Расчет намагничивающего тока

Расчет намагничивающего тока или расчет магнитной цепи производят для режима холостого хода двигателя, при котором для асинхронных машин характерно относительно сильное насыщение стали зубцов статора и ротора. Насыщение зубцовой зоны приводит к уплощению кривой поля в воздушном зазоре. При определении магнитных напряжений, участков магнитной цепи с нелинейными магнитными характеристиками, влияние уплощения учитывается специальными кривыми намагничивания для зубцов и ярм асинхронных двигателей, построенными по основной кривой намагничивания, с учетом указанных зависимостей.

Для расчета магнитного напряжения воздушного зазора найдем коэффициент воздушного зазора или коэффициент «Картера», который отражает неравномерность магнитного напряжения и магнитного сопротивления воздушного зазора. Он определяется по формуле 4−14 [1].

где — параметр, который определяется по формуле (4−15) [1].

Магнитная цепь двигателя для одной пары полюсов приведена на рисунке 4.

Магнитное напряжение воздушного зазора, А, определяется по формуле 6−110 [1].

Найдем магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Минимальное значение индукции зубцов статора Bz1min, Тл, определим по формуле 6−104.

Максимальное значение индукции зубцов статора Bz1max, Тл, определим по формуле 6−104 [1].

Среднее значение индукции зубцов статора Bz1ср, Тл, по формуле.

Для стали 2312 по таблице П-20 напряженность поля зубцов статора Нz1min, А/м, при индукции Bz1min равной 1,142 Тл принимаем равной 470 А/м. Для стали 2312 по таблице П-20 напряженность поля зубцов статора Нz1max, А/м, при индукции Bz1max равной 1,899 Тл принимаем равной 4160 А/м. Для стали 2312 по таблице П-20 напряженность поля зубцов статора Нz1cp, А/м, при индукции Bz1cp равной 1,52 Тл принимаем равной 1090 А/м.

Напряженность поля зубцов статора Нz1, А/м, по формуле 6−112 [1].

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора Fz1, А, определяется по формуле 6−111 [1].

где hz1 — расчетная высота зуба статора, мм; hz1 = 51 мм.

Рисунок 3 — Магнитная цепь двигателя для одной пары полюсов Найдем магнитное напряжение зубцовой зоны ротора. Минимальное значение индукции зубцов ротора Bz2min, Тл, определим по формуле (6−104) [1].

Максимальное значение индукции зубцов статора Bz1max, Тл, определим по формуле 6−104 [1].

Среднее значение индукции зубцов ротора Bz1ср, Тл, по формуле.

Для стали 2312 по таблице П-20 напряженность поля зубцов ротора Нz2min, А/м, при индукции Bz2min равной 0,981 Тл принимаем равной 433 А/м. Для стали 2312 по таблице П-20 напряженность поля зубцов статора Нz2max, А/м, при индукции Bz2max равной 1,124Тл принимаем равной 977 А/м. Для стали 2312 по таблице П-20 напряженность поля зубцов статора Нz2cp, А/м, при индукции Bz2cp равной 1,053 Тл принимаем равной 613 А/м.

Напряженность поля зубцов ротора Нz2, А/м, по формуле 6−114 [1].

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора Fz2, А, определяется по формуле (6−113) [1].

где hz2 — расчетная высота зуба статора, мм; hz2 = 30,58 мм.

Коэффициент насыщения зубцовой зоны Кz, можно определить по формуле 6−120 [1].

Полученное значение Кz позволяет предварительно оценить правильность выбранных размерных соотношений и обмоточных данных проектируемой машины. Полученный коэффициент насыщения зубцовой зоны позволяет продолжить дальнейший расчет двигателя, так как он больше 1,1 и меньше 1,5, то есть входит в пределы, рекомендуемые в [1].

Магнитное напряжение ярма статора Fa, А, определяется по формуле 6−121 [1].

где La — длина средней магнитной линии ярма статора, мм;

На — напряженность в ярме статора, А/м.

Длина средней магнитной линии ярма статора La, мм; определяется по формуле 6−122 [1].

Напряженность в ярме статора На, А/м, определяемая для стали 2312 по таблице П-19 [1], в зависимости от значения индукции в ярме статора Ва, Тл, рассчитываемой по формуле 6−105 [1].

Принимаем На для стали 2312 равным 905 (А/м), тогда по формуле (5.2).

Магнитное напряжение ярма ротора Fj, А можно определить по формуле 6−123 [1].

где Lj — длина средней магнитной линии потока ярма ротора, мм;

Нj — напряженность магнитного поля в ярме ротора, А/м.

Длина средней магнитной линии потока ярма ротора Lj, мм, определяется по формуле 6−124 [1].

где hj — высота спинки ротора, мм.

Высота спинки ротора hj, мм, определяемая по формуле 6−125 [1].

Напряженность магнитного поля в ярме ротора Нj, А/м, определяется по таблице П-19 [1], в зависимости от индукции в ярме ротора В’j, Тл, рассчитываемой по формуле 6−107 [1], Тл.

где h’j — расчетная высота ярма ротора, мм.

Расчетная высота ярма ротора h’j, мм, находится по формуле (6−108).

Принимаем напряженность Нj равным 109 (А/м), тогда по формуле (5.3).

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины (на пару полюсов) Fц, А, определяется по формуле 6−127 [1].

Коэффициент насыщения магнитной цепи k определяется по формуле 6−128 [1].

Намагничивающий ток I, А, определяется по формуле 6−129 [1].

Относительное значение намагничивающего тока I' определяется по формуле 6−130 [1].

Относительное значение намагничивающего тока служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчета размера обмотки двигателя. Полученное значение удовлетворяет рекомендациям [1], значит можно продолжить расчет двигателя.