Фрагмент для ознакомления
2
1. Исходные данные для проектирования асинхронного
двигателя с короткозамкнутым ротором
P2H - номинальная мощность асинхронного двигателя (АД), кВт; U1H - фазное напряжение обмотки статора, В;
n1 - синхронная частота вращения, мин-1;
f1 - частота питающей сети, Гц;
S1, S2, S3 …- режим работы АД (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и т.д.);
IP23, IP44 …- исполнение АД по степени защиты (каплезащищенное исполнение, брызгозащищенное исполнение и т.д.).
2. Определение главных размеров асинхронного двигателя
Расчёт асинхронных машин начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора D и расчётной длины воздушного зазора lδ. С этой целью предварительно принятой высоте оси вращения h выбирают наружный диаметр статора Da, а по нему определяют внутренний диаметр D. Затем, задаваясь предварительно (на основе имеющихся рекомендаций) значениями электромагнитной нагрузки A и индукции в воздушном зазоре Bδ, коэффициентами αδ, kB, kоб1., определяют lδ и λ. Алгоритм решения при этом имеет вид:
→ τ
h → Da → D → lδ →λ
→ Pрасч
В процессе проектирования наружный диаметр статора, выбранный в зависимости от h, может быть изменен обычно в большую сторону (в меньшую нецелесообразно, так как при этом возрастают электромагнитные нагрузки).
При определении Pрасч = P' предварительные значения η и cosφ, если они не указаны в задании, выбираются по ГОСТ 19523 или по кривым рисунки 3 или 4. При выборе A и Bδ вообще допускается сравнительно широкий их диапазон. Однако принятие их крайних пределов допускаемой области одинаково малоудовлетворительно: при верхних - увеличивается нагрев обмотки и ухудшаются энергетические показатели (при одновременном уменьшении габаритов и массы машины); при нижних - наоборот, увеличиваются размеры и объем активной части машины, но снижаются технико-экономические показатели.
Следует помнить, что если от произведения A·Вδ зависят главные размеры двигателя, то их соотношение существенно влияет на его характеристики. До расчета магнитной цепи удобнее магнитное поле рассматривать синусоидальным (влияние его уплощения учитывается только при расчете магнитных напряжений отдельных участков магнитной цепи), поэтому коэффициент полюсного перекрытия αδ и коэффициент формы поля kB предварительно принимаются:
αδ = = 0,64; kB = = 1,11
2.1 Число пар полюсов
60 f1
p = n1
p=3000/1500=2.
2.2 Предварительная высота оси вращения h определяется по рисунку 1. Затем по таблице 1 (Приложение А) принимается ближайшее меньшее стандартное значение h и соответствующий наружный диаметр статора Da.
Рисунок 1 - Высота оси вращения h двигателей серии 4А различной мощности и частоты вращения
а)– со степенью защиты IP44; б)– с IP23
2.3 Внутренний диаметр статора D = KD ⋅Da =0.52*0,225=0.117 м.
где KD определяется по таблице 2.
2.4 Полюсное деление
τ=(π∙D)/2p=0.18369 м.
где 2р – число полюсов асинхронного двигателя.
2.5 Расчетная мощность асинхронного двигателя
P^/=P_2H K_E/(ŋ*cosφ)=45 0.98/(90*0.622)=0.79,Квт.
где KE - определяется по рисунку 2;
η - номинальный расчетный КПД (по рисунку 3 или 4);
cosϕ- номинальный расчетный коэффициент мощности (по рисунку 3 или 4).
Рисунок 2 - Значение коэффициента kE
Рисунок 3- Примерные значения КПД и cos φ асинхронных двигателей серии 4А со степенью защиты IP44.
а) – двигатель мощностью до 30 кВт; б) – двигатель мощностью до 400 кВт
Рисунок 4 - Примерные значения КПД и cos φ асинхронных двигателей серии 4А со степенью защиты IP23
2.6 Электромагнитные нагрузки предварительно определяются по рисунка 5 и 6 А, А/м; Вδ, Тл.
Рисунок 5 - Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей серии 4А со степенью защиты IP44
а)– при высоте оси вращения hU132 мм;
б) –при h=160÷250 мм
Рисунок 6 - Электр ао) магнитные нагрузки асинхронных двигател б) ей серии 4А со степенью защиты IP23
а) – при высоте оси вращения h=160÷250 мм; б) – при h280 мм
2.7 Обмоточный коэффициент Koб1 зависит от типа обмотки статора.
Предварительно задаются:
для однослойных обмоток Koб1 = 0,95 ÷ 0,96 ; для двухслойных обмоток при 2р =2 Koб1 = 0,9 ÷0,91; для двухслойных обмоток при 2р >2 Koб1 = 0,91÷0,92.
2.8 Расчетная длина воздушного зазора
l_δ=(P^/*〖10〗^3)/(K_в∙D^2∙Ω∙К_об1∙А∙В_δ )=(0.79∙〖10〗^3)/(1.09∙0.0136∙4.71∙0.9∙52∙〖10〗^3∙0.82)=0.268 м.
где KВ- коэффициент формы поля в воздушном зазоре, KВ =1,09÷1,11;
Ω - синхронная угловая скорость АД,
n1
Ω = 2_π n^1/60,рад/с.
2.9 Отношение
λ=l_δ/τ=0,268/0.29=0.924.
Это отношение в значительной степени влияет на технические характеристики и экономические данные машины.
Величина λ является критерием правильности выбора главных размеров D и lδ , которая должна находиться в пределах, указанных на рисунке 7.
Рисунок 7 - Отношение λ= l τ у двигателей серии 4А
а) – со степенью защиты IP44; б) – с IP23
Если λбольше указанных пределов, то следует повторить расчет (по пунктам 2.2-2.9) для ближайшей из стандартного ряда большей высоты оси вращения h . Если λ меньше указанных пределов, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h .
На этом выбор главных размеров заканчивается.
3. Расчет обмотки статора
3.1 Предельные значения зубцового деления t1 определяется по рисунку 8:
t1макс , t1мин , м.
Рисунок 8 - Зубцовое деление статора асинхронных двигателей со всыпной обмоткой
1 – при h U 90 мм; 2 – при 90 < hU 250 мм; 3 – при h > 250 мм.
3.2 Число пазов статора
Принимаем 54.
3.3 Окончательное значение числа пазов принимается из полученного в п.3.2 предела с учетом того, что z1должно быть кратным числу фаз m, а число пазов на полюс и фазу должно быть целым числом.
3.4 Число пазов на полюс и фазу
3.5 Окончательное значение зубцового деления статора
Окончательное значение t1 не должно выходить за указанные выше пределы более чем на 10%. В любом случае для двигателей с h ≥ 56 мм зубцовое деление t1 должно быть не менее 6-7 мм (0,006-0,007м).
3.6 Предварительное число эффективных проводников в пазу (при условии, что число параллельных ветвей в обмотке а=1)
где А - принятое ранее (п.2.6) значение линейной нагрузки;
I1H - номинальный ток обмотки статора,
Здесь cosϕи ηопределены в п.2.5.
Полученное число эффективных проводников в пазу uП/ округляется до целого числа, а при двухслойной обмотке – до целого чётного числа.
