Выбор электромагнитных нагрузок
Предварительный выбор электромагнитных нагрузок А, А/м, и Bδ, Тл, должен быть проведен особо тщательно, так как они определяют не только расчетную длину сердечника, но и в значительной степени характеристики машины. При этом, если главные размеры машины зависят от произведения АВδ [см. (3.1)], то на характеристики двигателя оказывает существенное влияние также и соотношение между этими величинами. Рекомендации по выбору А и Вδ, представленные в виде кривых на рис. 3.6–3.8 для машин различных мощности и исполнения, основаны на данных изготовленных двигателей, характеристики которых удовлетворяют требованиям ГОСТ. На каждом из рисунков даются области их допустимых значений. При выборе конкретных значений А и Вδ в пределах рекомендуемой области следует, руководствуясь приведенными выше замечаниями, учитывать требования технического задания к характеристикам проектируемого двигателя.
Коэффициент полюсного перекрытия аδ и коэффициент формы поля kB в асинхронных машинах определяются степенью уплощения кривой поля в зазоре, возникающей при насыщении зубцов статора и ротора, и могут быть достаточно достоверно определены только после расчета магнитной цепи. Поэтому для расчета магнитной цепи удобнее рассматривать синусоидальное поле, а влияние уплощения учесть при расчете магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи. Основываясь на этом, значения коэффициентов предварительно принимают равными
; 
а) б) в)
|
|
(с продуваемым ротором)
Предварительное значение обмоточного коэффициента kОБ1 выбирают в зависимости от типа обмотки статора. Для однослойных обмоток kОБ1=0,95¸0,96. Для двухслойных и одно–двухслойных обмоток при 2р = 2 следует принимать kоб1=0,90¸0,91 и при большей полюсности kоб1=0,91¸0,92.
Рис. 3.7. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IP23 при высоте оси вращения: а – h =160¸250 мм; б–h ³ 280мм
Синхронная угловая скорость двигателя W, рад/с, рассчитывается по формуле
или 
(3.5)
где п1— синхронная частота вращения, об/мин; f1 – частота напряжения сети, Гц; р – число пар полюсов.
Из (3.1) с учетом значения аδ расчетная длина магнитопровода равна, м:
. (3.6)
0,6 0,7 0,8 0,9 Da , м
Рис. 3.8. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей высокого напряжения со степенью защиты IP23
Критерием правильности выбора главных размеров D и lδ служит отношение 
, которое обычно находится в пределах, показанных на рис. 3.9 для принятого исполнения машины. Если λ оказывается чрезмерно большим, то следует повторить расчет для ближайшей из стандартного ряда большей высоты оси вращения h. Если λ слишком мало, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h.
На этом выбор главных размеров заканчивается. В результате проделанных вычислений получены значения высоты оси вращения h, внутреннего диаметра статора D, внешнего диаметра статора Da, расчетной длины магнитопровода lδ и полюсного деления τ.
Рис. 3.9. Отношение 
у двигателей исполнения по степени защиты:
а – IP44; б – IP23
Для расчета магнитной цепи помимо lδ необходимо определить полностью конструктивную длину и длину стали сердечников статора (l1 и lст1) и ротора (l2 и lст2) . В асинхронных двигателях, длина сердечников которых не превышает 250–300 мм, радиальные вентиляционные каналы не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции
. (3.7)
В более длинных машинах сердечники подразделяют на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами. В двигателях с фазными роторами или со сварной короткозамкнутой обмоткой пакеты выполняют длиной 40–60 мм. Крайние пакеты могут быть более длинными. В двигателях с литой короткозамкнутой обмоткой ротора число пакетов по технологическим соображениям из–за сложности заливки уменьшают и пакеты выполняют более длинными.
Стандартная ширина радиального воздушного канала между пакетами bк = 10 мм. Число пакетов nпак и их длина lпак связаны с расчетной длиной следующим соотношением:
,(3.8)
при этом число радиальных каналов nк = nпак — 1.
Длина стали сердечника статора в таких машинах
(3.9)
или при пакетах разной длины
. (3.10)
Конструктивная длина сердечника статора
. (3.11)
Окончательное значение lδ для машин с δ < 1,5 мм
. (3.12)
В машинах с δ > 1,5 мм при расчете lδ учитывают искривление магнитных силовых линий потока в воздушном зазоре над радиальными вентиляционными каналами:
, (3.13)
где b'K – расчетная ширина радиальных каналов, зависящая от соотношения δ и bК. Значение b'K при bК = 10 мм определяется по табл. 3.3 либо из выражения
, (3.14)
где
(3.15)
Таблица 3.3
Расчетная ширина радиальных каналов bк’ при bк = 10 мм
| δ, мм | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1.9 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
| b'K, мм | 7,3 | 7,1 | 7,0 | 6,9 | 6,8 | 6,7 | 6,2 | 5,7 |
Конструктивную длину сердечника ротора в машинах с h < 250 мм берут равной длине сердечника статора, т.е. l2 = l1 . В двигателях больших габаритов ротор выполняют длиннее статора за счет увеличения длины его крайних пакетов на 5 мм и в крупных машинах высокого напряжения — на 10 мм.
Длина стали сердечника ротора
. (3.15)