Расчёт асинхронного двигателя с фазным ротором. Магнитная цепь двигателя, Размеры, конфигурация, материал

Больший размер неизолированного элементарного проводника по (9 – 55):

b¢ =(b¢_эф/с_b) – Δ_и ,

b¢= 4,24/2 – 0.15 = 1,97 мм , где Δ_и – двусторонняя изоляция провода. Выбираем по приложению 3, для провода ПЭТВН Δ_и = 0,15 мм.

По приложению 2 находим ближайший стандартный элементарный провод с размерами а и b:

а = 3,75 мм,

b = 2 мм,

S = 7,137 мм².

Определим размер по высоте паза в штампе, используя формулу (9 – 56):

h_п1 = N_вc_a(a + Δ_и) + h_и1 + h_c+h_ш1+h_k,                     

h_п1 = 3 · 2(3,75 + 0.15) + 4.5 + 0.3+1+3 = 32,2 мм.

Размер по ширине паза в штампе определим  по формуле (9 – 57):

b_п1 = N_шc_b(b + Δ_и) + 2b_и + b_c,                           

b_п1 = 2 · 2(2 + 0.15) + 2.2 + 0.3 = 11,1 мм.

Найдем  уточненную ширину зубца в наиболее узкой части по формуле        (9 – 58)

b_з1min = t_1min – b_п1 = 20,3 – 11,1 = 9,2 мм.                  

Уточненная магнитная индукция в наиболее узкой части зубца статора находится  по  формуле   (9 – 59):

B_з1max = t₁·B_δ/(b_з1min·k_c),

B_з1max = 19,78·0,806 / 9,2·0,95 = 1,82 Тл.

Плотность тока в обмотке статора определяется по формуле (9 – 39):

J₁ = I₁/(c×S·a₁),                                      

J₁ = 259/(4 × 8,117 · 2 ) = 4,5 А/мм².

Найдём удельную тепловую нагрузку от потерь в обмотке статора А₁J₁ из       i 9-4:                        

А₁J₁ = 392,8·4,5 = 1768 А²/(см × мм²).

По рисунку 9 – 8 для D_н1 = 315 мм получаем допустимую тепловую нагрузку

А₁J₁ = 3050 А²/(см × мм²).

Среднее зубцовое деление статора найдём по формуле (9 – 40):

t_ср1 = p(D₁ + h_п1)/z₁,                                  

t_ср1 = π×(302 + 32)/48 = 21,9 мм.

Средняя ширина катушки обмотки статора найдём по формуле (9 – 41):

b_ср1 = t_ср1 ×у_п1,                                       

b_ср1 = 21,9 × 10 = 219 мм.

Средняя длина одной лобовой части катушки найдем по  формуле (9 – 60):

l_л1 = 1,3b_ср1 + h_п1 + 50,

l_л1 = 1,3 · 219 + 32,2 + 50 = 366,9 мм.

Среднюю длину витка обмотки определим  по формуле (9 – 43):

                                              l_cp1 = 2 · (l₁ + l_л1),

l_cp1 = 2 · (608 + 366,9) = 1950 мм.

Длина вылета лобовой части обмотки по (9 – 62):

l_в1 = 0.4×b_cp1 + h_п1/2 + 25,

l_в1 = 0.4 · 219 + 32,2/2 + 25 = 128,7 мм.

3. Обмотка фазного ротора

Двухслойная волновая обмотка выполняется из медных стержней прямоугольного поперечного сечения, количество параллельных ветвей      а₂ = 1, количество эффективных проводников в пазу N_п2 = 2.

Количество последовательно соединённых витков обмотки одной фазы находится  по  формуле (9 – 101):

w₂ = 2×p×q₂,

w₂ = 2 × 2 × 5 = 20.

Определим шаг секций с передней, с задней стороны:

у_п2 = 3×q₂ = 15,

у¢_п2 = 3×q₂ = 15.

Шаг в конце обхода ротора рассчитываем по формуле

у¢¢_п2 = 3×q₂ - 1 = 14.

Коэффициент распределения:

к_р2 = 0,5/(q₂ ×sin(a¤2)), где                                     a¤2 = 60°/2×q₂ = 60°/10 = 6°,

к_р2 = 0,5/(4 × sin 6°) = 0,957.

Укорочение шага принимаем равным

b₂ = 0,8.

Определим Коэффициент укорочения:

к_у2 = sin(b₂ × 90°),

к_у2 = sin(0,8 × 90°) = 0,951.

Обмоточный коэффициент равен:

к_об2 = к_р2 ×к_у2,

к_об2 = 0,957 × 0,951 = 0,91.

Коэффициент трансформации ЭДС и тока найдём по формуле (9 – 102):

к_тр = w₁к_об1/(w₂к_об2),

к_тр = 24 × 0,92/(20 × 0,91) = 1,15.

Электродвижущую силу обмотки найдём по  формуле (9 – 103):

Е₂ = к_нU₁ ¤ к_тр ,

Е₂ = 0,95 × 380/1,15 = 313,9 В.

При соединении обмотки ротора в звезду напряжение на кольцах найдём по формуле (9 – 104):

U_к = × E₂,

U_к = × 313,9 = 543,7 В.

Значение высоты паза ротора h¢_п2 выбираем по таблице 9 – 20.

При  2р = 4,

h¢_п2 = 31,4 + 0,024D_н1,

h¢_п2 = 31,4 + 0,024 × 452 = 44,35 мм.

Высота спинки ротора:

h¢_с2 = 0,38×D_н2 - h¢_п2 – 2/3d_к2,

h¢_с2 = 0,38 × 300 - 44,35- 2/3×40= 43,1 мм.

Магнитная индукция в спинке ротора В¢_с2 найдём по формуле (9 – 68):

В¢_с2 = Ф × 10⁶/(2к_с ×l₂ ×h¢_с2),

В¢_с2 = 0,074 × 10⁶/(2 × 0,95 ×613,4 × 43,1) = 1,47 Тл.

Зубцовое деление по наружному диаметру ротора t₂ найдём по формуле        (9 – 69):

t₂ = p×D_н2/z₂,

t₂ = 3,14 × 300/60 = 15,7 мм.

Магнитную индукцию в наиболее узком месте зубца ротора В¢_32max найдём по таблице 9 – 19

В¢_32max = 2 Тл.

Ширину зубца в наиболее узком месте найдём по формуле (9 – 83):

b¢_32min = t₂B_d ¤(B¢_32max к_c),

b¢_32min = 15,7 × 0,806/(2 × 0,95) = 6,66 мм.

Ширина паза  b¢_п2  определяется по  формуле  (9 – 84):

b¢_п2 = p(D_н2 - 2 h¢_п2)/z₂ - b¢_32min ,

b¢_п2 = 3,14(300 – 2 × 44,35)/60 – 6,66 = 4,42 мм.

Размеры стержня по высоте h¢ найдём по формуле (9 – 105):

h¢ = (h¢_п2 – h_и2 – h_к2 – h_ш2 – h_с)/2 ,

h¢ = (44,35 – 4,5 – 2,5 – 1 – 0,3)/2 = 18 мм.

Размеры стержня по ширине определим  по формуле  (9 – 106):

b¢ = b¢_п2 - b¢_и2 – b_с ,

b¢ = 4,42 – 1,6 – 0,3 = 2,52 мм.

Ближайшие стандартные размеры стержня найдём по приложению 2:

h_ст = 18 мм,

b_ст = 2,5 мм,

S_ст = 43,9 мм² .

Уточненную высоту паза h_п2 найдём по формуле (9 – 107):

h_п2 = 2×h_ст + h_и + h_к2 + h_ш2 + h_с,

h_п2 = 2 × 18 + 4,5 + 2,5 + 1 + 0,3 = 44,3 мм.

Определим уточненную ширину паза b_п2 по формуле (9 – 108):

b_п2 = b_ст + 2×b_и2 + b_с,

b_п2 = 1,5 + 1,4 + 0,3 = 4,4 мм.

Уточненную высоту спинки ротора найдём по формуле (9 – 67):

h_с2 = 0,38×D_н2 – h_п2 - 2/3 d_k2,

h_с2 = 0,38 × 300 – 44,3 - 2/3×40 = 43,17 мм.

Уточненное значение магнитной индукции в спинке ротора В_с2 найдём по формуле (9 – 68):

В_с2 = Ф × 10⁶/(2×к_с ×l₂ ×h_с2),

В_с2 = 0,074 × 10⁶/(2 × 0,95 × 613,4 × 43,17) = 1,47 Тл.

Уточненное значение  ширины зубца в наиболее узком месте b_32min  найдём