РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя проводится в целях определения МДС и намагничивающего тока статора, необходимых для создания в двигателе требуемого магнитного потока. Магнитная система двигателя представляет собой разветвленную

симметричную магнитную цепь, содержащую 2р полюсов. Поэтому расчет магнитной цепи ведется по ее расчетному участку, содержащему одну пару полюсов. На рис 5.1 представлен расчетный участок магнитной цепи четырехполюсной машины, который состоит из пятипоследовательно соединенных участков: воздушного зазора δ, зубцовых слоев статора h_z1и ротора h_z2, спинки статора L_С1и спинки ротора L_c2.

5.1 МДС обмотки статора на пару полюсов 2Fопределяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи: воздушного зазора F_δ зубцов статора F_z1и ротора F_z2, спинки статора F_С1и спинки рото­ра F_С2, A:

(5.1.)

5.2 Воздушный зазор. Магнитное напряжение воздушного зазора, А,

(5.2)

где k_δ— коэффициент воздушного зазора по (3.34); В_δ— уточнен­ное значение магнитной индукции, Тл, по (3.19).

Сердечники ротора и статора выполняем из листовой электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм.

5.3 Зубцовый слой статора. При трапецеидальных полузакрытых пазах статора (рис. 2.4, а) магнитная индукция в зубце одинакова по высоте зубца, Тл:

(5.3)

Если B_z1≤l,8 Тл, то напряженность магнитного поля в зубце H_z1определяют по таблицам намагничивания для зубцов (см. таблицу 5.1) в зависимости от принятой марки электротехничес­кой стали (см. табл. 5.6). Если же B_z1>1,8Тл, то H_z1определяют по кривым намагничивания для зубцов в зависимости от марки стали (рис. 5.2 и 5.3) и коэффициента k_n1, учитывающего от­ветвление части магнитного потока в паз статора,

По рис. 5.1. при B_z1=1,002, принимаем Н_z1= 185 А/м.

5.4. Магнитное напряжение зубцового слоя статора

(5.6)

Зубцовый слой ротора. При овальных полузакрытых и закры­тых пазах ротора (см. рис. 2.5, а, б) зубцы имеют параллельные стенки и магнитная индукция в зубце, Тл,

(5.19)

При В_Z2≤1,8 Тл напряженность поля в зубце H_Z2 определяют по таблицам намагничивания для зубцов (см. таблицы 5.1- 5.11). При B_Z2>1,8 Тл напряженность поля H_Z2определяют по кривым намагничивания для зубцов, при этом коэффициент, учитывающий ответвление части магнитного потока в паз,

(5.20)

Где

(5.21)

Напряженность поля в зубце ротора: так как В_Z2≤1,8 Тл, то H_Z2 определим по таблице намагничивания зубцов асинхронных двигателей для стали марки 2013(см. таблицы 5.3); H_Z2=1200 А/м

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора при овальных пазах, А,

(5.22)

где d_n2— диаметр малой окружности по рис. 2.5, а и б, мм.

Используя полученные значения МДС воздушного зазора F_δ и зубцовых слоев статора F_Z1и ротора F_Z2 , определяют коэффици­ент магнитного насыщения зубцов двигателя

(5.38)

(449,28+1,683+2,25)/449,28=1,00875

Спинка статора. Магнитная индукция в спинке статора, Тл,

(5.39)

Напряженность магнитного поля H_с1 определяют следующим образом [1]: при 2р≥4, а также при 2р=2и B_C1≤l,4 Тл для опре­деления H_c1 пользуются таблицами намагничивания для спинки машин переменного тока; при 2р=2 и B_C1>l,4 Тл для определения H_с1 пользуются основными таблицами намагничивания (см. таблицы 5.1- 5.11), при этом расчетное значение B_C1по (5.39) уменьшают на 0,4 Тл.

Напряженность магнитного поля в спинке статора по таблице намагничивания спинки асинхронных двигателей для стали марки 2013 (см. табл. 5.2)

Магнитное напряжение спинки статора, А.

(5.40)

где L_C1— длина средней силовой линии в спинке статора, мм:

(5.41)

Спинка ротора. Магнитную индукцию в спинке ротора В_C2оп­ределяют по (5.39) с заменой h_C1на h_С2 и k_C1на k_C2.Напряжен­ность поля H_C2 определяют следующим образом: при 2р=2— по основным таблицам намагничивания соответствующей марки элек­тротехнической стали, а при 2р≥4— по таблицам намагничивания для спинки сердечника машин переменного тока (см. таблицы 5.1- 5.11).

Напряженность магнитного поля в спинке ротора по табл. намагничивания для спинки асинхронных двигателей (см.табл. 5.2)

Магнитное напряжение спинки ротора, А,

(5.42)

где L_c2 — длина средней силовой линии в спинке ротора, мм:

(5.43)

=

=

При наличии в сердечнике ротора аксиальных вентиляционных каналов диаметром d_k2длину средней силовой линии принимают равной, мм,

(5.44)

Суммарная МДС на пару полюсов (5.1)

=

Намагничивающий ток. Коэффициент насыщения магнитной цепи двигателя

(5.45)

=3361/2/67.6

где ∑F — МДС на пару полюсов, А (5.1). Намагничивающий ток, А,

(5.46)

=2*3361/(0.9*5*1548*0.958)=1А

в процентах номинального тока

(5.47)

Коэффициент магнитного рассеяния обмотки статора

(5.48)

здесь Х₁— индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора (3.41); X_m— главное индуктивное сопротивление обмотки статора, соответствующее основной гармонике, Ом:

(5.49)

или в относительных единицах

(5.50)

Если k_μ>l,7 и при этом σ_μ≥0,05, то определяют ЭДС холосто­го хода, В,

(5.51)

Если отличие Е₀от E=k_EU₁ превышает 5 %, то расчет маг­нитной цепи следует повторить при значении магнитной индукции в зазоре В_δ, измененной пропорционально отношению Е_о/Е.

Так как k_μ<1,7 и σ_μ=0,02<0,05, то расчета ЭДС Е₀ не требуется.

ПОТЕРИ И КПД

В процессе преобразования энергии в электрической машине возникают потери мощности, т. е. часть мощности, поступающей в машину, рассеивается в ней, преобразуясь в теплоту. По этой при­чине мощность на выходе машины Р₂меньше подводимой мощно­сти P₁ на потери ∑Р:

6.1.Основные магнитные потери в спинке статора (6.5)

где G_с1- расчетная масса спинки статора (6.3);

6.2. Основные магнитные потери в зубцах статора (6.6)

где G_z1- расчетная масса стали зубцового слоя (6.4);

где S_п1- площадь паза в штампе (2.14)

6.3. Основные магнитные потери (6.7)

6.4. Электрические потери в обмотке статора (6.8)

6.5. Электрические потери в обмотке ротора (6.9)

где

6.6. Механические потери (6.13)

Так как 2р=2, то k_т=5

6.7.Добавочные потери (6.19) при номинальной нагрузке двигателя

6.8.Суммарные потери (6.22)

6.9. Подводимая к двигателю мощность (6.23)

6.10. КПД двигателя (6.21)

Поиск по сайту: