для двигателей со степенью защиты IP44 (с охлаждающими ребрами)

S B = ( DiH + 8rtp Лр)(/, + 2/31), (6.109)

где Пр и hp - число охлаждающих ребер и их высота (см. § 8.2).

Значение коэффициента подогрева воздуха, Вт/(мм2-°С), определяется по графикам ав==/(01н) рис. 6.8,а, б.

ISO 160

200 Ш Ш 500 600 700 Of мм

250 500 550 400 450 500 550 0,мм

Рис. 6.8. Средние значения коэффициента ав для машин переменного тока;

а - степень защиты IP44; б -степень защиты 1Р2Э

Среднее превыщение температуры обмотки статора над температурой охлаждающей среды, С,

дв; = де;-f де. (б.по)

Обмотка фазного ротора. Превышение температуры поверхности сердечника ротора над температурой воздуха внутри двигателя, X,

пов 2

где D2 - наружный диаметр ротора, мм; 2 - коэффициент теплоотдачи с поверхности сердечника ротора, средние значения которого определяют по рис. 6.9.

Перепад температуры в изоляции пазовой части фазной обмотки ротора, °С,

Дв з2 =

Z2 Хэкв

(6.112)

где Пг - периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения паза ротора, мм:

Я, = 2(/1 , + 6 2);

(6.113)

Сп2 - односторонняя толщина изоляции в пазу ротора, мм (см. табл. 5.22, 5.23).

Превышение температуры наружной поверхности лобовых час- за тей обмотки ротора над температу- \бо рой воздуха внутри двигателя, °С, so

Д0 >еРМср.)

2ЯД2 /в2 2

(6.114)

Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки фазного ротора, С,

Лй - еэ2(2л2/сР2) С да /о 1 1 сч

из,л2- 27 п I 1-

500 540 580 620

где Пл2 - периметр поперечного з

сечения условной поверхности од-

ной секции в лобовой части, мм

= 2 (/г 2 + Ьп2); (6.116) I

Рнс. 6.9. Средн1[е значения коэффициента аг goo 540 580 620

Ofjmm

Сл2односторонняя толщина изоляции лобовой части обмотки ротора, мм (см. табл. 5.22, 5.23).

Среднее превышение температуры обмотки ротора над температурой воздуха внутри двигателя, °С,

А0;=(А0пов2 + А0 з2)-7 +(А®л2 + Д®нз,л2)7. (6.И7)

ср2 ста

Среднее превышение температуры обмотки фазного ротора над температурой охлаждающей среды, °С,

Д0, = Д©; -f Д0

(6.118)

где Д9в определяется по (6.102).

6.8. ПРИМЕР РАСЧЕТА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Задание. Рассчитать трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на базе серии 4А. Исходные данные:

номинальная мощность Рном=15 кВт;

частота тока в сети fi=50 Гц;

число полюсов 2р=4;

высота оси вращения /г =160 мм;

номинальное напряжение сети Lihom=380/660 В;

перегрузочная способность Мтах1Миом=2;

отнощение начального пускового момента к номинальному Мп/Л1ном -не ме--нее 1,3;

отнощение начального пускового тока к номинальному /щ/шом -не более 7,0;

исполнение двигателя по степени защиты IP44;

способ охлаждения IC0141;

режим работы - продолжительный;

класс нагревостойкости изоляции - F.

]. Главные размеры двигателя (см. § 5.2)

1.1. Наружный и внутренний диаметры сердечника статора.

По табл. 5.1 при /г=160 мм, 2р = 4, и исполнении цо способу защиты IP44-принимаем Dih=272 мм, Di = 185 мм.

1.2. Предварительные значения КПД (см. рис. 5.1) и коэффициента мощности (см. рис. 5.1)

il = 0,89; cos ф1-= 0,89.

1.3. Расчетная мощность (5.2)

Р.= Р ом*Е1 cosfi= 15-0,96-0,89-0,89 = 18,2 кВ-А, где Й£=0,96.

1.4. Предварительные значения максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки (см. рис. 5.2) при Dih=272 мм принимаем. Вв=0,77 Тл; Лi = 300-102 А/м.

1.5. Предварительное значение обмоточного коэффициента; принимаем обмотку статора однослойной (табл. 5.9), тогда k =0,96.

1.6. Расчетная длина сердечника статора (5.4)

8,66-1013 р. 8,66-1013.18.2

~ й;б1По2д- 0,96-1500.1853. 0,77-300-102 ~

принимаем /г=140 мм.

1.7. Коэффициент длины (5.5)

l = l./Di = 140/185 = 0,756,

что укладывается в диапазон рекомендуемых значений к. 2. Размеры активной части двигателя (см. § 5.3)

2.1. Воздушный зазор (см. рис. 5.5) при /г=160 мм принимаем 6=0,5 мм.-

2.2. Наружный диаметр сердечника ротора (5.6)

D2 = Dj 26= 185 - 2-0,5= 184 мм.

2.3. Внутренний диаметр сердечника ротора (5.7)

Оавн = 0,332 = 0,33-184 = 60,7 мм,

принимаем D2bh=60 мм.

2.4. Конструктивная длина сердечника статора

/! = /. = 140 мм.

2.5. Число пазов на статоре и роторе (табл. 5.8)

Zi = 48; 2 = 38.

На роторе применяем скос пазот на одно зубцовое деление статора.

2.6. Форма пазов на статоре (см. табл. 5.9): трапецеидальные полузакрытые (см. рис. 5.6,а).

Форма пазов на роторе (см. табл. 5.10): овальные закрытые (см. рис. 5 7,6).

2.7. Размеры полузакрытого паза статора: зубцовое деление статора (5.10)

ti = nDi/Z = я-185/48 = 12 мм.

Ширина зубца статора (5.9)

Ь = ВУк,1 В = 12- 0,77/0,95 1.95 = 4,98 мм,

где Bzimax = l,95 Тл по табл. 5.9; высота спинки статора (5.12)

/г,1 = 0,5а. тВб/ ci = 0.5-0,64-145-0,77/0,95-1,55 = 24,3 мм,

где т = nDil2p = я-185/4 = 145 мм;

Вс1= 1.55 Тл по табл. 5.9;

высота зубца статора (5.11)

/!2i = 0,5(DiH -Di) -/гс1 = 0,5 (272- 185) -24,3 = 19,2 мм.

Наименьшая ширина паза в штампе (5.13)

&ni = /i-&,= 12,35 - 4,98 = 7,37 мм,

где <=я(О1-Ю,2Ьг1)/21=я(185-)-0,2-19,2)/48=12,35 мм. Наибольшая ширина паза в штампе (5.15)

ni = i~zi= 14,6 - 4,98 = 9,62 мм,

где =я(01--2/г21)/21=я(185-1-2-19,2)/48=14,5 мм.

Принимаем ширину шлица &ш1=3 мм, высоту /гш1 = 0,8 ци, угол Р = 45°. Высота клиновой части паза (5.17)

V = 0,5 {Ь, - = 0,5 (7,37 - 3) 2 мм. Высота паза, занимаемая обмоткой (см. рис. 5.6, а).

= 7,39 мм.

hni = hzi~huii - hya.= 19,2 - 0,8 - 2= 16,4 мм. 2.8. Размеры закрытого овального паза ротора: зубцовое деление ротора (5.25)

= nDJZ = я. 184/38 = 15,2 мм; ширина зубца ротора (5.24)

K2=*2Klk,B,2ma.= 15,2.0,77/0,97-1,70 = 7,1 мм, тде Вг2тм=1,70 Тл по табл. 5.10; высота спинки ротора (5.27)

2 = S;/c2 -02 = 0,5-0,64-145.0,77/0,97-1,20 = 31 мм, 1где Всг=1,2 Тл по табл. 5.10; высота зубца ротора (5.26)

/!22 = 0,5(D2-D2bh)-/!c2 = 0,5(184 -60)-31 = 31 мм. Диаметр в верхней части паза ротора (5.28)

я(Рз -2/iM2)-.Zafeza Jt (184-2-0,6) -38.7,1 2 + я 38 + Я

тде высота мостика /гм2=0,6 мм. Принимаем (/ 2=7-4 мм. Диаметр в нижней части паза (5.29)

я (Рз - 2/ia) - я (184 -2-31)-38-7,1

п2 =-5-=----= 3,25 мм.

2 - я 38 - Я

.Принимаем rfn2=3,5 мм.

Расстояние между центрами окружностей овального паза ротора (5.30)

К = К2 ~К2 - (п2 + 4) = 31 - 0,6 - 0,5 (3,5 + 7.4) = 24,9 мм; площадь овального паза в штампе (5.32)

= 0,25я (dl, + d2) Н- 0,5h (rf 3 + <2) = = 0,25я (3,52+ 7,42)+ 0,5-24,9 (3,5+ 7,4)= igg.s мм . 3. Обмотка статора (см. § 5.4)

3.1. Тип обмоткн статора (табл. 5.9)-однослойная всыпная, число параллельных ветвей ai=2.

3.2. Число пазов на полюс и фазу (5.40)

9i = Zi/2pmi = 48/4-3 = 4. Обмоточный коэффициент (5.42) (см. табл. 5.16)

йоб1 = Р1 = 0,958.

3.3. Шаг по пазам

У = 9; 11 пазов.

3.4. Ток статора в номинальном режиме работы двигателя (5.47)

/iHOM =

103

15.103

11но =° Ф;но 3-380.0,89.0,89

= 16,6 А.

3.5 Число эффективных проводников в пазу статора (5.46)

10-3-30-103-12-2

10- A[ta

16,6

= 43,3,

ihom

принимаем п=44 проводника.

3.6. Число последовательных витков в обмотке фазы статора (5.48)

ai = Wi n/ai = 2-4-44/2= 176.

3.7. Плотность тока в обмотке статора принимаем по рис. 5.11

Ai = 6,2 А/мм*.

3.8. Сечение эффективного проводника обмотки статора (5.49)

71эф = /1ном/а1Д1= 16,6/2-6,2= 1,339 мм. По табл. П.1.1 принимаем провод с сечением ()1эф= 1,368 мм диаметром Й1эф=1.32 мм. В соответствии с классом нагревостойкости изоляции F выбираем обмоточный провод марки ПЭТ-155, йиз= 1,405 мм.

3.9. Толщина изоляции для полузакрытого паза при однослойной обмотке и классе нагревостойкости F (см. табл. 5.12): по высоте /гиз=0,4 мм; по ширине &из=0,8 мм.

3.10. Площадь изоляции в пазу (см. табл. 5.12)

5n,h3 = 0.4*nl + 0.8V = 0,4-7,37-t-0,8.16,4= 16,1 мм .

3.11. Площадь паза в свету, занимаемая обмоткой (5.52),

Sn = 0.5 + b i} - S , 3- S 3,np = = 0,5(9,62-f7.37) 16.4- 16.1 -0 = 123,2 мм.

3.12. Коэффициент заполнения паза статора изолированными проводниками (5.51)

V = r, 4з/5п1 = 44-1,4052/123,2 = 0,71.

п из-п1

3.13. Уточненное значение плотности тока в обмотке статора (5.55)

Ai =/ihom/Пэл 91ЭЛ fli = 16,6/1-1,368-2= 6,06 А/мм2.

3.14. Уточненные значения электромагнитных нагрузок (5.56) и (5.57) Ai = Iтом UaZJ10- nDi Oi = 16,6-44-48/10-3 я-185-2 = 30,2-10 А/м;

. Be = Ф/аг т/г-10-= = 0,0098/0,64-145-140-10-е = 0,754 Тл, где Ф - основной магнитный поток (5.58):

tefiHoM 0,96-380

= 0,0098 Вб.

4*8/101 *061 4.1,11.50-176-0,958

3.15. Размеры катушек статора: среднее зубцовое деление (5.59)

ср = я (Di + hzi)IZi = я (185 + 20,5)/48 = 13.44 мм;

средняя ширина катушки (5.60)

bicp = <1ср1/1ср = 13.44[(9 + 11)/2] = 134.4 мм.

3.16. Средняя длина лобовой части катушки (5.61)

/л1 = (1.16-[-0,14р)&1ср+ 15 = (1,16 + 0,14.2) 134,4 4- 15 = 208.5 мм.

3.17. Средняя длина витка обмотки статора (5.62)

/ср1 = 2 (1 + /лх) = 2 (140 + 208,5) = 697 мм.