Расчёт асинхронного двигателя

 

А/м²

 

где AJ - тепловой фактор.

 

Значения теплового фактора  зависят от исполнения машины по степени  защищённости и способу охлаждения, а также от класса нагревостойкости выбранного изоляционного материала (от температурного индекса ТИ).

 

 А²/м³

 

Предварительное значение сечения эффективного проводника обмотки  статора:

 

.                                       (2.14)

 

м²

 

В машинах серии АИР с высотой оси вращения h ≤ 160 мм использован обмоточный провод класса нагревостойкости В. Расчёт машин выполнен на температуры, допустимые для изоляционных материалов класса нагревостойкости В. Благодаря такому решению повышена надёжность асинхронных двигателей наиболее массового применения.

Диаметр обмоточного  провода не должен превышать 1.4 мм при механизированной укладке обмотки статора в пазы.

Диаметр неизолированного провода d=0,95*10^-3 м, диаметр изолированного провода d_из=1,015*10^-3 м, а также сечение элементарного проводника q_эл= 0,706*10^-6 м выбирают по стандарту.

В качестве пазовой изоляции, пазовой  крышки и изоляции между слоями используются плёнкостеклопласты марки «Изофлекс» для изоляции класса нагревостойкости В (ТИ 130).

Магнитопровод статора и ротора выполняют шихтованным из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Марка электротехнической стали – сталь 2013.

Определение размеров зубцевой зоны статора начинают с выбора магнитной индукции в зубцах и ярме статора ( =1,95, =1,65).

 

Предварительное значение ширины зубца  статора:

 

                                                   (2.15)

 

   м

 

где k_c - коэффициент заполнения пакета сталью, k_c=0,97.

 

Предварительное значение высоты ярма статора:

 

                                                (2.16)

 

  м

 

Предварительное значение высоты паза статора:

 

h_n1 = 0,5(D_a – D) – h_a1                                   (2.17)

 

  h_n1 = 0,5(0,149 – 0,09536) – 0,0129= 0,01392 м

 

Ширина шлица  паза статора b_ш1 должна быть достаточной для укладки обмотки без повреждений. Ширина шлица мм. Размеры шлицевой части паза статора нормализованы. Ширина шлица b_ш1= 0,003 м и высота шлица h_ш1=0,0005 м.

Угол наклона грани  клиновой части паза у двигателей с высотой оси вращения h ≤ 250 мм составляет сорок пять градусов (b = 45°).

 

Размеры паза статора:

 

 

 при b = 45°                    (2.18)

 

 

 м

 

 

                                     (2.19)

 

 м

 

 при b = 45°                            (2.20)

 

 м

 

                                        (2.21)

 

 

м

 

Размеры паза округляют до десятых долей мм,

 

 0,0125 м 0,0009 м 0,00694 м 0,00475 м

 

Уточнённое  значение высоты паза статора:

 

                                        (2.22)

 

 м

 

Из-за смещения листов статора при шихтовке эти размеры будут меньше размеров паза в штампе на величину припуска на шихтовку Db=0,0001м и Dh=0,0001 м.

 

Размеры паза в свету:

 

;

 

;

 

.

 

 м;

 

 м;

 

 м.

Площадь поперечного  сечения пазовой изоляции:

 

                                   (2.23)

 

м²

 

где - толщина изоляции, =0,00025 м.

Свободная площадь  паза:

 

 (2.24)

 

 м²

 

Критерием оценки результатов выбора размеров паза является значение коэффициента заполнения свободной площади паза обмоточным проводом:

 

                                               (2.25)

 

 

Размеры паза b₁₁ и b₁₂  округлялись до десятых долей мм. По этой причине необходимо уточнить соответствующие значения ширины зубца и округлить их до сотых долей мм: 

 

 

                                     (2.26)

 

 м

 

                                (2.27)

 

 м

 

 

Среднее значение ширины зубца статора:

 

                                     (2.28)

 

 м

 

Расчётное значение ширины зубца статора:

 

 (2.29)

 

 м

 

где и - максимальное и минимальное значение ширины зубца, определённые по формуле (2.26 – 2.27).

 

Принимаем м

 

Расчётная высота зубца статора:

 

h_zp1 = h_n1=0,0139 м                                                (2.30)

 

Уточнённое  значение высоты ярма статора:

 

h_a1 = 0,5(D_a – D) – h_n1                                                                  (2.31)

 

h_a1 = 0,5(0,149 – 0,09536) – 0,01292 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Выбор воздушного зазора

 

 

При числе  полюсов 2р ≥ 4 мощностью до 20 кВт воздушный зазор определяют по формуле:

 

                                          (3.1)

 

 м

 

Размер воздушного зазора асинхронного двигателя, определенный по формулам округляют до 0,05 мм, если d ≤ 0,5 мм и до 0,1 мм, если d > 0,5 мм. Таким образом, воздушный зазор может принимать значения (мм): 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 и т. д.

 

Принимаем   м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчёт короткозамкнутого ротора

 

 

Наружный  диаметр ротора (м):

 

                                             (4.1)

 

 м

 

В асинхронных  двигателях мощностью до 100 кВт z₂ < z₁. Это объясняется причинами технологического характера, в частности тем, что с увеличением числа пазов ротора уменьшается ток стержня и, соответственно, его сечение. Это приводит к тому, что в машинах небольшой мощности возрастают проблемы заливки алюминия в пазы.

Зубцовое деление ротора:

 

                                                    (4.2)

 

Где z₂=27

 

 м

 

В двигателях мощностью  до 100 кВт сердечник ротора непосредственно насаживают на вал. При таком исполнении ротора внутренний диаметр магнитопровода равен диаметру вала:

 

                                                     (4.3)

 

 м

 

Значение коэффициента К_в =0,23

 

В машинах с высотой оси вращения h ≤ 250 мм длину магнитопровода ротора принимают равной длине сердечника статора (l₂ = l₁ = 0,008171 м).

 Предварительное значение тока в стержне обмотки ротора:

 

                                                  (4.4)

 

 А

 

где k_i - коэффициент, зависящий от cosj_н, k_i=0,865

 

 

Коэффициент приведения токов для двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора:

 

 

Коэффициент скоса:

 

 

Центральный угол скоса пазов:

 

 

Скос пазов в долях зубцового деления ротора:

 

 

Скос пазов выполняют на роторе в асинхронных двигателях с коротко-замкнутым ротором с высотой оси вращения h ≤ 132 мм. Величина скоса ( ) может быть принята равной одному зубцовому делению статора ( ).

 

= 0,00832

 

Сечение стержня:

 

                                                (4.5)

 

 м²

 

где J₂ - плотность тока в стержнях обмотки ротора.

 

В асинхронных двигателях закрытого исполнения (IР44) плотность тока выбирается в пределах J₂ = 2,5 – 3,5(4) А/мм^2.

 

J₂ = 4 А/мм^2.

 

Форма пазов ротора определяется требованиями к пусковым характеристикам двигателя, его мощностью и числом полюсов. В асинхронных двигателях мощностью до 100 кВт (h ≤ 250 мм) на роторе выполняют овальные пазы. При такой конфигурации пазов ширина зубцов, на большей их высоте, остаётся неизменной.

В асинхронных двигателях с высотой оси вращения h ≤ 132 мм пазы ротора выполняются полузакрытыми.

Размеры шлицевой части паза для h ≤ 100 мм:

 

1 мм,

 

0,5 мм.

 

При овальных пазах ротора ширина зубцов ротора по высоте паза должна оставаться постоянной:

 

                                                      (4.6)

 

 м

 

Где B_z2 – Допустимое значение магнитной индукции в зубцах ротора, B_z2 =

 

Размеры паза ротора:

 

 

     (4.7)

 

 м

 

 

. (4.8)

 

 

 м

 

 

Размеры паза ротора и округляют до десятых долей мм.

 = 0,0049 м    и = 0,0016 м

 

Определяют размер паза h₂₂:

 

                                            (4.9)

 

 м

 

Размер паза ротора h₂₂  округляют до десятых долей мм.

 

h₂₂ = 0,0142 м

 

 Уточняют  сечение стержня и определяют высоту паза:

 

                           (4.10)

 

  м²

 

. (4.11)

 

 м

 

Для обеспечения  качественной заливки паза ротора алюминием  необходимо, чтобы меньший размер паза b₂₂ был не менее 1,5 – 2 мм в двигателях с высотой оси вращения h ≤ 132 мм..

В связи с  округлением размеров паза , и h₂₂ необходимо уточнить ширину зубца ротора в двух сечениях:

 

                              (4.12)

 

 м

 

.                                           (4.13)

 

 м

Расчётная ширина зубца:

 

                                    (4.14)

 

 м

 

Среднее значение ширины зубца:

 

                                     (4.15)

 

 м

 

Ток кольца короткозамкнутого  ротора равен:

 

                                              (4.16)

 

 А

 

где

 

Площадь поперечного  сечения кольца:

 

                                              (4.17)

 

 м²

 

 

Плотность тока в кольце выбирается на 15 - 20 % меньше, чем в стержне.

 

Средняя высота кольца принимается  больше высоты паза ротора на 20-25%:

 

                                       (4.18)

 

 м

 

Ширина кольца:

 

                                              (4.19)

 

м

 

Размеры короткозамкнутого ротора и округляют до целых значений миллиметра.