Расчет параметров рабочего режима

2.6.1. Активное сопротивление фазы обмотки статора:

r₁ = r₁₁₅* , где r₁₁₅ - удельное сопротивление материала обмотки при расчетной температуре, Ом*м. Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура равна 115 градусам. Для меди r₁₁₅ = 10^-6/41 Ом*м. [4, стр.245].

L₁ - общая длина эффективных проводников фазы обмотки статора, L₁ = _ср1w_1, где

_ср1 - средняя длина витка обмотки статора, _ср1 = 2 ( _п1 + _π1);

_п1 - длина пазовой части, _п1 = ₁= 0,186 м.

_π1- лобовая часть катушки, _л1 = K_л*b_кт +2В, где K_л =1,4 [4, стр.197].

В - длина вылета прямолинейной части катушки из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части. Принимаем В = 0,01 [4, стр.197].

b_кт - средняя ширина катушки, b_кт = b_1, где b₁ - относительное укорочение шага обмотки статора, b₁ = 0,833 (п.2.2.7).

 

b_кт = = 0,121 м.

_л1 = 1,4*0,121 + 2*0,01 = 0,189 м,

_ср1 = 2*(0,186 + 0,189) = 0,75 м.

 

Длина вылета лобовой части катушки:

 

_выл = K_выл *b_кт + В = 0,5*0,145 + 0,02= 0,0825 м = 82,5 мм.

K_выл = 0,5 [4, стр.197].

L₁ = 0,75*144 = 108 м.

r₁ =  = 0,498 Ом.

 

Относительное значение: r₁^* = r₁ = 0,498* = 0,043.

 

2.6.2. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:

r₂ = r_с + , где r_с - сопротивление стержня: r_с = r₁₁₅* ;

для литой алюминиевой обмотки ротора r₁₁₅ = 10^-6 / 20,5 Ом*м. [4, стр.245].

 

r_с = = 48,2*10^-6 Ом.

 

r_кл - сопротивление участка замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями: r_кл = r₁₁₅* =  = 0,789*10^-6 Ом.

 

r₂ = 48,2*10^-6+ = 63*10^-6 Ом.

 

Приводим r₂ к числу витков обмотки статора:

 

r₂ = r₂* = 68,52*10^-6* = 0,23 Ом.

 

Относительное значение: r₂ ^* = r₂ * = 0,23* = 0,02.

2.6.3. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:

 

х₁ = 15,8* *(l_п1 +l_л1 +l_д1 ), где

 

l_п1 - коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:

 

l_п1 = , где

h₃ = (b₁ - b_ш1)/2 = (5,9 – 3,7)/2 =1,1 мм.

h₁ = 23,1 мм (п. 2.3.2).

 

Так как проводники закреплены пазовой крышкой, то h₂ = 0.

 

k’_b = 0,25(1 + 3β) = 0,25(1 + 3*0,833) = 0,88.

k_b = 0,25(1 + 3 k’_b) = 0,25(1 + 3*0,88) = 0,91.

l_п1= = 1,643.

 

l_л1 - коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:

l_л1 = 0,34* *( _л - 0,64*b*t) = 0,34* *(0,223 - 0,64*0,833*0,131)= 1,12.

l_д1 - коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:

 

l_д1 = *x, где x = 2*k_ск*k_b - k_об1² *(1+b_ск²);

Так как отсутствует скос пазов, то b_ск = 0.

k_ск определяем в зависимости от t₂/t₁ и b_ск:

 

= = 1,23; b_ск = 0 Þ k_ск= 1,2 [4, стр. 201].

x = 2*1,2*1 - 0,925²*1,23² = 1,1.

l_д1= = 1,63.

х₁ = 15,8* *(1,643 + 1,12 + 1,63) = 1,12 Ом.

 

Относительное значение: х₁^*= х₁ = 1,12* = 0,096.

 

2.6.4. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:

 

х₂ = 7,9* ₁ * *(l_п2 + l_л2 + l_д2)*10^-6

l_п2 = k_д + , где

h₀ = h_п2 – h_ш2 – h_ш2 = 36,9 – 0,7 – 0,3 = 35,9 мм.

 

Для рабочего режима k_д = 1.

 

b₁ =7 мм, b_ш = 1,5 мм; h_ш = 0,7 мм; h_ш = 1 мм (п. 2.4.9).

l_п2 = = 3,1.

l_л2 = = = 0,44.

l_д2 = *x, где x»1 [4, стр.246].

l_Д2 = = 1,8.

Σl = l_п2 + l_л2 + l_д2 = 3,1 + 0,4 + 1,8 = 5,34.

х₂ = 7,9*50*0,186*5,34*10^-6 = 389*10^-6 Ом.

 

Приводим х₂ к числу витков статора:

 

х₂ = х₂ * = = 1,4 Ом.

 

Относительное значение: х₂^*= х₂ = 1,4* = 0,12.

 

2.6.5. Сравним данные расчетного двигателя с данными двигателя-аналога:

 

Вид двигателя r1* r2* x1* x2* Расчетный 0.043 0.02 0.096 0.12 Аналоговый 0.046 0.022 0.12 0.13

 

Расхождение значений индуктивного сопротивления обмотки статора (20%) проектируемого двигателя с справочным связано в первую очередь с тем, что в расчетном двигателе число эффективных проводников в пазу меньше, чем в аналоге (так как в расчетном двигателе меньше линейная токовая нагрузка), Þ меньше число витков в фазе обмотки статора, что напрямую влияет на значение индуктивного сопротивления. Также в проектируемом двигателе несколько меньшими оказались размеры паза статора (его высота и ширина большей и меньшей частей), что повлияло на уменьшение величины коэффициента магнитной проводимости пазового рассеяния, от которого пропорционально зависит индуктивное сопротивление статора.

 

Расчет потерь

 

2.7.1. Потери в стали основные:

P_ст.осн. = р_1,0/50 (k_даB_a²m_a + k_дzB_z1²m_z1), где

 

р_1,0/50 - удельные потери при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц.

 

р_1,0/50 = 2,5 Вт/кг. [4. стр.206].

 

β – показатель степени, β = 1,5 [4. стр.206].

k_да и k_дz - коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических факторов. k_да = 1,6; k_дz = 1,8 [4. стр.206].

m_a - масса стали ярма статора,

 

m_a = p(D_a - h_a )h_a k_с1g_с =3,14*(0,349 - 0,0238)*0,0238*0,186*0,97*7,8*10³ = 34,22 кг,

 

где h_a = 23,8 мм (п.2.3.1);

g_с - удельная масса стали; g_С = 7,8*10³ кг/м³ [4. стр.206].

m_z1 - масса стали зубцов статора,

 

m_z1 = h_z1 b_z1ср.Z_{1 ст} k_с1 g_с = 25,2*10^-3*5,24*10^-3*72*0,186*0,97*7,8*10³ = 13,38 кг,

где h_z1 =25,2 мм, b_z1ср = 5,24 мм. (п.2.3.1 и п.2.3.2).

 

P_{ст. осн.} = 2,6*1*(1,6*1,45²*34,22+1,8*1,73²*13,38) = 486,72 Вт.

 

2.7.2. Поверхностные потери в роторе.

 

P_пов2 = p_пов2(t₂ - b_ш2)Z_{2 ст2,} где

 

p_пов2 - удельные поверхностные потери в роторе:

 

p_пов2 = 0,5k₀₂ (B₀₂*t₁*10³)²;

 

B₀₂ - амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора:

 

B₀₂ = b₀₂ ,

 

b₀₂ зависит от соотношения ширины шлица пазов статора к воздушному зазору:

 

b_ш1/d = 3,7/0,5 = 7,4 Þ b₀₂ = 0,36 [4. стр.206].

 

k₀₂ - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери: k₀₂ =1,5 [4. стр.206].

 

B₀₂ = 0,36*1,25*0,8 = 0,36 Тл.

p_пов2 = 0,5*1,5* *(0,36*11)² = 568 *(16,8 - 1,5)*24 *0,091 = 227,2 Вт.

 

P_пов2 = 227,2*(13,5 – 1,5)* 10^-3 *58*0,186 = 29,4 Вт.

 

2.7.3. Пульсационные потери в зубцах ротора.

 

P_пул2 = 0,11 m_z2, где (115)

 

B_пул2 - амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов:

 

B_пул2 = B_z2 =  = 0.147 Тл.

 

m_z2 - масса стали зубцов ротора,

m_z2 = Z₂ h_z2 b_{z2 ст2} k_с2 g_с =58*34,10*10^-3*6,16*10^-3*0,186*0,97*7,8*10³ = 17,52 кг.

 

P_пул2 = 0,11* = 211 Вт.

 

2.7.4. Сумма добавочных потерь в стали.

 

P_ст.доб. = P_пов1 + P_пул1 + P_пов2 + P_пул2 = 29,4 + 211 = 240,4 Вт.

 

2.7.5. Полные потери в стали.

 

P_ст. = P_{ст. осн.} + P_{ст. доб.} = 486,72 + 240,4 = 727,12 Вт.

2.7.6. Добавочные потери при номинальном режиме.

 

P_доб.н = 0,005 P_1н = 0,005 P_2н /η = 0,005*30000/0,91 = 164,8 Вт.

 

2.7.7. Механические потери.

 

P_мех = K_т D_a⁴

K_т = 1,3(1 - D_a) [4, стр.208] Þ P_мех = 1,3(1 – 0,349) 0,349⁴ = 125,6 Вт.

 

2.7.8. Холостой ход двигателя.

 

I_х.х. = , где

I_х.х.а. = ;

P_{э1 х.х.} = mI_m²r₁ = 3*8,78²*0,498 = 115,2 Вт.

I_х.х.а. = = 0,849 А.

I_х.х. = = 8,82 А.

cos j_хх = I_х.х.a / I_х.х. = 0,858 / 8,82 = 0,1.

 

123	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: