Магнитное напряжение зубцового слоя статора, А,

При прямоугольных полуоткрытых и открытых пазах статора (рис. 5.6, бив) магнитная индукция в минимальном сечении зубца Ьг1 равна, Тл,

Вггта. = КгЬ.гт,п- (5.157)

При Bzimaxl,S Тл напряженность поля Hi определяют по таблицам намагничивания для зубцов (см. приложение П.2) по магнитной индукции в сечении зубца на высоте 7з наиболее узкой его части, Тл,

гЦ1/3)

6 к/ Kl 21(1/3)

где 6г1(1/3)- ширина зубца в расчетном сечении:

(5.158) (5.159)

При 5zi>1.8 Тл напряженность поля определяют в трех поперечных сечениях зубца: минимальном, шириной Ьгшт (5.20), мак-симальном

(5.160) (5.161)

И среднем

йср = 0.5 {ргшах + &zlmJn)-

Максимальное зубцовое деление, мм,

t[ = n{D,+2K,)IZ,.

(5.162)

Магнитная индукция в максимальном и среднем сечениях зуб ца, Тл,

(5.163) (5.164)

Затем по кривым намагничивания для зубцов (см. приложение П.2) определяют напряженность поля Нгшах, Hzicp и Hzimin, при ЭТОМ расчет коэффициентов, учитывающих ответвление магнитного потока в паз, ведут ло формулам:

для Bzimax

КхтахФгХгпгпКъ (5-165)

ДЛЯ Вг1,

ДЛЯ Bzl

nlmln ~~ hlzlmax с1

ор - 0,5 {kjixmax + Imin)

(5.166)

(5.167)

Если же значения магнитной индукции в расчетных сечениях зубца мало отличаются от 1,8 Тл или же меньше 1,8 Тл, то соответствующее значение напряженности поля определяют по табли-

цам намагничивания для зубцов без расчета коэффициентов, учитывающих ответвление магнитного потока в паз.

Расчетное значение напряженности поля в зубце статора, А/м,

Hzl = (г1та. + Н , + Я,1 ,)/6. (5.168)

(5 напряжение зубцового слоя статора определяют по

Зубцовый слой ротора. При овальных полузакрытых и закрытых пазах ротора (см. рис. 5.7, а, б) зубцы имеют параллельные стенки и магнитная индукция в зубце, Тл,

5г2 = 5бУс2*22- (5.169)

При 5z2<I,8 Тл напряженность поля в зубце Ягг определяют по таблицам намагничивания для зубцов (см. приложение П.2). При 5z2>l,8 Тл напряженность поля Яг определяют по кривым намагничивания для зубцов, при этом коэффициент, учитывающий ответвление части магнитного потока в паз,

*П2 = 2(l/3)/Ac2z2 (5.170)

hv.z) = n{D-4Ji,)IZ. (5.171)

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора при овальных пазах, А,

- (h, - 0,44) 10-3, (5 172)

где dn2 - диаметр малой окружности по рис. 5.7, а и б, мм.

Если пазы ротора бутылочные закрытые (см. рис. 5.7,г), то магнитная индукция в среднем сечении зубца верхней части паза Bz2B равна

Z2B - 2/02 Z2B,

&Z2B==

(2-22-2)

(5.173)

(5.174)

Напряженность поля Hz2b определяют по кривым намагничивания для зубцов (см. приложение П.2).

Магнитное напряжение верхней части зубца, А,

Z2B - z2B22B 10 2. = К + К-

(5.175) (5.176)

г2в 2 t мг

Магнитная индукция в нижней части бутылочного паза определяется по (5.173) с заменой &z2b на бггн, мм:

Кг. = (Ц (2 - 2м2 - 2/12 - п2) - 2- (5.177)

Если В22н1,8Тл, то напряженность поля определяют по таблицам намагничивания для зубцов (см. приложение П.2).

Магнитное напряжение нижней части зубца, А,

.L -10-3

Рг2н -~ z2hz2h

(5.178)

.2 = 2 + 0.5(п2 + - (5.179)

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора при бутылочном пазе. А,

/.2 =/.2в +/.2н. . (5.180)

Если Вг2н>1,8Тл, то Hz2h определяют по кривым намагничивания для зубцов (см. приложение П.2). При этом коэффициент

Йп2(1/2) = н(1/2)/Йс2г2н. (5.181)

где 2н(1/2) - шаг по нижней части паза на высоте V2 от нижней части зубца (см. рис. 5.7,г), мм:

/2н(1/2) = {n/Z,) (D, - 2h + h,). (5.182)

При прямоугольных полузакрытых пазах (рис. 5.19,6) магнитная индукция в наиболее узком месте зубца, Тл,

Вг2гпах = В& У&сг b.rnin- (5.183)

При Bz2max<:h8 Тл напряжснность поля Нг2 опрсдсляют по магнитной индукции на 7з высоты зубца, считая от его наиболее узкого места, Тл:

5й(1/з) = Вб У&г2(1/з) *c2. (5.184)

где &z2(i/3) *- ширина зубца в расчетном сечении, мм:

Ьгццъ) = n/Z [D, - (4/3) hj - &п2. (5.185)

Напряженность поля определяют по таблицам намагничивания для зубцов (см. приложение П.2).

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора. А,

/.2 = Я /I -10-3. (5.186)

Если же Вг2тах>1,8 Тл, ТО напряженность поля находят в трех расчетных сечениях зубца - минимальном, среднем и максимальном, а затем определяют расчетное значение напряженности поля в зубце ротора, А/м,

Н,2 = (zzma. + 4Я,2ср + H minW

(5.187)

Порядок определения слагаемых выражения (5.187) аналогичен расчету Hzi при ВгшахЖ Тл для прямоугольных пазов статора с учетом рис. 5.19,6.

Используя полученные значения МДС воздушного зазора t(, и зубцовых слоев статора Fzi и ротора Fz2, определяют коэффициент магнитного насыщения зубцов двигателя

kz{F,+F + F )/F,. (5.2 8)

Спинка статора. Магнитная индукция в спинке статора, Тл, S,i = 0,5a;Ti56 :ci/ici. (5.189)

Напряженность магнитного поля Hci определяют следующим образом [1]: при 2р>4, а также при 2р = 2 и 5ci<I,4 Тл для определения Яс1 пользуются таблицами намагничивания для спинки машин переменного тока; при 2р = 2 и 5ci>I,4 Тл для определения Яс1 пользуются основными таблицами намагничивания (см. приложение П.2), при этом расчетное значение 5oi по (5.189) уменьшают на 0,4 Тл.

Магнитное напряжение спинки статора, А.

=cl = Я L 10- (5.190)

где Lci - длина средней силовой линии в спинке статора, мм:

L,i = {n/2p){D,-ha). (5.191)

Спинка ротора. Магнитную индукцию в спинке ротора Вс2 определяют по (5.189) с заменой hd на hc2 и kci на kc2. Напряженность поля Яс2 определяют следующим образом: при 2р=2 - по основным таблицам намагничивания соответствующей марки электротехнической стали, а при 2р4 -по таблицам намагничивания для спинки сердечника машин переменного тока (см. приложение

Магнитное напряжение спинки ротора. А,

,2 = Я,2/.,2-10-з, (5.192)

где Lc2 - длина средней силовой линии в спинке ротора, мм:

= [(л/2р) (D, - 2/1,2 - 1г )] + h . (5.193)

При наличии в сердечнике ротора аксиальных вентиляционных каналов диаметром dh2 длину средней силовой линии принимают равной, мм,

L;2 = L,2+1,3d . (5.194)

Намагничивающий ток. Коэффициент насыщения магнитной цепи двигателя

k = 2Ff2F6, (5.195)

где 2F - МДС на пару полюсов, А (5.151). Намагничивающий ток. А,

/ft = p2f/0,9mi w, йобь (5.196)

в процентах номинального тока

V/, = lOO i oM. (5.197)

Коэффициент магнитного рассеяния обмотки статора

(n = xjx; (5.198)

здесь Xi - индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора (5.79); Хт - главное индуктивное сопротивление обмотки статора, соответствующее основной гармонике. Ом:

x = k,UII, (5.199)

или в относительных единицах

Х.*=т/1ном/1. (5.200)

Если и при этом 0ц>О,О5, то определяют ЭДС холосто-

го хода, В,

£o = i/(l+<ц). (5.201)

Если отличие от E=kEUi превышает 5 %, то расчет магнитной цепи следует повторить при значении магнитной индукции в зазоре В а, измененной пропорционально отношению EqIE.

Глава шестая

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК

И УПРОЩЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

6.1. ПОТЕРИ И КПД АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

В процессе преобразования энергии в электрической машине возникают потери мошности, т. е. часть мошности, поступаюшей в машину, рассеивается в ней, преобразуясь в теплоту. По этой причине мощность на выходе машины Рг меньше подводимой мошности Pi на потери 2Я:

2 = 1 -2Я.

Потери в электрической машине разделяются на основные и добавочные.

Основные потери -это потери, связанные с основными электромагнитными и механическими процессами, происходящими в электрической машине. Основные потери разделяются на магнитные, электрические и механические.

Основные магнитные потери в асинхронном двигателе - это потери в ферромагнитных участках магнитной цепи в процессе их перемагничивания основным магнитным потоком. Эти потери складываются из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи в спинке и зубцовом слое сердечника статора. Основные магнитные потери в сердечнике ротора в практических расчетах не учитываются из-за их малого значения, обусловленного малой частотой перемагничивания ротора h=f\S, где s - скольжение. В ре-, жиме номинальной нагрузки асинхронных двигателей общего назначения скольжение Shom = 16%, что соответствует частоте перемагничивания сердечника ротора /2==0,5н-3 Гц.

Основные магнитные потери в спинке статора, Вт,

(6.1)

,с1 = м.х 1,0,50 ( 50)РВ.ОеГ.

основные магнитные потери в зубцовом слое статора, Вт,

M.i = M,x,o;5o(/i/50)P52,G , (6.2)

где м,т=1,7 - технологический коэффициент, учитывающий увеличение магнитных потерь из-за наличия в сердечнике статора дефектов, возникающих при штамповке листов, их сборке и последующей обработке пакетов (наклепы по краям пластин, заусенцы и т. п.); р - показатель степени, зависящий от марки стали; Pi,o/5o- удельные магнитные потери, т. е. потери, происходящие в 1 кг стали при перемагничивании с частотой 50 Гц в магнитном поле с индукцией 1,0 Тл. Ниже приведены значения показателя степени р и удельных потерь Pi,o/5o для некоторых марок электротехнической стали:

Марка стали р в т/кг

2013 .............. 1,5 2,50

2211.............. 1,5 2,6

2312.............. 1,4 1,75

2411.............. 1,3 1,60

Магнитные индукции в спинке статора Bci и в зубцовом слое статора Bzi принимаются из расчета магнитной цепи. При этом если зубцы статора имеют параллельные стенки, то Вг1=Вг1(1/з).

Расчетные массы стали, кг, спинки статора Gci и зубцового слоя Gzi определяются по формулам

Gel = 7,8 10-6 /. i, fy (g 3)

G,i = 7,8 10-s I, k [h n (Di + - S ZJ, (6.4)

где Sni - площадь паза, мм (5.19).

При частоте переменного тока /i = 50 Гц формулы для расчета основных магнитных потерь в спинке и в зубцовом слое статора, Вт, имеют вид

м,с1 = .хЛ,о/5о52,0 ; (6.5)

M.I=M.x,0/50 52iGl. (6.6)

Основные магнитные потери в асинхронном двигателе, Вт,

Рм = Ям.с1 + Puzl. (6.7)

Основные электрические потери - это потери на нагрев обмоток статора и ротора проходящими по этим обмоткам токами. Основные электрические потери в обмотке статора, Вт,

Я = / ,/?/,; (6.8)

основные электрические потери в обмотке ротора, Вт,

Рэ2= г2Ч; = тг;, . (6.9)

где /] и /-2 - активные сопротивления фазных обмоток статора и ротора, приведенные к расчетной рабочей температуре, соответст-