Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Активное последовательно включенное сопротивление:

0,394 Ом.

Индуктивное последовательно включенное сопротивление:

7,503 Ом.

Определим угол:

=

18'.

Определим коэффициент:

1,02.

Активная составляющая тока синхронного холостого хода:

1,67 А.

Определим коэффициенты:

1,04;

;

0,05;

0,327.

Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:

1230,65+471,96=1702,61 Вт.

Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики задаваясь следующими значениями скольжения s=0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01; 0,0125; 0,015; 0,0175.

Результаты расчёта заносим в таблицу 1. По результатам расчёта строим рабочие характеристики проектируемого двигателя, которые представлены на рисунке 6.

Таблица 1 — Рабочие характеристики проектируемого двигателя

Рисунок 6 — Рабочие характеристики проектируемого двигателя

9. Расчёт пусковых характеристик

Рассчитываем точки характеристик соответствующие скольжениям s=1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1.

Проведём подробный расчёт для скольжения s=1.

Параметры с учётом вытеснения тока:

ξ = 63,61=63,61*35,25*1=2,24,

для ξ =2,24 находим по рис. 6−46 [1] φ=1,15; по рис. 6−47 [1] φ'==0,7.

hc = hп — (hш + h’ш)=36,25-(0,7+0,3)=35,25 мм.

Глубина проникновения тока:

16,4 мм.

Площадь сечения:

=130 мм, где 7,5 мм.

Коэффициент

1,898.

Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока:

1,61.

Приведенное активное сопротивление ротора с учётом действия эффекта вытеснения тока:

0,04 Ом.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учётом эффекта вытеснения тока:

λп2ξ = λп2 — Δ λп2ξ

Δ λп2ξ = λ'п2 (1 — kд)=

0,409;

λп2ξ =2,563−0,409=2,154.

Коэффициент

0,918.

Приведенное индуктивное сопротивление ротора с учётом действия эффекта вытеснения тока:

0,156 Ом.

Ток ротора приближённо без учёта влияния насыщения принимая :

696,64 А.

Принимаем для скольжения s=1 коэффициент насыщения, и проводим расчёт для 1,2*696,64=

=835,97 А.

Средняя МДС обмотки, отнесённая к одному пазу обмотки статора:

=4973 А.

Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре:

4,26 Тл, где 0,973.

По рис. 6−50 [1] для 4,26 Тл, находим 0,58.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:

4,51 мм;

0,381.

1,595−0,381=1,214.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:

1,438*0,58=0,834.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения:

0,113 Ом, где ++1,214+0,834+1,268=3,316;

++1,595+1,438+1,268=4,301.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока:

0,381,

где 6,64 мм;

2,154−0,381=1,773.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения:

1,677*0,58=0,973.

Приведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния вытеснения тока и насыщения:

0,119 Ом, где ++1,773+0,973+0,767=3,513.

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:

10,986 Ом;

1,01.

Определим токи и моменты.

0,089 Ом;

0,233 Ом.

Ток в обмотке ротора:

882,05 А.

Ток в обмотке статора:

=891,87 А.

Расхождение полученного значения тока в обмотке статора с ранее принятым:

%=6,7%,

что меньше допускаемых 10−15%.

Относительные значения:

6,46,

1,21.

Кратности пускового и максимального моментов и пускового тока спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям ГОСТ.

Результаты расчёта заносим в таблицу 2 и таблицу 3. По результатам расчёта строим пусковые характеристики представленные на рисунке 7.

Критическое скольжение определяем после расчёта всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений:

0,093.

Рассчитываем точку характеристики соответствующую 0,093, 2,86.

Кратности пускового и максимального моментов и пускового тока спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям заданных в исходных данных.

Таблица 2 — Данные расчёта пусковых характеристик двигателя Рисунок 7 — Пусковые характеристики проектируемого двигателя

10. Тепловой и вентиляционный расчеты

10.

1. Тепловой расчет обмотки статора

Потери в пазовой части статора:

где — коэффициент увеличения потерь; для обмоток с изоляцией класса нагревостойкости F (с. 235 [1]).

1,07*2,589*=1216,62 Вт.

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:

где — коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду;

(табл. 6−30 [1]);

— коэффициент теплоотдачи с поверхности;

Вт/(м*°С) (рис. 6−59, б [1]).

Расчётный периметр поперечного сечения паза статора:

2*29,12+11,17+8,48=77,89 мм.

19,81°C.

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

где — односторонняя толщина изоляции в пазу;

мм (табл. 3−1, [1]);

— средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости F 0,16 Вт/(м*°С) (с. 237 [1]);

— среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки из эмалированных проводников с учётом неплотности прилегания проводников друг к другу; 1,4 Вт/(м*°С) для 1,32/1,405=0,94 (рис.

6−62 [1]).

=4,89°C.

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:

где — потери в обмотке статора лобовых частях катушек;

— односторонняя толщина изоляции лобовой катушки;

(изоляция отсутствует, с. 238 [1]);

— периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки; (с. 237 [1]).

1,07*2,589*=1542,19 Вт.

1,06°C.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:

17,08°C.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:

20,95°C.

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

где — сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя;

— коэффициент подогрева воздуха;

Вт/(м*°С) (рис. 6−59, б [1]);

— эквивалентная поверхность охлаждения корпуса.

Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:

где — сумма потерь в двигателе.

5845+(1,07−1)*(2589+1178)=

=6108,69 Вт.

6108,69-(1−0,2)*(1216,62+977,6)-0,9*471,96=3928,55 Вт.

Эквивалентная поверхность охлаждения корпуса:

где — условный периметр поперечного сечения ребер станины; =0,42 м (рис.

6−63 [1]).

1,79 м.

Таким образом, превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:

81,29°C.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

20,95+81,29=102,24°C,

что меньше допускаемой температуры для класса нагревостойкости изоляции F.

10.

2. Вентиляционный расчет

Требуемый для охлаждения расход воздуха определим по формуле:

0,27 ,

где — коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором.

6,169,

где 2,5 (с. 240 [1]).

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

0,6 .

Обеспечивается достаточный поток охлаждающего воздуха, т.к. .

1. Копылов, И. П. Проектирование электрических машин [Текст] / И. П. Копылов.

В 2 кн. Под ред. И. П. Копылова. — М.: Энергоатомиздат, 1993. -384 с.

2. Кравчик, А. Э. Асинхронные двигатели серии 4A: Справочник [Текст] / А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В.

И. Афонин, Е. А. Соболенская. — М.: Энергоиздат, 1982.

— 504 с.

3. Кацман М. М. Расчет и конструирование электрических машин: Учебное пособие для техникумов [Текст] / М. М. Кацман. — М.: Энергоатомиздат, 1984. -360 с.

4. Копылов, И. П. Справочник по электрическим машинам [Текст] / И. П. Копылов, Б. К.

Клоков. В 2 т. Т. 1. Под общ.

ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. — М.: Энергоатомиздат, 1988.

— 456 с.