- •Оглавление
- •Введение
- •Параметры расчетов :
- •Расчет главных размеров двигателя и их проверка
- •Параметры расчетов :
- •Конструирование обмотки статора Данные, выбранные для дальнейшего расчета варианта главных размеров двигателя
- •Параметры расчетов :
- •Предварительное значение зубцового деления статора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор чисел пазов статора и ротора
- •Параметры расчетов :
- •Варианты значений параллельных ветвей обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор чисел параллельных ветвей и эффективных проводников обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет трехфазной обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Данные обмотки статора
- •Параметры расчетов :
- •Значение произведения линейной нагрузки на плотность тока в обмотке статора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор стандартного обмоточного провода
- •Параметры расчетов :
- •Плотность тока в обмотке статора
- •Параметры расчетов :
- •Минимальные и максимальные значения индукции в ярме и зубцах статора
- •Параметры расчетов :
- •Предварительные значения индукции в ярме и зубцах статора
- •Параметры расчетов :
- •Стандартные размеры паза статора и значения припусков
- •Параметры расчетов :
- •Оценка расчета размеров паза статора и значений припусков
- •Параметры расчетов :
- •Размеры паза в свету с учетом припусков на шихтовку и сборку
- •Параметры расчетов :
- •Площади поверхностей в статоре
- •Параметры расчетов :
- •Контроль правильности размещения обмотки в пазах магнитопровода статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет воздушного зазора и геометрических размеров зубцовой зоны ротора Выбор величины воздушного зазора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет внутреннего диаметра сердечника ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет предварительного сечения стержня обмотки ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет предварительного значения ширины зубца ротора
- •Параметры расчетов :
- •Выбор формы паза ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет геометрических размеров зубцовой зоны ротора
- •Параметры расчетов :
- •Проверка правильности расчета геометрических размеров зубцовой зоны ротора
- •Параметры расчетов :
- •Геометрические размеры зубцовой зоны ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет ярма ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет геометрических размеров замыкающих колец
- •Параметры расчетов :
- •Выбор количества и размеров вентиляционных лопаток
- •Параметры расчетов :
- •Расчет магнитной цепи Расчетная схема магнитной цепи
- •Параметры расчетов :
- •Расчет действительного значения индукции в зубце статора
- •Параметры расчетов :
- •Окончательный вариант расчета
- •Параметры расчетов :
- •Прогноз предполагаемых действительных значений индукций в зубце ротора
- •Параметры расчетов :
- •Окончательный вариант расчета
- •Параметры расчетов :
- •Расчет магнитной цепи ярма статора
- •Параметры расчетов :
- •Определение напряженности магнитного поля в ярме ротора и расчет намагничивающего тока
- •Параметры расчетов :
- •Расчет параметров асинхронного двигателя для номинального режима
- •Расчет активного сопротивления фазы статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет активного сопротивления фазы обмотки ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет индуктивного сопротивления рассеяния фазы статора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет индуктивного сопротивления рассеяния фазы ротора
- •Параметры расчетов :
- •Расчет потерь в асинхронном двигателе Расчет основных магнитных потерь (потерь в стали)
- •Параметры расчетов :
- •Расчет поверхностных потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет пульсационных потерь в стали зубцов статора и ротора и полных магнитных потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет механических и вентиляционных потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет тока холостого хода и коэффициента мощности холостого хода
- •Параметры расчетов :
- •Расчет рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя
- •Расчет коэффициента эквивалентности c1
- •Параметры расчетов :
- •Расчет компонентов комплексного полного сопротивления контура намагничивания
- •Параметры расчетов :
- •Расчет постоянных коэффициентов основного контура г-образной схемы замещения
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Сводная таблица результатов расчета рабочих характеристик для различных значений скольжения
- •Оценка степени оптимальности выбора геометрических размеров и размерных соотношений и параметры при критическом скольжении
- •Параметры расчетов :
- •Расчет пусковых характеристик трехфазного асинхронного двигателя Расчет величин независящих от значения скольжения
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Параметры расчетов :
- •Расчет точного значения критического скольжения
- •Параметры расчетов :
- •Сводная таблица результатов расчета пусковых характеристик для различных значений скольжения
- •Сравнение рассчитанного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и аналогичного серийного асинхронного двигателя
- •Тепловой и вентиляционный расчет Расчет электрических потерь
- •Параметры расчетов :
- •Расчет превышения температуры внутренней поверхности сердечника над температурой воздуха внутри двигателя
- •Параметры расчетов :
- •Расчет среднего превышения температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины
- •Параметры расчетов :
- •Расчет среднего превышения температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
- •Параметры расчетов :
- •Вентиляцонный расчет
- •Параметры расчетов :
- •Расчет однослойной обмотки
- •Обоснование и описание конструкции рассчитанного двигателя
- •Список литературы
Параметры расчетов :
-
BΦδ(Sкр.пр)=2.905 Тл - Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре (для Sкр.пр)
-
t1=0.01335 м - Значение зубцового деления статора
-
bш(1)=3.5 мм - Значение ширины шлица паза статора
-
hш(1)=0.5 мм - Высота шлица статора
-
hк(1)=2.2 мм - Высота клиновой части паза статора
-
λп(1)=1.119 - Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния статора
-
λд(1)=2.288 - Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора
-
x1=0.899 Ом - Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора
-
λл(1)=0.825 - Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния обмотки статора
-
t2=18.38 мм - Зубцовое деление ротора
-
bш(2)=1.5 мм - Ширина прорези паза ротора
-
hш(2)=0.75 мм - Глубина прорези паза ротора
-
λп2ξ(Sкр.пр)=1.396 - Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния короткозамкнутого ротора с учетом действия эффекта вытеснения тока (для Sкр.пр)
-
λд(2)=2.787 - Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора
-
x'2=1.225 Ом - Приведенное к статору индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора
-
λл(2)=0.334 - Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния ротора
-
λп(2)=1.408 - Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора
-
r12=1.243 Ом - Активное сопротивление, характеризующее магнитные потери в схеме замещения
-
r1=0.5778 Ом - Активное сопротивление фазы обмотки статора при расчетной температуре
-
x12п=38 Ом - Пусковое сопротивление взаимоиндукции для скольжений S≥(0.1÷0.15)
Расчет фазного тока статора в период пуска при учете эффектов вытеснения тока и насыщения для скольжения S=Sкрпред
№ п/п |
Наименование расчетных величин, формулы и пояснения |
Обозна- чение |
Вели- чина |
Размер- ность |
8.70 |
Активная составляющая полного сопротивления статора в период пуска (для Sкр.пр) Rmп(Sкр.пр)=C1ап(Sкр.пр)×r12+C1рп(Sкр.пр)×x12п Rmп(Sкр.пр)=1.018×1.243+0.015×38=1.835 Ом |
Rmп(Sкр.пр) |
1.835 |
Ом |
8.71 |
Реактивная составляющая полного сопротивления статора в период пуска (для Sкр.пр) Xmп(Sкр.пр)=C1ап(Sкр.пр)×x12п-C1рп(Sкр.пр)×r12 Xmп(Sкр.пр)=1.018×38-0.015×1.243=38.665 Ом |
Xmп(Sкр.пр) |
38.665 |
Ом |
8.72 |
Полное сопротивление статора в период пуска (для Sкр.пр) Zmп(Sкр.пр)=(Rmп(Sкр.пр)2+Xmп(Sкр.пр)2)½ Zmп(Sкр.пр)=(1.8352+38.6652)½=38.709 Ом |
Zmп(Sкр.пр) |
38.709 |
Ом |
8.73 |
Ток холостого хода статора в период пуска (для Sкр.пр) I0(Sкр.пр)=U1H/Zmп(Sкр.пр) I0(Sкр.пр)=220/38.709=5.683 А |
I0(Sкр.пр) |
5.683 |
А |
8.74 |
Компонент полного сопротивления контура намагничивания статора в период (для Sкр.пр) cosφ0п(Sкр.пр)=Rmп(Sкр.пр)/Zmп(Sкр.пр) cosφ0п(Sкр.пр)=1.835/38.709=0.047 |
cosφ0п(Sкр.пр) |
0.047 |
|
8.75 |
Компонент полного сопротивления контура намагничивания статора в период пуска (для Sкр.пр) sinφ0п(Sкр.пр)=Xmп(Sкр.пр)/Zmп(Sкр.пр) sinφ0п(Sкр.пр)=38.665/38.709=0.999 |
sinφ0п(Sкр.пр) |
0.999 |
|
8.76 |
Активная составляющая тока холостого хода статора в период пуска (для Sкр.пр) I0ап(Sкр.пр)=I0(Sкр.пр)×cosφ0п(Sкр.пр) I0ап(Sкр.пр)=5.683×0.047=0.267 А |
I0ап(Sкр.пр) |
0.267 |
А |
8.77 |
Реактивная составляющая тока холостого хода статора в период пуска (для Sкр.пр) I0рп(Sкр.пр)=I0(Sкр.пр)×sinφ0п(Sкр.пр) I0рп(Sкр.пр)=5.683×0.999=5.677 А |
I0рп(Sкр.пр) |
5.677 |
А |
8.78 |
Постоянный коэффициент основного контура Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) a'п(Sкр.пр)=C1ап(Sкр.пр)2-C1рп(Sкр.пр)2 a'п(Sкр.пр)=1.0182-0.0152=1.036 |
a'п(Sкр.пр) |
1.036 |
|
8.79 |
Постоянный коэффициент основного контура Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) b'п(Sкр.пр)=2×C1ап(Sкр.пр)×C1рп(Sкр.пр) b'п(Sкр.пр)=2×1.018×0.015=0.031 |
b'п(Sкр.пр) |
0.031 |
|
8.80 |
Постоянный коэффициент основного контура Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) aнас(Sкр.пр)=C1ап(Sкр.пр)×r1+C1рп(Sкр.пр)×x1нас(Sкр.пр)+b'п(Sкр.пр)×x'2ξнас(Sкр.пр) aнас(Sкр.пр)=1.018×0.5778+0.015×0.674+0.031×0.887=0.626 |
aнас(Sкр.пр) |
0.626 |
|
8.81 |
Постоянный коэффициент основного контура Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) bнас(Sкр.пр)=C1ап(Sкр.пр)×x1нас(Sкр.пр)-C1рп(Sкр.пр)×r1+a'п(Sкр.пр)×x'2ξнас(Sкр.пр) bнас(Sкр.пр)=1.018×0.674-0.015×0.5778+1.036×0.887=1.596 |
bнас(Sкр.пр) |
1.596 |
|
8.82 |
Активное сопротивление Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) RSнас(Sкр.пр)=aнас(Sкр.пр)+a'п(Sкр.пр)×r'2ξ(Sкр.пр)/S(Sкр.пр) RSнас(Sкр.пр)=0.626+1.036×0.337/0.1554=2.873 Ом |
RSнас(Sкр.пр) |
2.873 |
Ом |
8.83 |
Предварительное реактивное сопротивление Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) Xпред Sнас(Sкр.пр)=bнас(Sкр.пр)-b'п(Sкр.пр)×r'2ξ(Sкр.пр)/S(Sкр.пр) Xпред Sнас(Sкр.пр)=1.596-0.031×0.337/0.1554=1.529 Ом |
Xпред Sнас(Sкр.пр) |
1.529 |
Ом |
8.84 |
Реактивное сопротивление Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) XSнас(Sкр.пр)=ƒ(Xпред Sнас(Sкр.пр)) Если передварительное значение положительное, то оно принимается за значение сопротивления, в противном случае сопротивление считается нулевым. |
XSнас(Sкр.пр) |
1.529 |
Ом |
8.85 |
Общее сопротивление Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) ZSнас(Sкр.пр)=(RSнас(Sкр.пр)2+XSнас(Sкр.пр)2)½ ZSнас(Sкр.пр)=(2.8732+1.5292)½=3.255 Ом |
ZSнас(Sкр.пр) |
3.255 |
Ом |
8.86 |
Коэффициент активной составляющей Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) cosφ'2нас(Sкр.пр)=RSнас(Sкр.пр)/ZSнас(Sкр.пр) cosφ'2нас(Sкр.пр)=2.873/3.255=0.883 |
cosφ'2нас(Sкр.пр) |
0.883 |
|
8.87 |
Коэффициент реактивной составляющей Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) sinφ'2нас(Sкр.пр)=XSнас(Sкр.пр)/ZSнас(Sкр.пр) sinφ'2нас(Sкр.пр)=1.529/3.255=0.47 |
sinφ'2нас(Sкр.пр) |
0.47 |
|
8.88 |
Приведенное к статору значение фазного тока ротора Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) I''2нас(Sкр.пр)=U1H/ZSнас(Sкр.пр) I''2нас(Sкр.пр)=220/3.255=67.59 А |
I''2нас(Sкр.пр) |
67.59 |
А |
8.89 |
Активная составляющая тока I''2нас(Sкр.пр) (для Sкр.пр) I''2aнас(Sкр.пр)=I''2нас(Sкр.пр)×cosφ'2нас(Sкр.пр) I''2aнас(Sкр.пр)=67.59×0.883=59.68 А |
I''2aнас(Sкр.пр) |
59.68 |
А |
8.90 |
Реактивная составляющая тока I''2нас(Sкр.пр) (для Sкр.пр) I''2рнас(Sкр.пр)=I''2нас(Sкр.пр)×sinφ'2нас(Sкр.пр) I''2рнас(Sкр.пр)=67.59×0.47=31.77 А |
I''2рнас(Sкр.пр) |
31.77 |
А |
8.91 |
Активная составляющая фазного тока статора Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) I1анас(Sкр.пр)=I0ап(Sкр.пр)+I''2aнас(Sкр.пр) I1анас(Sкр.пр)=0.267+59.68=59.95 А |
I1анас(Sкр.пр) |
59.95 |
А |
8.92 |
Реактивная составляющая фазного тока статора Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) I1рнас(Sкр.пр)=I0рп(Sкр.пр)+I''2рнас(Sкр.пр) I1рнас(Sкр.пр)=5.677+31.77=37.45 А |
I1рнас(Sкр.пр) |
37.45 |
А |
8.93 |
Модуль фазного тока статора Г-образной схемы замещения в период пуска (для Sкр.пр) I1нас(Sкр.пр)=(I1анас(Sкр.пр)2+I1рнас(Sкр.пр)2)½ I1нас(Sкр.пр)=(59.952+37.452)½=70.7 А |
I1нас(Sкр.пр) |
70.7 |
А |
8.94 |
Отклонение модуля фазного тока статора Г-образной схемы замещения в период пуска от предварительного значения (для Sкр.пр) ΔI1нас(Sкр.пр)=(I1нас(Sкр.пр)-I1нас.пр(Sкр.пр))/I1нас(Sкр.пр)×100 ΔI1нас(Sкр.пр)=(70.7-70.8)/70.7×100=-0.141 % Величина отклонения позволяет определить правильность прогноза при выборе предварительно прогнозируемого фазного тока. |
ΔI1нас(Sкр.пр) |
-0.141 |
% |
8.95 |
Относительное значения пускового тока статора (для Sкр.пр) I1п*(Sкр.пр)=I1нас(Sкр.пр)/I1 ном I1п*(Sкр.пр)=70.7/21.783=3.246 |
I1п*(Sкр.пр) |
3.246 |
|
8.96 |
Электромагнитный момент в пусковом режиме (для Sкр.пр) Mэм.п(Sкр.пр)=(p×m1/(2×π×f1))×(C1п(Sкр.пр)×I''2нас(Sкр.пр))2×(r'2ξ(Sкр.пр)/S(Sкр.пр)) Mэм.п(Sкр.пр)=(2×3/(2×π×50))×(1.018×67.59)2×(0.337/0.1554)=196.083 Н×м |
Mэм.п(Sкр.пр) |
196.083 |
Н×м |
8.97 |
Относительный электромагнитный момент в пусковом режиме (для Sкр.пр) Mп.*(Sкр.пр)=Mэм.п(Sкр.пр)/Mэм.н Mп.*(Sкр.пр)=196.083/73.422=2.671 |
Mп.*(Sкр.пр) |
2.671 |
|
8.98 |
Скорость вращения ротора в пусковом режиме (для Sкр.пр) n2(Sкр.пр)=n1×(1-S(Sкр.пр)) n2(Sкр.пр)=1500×(1-0.1554)=1266.9 об/мин |
n2(Sкр.пр) |
1266.9 |
об/мин |