Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

 

 

В качестве базовой модели двигателя выбрал двигатель марки 4A200L8УЗ, высота оси вращения мм, технические данные которого сведены в таблицу 1.

Таблица 1 —Технические данные двигателя базовой модели

Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Скольжение, %	КПД, %
4A200L8УЗ		2,7	88,5	0,84

 

Продолжение таблицы 1

	1,2

 

Определяем расчетную мощность машины:

 

,(1.1)

 

где Вт — мощность двигателя;

— коэффициент, равный отношению ЭДС к номинальному напряжению, выбирается по рисунку 2.1 [1] в зависимости от числа полюсов и внешнего диаметра магнитопровода статора;

 

Вт.

 

Определяем полюсное деление:

 

, (1.2)

 

где — диаметр внутренней поверхности статора;

здесь м — внешний диаметр сердечника статора, выбирается по таблице 2.1 [1] в зависимости от высоты оси вращения м, так как в задании данный размер не оговаривается, принимаем высоту оси вращения базовой модели,

— коэффициент равный отношению внутреннего диаметра к внешнему, выбирается по таблице 2.2 в зависимости от числа полюсов .

 

м.

 

м.

 

Определяем расчетную длину машины:

 

, (1.3)

 

где — коэффициент формы поля;

— расчетный коэффициент полюсного перекрытия;

— обмоточный коэффициент;

А/м² — линейная токовая нагрузка, выбирается по рисунку 2.3 [1];

Тл — магнитная индукция в воздушном зазоре;

— частота вращения ротора;

 

об/мин;

 

м.

 

Значения коэффициентов и зависят от распределения магнитной индукции в зазоре машины. В начале расчета рассматриваем магнитное поле синусоидальным.

Критерием правильного выбора главных размеров машин является отношение . Условие выполняется.

Длина машины , следовательно, магнитопровод статора выполняется без радиальных каналов, согласно [1] страница 18: .

Выбор воздушного зазора

 

 

Воздушный зазор является одним из основных размеров асинхронного двигателя, так как он влияет на энергетические и виброакустические показатели, на использование активных материалов и надежность машины. Правильный выбор воздушного зазора определяет качество проектируемого двигателя.

Определяем величину воздушного зазора по формуле:

 

; (3.1)

 

мм.

 

Расчет магнитной цепи

 

 

Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя производим для номинального режима работы с целью определения суммарной намагничивающей силы, необходимой для создания рабочего магнитного потока в воздушном зазоре.

Магнитную цепь машины разбиваем на пять характерных участков: воздушный зазор, зубцы статора и ротора, ярмо статора и ротора. Считаем, что в пределах каждого из участков магнитная индукция имеет одно наибольшее характерное направление. Для каждого участка магнитной цепи определяем магнитную индукцию, по значению которой определяем напряженность магнитного поля. По значению напряженности магнитного поля на участках магнитной цепи и соответствующей участку длине силовой линии поля, определяем намагничивающую силу. Необходимую намагничивающую силу определяем как сумму намагничивающих сил всех участков магнитной цепи. Магнитная цепь машины считаем симметричной, поэтому расчет намагничивающей силы выполняем на одну пару полюсов.

Выполняя расчеты магнитной цепи асинхронного двигателя, считаем, что магнитная индукция в воздушном зазоре на поверхности статора и ротора распределена по синусоидальному закону, а по длине силовых линий поля магнитная индукция остается неизменной. В реальных машинах распределение магнитной индукции в воздушном зазоре является не синусоидальным из-за насыщения зубцовых зон ротора и статора. В ярме ротора и статора магнитная индукция по длине силовой линии поля не остается постоянной. Названные особенности распределения магнитного поля в поперечном сечении асинхронного двигателя учитываем в расчетах магнитной цепи, используя специальные кривые намагничивания зубцов и ярма асинхронного двигателя, представленных в таблицах и рисунках приложения В [1].

Определяем магнитное напряжение воздушного зазора:

 

, (5.1)

 

где Гн/м;

— коэффициент воздушного зазора, учитывающий возрастание магнитного сопротивления воздушного зазора, вызванное зубчатым строением поверхностей ротора и статора;

здесь — коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения поверхности статора;

 

;

 

— коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения поверхности ротора. На роторе закрытые пазы, поэтому, согласно [1] страница 42, значение коэффициента равно 1.

 

;

 

А.

 

Определяем магнитную индукцию в зубцах статора:

 

; (5.2)

 

Тл.

 

Определяем магнитную индукцию в зубцах ротора;

 

; (5.3)

 

Тл.

 

Считаем, что весь магнитный поток зубцового деления проходит через зубец, так как согласно [1] страница 42 Тл и Тл, зубец сильно не насыщен. Следовательно, по таблице В3 [1], определяем напряженность, для соответствующих значениях магнитной индукции:

А; А;

Определяем магнитное напряжение зубцовой зоны статора:

 

, (5.4)

 

Ам;

 

Определяем магнитное напряжение зубцовой зоны ротора:

 

, (5.5)

 

где — расчетное значение высоты зубца ротора;

 

м.

 

Ам;

 

Определяем коэффициент насыщения зубцовой зоны:

 

, (5.6)

 

 

Значение коэффициента насыщения зубцовой зоны находится в пределах , согласно [1] страница 43, зубцовая зона хорошо использована, зазор выбран оптимальным.

Определяем магнитную индукцию в ярме статора:

 

, (5.7)

 

где — расчетная высота ярма статора.

 

Тл

 

Определяем магнитную индукцию в ярме ротора:

 

, (5.8)

 

где — расчетная высота ярма ротора, согласно рекомендации [1] страница 44, магнитопровод ротора непосредственно насажен на вал и ;

здесь — высота ярма ротора.

 

м.

 

Тл.

 

Определяем длину силовой линии поля в ярме статора:

 

, (5.9)

 

м.

 

Определяем длину силовой линии поля в ярме ротора:

 

, (5.10)

 

м.

 

Определяем магнитное напряжение ярма статора:

 

, (5.11)

 

где В — напряженность магнитного поля в ярме статора, согласно таблице В.4 [1].

 

.

 

Определяем магнитное напряжение в ярме ротора:

 

, (5.12)

 

где В — напряженность магнитного поля в ярме ротора, согласно таблице В.4 [1].

 

А.

 

Определяем магнитное напряжение всех участков магнитной цепи на пару полюсов:

 

, (5.13)

 

.

 

Определяем коэффициент насыщения магнитной цепи:

 

, (5.14)

 

.

 

Определяем намагничивающий ток:

 

, (5.15)

 

А.

 

Определяем намагничивающий ток в относительных единицах:

 

, (5.16)

 

.

 

Значение намагничивающего тока в относительных единицах находиться в пределах , что свидетельствует, согласно [1] страница 45, размеры машины и размерные соотношения участков магнитопровода выбраны правильно, материалы используются оптимально.

 

Определяем главное индуктивное сопротивление:

 

, (5.17)

 

где , В.

 

Ом.

 

Определяем главное индуктивное сопротивление в относительных единицах:

 

, (5.18)

 

.

 

Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

 

 

В качестве базовой модели двигателя выбрал двигатель марки 4A200L8УЗ, высота оси вращения мм, технические данные которого сведены в таблицу 1.

Таблица 1 —Технические данные двигателя базовой модели

Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Скольжение, %	КПД, %
4A200L8УЗ		2,7	88,5	0,84

 

Продолжение таблицы 1

	1,2

 

Определяем расчетную мощность машины:

 

,(1.1)

 

где Вт — мощность двигателя;

— коэффициент, равный отношению ЭДС к номинальному напряжению, выбирается по рисунку 2.1 [1] в зависимости от числа полюсов и внешнего диаметра магнитопровода статора;

 

Вт.

 

Определяем полюсное деление:

 

, (1.2)

 

где — диаметр внутренней поверхности статора;

здесь м — внешний диаметр сердечника статора, выбирается по таблице 2.1 [1] в зависимости от высоты оси вращения м, так как в задании данный размер не оговаривается, принимаем высоту оси вращения базовой модели,

— коэффициент равный отношению внутреннего диаметра к внешнему, выбирается по таблице 2.2 в зависимости от числа полюсов .

 

м.

 

м.

 

Определяем расчетную длину машины:

 

, (1.3)

 

где — коэффициент формы поля;

— расчетный коэффициент полюсного перекрытия;

— обмоточный коэффициент;

А/м² — линейная токовая нагрузка, выбирается по рисунку 2.3 [1];

Тл — магнитная индукция в воздушном зазоре;

— частота вращения ротора;

 

об/мин;

 

м.

 

Значения коэффициентов и зависят от распределения магнитной индукции в зазоре машины. В начале расчета рассматриваем магнитное поле синусоидальным.

Критерием правильного выбора главных размеров машин является отношение . Условие выполняется.

Длина машины , следовательно, магнитопровод статора выполняется без радиальных каналов, согласно [1] страница 18: .