I Исходные данные

Номинальная мощность: Р_2н = 5,5 кВт.

Исполнение: защищенное IP23.

Линейное напряжение питающей сети: U_1л = 380 В.

Соединение обмотки статора: Y

Синхронная частота вращения: n₁ = 1500 об/мин.

Обмотка ротора: фазная.

ΙΙ Расчет геометрических размеров и обмоток

1. Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров:

Внутреннего диаметра статора D и расчетной длины воздушного зазора l_δ. Внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями, зависящими от числа полюсов 2р, с наружным диаметром статора D_а, в свою очередь определяющим высоту оси вращения h.

В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей последовательности:

1. Число пар полюсов:

; 2p=4.

1.2 Высоту оси вращения предварительно определяют из таблицы 1.1. Высота оси вращения h=160 мм.

1.3 Наружный диаметр сердечника статора, исходя из минимальных отходов и припусков на штамповку (при указанных стандартных размерах ленты и листов электротехнической стали), согласно таблице 1.3. Наружный диаметр сердечника статора D_a = 0,28м.

1.4 Внутренний диаметр сердечника D находится в определенном соотношении с наружным:

.

где коэффициент определяется по таблице 1.4., выбираем из этого интервала значение.

1.5 Полюсное деление (м):

.

1.6 Расчетная мощность асинхронного двигателя Р’ (кВА) определяют по заданной номинальной мощности:

Предварительные значения η и cosφ₁ могут быть взяты по рисунку 1.1, К_Е по рисунку 1.2,

η = 85%;

cosφ₁ = 0,85;

К_Е = 0,97.

.

1.7 В_δ и А₁ по рисунку 1.3

В_δ = 0,79 Тл;

А₁ =А/м.

1.8 Значения коэффициента полюсного перекрытия α_δ и коэффициента формы поля k_В предварительно принимают равными:

_; .

1.9 Предварительное значение обмоточного коэффициента для однослойных обмоток . Выбираем значение.

1.10 Синхронная угловая частота вращения вала двигателя Ω, рад/сек, рассчитывается по формуле:

.

1.11 Расчетная длина магнитопровода (м):

1.12 Критерием правильности выбора главных размеров D₁ и l_δ служит отношение:

.

которое находится в пределах (0,97 – 1,15)м для принятого исполнения двигателя. На этом выбор главных размеров заканчивается.

1.13 Для расчета магнитной цепи, помимо l_δ, необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечника статора (l₁ и l_ст1). В асинхронных двигателях, длина сердечников статоров которых не превышает 0,25 – 0,3 м, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции:

.

2. Определение числа пазов статора Z₁ и расчет обмотки статора

2.1 Тип обмотки статора – однослойная всыпная, форма пазов статора – трапецеидальная.

2.2 Число пазов статора:

,

где m₁ – число фаз обмотки статора (m₁ = 3);

q₁ = 3.

2.3 Зубцовое деление статора:

.

2.4 Номинальный фазный ток обмотки статора (А):

,

где при соединении обмотки «∆».

2.5 Число эффективных проводников на паз:

,

где число параллельных ветвей а = 2.

Полученное число u_П1 округляют до ближайшего целого.

2.6 Число витков в фазе обмотки статора:

.

2.7 Однослойная обмотка выполняется с диаметральным шагом:

.

2.8 Обмоточный коэффициент:

.

Коэффициент укорочения обмотки:

.

Коэффициент распределения обмотки:

.

Обмоточный коэффициент:

.

2.9 Магнитный поток (Вб):

.

2.10 Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл):

.

2.11 Уточное значение линейной нагрузки (А/м):

.

Уточненные значения не должны отличаться от предварительно выбранных более, чем на 10%.

2.12 Плотность тока в обмотке статора (предварительно) выбирается в соответствии с таблицей 2. j₁ = 6,5 А/м.

2.13 Сечение эффективного проводника фазы (предварительно) (мм²):

.

2.14 . Так каквходит в промежуток, то эффективный проводник выполняют из 1-го элементарного проводника.

Сечение элементарного проводника ( предварительно)

По таблице Приложения 1 выбирается ближайший к сечению стандартный проводник. Этим окончательно определяется сечение элементарного проводника и его диаметр.

=1,767

2.15 Плотность тока в обмотке статора (уточненное значение):

j.

3. Расчет размеров пазов статора

А) Расчет размеров трапецеидального полузакрытого паза всыпной обмотки статора

3.1 Ширина зубца b_z1 по рекомендуемому значению индукции в зубцах B_z1:

,

где = 0,97 дляh =132 – 250 мм;

= 1,5 Тл.

3.2 Высота ярма статора (м):

,

где = 1,4 Тл.

3.3 Высота зубца (м):

.

3.4 Высота паза =.

3.5 Ширина шлица b_ш1 должна быть такой, чтобы можно было уложить в пазы катушки по одному проводу, отсюда ширина шлица (м):

.

3.6 Высота клиновой части паза (м):

.

3.7 Наименьшая ширина паза в штампе (м):

;

;

.

3.8 Наибольшая ширина паза в штампе (м):

;

.

Высота шлица выбирается из промежуткаУголβ=45при высоте оси вращения h ≤250 мм.

3.9 Площади поперечного сечения паза в свету (мм²) определяются с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников:

.

где Δh_П = 0,2 мм;

Δb_П = 0,2 мм.

3.10 Класс изоляции обмотки статора: в двигателях с высотами оси вращения рекомендуется применять систему изоляции класса нагревостойкостиF.

3.11 Площадь поперечного сечения пазовой изоляции (мм):

.

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой (мм):

.

3.12 Коэффициент заполнения паза:

.

3.13 Полученное значение коэффициента заполнения находится в рекомендуемых пределах .

3.14 После окончательного определения размеров паза необходимо пересчитать индукцию в зубце:

.

3.15 Индукция в ярме статора (Тл):

;

.

4. Расчет размеров сердечника, число пазов и обмотки фазного ротора

4.1 Воздушный зазор (м):

.

Наружный диаметр сердечника ротора (м):

.

1. 4.2 Внутренний диаметр сердечника ротора (он же диаметр вала) (м):

.

4.3 Конструктивная длина сердечника и длина стали сердечника (м):

,

.

4.4 Число пазов на полюс и фазу ротора:

.

4.5 Число фаз обмотки статора:

.

Число пазов ротора:

.

4.6 В двигателях с h ≤ 200мм применяется однослойная петлевая обмотка с мягкими секциями, которые выполняются из круглого провода и укладываются в полузакрытые трапецеидальные пазы.

Расчет числа витков и эффективных проводников в пазу

А) Всыпная обмотка (с мягкими секциями)

4.7 Число витков обмотки (предварительное):

Для определения числа витков в фазе роторов с катушечной обмоткой предварительно задаются ЭДС фазы Е₂ при которой напряжение на контактных кольцах (U_kk) в момент пуска двигателя приблизительно равно линейному номинальному напряжению двигателя. Обмотку ротора соединяют в треугольник, то:

.

Эффективное число проводников в пазу:

.

Уточненное число витков обмотки:

.

Уточненное значение Э.Д.С. Е₂:

.

4.9. Ток обмотки ротора:

,

,

,

.