ГЛАВА 9 Проектирование асинхронных машин (Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин), страница 32

По (9. 127)

=72,7 10^-3 м;

где

=32,6 10^-3 м;

по (9.122)

=0,91 Тл

где по (9.124) для четырехполюсных машин при 0,75 (0,5 D₂ - h_п2) < D_j

м,

где для m_К2 = 0,91 Тл по табл. П1.6 находим H_j = 155 А/м.

41. Магнитное напряжение на пару полюсов (по 9.128)

F_ц = F_δ + F_Z1 + F_Z2 + F_a + F_j = 726,5 + 87,8 + 91,1 + 147 + 11,3 = 1063,7 А.

42. Коэффициент насыщения магнитной цепи по (9.129)

k_μ = F_Ц/ F_δ = 1063,7/726,5 = 1,46.

43. Намагничивающий ток по (9.130)

=7,91 A.

Относительное значение по (9.131)

I_μ* = I_μ /I_1НОМ = 7,91/29,3 = 0,27.

0,2 < I_μ* < 0,3.

Параметры рабочего режима

44. Активное сопротивление обмотки статора по (9.132)

=0,355 Ом

(дня класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура v_расч = 115° С; для медных проводников ρ₁₁₅ = 10^-6/41 Ом м).

Длина проводников фазы обмотки по (9.134)

L₁ = lc_p1 w₁ = 0,742 • 10⁴ = 77,17 м;

по (9.135) l_ср1 = 2(l_П1 + l_л1) = 2(0,14 + 0,231) = 0,742 м; l_П1 = l₁ = 0,14 м; по (9.136)

l_л1 = К_лb_кт + 2В = 1,3 • 0,162 + 2 • 0,01 = 0,231 м, где В = 0,01 м; по табл. 9.23 К_л = 1,3;

по (9.138)

=0,162 м

Длина вылета лобовой части катушки по (9.140)

l_выл = k_ВЫЛВ_КТ + В = 0,4 • 0,162 + 0,01 = 0,0748 м = 74,8 мм, где по табл. 9.23 К_выл = 0,4.

Относительное значение r₁

r_1* = r₁ =0,355 = 0,047.

45. Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора по (9.168)

r₂ =r_с + =40,89 10^-6 + = 59,37 10^-6 Ом;

по (9.169)

r_c = ρ₁₁₅ = 40,89 10^-6 Ом;

здесь k_r = 1 ;

по (9.170)

= 10^-6 Ом,

где для литой алюминиевой обмотки ротора ρ₁₁₅ = Ом м

Приводим r₂ к числу витков обмотки статора по (9.172), (9.173):

= 59,37 10^-6 = 0,186 Ом,

здесь k_c1 = 1.

Относительное значение

= r₂ =0,186 =0,0248

46. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора по (9.152)

=673 Ом,

где по табл. 9.26 (см. рис. 9.50, е) и по рис. 9.73

=1,42

где (см. рис. 9.50, е и 9.73)

h₂ = h_П.К – 2b_ИЗ = 18,1 - 2 • 0,4 = 17,3 мм; b₁ = 7,6 мм; h_к = 0,5(b₁ - b_ш) = 0,5(7,6 - 3,7) = 1,95 мм; h₁ = 0 (проводники закреплены пазовой крышкой); k_β = 1; k'_β = 1; l'_δ = l_δ = 0,14м по (9.154);

по (9.159)

λ_л1 =0,34 (l_л1 - 0,64βτ) = 0,34 (0,231- 0,64 0,145) = 1,34;

по (9.174)

λ_д1 = =1,74

по (9.176)

=1,05

для β_cк = 0 и t_z2/t_z1 = 15,2/12,1 = 1,26 по рис. 9.51, д k'_CK = 1,25.

Относительное значение

x_1* = x₁ = 0,09

47. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора по (9.177)

= 7,9•50•0,14(2,58+0,59+2,09) = 291•10^-6 Ом,

где по табл. 9.27 (см. рис. 9.52, а, ж)

= 2,58

где (см. рис. 9.52, а, ж и рис. 9.73)

h₀ = h₁ + 0,4b₂ = 22,4 + 0,4 • 4,2 = 24,08 мм; b₁ = 7,9 мм; b_ш = 1,5 мм;

h_ш = 0,7 мм; h'_ш = 0,3 мм; q_c = 167 мм²; по (9.178)

=0,587

по (9. 180)

=2,09

по (9.181)

=1,005

так как при закрытых пазах Δ_z ≈ 0.

Приводим Х₂ к числу витков статора по (9.172) и (9.183):

= 0,912 Ом.

Относительное значение

= 0,121

Расчет потерь

48. Потери в стали основные по (9.187)

Р_ст.осн = р_1,0/50 = 276,4 Вт

[p_1,0/5,0 = 2,5 Вт/кг для стали 2013 по табл. 9.28];

по (9.188)

m_a = π(D_а – h_a) h_a l_ст1 k_c1 v_c = π(0,272 – 0,0223) • 0,0223 • 0,14 • 0,97 • 7,8 • 10³ = 18,53 кг;

по (9.189)

m_z1 = h_z1 b_z1cp Z₁ l_ст1 k_c1 v_c1 = 21,2 • 10^-3 • 4,9 • 10^-3 • 48 • 0,14 • 0,97 • 7,8 – 10^-3 = 5,28 кг;

k_ДА = 1,6; k_дz= 1,8 (см. § 9.11)].

49. Поверхностные потери в роторе по (9.194)

Р_пов2 =p_пов2(t_z2 - b_ш2)Z₂ l_cт2 = 242,4(15,2 – 1,5)38,0,14 = 17,7 Вт;

по (9.192)

Р_пов2 = 0,5 k₀₂ = 242,4 Вт/м².

где k₀₂ = 1,5;

по (9.190)

B₀₁₍₂₎ = β₀₁₍₂₎ k_δ B_δ = 0,37 • 1,22 • 0,749 = 0,338 Тл;

где b_ш/δ = 3,7/0,5 = 7,4 по рис. 9.53 β₀₂ = 0,37.

50. Пульсационные потери в зубцах ротора по (9.200)

P_пул2 ≈ 0,11 = 75,4 Вт

по (9.196)

В_пул2 = = 0,132 Тл

B_z2ср = 1,81 Тл из п. 37 расчета; γ₁ = 4,42 из п. 35 расчета;

по (9.201)

m_z2 = Z₂ h_z2 b_z2ср l_ст2 k_c2 = 38 • 29 • 10^-3 • 6,5 • 10^-3 • 0,14 • 0,97 • 7800 = 7,59 кг;

h_z2 = 29 мм из п. 37 расчета; b_z2 = 6,5 мм из п. 32 расчета.

51. Сумма добавочных потерь в стали по (9.202)

Р_ст.доб = Р_пов1 + Р_пул1 + Р_пов2 + Р_пул2= I7,7 + 75,4 = 93,1 Вт

(Р_пов1 и Р_пул1 ≈ 0, см. § 9.11).

52. Полные потери в стали по (9.203)

P_ст = Р_ст.осн + Р_ст.доб = 276,4 + 93,1 = 369,5 Вт

53. Механические потери по (9.210)

Р_мех = К_т (n /10)² D⁴_a = 0,95 (1500/10)² 0,272⁴ = 117Вт

[для двигателей с 2р = 4 коэффициент К_т = 1,3(1 - D_a) = 1,3(1 - 0,272) = 0,95].

54. Холостой ход двигателя:

по (9.217)

= 7,95 А

[по (9.128)

I_х.х.а = = 0,84 А

где по (9.219)

Р_э1х.х ≈ 3 I²_μ r₁ = 3 7,91² 0,355 = 66,6 Вт];

по (9.221)

cos φ_х.х = I_х.х.а / I_х.х = 0,84/7,95 = 0,11

Рис 9.74. Рабочие характеристики спроектированного

двигателя с короткозамкнутым ротором (Р_2ном=15 кВт,

2р = 4, U_ном=220/380В, I_н=28,4 А,

соs φ_ном = 0,894; η_ном = 0,892, S_ном = 0,024)

Расчет рабочих характеристик

55. Параметры

по (9.184)

r₁₂ = = 1,47 Ом;

по (9.185)

= 27,14 Ом;

по (9.223)

= 1,025

используем приближенную формулу, так как |у | < 1°:

= arctg 0,01 рад = |34'| < 1º

Активная составляющая тока синхронного холостого хода: по (9.226)

= 0,52 A

по (9.227)

а' = = 1,025² = 1,051; b' = 0;

а = с₁ r₁ = 1,025 • 0,355 = 0,364 Ом;

b = c₁(x₁ + с₁ x'₂) = 1,025(0,673 + 1,025•0,912) = 1,648 Ом.

Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения,

Р_ст + Р_мех = 369,5 + 117 = 487 ≈ 0,49 кВт.

56. Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений s = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03, принимая предварительно, что s_ном ≈ = 0,025. Результаты расчета сведены в табл. 9.36. После построения рабочих характеристик (рис. 9.74) уточняем значение номинального скольжения: s_ном = 0,024.

Расчет рабочих характеристик см. § 9.12.

Номинальные данные спроектированного двигателя:

Р_2ном = 15 кВт, U_1ном = 220/380 В, I_1ном = 28,4 А, соs φ_ном = 0,894, η_ном = 0,892.

Таблица 9.36. Рабочие характеристики асинхронного двигателя (см. табл. 9.30)

Р_ном = 15 кВт; 2р = 4; U_1ном = 220/380 В; I_0a =0,52 А;

I_0р ≈ I_μ = 7,91 А; Р_ст + Р_тр.щ. + Р_мех = 0,49 кВт;

r₁ = 0,355 Ом; r^/₂ = 0,186 Ом; с₁ = 1,025;

a^/ = 1,051; a = 0,364 Ом; b^/ = 0 Ом; b = 1,65 Ом

Расчет пусковых характеристик