125411 (Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт), страница 2

Сердечник статора из стали 2411 с термостойким изоляционным покрытием. Коэффициент заполнения сталью: k_c=0.93.

Число пазов на полюс и фазу q₁выбираем равным 4.

Количество пазов, таким образом: z₁=6·3/4=72, пазы трапецеидальные полузакрытые, обмотка всыпная из круглого провода.

Сердечник ротора из стали 2411 с термостойким изоляционным покрытием. Коэффициент заполнения также 0.93.

Наружный диаметр ротора определяем по формуле, с учетом что зазор в машине принимаем равным 0.7мм:

Внутренний диаметр листов ротора:

Для улучшения охлаждения машины и уменьшения динамического момента инерции делаем n_k= 10 аксиальных каналов в сердечнике ротора, диаметром d_k=30мм.

Длина сердечника ротора равна l, длине сердечника статора.

Число зубцов ротора, в соответствии с предложенным рядом, выбираем равным z₂=82.

1. Обмотка статора

Обмотка всыпная из круглого провода марки ПЭТ-155, класса F, двухслойная, с укороченным шагом, петлевая (схема обмотки фазы в Приложении).

Коэффициент распределения обмотки:

где α=60^°/q₁=15°.

Шаг обмотки (коэффициент укорочения β принимаем равным 0.833:

Коэффициент укорочения:

Обмоточный коэффициент (скоса пазов нет, коэффициент скоса равен единице):

Предварительное значение магнитного потока:

Предварительное число витков в обмотке фазы:

Число эффективных проводников в пазу (число параллельных ветвей в обмотке а=1):

Принимаем N_п=10, тогда число витков в фазе ω=120.

Уточним значения магнитного потока и индукции в воздушном зазоре:

Предварительное значение номинального фазного тока:

Уточненная линейная нагрузка статора:

Разница с ранее принятым .

Расчет трапецеидального полузакрытого паза:

Рис.1. Трапецеидальный полузакрытый паз статора

Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора:

Из рекомендуемых значений индукции в зубце статора (таблица 9-14 [1]) принимаем индукцию в зубце: B_з1=1.7 Тл.

Определим ширину зубца:

Индукцию в спинке статора определяем по таблице 9-13 [1]: В_с1=1.45 Тл.

Высота спинки статора:

Высота паза:

Большая ширина паза:

Высота шлица: h_ш1=0.5 мм; ширина шлица b_ш1=0.3h^1/2=4.5мм.

Меньшая ширина паза:

Высота паза занимаемая обмоткой:

Размеры h_k, h₂, h₄определяем в соответствии с таблицей 9-21[1].

Выполним проверку правильности определения большей и меньшей ширины паза:

Следует, что расчет геометрии произведен верно.

Припуск на сборку: b_c=0.2 и h_c=0.2мм.

Площадь поперечного сечения паза в штампе:

Площадь поперечного сечения паза в свете:

Толщина корпусной изоляции: b_и1=0.4 мм.

Определим площадь поперечного сечения корпусной изоляции:

мм²

Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу на дне паза и под клином:

Площадь поперечного сечения занимаемая обмоткой:

Число элементарных проводников в эффективном с=6.

Тогда диаметр элементарного изолированного провода, при предположении что коэффициент заполнения паза k_n=0.72:

По приложению 1[1] находим ближайший стандартный провод марки ПЭТ-155:

d₁=1.585 мм; сечение провода (неизолир.) S=1.767мм².

Предварительное значение плотности тока в обмотке:

Коэффициент заполнения паза:

Определим размеры элементов обмотки:

Среднее зубцовое деление статора:

Средняя ширина катушки обмотки:

Средняя длина одной лобовой части катушки:

Средняя длина витка обмотки:

Длина вылета лобовой части:

1. Обмотка короткозамкнутого ротора

Рис.2. Закрытый грушевидный паз

Выбираем по таблице 9-18 индукцию в зубце ротора:

B₃₂=1.8 Тл.

Выбираем глубину паза по рисунку 9-12 [1]:

h_n2=56мм.

Высота спинки ротора:

Индукция в спинке ротора:

Зубцовое деление по наружному диаметру ротора:

Ширина зубца ротора:

Меньший радиус паза:

Высота шлица: h_ш2=0.7 мм; высота мостика h₂=0.3 мм; ширина мостика b_ш2=1.5мм.

Больший радиус паза:

Проверка правильности определения r₁и r₂:

Сечение стержня:

Обмотка ротора из алюминия марки АКМ12-4. Вместе с обмоткой отливаем короткозамыкающие кольца и вентиляционные лопатки.

Рис.3. Короткозамыкающее кольцо и вентиляционная лопатка ротора.

Поперечное сечение кольца:

Высота кольца:

Длина кольца:

Средний диаметр кольца:

Рис.4. Вентиляционные лопатки ротора

Вылет лобовой части обмотки ротора по рисунку 9-21 [2]:

l_л= 70мм. На роторе 14 лопаток, толщиной 4мм.

1. Расчет магнитной цепи.

МДС для воздушного зазора.

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора:

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора:

Коэффициент воздушного зазора:

МДС воздушного зазора:

МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора:

B₃₁=1.7 Тл;

Н₃₁=16.3 А/см (для стали 2411);

L₃₁=h_п1=32.7мм – средняя длина пути магнитного потока;

МДС для зубцов при грушевидных закрытых пазах ротора:

B₃₂=1.8Тл;

Н₃₂=31.9 А/см;

L₃₂=h_п2-0.2r₂=56-0.2=55.8мм;

МДС для спинки статора:

B_с1=1.45Тл;

Н_с1=5.7 А/см;

МДС для спинки статора:

B_с2=1.03Тл;

Н_с2=2.77 А/см;

Параметры магнитной цепи:

СуммарнаяМДС на один полюс:

Коэффициент насыщения магнитной цепи:

Намагничивающий ток:

Намагничивающий ток в относительных единицах:

ЭДС холостого хода:

Главное индуктивное сопротивление:

Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах:

1. Активные и индуктивные сопротивления обмоток

Активное сопротивление обмотки фазы при 20°С:

В относительных единицах:

Проверка правильности определения:

Коэффициенты, учитывающие укорочение шага обмотки (по рисунку 14-18[2]):

k_β1=0.7;

k’_β1=0.77;

Коэффициент проводимости для пазового рассеяния:

Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния:

Коэффициент , учитывающий демпфирующую реакцию токов, наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора высшими гармониками поля статора, по таблице 9-22 [1]:

k’_p1=0.74

Коэффициент дифференциального рассеяния статора:

k_д1=0.0062

Коэффициент проводимости для дифференциального рассеяния:

Полюсное деление:

Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей:

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора:

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора:

То же в относительных единицах:

Проверка правильности определения:

Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами:

Активное сопротивление стержня клетки при 20°С:

Где 15 См/мкм – удельная проводимость алюминия АКМ12-4.

Коэффициент приведения тока кольца к току стержня:

Активное сопротивление короткозамыкающего кольца:

Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора:

Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора:

Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора в относительных единицах:

Ток стержня ротора для рабочего режима:

Коэффициент проводимости рассеяния:

Количество пазов ротора на полюс и фазу:

Из рисунка 9-17 [1]:

Коэффициент дифференциального рассеяния: k_д2=0.0045

Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец:

Коэффициент проводимости рассеяния:

Индуктивное сопротивление обмотки ротора:

Приведенное:

В относительных единицах:

Проверка правильности определения:

x₁/x’₂=0.7 (находится в рекомендуемых пределах 0.7-1.0).

Сопротивления обмоток преобразованной схемы замещения двигателя (с вынесенным на зажимы намагничивающим контуром):

Коэффициент рассеяния статора:

Коэффициент сопротивления статора:

Параметры схемы замещения:

ЭДС холостого хода:

Разница с ранее рассчитанным:

1. Режим холостого хода и номинальный

Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении:

А

Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении:

Вт

Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальных пазах:

кг

Магнитные потери в зубцах статора:

Вт

Масса стали спинки статора:

кг

Магнитные потери в спинке статора:

Вт

Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери в стали:

Вт

Механические потери:

Вт

Активная составляющая тока холостого хода:

А

Ток холостого хода:

А

Коэффициент мощности при холостом ходе:

Расчет номинального режима производим в соответствии со схемой замещения, представленной на рисунке 5.