313
.pdf
|
|
|
Таблица 4 |
|
Припуски по ширине и высоте паза |
||
|
|
|
|
Высота оси |
|
Припуски, мм |
|
вращения h1, мм |
|
по ширине паза ∆bп |
по высоте паза ∆hп |
50–132 |
|
0,1 |
0,1 |
|
|
|
|
160–250 |
|
0,2 |
0,2 |
|
|
|
|
280–355 |
|
0,3 |
0,3 |
|
|
|
|
400–500 |
|
0,4 |
0,3 |
|
|
|
|
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки (мм2)
Sп′ = b1′+2b2′ hп′.к −(Sиз + Sпр ),
площадь поперечного сечения прокладок Sпр = 0.
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу
(мм2)
Sиз =bиз (2hп +b1 +b2 ),
где bиз – односторонняя толщина изоляции в пазу, мм (табл. 5). Коэффициент заполнения паза
kз = |
d 2 u |
n |
|
из |
п эл |
. |
|
|
|
||
|
Sп′ |
||
Коэффициент заполнения паза должен находиться в пределах kз = 0,69...0,71 для двигателей с 2p = 2 и kз = 0,72...0,74 для двига-
телей с 2p ≥ 4.
Если полученное значение ниже указанных пределов, то площадь паза следует уменьшить за счет увеличения ha, или bz, или обоих размеров одновременно в зависимости от принятого при их расчете значения индукции. Индукция в зубцах и ярме статора при этом уменьшится. Уменьшение индукции ниже пределов, указанных в табл. 3, показывает, что главные размеры двигателя завышены
21
Таблица 5
Изоляция обмоток статоров асинхронных двигателей с высотой оси вращения до 250 мм на напряжение до 660 В
|
|
|
|
Наименование |
|
|
|
|
|
|
|
|
материала |
Тол- |
|
Одно- |
|
|
Тип |
Высота |
По- |
изоляции |
щина |
|
сторон- |
|
Рисунок |
обмот- |
оси вра- |
зи- |
(пленко- |
мате- |
Число |
няя тол- |
|
|
ки |
щения, |
ция |
стеклопласт) |
риала, |
слоев |
щина, |
|
|
|
|||||||
|
|
мм |
|
Класс нагре- |
мм |
|
мм |
|
|
|
|
|
востойкости |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
F H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50…80 |
1 |
|
|
0,2 |
1 |
0,2 |
|
|
2 |
|
|
0,3 |
0,3 |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Одно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
90…132 |
1 |
|
|
0,25 |
1 |
0,25 |
|
|
слойная |
2 |
|
|
0,35 |
0,35 |
||
|
|
160 |
1 |
Изо- |
Ими- |
0,4 |
1 |
0,4 |
|
|
2 |
до- |
0,5 |
0,5 |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
флекс |
флекс |
|
|
|
|
Двух- |
|
1 |
0,4 |
|
0,4 |
||
|
|
|
|
|
||||
|
180…250 |
2 |
|
|
0,4 |
1 |
0,4 |
|
|
слойная |
|
|
|||||
|
|
|
3 |
|
|
0,5 |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и активная сталь недоиспользована. В этом случае следует уменьшить длину сердечника или перейти на ближайшую меньшую высоту оси вращения
21. Выбор воздушного зазора. Правильный выбор воздушного зазора во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Чем меньше воздушный зазор, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение, составляющие основную часть МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение зазора приводит к соответственному уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря
22
чему возрастает его cos ϕ и уменьшаются потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение приводит к возрастанию амплитуды пульсаций индукции в воздушном зазоре и, как следствие этого, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь, поэтому КПД двигателей с очень малыми зазорами не улучшается,
ачасто даже становится меньше.
Всовременных асинхронных двигателях зазор выбирают исходя из минимума суммарных потерь. Так как при увеличении зазора потери в меди возрастают, а поверхностные и пульсационные уменьшаются, то существует оптимальное соотношение между параметрами, при котором сумма потерь будет наименьшей. Такие расчеты проводят на ЭВМ по оптимизационным программам. При учебном проектировании воздушный зазор следует выбирать, руководствуясь данными выпускаемых двигателей либо следующими приближенными формулами:
– для двигателей мощностью менее 20 кВт воздушный зазор (м) при 2р = 2
δ≈ (0,3 + 1,5D) · 10–3;
при 2р ≥ 4
δ≈ (0,25 + 1,5D) · 10–3;
– для двигателей средней и большой мощности
δ ≈ |
|
D |
|
+ |
9 |
|
10−3. |
|
|
1 |
|
|
|||
1,2 |
|
||||||
|
|
|
2 p |
|
|||
Либо выбор воздушного зазора производится по рис. 9. Окончательно принимаем величину воздушного зазора δ.
23
Рис. 9. К выбору воздушного зазора асинхронных двигателей
22.Расчет ротора. Предварительно выбирается q2. Для ротора
сконтактными кольцами число пазов на полюс и фазу q2 выбирается на единицу больше или меньше q1, т.е. q2 = q1 ± 1, тогда число па-
зов ротора z2 = 2p · m2 · q2, где m2 = m1.
23. Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду.
Число витков обмотки ротора
W2 = 2pq2.
|
|
|
ЭДС фазы ротора |
E |
2 |
=U |
W2 |
, |
на кольцах U |
к.к |
= |
3Е . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1нф W |
|
|
|
|
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24. Ток в обмотке ротора I2 = kiI1νi, где ki = 0,2 + 0,8cos ϕ; νi – |
|||||||||||||||
коэффициент приведения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ν |
|
= |
m1W1ko |
|
= k |
|
|
= |
|
0,5 |
|
|
, где α =30°. |
|
|
|||
|
1 |
, где k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
i |
|
o2 |
p2 |
|
|
|
α |
|
|
|||||||||
|
|
m2W2ko2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q2 sin |
q2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
||
|
= |
I2 |
|
|
|
6 |
2 |
q |
|
, принимаем j2 = 5,7 · 10 А/мм . |
|||||
|
|||||||
эф2 |
|
j2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбирается прямоугольный провод по qэф2 |
|||||||
25. Предварительно определяем bп2, |
tz2; bэл2 = bп2 – 2bиз – ∆bп |
||||||
(2bиз (мм) – по табл. 5, П3, ∆bп |
(мм) – по табл. 4). |
||||||
По табл. П2 выбираем неизолированный провод с a, b по qэф2 . |
|||||||
26. Наружный диаметр ротора |
|
||||||
|
|
|
D2 = D −2δ, принимаем |
l2 =l1 =lδ. |
|||
Зубцовое деление ротора |
|
|
|
|
|||
|
|
|
tz |
|
= |
πD2 . |
|
|
|
|
|
2 |
|
Z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина паза ротора
bп2 0,35tz2 .
Пазы в роторе применяют открытые или полуоткрытые с параллельными стенками, а зубец трапецеидальный (рис. 10).
b |
|
= |
π(D2 |
−2hп |
2 |
) |
−b |
; |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
z2 min |
|
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
п2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bz2 max |
= |
|
Bδtz2 lδ |
|
|
; |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
bz2 minlcт2 kc |
|
||||||
|
b |
|
|
= πD2 −b |
|
. |
|
|||||
|
z2 max |
|
|
Z2 |
|
п2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
б |
Рис. 10. К расчету размеров прямоугольных пазов ротора: а – открытых;
б– полуоткрытых
27.Составляется таблица заполнения паза ротора (табл. 6). Размеры паза в штампе принимаем с учетом припуска ∆bп, ∆hп.
|
|
|
|
Таблица 6 |
Заполнение паза ротора |
|
|||
|
|
|
|
|
Наименование |
|
|
Размеры паза, мм |
|
|
|
по ширине |
по высоте |
|
|
|
|
||
Стержни обмотки меди а×b |
|
|
a |
b |
Пазовая изоляция и допуск на укладку |
|
1,7 |
4 |
|
Всего на паз без клина |
|
|
a + 1,7 |
b + 4 |
28. Уточняем плотность тока |
|
|
|
|
J2 = |
I2 |
. |
|
|
|
|
|
||
|
qэф2 |
|
|
|
29. Выбираем коэффициент |
kВ |
и диаметр |
вала Dв (мм) |
|
Dв = kB Da (по табл. 7 для h и 2p). |
|
|
|
|
26 |
|
|
|
|
Таблица 7
Значения коэффициента kB
h, мм |
50…63 |
71…250 |
280…355 |
|
400…500 |
||
2p |
2…6 |
2…8 |
2 |
4…12 |
4 |
6 |
8…12 |
kB |
0,19 |
0,23 |
0,22 |
0,23 |
0,2 |
0,23 |
0,25 |
Принимаем Dв = Dj , м. Ротор выполняем без аксиальных каналов; dк2 , мм, mк2 .
2. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
Магнитопровод двигателя выполняем из стали. Марку стали выбираем в зависимости от h (табл. 8).
30. Магнитное напряжение воздушного зазора (А)
Fδ = µ2 Bδδkδ,
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kδ |
|
= kδ |
kδ |
2 |
, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bш |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
tz |
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где kδ |
= |
|
|
1 |
, |
|
γ1 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
||||||||
t |
|
−γ δ |
|
|
|
|
bш |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
z |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bш |
2 |
2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
tz2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
k |
δ2 |
= |
|
|
|
|
, |
γ |
2 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|||||||
t |
|
−γ δ |
5 + |
bш |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
z2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
27
Марку электротехнической стали рекомендуется выбирать в зависимости от высоты оси вращения проектируемого асинхронного двигателя (табл. 8).
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8 |
|
|
Марка стали |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Марка стали |
|
|
||
|
2013 |
2212 |
|
2214 |
|
2312 |
2412 |
Высота оси |
45–250 |
160–250 |
|
71–250 |
|
280–355 |
280–560 |
вращения, мм |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость Н = f(В) различных марок стали см. в табл. П5–П13. 31. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора
Fz1 = 2hz1 Hz1 ,
где для паза по рис. 8 hz1 = hп1 . Индукция в зубце
Вz1 = bBz δltcтz1lkδc .
1 1
Напряженность поля в сечении зубца (см. табл. П7, П10, П13) для Вz1 → → Hz1 .
32. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора
Fz2 = 2hz2 Hz2 , hz2 = hп2 . |
|
|||||||||
b |
= π |
D2 −2 |
(hm +hk ) |
−b |
; |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
z2 max |
|
|
|
|
Z2 |
|
|
|
п2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
= π |
D2 −2hп2 |
−b |
|
; |
|
|||
|
|
|
|
|||||||
z2 min |
|
|
|
Z2 |
|
п2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
|
|
|
|
||
Bz′2 max = |
|
Bδtz2 lδ |
; |
||||
|
bz2 minlст2 kc2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
Bz2 min = |
|
Bδtz2 lδ |
; |
||||
bz2 maxlст2 kc2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|||
B |
= Bz2max + Bz2min . |
||||||
z2cp |
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
Если Bz2max > 1,8 Тл, необходимо учесть вытеснение потока в паз в сечении зубца
kп = |
bп lδ |
|
|
. |
2 |
|
|||
|
b l |
k |
c2 |
|
|
z min ст2 |
|
||
Для Bz′2max по кривым (рис. П1) |
определяем напряженность |
|||
Hz2max , тогда
Bz2max = Bz′2max −µ0Hz2 max kп.
По действительной индукции в зубце Bz2max , Bz2ср, Bz2min по таблицам П7, П10, П13 определяются напряженности поля.
Bz2max → Нz2max ;
Bz2ср → Нz2ср;
Bz2min → Hz2min .
Расчетная напряженность поля
Hz2 = 16 (Hz2 max +4Hz2cp + Hz2 min ).
33. Коэффициент насыщения зубцовой зоны
kz =1+ Fz1 + Fz2 . Fδ
29
34. Магнитное напряжение ярма статора
Fa = La Ha ,
где
La = π Da2−pha ; ha = Da 2− D −hп1 .
Индукция в ярме статора (Тл)
В = |
Ф |
|
|
, |
|
2h′l |
|
k |
|
||
а |
|
с |
|||
|
а ст |
|
|||
|
|
1 |
|
1 |
|
где hа′ = ha.
По индукции Ba находим Ha, А/м (табл. П6, П9, П12). 35. Магнитное напряжение ярма ротора
Fj = Lj Hj,
где
Lj = π(D2j P+hj ) ; hj = D2 −2 Dj −hп2 ;
Bj = 2h′jlФ kc ,
ст2 2
где
hj′ = D2 −2 Dj −hп2 − 23 dk2 mk2 .
По табл. П9 для Bj (Тл) находим Hj (А/м).
30