Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Активное последовательно включенное сопротивление:
0,394 Ом.
Индуктивное последовательно включенное сопротивление:
7,503 Ом.
Определим угол:
=
18’.
Определим коэффициент:
1,02.
Активная составляющая тока синхронного холостого хода:
1,67 А.
Определим коэффициенты:
1,04;
;
0,05;
0,327.
Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:
1230,65+471,96=1702,61 Вт.
Принимаем и рассчитываем рабочие характеристики задаваясь следующими значениями скольжения s=0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01; 0,0125; 0,015; 0,0175.
Результаты расчёта заносим в таблицу 1. По результатам расчёта строим рабочие характеристики проектируемого двигателя, которые представлены на рисунке 6.




Таблица 1 - Рабочие характеристики проектируемого двигателя






Рисунок 6 - Рабочие характеристики проектируемого двигателя



9. Расчёт пусковых характеристик

Рассчитываем точки характеристик соответствующие скольжениям s=1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1.
Проведём подробный расчёт для скольжения s=1.
Параметры с учётом вытеснения тока:
ξ = 63,61=63,61*35,25*1=2,24,
для ξ =2,24 находим по рис. 6-46 [1] φ=1,15; по рис. 6-47 [1] φ’==0,7.
hc = hп - (hш + h'ш)=36,25-(0,7+0,3)=35,25 мм.
Глубина проникновения тока:
16,4 мм.
Площадь сечения:

=130 мм,
где 7,5 мм.
Коэффициент
1,898.
Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора под влиянием эффекта вытеснения тока:
1,61.
Приведенное активное сопротивление ротора с учётом действия эффекта вытеснения тока:
0,04 Ом.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учётом эффекта вытеснения тока:
λп2ξ = λп2 – Δ λп2ξ
Δ λп2ξ = λ'п2 (1 - kд)=

0,409;
λп2ξ =2,563-0,409=2,154.
Коэффициент
0,918.
Приведенное индуктивное сопротивление ротора с учётом действия эффекта вытеснения тока:
0,156 Ом.
Ток ротора приближённо без учёта влияния насыщения принимая :

696,64 А.
Принимаем для скольжения s=1 коэффициент насыщения , и проводим расчёт для 1,2*696,64=
=835,97 А.
Средняя МДС обмотки, отнесённая к одному пазу обмотки статора:

=4973 А.
Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре:
4,26 Тл,
где 0,973.
По рис. 6-50 [1] для 4,26 Тл, находим 0,58.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:
4,51 мм;
0,381.
1,595-0,381=1,214.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учётом влияния насыщения:
1,438*0,58=0,834.
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учётом влияния насыщения:
0,113 Ом,
где ++1,214+0,834+1,268=3,316;
++1,595+1,438+1,268=4,301.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока:
0,381,
где 6,64 мм;
2,154-0,381=1,773.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора с учётом влияния насыщения:
1,677*0,58=0,973.
Приведённое индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учётом влияния вытеснения тока и насыщения:
0,119 Ом,
где ++1,773+0,973+0,767=3,513.
Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме:
10,986 Ом;
1,01.
Определим токи и моменты.
0,089 Ом;
0,233 Ом.
Ток в обмотке ротора:
882,05 А.
Ток в обмотке статора:

=891,87 А.
Расхождение полученного значения тока в обмотке статора с ранее принятым:
%=6,7%,
что меньше допускаемых 10-15%.
Относительные значения:
6,46,
1,21.
Кратности пускового и максимального моментов и пускового тока спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям ГОСТ.
Результаты расчёта заносим в таблицу 2 и таблицу 3. По результатам расчёта строим пусковые характеристики представленные на рисунке 7.
Критическое скольжение определяем после расчёта всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений:
0,093.
Рассчитываем точку характеристики соответствующую 0,093, 2,86.
Кратности пускового и максимального моментов и пускового тока спроектированного двигателя удовлетворяют требованиям заданных в исходных данных.










Таблица 2 – Данные расчёта пусковых характеристик двигателя










Рисунок 7 – Пусковые характеристики проектируемого двигателя




10. Тепловой и вентиляционный расчеты
10.1. Тепловой расчет обмотки статора

Потери в пазовой части статора:
,
где - коэффициент увеличения потерь; для обмоток с изоляцией класса нагревостойкости F (с.235 [1]).
1,07*2,589*=1216,62 Вт.
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя:
,
где - коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передаётся через станину непосредственно в окружающую среду;
(табл. 6-30 [1]);
- коэффициент теплоотдачи с поверхности;
Вт/(м*°С) (рис. 6-59, б [1]).
Расчётный периметр поперечного сечения паза статора:
2*29,12+11,17+8,48=77,89 мм.
19,81°C.
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:
,
где - односторонняя толщина изоляции в пазу;
мм (табл. 3-1, [1]);
- средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции; для класса нагревостойкости F 0,16 Вт/(м*°С) (с. 237 [1]);
- среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушки всыпной обмотки из эмалированных проводников с учётом неплотности прилегания проводников друг к другу; 1,4 Вт/(м*°С) для 1,32/1,405=0,94 (рис.6-62 [1]).

=4,89°C.
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:
,
где - потери в обмотке статора лобовых частях катушек;
- односторонняя толщина изоляции лобовой катушки;
(изоляция отсутствует, с.238 [1]);
- периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки; (с.237 [1]).
1,07*2,589*=1542,19 Вт.
1,06°C.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины:
17,08°C.
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины:
20,95°C.
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:
,
где - сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя;
- коэффициент подогрева воздуха;
Вт/(м*°С) (рис. 6-59, б [1]);
- эквивалентная поверхность охлаждения корпуса.
Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:
,
где - сумма потерь в двигателе.
5845+(1,07-1)*(2589+1178)=
=6108,69 Вт.
6108,69-(1-0,2)*(1216,62+977,6)-0,9*471,96=3928,55 Вт.
Эквивалентная поверхность охлаждения корпуса:
,
где - условный периметр поперечного сечения ребер станины; =0,42 м (рис.6-63 [1]).
1,79 м.
Таким образом, превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды:
81,29°C.
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:
20,95+81,29=102,24°C,
что меньше допускаемой температуры для класса нагревостойкости изоляции F.
10.2. Вентиляционный расчет

Требуемый для охлаждения расход воздуха определим по формуле:
0,27 ,
где - коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором.
6,169,
где 2,5 (с.240 [1]).
Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:
0,6 .
Обеспечивается достаточный поток охлаждающего воздуха, т.к. .



Литература

1. Копылов, И. П. Проектирование электрических машин [Текст] / И. П. Копылов. В 2 кн. Под ред. И. П. Копылова. – М.: Энергоатомиздат, 1993. -384 с.
2. Кравчик, А. Э. Асинхронные двигатели серии 4A:Справочник [Текст] / А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф,
В. И. Афонин, Е. А. Соболенская. – М.: Энергоиздат, 1982. -504 с.
3. Кацман М. М. Расчет и конструирование электрических машин: Учебное пособие для техникумов [Текст] / М. М. Кацман. – М.: Энергоатомиздат, 1984. -360 с.
4. Копылов, И. П. Справочник по электрическим машинам [Текст] / И. П. Копылов, Б. К. Клоков. В 2 т. Т. 1. Под общ. ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. -456 с.












1