Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт (стр. 2 из 7)

номинальная частота вращения: n_ном=985 об/мин;

коэффициент полезного действия: η=93%;

коэффициент мощности: cosφ=0.83;

номинальный фазный ток: I_1ном= 87.5А;

номинальный момент: М_ном=436 Н·м;

кратность пускового момента к номинальному: М_п/М_ном=2;

кратность максимально момента к номинальному: М_m/М_ном=2;

динамический момент инерции ротора: J=1.2 Н·м²;

масса двигателя: 430 кг.

2.3 Размеры, конфигурация, материал магнитной цепи двигателя

По таблице 9-2 [1] по заданной высоте оси вращения определяем максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора:

D_H1max=452 мм, припуск на штамповку – Δ_шт = 8мм; ширина резаной ленты стали марки 2411 равна 460мм.

Выбираем наружный диаметр сердечника статора: D_H1=440мм.

Внутренний диаметр сердечника статоранаходим по формуле, приведенной в таблице 9-3 [1]:

мм;

Расчетную мощность Р¹ по коэффициенту k_H=0.97 находим по формуле 1.11[1], cosφпринимаем 0.86:

Для изготовления магнитопроводов статора и ротора выбираем резаную ленту стали 2411, толщиной 0.5 мм.

По графикам на рисунке 9-4 [1] определим электромагнитные нагрузки:

А₁=358 А/см – линейная нагрузка статора;

В_δ^’=0.81 Тл – индукция в зазоре.

Частота вращения ротора при идеальном холостом ходе n=1000 об/мин.

Предварительный коэффициент обмотки статора: k_об1=0.93.

Определим приблизительную длину сердечника статора:

Принимаем длину сердечника равной 175 мм. Найдем отношение длины к диаметру сердечника и сравним с максимально допустимым:

Полученное отношение меньше предельного, с учетом достаточно большого числа полюсов – длина сердечника достаточна.

Сердечник статора из стали 2411 с термостойким изоляционным покрытием. Коэффициент заполнения сталью: k_c=0.93.

Число пазов на полюс и фазу q₁выбираем равным 4.

Количество пазов, таким образом: z₁=6·3/4=72, пазы трапецеидальные полузакрытые, обмотка всыпная из круглого провода.

Сердечник ротора из стали 2411 с термостойким изоляционным покрытием. Коэффициент заполнения также 0.93.

Наружный диаметр ротора определяем по формуле, с учетом что зазор в машине принимаем равным 0.7мм:

Внутренний диаметр листов ротора:

Для улучшения охлаждения машины и уменьшения динамического момента инерции делаем n_k= 10 аксиальных каналов в сердечнике ротора, диаметром d_k=30мм.

Длина сердечника ротора равна l, длине сердечника статора.

Число зубцов ротора, в соответствии с предложенным рядом, выбираем равным z₂=82.

2.4 Обмотка статора

Обмотка всыпная из круглого провода марки ПЭТ-155, класса F, двухслойная, с укороченным шагом, петлевая (схема обмотки фазы в Приложении).

Коэффициент распределения обмотки:

где α=60^°/q₁=15°.

Шаг обмотки (коэффициент укорочения β принимаем равным 0.833:

Коэффициент укорочения:

Обмоточный коэффициент (скоса пазов нет, коэффициент скоса равен единице):

Предварительное значение магнитного потока:

Предварительное число витков в обмотке фазы:

Число эффективных проводников в пазу (число параллельных ветвей в обмотке а=1):

Принимаем N_п=10, тогда число витков в фазе ω=120.

Уточним значения магнитного потока и индукции в воздушном зазоре:

Предварительное значение номинального фазного тока:

Уточненная линейная нагрузка статора:

Разница с ранее принятым

.

Расчет трапецеидального полузакрытого паза:

Рис.1. Трапецеидальный полузакрытый паз статора

Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора:

Из рекомендуемых значений индукции в зубце статора (таблица 9-14 [1]) принимаем индукцию в зубце: B_з1=1.7 Тл.

Определим ширину зубца:

Индукцию в спинке статора определяем по таблице 9-13 [1]: В_с1=1.45 Тл.

Высота спинки статора:

Высота паза:

Большая ширина паза:

Высота шлица: h_ш1=0.5 мм; ширина шлица b_ш1=0.3h^1/2=4.5мм.

Меньшая ширина паза:

Высота паза занимаемая обмоткой:

Размеры h_k, h₂, h₄определяем в соответствии с таблицей 9-21[1].

Выполним проверку правильности определения большей и меньшей ширины паза:

Следует, что расчет геометрии произведен верно.

Припуск на сборку: b_c=0.2 и h_c=0.2мм.

Площадь поперечного сечения паза в штампе:

Площадь поперечного сечения паза в свете:

Толщина корпусной изоляции: b_и1=0.4 мм.

Определим площадь поперечного сечения корпусной изоляции:

мм²

Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу на дне паза и под клином:

Площадь поперечного сечения занимаемая обмоткой:

Число элементарных проводников в эффективном с=6.

Тогда диаметр элементарного изолированного провода, при предположении что коэффициент заполнения паза k_n=0.72:

По приложению 1[1] находим ближайший стандартный провод марки ПЭТ-155:

d₁=1.585 мм; сечение провода (неизолир.) S=1.767мм².

Предварительное значение плотности тока в обмотке:

Коэффициент заполнения паза:

Определим размеры элементов обмотки:

Среднее зубцовое деление статора:

Средняя ширина катушки обмотки:

Средняя длина одной лобовой части катушки:

Средняя длина витка обмотки:

Длина вылета лобовой части:

2.5 Обмотка короткозамкнутого ротора

Рис.2. Закрытый грушевидный паз

Выбираем по таблице 9-18 индукцию в зубце ротора:

B₃₂=1.8 Тл.

Выбираем глубину паза по рисунку 9-12 [1]:

h_n2=56мм.

Высота спинки ротора:

Индукция в спинке ротора:

Зубцовое деление по наружному диаметру ротора:

Ширина зубца ротора:

Меньший радиус паза:

Высота шлица: h_ш2=0.7 мм; высота мостика h₂=0.3 мм; ширина мостика b_ш2=1.5мм.