1 Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

 

Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора D и расчетной длины магнитопрововда  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:

1.1 Число пар полюсов .

1.2 Высоту оси вращения предварительно определяют по таблицам 1.1

1.2 для заданных значений P_2н и 2p в зависимости от исполнения двигателя.

1.3 Далее определяется 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.

1.4 Как показал опыт проектирования большого числа асинхронных двигателей, внутренний диаметр сердечника D находится в определенном соотношении с наружным

,

где коэффициент K_D определяется по таблице 1.4.

        

         Таблица 1.1- Увязка мощности и высоты оси вращения двигателей серии 4А, исполнение по степени защиты  IР44

Высота оси вращения, h,(мм)	Условная длина сердечника	Номинальная мощность Р2Н кВт при числе полюсов 2p
		2	4	6	8	10	12
100	S L	4 5,5	3 4	- 2,2	- 1,5	- -	- -
112	MA(B)	7,5	5,5	3 (4)	2 (3)	- -	- -
132	S М	- 11	7,5 11	5,5 7,5	4 5,5	- -	- -
160	S M	15 18,5	15 18,5	11 15	7,5 11	- -	- -
80	S M	22 30	22 30	- 18,5	- 15	- -	- -
200	M L	37 45	37 45	22 30	18,5 22	-	-
225	M	55	55	37	30	-	-
250	S M	75 90	75 90	45 55	37 45	30 37	- -
280	S M	110 132	110 132	75 90	55 75	37 45	- -
315	S M	160 200	160 200	110 132	90 110	55 75	45 55
355	S M	250 315	250 315	160 200	132 160	90 110	75 90

 

Таблица 1.2 - Увязка мощности и высоты оси вращения двигателей серии 4А, исполнение по степени защиты IP23

Высота оси вращения, h,(мм)	Условная длина сердечника	Номинальная мощность Р2Н кВт  при числе полюсов 2p
		2	4	6	8	10	12
200	M L	55 75	45 55	30 37	22 30	- -	- -
225	M	90	75	45	37	- -	- -
250	S M	110 132	90 110	55 75	45 55	- -	- -
280	S M	160 200	132 160	90 110	75 90	45 55	- -
315	S M	- 250	200 250	132 160	110 132	75 90	55 75
355	S M	315 400	315 400	200 250	160 200	110 132	90 110

 

Таблица 1.3 – Внешние диаметры статоров асинхронных двигателей

для  различных высот оси вращения

h,мм	56	63	71	80	90
Dа,м	0,08-0,096	0,1-1,08	0,116-0,122	0,131-0,139	0,149-0,157
h,мм	100	112	132	160	180
Dа,м	0,168-0,175	0,191-0,197	0,225-0,223	0,272-0,285	0,313-0,322
h,мм	200	225	250	280	315	255
Dа,м	0,349-0,359	0,392-0,406	0,437-0,452	0,52-0,53	0,59	0,66

 

         Таблица 1.4 - Значения коэффициента K_D

2р	2	4	6	8	10-12
КD	0,52-0,6	0,62-0,68	0,7-0,72	0,72-0,75	0,75-0,77

1.5 Далее находят полюсное деление τ, м

.

1.6 Расчетную мощность асинхронного двигателя P^/ ,(кВА) определяют по заданной номинальной мощности

.

 

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

Рисунок 1.1 – Значения коэффициента

 

 

 

в)

          а) со степенью защиты IP44 мощностью до 30 кВт; б) со степенью

защиты IP44 мощностью до 400 кВт; в) со степенью защиты IP23

Рисунок 1.2 - Примерные значения КПД и cosφ асинхронных двигателей

 

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок - линейной токовой нагрузки А и максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре В_δ  должен быть проведен особо тщательно, так как они определяют не только расчетную длину сердечника, но и в значительной степени характеристики двигателя.

          1.7 Рекомендации по выбору В_δ и А  представлены на рисунке 1.3 и 1.4. На каждом из рисунков даются области их допустимых значений.

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

 

         1.9 Тип обмотки выбирается по таблице 2. Предварительное значение обмоточного коэффициента К_об1 выбирают в зависимости от типа обмотки статора. Для однослойных обмоток К_об1 =0,95…0,96, для двухслойных при 2р=2 К_об1 =0,82…0,86 и при большей полюсности  К_об1 =0,91…0,92.

1.10 Синхронная угловая частота двигателя Ω, рад/сек: или  ,

 

где n₁ - синхронная частота вращения, об⁄мин;

      f ₁ - частота питания, Гц.

1.11 Расчетная длина магнитопровода , м:

.

 

1.12  Критерием правильности выбора главных размеров D и l_δ служит отношение , которое обычно находиться в пределах, указанных на рисунке 1.5 для принятого исполнения машины. Если λ оказывается чрезмерно большим, то следует повторить расчет для ближайшего из стандартного ряда бόльшей высоты оси вращения h, а если λ слишком мало, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h.

На этом выбор главных размеров заканчивается.

 

 

 

а) - IP44 и б) – IP23.

Рисунок 1.5 – Отношение λ у двигателей исполнения по степени защиты

 

1.13 Для расчета магнитной цепи помимо l_δ необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечника статора (l₁ и l_ст1) и ротора (l₂ и l_ст2). В асинхронных двигателях, длина сердечников статоров которых не превышает 250…300 мм, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции

.

 

В более длинных машинах сердечники подразделяют на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами.

          1.14 Стандартная ширина радиального воздушного канала между пакетами b_к=10 мм. Число пакетов n_пак. и их длина l_пак. связаны с расчетной длиной следующим соотношением

мм,

целое число.

           При этом число радиальных каналов, определяемая по таблице 1.5: .

1.15 Длина стали сердечника статора двигателя:

.

 

          1.16 Конструктивная длина сердечника статора:

.

 

          1.17 Окончательное значение для двигателей  для двигателей  с воздушным зазором :

.

В машинах с  

,

где - расчетная ширина радиальных каналов, определяемая по таблице 1.5.

Таблица 1.5 Расчетная ширина радиальных каналов при =10мм

, мм	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	2,5	3,0
,мм	7,3	7,1	7,0	6,9	6,8	6,7	6,2	5,7