Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 200 КВт (стр. 2 из 8)

По (8.40):

bп = t_z₁ – b_z₁ = 17,54 – 7,64 = 9.9 мм.

Паз и зубец статора показан на рисунке 1.

Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку по (8.42):

Db_п = 0,3 мм, Dh = 0,3 мм.

Заполнение паза статора

Наименование	Размер, мм
Наименование	по ширине паза	по высоте паза
Обмоточный провод изолированный 1,15*3,7	3,7*2=7,4	1,15162=36,8
Пазовая изоляция и допуск на укладку	2,5	9,3
Всего: на паз без клина	9,9	46,1

Рис. 1 Паз и зубец статора

Минимальная и максимальная ширина зубца:

1.4 Расчет ротора

Воздушный зазор (по рис. 8.31) d = 0,9 мм.

Число пазов ротора (по табл. 8.16) Z_Z₂ = 50.

Внешний диаметр ротора: D₂ = D– 2d = 0,335 – 2 × 0,9 × 10^-3 = 0,3332 мм

Длина магнитопровода ротора: l₂ = 0,39 м.

Зубцовое деление ротора: t_Z₂ = pD₂ / Z₂= p*0,3332 / 50 = 0,0209 = 20,9 мм.

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал D_j = D_B = k_B×D_а = 0,23 × 0,52 = 0,120 м = 120 мм, k_B= 0,23 по табл. 8.17).

Ток в обмотке ротора по (8.57):

I₂ = k_i× I₁×n_I = 0,936 × 202,866 × 4,196 = 796,6 А

Где (8.58): k_i = 0,2 + 0,8cosj = 0,2 + 0,8 × 0,92 = 0,936

[по (8.66): v_i = (2m₁×w₁×k_об₁) / (Z₂×k_ск) = (2 × 3 × 40 × 0,874) / 50 = 4,196

(пазы ротора выполняем без скоса – k_ск = 1)].

Площадь поперечного сечения стержня (предварительно) по (8.68):

q_с = I₂ / J₂ = 796,6 / 4,3 × 10⁶ = 185 × 10^-6 м² = 185 мм²

(плотность тока в стержне клетки со вставными стержнями принимаем J₂ =4,3 × 10⁶ А/м).

Паз ротора определяем по рис. 8.41, а. Принимаем

= 0,5 мм.

Допускаемая ширина зубца по (8.75):

b_z_2доп = (B_d×t_z₂×l_d) / (B_z₂×l_ст2×k_с) = (0,79 ×20,9 × 10^-3× 0,36) / (1,8 × 0,36 × 0,97) = 9,5 × 10^{-3 м = 9,5 мм}

(принимаем В_Z₂ = 1,8 Тл по табл. 8.10).

Размеры паза:

b₁ = 4 мм

b₂ = 7 мм

h_П = 40.5 мм

Рис. 2 Паз и зубец ротора

Площадь поперечного сечения стержня по (8,79):

q_с = p/8 × (b₁² + b₂²) + 0,5 × (b₁ + b₂) ×h₁ = p/8 × (4² + 7²) + 0,5 × (4 + 7) ×40,5 = 185,025 мм.

Плотность тока в стержне: J₂ = I₂ / q_c = 796,6 / 185,025 × 10^-6 = 4,305 × 10⁶ А/м².

Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения кольца по (8.72):

q_кл = I_кл / J_кл = 3251 / 4,09 × 10⁶ = 795 мм²;

I_кл = I₂ / D = 796,6 / 0,245 = 1626,27 А;

D = 2sin(pp/ Z₂) = 2sin(2p / 50) = 0,245;

J_кл = 0,95J₂ = 0,95 × 4,09 × 10⁶ = 4,09 ×10⁶ А/м.

Размеры размыкающих колец:

h_кл = 1,1h_П2 = 1,1 × 40 = 44 мм;

b_кл = q_кл / h_кл = 795 / 44 = 18 мм;

q_кл = h_кл×b_кл = 44 × 18 = 795 мм²;

D_к.ср = D₂ – h_кл = 333,2 – 44 = 289,2 мм.

Аналог	Расчет
d, мм	0,9	0,9
D₂, мм	0,3332	0,3332
D_j, мм	0,12	0,12
b₁, мм	4	4
b₂, мм	7	7
h_П, мм	40	40

1.5 Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2312, толщина листов 0,5 мм.

Магнитное напряжение воздушного зазора по (8.103):

F_d = 2/m₀×B_d×d×k_d = 1,59 × 10⁶× 0,79 ×1,222 × 0,9 × 10^-3 = 1383 А;

k_d = t_z₁ / (t_z₁ – g₁×d) = 17,54 / (17,54 – 3,539 × 0,9) = 1,222;

g₁ = [(b_ш1 / d)²] / (5 + b_ш1 / d) = [(5,7 / 0,9)²] / (5 + 5,7 / 0,9) = 3,539.

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора по (8.104):

F_z₁ = 2h_z1×H_z₁ = 2 × 46,1 × 10^-3× 1442 = 132,9 А

где h_Z₁ = h_П1 = 46,1 мм;

[расчетная индукция в зубцах по (8.105):

B_z₁_max^¢ = (B_d×t_z₁×l_d) / (b_z₁_min×l_ст1×k_с1) = (0,79 × 17,54 × 0,36) / (7,86 × 0,36 × 0,97) =1,86 Тл;

b_Z₁_min = 7,86 мм; k_c = 0,97 по табл. П1.7 [2] для В_Z₁_max = 1,86 Тл находим H_Z₁_min = =3490 A/м

B_z₁_min^¢ = (B_d×t_z₁×l_d) / (b_z₁_max×l_ст1×k_с1) = (0,79 × 17,54 × 0,36) / (12,5 × 0,36 × 0,97)= =1,17 Тл;

b_Z₁_max = 12,5 мм; k_c = 0,97 по табл. П1.7 [2] для В_Z₁_min = 1,17 Тл находим H_Z₁_min = 559 A/м.

B_z_1ср^¢ = (B_z₁_min + B_z₁_max) / 2 = (1,86+1,17) /2 =1,51 Тл

для В_Z_1ср = 1,51 Тл находим H_Z_1ср = 1150 A/м

H_z1=1/6*(H_Z1min +4 H_Z1_ср + H_Z1max)=1442 A/м].

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора по (8.108):

F_z₂ = 2h_z2×H_z₂ = 2 × 0,0405 × 1129 = 90,36 А

(h_Z₂ = h_П2= 40,5 мм);

[индукция в зубце по (8.109):

B_z₂_max^¢ = (B_d×t_z₂×l_d) / (b_z₂_min×l_ст2×k_с2) = (0,79 × 20,9 × 0,36) / (9,35 × 0,37 × 0,97)= =1,77 Тл;

b_Z₂_min = 9,35 мм; k_c = 0,97 по табл. П1.7 [2] для В_Z₁_max = 1,77 Тл находим H_Z₁_max =2700 A/м

B_z₂_min^¢ = (B_d×t_z₂×l_d) / (b_z₂_max×l_ст2×k_с2) = (0,79 × 16,6 × 0,36) / (16,6 × 0,36 × 0,97)= =1 Тл;

b_Z₂_max = 16,6 мм; k_c = 0,97 по табл. П1.7 [2] для В_Z₂_min = 1 Тл находим H_Z₂_min = =409 A/м.

B_z_2ср^¢ = (B_z₂_min + B_z₂_max) / 2 = (1,77+1) /2 =1,39 Тл

для В_Z_2ср = 1,39 Тл находим H_Z_2ср = 917 A/м

H_z2=1/6*(H_Z2min +4 H_Z2_ср + H_Z2max)=1129 A/м].

Коэффициент насыщения зубцовой зоны по (8.115):

k_z = 1 + [(F_z₁ + F_z₂) / F_d] = 1 + [(132,9 + 90,36) / 1383] = 1,2

Магнитное напряжение ярма статора по (8.116):

F_a = L_a× H_a = 0,372 ×905 = 336,6 А;

L_a = [p(D_a – h_a)] / 2p = [p(0,52 – 0,0464)] / 4 = 0,372 м;

h_a = [(D_a – D) / 2] – h_п₁ = [(0,52 – 0,335) / 2] – 46,1 × 10^-3 = 46,4 × 10^-3м;

В_а = Ф / (2h_a^¢× l_ст₁× k_с₁) = 47,56 × 10^-3 / (2 × 46,4 × 10^-3× 0,36 × 0,95) = 1,5 Тл;

(для В_а = 1,42 Тл по табл. П1.6 [2] находим Н_а = 40 А/м).

Магнитное напряжение ярма ротора по (8.121):

F_j = L_j×H_j = 125 × 10^-3×2100 = 262,45 А;

L_j = [p(D_j + h_j)] / 2p = [p(120+ 39,12) × 10^-3] / 4 = 125× 10^{-3 м;}

h_j= 39,12 × 10^{-3 м;}

В_j = Ф / (2h_j^¢×l_ст2×k_с2) = 47,56 × 10^-3 / (2 ×39,12 × 10^-3× 0,37 × 0,97) = 1,69 Тл;

(для В_j = 1,69 по табл. П1,6 [2] находим Н_j = 2100 А/м).

Магнитное напряжение на пару полюсов по (8.128):

F_ц = F_d + F_Z₁ + F_Z₂ + F_a +F_j= 1383 + 132,9 + 90,36 + 336,6 + 262,45 = 2205 А

Коэффициент насыщения магнитной цепи по (8.129):

k_m = F_ц / F_d = 2205 / 1383 = 1,595

Намагничивающий ток по (8.130):

I_m = (p×F_ц) / (0,9m×w₁×k_об1) = (2 × 2205) / (0,9 × 3 ×40 × 0,874) = 46,7 А

Относительное значение

I_m_* = I_m / I_1ном = 46,7/ 202,86 = 0,23. (допустимо)

1.6 Расчет параметров рабочего режима

Активное сопротивление обмотки статора по (8.132):

r₁ = k_R×r₁₁₅× (L₁ / q_эфа) = 1/43 × 10^-6 *(60,5 / 4 ×13,34 × 10^-6) = 0,02637 Ом,

для класса нагревостойкости изоляции F расчетная температура v_расч = 120^ºС;

для медных проводников r = 10^-6 / 43 Ом × м

Длина проводников фазы обмотки по (8.134):

L₁ = l_ср×w₁ = 1,513 × 40 = 60,5 м

по (8.135): l_cp = 2 (l_п1 + l_л1) = 2 × (0,38 + 0,376) = 1,513 м; l_п1 = l₁ = 0,38 м;

по (8.136): l_л1 = (K_л×b_кт) + 2В = (1,276 × 0,219) + (2 × 0,025) = 0,376 м;

где В = 0,025 м

b_кт=[p(D+h_п1)/2p]×b=[p(0,335+0,0461)/4]×1=0,219 м

Относительное значение

r_1* = r₁× (I_1ном / U_1ном) = 0,02637 × (202,86 / 380) = 0,01407 Ом.

Активное сопротивление фазы обмотки ротора по (8.168):

r₂ = r_c + (2r_кл / D²) = 78 × 10^-6 + (2 ×0,8466 × 10^-6 / 0,245²) = 83 × 10^-6 Ом;

r_c = r₁₁₅× (l₂ / q_с) = (10^-6 / 41) × (0,39 / 185 × 10^-6) = 78 × 10^-6 Ом;

r_кл = r₁₁₅× [pD_клср / (Z₂×q_кл)] = (10^-6 / 41) ×(p0,2892 / 50 × 795 × 10^-6)] = =0.8466 × 10^-6 Ом;

где для вставной медной обмотки ротора р₁₁₅ = 10^-6 / 41 Ом × м.

Приводим r₂ к числу витков обмотки статора по (8.172) и (8.173):

r₂^¢ = [r₂× 4m× (w₁×k_об1)²] / (Z₂×k_ск²) = [0,83 × 10^-6× 4 × 3 × (40 × 0,874)²] / 50 = =0,02436 Ом.

Относительное значение:

r_2*^¢ = r₂^¢× (I_1ном / U_1ном) = 0,02436 × (202,86 / 380) = 0,013 Ом.

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора по (8.152):