39. Магнитное напряжение ярма статора
Fa = La ∙Ha = 265,7 ∙10-3∙ 630 = 167,391 А
La = π = π = 265,7 ∙ 10-3 м
На = 630 А/м; Ва= 1,55 Тл
Ва= = = 1,55 Тл
Магнитное напряжение ярма статора
Fa=La∙Ha=265,7∙10-3∙630=167,391A
La = π = π = 265,7∙10-3 м
Ha=630A/м
Магнитное напряжение ярма ротора
Fj = Lj ∙Hj = 95,9 ∙10-3∙ 440 = 42,2 А
Lj = π = π = 95,9∙10-3 м
hj= = = 15,745 мм
hj= = = 30 мм
Вj= = = 1,44 Тл
Нj = 440 А/м по табл. П1..6.
Магнитное напряжение на пару полюсов.
Fц = Fδ +Fz1 +Fz2 + Fa + Fj = 724,62+68,14+57,9+167,391+42,2+1060,251 А
Коэффициент насыщения магнитной цепи.
Кμ = Fц/ Fδ= 1060,251/724,62 = 1,463
Намагничивающий ток
= = = 5,873 А
Относительное значение
Iμ* = Iμ / I1ном = 5,873 / 15,36 = 0,3824
1.6. Параметры рабочего режима для 2р=2Активное сопротивление обмотки статора
r1= KRρ115 = = 0,522 Ом
KR =1; ρ115 = 10-6/41 Ом∙м для медных проводников;
для класса непревостойкости изоляции Fυрасч = 1150С.
Длина проводников фазы обмотки:
L1 = ср∙W1 = 0,6654 ∙ 88 = 58,86 м
ср = 2(n1+л1) = 2(0,1754 +
n1 = 1 = 0,1754 м; n1 = Кл ∙ bкт ∙ 2В = 1,2 ∙0,11441 + 2∙0,01= 0,1573 м;
bкт = π= π= 114,41 мм
выл = Квыл ∙ bкт +В = 0,26∙0,11441+0,01 = 39,747 мм
где В = 0,01 м по табл. 9.23; Кл = 1,2
Относительное значение r1
r1* = r1 = 0,522 = 0,0364
Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора:
r2 = rс+ = 82,95∙10-6+2= 118,6∙10-6 Ом
rс = ρ115= = 82,95∙10-6Ом
KR = 1; ρ115 = 10-6/20,5 (Ом∙м) для алюминиевой обмотки ротора.
rкл= ρ115= = 2,15∙10-6 Ом
Приводим r/2 к числу витков обмотки статора
r/2 = r2 = 118,6∙10-6∙= 0,3682
Относительное значение
r/2* = r/2 = 0,3682 = 0,0257
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора.
X1 = 15,8 = 15,8 ∙ ∙(0,9926+0,7266+2,544) = 1,144 Ом
λn1 = = ∙ 0,625 = 0,9926
h2 = h/n.к - 2bиз = 13,06-2∙ 0,3 = 12,46 мм;
hк = 0,5(b1 – bш1_ = 0,5 (9,1-3,5) = 2,8 мм
β = урасч/ τ = 7/12; при укорочении 1/3 ≤β≤2/3
К/β = 0,25 (6β-1) = 0,25 (6-1) = 0,625
Кβ = 0,25 (1+3∙ К/β) = 0,25 (1+3∙0,625) = 0,7187
ℓ/δ = ℓδ = 0,1754 м; h1 = 0 (проводники закреплены пазовой крышкой)
λл1 = 0,34 = 0,34= 0,7266;
где ℓл1 = 0,1573 м
λд1 = ∙ξ = = 2,544
ξ = 2К/ск∙Кβ – К2об1()2∙(1+β2ск)= 2∙2,3∙0,71875-0,75982∙1,322(1+12) = 1,2944
(tZ2/tZ1 = 18,74/14,2 = 1,32 по рис. 9.51(д) К/ск = 2,3; βск = 1)
Относительное значение
Х1* = Х1 = 1,144 = 0,08
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора.
X2 = 7,9 f1∙ℓ/δ= 7,9∙50∙0,1754∙ (1,2376 + 0,1387 + 2,6 + +0,8866) = 337∙10-6 Ом
где по табл. 9.27 (см. рис. 9.52а)
λn2=[]∙Kд+= [] ∙1+= 1,2376
h0 = h1 + 0,4b2 = 6,6 + 0,4∙ 6,8 = 9,32 мм;
qc = 103,15 мм2
Кд = 1
λл2 = = = 0,1387
λд2 = ∙ξ = = 2,6
При Z2/p≥10 можно принять ξ =1
γск = βск = 1∙= 0,69813
Кск = = = 0,9798
λск = (tZ2 ∙β2cк)/ (12Кδ∙Кμ) = (18,74∙12) / (12∙1,204∙1,463) = 0,8866
βcк = 1; Кμ = 1,463
Приводим Х2 к числу витков статора
Х/2 = Х2= 337∙10-6∙= 1,046 Ом
Относительное значение
Х/2* = Х/2 = 1,046= 0,073
1.7. Расчет потерь для 2р=2Потери в стали основные
Рст. осн = ρ1,0 150 ()β∙ (Kда ∙ В2а ∙ ma + KдZ ∙ В2Z1 ∙ mZ1) = 2,5∙()1,6∙ (1,6∙1,552∙19,23 +1,8∙1,92∙3,055) = 234,43 Вт
[ρ1,0 150 = 2,5 Вт/кг для стали 2013 по табл.9.28]
ma = π(Da-ha) ∙ha ∙ℓст1∙Кс1∙ γс = π(0,197-0,02784) ∙0,02784 0,1754∙0,95∙ 7,8∙103 = 19,23 кг.
γс = 7,8 ∙103 кг/м3 – удельная масса стали
Kда = 1,6; KдZ = 1,8; ВZ1 = 1,9 Тл; Ва = 1,55 Тл
mZ1 = hZ1 ∙bZ1ср∙Z1 ∙ℓст1 ∙ Кс1∙ γс = 16,46 ∙10-3∙5,95∙10-3∙24∙0,1754∙0,95∙ 7,8∙103 = 3,055кг
где bZ1ср = 5,95 мм = bZ1
Поверхностные потери в роторе
Рпов2= рпов2(tZ2- bш2)∙Z2∙ℓст2 = 518,831∙(18,74-1,5)∙10-3∙18∙0,1754= 28,24 Вт
рпов2 = 0,5К0,2()1,5 (В0,2 ∙tZ1∙103)2 = 0,5∙1,5()1,5 (0,4214 ∙ 0,0142 ∙103)2 = 518,831 Вт/м2,
где К0,2 = 1,5 Вδ = 0,7563 Тл
В0,2 = β0,2 ∙Кδ∙ Вδ = 0,35∙ 1,204 ∙ 0,7563 = 0,4214 Тл
β0,2 = f(bШ1/δ) = 50(3,5/0,5) = 350 мм = 0,35 м
Поверхностные потери в статоре.
Рпов1= рпов1(tZ1- bш1)∙Z1∙ℓст1 = 61,67∙(14,2-3,5)∙10-3∙24∙0,1754= 2,78 Вт
рпов1 = 0,5К0,1()1,5 (В0,1∙tZ2∙103)2 = 0,5∙15()1,5 (0,1366 ∙ 0,01874 ∙103)2 = 61,67 Вт/м2
В0,1 = β0,1 ∙Кδ∙ Вδ = 0,15∙ 1,204 ∙ 0,7563 = 0,1366 Тл
β0,1 = f(bШ2/δ) = 50(13,5/0,5) = 150 мм = 0,15 м
Пульсационные потери в зубцах ротора.
Рпул2 = 0,11()2mZ2 = 0,11()2 ∙ 2,668 = 16,3 Вт/м2
Впул2 = = = 0,1035 Тл
ВZ2ср = 1,9 (п.37 расчета); γ1= 4,083 (п.35 расчета)
mZ2 = Z2 ∙hZ2 ∙ bZ2ср ∙ℓст2 ∙ Кс2 ∙ γ2 = 18 ∙ 14,62∙10-3 ∙7,8∙10-3 ∙0,1754 ∙0,95 ∙7,8∙103 = 2,668 кг
Пульсационные потери в зубцах статора.
Рпул1 = 0,11()2mZ1 = 0,11()2 ∙ 3,055 = 1,385 Вт
Впул1 = = = 0,0376
γ2 = = = 1,125
Сумма добавочных потерь в стали
Рст. доб. = Рпов1 + Рпул1+ Рпов2 + Рпул2 = 2,78 +1,385+28,24+16,3 =48,705 Вт
Полные потери в стали
Рст. = Рст. осн. + Рст. доб = 234,43 + 48,705 = 283,135 Вт
Механические потери
Рмех = Кт()2 ∙ (10∙Dвент)3 = 2,9 ()2 ∙(10∙0,197)3 = 199,544 Вт
Кт = 2,9 (для двигателей с аксиальной системой вентиляции),
где Dвент≈ Dа, Dвент – наружный диаметр вентилятора.
Холостой ход двигателя.
IХ.Х. = = = 5,93 А
IХ.Х.а = = = 0,8132 А
Рэ1хх = m∙ I2μ∙r1 = 3∙5,8732 ∙0,522 = 51,0146 Вт
IХ.Х.р ≈ Iμ = 5,873 А
Cosφx.x. = IХ.Х.а / IХ.Х. = 0,8132 / 5,03 = 0,1371
1.8. Расчет магнитной цепи для 2р=4Магнитное напряжение воздушного зазора.
Fδ = = = 681,314 А
Вδ = = = 0,7111
= = = 6,76 ∙10-3 Вб
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора
FZ1 = 2h1 ∙ HZ1 = 2∙16,46 ∙10-3 ∙1450 = 47,73 А
HZ1 = 1450 А/м
В/Z1 = = = 1,786
Принимаем ВZ1 = 1,786 Тл, проверяем соотношение В/Z1 и ВZ1
1,786 = 1,784 +2,41∙ 10-6 ∙1450 = 1,787
Полученная точность расчета удовлетворяет требованиям, поэтому принимаем HZх = 1450 А/м
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора.
FZ2 = 2hZ2 ∙ HZ2 = 2∙14,62 ∙10-3 ∙1500 = 43,86 А
HZ1 = 1500 А/м
ВZ2 = = = 1,798 ≈ 1,8
1,8 = 1,795 + 1,35 ∙ 10-6 ∙ 1500 = 1,797
Полученная точность расчета удовлетворяет требованиям, поэтому принимаем HZ1 = 1500 А/м
Коэффициент насыщения зубцовой зоны.
Кz = 1+ = 1+ = 1,14
Магнитное напряжение ярма статора.
Fa = La ∙Ha = 132,858 ∙10-3∙ 106 = 14,083 А
La = π = π = 132,858 ∙ 10-3 м
На = 106 А/м;
Ва= = = 0,73
Магнитное напряжение ярма ротора.
Fj = Lj ∙Hj = 47,95 ∙10-3∙ 231 = 11,076 А
Lj = π = π = 47,95∙10-3 м
hj= 15,745∙10-3 м
h/j= = = 18∙10-3 м
Вj= = = 1,127 Тл
Нj= 231 А/м
Магнитное напряжение на пару полюсов.
Fy=Fδ+FZ1+FZ2+Fa+Fj=681,314+47,73+43,86+14,083+11,076=798,063 А.
Коэффициент насыщения магнитной цепи.
kм=Fy/ Fδ=798,063/681,314=1,1714
Намагничивающий ток.
Iм===4,157 А.
Относительное значение.
Iм*===0,5413
1.9. Параметры рабочего режима для 2р=4Активное сопротивление обмотки статора.
r1=kR∙ρ115=1∙∙=2,088 Ом.
kR=1
L1=lep∙w1=06654∙176=117,11 м.
lсp1=0,6654 м; ln1=l1=175,4 мм=0,1757 м; lл1=0,1573 м
Относительное значение
r1*=r1=2,088=0,073.
Активное сопротивление фазы алюминиевой обмотки ротора.
r2 = rс+2= 82,65∙10-6+2=92,14∙10-6 Ом.
rс = 82,65∙10-6 Ом; rкл = 2,15 ∙10-6 Ом
∆2= 2 sin = 2sin = 0,684
Приводим r2 к числу витков обмотки статора
r/2 = r2 = 92,14∙10-6 = 1,294
Относительное значение
r/2*= r/2=1,294= 0,0452
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора.
Х1 = 15,8= 15,8 (1,121+ 0,2337 + 4,57) = 3,18 Ом
λn1 = = =1,121
h2 = 12,46 мм; hк = 2,8 мм; h1 = 0; Кβ = К/β = 1
λл1 = 0,34= 0,34= 0,2337
λД1 = ξ= = 4,57
ξ = 2∙= 2∙2,3∙1-0,8082∙(1,32)2(1+12) = 2,325;
К/ск = 2,3; βск = 1; tZ2 / tZ1 = 1,32
Относительное значение
Х1*= х1 = 3,18= 0,111
Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора.
Х2 = 7,9= 7,9∙50∙0,1754 (1,2376+ 0,0358+ 2,6+ 1,1073) = 345,08 Ом
λn2 = 1,2376 λД2 = 2,6
λл2 = = = 0,0358
λск = (tZ2 ∙β2cк) / (12∙Кδ ∙ К∙μ) = (18,74∙12) / (12∙1,204 ∙1,1714) = 1,1073
К∙μ = 1,1714
Приводим Х2 к числу витков статора
Х/2 = х2 = 345,08 ∙10-6 = 4,846
Относительное значение
Х/2*= х/2 = 4,846= 0,17
1.10. Расчет потерь для 2р=4Потери в стали основные
Рст. осн = ρ1,0 150 ()β∙(Kда∙В2а∙ma+KдZ∙В2Z1∙mZ1)=2,5∙()1,6∙ (1,6∙0,732∙19,23 + 1,8∙1,7862∙3,055) = 84,78 Вт
[ρ1,0 150 = 2,5 Вт/кг для стали 2013 по табл.9.28]
ma = 19,23 кг; Kда = 1,6; KдZ = 1,8; ВZ1 = 1,786 Тл; Ва = 0,73 Тл
m1 = 3,055кг
Поверхностные потери в роторе
Рпов2= рпов2(tZ2- bш2)∙Z2∙ℓст2 = 92,8∙(18,74-1,5)∙10-3∙18∙0,1754= 5,05 Вт
рпов2 = 0,5К0,2()1,5 (В0,2 ∙tZ1∙103)2 = 0,5∙1,5()1,5 (0,2997 ∙ 0,0142 ∙103)2 = 92,8 Вт/м2,
В0,2 = β0,2 ∙Кδ∙ Вδ = 0,35∙ 1,204 ∙ 0,7111 = 0,2997 Тл
β0,2 = f(bШ1/0,5) = 50(3,5/0,5)∙ 10-3 = 0,35 м
Поверхностные потери в статоре.
Рпов1= рпов1(tZ1- bш1)∙Z1∙ℓст1 = 19,273∙(14,2-3,5)∙10-3∙24∙0,1754= 0,87 Вт
рпов1 = 0,5К0,1()1,5 (В0,1∙tZ2∙103)2 = 0,5∙15()1,5 (0,13∙0,01874 ∙103)2 = 19,273 Вт/м2
В0,1 = β0,1 ∙Кδ∙ Вδ = 0,15∙ 1,204 ∙ 0,7111 = 0,13 Тл
β0,1 = f(bШ2/δ) = 0,15 м
Пульсационные потери в зубцах ротора.
Рпул2 = 0,11()2 mZ2 = 0,11() ∙ 2,668 = 3,653 Вт
Впул2 = = = 0,098 Тл
ВZ2ср = 1,8 (п.59 расчета); γ1= 4,083 mZ2 = 2,668 кг
Пульсационные потери в зубцах статора.
Рпул1 = 0,11()2 mZ1 = 0,11()2 ∙ 3,055 = 0,307 Вт
Впул1 = = = 0,0354
γ2 = = 1,125
ВZ1ср = 1,786 из п. 58 расчета mZ1 = 3,055 кг
Сумма добавочных потерь в стали
Рст. доб. = Рпов1 + Рпул1+ Рпов2 + Рпул2 = 0,87 +0,307+5,05+3,653 =9,88 Вт
Полные потери в стали
Рст. = Рст. осн. + Рст. доб = 84,78 + 9,88 = 94,66 Вт
Механические потери
Рмех = Кт()2 ∙ (10∙Dвент)3 = 2,9 ()2 ∙(10∙0,197)3 = 49,886 Вт
Холостой ход двигателя.
IХ.Х. = = = 4,168 А
IХ.Х.а = = = 0,301 А
Рэ1хх = m∙ I2μ∙r1 = 3∙4,1572 ∙1,044 = 54,123 Вт
Cosφx.x. = IХ.Х.а / IХ.Х. = 0,301 / 4,168 = 0,0722
1.11. Расчет рабочих характеристик для 2р=2Параметры:
r12 = = = 2,266 Ом
Х12 = = - 3,18 = 34,28 Ом
С1 = 1 + = 1+ = 1,093
Используем приближенную формулу, т.к. < 10
γ = arctg= arctg = <10
Активная составляющая тока синхронного холостого хода.
I0a = = = 0,5108 А
а/ = с21 = 1,0932 = 1,195
а = с1 ∙ r1 = 1,093 ∙ 0,522 = 0,5705
b= с1(х1+с1х/2) = 1,093(3,18+1,093∙1,046) = 4,725 Ом
Потери, не изменяющиеся при изменении скольжения.
Рст + Рмех = 283,135 + 199,544 = 482,679 Вт
Рассчитываем рабочие характеристики для скольжения 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,0275; 0,03. После построения уточнения значение номинального скольжения Sном = 0,0234.
Расчеты сведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
№ п/п | Расчетная формула | размерность | Скольжение S | |||||||
0,005 | 0,01 | 0,015 | 0,02 | 0,025 | 0,0275 | 0,03 | Sком = 0,0234 | |||
1 | а/r/2/S | Ом | 78,353 | 39,18 | 26,12 | 19,56 | 15,67 | 14,246 | 13,06 | 16,742 |
2 | R = a+ а/r/2/S | Ом | 78,89 | 39,714 | 26,654 | 20,124 | 16,205 | 14,78 | 13,594 | 17,276 |
3 | X= b+ b/r/2/S | Ом | 2,293 | 2,293 | 2,293 | 2,293 | 2,293 | 2,293 | 2,293 | 2,293 |
4 | Z = | Ом | 78,92 | 39,78 | 26,8 | 20,254 | 16,37 | 14,957 | 13,79 | 17,428 |
5 | I//2 = U1ном/Z | А | 2,79 | 5,53 | 8,209 | 10,862 | 13,44 | 14,709 | 15,954 | 12,623 |
6 | Cosφ/2 = R/Z | - | 0,9996 | 0,999 | 0,9946 | 0,9936 | 0,9899 | 0,9882 | 0,9858 | 0,9913 |
7 | Sin φ/2 = X/Z | - | 0,0291 | 0,058 | 0,0856 | 0,1132 | 0,1401 | 0,1533 | 0,1633 | 0,13157 |
8 | I1a = I0a + I//2 cosφ/2 | А | 3,226 | 5,962 | 8,602 | 11,23 | 13,74 | 14,97 | 16,165 | 12,95 |
9 | I1p = I0p + I//2 sinφ/2 | А | 5,954 | 6,194 | 6,576 | 7,103 | 7,756 | 8,13 | 8,526 | 7,534 |
10 | I1 = | А | 6,772 | 8,597 | 10,83 | 13,29 | 15,78 | 17,04 | 18,28 | 14,983 |
11 | I/2 = c1 ∙I//2 | А | 2,878 | 5,705 | 8,468 | 11,204 | 13,863 | 15,172 | 16,457 | 13,021 |
12 | Р1 = 3 ∙U1номI1a10-3 | кВт | 2,13 | 3,935 | 5,68 | 7,412 | 9,07 | 9,882 | 10,67 | 8,547 |
13 | Pэ1 = 3∙ I21r1 ∙10-3 | кВт | 0,072 | 0,116 | 0,1837 | 0,2766 | 0,39 | 0,455 | 0,5233 | 0,3515 |
14 | Pэ2 = 3∙(I/2)2r/2 ∙10-3 | кВт | 0,0092 | 0,036 | 0,0792 | 0,1387 | 0,2123 | 0,2543 | 0,2992 | 0,1873 |
15 | Pдоб = 0,005 ∙Р1 | кВт | 0,01065 | 0,0198 | 0,0284 | 0,03706 | 0,04535 | 0,04941 | 0,05335 | 0,04274 |
16 | ∑Р = Рст+Рмех+Рэ12 + Рэ1+Рдоб. | кВт | 0,5744 | 0,6544 | 0,7739 | 0,935 | 1,13025 | 1,2413 | 1,3584 | 1,0642 |
17 | Р2 = Р1 - ∑Р | кВт | 1,556 | 3,28 | 4,91 | 6,48 | 7,94 | 8,641 | 9,312 | 7,483 |
18 | η = 1- ∑P / P1 | - | 0,7303 | 0,8337 | 0,864 | 0,874 | 0,8754 | 0,8744 | 0,8727 | 0,8755 |
19 | Cos φ = I1a/ I1 | - | 0,4704 | 0,6935 | 0,7943 | 0,845 | 0,8708 | 0,8787 | 0,8843 | 0,8644 |
а) расчет токов с учетом влияния изменения параметров под влиянием эффекта вытеснения тока (без учета влияния насыщения от полей рассеяния).
... тока электродвигателя. Выбираем кабель ВВГ 4´0,5 с допустимым током 11 А, т.к. 11 А > 6,7 А. Выбранный кабель ВВГ 4´0,5 соответствует выбору. 8. Структурная схема электрооборудования станка Схема структурная определяет основные функциональные части электрооборудования, их назначение и взаимосвязи и служит для общего ознакомления с разрабатываемой установкой. На структурной ...
0 комментариев