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
|
|
|
|
|
Воспользуйтесь поиском по сайту: