Расчёт асинхронного электродвигателя по известным размерам его сердечника

где y - шаг обмотки, выраженный числом пазов, .

Длина лобовой части обмотки, мм:

где и B - коэффициенты, значения их приведены в таблице [1Т.3].

Средняя длина полувитка обмотки статора, мм:

Масса  меди обмотки статора без изоляции, кг:

  где 8,9 - плотность меди.

 

                                        7. Расчет магнитной цепи. 

Намагничивающая сила (магнитодвижущая сила МДС) воздушного зазора, А:

где - магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл;

       - коэффициент воздушного зазора, определяемый из выражения:

      

где - см. задание.

МДС в зубцах статора, А:

где - напряженность магнитного поля в зубцах статора, определяемое по кривой намагничивания [1Т.4] с учетом значения .

МДС в зубцах ротора, А:

где - напряженность магнитного поля в зубцах ротора, определяемое по кривой намагничивания [1Т.4] с учетом значения .

МДС в ярме статора, А:

где - напряженность магнитного поля статора, определяемая по кривой намагничивания [1Т.5] с учетом значения ;

       - длина средней силовой линии в спинке (ярме) статора, мм:

         

где  - в задании.

МДС в ярме ротора, А:

где - напряженность магнитного поля ротора, определяемая по кривой намагничивания [1Т.5] с учетом значения ;

       - длина средней силовой линии в спинке (ярме) ротора, мм:

       

где  - в задании.

Полная магнитодвижущая сила магнитной цепи двигателя на пару полюсов:

Намагничивающий ток (ток холостого хода) электродвигателя, А:

где P - число пар полюсов;

      m - число фаз;

      W - число витков;

      - обмоточный коэффициент ( =0,9).

Ток холостого хода, %:

где - ток холостого хода;

       - номинальный ток двигателя.

 

                         8. Расчет потерь мощности двигателя. 

                                             8.1 Основные потери в стали.

Основные потери в стали находятся из выражения:

где - удельные потери стали при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц, Вт/кг, принимаем =2,5 - 2,6 Вт/кг;

      - показатель степени, учитывающий зависимость потерь в стали от частоты перемагничивания; для большинства сталей =1,3 - 1,5;

       - коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения магнитного потока в ярме и зубцах статора; для двигателей < 250кВт следует принять , ;

      - индукция в ярме и зубцах статора;

      - масса стали ярма и зубцов статора, кг;

            

      где - удельная масса стали, = 7,8 ∙ кг/ ;

Добавочные потери в стали:

Полные потери в стали, Вт:

 

                     8.2 Расчет электрических потерь во всех фазах обмотки статора.

Электрические потери:

во всех фазах обмотки статора, кВт:

где - число фаз обмотки статора;

      - ток обмотки статора;

      - активное сопротивление фазы обмотки статора, Ом;

      ,  

       где - удельное сопротивление материала обмотки, ;                           

       L - общая длина эффективных проводников фазы обмотки, м,  

      - сечение эффективного проводника обмотки, , ;

для медной обмотки статора при температуре 115 :

,

где - средняя длина витка обмотки, м;

       - число витков фазы, 

где - длина пазовой части витка, = ;

для катушек всыпной обмотки статора:

,

где - длина лобовой части витка, м;

       - коэффициент лобовой части [1Т.6] ;

       - средняя длина катушки, м:

            

       В - длина вылета прямоугольной части катушки от торца сердечника до начала отгиба  лобовой части, м (В = 0,015 м).

   

 

                        8.3 Расчет электрических потерь в обмотке ротора.

Ток в обмотке ротора, А:

где - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания на отношение , принять =0,9;

       - ток обмотки статора, из паспорта выбранного двигателя или определить из выражения:

      

       - коэффициент приведения токов:

      

где - число фаз обмотки статора и ротора, для короткозамкнутого ротора: ;

     

       если пазы ротора не имеют скосов.

Приведенный ток обмотки ротора, А:

Активное сопротивление фазы обмотки ротора, Ом:

где - сопротивление стержня, Ом;

       - сопротивление участка замыкающего кольца между двумя соседними стержнями, Ом;

       - длина стержня, м;

       - сечение стержня, ;

       - удельное сопротивление материала стержня и кольца при расчетной температуре, Ом∙м;

      ;

      - средний диаметр замыкающих колец, м,;

       - число пазов (стержней) ротора;

       - сечение замыкающего кольца, ;

       - синус угла сдвига между векторами токов стержней обмотки ротора:

       

Площадь сечения стержня, :

где - плотность тока в стержне литой обмотки, принять равной

Площадь сечения замыкающих колец, :

где

Приведенное значение к числу витков обмотки статора, Ом:

Электрические потери в обмотке ротора, кВт:

где - число фаз в обмотке статора ( =28).

 

                                     8.4 Расчет механических потерь.

Механические потери - потери на трение и мощность, расходуемые на вентиляцию.

В двигателях с внешним обдувом (0,1≤ ≤0,5 м), Вт:

где =1,3(1 - )  при 2Р ≥ 4.

Добавочные потери, кВт, следует принять равными:

 

                                   8.5 Расчет коэффициента полезного действия.

Коэффициент полезного действия рассчитываем по формуле:

где  - суммарные потери мощности, кВт,

 
 

                                 8.6 Расчет тока холостого хода двигателя.

Ток холостого хода двигателя рассчитывается по формуле:

где - активная составляющая тока холостого хода, А;

       - намагничивающий ток, А.

Коэффициент мощности при холостом  ходе двигателя:

 

                                                             Заключение. 

Выбранный электродвигатель серии 4А с соединением обмоток Y/ 660/380, 4А180М8У3.

Табличные данные: мощность P = 15кВт, I = 32 А при , частота вращения n =750 об/мин, КПД - 87%, .

Расчетные суммарные потери энергии составляют 6,75кВт.

В зависимости от степени загрузки:

ток обмотки статора изменяется от 1,87А до 32А;

коэффициент полезного действия изменяется от 55% до 87%;

коэффициент мощности изменяется от 0,2 до 0,82. 

                    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                         Список используемой литературы 

1. Лобанов В.С. Ремонт электрооборудования, методические указания по выполнению расчетно - графической работы. - Кострома, КГСХА, 2008. - 22 с.

2. Гайдукевич В. И. Справочное пособие электромонтера в строительстве. - М.: Стройиздат, 1986. - 254 с.

3. Копылов И. П. Электрические машины. - М.: ЭАИ, 1986.