. Вентиляционный расчет асинхронных машин

Вентиляционный расчет асинхронных двигателей, так же как и тепловой на первоначальном этапе проектирования, может быть выполнен приближенным методом, который заключается в сопоставлении расхода воздуха, необходимого для охлаждения двигателя и расхода, который может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя.

Для двигателейсо степеньюзащитыIP23требуемыйдляохлаждениярасходвоздуха,м3/с,

110