книги / Проектирование электрических машин

новременно при таких пазах возрас­

Анализ

показывает,

что^у боль­

тает

индуктивное

сопротивление

шинства выполненных асинхронных

рассеяния обмотки ротора и умень­

двигателей общего

назначения

от­

шаются

перегрузочная

способность

ношение X изменяется в достаточно

двигателя и коэффициент мощности

узких пределах. Поэтому для опре­

при номинальном режиме.

требовав

деления

D и /й

можно

предвари­

Полностью

учесть

все

тельно выбрать то или иное отноше­

ния технического задания к характе­

ние

характерное

для

заданного

ристикам двигателя при выборе раз­

исполнения и числа полюсов маши­

меров

магнитопровода

и

обмотки

ны. Это позволит однозначно опре­

машины,

не ориентируясь

на

дан­

делить главные размеры, исходя из

ные выпущенных машин, невозмож­

(6-1). Однако внутренний диаметр

но. Поэтому перед началом расчета

статора непосредственно связан

оп­

следует детально изучить конструк­

ределенными

размерными

соотно­

цию базового двигателя, критически

шениями

с

наружным

диаметром

оценить

принятые в ней

соотноше­

статора Da, в свою очередь опреде­

ния

размеров,

уровни

электромаг­

ляющим

высоту

оси

вращения

ft,

нитных нагрузок и другие данные и

значение

которой

при

проектирова­

лишь после этого приступить к рас­

нии новых двигателей

может

быть

чету.

принято только из стандартного ря­

да высот, установленных ГОСТ.

6-4. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

Наружный диаметр статора дол­

И РАСЧЕТ ОБМОТКИ СТАТОРА

жен также соответствовать

опреде­

Расчет асинхронных

машин

на­

ленным условиям, налагаемым тре­

бованиями раскроя листов электро­

чинают с определения главных раз­

технической стали с наименьшими

меров: внутреннего диаметра стато­

отходами при штамповке. С учетом

ра D и расчетной длины воздушного

этих требований при ручном расче­

зазора /е . Размеры D и k связаны с

те асинхронного

двигателя

более

мощностью,

угловой

скоростью

и

целесообразным

является

выбор

электромагнитными нагрузками вы­

главных

размеров,

основанный

на

ражением машинной постоянной:

предварительном определении высо­

D? /в й

____________ 2

ты оси вращения и увязке этого раз­

(6-1)

мера с наружным диаметром стато­

~~Т'

па6 кв koaABt

ра и последующем расчете внутрен­

•• В начальный период расчета

него диаметра статора D.

В связи с этим

выбор

главных

двигателя все величины, входящие в

размеров проводят в следующей по­

(6-1), кроме синхронной угловой

следовательности.

скорости, неизвестны. Поэтому рас­

Высоту

оси

вращения

предвари­

чет проводят, задаваясь на основа­

тельно

определяют

по

рис.

6-7, а

нии имеющихся рекомендаций

зна­

или б для заданных Р2 и 2р в зави­

чениями

электромагнитных

иагру-

симости

от

исполнения

двигателя.

зок

(А

и

б в),

коэффициентов

(а в,

Из ряда высот

осей

вращения

kB и Аоб), и приближенно определя­

(табл. 6-6) берут ближайшее

к

ют расчетную мощность Р'. Остают­

предварительно

найденному

мень­

ся два

неизвестных

(D и /в),

одно­

шее стандартное значение Л. Следу­

значное

определение

которых

без

ет иметь в виду, что ГОСТ 13267-73

дополнительных условий

невозмож­

определяет

стандартные

высоты

но. Таким условием является отно­

осей вращения

независимо

от

на­

шение IJD или более употребитель­

значения

и

конструктивного

испол­

ное в расчетной практике отношение

нения

асинхронных двигателей,

по­

Х = /в/т. Это отношение в значитель­

этому высота оси вращения любого

ной степени

определяет

экономиче­

проектируемого двигателя

должна

ские данные машин, а также оказы­

быть равна одному из этих значений.

вает

влияние

на характеристики

и

Наружный диаметр

статора

А»

условия охлаждения двигателей.

берут из

второй

строки табл. 6-6 в

11*

163

costp \

2р

у*.V-

\

\

\гр=6

Г

2р=8

г/

2р=10

0=12

Рг

10 0

X

. 2 0 0

300кВт

Далее находят

полюсное

деле­

напряжению, которое

мо­

ние г, м,

жет быть приближенно оп­

х — nD/2p.

(6-3)

ределено по рис. 6-8.

и расчетную мощность Р',

Вт,

Предварительные значения т|

и

Р’ = tnlE =

Р2—

cos ф, если они не указаны

в

за­

,

(6-4)

дании

на

проектирование,

находят­

ijc o s q )

ся по ГОСТ. Приближенные значе­

где Р2— мощность на валу двигате­

ния г] и cos ф могут быть взяты

по

ля, Вт;

кривым

рис. 6-9 и 6-10, построен­

k£ — отношение

ЭДС

обмотки

ным

по

данным двигателей

се­

статора

к

номинальному

рии 4А.

Рис. 6-12. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей серии 4А

со

степенью з а ­

щиты IP23.

а — при высоте осп вращения /I-1G0+250 мм; б — при /1^280 им.

Предварительный

выбор

элек­

Коэффициент

полюсного

пере­

тромагнитных нагрузок

А, А/м, и

крытия а в и коэффициент

формы

Вв , Тд, должен быть проведен особо

поля kH в

асинхронных

машинах

тщательно, так как они определяют

определяются степенью

уплощения

не только расчетную длину сердеч­

кривой поля в зазоре, возникающей

ника, но и в значительной степени

при насыщении зубцов статора и ро­

характеристики машины.

тора, и могут быть достаточно до­

При этом если главные размеры

стоверно определены

только

после

машины зависят

от

произведения

расчета магнитной цепи. Поэтому до

АВЬ [см. (6-1)], то

на

характерис­

расчета

магнитной цепи

удобнее

тики

двигателя

оказывает

сущест­

рассматривать синусоидальное

по­

венно влияние также и соотношение

ле, а влияние уплощения учесть при

между этими величинами. Рекомен­

расчете

магнитного напряжения от­

дации по выбору А и Вь, представ­

дельных участков магнитной

цепи.

ленные в виде кривых на рис. 6-11—

Основываясь

на этом,

значения

ко­

эффициентов

предварительно

при­

6-13

для машин

различной

мощно­

нимают равными:

сти и исполнения, основаны на дан­

ных изготовленных двигателей

[12],

ав = 2 /я « 0 ,6 4 ;

kB=

я /2У 2=1,11.

характеристики которых

удовлетво­

ряют требованиям ГОСТ. На каж­

дом из рисунков даются области их

Предварительное значение обмо­

допустимых значений. При

выборе

точного

коэффициента

k0o\

выбира­

конкретных значений

А и Вь в пре­

ют в зависимости от типа обмотки

делах рекомендуемой области следу­

статора. Для

однослойных

обмоток

ет,

руководствуясь

приведенными

£о0,=0,954-0,96. Для

двухслойных

выше замечаниями, учитывать требо­

и одно-двухслойных

обмоток

при

вания технического

задания

к ха­

2р= 2

следует

принимать

k0oi=

рактеристикам проектируемого дви­

=0,904-0,91

и при большей подюс-

гателя.

ности Аов1=0,914-0,92.

каналами. В двигателях с фазными

Т а б л и ц а

6-8

роторами или со сварной коротко-

Расчетная ширина радиальных каналов Ьк

замкнутой обмоткой пакеты выпол­

при Ьк= 10 мм

няют длиной

40—60 мм.

Крайние

пакеты могут быть более длинными.

в. мм

1.5 1.6

1,7

1.8

1.9

2.0

2.5

3.0

В двигателях с литой короткозамк­

нутой обмоткой ротора число паке­

Ь'к,ш

тов по

технологическим

соображе­

7 ,3 1

7 ,0

6,9

6 ,8

6,7

6 .2

5,7

ниям

из-за

сложности

заливки

I7'1

уменьшают и пакеты выполняют бо­

лее длинными.

Стандартная ширина радиально­

либо из выражения

го воздушного канала между паке­

тами Ьц= 10 мм. Число пакетов лпак

Ь’к = у' б,

(6-14)

и их длина /пак связаны с расчетной

длиной

следующим

соотношением:

где

«пак =

т 21

=

целое число.

2№к/6)«

У

5 +

2 ( V

6)

*

Г 2

моткой

из прямоугольного

провода

fA

при и „ ^ т

В и в

высоковольтных

машинах

t\ зависит

от мощности

и

$

номинального

напряжения

и может

X

быть взято в соответствии с данны­

ми табл. 6-9. В процессе расчета це­

О

0,1

0 ,2

0 ,3

м

лесообразно не

ограничиваться

вы­

Рис. 6-15. Зубцовое деление

статора

асин­

бором

какого-либо

одного

конкрет­

ного зубцового деления,

а

руковод­

хронных двигателей

со

всыпной обмоткой.

ствуясь

приведенными

выше

обмотки,

а

в

машинах

небольшой

соображениями, рассмотреть диапа­

зон возможных значений U в преде­

мощности может также

недопусти­

лах указанных значений

зубцовых

мо

уменьшиться

механическая

делений

tlmin—Umax. ТОГДЭ ВОЗМОЖ­

прочность зубцов. Кроме того, надо

НЫ?. числа пазов статора, соответст­

иметь в виду, что стоимость маши­

вующие

выбранному диапазону

U,

ны с увеличением числа пазов воз­

^lmin

•

^“ltnax

.

•

,

растает,

так

как

увеличиваются

—

nD

7

- 1 -7

—

сложность

штампа и трудоемкость

Tlmax

‘ 1min ■

_

изготовления и укладки обмоток.

(6-16)

Значения U асинхронных

двига­

Окончательное

число

пазов

ста­

телей серии 4А со всыпной обмот­

тора Z\ следует выбирать в полу­

кой показаны на рис. 6-15, на кото­

ченных пределах с учетом условий,

ром зона

1 определяет

возможные

налагаемых требованиями

симмет­

значения

U для небольших двигате­

рии обмотки,

и

желательного

для

лей с высотой

оси

вращения

проектируемой

машины

значения

^ 9 0

мм;

зона 2

определяет

значе­

числа пазов на полюс и фазу q. Чис­

ния t\ более крупных машин

(9 0 <

ло пазов статора в любой обмотке

< Л ^ 2 5 0

мм);

зона 3

определяет

асинхронных

машин должно быть

значения

U многополюсных

двига­

кратно

числу

фаз, а число

q =

телей с

280 мм, выполняемых со

= Z \/2pm в большинстве

асинхрон­

всыпной обмоткой. Обычно двигате­

ных машин должно

быть

целым.

ли с й ^ 2 8 0 мм имеют полужесткую

Лишь в многополюсных

асинхрон­

обмотку, но в многополюсном испол­

ных двигателях иногда

выполняют

нении

при

2 р ^ 1 0

(в двигателях с

числа пазов, при которых q являет­

й = 2 80 и 315

мм)

из-за малой вы­

ся дробным, причем большей частью

соты спинки статора размещение ло­

со знаменателем дробности, равным

бовых

частей

катушек

из

прямо­

двум, например

q = 2 l/2

или

З'/г-

угольного

провода

затруднено,

по­

В отдельных

случаях это

правило

этому такие машины выполняют со

может быть нарушено, однако необ­

всыпной

обмоткой,

имеющей

мяг­

ходимо иметь в виду, что обмотки с

кие, легко поддающиеся

формовке

дробным

q

при

сравнительно не­

лобовые части.

больших

числах

пазов

и

полюсов,