Расчет асинхронного двигателя при ремонте

1 Расчет асинхронного двигателя при ремонте.

Поверочный расчет двигателя при замене диаметра провода.

При проверке двигателя были выявлены заниженные обмоточные данные. Согласно справочнику принимаются новые обмоточные данные.

Чистая длина  активной стали статора,

,

где - длина сердечника статора,

        - коэффициент заполнения пакета сталью,

Зубцовое деление статора,

,

где D₁- внутренний диаметр статора,

- число пазов статора;

Зубцовое деление ротора,

,

где - величина воздушного зазора,

       - число пазов ротора;

Расчетная высота ярма статора,

,

где - внешний диаметр статора,

        h – глубина паза без высоты шлица,

        e – высота шлица,

Длина силовой линии в ярме статора,

,

Коэффициент воздушного зазора,

,

где ширина зубца статора и ротора со стороны воздушного зазора.

        - открытие паза статора,

        - открытие паза ротора,

.

Индукция в воздушном зазоре, Тл,

,

где  - число параллельных ветвей .

        - напряжение  фазное питающей сети,

        - количество проводников в пазу обмотки статора;

       - обмоточный коэффициент ,

Индукция в зубцах статора,                                       

,

где  - ширина зубца статора,

,

где b – ширина широкой части паза статора,

Индукция в ярме статора,

,

Магнитное напряжение воздушного зазора,

,

Магнитное напряжение в зубцах статора,

,

где  - напряженность магнитного поля в зубцах статора;

Магнитное напряжение в ярме статора,

,

где  - напряженность магнитного поля в ярме статора,

Суммарное напряжение магнитной цепи, А,

,

Число витков обмотки статора,

,

Ток намагничивания,

,

Ток холостого хода, А,

,

Относительное значение тока холостого хода, %,

,

где  - номинальный потребляемый ток,

Относительное значение тока холостого хода  не должно превышает  допустимые пределы.

Коэффициент заполнения,

,

где  - свободная от изоляции площадь паза,

Коэффициент заполнения должен лежать в допустимых пределах .

Плотность тока в обмотке статора,

,

Линейная нагрузка,

,

 Произведение AJ ,

,

Если , то расчет проводится только при замене диаметра провода в большую сторону. После проведенных расчетов по справочнику выбирается ближайший больший (меьший) диаметр провода и определяется новое значение  из условия:

является, как правило, дробным числом, поэтому его необходимо округлить. Для двухслойной равносекционной обмотки необходимо, чтобы  было целым четным числом. Для получения меньшей погрешности при округлении проводят расчет ряда вариантов  при варьировани числом параллельных ветвей.

где - возможное число параллельных ветвей.

По новому значению   вновь определяют индукцию в воздушном зазоре, коэффициент заполнения, проводят расчет магнитной цепи до получения значения тока холостого хода и сравнивают полученное значение с данными графика из справочника. Проводится расчет плотности тока, линейной нагрузки и  и делают заключение о возможности использования провода большего или меньшего  диаметра при ремонте рассматриваемой машины.

Расчет двигателя при отсутствии обмоточных и паспортных данных.

   Для расчета двигателя необходимо задаться тремя различными значениями индукции в воздушном зазоре:  Тл,  Тл,  Тл. При расчете полагают что ,  берут из аналога,  не округляют.

При трех известных  проводят расчет магнитной цепи до расчета тока холостого хода.

Эффективное сечение проводника,

,

Площадь паза в свету,

,

где коэффициент заполнения паза медью,

.

Задаются средней плотностью тока в обмотке статора   и определяют номинальный ток для каждого из трех вариантов.

Номинальный ток,

,

Находят относительное значение тока холостого хода, %,

,

По аналогу  выбирают  и определяют номинальные мощности двигателя для трех выбранных случаев.

Мощность двигателя ,

 ,

Строят зависимость  для трех найденных значений , на этом же графике  строят  значения  из справочника.

Точка пересечения зависимостей  и  определяет мощность , при которой магнитные нагрузки двигателя получаются оптимальные. Для этой мощности определяют также  и округляют его значение в большую сторону.

Уточняется значение  индукция в воздушном зазоре , определяют сечение эффективного проводника и проводят его разбивку на

элементарные проводники.

 Определяют номинальный ток и номинальную мощность, ,  и ,  и две последние величины сравнивают с допустимыми значениями. После проведения расчета делают заключение о величине погрешности при определении мощности двигателя.

 Пересчет двигателя на другое напряжение

Пересчет производится с напряжения 220/380 В на напряжение 380/660 В либо 127/220 В . При пересчете полагают известными обмоточные и паспортные данные двигателей и их геометрические размеры, которые соответствуют аналогу.

Находят число эффективных проводников в пазу (новое, предварительно)

,

Полученное значение  в случае необходимости округляют.

Находят  сечение эффективного проводника (новое, предварительно),

,

Производят разбивку эффективного проводника на элементарные проводники  и записывают данные обмоточного провода и обмотки в целом:

При округлении значений  и подборе  разница не должна превышать 5%. В этом случае мощность, частота, энергетические показатели двигателя после пересчета на новое напряжение можно считать неизменными.

Пересчет на другую частоту питающей сети

Пересчет ведется с частоты 50 Гц  на частоту Гц. При пересчете полагают известными обмоточные и паспортные данные двигателей и их геометрические размеры, которые соответствуют аналогу. Поскольку  изменение частоты вращения при пересчете не превышает 20%, то проверку механической прочности не делают.

Определяют новое  число  эффективных проводников в пазу

,

.

Производят округление  и уточняют значение индукции в воздушном зазоре по формуле.

,

Рассчитывают  сечение эффективного проводника, производят разбивку эффективного проводника на элементарные проводники. Выбирается новый провод и рассчитывается коэффициент заполнения.

Рассчитывают новое значение линейной  нагрузки,

 ,

И новое значение полезной мощности,

,

Определят потребляемый ток двигателя, при неизменных энергетических параметрах, А,

,

Тепловой расчет и расчет  не делают.

 Пересчет двигателя на другую частоту вращения за счет изменения числа пар полюсов

При пересчете полагают известными обмоточные  данные двигателей, подлежащих пересчету  и их геометрические размеры. Считается, что напряжение и частота питающей сети остаются после пересчета неизменными. Пересчет  проводят на ближайшее меньшее число пар полюсов.

Поводят проверку механической прочности ротора по его окружной скорости V.

Окружная скорость ротора,

,

Полюсная дуга,

,

Если окружная скорость ротора не превышает 40-60 м/с, то расчет продолжают. Если окружная скорость ротора  превышает 40-60 м/с, то пересчет невозможен, поскольку не гарантируется механическая прочность ротора при новой частоте вращения.

Рассчитывают минимальное возможное число полюсов, при котором возможен пересчет без изменения индукции в воздушном зазоре.

,

Полученное значение  округляют до ближайшего большего четного и сравнивают с новым числом пар полюсов. Если  то расчет проводится при неизменной индукции в воздушном зазоре, которая соответствует . Если , то расчет проводят при уменьшенном значении индукции.

,

По значению определяют новое значение числа эффективных проводников в пазу,

,

Полученное  округляется.

Определяют сечение эффективного проводника, производят разбивку эффективного проводника на элементарные проводники. Выбирается новый провод и рассчитывается коэффициент заполнения.

Находят полезную мощность,

,

где ,

Определяют новый потребляемый ток,

,

Определяют ,  и сравнивают с допустимыми значениями и на основании полученных результатов  делают заключение о возможности пересчета на другую частоту вращения.

Пересчет на большее число пар полюсов.

При пересчете полагают известными обмоточные  данные двигателей, подлежащих пересчету  и их геометрические размеры. Считается, что напряжение и частота питающей сети остаются после пересчета неизменными. Проводят корректировку  индукции в воздушном зазоре, доводя индукцию в зубцах до ее максимального значения,

,

По значению определяют новое значение числа эффективных проводников в пазу. Полученное  округляется в большую сторону.

Определяют новое сечение эффективного проводника, производят разбивку эффективного проводника на элементарные проводники. Выбирается новый провод и рассчитывается ток статора после пересчета.

Рассчитывают новое значение линейной  нагрузки, ,  и сравнивают с допустимыми значениями и на основании полученных результатов  делают заключение о возможности пересчета на другую частоту вращения.