Выбор электромагнитных нагрузок

 

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок А, А/м, и B _δ , Тл, должен быть проведен особо тщательно, так как они определяют не только расчетную длину сердечника, но и в значительной степени характеристики машины. При этом, если главные размеры машины зависят от произведения АВ_δ [см. (3.1)], то на характеристики двигателя оказывает существенное влияние также и соотношение между этими величинами. Рекомендации по выбору А и В_δ , представленные в виде кривых на рис. 3.6–3.8 для машин различных мощности и исполнения, основаны на данных изготовленных двигателей, характеристики которых удовлетворяют требованиям ГОСТ. На каждом из рисунков даются области их допустимых значений. При выборе конкретных значений А и В_δ в пределах рекомендуемой области следует, руководствуясь приведенными выше замечаниями, учитывать требования технического задания к характеристикам проектируемого двигателя.

Коэффициент полюсного перекрытия а_δ и коэффициент формы поля k_B в асинхронных машинах определяются степенью уплощения кривой поля в зазоре, возникающей при насыщении зубцов статора и ротора, и могут быть достаточно достоверно определены только после расчета магнитной цепи. Поэтому для расчета магнитной цепи удобнее рассматривать синусоидальное поле, а влияние уплощения учесть при расчете магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи. Основываясь на этом, значения коэффициентов предварительно принимают равными

;

а) б) в)

в)

а) б)

Рис. 3.6 Электромагнитныенагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IP44 при высоте оси вращения: a – h £ 132 мм; б – h= 150¸ 250 мм; в – h³ 280 мм

(с продуваемым ротором)

Предварительное значение обмоточного коэффициента k _об1 выбирают в зависимости от типа обмотки статора. Для однослойных обмоток k _об1=0, 95¸ 0, 96. Для двухслойных и одно–двухслойных обмоток при 2р= 2 следует принимать k _об1=0, 90¸ 0, 91 и при большей полюсности k _об1=0, 91¸ 0, 92.

Рис. 3.7. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IP23 при высоте оси вращения: а – h = 160¸ 250 мм; б–h ³ 280 мм

Синхронная угловая скорость двигателя W, рад/с, рассчитывается по формуле

или (3.5)

где п₁ — синхронная частота вращения, об/мин; f₁ – частота питания, Гц; р – число пар полюсов.

 

Из (3.1) с учетом значения а _δ расчетная длина магнитопровода равна, м:

(3.6)

0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 D_a, м

Рис. 3.8. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей высокого напряжения со степенью защиты IP23

Критерием правильности выбора главных размеров D и l_δ служит отношение , которое обычно находится в пределах, показанных на рис. 3.9 для принятого исполнения машины. Если λ оказывается чрезмерно большим, то следует повторить расчет для ближайшей из стандартного ряда большей высоты оси вращения h. Если λ слишком мало, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h.

На этом выбор главных размеров заканчивается. В результате проделанных вычислений получены значения высоты оси вращения h, внутреннего диаметра статора D, внешнего диаметра статора D_a, расчетной длины магнитопровода l_δ и полюсного деления τ;.

Рис. 3.9. Отношение у двигателей исполнения по степени защиты:

а – IP44; б – IP23

 

Для расчета магнитной цепи помимо l_δ необходимо определить полностью конструктивную длину и длину стали сердечников статора (l₁ и l _{ст 1} ) и ротора (l ₂ и l _ст2). В асинхронных двигателях, длина сердечников которых не превышает 250–300 мм, радиальные вентиляционные каналы не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции

(3.7)

В более длинных машинах сердечники подразделяют на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами. В двигателях с фазными роторами или со сварной короткозамкнутой обмоткой пакеты выполняют длиной 40–60 мм. Крайние пакеты могут быть более длинными. В двигателях с литой короткозамкнутой обмоткой ротора число пакетов по технологическим соображениям из–за сложности заливки уменьшают и пакеты выполняют более длинными.

Стандартная ширина радиального воздушного канала между пакетами b_к = 10 мм. Число пакетов n _пак и их длина l _пак связаны с расчетной длиной следующим соотношением:

, (3.8)

при этом число радиальных каналов n_к = n_пак — 1.

Длина стали сердечника статора в таких машинах

(3.9)

или при пакетах разной длины

(3.10)

Конструктивная длина сердечника статора

(3.11)

Окончательное значение l_δ для машин с δ < 1, 5 мм

(3.12)

В машинах с δ > 1, 5 мм при расчете l_δ учитывают искривление магнитных силовых линий потока в воздушном зазоре над радиальными вентиляционными каналами:

(3.13)

где b' _K – расчетная ширина радиальных каналов, зависящая от соотношения δ и b _К. Значение b' _K при b _К = 10 мм определяется по табл. 3.3, либо из выражения

(3.14)

где

(3.15)

 

Таблица 3.3

Расчетная ширина радиальных каналов b_к^’ при b_к = 10 мм

 

δ, мм	1, 5	1, 6	1, 7	1, 8	1.9	2, 0	2, 5	3, 0
b'K, мм	7, 3	7, 1	7, 0	6, 9	6, 8	6, 7	6, 2	5, 7

Конструктивную длину сердечника ротора в машинах с h < 250 мм берут равной длине сердечника статора, т.е. l₂ = l₁. В двигателях больших габаритов ротор выполняют длиннее статора за счет увеличения длины его крайних пакетов на 5 мм и в крупных машинах высокого напряжения — на 10 мм.

Длина стали сердечника ротора

(3.15)