3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.
-
Индукция в ярме статора (предварительно).
Тл. Определена по [т. 6-10, с 174-175].
-
Индукция в зубцах статора (предварительно).
Тл. Определена по [т. 6-10, с 174-175].
-
Ширина зубца.
[ф. 6-29, с 175], где
- коэффициент заполнения сердечника сталью.
Определен по [т. 6-11, с 176].
м.
-
Высота ярма статора.
[ф. 6-28, с 175]
мм
-
Высота паза в штампе.
[ф. 6-40, с 178]
мм.
-
Ширина паза в штампе.
[ф. 6-41, с 178]
[ф. 6-42, с 178], где
- высота шлица паза, мм;
- ширина шлица в пазу, мм.
Определен по [т. 6-12, с 179].
мм.
мм.
-
Высота клиновой части паза.
мм.
мм.
-
Площадь поперечного сечения паза в штампе [ф. 6-44, с 179].
мм2.
-
Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку.
[ф. 6-47, с 179]
[ф. 6-47, с 179]
[ф. 6-47, с 179],
мм. [с 177].
мм.
мм.
мм.
-
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников.
[ф. 6-51, с 180], где
- площадь корпусной изоляции по [ф. 6-48, с 179].
- односторонняя толщина изоляции в пазу по [т. 3-8, с 61], мм.
- площадь прокладки в пазу по [ф. 6-49, с 179].
мм2.
мм2.
мм2.
-
Коэффициент заполнения паза.
[с 180]
.
Полученное значение лежит в допускаемых пределах: .
-
Воздушный зазор.
[ф. 6-54, с 181]
мм.
Принимаем
4. Расчет короткозамкнутого ротора.
-
Число пазов ротора.
Выбираем по [т. 6-15, с 185]. Принимаем .
-
Внешний диаметр.
мм.
-
Зубцовое деление.
мм.
-
Индукция в зубцах ротора.
Тл. Выбираем по [т. 6-10, с 174-175].
-
Ток в стержне.
[ф. 6-60, с 183], где
- коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение , по [рис. 6-22, с 183].
- коэффициент приведения токов, [ф. 6-68, с 185].
А.
-
Площадь сечения стержней.
[ф. 6-69, с 186], где
- плотность тока в стержнях ротора, А/м2.
мм2.
-
Ширина зубцов ротора.
[ф. 6-77, с 188], где
- полная конструктивная длина ротора, длина стали сердечника ротора и соответственно, м.
м.
-
Размеры паза.
[ф. 6-74, с 188]
[ф. 6-75, с 188]
[ф. 6-76, с 188], где
мм, мм, мм – размеры шлица.
мм.
мм.
мм.
-
Площадь сечения стержня (окончательно).
[ф. 6-78, с 188]
мм2.
-
Ширина зубцов ротора (окончательно).
[с 188], где
[ф. 6-79, с 188];
[ф. 6-80, с 188].
мм.
мм.
мм.
Рис. 1.1. Пазы спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором
- Плотность тока в стержнях.
А/м2.
-
Полная высота паза.
мм.
-
Ток в замыкающих кольцах.
[ф. 6-71, с 186], где
[ф. 6-72, с 186].
.
А.
-
Плотность тока в замыкающих кольцах.
А/м2.
-
Площадь поперечного сечения замыкающих колец.
[ф. 6-73, с 186]
мм2.
-
Размеры замыкающих колец.
[ф. 6-167, с 202]
мм.
мм.
Принимаем мм.
мм.
-
Внутренний диаметр сердечника ротора.
[ф. 6-101, с 191], где
- коэффициент по [т. 6-16, с 191].
м.
5. Расчет магнитной цепи.
-
Индукция с зубцах статора (окончательно).
[ф. 6-104, с 192]
Тл.
-
Индукция в зубцах ротора (окончательно).
[ф. 6-104, с 192]
Тл.
-
Индукция в ярме статора.
[ф. 6-105, с 193], где
- расчетная высота ярма статора [ф. 6-106, с 193], м.
- диаметр, число рядов аксиальных вентиляционных каналов в статоре.
м.
Тл.
-
Индукция в ярме ротора.
[ф. 6-107, с 193], где
м.
- Магнитное напряжение воздушного зазора.
[ф. 6-110, с 194], где
- коэффициент воздушного зазора [ф. 4-14, с 106].
- коэффициент по [ф. 4-15, с 106].
.
.
А.
-
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора.
[ф. 6-111, с 194], где
- расчетная высота зубца статора, м.
- напряженность поля в зубцах статора, А/м.
Определена по [т. П-17, с 461].
А.
-
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора.
[ф. 6-113, с 194], где
- расчетная высота зубца ротора, м.
- напряженность поля в зубцах ротора, А/м.
Определена по [т П-17 , с 461].
мм.
А
-
Коэффициент насыщения зубцовой зоны.
[ф. 6-120, с 194]
.
Полученное значение лежит в допускаемых пределах: .
-
Магнитное напряжение ярма статора.
[ф. 6-121, с 195], где
- длина средней магнитной линии ярма статора [ф. 6-122, с 194],м.
- напряженность поля в ярме статора, А/м2.
Определена по [т. П-16, с 460].
м.
А.
-
Магнитное напряжение ярма ротора.
[ф. 6-123, с 195], где
- длина средней магнитной линии потока в ярме ротора
[ф. 6-124, с 195], м;
- высота спинки ротора [ф. 6-111, с 194], м;
- напряженность поля в ярме ротора, А/м2. Определена по [т. П-16, с 460].
мм.
мм.
А.
-
Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины (на пару полюсов).
[ф. 6-127, с 195]
А.
-
Коэффициент насыщения магнитной цепи.
[ф. 6-128, с 195]
-
Намагничивающий ток.
[ф. 6-129, с 195]
А.
-
Относительное значение тока намагничивания.
[ф. 6-130, с 195]
6. Расчет параметров асинхронной машины для номинального режима.
-
Активное сопротивление обмоток статора.
[ф. 6-131, с 196], где
- удельное сопротивление меди для класса нагревостойкости F, Ом*м;
- коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока;
- общая длина эффективных проводников фазы обмотки
[ф. 6-133, с 196], м.
- средняя длина витка обмотки [ф. 6-134, с 197], м;
- длина пазовой части витка, м.
- длина лобовой части витка [ф. 6-135, с 197], м;
- средняя ширина катушки [ф. 6-137, с 197], м;
- длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части, м;
- коэффициент по [т. 6-19, с 197].
мм.
мм.
мм.
м.
Ом.
-
Относительное значение активного сопротивления обмоток статора.
.
-
Активное сопротивление обмоток ротора.
[ф. 6-164, с 202], где
- сопротивление стержня [ф. 6-165, с 202], Ом;
- сопротивление участка замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями [ф. 6-166, с 202], Ом;
- полная длина стержня, м.
- удельное сопротивление алюминия для изоляции класса F, Ом*м.
- коэффициент увеличения активного сопротивления стержня от действия эффекта вытеснения тока;
Ом.
Ом.
Ом.
-
Приведенное значение активного сопротивления обмоток ротора.
[ф. 6-169, с 202]
Ом.
-
Относительное значение привед. активного сопротивления обмоток ротора.
.
-
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора.
[с 202], где
- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния [т. 6-22, с 200];
- коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния [ф. 6-154, с 199];
- коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния [ф. 6-170, с 202].
- коэффициент по [ф. 6-151, с 199];
- коэффициент по [ф. 6-153, с 199];
м; ; м.
- коэффициент по [ф. 6-172, с 203].
- коэффициент скоса пазов;
- коэффициент по [рис. 6-39 (д), с 201].
.
.
.
.
Ом.
-
Относительное значение индуктивного сопротивления рассеяния обмотки статора.
.
-
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора.
[ф. 6-173, с 203], где
- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния [т. 6-23, с 204];
- коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния [ф. 6-176, с 204];
- коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния [ф. 6-174, с 203].
- коэффициент по [т. 6-23, с 204];
- коэффициент по [ф. 6-175, с 203];
- коэффициент по [рис. 6-39(а), с 201].
.
.
.
Ом.
-
Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора.
[ф. 6-178, с 204]
Ом.
-
Относительное значение приведенного индуктивного сопротивления рассеяния обмотки ротора.
.
7. Расчет потерь в машине и параметров холостого хода.
-
Основные потери в стали статора.
[ф. 6-183, с 206], где
- коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участка магнитопровода и технологических факторов.
; .
- удельные потери в стали по [т. 6-24, с 206], Вт/кг.
- показатель степени по [т. 6-24, с 206].
- масса стали ярма статора [ф. 6-184, с 206], кг;
- удельная масса стали, кг/м3.
- масса зубцов статора [ф. 6-185, с 206], кг;
кг.
кг.
Вт.
-
Амплитуда пульсаций индукции в воздушном зазоре над коронкам зубцов статора.
[ф. 6-186, с 206], где
- коэффициент по [рис. 6-41, с 207].
Тл.
-
Амплитуда пульсаций индукции в воздушном зазоре над коронкам зубцов ротора.
[ф. 6-186, с 206], где
- коэффициент по [рис. 6-41, с 207].
Тл.
-
Удельные поверхностные потери статора и ротора.
[ф. 6-187, с 207]
[ф. 6-188, с 207]
[с 207]
Вт/м2
Вт/м2
-
Полные поверхностные потери статора и ротора.
[ф. 6-189, с 207]
[ф. 6-190, с 207]
Вт
Вт
[ф. 6-191, с 207]
[ф. 6-192, с 207]
- коэффициент по [ф. 6-193, с 207].
- коэффициент по [ф. 6-193, с 207].
Тл.
Тл.
-
Пульсационные потери в зубцах статора.
[ф. 6-195, с 207], где
Вт.
-
Пульсационные потери в зубцах ротора.
[ф. 6-196, с 207], где
- масса стали зубцов ротора [ф. 6-197, с 208], кг.
кг.
Вт.
-
Добавочные потери в стали.
[ф. 6-198, с 208]
Вт.
-
Общие потери в стали.
[ф. 6-199, с 208]
Вт.
-
Электрические потери во всех фазах обмотки статора.
[ф. 6-200, с 208]
Вт.
-
Электрические потери в обмотке короткозамкнутого ротора.
[ф. 6-202, с 208]
Вт.
-
Механические потери.
[ф. 6-205, с 208], где
- коэффициент по [с 208].
.
Вт.
-
Добавочные потери при номинальном режиме.
Вт.
-
Ток холостого хода двигателя.
[ф. 6-212, с 209], где
- активная составляющая тока холостого хода
[ф. 6-213, с 209], А;
электрические потери при холостом ходе двигателя
[ф. 6-214, с 209], Вт.
Вт.
А.
А.
-
Коэффициент мощности при холостом ходе.
[ф. 6-215, с 209]
.
8. Расчет рабочих характеристик.
-
Активное сопротивление взаимной индукции.
[ф. 6-179, с 205]
Ом.
-
Реактивное сопротивление взаимной индукции.
[ф. 6-180, с 205]
Ом.
-
Коэффициент .
[ф. 6-218, с 210]
.
-
Коэффициенты для расчета рабочий характеристик.
[ф. 6-223, с 211]
[ф. 6-223, с 211]
[ф. 6-223, с 211]
[ф. 6-223, с 211]
.
.
.
-
Данные, необходимые для расчета рабочих характеристик.
кВт, В, , А, Вт, Вт, А, А, Ом, Ом, , , , , .
[ф. 6-222, с 211]
|
Скольжение |
|||||||
|
0,005 |
0,01 |
0,015 |
0,02 |
0,025 |
0,03 |
0,035 |
Sн=0,0263 |
R,Ом |
28,7 |
14,5 |
9,7 |
7,4 |
6,0 |
5,0 |
4,3 |
5,7 |
X,Ом |
1,202 |
1,202 |
1,202 |
1,202 |
1,202 |
1,202 |
1,202 |
1,202 |
Z,Ом |
28,74 |
14,54 |
9,82 |
7,47 |
6,07 |
5,15 |
4,49 |
5,80 |
I''2,А |
7,65 |
15,13 |
22,40 |
29,44 |
36,23 |
42,75 |
48,99 |
37,95 |
cosϕ'2 |
0,999 |
0,997 |
0,992 |
0,987 |
0,980 |
0,972 |
0,963 |
0,978 |
sinϕ'2 |
0,042 |
0,083 |
0,122 |
0,161 |
0,198 |
0,234 |
0,268 |
0,207 |
I1a,А |
9,20 |
16,64 |
23,79 |
30,61 |
37,07 |
43,12 |
48,76 |
38,68 |
I1р,А |
29,39 |
30,32 |
31,81 |
33,81 |
36,24 |
39,06 |
42,19 |
36,94 |
I1,A |
30,80 |
34,59 |
39,72 |
45,61 |
51,84 |
58,18 |
64,48 |
53,49 |
I'2,А |
8,14 |
16,09 |
23,82 |
31,31 |
38,53 |
45,46 |
52,10 |
40,36 |
P1,КВт |
6,07 |
10,98 |
15,70 |
20,20 |
24,46 |
28,46 |
32,18 |
25,53 |
Pэ1,КВт |
0,70 |
0,88 |
1,16 |
1,53 |
1,98 |
2,50 |
3,07 |
2,11 |
Pэ2,КВт |
0,025 |
0,098 |
0,214 |
0,370 |
0,560 |
0,780 |
1,024 |
0,615 |
Pдоб,КВт |
0,063 |
0,079 |
0,104 |
0,137 |
0,177 |
0,223 |
0,274 |
0,189 |
SP,КВт |
1,40 |
1,67 |
2,10 |
2,66 |
3,34 |
4,12 |
4,98 |
3,53 |
P2,КВт |
4,67 |
9,31 |
13,60 |
17,55 |
21,13 |
24,34 |
27,20 |
22,00 |
η |
0,769 |
0,848 |
0,866 |
0,869 |
0,864 |
0,855 |
0,845 |
0,862 |
cosϕ |
0,299 |
0,481 |
0,599 |
0,671 |
0,715 |
0,741 |
0,756 |
0,723 |
9. Пусковые характеристики.
9.1. Учет эффекта вытеснения тока.
Расчет пусковых характеристик для скольжения .
-
Приведенная высота стержня.
[ф. 6-235, с 215], где
- скольжение.
.
-
Глубина проникновения тока.
[ф. 6-236, с 216], где
- коэффициент по [рис. 6-46, с 216].
мм.
-
Коэффициент .
[ф. 6-237, с 216], где
- площадь сечения, ограниченного высотой
[ф. 6-243, с 217], м2.
мм.мм2.
.
-
Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора.
[ф. 6-248, с 217]
.
Ом.
-
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом эффекта вытеснения тока.
[ф. 6-250, с 218], где
- коэффициент изменения индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока [ф. 6-251, с 218].
- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока.
- коэффициент приведенной высоты по [рис. 6-47, с 217].
.
.
Ом.
9.2. Влияние насыщения на параметры.
-
Ток ротора без учета влияния насыщения ().
А.
-
Коэффициент насыщения.
.
-
Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному витку.
[ф. 6-252, с 219], где
- ток статора, соответствующий расчетному режиму, без учета насыщения, А.
А.
-
Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре.
[ф. 6-253, с 219], где
- коэффициент по [ф. 6-254, с 219].
.
Тл.
-
Дополнительное раскрытие пазов статора.
[ф. 6-255, с 219], где
- коэффициент по [рис. 6-50, с 219].
мм.
-
Дополнительное раскрытие пазов ротора.
[ф. 6-259, с 220]
мм.
-
Уменьшение коэффициента проводимости рассеяния открытого паза статора.
[ф. 6-258, с 220]
.
-
Уменьшение коэффициента проводимости рассеяния открытого паза ротора.
[ф. 6-260, с 220]
.
-
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния для статора.
[ф. 6-261, с 220]
.
-
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния для ротора.
[ф. 6-262, с 220]
.
9.3. К расчету влияния насыщения полями рассеяния.
-
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния при насыщении участков зубцов статора.
[ф. 6-263, с 220]
.
-
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния при насыщении участков зубцов ротора.
[ф. 6-263, с 220]
.
-
Индуктивное сопротивление обмотки статора с учетом насыщения от полей рассеяния.
[ф. 6-264, с 220]
Ом.
-
Приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора с учетом насыщения от полей рассеяния.
[ф. 6-265, с 220]
Ом.
9.4. Расчет пусковых характеристик.
-
Коэффициент .
[ф. 6-267, с 222]
.
-
Активная составляющая сопротивления правой ветви схемы замещения.
[ф. 6-268, с 222]
Ом.
-
Реактивная составляющая сопротивления правой ветви схемы замещения.
[ф. 6-268, с 222]
Ом.
-
Ток в обмотке ротора.
[ф. 6-269, с 222]
А.
-
Ток обмотки статора.
[ф. 6-271, с 222]
А.
-
Относительное значение пускового тока.
.
-
Относительное значение пускового момента.
.
s |
1 |
0,8 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,135 |
эпсилон |
1,82 |
1,63 |
1,29 |
0,82 |
0,58 |
0,67 |
фи |
0,68 |
0,42 |
0,2 |
0,08 |
0,07 |
0,073 |
kr |
1,30 |
1,09 |
0,92 |
0,82 |
0,81 |
0,82 |
KR |
1,22 |
1,07 |
0,94 |
0,87 |
0,87 |
0,87 |
r'2x |
0,153 |
0,134 |
0,118 |
0,110 |
0,109 |
0,109 |
Kx |
0,743 |
0,759 |
0,781 |
0,794 |
0,797 |
0,795 |
x'2 x |
0,475 |
0,485 |
0,499 |
0,507 |
0,509 |
0,508 |
x'2xнас,Ом |
0,289 |
0,304 |
0,323 |
0,350 |
0,396 |
0,370 |
x1нас,Ом |
0,325 |
0,329 |
0,333 |
0,348 |
0,383 |
0,363 |
c1пнас |
1,023 |
1,023 |
1,023 |
1,024 |
1,027 |
1,025 |
an |
0,403 |
0,418 |
0,488 |
0,808 |
1,364 |
1,075 |
bn |
0,621 |
0,640 |
0,664 |
0,706 |
0,789 |
0,742 |
I'2 |
297,3 |
287,7 |
266,9 |
205,1 |
139,6 |
168,4 |
I1нас,А |
303,4 |
293,9 |
273,0 |
210,3 |
144,0 |
173,2 |
I1* |
6,97 |
6,75 |
6,27 |
4,83 |
3,31 |
3,98 |
M* |
1,74 |
1,78 |
2,16 |
2,96 |
2,72 |
2,94 |
10. Тепловой и вентиляционный расчеты.
-
Электрические потери в пазовой части обмотки статора.
[ф. 6-312, с 235], где
- коэффициент увеличения потерь для класса изоляции F.
Вт.
-
Электрические потери в лобовой части обмотки статора.
[ф. 6-313, с 235]
Вт.
-
Превышение температуры внутри поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри машины.
[ф. 6-314, с 237], где
- коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину непосредственно в окружающую среду по [т. 6-30, с 237].
- коэффициент теплоотдачи с поверхности по [рис. 6-59, с 235], Вт/м2*С0.
0С.
-
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора.
[ф. 6-315, с 237], где
- расчетный периметр поперечного сечения паза статора по
[ф. 6-316, с 237], м.
- средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции, Вт/м*0С.
- средняя теплопроводность внутренней изоляции катушек по
[рис. 6-62, с 237], Вт/м*0С.
мм.
0С.
-
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей.
[ф. 6-319, с 237], где
- периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки, м.
0С.
-
Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины.
[ф. 6-320, с 238], где
- вылет лобовых частей обмотки статора [ф. 6-136, с 197], м.
- коэффициент по [т. 6-19, с 197].
м.
0С.
-
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины.
[ф. 6-321, с 238]
0С.
-
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды.
[ф. 6-322, с 238], где
- сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя [ф. 6-326, с 238], Вт.
Вт. По [ф. 6-324, с 238].
- эквивалентная площадь охлаждения корпуса по
[ф. 6-327, с 238], м2..
м2.
0С.
-
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды.
[ф. 6-328, с 238]
0С.
-
Требуемый расход воздуха для охлаждения.
[ф. 6-340, с 240], где
м3/с.
-
Расход воздуха обеспечиваемый наружным вентилятором.
[ф. 6-342, с 240]
м3/с.
Из полученных результатов видно, что .