- •С короткозамкнутым ротором Методические указания
- •Приложение 1……………………………………………….….…36 Приложение 2……………………………………………………..52 Список литературы..……………………………………………...65
- •2. Определение главных размеров асинхронного двигателя
- •3. Расчет обмотки статора
- •4. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
- •5. Расчет ротора
- •6. Расчет магнитной цепи
- •7. Параметры рабочего режима двигателя
- •7.1. Активное сопротивление фазы обмотки статора
- •8. Расчет потерь
- •Потери на трение и вентиляционные потери для двигателей со степенью защиты ip23 определяются по формуле:
- •9. Расчет рабочих характеристик аналитическим методом
- •10. Расчет пусковых характеристик
- •11. Тепловой расчет
- •Допустимые значения индукции на различных участках магнитной цепи, Тл.
- •250 Мм. Напряжение до 660 в. Классы изоляции b, f, h.
250 Мм. Напряжение до 660 в. Классы изоляции b, f, h.
Рисунок |
Тип обмотки |
Высота оси вращения, мм |
Позиция |
Материал |
Число слоёв |
Односто- ронняя то-лщина, мм |
|||
Наименование, марка |
Толщина, мм |
||||||||
Класс B |
Класс F |
Класс H |
|||||||
|
Однослойная |
50–80 |
|
Плёнкостеклопласт |
|
|
|
||
1 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,2 |
1 |
0,2 |
||||
2 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,3 |
1 |
0,3 |
||||
90–132 |
|
Плёнкостеклопласт |
|
|
|
||||
1 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,25 |
1 |
0,25 |
||||
2 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,35 |
1 |
0,35 |
||||
160 |
|
Плёнкостеклопласт |
|
|
|
||||
1 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,4 |
1 |
0,4 |
||||
2 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,5 |
1 |
0,5 |
||||
Продолжение табл. 7. |
|||||||||
|
Двухслойная |
180–250 |
|
Плёнкостеклопласт |
|
|
|
||
1 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,4 |
1 |
0,4 |
||||
2 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,4 |
1 |
0,4 |
||||
3 |
изофлекс |
имидофлекс |
0,5 |
1 |
0,5 |
||||
П
римечание:
Междуфазные
прокладки в лобовых частях обмотки
выполняют из материала, указанного для
позиции 1 рисунков.
Таблица 8.
Рекомендуемые числа пазов короткозамкнутых асинхронных двигателей.
2p |
Число пазов статора |
Число пазов ротора |
|
Пазы без скоса |
Пазы со скосом |
||
2 |
12 |
9* , 15* |
— |
18 |
11*, 12*, 15*, 21*, 22* |
14*, (18), 19*, 22*, 26, 28* |
|
24 |
15*, (16*), 17*, 19, 32 |
18, 20, 26, 31, 33, 34, 35 |
|
30 |
22, 38 |
(18), 20, 21, 23, 24, 37, 39, 40 |
|
36 |
26, 28, 44, 46 |
25, 27, 29, 43, 45, 47 |
|
42 |
32, 33, 34, 50, 52 |
— |
|
48 |
38, 40, 56, 58 |
37, 39, 41, 55, 57, 59 |
|
4 |
12 |
9 * |
15* |
18 |
10*, 14* , |
18*, 22* |
|
24 |
15*, 16*, 17, (32) |
16, 18, 18, (20), 30, 33, 34, 35, 36 |
|
36 |
26, 44, 46 |
(24), 27, 28, 30, (32), 34, 45, 48 |
|
42 |
(34), (50), 52, 54 |
(33), 34, (38), (51), 53 |
|
48 |
34, 38, 56, 58,62, 64 |
(36), (38),(39), 40, (44), 57, 59 |
|
60 |
50, 52, 68, 70, 74 |
48, 49, 51, 56, 64, 69, 71 |
|
72 |
62, 64, 80, 82, 86 |
61, 63, 68, 76, 81,83 |
|
6 |
36 |
26, 46, (48) |
28*, 33, 47, 49, 50 |
54 |
44, 64, 66, 68 |
42, 43, 51, 65, 67 |
|
72 |
56, 58, 62, 82, 84, 86, 88 |
57, 59, 60, 61, 83, 85, 87, 90 |
|
90 |
74, 76, 78, 80, 100, 102, 104 |
75, 77, 79, 101, 103, 105 |
|
8 |
48 |
(34), 36, 44, 62, 64 |
35, 44, 61, 63, 65 |
72 |
56, 58, 86, 88, 90 |
56, 57, 59, 85, 87, 89 |
|
84 |
66, (68), 70, 98, 100, 102, 104 |
(68), (69), (71), (97), (99), (101) |
|
96 |
78, 82, 110, 112, 114 |
79, 80, 81, 83, 109, 111, 113 |
|
10 |
60 |
44, 46, 74, 76 |
57, 69, 77, 78, 79 |
90 |
68,72, 74,76,104,106, 108, 110, 112, 114 |
70, 71, 73, 87, 93, 107, 109 |
|
120 |
86, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146 |
99, 101, 103, 117, 123, 137, 139 |
|
12 |
72 |
56, 64, 80, 88 |
69, 75, 80, 89, 91, 92 |
90 |
68, 70, 74, 88, 98, 106,108, 110 |
(71), (73), 86, 87, 93, 94, (107), (109) |
|
108 |
86, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 132 |
84, 89, 91, 104, 105, 111, 112, 125, 127 |
|
144 |
124,128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170, 172 |
125, 127, 141, 147, 161, 163 |
|
Продолжение табл. 8. |
|||
14 |
84 |
74, 94, 102, 104, 106 |
75, 77, 79, 89, 91, 93, 103 |
126 |
106, 108, 116, 136, 144, 146, 148, 150, 152, 154, 158 |
107, 117, 119, 121, 131, 133, 135, 145 |
|
16 |
96 |
84, 86, 106, 108, 116, 118 |
90,102 |
144 |
120, 122, 124, 132, 134, 154, 156, 164, 166,168, 170, 172 |
138, 150 |
|
Примечание: 1. В скобках взяты числа пазов, при которых возможно повышение вибрации двигателей.
2. Звёздочкой отмечены числа пазов, применяемые в основном в машинах малой мощности.
Таблица 9.
Коэффициенты kB для расчёта диаметра вала асинхронных двигателей.
h, мм |
50–63 |
71–250 |
280–355 |
400–500 |
|||
2p |
2–6 |
2–8 |
2 |
4–12 |
4 |
6 |
8–12 |
kB |
0,19 |
0,23 |
0,22 |
0,23 |
0,20 |
0,23 |
0,25 |
Таблица 10.
Основная кривая намагничивания
СТАЛЬ 2013.
B, Тл |
0 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
H, А/м |
||||||||||
0,4 |
56 |
56 |
57 |
58 |
59 |
60 |
60 |
61 |
61 |
62 |
0,5 |
63 |
63 |
64 |
65 |
66 |
67 |
67 |
68 |
68 |
69 |
0,6 |
70 |
70 |
71 |
72 |
73 |
74 |
74 |
75 |
76 |
77 |
0,7 |
78 |
79 |
80 |
81 |
82 |
83 |
84 |
85 |
86 |
87 |
0,8 |
88 |
89 |
90 |
91 |
92 |
93 |
94 |
95 |
96 |
97 |
0,9 |
99 |
100 |
101 |
102 |
103 |
104 |
105 |
106 |
107 |
108 |
1,0 |
110 |
111 |
113 |
114 |
115 |
117 |
118 |
120 |
121 |
123 |
1,1 |
125 |
126 |
127 |
128 |
129 |
132 |
133 |
134 |
136 |
138 |
|
141 |
146 |
152 |
158 |
164 |
170 |
176 |
182 |
188 |
194 |
1,3 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
1,4 |
300 |
320 |
350 |
380 |
410 |
430 |
460 |
500 |
540 |
580 |
1,5 |
620 |
670 |
780 |
890 |
1000 |
1130 |
1240 |
1350 |
1460 |
1580 |
1,6 |
1700 |
1860 |
2020 |
2180 |
2340 |
2500 |
2700 |
2800 |
3000 |
3200 |
1,7 |
3400 |
3700 |
4000 |
4300 |
4700 |
5000 |
5400 |
5800 |
6200 |
6600 |
1,8 |
7000 |
7500 |
8000 |
8500 |
9200 |
10000 |
10600 |
11200 |
11800 |
12400 |
1,9 |
13000 |
13600 |
14200 |
14800 |
15600 |
16500 |
17300 |
18100 |
18900 |
19800 |
2,0 |
20700 |
22600 |
24400 |
26300 |
28100 |
30000 |
36000 |
42000 |
48000 |
54000 |
2,1 |
60000 |
67000 |
74000 |
81000 |
88000 |
95000 |
102000 |
109000 |
116000 |
123000 |
2,2 |
130000 |
138000 |
146000 |
154000 |
162000 |
170000 |
178000 |
186000 |
194000 |
202000 |
2,3 |
210000 |
218000 |
226000 |
234000 |
242000 |
250000 |
258000 |
266000 |
274000 |
282000 |
2,4 |
290000 |
298000 |
306000 |
314000 |
322000 |
330000 |
338000 |
346000 |
354000 |
362000 |
Таблица 11.
Кривая намагничивания для ярма асинхронных двигателей
СТАЛЬ 2013.
B, Тл |
0 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
H, А/м |
||||||||||
0,4 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
58 |
59 |
60 |
61 |
62 |
0,5 |
64 |
65 |
66 |
67 |
69 |
71 |
72 |
74 |
76 |
78 |
0,6 |
80 |
81 |
83 |
85 |
87 |
89 |
91 |
93 |
95 |
97 |
0,7 |
100 |
102 |
104 |
106 |
108 |
111 |
113 |
115 |
118 |
121 |
0,8 |
124 |
126 |
129 |
132 |
135 |
138 |
140 |
143 |
146 |
149 |
0,9 |
152 |
155 |
158 |
161 |
164 |
168 |
171 |
174 |
177 |
181 |
1,0 |
185 |
188 |
191 |
195 |
199 |
203 |
206 |
209 |
213 |
217 |
|
221 |
225 |
229 |
233 |
237 |
241 |
245 |
249 |
253 |
257 |
1,2 |
262 |
267 |
272 |
277 |
283 |
289 |
295 |
301 |
307 |
313 |
1,3 |
320 |
327 |
334 |
341 |
349 |
357 |
365 |
373 |
382 |
391 |
1,4 |
400 |
410 |
420 |
430 |
440 |
450 |
464 |
478 |
492 |
506 |
1,5 |
520 |
542 |
564 |
586 |
608 |
630 |
654 |
678 |
702 |
726 |
1,6 |
750 |
788 |
826 |
864 |
902 |
940 |
982 |
1020 |
1070 |
1110 |
1,7 |
1150 |
1220 |
1290 |
1360 |
1430 |
1500 |
1600 |
1700 |
1800 |
1900 |
1,8 |
2000 |
2160 |
2320 |
2490 |
2650 |
2810 |
2960 |
3110 |
3270 |
3420 |
1,9 |
3570 |
3800 |
4030 |
4260 |
4490 |
4720 |
4930 |
5140 |
5350 |
5560 |
2,0 |
5770 |
6000 |
6300 |
6600 |
7000 |
7400 |
7900 |
8400 |
9000 |
9700 |
Таблица 12.
Кривая намагничивания для зубцов асинхронных двигателей
СТАЛЬ 22013.
B, Тл |
0 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
H, А/м |
||||||||||
0,4 |
124 |
127 |
130 |
133 |
136 |
138 |
141 |
144 |
147 |
150 |
0,5 |
154 |
157 |
160 |
164 |
167 |
171 |
174 |
177 |
180 |
184 |
0,6 |
188 |
191 |
194 |
198 |
201 |
205 |
208 |
212 |
216 |
220 |
0,7 |
223 |
226 |
229 |
233 |
236 |
240 |
243 |
247 |
250 |
253 |
0,8 |
256 |
259 |
262 |
265 |
268 |
271 |
274 |
277 |
280 |
283 |
0,9 |
286 |
290 |
293 |
297 |
301 |
304 |
308 |
312 |
316 |
320 |
|
324 |
329 |
333 |
338 |
342 |
346 |
350 |
355 |
360 |
365 |
1,1 |
370 |
375 |
380 |
385 |
391 |
396 |
401 |
406 |
411 |
417 |
1,2 |
424 |
430 |
436 |
442 |
448 |
455 |
461 |
467 |
473 |
479 |
1,3 |
486 |
495 |
504 |
514 |
524 |
533 |
563 |
574 |
584 |
585 |
1,4 |
586 |
598 |
610 |
622 |
634 |
646 |
658 |
670 |
683 |
696 |
1,5 |
709 |
722 |
735 |
749 |
763 |
777 |
791 |
805 |
820 |
835 |
1,6 |
850 |
878 |
906 |
934 |
962 |
990 |
1020 |
1050 |
1080 |
1110 |
1,7 |
1150 |
1180 |
1220 |
1250 |
1290 |
1330 |
1360 |
1400 |
1440 |
1480 |
1,8 |
1520 |
1570 |
1620 |
1670 |
1720 |
1770 |
1830 |
1890 |
1950 |
2010 |
1,9 |
2070 |
2160 |
2250 |
2340 |
2430 |
2520 |
2640 |
2760 |
2890 |
3020 |
2,0 |
3150 |
3320 |
3500 |
3680 |
3860 |
4040 |
4260 |
4480 |
4700 |
4920 |
2,1 |
5140 |
5440 |
5740 |
6050 |
6360 |
6670 |
7120 |
7570 |
8020 |
8470 |
2,2 |
8920 |
9430 |
9940 |
10460 |
10980 |
11500 |
12000 |
12600 |
13200 |
13800 |
2,3 |
14400 |
15100 |
15800 |
16500 |
17200 |
18000 |
18800 |
19600 |
20500 |
21400 |
Таблица 13.
К расчёту размеров лобовых частей катушек всыпной обмотки.
-
Число полюсов 2p
Катушки статора
Лобовые части не изолированы
Лобовые части изолированы лентой
КЛ
КВЫЛ
КЛ
КВЫЛ
2
1,20
0,26
1,45
0,44
4
1,30
0,40
1,55
0,50
6
1,40
0,50
1,75
0,62
≥8
1,50
0,50
1,90
0,72
Таблица 14.
Расчёты формулы для определения коэффициента магнитной проводимости пазового рассеяния фазных обмоток λП.
-
РисунокТип обмотки
Расчётные формулы
15, а
Двухслойная
Однослойная
15, б
Двухслойная
15, в
Двухслойная
Однослойная
Продолжение табл. 14.
15, г, д, з
Двухслойная и
однослойная
15, е, ж, и
Двухслойная и
однослойная
Таблица 15.
Расчётные формулы для определения коэффициента магнитной проводимости пазового рассеяния короткозамкнутых роторов.
Рисунок |
Расчётные формулы |
17, а |
|
17, б |
|
17, в |
|
17, г |
|
17, д |
|
17, е |
|
17, ж |
|
Примечания: 1. Для номинального режима kД =1.
2.Для
закрытых пазов по рис. (17, з, и) во всех
расчётных формулах вместо слагаемого
hШ
/ bШ
подставлять для пазов по рис. (17, з)
и по рис. (17, и)
где hШ —толщина перемычки над пазом, м; I2 — тока ротора, А.
Таблица 16.
Удельные потери в стали асинхронных двигателей и значение β при толщине листов 0,5 мм.
-
Марка стали
p1,0/50 ,Вт/кг
β
2013, 2011, 2211
2,5–2,6
1,5
2312
1,75
1,4
2411
1,6
1,3
Таблица 17.
Формуляр расчёта рабочих характеристик асинхронного двигателя.
P2Н =……кВт; U1Н =……В; I1Н=……А; 2p=……; PСТ + PМЕХ =……кВт; PДОБ.Н =……кВт; I0А =……А; I0Р ≈ Iμ =……А;
r1 =……Ом; r'2 =……Ом; c1 =……; a' =……; a =……Ом; b' =……; b =……Ом.
№ П/П |
Расчётная формула |
Единица |
Скольжение |
||||
0,003 |
0,01 |
0,015 |
…… |
sН |
|||
1 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
Ом |
|
|
|
|
|
3 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
4 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
5 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
6 |
|
А |
|
|
|
|
|
7 |
|
— |
|
|
|
|
|
8 |
|
— |
|
|
|
|
|
9 |
|
А |
|
|
|
|
|
10 |
|
А |
|
|
|
|
|
11 |
|
А |
|
|
|
|
|
12 |
|
А |
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 17. |
|||||||
13 |
|
кВт |
|
|
|
|
|
14 |
|
кВт |
|
|
|
|
|
15 |
|
кВт |
|
|
|
|
|
16 |
|
кВт |
|
|
|
|
|
17 |
|
кВт |
|
|
|
|
|
18 |
|
кВт |
|
|
|
|
|
19 |
|
— |
|
|
|
|
|
20 |
|
— |
|
|
|
|
|
Таблица 18.
Данные расчёта пусковых характеристик двигателя.
P
2
=……кВт; 2p=……; UН
=……В; x12П =……Ом; x1
=……Ом; x'2
=……Ом; r1 =……Ом; r'2
=……Ом; I'1Н
=……A;
I'2Н =……A; sН =…… .
№ П/П |
Расчётная формула |
Единица |
Скольжение |
|||||
1 |
0,8 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,15 |
|||
1 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 18. |
||||||||
7 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
9 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
12 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
13 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
14 |
|
А |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
А |
|
|
|
|
|
|
16 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
17 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
Таблица 19.
Средние значения коэффициента K для асинхронных двигателей 4A.
-
Исполнение двигателя по способу защиты
Число полюсов двигателя 2p
2
4
6
8
10
12
IP44
0,22
0,20
0,19
0,18
0,17
0,16
IP23
0,84
0,80
0,78
0,76
0,74
0,72
Таблица 20.
Удельное электрическое сопротивление материала проводников обмотки.
Тип обмотки |
Материал |
Удельное электрическое сопротивление, Ом*м, при температуре С. |
||
20 |
75 |
115 |
||
|
Медь |
|
|
|
Короткозамкнутые роторы асинхронных машин |
Алюминиевые шины |
|
|
|
Алюминий литой |
|
|
|
|
Примечание: Удельное
сопротивление алюминия после заливки
в пазы машины несколько повышается в
связи с образованием некоторого
количества раковин (воздушные включения)
и изменением структуры при охлаждении
в узких пазах. Поэтому в расчетах примем
удельное сопротивление литой алюминиевой
обмотки роторов асинхронных машин
равной
Ом*м при
температуре 75 С и
Ом*м при температуре 115 С.
Приложение 2.
Рисунки.
300
200
100
мм
а)
а– со степенью защиты IP44; б– с IP23.
Рис 1. Высота оси вращения h двигателей серии 4А различной мощности и частоты вращения.
Рис 2. Значение коэффициента kE .
52
а – двигатель мощностью до 30 кВт; б – двигатель мощностью до 400 кВт.
Рис 3. Примерные значения КПД и cos φ асинхронных двигателей серии 4А со степенью защиты IP44.
Рис 4. Примерные значения КПД и cos φ асинхронных двигателей серии 4А со степенью защиты IP23.
53
б)
а.– При высоте оси вращения h132 мм.; б.–При h=160÷250 мм.; в. – При h280 мм.
Рис. 5. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей серии 4А со степенью защиты IP44.
а – при высоте оси вращения h=160÷250 мм; б – при h280 мм.
Р
54
а – со степенью защиты IP44;
б – с IP23.
Рис.
7. Отношение
у двигателей серии 4А.
1.– при h90 мм;
2.– при 90<h250 мм;
3.– при h>250 мм.
Рис. 8. Зубцовое деление статора асинхронных двигателей со всыпной обмоткой.
55
а – со степенью защиты IP44, h132 мм; б – то же при h=160÷250 мм; в – то же при h=280÷355 мм (при продувном роторе); г – со степенью защиты IP23, при h=160÷250 мм;
д – то же при h=280÷355 мм; е – то же при U=6000 В.
Р
56
Рис. 10. К расчёту размеров зубцовой зоны всыпной обмотки статора.
Рис. 11. К выбору воздушного зазора в асинхронных двигателях.
57
Рис. 12. Коэффициент ki в зависимости от cos φ.
а – полузакрытые; б – закрытые.
Рис. 13. Грушевидные пазы короткозамкнутого ротора.
а – со сварной обмоткой; б – с литой обмоткой.
Рис. 14. Размеры замыкающих колец короткозамкнутого ротора.
58
Рис. 15. К расчету коэффициентов магнитной проводимости пазов статора.
Р
59
а – коэффициент ∆Z в зависимости от размерных соотношений bШ/t и bШ/δ;
б – коэффициент k/ в зависимости от дробной части числа q; в – коэффициент k/ в зависимости от укорочения шага обмотки β; г – коэффициент kβ// в зависимости от укорочения шага обмотки β и дробной части числа q; д – коэффициент kск’ в зависимости от соотношения t2/t1 и относительного скоса пазов βск.
Р
60
а
– зависимость
;
б – пульсации индукции в воздушном
зазоре.
Рис. 18. К расчёту поверхностных потерь в асинхронной машине.
Рис. 19. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
61
61
Рис. 20. Кривые φ и φкр в функции приведённой высоты ξ (φ≈ξ-1 при ξ>4 и φ≈4ξ 4/15 при ξ<1 ).
62
Рис. 21. Зависимость коэффициента φ// от приведённой высоты ξ (φ’=3/2ξ при ξ>4).
Рис. 22. Функция xδ в зависимости от фиктивной индукции Bфδ.
б)
а – при h<160 мм; б – при h=160÷250 мм.
Рис. 23. Среднее значение коэффициента теплоотдачи с поверхности α1 и подогрева воздуха αβ для асинхронных двигателей исполнения IP44.
63
Рис. 24. Средние значение коэффициентов теплопроводности λ/экв внутренней изоляции катушек всыпной обмотки из эмалированного провода.
Рис. 25. Средние значения периметра поперечного сечения ребер асинхронных двигателей серии 4A.
а – при h=160÷250 мм; б – при h>250 мм.
Р
64
Список литературы
Проектирование электрических машин. Под ред. И.П.Копылова. М. : Энергия, 1980. 496с.
Справочник по электрическим машинам. В двух томах. Под общей редакцией И.П.Копылова и Б.К.Клокова. М. : Энергоатомиздат, 1989. 688с.
Б
65
елоусов П.С. Расчет и конструирование асинхронных машин. Учебное пособие. Санкт-Петербург : СПГУВК, 1993. 102с.

1,2
1,1
1,0
2
11
Обмотка
из медных проводов или неизолированной
меди