ГЛАВА 9 Проектирование асинхронных машин (967515), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Рис. 9.65. Преобразованная схема замещения фазы

короткозамкнутого ротора с двойной беличьей клеткой

где Z_кл(S) — сопротивление участков замыкающих колец между двумя соседними пазами, приведенное к току ротора (см. § 9.10); х_д — индуктивное сопротивление дифференциального рассеяния обмотки ро­тора.

Эквивалентное сопротивление разветвленной цепи этой схемы между токами 1— 2

Z_э(s) = (9.289)

где

(9.290)

Представим Z_э(s) в виде суммы активного r_э и индуктивного х_э сопротивлений:

Z_э(s) =

и упростим выражение для r_э и х_э

(9.291)

Сопротивления r_э и х_э зависят от скольжения, так как изменение соотношения активных и индуктивных сопротивлений стержней, вызванное изменением частоты тока в роторе, изменяет соотноше­ние токов в стержнях рабочей и пусковой клеток.

При скольжениях s << 1, соответствующих холостому ходу и но­минальному режиму двигателей, из (9.291) получим

(9.292)

Коэффициенты изменения эквивалентных сопротивлений r_э и x_э в зависимости от скольжения

; (9.293)

(9.294)

На основании полученных соотношений и с учетом материала § 9.13 запишем основные расчетные формулы для определения r₂ и x₂ двухклеточных роторов с общими замыкающими кольцами (двухклеточные роторы с литыми обмотками и роторы с фигурны­ми пазами).

При s₀ < s ≤ s_н активное сопротивление фазы ротора, Ом,

r₂ = r_э.х.х + r₀ = r_в(1 - α) + (9.295)

где α — по (9.290), причем

(9.296)

ρ_BV, ρ_HV, l_V, l_H, q_B, q_H — удельные сопротивления при расчетной темпера­туре, длины и площади поперечных сечений стержней верхней и ниж­ней клеток; при литых обмотках с общими замыкающими кольцами в ρ_BV = ρ_HV и_, l_V =l_H; Δ — см. (9.70).

Индуктивное сопротивление фазы ротора, Ом,

x₂ = x_п.в + x₀ + x_э.х.х, (9.297)

где

(9.298)

С учетом (9.298)

х₂ =7,9 f₁ l'_δ (λ_п.в + λ_п.н α² + λ_д2 + λ_кл2) 10^-6, (9.299)

где λ_п.в, и λ_п.н — коэффициенты магнитных проводимостей потоков пазового рассеяния соответственно верхней и нижней клеток, кото­рые определяются в зависимости от конфигурации пазов верхней и нижней клеток по формулам табл. 9.34; λ_д2 — коэффициент магнит­ной проводимости дифференциального рассеяния ротора, который определяется по (9.180); λ_кл2 = λ_л2 — коэффициент магнитной прово­димости участков замыкающего кольца, приведенный к току ротора, который определяется по (9.178) или по (9.179).

Для пусковых режимов (s ≥ s_н)r_2ξ и x_2ξ роторов с общими замы­кающими кольцами рассчитывают по следующим формулам.

Активное сопротивление фазы ротора, Ом,

r_2ξ = r_в(1 – α) k'_r + = r_в (1 – α k'_x) + (9.300)

Таблица 9.34. Расчетные формулы для определения коэффициента магнитной

проводимости пазового рассеянна двухклеточных роторов

и роторов с фигурными пазами

Примечания: 1. При закрытых пазах ротора коэффициент магнитной прово­димости шлица h_ш/ b_ш рассчитывать в соответствии с указаниями, приведенными в § 9.10 (см. рис. 9.52).

2. При расчете параметров холостого хода и номинального режима принимать k_д.в = k_д.н = 1.

Индуктивное сопротивление фазы ротора, Ом,

х_2ξ =7,9 f₁ l'_δ (λ_п.в + λ_п.н α²k'_x + λ_кл2 + λ_д) 10^-6

В этих формулах k'_х и k'_r рассчитывают по (9.293) и (9.294), в ко­торых α и β определяют по (9.290), а λ_п.в и λ_п.н Для пазов, показан­ных на рис. 9.66, — по формулам табл. 9.34.

Предполагают, что плотность тока в пределах сечения каждого из стержней постоянна. При ξ_в > 1 и ξ_н > 1 можно несколько повы­сить точность расчета, учитывая влияние эффекта вытеснения тока на сопротивления каждого из стержней. Для этого по формулам, приведенным в § 9.13, последовательно рассчитывают для верхнего стержня ξ_в, k_rв, r_вξ, k_д.в, х_вξ и для нижнего стержня ξ_н, k_rн, r_нξ, k_д.н, х_п.нξ, после чего определяют

(9.302)

подставляя эти величины вместо α и β последующие формулы, нахо­дят k'_хξ и k'_rξ и по (9.300) и (9.301) рассчитывают r_2ξ и х_2ξ с учетом влияния эффекта вытеснения тока на сопротивление каждого из стержней обмотки при принятых значе­ниях s. Обычно k_rв и k_rн близки к единице, и уточнения расчета, связанного с влиянием эффекта вытеснения тока на каждый из стержней, не требуется.

Для уточнения расчета пускового момента и тока следует учесть также влияние насыщения от полей рассеяния на проводи­мость паза верхней клетки. Расчет проводят аналогично изложенно­му в § 9.13.

При расчете сопротивлений роторов с раздельными замыкаю­щими кольцами (двухклеточные роторы с обмоткой из вставных стержней) аналогично принятому ранее допущению (х_в.н = х_п.в) при­нимают, что индуктивное сопротивление участков замыкающего кольца верхней клетки приблизительно равно сопротивлению и взаимоиндуктивности участков колец верхней и нижней клеток. Такое допущение позволяет использовать ту же схему замещения (см. рис. 9.65), но с несколько изме­ненными значениями ее параметров. В схеме замещения ротора с раздельными кольцами:

сумма активных сопротивлений стержня и участков замыкаю­щих колец верхней клетки

R_в = r_в + (9.303)

сумма активных сопротивлений стержня и участков замыкаю­щих колец нижней клетки

R_н = r_н + (9.304)

сумма индуктивных сопротивлений пазового рассеяния и участ­ков замыкающих колец верхней клетки

х_в = х_п.в + х_кл.в = 7,9 f₁ l'_δ (λ_п.в + λ_{кл .в})10 ^-6 ; (9.305)

сумма индуктивных сопротивлений пазового рассеяния и участков замыкающих колец нижней клетки

х_н = х_п.н + х_кл.н =7,9 f₁ l'_δ (λ_п.н + λ_{кл .н})10 ^-6 . (9.306)

В этих выражениях λ_п.в и λ_п.н — коэффициенты магнитной проводимости пазового рассеяния соответственно верхней и нижней клеток (рассчитываются в зависимости от конфигурации пазов по данным табл. 9.33); λ_кл.в, λ_кл.н — коэффициенты магнитной проводимости участков замыкающих колец [рассчитываются по (9.178) или (9.179)].

Общее сопротивление для обеих параллельных ветвей схемы замещения

z₀ = х₀ = х_д = 7,9 f₁ l'_δ λ_Д 10 ^-6_., (9.307)

где λ_д — коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния, рассчитываемый по (9.180).

Сопротивления r₂ и х₂ роторов с раздельными замыкающими ко­льцами для холостого хода и номинального режима работы, Ом,

r₂ = r_э.х.х = R_в (1 – α); (9.308)

х₂ = х_в + х_э.х.х + х₀ =7,9 f₁ l'_δ (λ_п.в + λ_п.н α² + λ_кл.в + λ_д) 10^-6 , (9.309)

где

Сопротивления r_2ξ и x_2ξ, для пусковых режимов работы (s >> s_н), Ом,

r_2ξ = r_э = R_в (1 – αk'_х); (9.310)

х_2ξ = 7,9 f₁ l'_δ (λ_п.в + λ_п.н α²k'_x + λ_кл.в + λ_д) 10^-6, (9.311)

где k'_x определяется по (9.293) при

β = Х_н / (R_в + R_н). (9.312)

Эффект вытеснения тока в каждом из стержней и влияние насы­щения полями рассеяния на параметры ротора учитывают так же, как и для роторов с общими замыкающими кольцами.

Приведенный метод расчета параметров двухклеточных роторов и роторов с фигурными пазами, как и другие аналогичные ему мето­ды, учитывающие индуктивную связь только между полными тока­ми каждого из стержней, являются приближенными, однако они на­ходят применение в расчетной практике благодаря своей простоте. Более точный метод расчета параметров ротора с произвольной конфигурацией стержней рассматривается в спецкурсах [7].

Рис. 9.66. К расчету коэффициентов магнитной

проводимости пазового рассеяния двухклеточных

короткозамкнутых роторов с двойной беличьей клеткой

и с фигурными пазами:

а—г — пазы роторов с двойной беличьей клеткой;

д, е — фигурные пазы

9.15. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО И ВЕНТИЛЯЦИОННОГО

РАСЧЕТОВ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

На первоначальной стадии проектирования достаточно достоверную оценку теплового режима двигателя дает приближенный метод теплового расчета, основанный на упрощенном представлении о характере тепловых связей между элементами электрической ма­шины. В нем используют средние значения коэффициентов теплоот­дачи с поверхности и теплопроводности изоляции, характерные для определенной конструкции и технологии производства двигателей данного типа.

Для расчета нагрева асинхронных машин, спроектированных на базе серий 4А и АИ, берутся усредненные коэффициенты теплоотда­чи с поверхности и теплопроводности изоляции в пазовой и лобовой частях обмоток.

Расчет нагрева проводят, используя значения потерь, получен­ных для номинального режима, но потери в изолированных обмот­ках статора и фазного ротора несколько увеличивают по сравнению с расчетными, предполагая, что обмотки могут быть нагреты до предельно допустимой для принятого класса изоляции температу­ры: при классе нагревостойкости изоляции В — до 120° С, при клас­се нагревостойкости изоляции F — до 140° С и при классе нагрево­стойкости изоляции Н — до 165° С. При этом коэффициент увеличения потерь k_p по сравнению с полученными для расчетной температуры составит для обмоток с изоляцией класса нагревостой­кости В k_p = р₁₂₀/р₇₅ = 1,15, для обмоток с изоляцией класса нагрево­стойкости F k_p = p₁₄₀/p₁₁₅ = 1,07, для обмоток с изоляцией класса на­гревостойкости Н k_p = p₁₆₅/p₁₁₅ = 1,45.

Электрические потери в обмотке статора делятся на потери в па­зовой части Р'_э.п, и потери в лобовых частях катушек Р'_э.л1:

Р'_э.п = k_p P_э1 ; (9.313)

Характеристики

Список файлов книги