ИЗБОР НА ОСНОВНИ РАЗМЕРИ И ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА СТАТОРНА НАМОТКА
Изчисляването на асинхронните машини започва с определяне на основните размери: вътрешния диаметър на статора D и прогнозната дължина на въздушната междинаld. РазмеритеDиldса свързани с мощността, ъгловата скорост и електромагнитните натоварвания чрез израза на константата на машината:
. (1.1)
Изчислението се извършва чрез задаване на базата на наличните препоръки на стойностите на електромагнитните натоварвания (AиBd), коефициентите (ad,kBиkrev),и приблизително определяне на изчислената мощностP ’ .Остават две неизвестни(Dиld), чието недвусмислено определяне без допълнителни условия е невъзможно. Такова условие е отношениетоl=ld/D.
За повечето асинхронни двигатели с общо предназначение съотношениетоlварира в доста тесни граници,, характерни за дадена конструкция и брой полюси на машината. Това ще позволи недвусмислено определяне на основните размери въз основа на (1.1).
Изборът на основните размери се извършва в следната последователност.
Височината на оста на въртене се определя предварително от фиг. 1.7,aилиbза дадениP2и 2pв зависимост от версията на двигателя.
След това от редица височини на осите на въртене (Таблица 1.6) вземете най-близката по-малка стандартна стойностh.
Външният диаметър на статораDaсе взема от втория ред на таблицата. 1.6 в зависимост от избраната височина на оста на въртене.
Външните диаметри на статорите, дадени в таблицата за всеки отhса нормализирани и съответстват на данните от серията 4А асинхронни машини. При избраната стойностhпромяната наDaнадолу не е препоръчителна, тъй като това ще увеличи електромагнитните натоварвания. Увеличаването наDaсъс същияhизисква внимателно проектиране итехнологично развитие, което доказва възможността за такава промяна.
Вътрешният диаметър на статораDсе определя от приблизителния израз:
. (1.2)
КоефициентътKD(Таблица 1.7) характеризира съотношението на вътрешния и външния диаметър на статорните ядра на асинхронни двигатели от серия 4А за различен брой полюси.
След това намерете полюсното деление t, m,
и изчислена мощностP ’ ,W,
, (1.4)
къдетоР2 —мощност на вала на двигателя, W;
kE —съотношението на ЕМП на статорната намотка към номиналното напрежение, което може да се определи приблизително от фиг. 1.8.
Предварителните стойностиhи cosj, ако не са посочени в заданието за проектиране, могат да бъдат взети от кривите на фиг. 1.9 и 1.10, построени според данните на двигателите от серия 4A.
Предварителният избор на електромагнитни товариA, A/m иVd, T, трябва да се извършва много внимателно, тъй като те определят не само изчислената дължина на сърцевината, но и до голяма степен характеристиките на машината.
Препоръките за избор наАиBd,са показани като криви на фиг. 1.11-1.13.
Коефициентът на припокриване на полюситеadи коефициентът на формата на полетоkBв асинхронните машини се определят от степента на изравняване на кривата на полето в междината, което се получава, когато зъбите на статора и ротора са наситени. Стойностите на коефициентите предварително се приемат равни на:
реклама= 2/p"0,64;kB= p/2 = 1,11.
Ориз. 1.7 Височината на оста на въртенеhна двигатели от серия 4А с различна мощност и скорост.
a - със степен на защита IP44; b - с IP23.
Ориз. 1.8 Стойности на коефициентаKE.
Ориз. 1.9 Приблизителни стойности на ефективност и cosj асинхроненДвигатели от серия 4A със степен на защита IP44.
а - двигатели с мощност до 30 kW;
b - двигатели с мощност до 400 kW.
Ориз. 1.10 Приблизителни стойности на ефективност и cosj на асинхронни двигатели от серия 4A със степен на защита IP23.
Височините на оста на въртене на електрически машини (съгласно GOST 13267-73) и съответните външни диаметри на статорите на асинхронни двигатели от серия 4A
СъотношениеКD=D/Daв двигатели от серия 4А с различен брой полюси
Изчислена ширина на радиалните канали приbk=10 mm
Разделение на зъбите на статора с правоъгълни процепиt1, m
а - при височина на оста на въртенеh£132 mm; b - приh=160¸250 mm; c - приh³280 mm с продухан ротор.
Предварителната стойност на коефициента на намоткаkb1за еднослойни намоткиkb1=0,95¸0,96, за двуслойни и еднослойни намотки при 2р=2kb1=0,90¸0,91 и с по-голям поляритетkb1=0,91 ¸0,92.
Ориз. 1.12 Електромагнитни натоварвания на асинхронни двигатели от серия 4А със степен на защита IP23.
а - на височината на оста на въртенеh=160¸250 mm; b - приh³280 mm.
Ориз. 1.13 Електромагнитни натоварвания на високоволтови асинхронни двигатели със степен на защита IP23 приU=6000 V.
Ориз. 1.14 Съотношение l=ld/t за двигатели от серия 4A.
a - със степен на защита IP44; b - с IP23.
Синхронна ъглова скорост на вала на двигателя W,rad/s, изчислена по формулата
или , (1.5)
къдетоn1 — синхронна скорост, об/мин;
От (1.1), като се вземе предвид стойността ad, изчислената дължина на въздушната междина, m,
. (1.6)
Отношениетоl=ld/tтрябвада бъде в границите, показани на фиг. 1.14 за приетата версия на машината. Акоlсе окаже прекалено голям, тогава изчислението трябва да се повтори за най-близката по-висока височина на оста на въртенеh.от стандартния ред Акоlе твърде малък, тогава изчислението се повтаря за следващата по-ниска височина в стандартния редh.
За да се изчисли магнитната верига, в допълнение къмld, е необходимо да се определи общата структурна дължина и стоманената дължина на статорните ядра (l1иlst1) и ротора(12иlst2). В асинхронни двигатели, чиято дължина на сърцевините не надвишава 250-300 mm, не се правят радиални вентилационни канали. Ядрата се смесват в един пакет. За такъв дизайн
При по-дългите машини сърцевините се разделят на отделни пакети с дължина 40-60 mm. Крайните пакети може да са по-дълги. При двигатели с лята намотка на ротор с катерица, броят на пакетите е намален поради сложността на пълнене и пакетите са направени по-дълги.
Стандартната ширина на радиалния въздушен канал между опаковкитеbk=10 mm. Броят на пакетитеnpackи тяхната дължинаlpackса свързани с изчислената дължина чрез следната връзка:
цяло число. (1,8)
В този случай броят на радиалните канали еnc=npak—1.
Дължината на стоманената сърцевина на статора в такива машини
или с пакети с различна дължина
Структурна дължина на сърцевината на статора
Крайна стойностldза машини сd’ d, (1.14)
.
Конструктивната дължина на сърцевината на ротора в машини сh2 се определя въз основа на тока на един паралелен клон и допустимата плътност на тока в намотката:
От гледна точка на увеличаване на използването на активни материали, плътността на токаJ1трябва да бъде избрана възможно най-голяма, но това увеличава загубите вмедни намотки. Увеличаването на загубите засяга, първо, повишаването на температурата на намотката и, второ, ефективността на двигателя.
Нагряването на шлицовата част на намотката зависи от произведението на линейното натоварване и плътността на тока (AJ)-Следователно изборът на допустимата плътност на тока се прави, като се вземе предвид линейното натоварване на двигателя:
СтойностиAJза асинхронни двигатели с различен дизайн и мощност са показани на фиг. 1.16.
Ориз. 1.16 Средни стойности на продукта (AJ) на асинхронни двигатели.
a - със степен на защита IP44,h£132 mm; b - същото сh=160¸250 mm; c - същото приh=280¸355 mm (с издухан ротор); g - със степен на защита IP23; приh=160¸250 mm; e - същото сh=280¸355 mm; e - същото приU=6000 V.
В намотките, предназначени за механизирано полагане, диаметърът на изолирания проводник обикновено се приема не повече от 1,4 mm, а за ръчно полагане (двигатели сh> l60 mm) - не повече от 1,7 mm.
Ако изчисленото напречно сечение на ефективния проводник в машини с произволна намотка е по-високо от стойностите, съответстващи на посочените диаметри, тогава ефективният проводник се разделя на няколко елементарни. За това, според табл. P.28, сечениетоqelи броят на елементарните проводнициnel, съставляващи един ефективен проводник, са избрани така, че диаметърътdelна елементарните проводници да не надхвърля определените граници, а общата им площ на напречното сечение да е близка до изчисленото напречно сечение на ефективния проводник:
В съвременните машини те се стремят да намалят броя на елементарните проводници в един ефективен проводник до 5-6, а в намотка, предназначена за механизирано полагане, до 2-3, за които броят на паралелните клонове се увеличава. При двуполюсни двигателиnelсе увеличава, тъй като броятне може да има повече от два успоредни клона.
След окончателния избор наqel,nelиaтрябва да се изясни плътността на тока в намотката, която може да се промени до известна степен в сравнение с тази, приета преди това при избора на сеченията на елементарните проводници:
(1,27)
Корекцията, която може да се наложи в хода на последващото изчисление, като правило не прави съществени промени в получените данни.