4. Расчет магнитной цепи
Расчет магнитной цепи проводится для определения МДС и намагничивающего тока статора, необходимого для создания в двигателе требуемого магнитного потока. На рисунке 4 представлена расчетная часть магнитной цепи четырехполюсной машины, которая состоит из пяти последовательно соединенных участков: воздушного зазора, зубцовых слоев статора и ротора, спинки статора и ротора. МДС на магнитную цепь, на пару полюсов Fц определяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи.
Рис. 4 – Магнитная цепь асинхронного двигателя.
Fц = Fδ + Fz1 + Fz2 + Fa + FJ
Магнитное напряжение воздушного зазора на пару полюсов.
Fδ = 1,6 · Bδ · δ · kδ · 106 = 1,6 · 0,6 · 0,001 · 1,31 · 106 = 1257,7А,
где kδ – коэффициент воздушного зазора, учитывающий зубчатость статора и ротора.
kδ = kδ1 · kδ2 = 1,22 · 1,07 = 1,31
Магнитное напряжение зубцового слоя статора.
Fz1 = Hz1 · Lz1 = 584 · 0,082 = 47,89А,
где Hz1 – напряженность магнитного поля в зубцах статора, при трапецеидальных пазах определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. 3.2.7.
Hz1 = 584А/м
Lz1 = 2 · hz1 = 2 · 0,041 = 0,082м
Магнитное напряжение зубцового слоя ротора.
Fz2 = Hz2 · Lz2 = 360 · 0,082 = 29,52А,
где Hz2 – напряженность магнитного поля в зубцах ротора, определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. 3.2.7.
Hz2 = 360А/м
Lz2 = 2 · hz2 = 2 · 0,041 = 0,082м
Магнитное напряжение ярма статора.
Fa = Ha · La = 206 · 0,37 = 76,22А,
где Ha – определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. 3.2.8.
Ha = 206А/м
La = π(Da – ha)/ 2p = 3,14(0,52 – 0,052)/ 2 · 2 = 0,37м
Магнитное напряжение ярма ротора.
FJ = HJ · LJ = 113 · 0,14 = 15,82А,
где HJ – определяется по приложению В для выбранной марки столи и для индукции рассчитанной в п. 3.2.8.
HJ = 113А/м
LJ = π(D2 – 2hz2 – hJ)/ 2p = 3,14(0,333 – 2 · 0,041 – 0,0756)/ 2 · 2 = 0,14м
Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи.
Fц = Fδ + Fz1 + Fz2 + Fa + FJ = 1257,7 + 47,89 + 29,52 + 76,22 + 15,82 =
= 1427,15А
Коэффициент насыщения магнитной цепи двигателя.
kµ = Fц / Fδ = 1427,15 / 1257,7 = 1,13
kµ = (1,1 ÷ 1,6)
Расчет намагничивающего тока
Намагничивающий ток.
Относительное значение намагничивающего тока.
Iµ* = Iµ/ I1н = 16,65/ 91,44 = 0,18
5. Активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора
Сопротивление обмоток статора.
Среднее значение зубцового деления статора.
tср1 = π(D + hz1)/ Z1 = 3,14(0,335 + 0,041)/ 72 = 0,016м
Средняя ширина катушки (секции) статора.
bср1 = tср1 · y = 0,016 · 14 = 0,224м,
где y – шаг обмотки.
Средняя длина лобовой части (секции) статора.
lл1 = (1,16 + 0,14p)bср1 = (1,16 + 0,14 · 2) · 0,224 = 0,323м
Средняя длина витка обмотки статора.
lср1 = 2(l1 + lл1) = 2(0,151 + 0,323) = 0,948м
Длина вылета лобовой части обмотки статора.
lb1 = (0,12 + 0,15p) · bср1 + 0,01 = (0,12 + 0,15 · 2) · 0,224 + 0,01 = 0,104м
Длина проводников фазы обмотки.
L1 = lср1 · w1 = 0,948 · 72 = 68,26м
Активное сопротивление обмотки статора, приведенное к рабочей температуре 115ºС (для класса изоляции F).
ρ115,
где ρ115 = 1/41 (Ом/мм2) – удельное сопротивление меди при 115˚.
То же в относительных единицах.
r1* = r1 · I1н/U1н = 0,11 · 91,44/ 220 = 0,05,
где I1н и U1н – номинальные значения фазного тока и напряжения.
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора зависит от проводимостей: пазового рассеяния, дифференциального рассеяния и рассеяния лобовых частей. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при трапецеидальном пазе .
где kβ1, k'β1 – коэффициенты, учитывающие укорочение шага обмотки β, определяется по таблице 3.
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния статора.
λg1 = 0,9t1 · (q · kоб1)2 · kσ · kш1/δ · kδ = 0,9 · 0,0146 · (6 · 0,882)2 · 0,003
· 1,34/ 0,001 · 1,31 = 1,13
где kσ = ƒ(q) – коэффициент дифференциального рассеяния, определяется по таблице 4.
kш1 – коэффициент, учитывающий влияние открытия паза.
kш1 = (1 – 0,033) · b2ш1/t1 · δ = (1 – 0,033) · 0,00452/ 0,0146 · 0,001 = 1,34
Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора.
λл1 = 0,34(q/l1) · (lл1 – 0,064 · β · τ) = 0,34(6/0,151) · (0,323 – 0,64 · 0,75 ·
· 0,263) = 2,6
Коэффициент магнитной проводимости обмотки статора.
λ1 = λn1 + λg1 + λл1 = 1,74 + 1,13 + 2,6 = 5,47
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора.
То же в относительных единицах.
x1* = x1 · I1н/U1н = 0,28 · 91,44/220 = 0,12
Индуктивное сопротивление взаимной индукции основного магнитного потока.
x12 = U1н/Iµ = 220/16.65 = 13,2Ом
Сопротивление обмотки ротора.
Активное сопротивление стержня.
rc = ρ115 · l2/qc =,
где ρ115 = 1/20,5(Ом/мм2) удельное сопротивление литой алюминиевой обмотки ротора при 115˚. Сопротивление участка кольца между двумя соседними стержнями.
где Dкл.ср – средний диаметр кольца.
Dкл.ср = D2 – bкл = 0,333 – 0,042 = 0,291
Коэффициент приведения тока кольца к току стержня.
∆ = 2Sin (πp/Z2) = 2Sin (3,14 · 2/82) = 0,153
Сопротивление кольца, приведенное к стержню. rкл.пр = rкл /∆2 = 0,00000035/0,1532 = 1,5 · 10-5 Ом
Активное сопротивление обмотки ротора (стержня и двух колец).
r2 = rc + 2 · rкл.пр = 7,9 · 10-5 + 2 · 1,5 · 10-5 = 10,9 · 10-5 Ом
Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора.
То же в относительных единицах.
r'2* = r'2 · I1н/U1н = 0,064 · 91,44/220 = 0,027
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора при овальном пазе.
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния ротора.
λg2 = t2/(12 · δ ·kδ) = 0,0128/(12 · 0,001 · 1,31) = 0,81
Коэффициент проводимости лобового рассеяния ротора.
Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора.
Индуктивное сопротивление обмотки ротора.
x2 = 7,9 · ƒ1 · l1 · λ2 · 10-6 = 7,9 · 50 · 0,151 · 4,96 · 10-6 = 0,000296Ом
Индуктивное приведенное сопротивление обмотки ротора.
То же в относительных единицах.
x'2* = x'2 · I1н/U1н = 0,17 · 91,44/220 = 0,07
... дешевле сервоприводов. Шаговый привод как недорогая альтернатива сервоприводу наилучшим образом подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика. Заключение Электрические машины малой мощности имеют, как правило, закрытое конструктивное исполнение, рассчитанное на работу в любом положении в пространстве, длительные сроки сохраняемости. Конструкция этих ...
... с геометрической нейтрали в направлении вращения якоря у генераторов или встречно направлению вращения якоря у двигателей. Этот способ улучшения коммутации применим лишь в нереверсируемых электрических машинах, работающих с неизменной нагрузкой. Искрение на коллекторе является интенсивным источником электромагнитных колебаний частотой от 1000 до 3000 Гц. Эти колебания распространяются по сети и ...
... 4 Содержание отчета Схема включения однофазного счетчика в сеть. Схема включения трехфазного счетчика (п.7). Таблица с результатами измеренных и вычисленных значений. 3. Выводы о результатах поверки счетчика. Контрольные вопросы. 1. Единицы измерения электрической энергии. 2. Основные части счетчика и их назначение. 3. Принцип работы индукционного ...
... особенностью машины постоянного тока является наличие коллектора и скользящего контакта между обмоткой якоря и внешней электрической цепью. 2.2 Устройство машины постоянного тока Машина постоянного тока (рис. 2.3) по конструктивному исполнению подобна обращенной синхронной машине, у которой обмотка якоря расположена на роторе, а обмотка возбуждения – на статоре. Основное отличие заключается ...
0 комментариев