Проектирование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

   Площадь поперечного сечения паза в штампе:

       (3.20)

   где высота  паза:

                                (3.21)

   Размеры паза в свету  определяются с учётом припусков  на шихтовку и сборку сердечников         и

                           (3.22)

          (3.23)

где

 

 

   Площадь поперечного сечения  паза, занятая обмоткой:

          (3.24)

   Площадь поперечного  сечения корпусной изоляции:

               (3.25)

 где                          односторонняя толщина корпусной изоляции

 

      При однослойной обмотке площадь прокладок в пазу:

 

       Коэффициент заполнения паза:

                    (3.26)

   где 

 

    Одним из важнейших параметров обмотки статора является обмоточный коэффициент, который для основной группы гармоник ЭДС обмотки статора равен: 

                      (3.27)

где           коэффициент укорочения, учитывающий  уменьшение ЭДС, обусловленное укорочением шага обмотки: 

            (3.28)

где при             и

    

            коэффициент распределения, учитывающий уменьшение ЭДС, обусловленное распределением обмотки в пазах:

 

         (3.29)

где зубцовый угол:

(3.30)

 

 

 

   Магнитная индукция в  воздушном зазоре (уточнённая):

              (3.31)

   где магнитный поток: 

            (3.32)

 

Воздушный зазор для двигателей мощностью                     при

   (3.33)

Размеры катушек статора.

среднее зубцовое деление:

 

(3.34)

                  

 

средняя длина катушки:

            (3.35)

где                среднее значение шага обмотки статора в зубцовых делениях

средняя длина лобовой  части катушки:

       (3.36)

средняя длина витка  обмотки статора:

           (3.37)

   где длина лобовой  части обмотки при h=100 мм:

      (3.38)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПАЗОВ РОТОРА. РАСЧЁТ

КОРОТКОЗАМКНУТОЙ ОБМОТКИ  И ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ РОТОРА

 

В двигателе при  и  [3].

При исполнении двигателя по способу  защиты IP44 при h=71 мм, 2p=4 определяем рекомендуемые значения магнитной индукции:

 

Ширина зубца ротора:

                              (4.1)

   где зубцовое  деление определяем по наружному  диаметру ротора:

                  (4.2)

наружный диаметр ротора:

                  (4.3)

 

 

   Длина ротора  принимается равной длине статора: 

                       (4.4)

   Ток в стержне ротора:

                      (4.5)

где                    коэффициент, учитывающий влияние  тока намагничивания от сопротивления  обмоток

                 коэффициент приведения токов:

 

           (4.6)

 

Площадь поперечного сечения стержня:

              (4.7)

где          плотность  тока в стержнях ротора машин закрытого  обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием, выбираем равной –    

 

   В асинхронных двигателях  с короткозамкнутым роторам серии 4А с высотой оси h=100 мм – пазы имеют узкую прорезь:                                           

Высота перемычки над зазором в двигателях с 2р=4 выполняют равной

 

 Допустимая ширина  зуба:

                       (4.8)

 

Размеры паза.

   Диаметр в верхней части паза:

    (4.9)

 

   Диаметр в нижней части  паза:

 

 

                      (4.10)

 

 

                        (4.11)

 

 

     Полная высота паза:

             (4.12)

 

   Сечение стержня:

             (4.13)

 

 

   Плотность тока в стержне:                                 

(4.14)

 

         Размеры коротко замыкающего кольца литой клетки ротора определяются выражениями:

   площадь поперечного  сечения: 

 

                                (4.15)

                                              где       (4.16)

 

 

 

 

 

          (4.17)

 

        

                                                                                                                                (4.18)

 

 

                                                                                                                                (4.19)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ  ЦЕПИ СТАТОРА И РОТОРА

 

       Магнитная цепь четырех полюсной машины состоит из пяти последовательно соединённых участков: воздушного зазора  , зубцовых слоёв статора                                                                           и ротора, спинки статора   . МДС обмотки статора на пару полюсов                                                                                                                                                                     определяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи:

где           МДС воздушного зазора;           МДС зубцовой зоны статора;

                    МДС зубцовой зоны ротора;                  МДС ярм статора и ротора.

   Магнитная индукция  в зубце статора:

                      (5.1)

 

 

 

   Магнитная индукция  в зубце ротора:

                 (5.2)

 

 

 

   Магнитная индукция ярма  статора:

 

               (5.3)

 

 

   Магнитная индукция ярма  статора:

              (5.4)

 

   Расчётная высота ярма  ротора при посадке сердечника непосредственно на вал в двигателях с

 

                                                                                         (5.5)

 

 

   Магнитное напряжение  воздушного зазора:

 

               (5.6)

   где коэффициент воздушного  зазора:

               (5.7)

   коэффициент воздушного  зазора статора:

     (5.8)

 

 

   коэффициент воздушного  зазора ротора:    

                   (5.9)

 

 

 

 

       Магнитное напряжение зубцовых зон статора:

                                                                                                                                (5.10)      

где           расчётная высота зубца статора: 

                  (5.11)

       Значение напряжённости поля в зубцах находим в соответствии с индукцией                                 по кривой намагничивания для зубцов марки стали – 2013 [3].

   Магнитное напряжение зубцовой  зоны ротора:

         (5.12)

   где            расчётная высота зубца ротора:

 (5.13)

 

 

   Коэффициент насыщения  зубцовой зоны:

  (5.14)

 

   Выбранные значения  размерных соотношений и обмоточных  данных машины являются правильными.

   Магнитное напряжение  ярма статора:

                 (5.15)

   где длина средней  магнитной линии ярма статора:

           (5.16)

   высота ярма  статора:

 (5.17)

 

 

        Значение напряжённости поля в спинке асинхронных двигателей находим в соответствии  с  индукцией  по  кривой намагничивания для спинки марки стали – 2013.

  

   Магнитное напряжение ярма ротора:

              (5.18)

   где  длина  средней   магнитной  линии  потока  в  ярме  ротора для двигателей 

 

       (5.19)

 

 

 

 Магнитное напряжение  на пару полюсов: 

   (5.20)

 

   Коэффициент насыщения магнитной  индукции:

                                    (5.21)

 

   Намагничивающий  ток: 

                                                                             (5.22)

 

 Относительное значение намагничивающего  тока:

                                    (5.23)

 

6 ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ

НОМИНАЛЬНОГО РЕЖИМА.

 

   Активное сопротивление  фазы обмотки статора, приведённое  к расчётной рабочей температуре:

              (6.1)

 

где                                удельное электрическое сопротивление  меди при температуре 75⁰ С [4]

            (6.2)

где

                              коэффициент катушки статора  при изолированных лентой лобовых частей.

                            длина вылета прямолинейной части катушек

   Средняя длина  катушки: 

    (6.3)

 

    где             относительное укорочение обмотки  статора

 

 

 

   Относительное  значение активного сопротивления:

                            (6.4)

 

 

 

   Активное сопротивление  фазы обмотки ротора:

                                       (6.5)

 

   где         сопротивление стержня: 

                                                           (6.6) 

 удельное электрическое сопротивление  литого алюминия при температуре 75⁰ С.

 полная длина стержня

 

             сопротивление участка, замыкающего кольца между двумя замыкающими стержнями:

                                                                                                                                  (6.7)

 

   Средний диаметр  замыкающих колец: 

                                                  (6.8)

 

 

 

   Приведённое активное сопротивление  ротора     к числу витков  обмотки статора:

           (6.9)

 

Относительное значение: 

                                                                             (6.10)

 

 

   Индуктивное сопротивление  фазы обмотки статора:

    (6.11)

 

где коэффициент магнитной  проводимости пазового рассеяния фазных обмоток для однослойной обмотки [4].

     (6.12)

 

   коэффициент магнитной проводимости  лобового рассеяния:

 

          

 

 коэффициент магнитной проводимости  дифференциального рассеяния: 

 

                  (6.14)

при открытых пазах статора  и отсутствии скоса пазов статора или ротора:

    (6.15)

где

 

 

 

   Относительное значение  индуктивного сопротивления:

                        (6.16)

 

   Индуктивное сопротивление  фазы обмотки ротора:

(6.17)

 

   коэффициент магнитной проводимости  пазового рассеяния короткозамкнутых обмоток [4].

 

   (6.18)

 

   коэффициент магнитной  проводимости лобового рассеяния:

        (6.19)

 

   коэффициент магнитной проводимости:

      (6.20)

                            

                                                                                                                                (6.21)

   где 

 

 

   Приведённое     к  числу витков статора:   

     (6.22)

 

 

   Относительное значение  индуктивного сопротивления:

                          (6.23)

 

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ И КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО

   ДЕЙСТВИЯ

 

           Потери в асинхронной машине подразделяются на потери в стали, электрические, механические и добавочные потери.