6.8. Коэффициенты магнитной проводимости короткозамкнутой обмотки ротора:

- пазового рассеяния для формы паза по рис. 4.2

,

где I₂, q_c - см. п. п. 4.5, 4.9; размеры паза ротора  на рис.4.3 и в п. п. 4.6, 4.8;

;

при отсутствии шлица в пазу ротора (при 2р = 2)

;

- лобового рассеяния для литой алюминиевой обмотки

,

где a_кл, b_кл - см.п.4.13 и рис. 4.3;

- дифференциального рассеяния

,

;

∆_Z определить по рис. 6.3 в зависимости от соотношений b_ш2 /t₂ и b_ш2 /δ; если паз ротора выполнен без шлица, следует принять ∆_Z = 0.

6.9. Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки ротора, Ом

,

где f₁  см. задание.

Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния ротора, Ом

;

относительное значение

.

Значение должно находиться в пределах 0,1  0,18, причём большие значения соответствует двигателю с 2р  8.

7. Расчёт потерь и режима холостого хода

Процесс электромеханического преобразования энергии в двигателе сопровождается выделением потерь. Потери подразделяют на основные и добавочные. К основным относят электрические потери в обмотках, потери в стали магнитопровода и механические потери, включая вентиляционные. Электрические потери зависят от квадрата токов обмоток и активных сопротивлений. Токи обмоток определяются, в основном, заданными значениями мощности и напряжения двигателя, а также значениями cosφ и КПД. Для уменьшения этих потерь обмотки выполняют из материалов с небольшим удельным сопротивлением (медь, алюминий).

Потери в стали магнитопровода складываются из потерь от вихревых токов и потерь на гистерезис. Для уменьшения потерь от вихревых токов сердечники статора и ротора набирают (шихтуют) из тонких штампованных изолированных листов специальной электротехнической стали с повышенным удельным сопротивлением. Основные потери в стали зависят от массы стали, квадрата магнитной индукции и частоты перемагничивания в степени 1,3 – 1,5 в зависимости от марки стали.

Механические потери зависят от размеров, квадрата частоты вращения ротора и системы вентиляции двигателя.

Добавочные потери в стали складываются из поверхностных и пульсационных потерь в сердечниках. Эти потери вызваны пульсацией магнитной индукции вследствие зубчатого строения сердечников и определяются величиной основного магнитного потока. Частота пульсаций магнитной индукции зависит от скорости вращения ротора. Эти потери имеют место при холостом ходе и нагрузке и практически не изменяются с ростом нагрузки.

Добавочные потери при нагрузке возникают в обмотках и на отдельных участках магнитопровода за счёт действия потоков рассеяния, которые зависят от величины токов обмоток, т. е. от нагрузки двигателя.

В данном разделе рассчитываются основные и добавочные потери в стали и механические, которые можно принять постоянными при изменении нагрузки, т.к. основной поток и частота вращения ротора изменяются незначительно в рабочем диапазоне нагрузок. Электрические потери в обмотках и добавочные потери при нагрузке определяются при расчёте рабочих характеристик в разделе 8.

7.1. Масса стали ярма статора и зубцов статора и ротора, кг

,

,

,

где γ_с = 7,8·10³ кг/м³  удельная масса стали; h_z1=h_п1; h_z2=h_п2; b_z1, b_z2 - см. рис. 3.1 и рис. 4.3.

7.2. Основные потери в стали статора, кВт

,

где показатель β = 1,5 для стали 2013; удельные потери для этой стали при толщине листов 0,5 мм составляют p_(1,0/50 = 2,55 Вт/кг;

K_да = 1,6, K_дz = 1,8  коэффициенты, учитывающие влияние на потери технологической обработки стали; B_a, B_z1 см. п. 5.1.

Основные потери в стали ротора не рассчитываются, так как частота перемагничивания ротора f₂ = sf₁ в номинальном и близком к нему режимах очень мала, составляет 1 – 3 Гц и поэтому потери незначительны.

7.3. Удельные поверхностные потери в коронках зубцов ротора, Вт/м²

,

где K_o2 = 1,4  1,8 для машин Р_н  160 кВт; частоту вращения ротора n можно принять примерно равной частоте вращения поля n = n₁;

В_о2 - амплитуда пульсаций магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл

,

где β_o2 определяют по рис. 7.1 в зависимости от отношения b_ш1/δ.

7.4. Поверхностные потери в роторе, возникающие в поверхностном слое коронок зубцов ротора от пульсаций индукции в воздушном зазоре из-за наличия зубцов на статоре, кВт

.

7.5. Пульсационные потери в зубцах ротора, вызванные пульсацией индукции в зубцах ротора вследствие изменения взаимного расположения зубцов статора и ротора,

,

где амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов ротора, Тл

;

γ₁, δ, B_z2, t₂  см. п. 5.2, 3.6, 5.1, 4.4.

Поверхностные и пульсационные потери в зубцах статора при закрытых пазах ротора не рассчитывают ввиду их малости.

7.6. Полные потери в стали, кВт

,

где P_ст.доб – добавочные потери в стали ротора, кВт

P_ст.доб=P_пов.2 + P_пул.2.

Добавочные потери в стали статора не рассчитывают, т. к. пазы на роторе

закрытые.

7.7. Механические потери, кВт

а) в двигателях с внешним обдувом (исполнение IP44)

,

K_T = 1 для двигателей с 2р = 2, при 2р  4 коэффициент K_T рассчи-тывают по формуле

;

б) в двигателях с короткозамкнутым ротором с радиальной системой вентиляции без радиальных вентиляционных каналов и вентиляционными лопатками на замыкающих кольцах (исполнение IP23)

;

для двигателей с D_a ≤ 250 мм следует принять K_T = 6 при 2р  4, K_T = 5 при 2р = 2; для двигателей с D_a ≥ 250 мм, K_T = 7 при 2р  4, K_T = 6 при 2р = 2.

8. Электрические потери в обмотке статора при холостом ходе, кВт

,

где I_μ  см. п. 5.10.

7.9. Активная составляющая тока холостого хода, А

.

10. Полный ток холостого хода, А

.

10. Коэффициент мощности на холостом ходу

.