I Исходные данные
Номинальная мощность: Р2н = 5,5 кВт.
Исполнение: защищенное IP23.
Линейное напряжение питающей сети: U1л = 380 В.
Соединение обмотки статора: Y
Синхронная частота вращения: n1 = 1500 об/мин.
Обмотка ротора: фазная.
ΙΙ Расчет геометрических размеров и обмоток
Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок
Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров:
Внутреннего диаметра статора D и расчетной длины воздушного зазора lδ. Внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями, зависящими от числа полюсов 2р, с наружным диаметром статора Dа, в свою очередь определяющим высоту оси вращения h.
В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей последовательности:
Число пар полюсов:
; 2p=4.
1.2 Высоту оси вращения предварительно определяют из таблицы 1.1. Высота оси вращения h=160 мм.
1.3 Наружный диаметр сердечника статора, исходя из минимальных отходов и припусков на штамповку (при указанных стандартных размерах ленты и листов электротехнической стали), согласно таблице 1.3. Наружный диаметр сердечника статора Da = 0,28м.
1.4 Внутренний диаметр сердечника D находится в определенном соотношении с наружным:
.
где коэффициент определяется по таблице 1.4., выбираем из этого интервала значение.
1.5 Полюсное деление (м):
.
1.6 Расчетная мощность асинхронного двигателя Р’ (кВА) определяют по заданной номинальной мощности:
Предварительные значения η и cosφ1 могут быть взяты по рисунку 1.1, КЕ по рисунку 1.2,
η = 85%;
cosφ1 = 0,85;
КЕ = 0,97.
.
1.7 Вδ и А1 по рисунку 1.3
Вδ = 0,79 Тл;
А1 =А/м.
1.8 Значения коэффициента полюсного перекрытия αδ и коэффициента формы поля kВ предварительно принимают равными:
; .
1.9 Предварительное значение обмоточного коэффициента для однослойных обмоток . Выбираем значение.
1.10 Синхронная угловая частота вращения вала двигателя Ω, рад/сек, рассчитывается по формуле:
.
1.11 Расчетная длина магнитопровода (м):
1.12 Критерием правильности выбора главных размеров D1 и lδ служит отношение:
.
которое находится в пределах (0,97 – 1,15)м для принятого исполнения двигателя. На этом выбор главных размеров заканчивается.
1.13 Для расчета магнитной цепи, помимо lδ, необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечника статора (l1 и lст1). В асинхронных двигателях, длина сердечников статоров которых не превышает 0,25 – 0,3 м, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции:
.
Определение числа пазов статора Z1 и расчет обмотки статора
2.1 Тип обмотки статора – однослойная всыпная, форма пазов статора – трапецеидальная.
2.2 Число пазов статора:
,
где m1 – число фаз обмотки статора (m1 = 3);
q1 = 3.
2.3 Зубцовое деление статора:
.
2.4 Номинальный фазный ток обмотки статора (А):
,
где при соединении обмотки «∆».
2.5 Число эффективных проводников на паз:
,
где число параллельных ветвей а = 2.
Полученное число uП1 округляют до ближайшего целого.
2.6 Число витков в фазе обмотки статора:
.
2.7 Однослойная обмотка выполняется с диаметральным шагом:
.
2.8 Обмоточный коэффициент:
.
Коэффициент укорочения обмотки:
.
Коэффициент распределения обмотки:
.
Обмоточный коэффициент:
.
2.9 Магнитный поток (Вб):
.
2.10 Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл):
.
2.11 Уточное значение линейной нагрузки (А/м):
.
Уточненные значения не должны отличаться от предварительно выбранных более, чем на 10%.
2.12 Плотность тока в обмотке статора (предварительно) выбирается в соответствии с таблицей 2. j1 = 6,5 А/м.
2.13 Сечение эффективного проводника фазы (предварительно) (мм2):
.
2.14 . Так каквходит в промежуток, то эффективный проводник выполняют из 1-го элементарного проводника.
Сечение элементарного проводника ( предварительно)
По таблице Приложения 1 выбирается ближайший к сечению стандартный проводник. Этим окончательно определяется сечение элементарного проводника и его диаметр.
=1,767
2.15 Плотность тока в обмотке статора (уточненное значение):
j.
Расчет размеров пазов статора
А) Расчет размеров трапецеидального полузакрытого паза всыпной обмотки статора
3.1 Ширина зубца bz1 по рекомендуемому значению индукции в зубцах Bz1:
,
где = 0,97 дляh =132 – 250 мм;
= 1,5 Тл.
3.2 Высота ярма статора (м):
,
где = 1,4 Тл.
3.3 Высота зубца (м):
.
3.4 Высота паза =.
3.5 Ширина шлица bш1 должна быть такой, чтобы можно было уложить в пазы катушки по одному проводу, отсюда ширина шлица (м):
.
3.6 Высота клиновой части паза (м):
.
3.7 Наименьшая ширина паза в штампе (м):
;
;
.
3.8 Наибольшая ширина паза в штампе (м):
;
.
Высота шлица выбирается из промежуткаУголβ=45при высоте оси вращения h ≤250 мм.
3.9 Площади поперечного сечения паза в свету (мм2) определяются с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников:
.
где ΔhП = 0,2 мм;
ΔbП = 0,2 мм.
3.10 Класс изоляции обмотки статора: в двигателях с высотами оси вращения рекомендуется применять систему изоляции класса нагревостойкостиF.
3.11 Площадь поперечного сечения пазовой изоляции (мм):
.
Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой (мм):
.
3.12 Коэффициент заполнения паза:
.
3.13 Полученное значение коэффициента заполнения находится в рекомендуемых пределах .
3.14 После окончательного определения размеров паза необходимо пересчитать индукцию в зубце:
.
3.15 Индукция в ярме статора (Тл):
;
.
Расчет размеров сердечника, число пазов и обмотки фазного ротора
4.1 Воздушный зазор (м):
.
Наружный диаметр сердечника ротора (м):
.
4.2 Внутренний диаметр сердечника ротора (он же диаметр вала) (м):
.
4.3 Конструктивная длина сердечника и длина стали сердечника (м):
,
.
4.4 Число пазов на полюс и фазу ротора:
.
4.5 Число фаз обмотки статора:
.
Число пазов ротора:
.
4.6 В двигателях с h ≤ 200мм применяется однослойная петлевая обмотка с мягкими секциями, которые выполняются из круглого провода и укладываются в полузакрытые трапецеидальные пазы.
Расчет числа витков и эффективных проводников в пазу
А) Всыпная обмотка (с мягкими секциями)
4.7 Число витков обмотки (предварительное):
Для определения числа витков в фазе роторов с катушечной обмоткой предварительно задаются ЭДС фазы Е2 при которой напряжение на контактных кольцах (Ukk) в момент пуска двигателя приблизительно равно линейному номинальному напряжению двигателя. Обмотку ротора соединяют в треугольник, то:
.
Эффективное число проводников в пазу:
.
Уточненное число витков обмотки:
.
Уточненное значение Э.Д.С. Е2:
.
4.9. Ток обмотки ротора:
,
,
,
.