Расчет асинхронного двигателя по известным размерам сердечника при отсутствии паспортных данных

электрооборудование двигатель обмотка сердечник

Особенность ремонта электрооборудования заключается в том, что до ремонта это оборудование рассчитывают. Эта операция необходима для проверки, соответствует ли имеющиеся обмоточные данные электродвигателя или аппарата каталожным, не подвергался ли этот аппарат перемотке уже после его изготовления. Полученные обмоточные данные сравнивают с каталожными, а определенные расчетом электромагнитные нагрузки сопоставляют с табличными. Только в случае полного совпадения всех необходимых величин или при малых расхождениях между ними можно приступать к ремонту электрооборудования.

Резкое отклонение некоторых расчетных величин от табличных или каталожных указывает на допущенную ошибку при изготовлении оборудования на заводе, при его ремонте или при перемотке на новые параметры, то есть на несоответствие паспорта электрооборудования его обмоточным данным. Это электрооборудование не выдержит послеремонтных испытаний, и его необходимо будет ремонтировать повторно. Если такое электрооборудование выпустить с ремонтного предприятия, оно выйдет из строя сразу же после установки на рабочую машину.

Обязательного проверочного расчета требует, например, перевод электромашин на другие изоляционные материалы и обмоточный провод. Кроме того, заказчик часто требует изменить паспортные данные электрооборудования для использования его в новых условиях или на другой рабочей машине.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Наименование		Обозначение	Величина
Вариант №34
Двигатель		4A90	-
Число полюсов		2p	8
Внешний диаметр сердечника статора, мм		D_a1	149
Внутренний диаметр сердечника статора, мм		D_i1	100
Длина сердечника статора, мм		l₁	130
Односторонний воздушный зазор, мм		δ	0,25
статор	Число пазов	Z₂	36
	Ширина паза в ближайшем к воздушному зазору сечении, мм	b₁	4,7
	Ширина паза в удалённом к воздушному зазору сечении, мм	b₂	6,6
	Высота паза, мм	h	13,8
	Высота усика паза, мм	e	0,5
	Ширина шлица паза, мм	m_П	2,7
ротор	Число пазов	Z₂	28
	Ширина паза в ближайшем к воздушному зазору сечении, мм	b₁	5
	Ширина паза в удалённом к воздушному зазору сечении, мм	b₂	2,1
	Высота паза, мм	h	16,5
	Высота усика паза, мм	e	0,5
	Ширина шлица паза, мм	m_П	1,0
Диаметр вала, мм		D_B	32
Сталь		-	2013

2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Обработка данных обмера сердечника

Полюсное деление статора:

Чистая длина активной стали:

где k_c- коэффициент заполнения сердечника сталью, k_c=0,97.

Высота зубца статора:

Высота ярма статора:

Площадь ярма статора:

Средняя расчетная ширина зубца статора:

где

Площадь паза статора:

Полная высота зубца ротора:

Средняя расчетная ширина зубца ротора:

Высота спинки ротора:

где D^’ – внешний диаметр сердечника ротора

2.2 Выбор и определение магнитной индукции в элементах электродвигателя

Задаёмся значением магнитной индукции в зазоре двигателя, руководствуясь приложением 2, - .

Определяем значение магнитного потока:

Магнитная индукция в зубцах статора:

где - зубцовое деление статора,

- чистая длина активной стали статора

Рекомендуемое значение магнитной индукции в зубцах статора: B_Z₁=1,75(Тл).

Магнитная индукция в ярме(спинке) статора:

Рекомендуемое значение магнитной индукции в ярме статора: B_С=1,1(Тл).

Магнитная индукция в зубцах ротора:

где l_p – длина сердечника ротора, lp = l_1;t₂ – зубцовое деление ротора, мм.

Магнитная индукция в ярме ротора:

где - площадь сечения ярма ротора;

2.3 Определение обмоточных данных

Число витков в фазе:

Полученное число витков округляем до ближайшего числа, кратного числу катушек ; Число эффективных проводников в одном пазу:

где m – число фаз, m = 3; а – число параллельных витков, а = 1

Сечение изолированного провода:

где k_з– коэффициент заполнения паза изолированными проводниками, k_з=0,68…0,72; S^’_п – площадь паза, свободная от изоляции, (мм²)

S_из – площадь пазовой изоляции, (мм²)

b_из – толщина изоляции, (мм); S_кр – площадь пазовой крышки, (мм²)

; b_кр – толщина крышки, (мм)

2.4 Определение номинальной мощности двигателя

Фазный ток двигателя:

где g_г– площадь поперечного сечения неизолированного провода, (мм²)

Выбираем стандартное сечение: g_г = 0,442 (мм²).

Полная мощность электродвигателя:

Ориентировочная мощность на валу:

Выбираем двигатель 4A90LB8У3, P = 1,1(кВт), η = 0,77, cos φ = 0,7, I_н= 3,5(А). Линейная нагрузка электродвигателя:

где I_ф.ном – номинальный ток двигателя, I_ф.ном=3,5(А).

Каталожное значение линейной нагрузки электродвигателя: А_табл = 22,9(А/м).

2.5 Определение размера и массы обмотки

Средняя длина катушек:

Длина лобовой части обмотки статора:

Средняя длина полувитка обмотки:

Масса меди обмотки статора без изоляции:

2.6 Расчет магнитной цепи

Уточнить значение потока по принятому числу витков:

Магнитная индукция в зазоре:

Магнитное напряжение (магнитодвижущая сила - МДС) в воздушном зазоре:

МДС в зубцах статора:

МДС в зубцах ротора:

МДС в ярме статора:

МДС в ярме ротора:

Полная магнитодвижущая сила магнитной цепи двигателя на пару полюсов:

Намагничивающий ток:

2.7 Построение зависимости I_μ= f(U)при постоянном числе витков

Таблица 2.1 - Зависимость I_μ= f(U)

Величина	U/U_ном
Величина	0,7	0,85	1	1,15	1,3
Ф	0,00209	0,002538	0,002986	0,003434	0,003882
B_δ	0,585245	0,710654	0,836064	0,961473	1,086883
F_δ	309,0092	375,2254	441,4417	507,6579	573,8742
B_Z1	1,15666	1,404516	1,652372	1,900228	2,148084
F_Z1	19,8198	24,0669	28,314	32,5611	36,8082
B_Z2	1,222237	1,484145	1,746052	2,00796	2,269868
F_Z2	30,702	37,281	43,86	50,439	57,018
B_C	0,812593	0,98672	1,160848	1,334975	1,509102
F_C	9,343149	11,34525	13,34736	15,34946	17,35156
B_P	0,42702	0,518524	0,610028	0,701533	0,793037
F_P	1,721503	2,090397	2,45929	2,828184	3,197077
F	370,5956	450,009	529,4223	608,8357	688,249
I_μ	1,700895	2,065373	2,429851	2,794328	3,158806

2.8 Построение зависимости при номинальном напряжении

Аналогично для числа витков равного 0,7; 0,85; 1; 1,15; 1,3ω_н рассчитаем намагничивающий ток и остальные величины.

Результаты расчета сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Зависимость I_μ= f(ω)

Величина	ω / ω_ном
Величина	0,7	0,85	1	1,15	1,3
Ф	0,004266	0,003513	0,002986	0,002597	0,002297
B_δ	1,194377	0,983604	0,836064	0,727012	0,643126
F_δ	630,631	519,3431	441,4417	383,8623	339,5705
B_Z1	2,360531	1,943967	1,652372	1,436845	1,271055
F_Z1	40,44857	33,31059	28,314	24,62087	21,78
B_Z2	2,494361	2,054179	1,746052	1,518306	1,343117
F_Z2	62,65714	51,6	43,86	38,13913	33,73846
B_C	1,658354	1,365703	1,160848	1,009433	0,89296
F_C	19,06765	15,70277	13,34736	11,6064	10,2672
B_P	0,871469	0,71768	0,610028	0,530459	0,469253
F_P	3,513271	2,893282	2,45929	2,138513	1,891762
F	756,3176	622,8498	529,4223	460,3672	407,2479
I_μ	3,471215	2,858648	2,429851	2,112914	1,869116

Графики зависимостей тока намагничивания от напряжения при постоянном числе витков и от числа витков при постоянном напряжении.

1. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Собленская – М.: Энергатомиздат, 1982, - 504с.

2. Методические указания к контрольной работе «Расчет асинхронного двигателя по известным размерам сердечника при отсутствии паспортных данных»/ В.А. Буторин, - Челябинск, 2003, - 32с.

3. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Технология монтажа и ремонта электрооборудования»: расчет обмоточных данных асинхронного электродвигателя./ ЧГАУ; Сост. А.В. Частовский, В.А. Буторин. Челябинск, 1989, - 34с.