Разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Содержание Введение 1. Описание конструкции асинхронного двигателя 2. Выбор главных размеров 2.1 Расчёт высоты вращения и длины железа статора 2.2 Определение числа пазов, витков и сечения провода обмотки статора 2.3 Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 2.4 Расчёт ротора 2.5 Расчёт паза ротора 2.6 Расчёт короткозамыкающих колец 3. Электромагнитный расчёт 3.1 Расчёт магнитной цепи 3.2 Расчёт намагничивающего тока 3.3 Параметры рабочего режима 3.4 Расчёт потерь 3.5 Расчёт рабочих характеристик 3.6 Расчёт пусковых характеристик 4. Круговая диаграмма 5. Тепловой и вентиляционный расчёты 5.1 Тепловой расчёт 5.2 Вентиляционный расчёт 6. Механичский расчёт 6.1 Расчёт вала 6.2 Расчёт подшипников 7. Экономический расчёт 8. Описание технологии сборки Заключение Список литературы Введение Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех производствах. Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400кВт на напряжение до 1140В - наиболее широко применяемые электрические машины. В парке всех производств Республики Беларусь они составляют по количеству 90%, по мощности - примерно 55%, а по потреблению электроэнергии более 40%. При проектировании необходимо учитывать соответствие технико-экономических показателей современному мировому уровню при соблюдении требований государственных и отраслевых стандартов. Приходится также учитывать назначение и условия эксплуатации, стоимость активных и конструктивных материалов КПД, технологию производства, надежность в работе и патентную частоту. Расчет и конструирование неотделимы от технологии их изготовления. Поэтому при проектировании необходимо учитывать возможности электротехнических заводов, стремиться к максимальному снижению трудоемкости изготовления электрических машин. Выбрать оптимальный вариант можно, сопоставив многие варианты расчета. Поэтому без применения ЭВМ не обходится ни один серьезный расчет электрических машин. В данном курсовом проекте все расчеты ведутся на ЭВМ, включая и построение рабочих и пусковых характеристик. 1. Описание конструкции асинхронного двигателя Опираясь на исходные данные, заданные в задании на проектирование, можно произвести анализ конструкции электродвигателя. По условию курсовой работы заданы: исполнение по защите, монтажное исполнение и способ охлаждения. Исполнение по защите проектируемого двигателя IP44. Это подразумевает, что двигатель защищен от возможности соприкосновения инструмента с токоведущими частями попадания внутрь двигателя твердых тел диаметром более 1 мм, а также двигатель защищен от брызг, вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного действия на изделие, т.е. двигатель выполнен в закрытом исполнении. Способ охлаждения IС0А141 подразумевает, что охлаждение осуществляется воздухом, а машина с ребристой станиной, обдуваемая внешним вентилятором, расположенным на валу двигателя. Монтажное исполнение IМ2001 говорит о том, что двигатель выполнен на лапах с двумя подшипниковыми щитами и фланцем на одном щите, имеет горизонтальное расположение и один выходной конец вала. Обмотка короткозамкнутого ротора не имеет изоляции, выполняется заливкой пазов алюминием, одновременно со стержнями отливается замыкающие кольца с вентиляционными лопатками. В связи с тем, что мощность двигателя 50 кВт, в статор укладываем двухслойную обмотку с укороченным шагом. Магнитопровод статора выполняют шихтованным из целых листов электротехнической стали 2312 толщиной 0,5 мм. 2. Выбор главных размеров По условиям курсового проекта заданы следующие параметры проектируемого двигателя: - мощность двигателя Р2 = 47800 Вт; - линейное напряжение питания 380/220В; - исполнение по способу защиты IP44; - число пар полюсов 2р=10 - частота питающей сети 50 Гц; - конструктивное исполнение IM2001; 2.1 Расчёты высоты вращения и длины железа статора Первым шагом при выборе главных размеров асинхронного двигателя является выбор высоты оси вращения h, которая предварительно выбирается по рисунку 8.17 [1,c.274] для двигателя P2 =47,8кВт, IP=44, 2р=10. Принимается h=280 мм. Внешний диаметр Da магнитопровода статора выбирается из таблицы 8.6 [1, c.275] для h=280 мм. Принимается Da =520 мм. Внутренний диаметр D магнитопровода статора вычисляется по формуле [1, c. 275] D=kD ×Da, (1) где kD – коэффициент характеризующий отклонение внутреннего и внешнего диаметров сердечников статора асинхронных двигателей серий 4А и АИ, таблица 8.7 [1, c. 276].Принимается для 2р=10 kD =0,76. D=0,76×0,52=0,395 м Полюсное деление t, мм определяется по формуле8.3 [1, c. 276]: (2) где р – число пар полюсов. Расчётная мощность ,В×А: , (3) где - номинальная мощность двигателя, Вт; - отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению; h - номинальный расчётный КПД; соsj- номинальный расчётный коэффициент мощности. Из рисунка 8.20 [1, c. 276] =0,945. Из рисунка 8.21 [1, c. 277] принимается h=0,91, соsj =0,78. (Вт) Синхронная угловая скорость движения W, рад/с, рассчитывается по формуле: (4) где f1 – частота питающей сети, Гц. Расчётная длина магнитопровода определяется по формуле 8.6 [1, c. 279]: (5) где - коэффициент формы поля; - обмоточный коэффициент (выбирается в зависимости от типа обмотки статора); А - электромагнитная нагрузка, А/м; - индукция магнитного поля в воздушном зазоре, Тл. принимается равным 1,11. При мощности АД больше 15 кВт используется двухслойная обмотка, поэтому принимается =0,91. Из рисунка 8.23 [1, c. 279] находим: А=36×103 А/м, =0,8 Тл. Для определения правильности выбора главных размеров D и ld используется значение: (6) Полученное значение находится в пределах указанных на рисунке 8.25 [1, c. 280]. 2.2 Определение числа пазов, витков и сечения провода обмотки статора Следующий этап расчёта включает определение числа пазов статора Z1 и числа витков в фазе обмотки статора W1 . (7) Значения tZ 1 min , tZ 1 max определяются по графику на рисунке 8.26 [1, c. 282]. Для h=280 мм, 2p=10, t=124 мм, tZ 1 min =0.0138 м, tZ 1 max =0.016 м. Окончательное число пазов статора Z1 выбирается в полученных пределах с учётом условий симметрии: q1 есть целое число. (8) где m – число фаз, m=3. Принимается Z1 =90, q1 =3. Окончательное значение tZ 1 вычисляется по формуле: (9) входит в выбранный диапазон. Далее предварительно определяется число эффективных проводников в пазу u’п по формуле 8.17 [1, c. 284]при условии, что параллельных ветвей в обмотке 4 (a=4). (10) где I1ном – номинальный ток АД, А по формуле 8.18 [1, c. 279]. (11) Окончательно принимается a=5. Число эффективных проводников в пазу равно: (12) Для двухслойной обмотки принимаем . Относительное число витков в фазе обмотки по формуле 8.20 [1, c. 279]: (13) Окончательное значение линейной нагрузки по формуле 8.21 [1, c. 279]: (14) (15) Пусть шаг обмотки y=7 зубцовых делений, тогда относительный шаг равен: (16) Коэффициент укорочения: (17) Коэффициент распределения определяется по таблице 3.16 [1, c. 113]. Принимается =0,943. Обмоточный коэффициент определяется следующим образом: (18) Далее определяется значение потока по формуле 8.22 [1, c. 285]: (19) Индукция в воздушном зазоре определяется по формуле 8.23 [1, c. 285]: (20) Выбор допустимой плотности тока производится с учётом линейной нагрузки двигателя: (21) Значение (A·J) для АД различных исполнений приведены на рисунке 8.27 [1, c. 286]. Для проектируемого двигателя выбирается (A·J)=150·109 A2 /м2 . Сечение эффективных проводников определяется исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке по формуле 8.24 [1, c. 285]: (22) Принимается число эффективных проводников nэл =3, qэл =1.227 мм2 (таблица П-28 [2, c. 470]), тогда qэф1 =3•1.227=3.68 мм2 , dиз =1,33 мм. Обмотка выполняется круглым проводом. Далее уточняется плотность тока в обмотке: (23) 2.3 Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора По таблице 8.10 [1, c. 289] Ba =1.1 Тл и BZср =1.6 Тл. По таблице 8.11 [1, c. 290] выбирается коэффициент заполнения сталью магнитопровода kc 1 =0,95. По выбранным значениям Bа и kc 1 рассчитывается высота ярма статора по формуле 8.28 [1, c. 288]: (24) Минимальная ширина зубца статора: (25) Размеры паза вначале определяются без учёта размеров и числа проводников обмотки, исходя из допустимых значений индукции в зубцах и ярме статора. Высота паза определяется по следующей формуле: (26) Ширина паза: (27) (28) где - высота шлица зуба, м; - ширина шлица зуба, м. Принимается =1 мм, =4 мм [1, c. 295-296]. Приведённые расчёты выполнены для трапециидального паза. Форма паза статора представлена в графической части проекта. . (29) Для расчёта коэффициента заполнения паза необходимо определить площадь паза в свету и учесть площадь сечения паза, занимаемую корпусной изоляцией Sиз и прокладками в пазу Sпр . Размеры паза в свету определяются с учётом припусков на шихтовку и сборку сердечников Dbп и Dhп : (30) Из таблицы 8.12 [1, c. 292] Dbп =Dhп =0,3 мм. Площадь поперечного сечения трапециидального паза, в которой размещаются обмотки, корпусная изоляция и прокладки: . (31) Площадь занимаемая корпусной изоляцией в пазу, м2 : (32) где - односторонняя толщина изоляции в пазу, м. Из таблицы 3.1 [1, c. 74] выбирается =0,55·10-3 м2 , тогда: Площадь поперечного сечения прокладок по 8.47, м2 : (м2 ) (33) Площадь поперечного сечения паза, остающаяся свободной для размещения проводников обмотки, м2 : Контролем правильности размещения обмотки в пазах является значение коэффициента заполнения паза: , (34) где dиз – диаметр изолированного элементарного проводника, мм. dиз =1.33*10-3 м. Коэффициент заполнения входит в указанные пределы (0.72< <0.74)[1] Для обмотки статора используется круглый медный эмалированный провод ПЭТ-155 с площадью поперечного сечения 1.227 мм2 . 2.4 Расчёт ротора На следующем этапе выбирается воздушный зазор по рис. 8,31 [1, c.300]: d = 0,0007 (м) После выбора величины воздушного зазора выполняется расчёт короткозамкнутого ротора. Число пазов ротора по таблице 8.16 [1, c.307]: . Диаметр ротора: (35) Длина магнитопрвода ротора равна длине магнитопровода статора: . Зубцовое деление: (36) Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал, по формуле 8.102 [1, c.319]: ; (37) где - находим из таблицы 8.17 [1, c.319]. (м). Коэффициент привидения токов по формуле 8.66 [1, c.308] , (38) Пазы ротора со скосом пазов вычисляем по формулам. (39) (40) Угол скоса: (41) Коэффициент скоса равен: (42) Ток в обмотке ротора по формуле 8.57 [1, c.302] , (43) где - коэффициент учитывающий влияние формы тока намагничивания на отношение I2 /I1 находим по формуле 8.58 [1, c.303] . (45) Плотность поперечного сечения стержня предварительно по формуле 8.68 [1, c.308], плотность тока в стержне алюминиевой литой клетки принимаем (46) 2.5 Расчёт паза ротора Принимается =0,8 мм, =1,7 мм, =0,5 мм [1, c. 295-296]. Приведённые расчёты выполнены для трапецеидального закрытого паза. Форма паза ротора представлена в графической части проекта. Определяем допустимое значение индукции по таблице 8.10 [1, c.289] =1.85. Допустимая ширина зубца по формуле 8.75 [1, c.314] (47) Размеры паза по формулам 8.76-8.78 [1, c.314]: (48) (49) (50) Уточняем ширину зубцов ротора по формулам таблицы 8.18 [1,c.324] (51) Полная высота паза: (52) (53) Таким образом Площадь поперечного сечения стержня рассчитываем по формуле 8.79 [1, c. 314] (54) Плотность тока в стержне: (55) 2.6 Расчёт короткозамыкающих колец Токи в кольце по формуле 8.70 [1, c.309] (56) где . Плотность тока в замыкающих кольцах [1, c.309]: . (57) Площадь поперечного сечения кольца по формуле 8.72 [1, c.309]: (58) Высота сечения кольцах [1, c.310]: (59) Ширина замыкающих колец [1, c.310]: . (60) Средний диаметр замыкающих колец по формуле 8.74 [1, c.310]: . (61) Следующим этапом является электромагнитный расчет. 3. Электромагнитный расчёт 3.1 Расчет магнитной цепи Для магнитопровода используется сталь 2312. Магнитное напряжение воздушного зазора определяется по формуле: (62) где - коэффициент воздушного зазора; - магнитная постоянная. Коэффициент воздушного зазора рассчитывается по следующей формуле: (63) (64) где - зубцовое деление статора; - ширина шлица паза статора. Для статора =14·10-3 м, =4·10-3 м,d=0,7·10-3 м. Далее рассматривается магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Для зубцов с параллельными гранями (трапециидальные пазы): , (65) (66) (67) По таблице 8.15 [1, c. 299] расчетная высота паза hZ 1 =hп =33·10-3 м. Индукция в зубце, Тл: (68) Магнитное напряжение зубцовой зоны статора, А: (69) После расчёта магнитной цепи статора рассчитывается магнитная цепь ротора. Общая формула для расчета магнитного напряжения ротора, А: (70) где - расчётная высота зубца, м; - расчётная напряжённость в зубце, А/м. Для короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами = -0,1 =28-0,1·5.86=27 мм. (71) Индукция в зубце, Тл: (72) Пусть действительная индукция =1,85 Тл, соответствующая ей напряжённость =3330 А/м (таблица П – 17, [2, c. 330]). Полученные данные нужно подставить в следующие уравнения: Магнитное напряжение зубцовой зоны статора, А: (73) Коэффициент насыщения зубцовой зоны рассчитываем по формуле 8.115 [1, c.328]: (74) На следующем этапе рассматривается магнитное напряжение ярма статора по формуле 8.116 [1, c.329]: (75) где - длина средней магнитной силовой линии в ярме статора, м; - напряжённость поля при индукции по кривой намагничивания стали ярма, А/м. Индукция в ярме статора, определяется по следующей формуле, Тл: (76) где - расчётная высота ярма статора, м. При отсутствии аксиальных вентиляционных каналов в статоре: (77) Длина средней магнитной силовой линии в ярме статора: (78) По таблице П – 16 [2, c. 460] для =1.1 Тл для стали 2212 =332 А/м. Магнитное напряжение ярма ротора, А по формуле 8.121 [1, c.329]: (79) где - напряжённость поля в ярме при индукции по кривой намагничивания; - длинна силовой линии в ярме, м. Для двигателей с непосредственной посадкой ротора на вал (Dj =DB ) без вентиляционных аксиальных каналов по формуле 8.123 [1, c.330]: (80) Индукция в ярме ротора по формуле 8.122 [1, c.329]: Для =0.44 Тл, =108 А/м. Длина средней магнитной силовой линии в ярме ротора, м: (81) . (82) Суммарное магнитное напряжение на пазу полюсов по формуле 8.128 [1, c.330]: (83) Коэффициент насыщения магнитной цепи по формуле 8.129 [1, c.330]: (84) 3.2 Расчёт намагничивающего тока Намагничивающий ток по формуле 8.130 [1, c.331]: (85) Относительное значение намагничивающего тока определяется по формуле 8.131 [1, c.331]: (86) - находится в допустимых пределах На следующем этапе рассчитываются параметры асинхронной машины для номинального режима. 3.3 Параметры рабочего режима Для номинального режима АД активное сопротивление обмотки статора определяется по формуле 8.132 [1, c.332]: (87) где – общая длинна эффективных проводников фазы обмотки, м; - площадь поперечного сечения эффективного проводника, м2; – удельное сопротивление материала обмотки при расчётной температуре,Ом·м; -коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока. Значение для номинальных режимов принимается равным единице. Для класса изоляции F =(1/41)·10-6 Ом·м. Общая длина проводников фазы обмотки определяется по формуле: (88) где - средняя длина витка обмотки статора, м; - число витков фазы. Средняя длинна витка есть сумма прямолинейных пазовых и изогнутых лобовых частей катушки: (89) Длина пазовой части равна конструктивной длине сердечника, для всыпной обмотки статора длина лобовой части равна: (90) Вылет лобовых частей, м: (91) где - средняя ширина катушки, м, определяемая по дуге окружности, проходящей по серединам высоты пазов; B - длины вылета прямолинейной части катушек из паза, м. , (92) где - относительное укорочение шага обмотки статора. , – коэффициенты в зависимости от числа полюсов машины и наличия изоляции в лобовых частях (таблица 8.21[1, с.334]). Для машин, обмотки которых укладываются после запрессовки сердечника в корпус, вылет прямолинейной части B=0,01 м. Из таблицы 8.21 [1, с. 334] =1,9, =0,72. (м), (м), (м), (м), (м). Активное сопротивление фазы статора: (Ом). Относительное значение: (93) Далее рассчитывается активное сопротивление фазы ротора, Ом: (94) где -сопротивление стержня; - сопротивление участка замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями. Сопротивление стержня: (95) Сопротивление участка замыкающего кольца, заключенного между двумя соседними стержнями: . (96) Для дальнейших расчётов должно быть приведено к числу витков первичной обмотки: . (97) ( Ом). Относительное значение сопротивления: (98) Далее рассчитываются индуктивные сопротивления, обмоток статора и ротора двигателя. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора: (99) где - расчётная длина магнитопровода, м; - коэффициенты магнитной проводимости пазового, лобового и дифференциального рассеяния соответственно. При отсутствии вентиляционных каналов = , = =1, =0.024. Коэффициент рассчитывается для двухслойной обмотки в трапециидальном пазу. (100) Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния: (101) Коэффициенты магнитной проводимости дифференциального рассеяния: (102) (103) Из рисунка 8.51 [1, c. 340] =0,9 =1. . Относительное значение: (104) Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора по 8.177 [1, c.343]: (105) где - коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора; - коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора; - коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния ротора. (106) так как режим номинальный. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора: (107) Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния для ротора с литыми обмотками при замыкающих кольцах, прилегающих к торцам сердечника ротора: (108) Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки короткозамкнутого ротора: (109) Приводим к числу витков статора по формуле: (110) Относительное значение: (111) На следующем этапе проектирования рассчитываются потери и КПД. 3.4 Расчет потерь Основные потери в стали определяются по формуле: (112) где - удельные потери, Вт/кг; b - показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания, b=1,5; , - коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали, неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических факторов; , - масса стали ярма и зубьев статора, кг. Для стали 2312 по таблице 8.26 [1, c. 348] принимается =1,3 Вт/кг. Для машины мощностью менее 250 кВт =1,6 и =1,8. (113) (114) где = - расчётная высота зубца статора, м; - удельная плотность стали, =7800 кг/м3. Затем рассчитываются добавочные потери в стали. Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов статора и ротора, Тл: (115) . =0,16 из рисунка 8.53 [1, c.349]. По и частоте пульсаций индукции под зубцами, равной , определяются удельные поверхностные потери для ротора. Для проектируемого двигателя n=600 мин-1 . (116) где – коэффициент учитывающий влияние обработки поверхности зубцов ротора на удельные потери. Принимается =1,5. Полные потери ротора, Вт: (117) Для определения пульсационных потерь вначале находится амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов ротора, Тл: (118) . Пульсационные потери в зубцах статора и ротора, Вт: (119) Масса стали зубцов ротора: (120) Добавочные потери в стали, Вт: , (121) Полные потери в стали, Вт: (122) Механические потери, Вт: (123) (124) Добавочные потери, Вт при номинальном режиме: (125) Суммарные потери в двигателе ,Вт: (126) Коэффициент полезного действия двигателя: (127) Рассчитываем холостой ход двигателя. Электрические потери статора при холостом ходе, Вт: (128) Ток холостого хода двигателя, А: (129) где - активная составляющая тока, А; - реактивная составляющая тока, А. (130) . - при холостом ходе: (131) На следующем этапе необходимо рассчитать рабочие характеристики асинхронной машины. 3.5 Расчет рабочих характеристик Методы расчёта характеристик основаны на системе уравнений токов и напряжений, которой соответствует схема замещения. Рисунок 3.1- Cхема замещения. Рассчитаем сопротивление взаимной индукции обмоток статора и ротора: (132) (133) Комплексный коэффициент для машин мощностью более 3 кВт с большой точностью можно определить по формуле: (134) (135) (136) (137) Активная составляющая тока синхронного холостого хода, А: (138) Номинальное скольжение (предварительно) принимаем s=0,02 Для расчёта рабочих характеристик необходимы следующие формулы: (139) (140) (141) (142) (143) (144) (145) (146) (147) (148) (149) (150) (151) (152) (153) (154) (155) (156) (157) Результаты расчёта рабочих характеристик представлены в таблице 3.4.1 и 3.4.2 Таблица 3.4.1 Si m1 i zi I1 ai I1 pi I1 i I2 i P1 i 0.0001 619.587 619.962 1.577 37.149 37.18 0.373 1.041 0.0019 32.61 32.718 7.945 37.253 38.09 7.065 5.244 0.0038 16.305 16.417 14.616 37.563 40.3 14.081 9.647 0.0057 10.87 10.986 21.226 38.073 43.5 21.043 14.009 0.0076 8.152 8.272 27.767 38.778 47.69 27.945 18.326 0.0095 6.522 6.645 34.231 39.673 52.39 37.786 22.592 0.011 5.435 5.562 40.61 40.751 57.53 41.56 26.803 0.013 4.659 4.79 46.898 42.007 62.9 48.265 30.952 0.015 4.076 4.211 53.087 43.434 68.59 54.897 35.038 0.017 3.623 3.762 59.173 45.025 74.35 61.453 39.054 0.019 3.261 3.403 65.15 46.773 80.2 67.93 42.868 0.021 2.965 3.11 71.013 48.67 86.09 74.326 46.868 0.023 2.717 2.867 76.757 50.71 91.99 80.638 50.659 0.024 2.592 2.744 80.027 51.954 95.41 84.254 52.818 0.026 2.383 2.538 86.153 54.448 101.91 91.075 56.861 0.029 2.174 2.334 93.243 57.612 109.6 99.054 61.54 Таблица 3.4.2 Ri I``2i P2i P’э2i P’э1i Pдоб i 619.962 0.355 0.124 0.00002 0.411 0.0052 0.119 0.042 1.164 32.718 6.724 4.03 0.0084 0.431 0.026 0.768 0.209 1.214 16.417 13.401 8.334 0.033 0.483 0.048 0.864 0.363 1.313 10.986 20.026 12.552 0.075 0.565 0.07 0.896 0.487 1.458 8.272 26.595 16.679 0.131 0.676 0.092 0.91 0.582 1.647 6.645 33.105 20.711 0.204 0.816 0.113 0.917 0.653 1.881 5.562 39.553 24.646 0.291 0.984 0.134 0.92 0.706 2.157 4.79 45.933 28.479 0.392 1.178 0.155 0.92 0.745 2.473 4.211 52.245 32.208 0.507 1.399 0.175 0.919 0.774 2.829 3.762 58.484 35.832 0.636 1.644 0.195 0.917 0.796 3.223 3.403 64.648 39.347 0.77 1.912 0.215 0.915 0.812 3.652 3.11 70.735 42.753 0.93 2.203 0.234 0.912 0.825 4.116 2.867 76.743 46.048 1.095 2.516 0.253 0.909 0.834 4.612 2.744 80.184 47.904 1.195 2.706 0.264 0.907 0.839 4.913 2.538 86.675 51.345 1.396 3.088 0.284 0.903 0.845 5.517 2.334 94.269 55.261 1.652 3.571 0.308 0.989 0.851 6.279 3.6 Расчет пусковых характеристик Расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния). Расчет проводим для значения s=1. Находим высоту стержня по рисунку 2.1: (158) При литой алюминиевой обмотке ротора при расчетной температуре 75o имеем по 8.244 [1, c.364]: (159) Находим параметры для =1.76 из графиков на рисунках 8.57-58 [1, c. 366]: ; Глубина проникновения тока по формуле 8.246 [1, c.367]: (160) Тогда площадь сечения по 8.253 [1, c.367]: (161) (162) . Коэффициент определяется по формуле 8.247 [1, c.365]: (163) Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием вытеснения тока по 8.257 [1, c.368]: (164) Приведенное активное сопротивление фазы ротора под действием эффекта вытеснения тока по 8.260 [1, c.369]: (165) Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом вытеснения тока: (167) Рассчитываем коэффициент уменьшения индуктивного сопротивления фазы ротора: (168) Приведенное индуктивное сопротивление фазы ротора под действием эффекта вытеснения тока по 8.260 [1, c.369]: (169) Пусковые параметры: (170) (171) . (172) (173) Токи без учета влияния эффекта насыщения: (174) (175) Расчет токов с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния. Зададимся кратностью увеличения тока, обусловленного уменьшением индуктивного сопротивления из-за насыщения зубцовой зоны: . (176) Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному пазу статора: ; (177) Фиктивная индукция потока рассеяния: (178) где коэффициент, который находится следующим образом: (179) По рисунку 8.61 [1, c.370] выбираем для =3.4 . Значение дополнительного раскрытия паза статора: (180) Уменьшение коэффициента магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения по 8.266 [1, c.371]: (181) Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения по 8.271 [1, c.372]: (182) Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния участков зубцов статора с учетом влияния насыщения по 8.274 [1, c.373]: (183) Индуктивное сопротивление обмотки статора с учетом насыщения от полей рассеяния: (184) Значение дополнительного раскрытия паза ротора: (185) Уменьшение коэффициента магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учетом влияния насыщения по 8.271 [1, c.371]: (186) Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения по 8.271 [1, c.372]: (187) Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния участков зубцов ротора с учетом влияния насыщения по 8.274 [1, c.373]: (188) Приведенное индуктивное сопротивление обмотки статора с учетом насыщения от полей рассеяния: (189) Пусковые параметры: (190) (191) (192) Ток в обмотке ротора: (193) Ток в обмотке статора: (194) Кратность пускового тока: (195) Кратность пускового момента: (196) Формулы для расчета токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с КЗ ротором с учетом эффекта вытеснения тока. (197) . (198) (199) (200) (201) (202) (203) (204) (205) (206) (207) (208) (209) (210) (211) Результаты расчёта токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с КЗ ротором учетом влияния эффекта вытеснения тока представлены в таблице 3.5.1 и 3.5.2 Таблица 3.5.1 – Расчет токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с КЗ ротором учетом влияния эффекта вытеснения тока Si hri kri Kri 1 1.743 0.55 0.018 1.43 1.34 0.075 0.8 0.8 1.559 0.42 0.019 1.32 1.25 0.07 0.9 0.6 1.35 0.309 0.021 1.22 1.17 0.066 0.9 0.5 1.233 0.259 0.022 1.18 1.14 0.064 0.9 0.4 1.102 0.213 0.023 1.14 1.11 0.062 0.95 0.35 1.031 0.193 0.023 1.12 1.09 0.061 0.95 0.3 0.955 0.173 0.023 1.103 1.08 0.061 0.95 0.25 0.872 0.156 0.024 1.09 1.07 0.06 0.95 0.2 0.78 0.14 0.024 1.07 1.058 0.059 0.97 0.151 0.677 0.126 0.024 1.06 1.05 0.059 0.97 0.146 0.666 0.125 0.024 1.06 1.048 0.059 0.97 0.1 0.551 0.114 0.025 1.05 1.041 0.058 0.97 0.05 0.39 0.105 0.025 1.044 1.034 0.058 0.99 0.001 0.055 0.1 0.025 1.04 1.031 0.058 0.99 Таблица 3.5.2 Si Kxi Xni I`2i I1i Rni 1 1.474 0.929 0.173 0.466 441.351 451.6 0.177 0.8 1.6 0.964 0.18 0.473 431.68 442.1 0.19 0.6 1.6 0.964 0.18 0.473 424.233 434.5 0.213 0.5 1.6 0.964 0.18 0.473 4117.8 427.9 0.232 0.4 1.662 0.982 0.183 0.476 405.3 415.3 0.26 0.35 1.662 0.982 0.183 0.476 397.8 407.7 0.281 0.3 1.662 0.982 0.183 0.476 387.5 397.3 0.309 0.25 1.662 0.892 0.183 0.476 372.9 382.4 0.348 0.2 1.687 0.989 0.185 0.478 350.5 359.6 0.41 0.151 1.687 0.989 0.185 0.478 316.9 325.4 0.5 0.146 1.687 0.989 0.185 0.478 312.3 320.8 0.52 0.1 1.687 0.989 0.185 0.478 258.3 265.6 0.71 0.05 1.712 0.996 0.186 0.479 158.3 164.4 1.3 0.001 1.712 0.996 0.186 0.479 3.657 28.4 60.2 Формулы для расчета токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с КЗ ротором с учетом эффектов вытеснения и насыщения. . (212) (213) (214) (215) (216) (217) (218) (219) (220) (221) Пусковые параметры: (222) (223) (224) (225) (226) (227) (228) Результаты расчёта токов в пусковом режиме асинхронного двигателя с КЗ ротором учетом влияния эффекта вытеснения тока представлены в таблице 3.5.3 и 3.5.4. Таблица 3.5.3 – Расчет пусковых характеристик асинхронного двигателя с КЗ ротором учетом эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния 1 1.35 4013 3.432 0.68 0.0031 0.246 1.033 1 0.8 1.3 3783 3.235 0.68 0.0031 0.246 1.033 0.8 0.6 1.25 3575 3.057 0.68 0.0031 0.246 1.033 0.6 0.5 1.25 3521 3.011 0.68 0.0031 0.255 1.033 0.5 0.4 1.15 3144 2.689 0.75 0.0024 0.255 1.034 0.4 0.35 1.15 3086 2.639 0.75 0.0024 0.255 1.034 0.35 0.3 1.15 3007 2.572 0.75 0.0024 0.261 1.034 0.3 0.25 1.15 2894 2.475 0.3 0.0019 0.261 1.035 0.25 0.2 1.05 2485 2.125 08 0.0019 0.279 1.035 0.2 0.151 1.05 2249 1.923 0.95 0.00049 0.279 1.037 0.151 0.146 1.05 2217 1.896 0.95 0.00049 0.279 1.037 0.146 0.1 1.05 1836 1.57 0.95 0.00049 0.283 1.037 0.1 0.05 1.05 1136 0.972 0.98 0.00019 0.283 1.038 0.05 0.001 1.05 196.5 0.168 0.98 0.00019 0.283 1.038 0.001 Таблица 3.5.4