Расчет рабочих характеристик

Выбор главных размеров

 

- Число пар полюсов

,

где - частота в сети, Гц;

- синхронная частота вращения, об/мин

.

- Внутренний диаметр статора

[ф. 9.2, с 344],

где - коэффициент по [т. 9.9, с 344];

- внешний диаметр статора, мм, по [т. 9.8, с 344];

мм.

- Полюсное деление

[ф. 9.3, с 344],

мм.

- Расчетная мощность

[ф. 9.4, с 344],

где - номинальная мощность на валу двигателя, кВт;

- отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению. Определено по [рис. 9.20, с 345];

- КПД двигателя по [рис. 9.21(в), с 345];

- коэффициент мощности по [рис. 9.21(в), с 345];

ВА.

- Электромагнитные нагрузки (предварительно)

А/м, Тл.

Определены по [рис. 9.23(б), с 347].

- Коэффициент формы поля

. Определен по [c 348].

- Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки (предварительно)

. Определен по [c 348].

- Синхронная угловая частота вращения вала двигателя

[ф. 9.5, с 348],

рад/с.

- Расчетная длина воздушного зазора

[ф. 9.6, с 348],

где - линейная нагрузка, А/м;

- индукция в воздушном зазоре, Тл.

м.

- Отношение

,

,

полученное значение соответствует допускаемому , определенному по [рис. 9.25(б), с 348].

 

 

3.2 Определение и площади поперечного сечения провода обмотки статора

- Полная конструктивная длина статора, длина стали сердечника статора и соответственно

м. [ф. 9.7, с 349].

- Предельные значения

м; м. Определены по [рис. 9.26, с 351].

- Число пазов статора

[ф. 9.16, с 351],

.

Принимаем .

,

где - число фаз.

.

- Зубцовое деление статора (окончательно)

[с 351],

м.

- Число эффективных проводников в пазу статора при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют ()

[ф. 9.17, с 352],

где - номинальный ток в обмотке статора [ф. 9.18, с 352].

- фазное напряжение, В;

А;

.

- Число эффективных проводников в пазу статора

[ф. 9.19, с 352],

Принимаем .

проводников.

- Число витков в фазе обмотки

[ф. 9.20, с 352],

.

- Линейная нагрузка (окончательно)

[ф. 9.21, с 353];

А/м.

Обмоточный коэффициент (окончательно)

[ф. 3.5, с 108],

где - коэффициент укорочения, учитывающий уменьшение ЭДС витка, вызванной укорочением шага обмотки.

- коэффициент распределения, учитывающий уменьшение ЭДС, распределенной по пазам обмотки по сравнению с сосредоточенной.

[ф. 3.6, с 108], где - коэффициент укорочения шага для двухслойной обмотки.

;

[т. 3.16, с. 112];

.

- Поток

[ф. 9.22, с 353],

Вб.

- Индукция в воздушном зазоре (окончательно)

[ф. 9.23, с 353],

Тл.

Значения линейной нагрузки и индукции в воздушном зазоре соответствуют допускаемым. Определены по [рис. 9.23(а) с 347].

Сечения эффективных проводников

[ф. 9.24, с 353],

где - плотность тока в обмотке статора, А/м²

[ф. 9.25, с 354],

где - находим по [рис. 9.27(г), с 355], А²/м³;

А/м²;

м².

Принимаем число элементарных проводников , тогда

м².

Выбираем обмоточный провод ПЭТВ [см. приложение 3] с параметрами:

мм; мм²; мм²; мм.

- Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

[ф. 6-27, с 174],

А/м².

 

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

- Индукция в ярме статора (предварительно)

Тл. Определена по [т. 9.12, с 357].

- Индукция в зубцах статора (предварительно)

Тл. Определена по [т. 9.12, с 357].

- Ширина зубца

[ф. 9.37, с 362],

где - коэффициент заполнения сердечника сталью.

Определен по [т. 9.13, с 358].

м.

- Высота ярма статора

[ф. 9.28, с 356],

мм.

Размеры паза в штампе.

- Высота паза в штампе

[ф. 9.31, с 358],

мм.

- Ширина паза в штампе.

[ф. 9.39, с 362],

[ф. 9.40, с 362],

 

где - высота шлица паза, мм;

- ширина шлица в пазу, мм.

мм.

мм.

- Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку

[ф. 9.42, с 365],

мм. [т.9.14 с 360].

 

мм.

мм.

мм.

мм.

- Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников

[ф. 9.43, с 365],

где - площадь корпусной изоляции по [ф. 9.46, с 365].

- односторонняя толщина изоляции в пазу по [т. 3.1, с 77], мм.

- площадь прокладки в пазу.

мм².

мм².

- Коэффициент заполнения паза

[с 366],

.

Полученное значение лежит в допускаемых пределах: .

 

Расчет ротора

- Воздушный зазор

0,8 м. [рис. 9.31, с 367].

- Число пазов ротора

Выбираем по [т. 9.18, с 374]. Принимаем .

Внешний диаметр

,

мм.

- Зубцовое деление

,

мм.

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал;

[ф. 9.102, с 385],

где по [т. 9.19, с 385].

.

- Ток в обмотке ротора

[ф. 9.57, с 370],

где - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение , по [ф.9,58, с 370].

,

- коэффициент приведения токов, [ф. 9.66, с 374].

,

(пазы ротора выполняем без скоса - ).

А.

- Площадь поперечного сечения стержней(предварительно)

[ф. 6-69, с 186],

где - плотность тока в стержнях ротора, А/м².

мм².

По рисунку определяем паз ротора [см. рис.9.40 (б) с 380 ].

Принимаем

- Допустимая ширина зубцов ротора

[ф. 9,75, с 380],

где - полная конструктивная длина ротора, длина стали сердечника ротора и соответственно, м.

- Индукция в зубцах ротора

(принимаем Тл. по [т. 9,12, с 357]).

мм.

- Размеры паза

[ф. 9,76, с 380],

[ф. 9,77, с 380],

[ф. 9,78, с 380],

где мм,

мм,

мм.

- Полная высота паза

,

мм.

- Ширина зубца ротора:

;

.

;

.

 

 

а) б)

 

Рис. 1.1. Пазы спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором.

- Площадь поперечного сечения стержня

[ф. 9.79, с 380],

мм².

- Плотность тока в стержнях

,

А/м².

Короткозамыкающие кольца (см рис.9.37 (б)).

- Ток в замыкающих кольцах

[ф. 9.70, с 376],

где [ф. 9.71, с 376].

.

А.

 

 

- Плотность тока в замыкающих кольцах

,

Коэффициент выбирается 0,85, для улучшения вентиляции в воздушном зазоре.

А/м².

- Площадь поперечного сечения замыкающих колец

[ф. 9.72, с 376],

мм².

- Размеры короткозамыкающих колец

,

,

,

[ф. 9.74, с 377].

мм.

мм.

мм².

- Средний диаметр замыкающих колец

мм.

 

Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2013; толщина 0,5 мм.

- Магнитное напряжение воздушного зазора

[ф. 9.103, с 386],

где - коэффициент воздушного зазора [ф. 4.15, с 174].

- коэффициент по [ф. 4.17, с 174].

.

.

А.

- Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

[ф. 9.104, с 387],

где - расчетная высота зубца статора, м.

Индукция в зубцах статора (окончательно)

[ф. 9.105, с 387],

Тл.

- напряженность поля в зубцах статора, А/м. при Тл.

Определена по [т. П1.7, с 698].

А.

- Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

[ф. 9.108, с 388],

где - расчетная высота зубца ротора, м.

мм. Определена по [т. 9.20, с 389].

Индукция в зубцах ротора (окончательно)

[ф. 9.109, с 390],

Тл.

- напряженность поля в зубцах ротора, А/м. при Тл.

Определена по [т П.1.7, с 698].

 

А

- Коэффициент насыщения зубцовой зоны

[ф. 9.115, с 391],

.

Полученное значение лежит в допускаемых пределах: [с.383].

- Магнитное напряжение ярма статора

[ф. 9.116, с 394],

где - длина средней магнитной линии ярма статора [ф. 9.119, с. 394],м.

Индукция в ярме статора

[ф. 9.117, с 394],

где - расчетная высота ярма статора [ф. 9.118, с 394], м.

- диаметр, число рядов аксиальных вентиляционных каналов в статоре.

.

мм.

Тл.

- напряженность поля в ярме статора, А/м². при Тл

Определена по [т. П1.6, с 697].

мм.

А.

- Магнитное напряжение ярма ротора

[ф. 9.121, с 395],

где - длина средней магнитной линии потока в ярме ротора

[ф. 9.127, с 395], м;.

Индукция в ярме ротора

[ф. 9.122, с 395],

где - расчетная высота ярма ротора [ф. 9.124, с 395], м.

- диаметр, число рядов аксиальных вентиляционных каналов в роторе. [с 384]

;

мм.

мм.

Тл.

- напряженность поля в ярме ротора, А/м². при Тл.

Определена по [т. П1.6, с 697].

мм.

А

- Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины (на пару полюсов)

[ф. 9.128, с 396],

А.

- Коэффициент насыщения магнитной цепи

[ф. 9.129, с 396],

.

- Намагничивающий ток

[ф. 9.130, с 396],

А.

Относительное значение тока намагничивания

[ф. 9.131, с 396],

.

Полученное значение лежит в допускаемых пределах: .

 

Параметры рабочего режима

- Активное сопротивление обмоток статора

[ф. 9.132, с 397],

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. 9.134, с 398], м.

- средняя длина витка обмотки [ф. 9.135, с 398], м;

- длина пазовой части витка, м.

- длина лобовой части витка [ф. 9.136, с 398], м;

- средняя ширина катушки [ф. 9.138, с 399], м;

- длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части, м;

- коэффициент по [т. 9.23, с 399].

β=0,82 определено ранее.

м.

м.

м.

м.

Ом.

Длинна вылета лобовой части катушки по [ф.9.140, с 399], м;

,

по [т. 9.23, с 399].

мм.

Относительное значение активного сопротивления обмоток статора

,

Ом.

- Активное сопротивление обмоток ротора

[ф. 9.168, с 406],

где - сопротивление стержня [ф. 9.169, с 406], Ом;

- сопротивление участка замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями [ф. 9.170, с 408], Ом;

- полная длина стержня, м.

- удельное сопротивление алюминия, Ом*м.

- коэффициент увеличения активного сопротивления стержня от действия эффекта вытеснения тока;

Ом.

Ом.

Ом.

Приведенное значение активного сопротивления обмоток ротора

[ф. 9.173, с 406],

Ом.

Относительное значение приведеного активного сопротивления обмоток ротора

,

Ом.

- Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

[ф. 9.152, с 402],

где - коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния [т. 9.26, с 403];

- коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния [ф. 9.159, с 403];

[ф. 3.25, с 134],

.

При

по [ф. 9.155, с 403],

- коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния [ф. 9.160, с 403]

м;

мм.

м;

мм.

м.

мм, так как проводники закреплены пазовой крышкой.

- коэффициент по [ф. 9.176, с 407].

- коэффициент скоса пазов;

Для и ,

- коэффициент по [рис. 9.51 (д), с 405].

,

.

.

.

Ом.

Относительное значение индуктивного сопротивления рассеяния обмотки статора

[ф. 9.186, с 411],

.

Полученное значение лежит в допустимых пределах: см. [ с. 411].

- Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора

[ф. 9.177, с 407],

где - коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния [т. 9,27, с 408];

- коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния [ф. 9.179, с 409];

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм²;

- коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния [ф. 9.180, с 409].

При расчете номинального режима двигателя во всех формулах .

,

где при закрытых пазах.

,

;

;

.

Ом.

Приведенное индуктивное сопротивление к числу витков статора

[ф. 9.183, с 409],

Ом.

Относительное значение приведенного индуктивного сопротивления рассеяния обмотки ротора.

[ф. 9.186, с 411],

.

Полученное значение лежит в допустимых пределах: см. [ с. 411].

 

Расчет потерь

- Основные потери в стали статора

[ф. 9.187, с 412],

где - коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участка магнитопровода и технологических факторов.

; ; .[см. параграф 9.11].

- удельные потери в стали 2013 по [т. 9.28, с 412], Вт/кг.

- масса стали ярма статора [ф. 9.188, с 412], кг;

- удельная масса стали, кг/м³.

- масса зубцов статора [ф. 9.189, с 412], кг;

кг;

кг.

Вт.

- Полные поверхностные потери в роторе

[ф. 9.194 с 414], Вт,

где [ф. 9.192 с 413], Вт/м² – удельные поверхностные потери.

- коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери (в двигателях мощностью менее 160 кВт ).

.Амплитуда пульсаций индукции в воздушном зазоре над коронкам зубцов ротора.

[ф. 9.190, с 412],

где - коэффициент по [рис. 9.53, с 413].

Тл.

Вт/м²

Вт.

- Пульсационные потери в зубцах ротора

[ф. 9.200, с 414],

где - масса стали зубцов ротора [ф. 9.201, с 414], кг.

кг.

- амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов ротора [ф. 9.196, с 414],

где - коэффициент по расчётам.

. Тл.

 

Вт.

- Добавочные потери в стали

[ф. 9.202, с 415],

Вт.

- Общие потери в стали

[ф. 9.203, с 415],

Вт.

- Механические потери

[ф. 9.210, с 416],

где - коэффициент по [с. 416]..

Вт.

- Добавочные потери при номинальном режиме

,

Вт.

- Ток холостого хода двигателя

[ф. 9.217, с 417],

где - активная составляющая тока холостого хода

[ф. 9.218, с 417], А;

- электрические потери при холостом ходе двигателя

[ф. 9.219, с 417], Вт.

Вт.

А.

А.

 

Коэффициент мощности при холостом ходе

[ф. 9.221, с 417];

.

Расчет рабочих характеристик

- Активное сопротивление взаимной индукции

[ф. 9.184, с 410],

Ом.

- Реактивное сопротивление взаимной индукции

[ф. 9.185, с 410],

Ом.

[ф. 9.222, с 419],

.

- Коэффициент

[ф. 9.223, с 419],

.

Используем приближенную формулу т. к. .

Активная составляющая тока синхронного ХХ

А. [ф. 9.226, с 420],

А.

- Коэффициенты для расчета рабочий характеристик

[ф. 9.227, с 420],

[ф. 9.227, с 420],

[ф. 9.227, с 420].

,

Ом,

Ом.

- Данные, необходимые для расчета рабочих характеристик (см.табл.9.30 с.421)

кВт, В, , А, кВт, А, А, Ом, Ом, , , , , Ом.

Рассчитываем рабочие характеристики для скольжения S=0,005;0,01;0,015;0,02;0,025;0,03;0,035, принимая, что Sном= .Результаты в табл.3.7.1, по рабочим характеристикам находим Sном=0,02.

 

№ П/П	Расчетная формула		Скольжение s
0,005	0,01	0,015	Sн= 0,02	0,025	0,03	0,035
		Ом	5,677	2,839	1,893	1,419	1,145	0,946	0,811
		Ом	5,691	2,852	1,905	1,432	1,158	0,959	0,824
		Ом	0,344	0,344	0,344	0,344	0,344	0,344	0,344
		Ом	5,701	2,872	1,936	1,473	1,208	1,019	0,893
		А	38,59	76,59	113,6	149,4	182,2	215,9	246,4
		_	0,998	0,993	0,984	0,972	0,959	0,941	0,923
		_	0,06	0,12	0,177	0,233	0,285	0,337	0,385
		А	40,907	78,43	114,2	147,6		205,7	229,8
		А	58,679	65,52	76,52	91,2	108,2	129,2	151,2
		А	71,53	102,2	137,5	173,5	207,5	242,9	275,1
		А	40,338	80,06	118,8	156,1	190,4	225,7	257,6
		кВт	26,998	51,76	75,38	97,43	116,9	135,7	151,7
		кВт	0,189	0,386	0,698	1,112	1,59	2,179	2,796
		кВт	0,127	0,5	1,1	1,9	2,827	3,971	5,172

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: