Электрические машины и электропривод

 

(2.56)

 

Рисунок 2.1-Пазы статора и ротора спроектированного двигателя

 

 

3. Расчет магнитной цепи, потерь и КПД

  Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2013; толщина  листов 0,5 мм.

(3.1)

 

по (4.15)

(3.2)

 

Магнитное напряжение воздушного зазора по (9.103)

(3.3)

 

Расчетная высота зубца статора

Расчетная индукция в зубцах статора (9.105)

(3.4)

 

 

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора по (9.104)

(3.5)

 

Расчетная высота зубца ротора

(3.6)

 

Расчетная индукция в зубцах ротора (9.109)

(3.7)

 

 

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора по (9.108)

(3.8)

 

Коэффициент насыщения зубцовой зоны по (9.115) 

(3.9)

 

Расчетная высота ярма статора  по (9.118)

(3.10)

 

Длина средней магнитной  силовой линии в ярме статора  по (9.119)

(3.11)

 

Индукция в ярме статора no (9.117)

(3.12)

 

по [1, П.1.6] для расчетной  индукции находим

Магнитное напряжение ярма статора  по (9.116)

(3.13)

 

Расчетная высота ярма ротора по (9.124)

(3.14)

 

Высота ярма ротора для  двухполюсных двигателей с непосредственно  посадкой сердечника ротора на вал определяется по (9.126)

(3.15)

 

Длина средней магнитной  силовой линии в ярме ротора по (9.125)

(3.16)

 

Расчетная индукция в ярме ротора по (9.122)

(3.17)

 

по [1, П.1.6] находим

Магнитное напряжение ярма ротора по (9.121)

(3.18)

 

Магнитное напряжение на пару полюсов (по 9.128)

(3.19)

 

Коэффициент насыщения магнитной  цепи по (9.129)

(3.20)

 

Намагничивающий ток по (9.130)

(3.21)

 

Относительное значение по (9.131)

(3.22)

 

Параметры рабочего режима

Для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура 

Для медных проводников обмотки  статора сопротивление

 

В проводниках обмотки  статора асинхронных машин эффект вытеснения тока проявляется незначительно из-за малых размеров элементарных проводников. Поэтому коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока принимаем

Относительное укорочение шага обмотки

Средняя ширина катушки по (9.138)

(3.23)

 

Катушки всыпной обмотки  статора

Определяем при 2p = 2 по [1,табл. 9.23]

Длина лобовой части по (9.136)

(3.24)

 

Длина вылета лобовой части  катушки по (9.137)

(3.25)

 

Длина пазовой части равна  конструктивной длине сердечников  машины

Средняя длина витка обмотки

(3.26)

 

Общая длина проводников  фазы обмотки статора

(3.27)

 

Активное сопротивление  обмотки статора по (9.132)

(3.28)

 

Относительное значение

(3.29)

 

Для литой алюминиевой  обмотки ротора

Сопротивление стержня по (9.169)

(3.30)

 

Сопротивление участка замыкающего  кольца, заключенного между двумя  соседними стержнями

(3.31)

 

Активное сопротивление  фазы обмотки ротора по (9.168)

(3.32)

 

(3.33)

 

Приводим сопротивление  ротора к числу витков обмотки  статора по (9.172), (9.173):

(3.34)

 

Относительное значение

(3.35)

 

Далее определяем индуктивные  сопротивления обмоток

 

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния статора по табл. 9.26, (см. рис. 9.50, е) 

(3.36)

 

(3.37)

 

(3.38)

 

т.к проводники закреплены пазовой крышкой

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния статора по (9.159)

(3.39)

 

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмоток статора по (9.160)

(3.40)

 

При полузакрытых или полуоткрытых пазах статора с учетом скоса  пазов по (9.176)

(3.41)

 

Расчетная длина магнитопровода для обмотки статора по (9.153)

(3.42)

 

Индуктивное сопротивление  фазы обмотки статора по (9.152)

(3.43)

 

Относительное значение

(3.44)

 

При расчете номинального режима двигателя во всех формулах принимаем

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора по [1,табл. 9.27]

(3.45)

 

(3.46)

 

 

Коэффициент приведения токов  в кольце к току в стержне

(3.47)

 

Расчетная длина магнитопровода для обмотки ротора по (9.154)

(3.48)

 

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния ротора по (9.178)

(3.49)

 

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора по (9. 180)

(3.50)

 

 

(3.51)

 

 

Индуктивное сопротивление  фазы обмотки ротора по (9.177)

(3.52)

 

Приводим сопротивление  фазы обмотки ротора к числу витков статора по (9.172) и (9.183):

(3.53)

 

Относительное значение

(3.54)

 

 

 

Расчет потерь

Потери в стали основные по (9.187)

(3.55)

 

для стали 2013 по [1,табл. 9.28]

Удельная масса стали

 

Масса стали ярма статора  по (9.188)

(3.56)

 

Масса стали зубцов статора  по (9.189)

(3.57)

 

Для машин мощностью меньше 250 кВт можно принять

Поверхностные потери в роторе по (9.194)

(3.58)

 

Удельные поверхностные  потери по (9.192)

(3.59)

 

 

 

 

Для определения поверхностных  потерь вначале находят амплитуду  пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора по (9.190)

(3.60)

 

Для зубцов ротора определяем отношение 

тогда по [1,рис. 9.53] находим

Пульсационные потери в зубцах ротора по (9.200)

(3.61)

 

Для определения пульсационных  потерь вначале находится амплитуда  пульсаций индукции в среднем сечении зубцов по (9.196)

(3.62)

 

Масса стали зубцов ротора по (9.201)

(3.63)

 

Поверхностные и пульсационные  потери в статорах двигателей с  короткозамкнутыми или фазными роторами со стержневой обмоткой обычно малы, так как в пазах таких роторов пульсации индукции в воздушном зазоре над головками зубцов статора незначительны. Поэтому расчет этих потерь в статорах таких двигателей не проводят.

Суммарные добавочные потери в стали по (9.202)

(3.64)

 

Полные потери в стали  по (9.203)

(3.65)

 

Механические потери по (9.210)

(3.66)

 

для двигателей с 2p = 2

Электрические потери в статоре  при холостом ходе приближенно по (9.219)

(3.67)

 

Ток холостого хода двигателя  по (9.217)

(3.68)

 

где активная составляющая тока холостого хода по (9.218)

(3.69)

 

Реактивная составляющая тока холостого хода по (9.220)

Ток холостого хода в относительных  единицах

(3.70)

 

Коэффициент мощности при  холостом ходе

(3.71)

 

 

4. Расчет параметров и построение рабочих и пусковых характеристик

 

Расчет рабочих характеристик

по (9.184)

(4.1)

 

(4.2)

 

по (9.185)

(4.3)

 

(4.4)