8.1 Расчет токов с учетом
влияния изменения параметров под влиянием эффектавытеснения тока (без учета
влияния насыщения от полей рассеяния)
Произведём подробный
расчёт пусковых характеристик для . Данные расчёта остальных
точек представлены в таблице 2.
Данные спроектированного
двигателя:
Активное сопротивление
обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока ,
Ом
(133)
Высота стержня в пазу , м
(134)
мм м
Приведённая высота
стержня
(135)
Если находим по рис
9.57 (стр.428 )
Глубина проникновения
тока , мм
(136)
мм
Коэффициент
(137)
где площадь сечения, мм2
(138)
(139)
мм
мм2
Коэффициент общего
увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока
, (140)
где для роторов без
радиальных вентиляционных каналов с литой обмоткой Ом;
Ом
Индуктивное сопротивление
обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока ,
Ом
, (141)
где коэффициент изменения индуктивного
сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока;
Согласно тому, что , тогда , рис.
9.58 (стр. 428);
, (142)
где коэффициент магнитной проводимости пазового
рассеяния с учётом эффекта вытеснения тока;
, (143)
Где
, (144)
Ом
Пусковые параметры.
Индуктивное сопротивление
взаимной индукции , Ом
(145)
Ом
Коэффициент
(146)
Расчёт токов с учётом
влияния эффекта вытеснения тока и ,
А
(147)
, (148)
Сопротивление , Ом
, (149)
Ом
Сопротивление , Ом
(150)
Ом
Ток в обмотке ротора , А
А
А
Таблица 2 – Расчет токов
в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом
влияния эффекта вытеснения тока
№
Расчетная формула
Размер-ность
Скольжение
1
0,8
0,5
0,2
0,1
1
-
1,81
1,63
1,28
0,81
0,57
-
2
-
0,66
0,45
0,19
0,04
0,01
-
3
мм
17,2
19,7
23,9
28,5
28,5
28,5
4
-
1,46
1,3
1,12
1
1
1
5
-
1,32
1,21
1,08
1
1
1
6
Ом
0,246
0,225
0,2
0,186
0,186
0,186
7
-
0,81
0,86
0,93
0,97
0,99
0,98
8
-
2,33
2,4
2,49
2,54
2,57
2,55
9
-
0,95
0,97
0,98
0,99
1
1
10
Ом
0,866
0,885
0,894
0,903
0,912
0,908
11
Ом
0,605
0,641
0,762
1,3
2,25
1,7
12
Ом
1,55
1,57
1,58
1,59
1,6
1,6
13
А
132,2
129,7
125,4
107,1
79,7
94,2
14
А
135,1
132,6
128,2
109,6
81,7
96,8
8.2 Расчёт пусковых
характеристик с учётом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
Произведём подробный
расчёт пусковых характеристик для . Данные расчёта остальных
точек представлены в таблице 3.
Индуктивные сопротивления
обмоток.
Фиктивная индукция потока
рассеяния в воздушном зазоре , Тл
, (151)
где средняя МДС обмотки, отнесённая к одному
пазу обмотки статора, А;
рассчитываемый коэффициент;
, (152)
где коэффициент насыщения, ;
ток статора, без учёта насыщения, А;
число параллельных ветвей обмотки
статора;
число эффективных проводников в пазу
статора;
коэффициент, учитывающий уменьшение
МДС паза, ;
коэффициент укорочения шага обмотки, ;
А
(153)
Тл
При Тл, по рис.
9.61 (стр. 432 )
Коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения для
открытого паза
, (154)
где уменьшение коэффициента проводимости для
полуоткрытых пазов статора;
, (155)
где значение дополнительного эквивалентного
раскрытия пазов статора;
(156)
(157)
мм
Коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния
насыщения
(158)
Индуктивное сопротивление
фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения , Ом
(159)
Ом
Коэффициент магнитной
проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения и
вытеснения тока
, (160)
где уменьшение коэффициента проводимости для
открытых и полуоткрытых пазов ротора;
, (161)
где высота для закрытых пазов ротора, мм;
(162)
мм
значение дополнительного
эквивалентного раскрытия пазов ротора;
(163)
Коэффициент магнитной
проводимости дифференциального рассеяния ротора с учётом влияния насыщения
, (164)
Приведённое индуктивное
сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения
, Ом
(165)
Ом
Коэффициент насыщения
, (166)
где индуктивное сопротивление взаимной индукции,
Ом
(167)
Ом
Расчёт токов и моментов.
Сопротивление , Ом
(168)
Ом
Индуктивное сопротивление, Ом
(169)
Ом
Ток в обмотке ротора , А
(170) А
Ток насыщения , А
(171)
А
Коэффициент насыщения
Кратность пускового тока
, (172)
Кратность пускового
момента
, (173)
Критическое скольжение
, (174)
Таблица 3 – Расчет токов
в пусковом режиме асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учетом
влияния эффекта вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния
№
п/п
Расчетная формула
Скольжение
1
0,8
0,5
0,2
0,1
0,14
1
-
1,35
1,30
1,20
1,10
1,05
1,08
2
А
3668
3467
3094
2422
1725
2102
3
Тл
4,69
4,43
3,95
3,1
2,21
2,69
4
-
0,5
0,53
0,61
0,72
0,84
0,79
5
мм
4,2
3,95
3,28
2,35
1,34
1,76
6
-
1,17
1,18
1,2
1,25
1,31
1,28
7
-
0,87
0,92
1,06
1,25
1,46
1,37
8
Ом
0,505
0,514
0,538
0,574
0,615
0,597
9
-
1,013
1,013
1,014
1,014
1,016
1,015
10
мм
6,85
6,44
5,34
3,84
2,19
2,88
11
-
1,78
1,86
1,96
2,06
2,17
2,11
12
-
1,05
1,11
1,27
1,5
1,76
1,65
13
Ом
0,593
0,617
0,662
0,72
0,787
0,754
14
Ом
0,6
0,64
0,76
1,3
2,24
1,7
15
Ом
1,11
1,14
1,21
1,3
1,41
1,36
16
А
174,4
168,3
153,9
119,7
83,1
101,1
17
А
177
170,9
156,4
122
84,6
103,1
18
-
1,31
1,29
1,22
1,11
1,04
1,07
19
-
6,2
6,0
5,5
4,3
3,0
3,6
20
-
1,43
1,52
1,82
2,54
2,45
2,59
Графики пусковых
характеристик спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором изображены
на рисунке 6 и рисунке 7.
Рисунок 6 – Зависимость
Рисунок 7 – Зависимость
Спроектированный
асинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим
показателям (КПД и ), так и по пусковым характеристикам.
9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
Превышение температуры
внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри
двигателя , 0С
, (175)
где коэффициент, учитывающий, что часть потерь в
сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно
в окружающую среду, по табл. 9.35 (стр. 450);
коэффициент теплоотдачи с
поверхности. по рис. 9.67 б (стр. 450);
- электрические потери в обмотке
статора в пазовой области, Вт;
, (176)
где Вт по таблице 1;
коэффициент увеличения потерь, ;
Вт
Перепад температуры в
изоляции пазовой части обмотки, 0С
средняя эквивалентная
теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости ;
среднее значение коэффициента
теплопроводности внутренней изоляции, по рис.
9.69 (стр. 453 );
, (178)
, тогда по рис. 9.69 (стр. 453[1])
Перепад температуры в
толщине изоляции лобовых частей, 0С
, (179)
где - электрические потери в обмотке статора в
пазовой области, Вт; периметр условной поверхности
охлаждения лобовой части одной катушки, м, м; односторонняя толщина изоляции лобовой части
катушки, мм, мм, по таблице гл. 3;
, (180)
Вт
Превышение температуры
наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя , 0С
(181)
Среднее превышение
температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя , 0С
(182)
Превышение температуры
воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды , 0С
, (183)
где сумма потерь, отводимых в воздух внутри
двигателя, Вт;
коэффициент подогрева воздуха, Вт/м2∙0С,
по рис. 9.67, б (стр. 450 ); эквивалентная поверхность охлаждения корпуса,
м2;
, (184)
, (185)
где Вт по табл. 1 для ;
Вт
Вт
, (186)
где условный периметр поперечного сечения рёбер
корпуса двигателя, м, по рис 9.70 (стр. 453);
м2
Среднее превышение
температуры обмотки статора над температурой окружающей среды , 0С
, (187)
Проверка условий
охлаждения двигателя
Требуемый для охлаждения
расход воздуха , м3/с
, (188)
где коэффициент, учитывающий изменение условий
охлаждения по длине поверхности корпуса;
, (189)
где коэффициент при мм;
м3/с
Расход воздуха,
обеспечиваемый наружным вентилятором , м3/с
, (190)
м3/с
Выполняется условие .
Нагрев частей двигателя
находится в допустимых пределах. Вентилятор обеспечивает необходимый расход
воздуха
Вывод: спроектированный
двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Копылов, И.П. Проектирование электрических машин [Текст]:
Учеб. пособие для вузов / И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П Морозкин, Б.Ф. Токарев;
Под ред. И.П.Копылова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.:Высш. шк., 2002. – 757 с.
2. Кацман, М.М. Электрические машины [Текст]: Учеб. для студ.
образоват. учреждений сред. проф. образования / М.М. Кацман. – 5-е изд.,
перераб. и доп. – М.: Издательский центр "Академия", 2003. – 496 с.