Примеры расчета машин

11. Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

Последовательность расчета	Условные обозначения	Источник	Двигатель №1
347	hст, мм	(9-330)	25,5 – 0,75 = 24,75
348		(9-329)
349		рис. 9-23	0,4
350	hр, мм	(9-332)	24,75 / (1 + 0,4) = 17,7
351	bр, мм	(9-333)
352	sp, мм^2	(9-335)
353	kв. т	(9-337)	95,9 / 79,06 = 1,21
354	rст. п, Ом	(9-338)	4,44∙10^-5∙1,21 = 5,33∙10^-5
355	r’2п, Ом	(9-339)	5206 (5,33 + 1,85)∙10^-5 = 0,374
356		рис. 9-23	0,82
357	п2п	(9-340)
358	2п	(9-342)	1,69 + 2,73 + 0,436 + 2,1 = 6,87
359	xпер, Ом	(9-343)
360	xпост, Ом	(9-344)
361	rк. п, Ом	(9-345)	0,64 + 0,374∙1,22 (1 + 0,04)^2 = 1,14
362	, А	(9-368)
363	zк. п, Ом	(9-370)	220 / 95,2 = 2,3
364	xк. п, Ом	(9-371)
365	п. а1, А	(9-372)
366	п. р1, А	(9-373)
367	п1, А	(9-374)
368	п1 / 1, о. е.	(9-375)	100,4 / 14,9 = 6,7
369	r’’2п, Ом	(9-376)	0,374∙1,22∙1,04^2 = 0,49
370	Mп / Мн	(9-377)

§ 9-13. Тепловой и вентиляционный расчеты

Тепловой расчет асинхронного двигателя. Проводим его по упрощенной методике, изложенной в § 5-3.

При выполнении теплового расчета необходимо учитывать следующее. 1. Потери в обмотках вычисляют при сопротивлениях, приведенных к максимальной допускаемой температуре; для этого сопротивление, определенное при 20⁰С, умножают на коэффициент m’_Т (см. § 5-1) в соответствии с выбранным классом нагревостойкости изоляции.

2. При тепловом расчете обмотки статора учитывают, что воздуху внутри двигателя передается только часть потерь в активной части статора (эта доля потерь равна коэффициенту k из табл. 9-25); остальные потери передаются непосредственно через станину наружному охлаждающему воздуху.

Таблица 9-25

Количество полюсов 2р	Коэффициент k для двигателей со степенью защиты
	IP44	IP23
2; 4	0,20 – 0,22	0,80 – 0,84
6; 8	0,18 – 0,19	0,76 – 0,78
10; 12	0,16 – 0,17	0,72 – 0,74

3. Для обмоток, не имеющих изоляцию катушек в лобовых частях, первое слагаемое в (9-394), а также Δt_{и. л1} в (9-395) необходимо считать равными нулю.

4. При определении по (9-400) среднего превышения температуры воздуха внутри машины Δt_в у асинхронных двигателей со степенью защиты IP23 принимают, что воздух внутри двигателя нагревается всеми выделяемыми потерями (за исключением части потерь в статоре, передаваемых через станину), а у двигателей со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IC0141, кроме того, за исключением потерь на трение о воздух наружного вентилятора, составляющие примерно 0,9Р_мхΣ.

Обмотка статора. Тепловой расчет для определения превышения температуры обмотки статора проводят в такой последовательности

Потери в обмотке статора при максимальной допускаемой температуре (Вт)		(9-378)
Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора (мм^2)		(9-379)
Условный периметр поперечного сечения (мм): трапецеидального полузакрытого паза		(9-380)
прямоугольного полуоткрытого и открытого пазов		(9-381)
Условная поверхность охлаждения (мм^2): пазов		(9-382)
лобовых частей обмотки		(9-383)
двигателей без охлаждающих ребер на станине		(9-384)
двигателей с охлаждающими ребрами на станине		(9-385)
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора (Вт / мм^2)		(9-386)
То же, от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов		(9-387)
То же, от потерь в лобовых частях обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки		(9-388)
Окружная скорость ротора (м / с)		(9-389)
Повышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины (^0С)		(9-390)
Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов(^0С)		(9-391)
То же в изоляции паза и жестких катушек или полукатушек		(9-392)
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (^0С)		(9-393)
Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек из круглых проводов (^0С)		(9-394)
То же, из жестких катушек или полукатушек		(9-395)
Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (^0С)		(9-396)
Потери в двигателе со степенью защиты IP23, передаваемые воздуху внутри двигателя, (Вт)		(9-397)
То же, для IP44		(9-398)
Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха без охлаждающих ребер на станине или с ребрами (^0С)		(9-399)
Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха (^0С)		(9-400)
Здесь np и hp – количество и высота охлаждающих ребер станины по данным § 3-10; k – из табл. 9-25; 1 – коэффициент теплоотдачи поверхности статора определяют из рис. 9-24; в – коэффициент подогрева воздуха – находят по рис. 9-25; bи1 – односторонняя толщина изоляции в пазу статора (при полуоткрытых и открытых пазах bи1 = (bп1 – Nшb) / 2, при полузакрытых bи1 в § 9-4; bил1 – односторонняя толщина изоляции катушек в лобовой части (см. приложения 27 – 30); экв = 16∙10^-5 Вт / (мм∙град) – эквивалентный коэффициент теплопроводности изоляции в пазу, включающий воздушные прослойки; ’экв – эквивалентный коэффициент теплопроводности внутренней изоляции катушки, зависящий от отношения диаметров изолированного и неизолированного провода (рис. 9-26).

Рис. 9-24. Средние значения ₁ = f (₂):

а – исполнение по защите IP44, способ охлаждения IC0141, U≤600 В, 2р = 2; б – то же, что а, но 2р = 4, 6, 8, 10, 12; в – IP44, IC0151, U = 6000 В, 2р = 4, 6, 8, 10, 12; г – IP23, IC01, U≤660 В, 2р = 2; д – то же, что г, но 2р = 4, 6, 8, 10, 12; е – IP23, IC01, U = 6000 В, 2р = 4, 6, 8, 10, 12.

Рис. 9-25. Средние значения _в = f (₂):

–исполнение по защите IP44, способ охлаждения IC0141, U≤660 В, 2р = 2; б – то же, что , но 2р = 4, 6, 8, 10, 12; в – IP44, IC0151, U = 6000 В, 2р = 4, 6, 8, 10, 12; г – IP23, IC01, U≤660 В, 2р = 2; д – то же, что г, но 2р = 4, 6, 8, 10, 12; е – IP23, IC01, U = 6000 В, 2р = 4, 6, 8, 10, 12.

Рис. 9-26. Средние значения =f()

Обмотка фазного ротора. Тепловой расчет для определения превышения температуры фазного ротора проводят в такой последовательности

Потери в обмотке ротора при максимальной допускаемой температуре (Вт)		(9-401)
Условная наружная поверхность охлаждения активной части ротора (мм^2)		(9-402)
Условный периметр поперечного сечения полуоткрытого паза (мм)		(9-403)
Условная поверхность охлаждения пазов и лобовых частей обмотки (мм^2)		(9-404) (9-405)
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки ротора отнесенных к наружной поверхности охлаждения активной части ротора (Вт / мм^2)		(9-406)
То же, отнесенных к поверхности охлаждения пазов		(9-407)
То же, от потерь в лобовых частях обмотки ротора, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки		(9-408)
Превышение температуры наружной поверхности активной части ротора над температурой воздуха внутри машины (^0С)		(9-409)
Перепад температуры в изоляции проводов и пазов (^0С)		(9-410)
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (^0С)		(9-411)
Перепад температуры в изоляции проводов и катушек лобовых частей обмотки (^0С)		(9-412)
Среднее превышение температуры обмотки: над температурой воздуха внутри двигателя		(9-413)
над температурой наружного воздуха соответственно(^0С)		(9-414)
Здесь – коэффициент теплоотдачи поверхности ротора (рис. 9-27);bи2 – односторонняя толщина изоляции в пазу ротора (§ 9-4); bи. л2 – односторонняя толщина изоляции катушек в лобовой части (см. приложение 22)

Рис.9-27. Среднее значение

- исполнение по защите IP44, способ охлаждения IC0141, =380÷660 мм,U≤660 В;

- IP44, IC0141, =661÷990 мм,U=6000 В ;

- IP23, IC01, =380÷660 мм,U≤660 В;

- IP23, IC01, =661÷990 мм,U=6000 В.

Вентиляционный расчет асинхронных двигателей с радиальной ветиляцией. Рассчитывают двигатели со степенью защиты IP23 и со способом охлаждения IC01, а также двигатели со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IC0141 в соответствии с изложенным в § 5-6. Расход воздуха V’_в, обеспечиваемый вентиляционным устройством, должен быть не менее необходимого расхода воздуха V_в. При этом следует учитывать, что эмпирические формулы для расчета V’_в и Н двигателей со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IC0141 действительны лишь при условии реализации в конструкции машины рекомендаций гл. 3 в части диаметра наружного вентилятора, длины и количества его лопаток.

Вентиляционный расчет двигателей проводят в такой последовательности.

Двигатели со степенью защиты IP23 и способом охлаждения IC01 (радиальная система вентиляции)
Необходимый расход воздуха (м^3 / с)	Vв – по (5-28)
Коэффициент, зависящий от частоты вращения n1	К1 – по (5-40)
Расход воздуха, который может быть обеспечен радиальной вентиляцией (м^3 / с)	V’в – по (5-39)
Напор воздуха, развиваемый при радиальной вентиляции (Па)	H – по (5-41)
Двигатели со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IC0141
Наружный диаметр корпуса (мм)	Dкорп – по (1-27) и рис. 1-3
Коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса двигателя	K2 – по (5-43)
Необходимый расход воздуха (м^3 / с)	Vв – по (5-42)
Расход воздуха, который может быть обеспечен наружным вентилятором (м^3 / с)	V’в – по (5-44)
Напор воздуха, развиваемый наружным вентилятором (Па)	H – по (5-45)

В результате расчета следует убедиться, что удовлетворяется неравенство V’_в > V_в. Иначе потребуется изменить элементы конструкции двигателя с целью увеличения V’_в до определенного значения.