Расчёт магнитной цепи

Расчёт намагничивающего тока будем проводить для режима холостого хода двигателя, при котором для асинхронных машин характерно сильное насыщение стали зубцов статора и ротора.

Индукция в зубцах статора (окончательно) по формуле.

Индукция в зубцах ротора (окончательно) по формуле.

Индукция в ярме статора (окончательно) по формуле.

Расчётная высота ярма ротора по формуле.

Индукция в ярме ротора по формуле.

Коэффициент воздушного зазора [1, cтр.106].

В связи с тем, что поверхности статора и ротора ограничивающие воздушный зазор, не гладкие, а имеют различные неравномерности: пазы, углубления для размещения бандажей и др. Магнитное сопротивление участков такого зазора в поперечном сечении машины различно, поэтому распределение индукции по площади воздушного зазора неравномерно. Наибольшая неравномерность возникает из-за наличия зубцов на статоре и роторе. Над коронками зубцов магнитные линии потока сгущаются, а над прорезями пазов плотность линии уменьшается. В кривой индукции в воздушном зазоре появляются провалы. Магнитное сопротивление и магнитное напряжение воздушного зазора при неравномерной индукции возрастают.

Увеличение магнитного напряжения учитывается введением коэффициента воздушного зазора. Этот коэффициент, полученный расчётом полей в зазорах с различным соотношением ширины зубцов и пазов, показывает насколько возрастает магнитное напряжение зазора при зубчатой поверхности статора или ротора по сравнению с магнитным напряжением зазора между гладкими поверхностями.

Коэффициент воздушного зазора по формуле 4.14,4.15[1].

Магнитное напряжение воздушного зазора по формуле.

По табл.П.17 ,[1] стали марки 2013 определяем напряженность магнитного поля для зубцов АД: Нz1=1830 А/м.

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора по формуле.

где Нz2 напряжённость магнитного поля табл.П.17 [1] для стали 2013 при индукции Вz2=1,898 Тл, Нz2=2010 А/м.

Коэффициент насыщения зубцовой зоны по формуле.

Полученное значение коэффициента насыщения зубцовой зоны позволяет предварительно оценить правильность выбранных размерных соотношений и обмоточных данных проектируемого двигателя. Если кz1,51,6, имеет место чрезмерное насыщение зубцовой зоны; если кz1,2, то зубцовая зона мало использована или воздушный зазор взят большим. Так как кz=1,25, то можно сделать вывод о том, что спроектированная зубцовая зона и выбранный воздушный зазор являются оптимальными для данной машины.

Длина магнитной линии ярма статора по формуле.

Длина магнитной линии ярма ротора по формуле.

где — высота спинки ротора по формуле.

Магнитное напряжение ярма статора по формуле где На напряжённость магнитного поля ярма статора по табл.П.16 [1]; для стали 2013 при индукции Ва=1,59 Тл, На=726 А/м.

Магнитное напряжение ярма статора по формуле где Нj напряжённость магнитного поля ярма ротора по табл.П.16 [1]; для стали 2013 при индукции Вj=1,159 Тл, Нj=245 А/м.

Магнитное напряжение на пару полюсов по формуле Коэффициент насыщения магнитной цепи по формуле.

Намагничивающий ток по формуле.

Относительное значение намагничивающего тока по формуле.

Относительное значение намагничивающего тока служит определённым критерием правильности выбора и расчёта размеров и обмотки двигателя. Если I*0.20.18, то это свидетельствует о том, что размеры машины выбраны завышенными и активные материалы недоиспользованы. Такой двигатель может иметь высокие КПД и cos, но плохие показатели расхода материалов на единицу мощности, большую массу и габариты. Если I*0.30.35, то это означает, что-либо его габариты взяты меньшими, чем следовало, либо неправильно выбраны размерные соотношения участков магнитопровода. Двигатель будет иметь низкие КПД и cos.

В небольших двигателях мощностью менее 2 — 3 кВт I* может достигать значения 0,5−0,6, несмотря на правильно выбранные размеры и малое насыщение магнитопровода. Это объясняется относительно большим значением магнитного напряжения воздушного зазора, характерным для двигателей малой мощности.