Расчет размеров зубцовой зоны статора
19. Предварительно принимаем 
. По выбранным значениям индукций и с учетом значения коэффициента заполнения сердечника сталью 
определяем:
высоту ярма статора: 
ширину зубца: 
20. Находим размеры паза в штампе:
Размер 
определяется при 
по формуле (6):
| (6) |
Высота шлица паза 
в двигателях с высотой оси вращения 
принимают 
.
Ширину шлица паза в статорах, принимают равной:
По формуле (6) определяем размер :
Паз статора представлен на Рисунок 1.
|
| Рисунок 1 – Паз статора |
21.Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку ( 
):
В пазу отсутствуют прокладки, поэтому площадь поперечного сечения прокладок 
.
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:
,
где 
- одностороння толщина изоляции в пазу.
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников обмотки:
22. Коэффициент заполнения паза определяется по формуле:
Для двигателей с 
значение коэффициента заполнения паза должен находиться в пределах 
. Найденное значение 
удовлетворяет условию.
Расчет ротора
23. Воздушный зазор определяется по графическим данным и составляет: 
.
24. Число пазов ротора принимаем как табличное значение [1] .
25. Внешний диаметр ротора:
26. Длина магнитопровода ротора:
27. Зубцовое деление ротора:
28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал:
|
|
|
где 
- табличное значение.
29. Предварительное значение тока в обмотке ротора определяют по формуле (7):
| (7) |
где 
- коэффициент приведения токов, 
, т. к. пазы ротора выполняем без скоса.
По формуле (7) находим:
30. Предварительная площадь поперечного сечения стержня определяется по формуле (8).
| (8) |
где 
для обмотки ротора, выполненной из алюминиевых стержней.
По формуле (8) находим:
31. Паз ротора
Предварительно принимаем 
.
Допустимая ширина зубца:
Рассчитаем размеры паза:
32. В связи с округлением результатов расчета просчитаем ширину зубцов в сечениях 
и 
по окончательно принятым размерам паза:
Так как расхождения между и небольшое, то в дальнейших расчетах будем принимать среднюю ширину зубца:
Полная высота паза определяется по формуле:
33. Плотность поперечного сечения стержня
Плотность тока в стержне:
Паз ротора представлен на Рисунок 2.
|
| Рисунок 2 – Паз ротора |
34. Найдем площадь поперечного сечения короткозамыкающего кольца по формуле (9):
| (9) |
где, 
, а 
Плотность тока в замыкающих кольцах 
выбирают в среднем на 
меньше, чем в стержнях. Таким образом, получаем:
По формуле (9) определим площадь поперечного сечения короткозамыкающего кольца:
|
|
|
Определим размеры короткозамыкающих колец:
Средний диаметр замыкающих колец определяется по формуле:
Расчет магнитной цепи
Магнитопровод из электротехнической стали марки 2013 (выбрана в зависимости от высоты вращения двигателя), толщина листа 
.
35. Магнитное напряжение воздушного зазора рассчитывается по формуле (10):
| (10) |
где, 
- индукция в воздушном зазоре, рассчитанная в п. 14;
- воздушный зазор, определенный в п. 23;
– коэффициент воздушного зазора, который определяется по формуле (11).
| (11) |
Учитывая 
по формуле (11) находим:
По формуле (10) получаем магнитное напряжение воздушного зазора:
36. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора определяется по формуле (12).
| (12) |
Здесь 
- расчетная высота зубца статора, 
.
Для определения 
необходимо найти индукцию в зубцах 
. По формуле (13) определим расчетную индукцию 
:
| (13) |
Принимаем 
по таблице П1.7 [2] определяем 
.
По формуле (12) находим:
37. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора определяется по формуле (14):
| (14) |
Расчетная высота зубца 
определяется по формуле (15):
Для определения расчетной напряженности поля в зубце ротора 
необходимо рассчитать индукцию в зубцах ротора 
.
|
|
|
По таблице П1.7 [2] определяем:
По формуле (14) находим магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:
38. Коэффициент насыщения зубцовой зоны определяется по следующей формуле:
39.Магнитное напряжение ярма статора определяется по формуле (15):
| (15) |
где, 
Для определения 
найдем 
:
Из таблицы П1.6 [2] определяем 
.
По формуле (15) найдем магнитное напряжение ярма статора:
40. Магнитное напряжение ярма ротора определяется по формуле (16):
| (16) |
где, 
.
определяется следующей формулой:
Для определения 
необходимо найти 
по формуле (17):
| (17) |
где, расчетная высота ярма ротора 
для двигателей с определяется по следующей формуле с учетом, что 
:
По формуле (17) определим:
Из таблицы П1.6 [2] определяем 
.
По формуле (16) рассчитаем магнитное напряжение ярма ротора:
41. Магнитное напряжение на пару полюсов составляет:
42. Коэффициент насыщения магнитной цепи составляет:
43. Намагничивающий ток определим по следующей формуле:
Найдем относительное значение намагничивающего тока:
Условие: 0,3< 
<0,6 выполняется.
Параметры рабочего режима
44. Активное сопротивление обмотки статора определяется по формуле (18) (для класса нагревостойкости изоляции 
расчетная температура 
для медных проводников 
):
|
|
|
| (18) |
Где 
– общая длина проводников фазы обмотки определяется по формуле (19):
| (19) |
Средняя длина витка обмотки 
определяется по формуле (18):
| (18) |
Длина пазовой части 
равна конструктивной длине сердечников машины
Длина лобовой части катушки всыпной обмотки 
определяется по формуле (19):
| (19) |
Где 
– табличный коэффициент, зависимый от числа пар полюсов;
– для всыпной обмотки, укладываемой в пазы до запрессовки сердечника в корпус;
– средняя ширина катушки, определяемая по формуле (20):
| (20) |
Для расчета используются найденные ранее значения:
(из п. 0), 
(из п. 00), 
По формуле (20) получаем:
По формуле (19) находим:
По формуле (18) определим среднюю длину витка обмотки:
Вылет лобовых частей обмотки определяется по формуле (с учетом табличного коэффициента 
):
Далее определим общую длину проводников фазы обмотки по формуле (19):
По формуле (18) с учетом 
(для нормальных машин) и 
(из п. 16) находим:
Относительное значение 
определяется по формуле:
45. Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора определяется по формуле (21):
| (21) |
Где 
определяется по формуле (22), 
- по формуле (23) и, учитывая, что для литой алюминиевой обмотки ротора 
, 
:
| (22) |
| (23) |
По формуле (21) находим:
Приведем 
к числу витков обмотки статора по формуле (с учетом для двигателей с 
:
Найдем относительное значение 
:
46. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора определяется по формуле (24):
| (24) |
Где 
- при отсутствии радиальных каналов для обмотки статора;
– коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния рассчитывается в зависимости от конфигурации паза и расположения в нем проводников обмотки по формуле (25);
– коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния определяется по формуле (;
- коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния определяется по формуле (29).
| (25) |
| (28) |
| (29) |
Определение коэффициента магнитной проводимости пазового рассеяния
Коэффициент 
при обмотке с укорочением определяется по формуле:
Коэффициент 
определяется по формуле:
- проводники закреплены пазовой крышкой
По формуле (25) находим:
Определение коэффициента магнитной проводимости лобового рассеяния осуществляется по формуле (:
Определение коэффициента магнитной проводимости дифференциального рассеяния
определяется по формуле (26):
| (26) |
Коэффициент 
определяется графически в зависимости от соотношения 
.
(по рис. 9.51 д [Копылов] с учетом 
).
По формуле (26) находим:
По формуле (29) находим коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
Определим индуктивное сопротивление фазы обмотки статора по формуле (24):
Относительное значение 
:
47. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора определяется по формуле (27):
| (27) |
Где 
- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора, который рассчитывается по формуле (28);
| (28) |
- коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния, который рассчитывается по формуле (29);
| (29) |
- коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния, который определяется по формуле (30);
| (30) |
- коэффициент проводимости скоса.
По формуле (28) определяем коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора, учитывая, что 
:
Найдем коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния по формуле (29):
Для определения коэффициента магнитной проводимости дифференциального рассеяния найдем по формуле, учитывая, что для закрытых пазов 
:
По формуле (30) находим:
По формуле (27) определим индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
Приводим 
к числу витков статора по следующей формуле:
Относительное значение:
Расчет потерь
48. Основные потери в стали определяются по формуле (31):
| (31) |
Где 
для марки стали 2013;
и 
- коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали от частоты перемагничивания для машин мощностью меньше 
;
- массы стали ярма и зубцов статора, которые с учетом удельной массы стали 
определяются следующим образом:
По формуле (31) находим основные потери в стали:
49. Поверхностные потери в роторе определяются по формуле (32):
| (32) |
Где 
– удельные поверхностные потери, определяемые по формуле (33):
| (33) |
Для определения удельных поверхностных потерь, необходимо учитывать:
– коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов ротора на удельные потери; для двигателей мощностью до 
. В нашем случаем примем 
;
– частота вращения двигателя;
- амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора, которая вычисляется по следующей формуле (38):
| (38) |
Коэффициент 
зависит от отношения ширины шлица пазов статора к воздушному зазору ( 
) и определяется графически по рис. 9.53 б [2]:
По формуле (38) определяем:
По формуле (33) находим удельные поверхностные потери:
По формуле (32) определяем поверхностные потери в роторе:
50. Пульсационные потери в зубцах ротора определяются по формуле
| (39) |
Где 
– масса стали зубцов ротора, которая определяется следующим образом:
– амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов для зубцов ротора, которая определяется следующим образом:
По формуле (39) определяем пульсационные потери в зубцах ротора:
51. Сумма добавочных потерь в стали определяется следующим образом:
52. Полные потери в стали определяются как сумма основных и добавочных потерь:
53. Потери на трение в подшипниках и вентиляционные потери для двигателей с и [коэффициент 
определяются следующим образом:
54. Ток холостого хода двигателя определяется по формуле (34):
| (34) |
Где 
– активная составляющая тока холостого хода, определяемая по формуле (35):
| (35) |
Здесь 
- электрические потери в статоре при холостом ходе:
По формуле (35) находим активную составляющую тока холостого хода:
По формуле (34) находим ток холостого хода:
Коэффициент мощности при холостом ходе определяется следующим образом:
Расчет рабочих характеристик
Для построения рабочих характеристик асинхронных двигателей необходимо произвести расчеты основных параметров.
55. Коэффициент 
определяется по формуле (36):
| (36) |
Где 
рассчитывается следующим образом:
По формуле (36) находим:
Сопротивление 
определяем следующим образом:
Активная составляющая тока синхронного холостого хода определяется следующим образом:
Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения:
56.Рассчитываем рабочие характеристики для скольжений 
, принимая предварительно, что 
4. Результаты расчетов сведены в Таблица . После построения рабочих характеристик уточняем значение номинального скольжения: 
.
Номинальные данные для проектирования двигателя:
Р2ном=1,1 кВт, U1ном=380/220 В, I1ном=2,7 А,
сosφном=0,8, ηном=0,771.
Таблица 1 – Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Таблица 1. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Р2ном=1,1 кВт, U1ном=380/220 В, 2р=4, I 0 a=0,11 A,
I 0 p=Iμ=1,2 A, Рст+Рмех=0,08 кВт, r1=10,36, r'2=5,26 Ом, с1=1,02,
а'=1,05, а=10,62 Ом, b'=0, b=5,34 Ом.
| № п/п | Расчетная формула | Единицы величины | Скольжение | ||||||
| 0,03 | 0,06 | 0,09 | 0,12 | 0,15 | 0,18 | 0,059 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | 
| 
| 184,35 | 92,17 | 61,45 | 46,09 | 36,87 | 30,72 | 93,74 |
| 2 | 
|
| 194,97 | 102,79 | 72,07 | 56,71 | 47,49 | 41,34 | 104,36 |
| 3 | 
|
| 5,34 | 5,34 | 5,34 | 5,34 | 5,34 | 5,34 | 5,34 |
| 4 | 
|
| 195,04 | 102,93 | 72,27 | 56,96 | 47,79 | 41,69 | 104,49 |
| 5 | 
| 
| 1,13 | 2,14 | 3,04 | 3,86 | 4,6 | 5,28 | 2,11 |
| 6 | 
| - | 1 | 0,999 | 0,997 | 0,996 | 0,994 | 0,992 | 0,999 |
| 7 | 
| - | 0,027 | 0,052 | 0,074 | 0,094 | 0,112 | 0,128 | 0,051 |
| 8 | 
|
| 1,24 | 2,25 | 3,15 | 3,96 | 4,69 | 5,35 | 2,21 |
| 9 | 
|
| 1,23 | 1,31 | 1,42 | 1,56 | 1,71 | 1,87 | 1,30 |
| 10 | 
|
| 1,74 | 2,6 | 3,45 | 4,25 | 4,99 | 5,66 | 2,57 |
| 11 | 
|
| 1,16 | 2,19 | 3,12 | 3,96 | 4,72 | 5,41 | 2,16 |
| 12 | 
| 
| 0,82 | 1,48 | 2,08 | 2,61 | 3,09 | 3,53 | 1,46 |
| 13 | 
|
| 0,09 | 0,21 | 0,37 | 0,56 | 0,77 | 1 | 0,21 |
| 14 | 
| 
| 0,021 | 0,076 | 0,154 | 0,248 | 0,352 | 0,462 | 0,074 |
| 15 | 
|
| 0,004 | 0,007 | 0,01 | 0,013 | 0,015 | 0,018 | 0,007 |
| 16 | 
|
| 0,203 | 0,376 | 0,618 | 0,906 | 1,224 | 1,56 | 0,369 |
| 17 | 
|
| 0,615 | 1,10 | 1,459 | 1,706 | 1,869 | 1,968 | 1,09 |
| 18 | 
| - | 0,752 | 0,746 | 0,703 | 0,653 | 0,604 | 0,558 | 0,747 |
| 19 | 
| - | 0,711 | 0,864 | 0,911 | 0,93 | 0,939 | 0,944 | 0,86 |
Зависимость КПД и коэффициента мощности, полного тока статора и мощности от скольжения представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Рабочие характеристики спроектированного двигателя
Вывод: спроектированный двигатель отвечает поставленным в задании требованиям.
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 351; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!