Курсовая работа (т): Расчет асинхронного двигателя

Расчет асинхронного двигателя

Введение

магнитный двигатель обмотка индукционный

Асинхронный электродвигатель, электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трехфазного переменного тока по обмоткам обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора n меньше частоты вращения поля n₁.Т. о., ротор совершает асинхронное вращение по отношению к полю.

Впервые явление, названное магнетизмом вращения, продемонстрировал французский физик Д.Ф. Араго (1824). Он показал, что укрепленный на вертикальной оси медный диск начинает вращаться, если вращать над ним постоянный магнит. Спустя 55 лет, 28 июня 1879, английский ученый У. Бейли получил вращение магнитного поля поочередным подключением обмоток 4 стержневых электромагнитов к источнику постоянного тока. В работах М. Депре (Франция, 1880-1883), И. Томсона (США, 1887) и др. описываются устройства, основанные также на свойствах вращающегося магнитного поля. Однако строгое научное изложение сущности этого явления впервые, практически одновременно и независимо друг от друга, было дано в 1888 итальянским физиком Г. Феррарисом и хорватским инженером и ученым Н. Тесла.

Двухфазный асинхроный электродвигатель. был изобретен Н. Тесла в 1887 (английский патент №6481), публичное сообщение об этом изобретении он сделал в 1888. Распространения этот тип асинхронного двигателя не получил главным образом из-за плохих пусковых характеристик. В 1889 М.О. Доливо-Добровольский испытал сконструированный им первый в мире трехфазный асинхроныйдвигатель, в котором применил ротор типа «беличье колесо» (германский патент №51083), а обмотку статора разместил в пазах по всей окружности статора. В 1890 Доливо-Добровольский изобрел фазный ротор с кольцами и пусковыми устройствами (патенты английский №20425 и германский №75361). Через 2 года им же была предложена конструкция ротора, названная «двойной беличьей клеткой», которую, однако, стали широко применять только с 1898 благодаря работам французского инженера П. Бушеро, представившего асинхроный электродвигатель с таким ротором, как двигатель со специальными пусковыми характеристиками.

Конструктивное оформление асинхронного электродвигателя, их мощность и габариты зависят от назначения и условий работы.

Например, двигатели с воздушным и водяным охлаждением (общего применения); герметичные, маслонаполненные (для электробуров) и взрывобезопасные (для работы в шахтах, взрывоопасных помещениях и др.); пыле-, брызгозащищенные (для применения в морских условиях и тропическом климате) и т.д. Некоторые виды асинхронных двигателей (например, шаговые, для следящих систем, схем автоматики и телемеханики, со ступенчатой регулировкой скорости и пр.) разрабатываются и выпускаются комплектно с блоками управления и пускозащитной аппаратурой, с встроенными редукторами. Трехфазные асинхронные электродвигателя сравнительно с однофазными обладают лучшими пусковыми и рабочими характеристиками. Основные конструктивные элементы асинхронных двигателей: статор - неподвижная часть и ротор - вращающаяся часть. В соответствии со способом выполнения роторной обмотки асинхронного мотора делятся на двигатели с контактными кольцами и короткозамкнутые. Воздушный зазор между статором и ротором у асинхронного электромотора делается по возможности малым (до 0,25 мм). Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя зависит от частоты вращения магнитного поля статора и определяется частотой питающего тока и числом пар полюсов двигателя.

1. Исходные данные для проектирования

Номинальный режим работы	Продолжительный (S1)
Исполнение ротора	Короткозамкнутый
Ном. отдаваемая мощность P2, кВт	0,75
Ном. Напряжение U, В	220
Ном. Частота вращения n, об/мин	750
Частота питающей сети, Гц	50
Количество фаз статора m1	3
Способ соединения фаз статора	Звезда
Способ защиты от внешних воздействий	IP44
Способ охлаждения	IC0141
Исполнение по способу монтажа	IM1001
Климатические условия и категория размещения	У2
Форма выступающего конца вала	Цилиндрическая
Способ соединения с приводным механизмом или приводным двигателем	Упругая муфта

2. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

.1 Главные размеры

Принимаем высоту оси вращения двигателя h=90 мм ([1], таблица 9-1).

Принимаем наружный диаметр сердечника статора D_Н1=163 мм ([1], таблица 9-2).

Внутренний диаметр сердечника статора ([1], таблица 9-3):

 (2.1)

Принимаем коэффициент  ([1], рисунок 9-1).

Принимаем предварительное значение КПД  ([1], рисунок 9-2)

Расчетная мощность

                  (2.2)

Принимаем предварительную линейную нагрузку А=240·0,86=206,4 А/см ([1], рисунок 9-4, таблица 9-5).

Принимаем предварительную индукцию в зазоре  ([1], рисунок 9-4, таблица 9-5).

Принимаем предварительное значение обмоточного коэффициента  ([1], страница 119).

Расчетная длина сердечника статора

         (2.3)

Принимаем конструктивную длину сердечника статора .

Отношение длины сердечника к его диаметру

                          (2.4)

Максимальное значение отношения длины сердечника к его диаметру ([1], таблица 9-6)

         (2.5)

где =1,1 - коэффициент ([1], таблица 9-7).

2.2 Сердечник статора

Принимаем марку стали - 2013. Принимаем толщину листа 0,5 мм. Принимаем вид изолирования листов - оксидирование.

Принимаем коэффициент заполнения стали k_C=0,97.

Принимаем количество пазов на полюс и фазу  ([1], таблица 9-8).

Количество пазов сердечника статора

                           (2.6)

.3 Сердечник ротора

Принимаем марку стали - 2013. Принимаем толщину листа 0,5 мм. Принимаем вид изолирования листов - оксидирование.

Принимаем коэффициент заполнения стали k_C=0,97.

Принимаем сердечник ротора со скосом пазов.

Принимаем воздушный зазор между статором и ротором  ([1], таблица 9-9).

Наружный диаметр сердечника ротора

                   (2.7)

Внутренний диаметр листов ротора

                             (2.8)

Принимаем длину сердечника ротора  равную длине сердечника статора, .

Принимаем количество пазов сердечника ротора  ([1], таблица 9-12).

3. Обмотка статора

Принимаем двухслойную обмотку с укороченным шагом, укладываемую в трапецеидальные полузакрытые пазы ([1], таблица 9-4).

Коэффициент распределения

            (3.1)

где  =30

Принимаем относительный шаг обмотки .

Шаг полученной обмотки

                                (3.2)

Обмоточный коэффициент

                  (3.3)

Предварительное значение магнитного потока

 (3.4)

Предварительное количество витков в обмотке фазы

 (3.5)

Принимаем

Предварительное количество эффективных проводников в пазу

                          (3.6)

где - число параллельных ветвей обмотки статора.

Принимаем N» п=54

Уточненное количество витков в обмотке фазы

                      (3.9)

Уточненное значение магнитного потока

              (3.10)

Уточненное значение индукции в воздушном зазоре

                     (3.11)

Предварительное значение номинального фазного тока

                   (3.12)

Уточненная линейная нагрузка статора

    (3.13)

Отклонение полученной линейной нагрузки от предварительно принятой

              (3.14)

Отклонение не превышает допустимое значение, равное 10%.

Принимаем среднее значение магнитной индукции в спинке статора ([1], таблица 9-13).

Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора

               (3.15)

.1 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

Принимаем среднее значение магнитной индукции в зубцах статора  ([1], таблица 9-14).

Обмотка статора и паз изображены на рисунке 1.

Рисунок. 1. Трапецеидальный полузакрытый паз статора

Ширина зубца

           (3.16)

Высота спинки статора

   (3.17)

Принимаем .

Высота паза

 (3.18)

Большая ширина паза

 (3.19)

Предварительное значение ширины шлица

                             (3.20)

Меньшая ширина паза

 (3.21)

где - высота шлица ([1], страница 131).

Проверка правильности определения  и  исходя из требования

         (3.22)

Площадь поперечного сечения паза в штампе

 (3.23)

Площадь поперечного сечения паза в свету

 (3.24)

где - припуски на сборку сердечников статора и ротора соответственно по ширине и по высоте ([1], страница 131).

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции

      (3.25)

где  - среднее значение односторонней толщины корпусной изоляции ([1], страница 131).

Площадь поперечного сечения прокладок на дне паза и под клином

        (3.26)

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой

 (3.27)

Произведение

                  (3.28)

где - допускаемый коэффициент заполнения паза для ручной укладки ([1]. страница 132).

Принимаем количество элементарных проводов в эффективном .

Диаметр элементарного изолированного провода

                             (3.29)

Диаметр элементарного изолированного провода не должен превышать 1,71 мм при ручной укладке и 1,33 мм при машинной. Данное условие выполняется.

Принимаем диаметры элементарного изолированного и неизолированного (d) провода ([1], приложение 1)

Принимаем площадь поперечного сечения провода  ([1], приложение 1).

Уточненный коэффициент заполнения паза

                            (3.30)

Значение уточненного коэффициента заполнения паза удовлетворяет условиям ручной укладки (при ручной укладке допускаемый ).

Уточненная ширина шлица

              (3.31)

Принимаем , так как .

Плотность тока в обмотке статора

                      (3.32)

Произведение линейной нагрузки на плотность тока

                     (3.33)

Принимаем допустимое значение произведения линейной нагрузки на плотность тока ([1], рисунок 9-8).

Расчетное произведение линейной нагрузки на плотность тока не превышает допустимое значение.

Среднее зубцовое деление статора

        (3.34)

Средняя ширина катушки обмотки статора

                 (3.35)

Средняя длина одной лобовой части катушки

(3.36)

Средняя длина витка обмотки

 (3.37)

Длина вылета лобовой части обмотки

 (3.38)

4. Обмотка короткозамкнутого ротора

Принимаем пазы ротора овальной формы, полузакрытые.

4.1 Размеры овальных полузакрытых пазов

Принимаем высоту паза . ([1], рисунок 9-12).

Расчетная высота спинки ротора

           (4.1)

где - диаметр круглых аксиальных вентиляционных каналов в сердечнике ротора, в проектируемом двигателе они не предусматриваются.

Магнитная индукция в спинке ротора

                 (4.2)

Зубцовое деление по наружному диаметру ротора

   (4.3)

Принимаем магнитную индукцию в зубцах ротора  ([1], таблица 9-18).

Ширина зубца

                                  (4.4)

Меньший радиус паза

 (4.5)

Больший радиус паза

 (4.6)

где - высота шлица ([1], страница 142);

- ширина шлица ([1], страница 142);

для полузакрытого паза ([1], страница 142).

Расстояние между центрами радиусов

 (4.7)

Проверка правильности определения  и  исходя из условия

                             (4.8)

Площадь поперечного сечения стержня, равная площади поперечного сечения паза в штампе

       (4.9)

.2 Размеры короткозамыкающего кольца

Принимаем литую клетку.

Короткозамыкающие кольца ротора изображены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Короткозамыкающие кольца ротора

Поперечное сечение кольца

 (4.10)

Высота кольца

              (4.11)

Длина кольца

                       (4.12)

Средний диаметр кольца

                    (4.13)

Вылет лобовой части обмотки

 (4.14)

5. Расчет магнитной цепи

5.1 МДС для воздушного зазора

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора

        (5.1)

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатости строения ротора

 (5.2)

Принимаем коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов на статоре или роторе .

Общий коэффициент воздушного зазора

             (5.3)

МДС для воздушного зазора

 (5.4)

5.2 МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора

Так как , принимаем напряженность магнитного поля ([1], приложение 8)

Принимаем среднюю длину пути магнитного потока

МДС для зубцов

                  (5.5)

.3 МДС для зубцов ротора при овальных закрытых пазах ротора

Так как , принимаем напряженность магнитного поля ([1], приложение 8).

Средняя длина пути магнитного потока

             (5.6)

МДС для зубцов

                  (5.7)

5.4 МДС для спинки статора

Принимаем напряженность магнитного поля  ([1], приложение 5).

Средняя длина пути магнитного потока

        (5.8)

МДС для спинки статора

     (5.9)

5.5 МДС для спинки ротора

Принимаем напряженность магнитного поля  ([1], приложение 11)

Средняя длина пути магнитного потока

 (5.10)

МДС для спинки ротора

     (5.11)

5.6 Параметры магнитной цепи

Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс

 (5.12)

Коэффициент насыщения магнитной цепи

                       (5.13)

Намагничивающий ток

                (5.14)

Намагничивающий ток в относительных единицах

                      (5.15)

ЭДС холостого хода

                       (5.16)

Главное индуктивное сопротивление

                              (5.17)

Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах

                      (5.18)

6. Активное и индуктивное сопротивления обмоток

6.1 Сопротивление обмотки статора

Активное сопротивление обмотки фазы при 20 ⁰С

   (6.1)

где -удельная электрическая проводимость меди при 20⁰С ([1], страница 158).

Активное сопротивление обмотки фазы при 20 ⁰С в относительных единицах

                       (6.2)

Проверка правильности определения

 (6.3)

Принимаем размеры паза статора ([1], таблица 9-21)

Высота

 (6.4)

Коэффициенты, учитывающие укорочение шага

       (6.5), (6.6)

Коэффициент проводимости рассеяния

 (6.7)

Принимаем коэффициент дифференциального рассеяния статора ([1], таблица 9-23).

Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния

                  (6.8)

Принимаем коэффициент, учитывающий демпфирующую реакцию токов, наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора высшими гармониками поля статора ([1], таблица 9-22).

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

 (6.9)

Полюсное деление

            (6.10)

Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки

 (6.11)

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора

 (6.12)

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора

 (6.13)

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора в относительных единицах

                                   (6.14)

Проверка правильности определения

 (6.15)

6.2 Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными полузакрытыми пазами

Активное сопротивление стержня клетки при 20 ⁰С

 (6.16)

где - удельная электрическая проводимость алюминия при 20°C ([1], страница 161).

Коэффициент приведения тока кольца к току стержня

                 (6.17)

Сопротивление короткозамыкающих колец, приведенное к току стержня при 20 ⁰С

 (6.18)

Центральный угол скоса пазов.

 (6.19)

где

Коэффициент скоса пазов ротора по рис 9-46 Вск=0,98

Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора

          (6.20)

Активное сопротивление обмотки ротора при 20 ⁰C, приведенное к обмотке статора

    (6.21)

Активное сопротивление обмотки ротора при 20 ⁰C, приведенное к обмотке статора в относительных единицах

            (6.22)

Ток стержня ротора для рабочего режима

 (6.23)

Коэффициент проводимости рассеяния для овального закрытого паза ротора

 (6.24)

Количество пазов ротора на полюс и фазу

                              (6.25)

Принимаем коэффициент дифференциального рассеяния ротора  ([1], рисунок 9-17).

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

   (6.26)

Коэффициент проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки

 (6.27)

Относительный скос пазов ротора, в долях зубцового деления ротора

 (6.28)

Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов

 (6.29)

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора

          (6.30)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора

 (6.31)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора

             (6.31)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, в относительных единицах

                     (6.32)

6.3 Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя

Коэффициент рассеяния статора

                      (6.34)

Коэффициент сопротивления статора

    (6.35)

где -коэффициент ([1], страница 72).

Преобразованные сопротивления обмоток

                    (6.36)

         (6.38)

            (6.39)

Пересчет магнитной цепи не требуется, так как

7. Режим холостого хода и номинальный

7.1 Режим холостого хода

Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении

 (7.1)

Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении

 (7.2)

Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальных пазах

 (7.3)

Магнитные потери в зубцах статора

                    (7.4)

Масса стали спинки статора

 (7.5)

Магнитные потери в спинке статора

                 (7.6)

Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие добавочные потери в стали

 (7.7)

Механические потери при степени защиты IP44, способе охлаждения IC0141

    (7.8)

где , при 2 р>4

Активная составляющая тока х.х.

 (7.9)

Ток холостого хода

                (7.10)

Коэффициент мощности при х.х.

                 (7.11)

7.2 Расчет параметров номинального режима работы

Активное сопротивление к.з.

                         (7.12)

Индуктивное сопротивление к.з.

               (7.13)

Полное сопротивление к.з.

             (7.14)

Добавочные потери при номинальной нагрузке

                  (7.15)

Механическая мощность двигателя

   (7.16)

Эквивалентное сопротивление схемы замещения

          (7.17)

Полное сопротивление схемы замещения

 (7.18)

Проверка правильности расчетов  и

                        (7.19)

Скольжение

                  (7.20)

Активная составляющая тока статора при синхронном вращении

 (7.21)

Ток ротора

                           (7.22)

Активная составляющая тока статора

                   (7.23)

Реактивная составляющая тока статора

 (7.24)

Фазный ток статора

                   (7.25)

Коэффициент мощности

                            (7.26)

Линейная нагрузка статора

 (7.27)

Плотность тока в обмотке статора

            (7.28)

Линейная нагрузка ротора

 (7.29)

где -обмоточный коэффициент для короткозамкнутого ротора ([1], страница 171).

Ток в стержне короткозамкнутого ротора

       (7.30)

Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора

       (7.31)

Ток в короткозамыкающем кольце

                             (7.32)

Электрические потери в обмотке статора

              (7.33)

Электрические потери в обмотке ротора

   (7.34)

Суммарные потери в электродвигателе

 (7.35)

Подводимая мощность

              (7.36)

Коэффициент полезного действия

                   (7.37)

Подводимая мощность

                          (7.38)

Подводимые мощности, рассчитанные по формулам (7.36) и (7.38) должны быть равны друг другу, с точностью до округлений. Данное условие выполняется.

Отдаваемая мощность

   (7.39)

Отдаваемая мощность должны соответствовать отдаваемой мощности, указанной в техническом задании. Данное условие выполняется.

8. Рабочие характеристики

Расчет рабочих характеристик ведем в форме таблицы 1.

Таблица 2 - Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Мощность	0,25P2	0,5P2	0,75P2	P2	1,25P2
	Результаты расчета рабочих характеристик
Р2, кВт	0,1875	0,375	0,5625	0,75	0,9375
Рд, Вт	1,378676	2,757353	4,136029	5,514706	6,893382
Р’2, Вт	192,8494	381,7281	570,6068	759,4855	948,3641
Rн, Ом	720,933	347,5843	220,7818	156,4923	117,2605
zн, Ом	736,7525	363,6104	237,0263	172,9697	133,9898
s, о. е.	0,007802	0,016048	0,025034	0,034959	0,046116
I’’2, A	0,30516	0,63294	0,996459	1,271899	1,876164
Ia1, A	0,629754	0,961758	1,328469	1,605665	2,206547
Ip1, A	2,158818	2,115497	2,084784	2,084054	2,078209
I1, A	2,248796	2,323855	2,472075	2,630863	3,031139
cosj	0,28004	0,413863	0,53739	0,610319	0,72796
Рм1, Вт	150,9409	161,1851	182,4021	216,8404	274,2321
Рм2, Вт	6,744831	15,73116	30,01455	27,51277	82,80482
PS, Вт	226,4827	247,0919	283,971	317,2861	431,3486
P1, Вт	413,9827	622,0919	846,471	1067,286	1368,849
h, %	45,29174	60,28048	66,45236	70,27169	68,48821

9. Максимальный момент

Переменная часть коэффициента статора при трапецеидальном полузакрытом пазе

     (9.1)

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора, зависящая от насыщения

                   (9.2)

Переменная часть коэффициента ротора при овальных закрытых пазах

                        (9.3)

Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора зависящая от насыщения

           (9.4)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, зависящее от насыщения

 (9.5)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, не зависящее от насыщения

        (9.6)

Ток ротора, соответствующий максимальному моменту (9-322)

(9.7)

Полное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте

                           (9.8)

Полное сопротивление схемы замещения при бесконечно большом скольжении

 (9.9)

Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте

                         (9.10)

Кратность максимального момента

            (9.11)

Скольжение при максимальном моменте

                                    (9.12)

10. Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент

.1 Активные и индуктивные сопротивления, соответствующие пусковому режиму

Высота стержня клетки ротора

                             (10.1)

Приведенная высота стержня ротора

        (10.2)

Принимаем коэффициент  ([1], рисунок 9-23).

Расчетная глубина проникновения тока в стержень

                  (10.3)

Ширина стержня на расчетной глубине проникновения тока в стержень

 (10.4)

Площадь поперечного сечения стержня при расчетной глубине проникновения тока

 (10.5)

Коэффициент вытеснения тока

                 (10.6)

Активное сопротивление стержня клетки при 20 ⁰С для пускового режима

         (10.7)

Активное сопротивление обмотки ротора при 20 ⁰С, приведенное к обмотке статора, для пускового режима

 (10.8)

Принимаем коэффициент  ([1], рисунок 9-23).

Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора при пуске для овального закрытого паза

 (10.9)

Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора при пуске

 (10.10)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, зависящее от насыщения

         (10.11)

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, не зависящее от насыщения

               (10.12)

Активное сопротивление к.з. при пуске

 (10.13)

10.2 Начальные пусковые ток и момент

Ток ротора при пуске двигателя

 (10.14)

Полное сопротивление схемы замещения при пуске (с учетом явлений вытеснения тока и насыщения путей потоков рассеяния)

                     (10.15)

Индуктивное сопротивление схемы замещения при пуске

                 (10.16)

Активная составляющая тока статора при пуске

 (10.17)

Реактивная составляющая тока статора при пуске

 (10.18)

Фазный ток статора при пуске

            (10.19)

Кратность начального пускового тока

                             (10.20)

Активное сопротивление ротора при пуске, приведенное к статору, при расчетной рабочей температуре и Г-образной схеме замещения

 (10.21)

Кратность начального пускового момента

11. Тепловой и вентиляционный расчеты

.1 Тепловой расчет

Обмотка статора

Потери в обмотке статора при максимально допускаемой температуре

 (11.1)

где - коэффициент ([1], страница 76).

Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора

                         (11.2)

Условный периметр поперечного сечения трапецеидального полузакрытого паза

   (11.3)

Условная поверхность охлаждения пазов

                (11.4)

Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки

                 (11.5)

Условная поверхность охлаждения двигателя с охлаждающими ребрами на станине

 (11.6)

где - высота ребра.

 - число ребер.

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора

 (11.7)

где - коэффициент ([1], таблица 9-25).

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов

 (11.8)

Удельный тепловой поток от потерь в лобовых частях обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки

 (11.9)

Окружная скорость ротора

      (11.10)

Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины

                         (11.11)

где - коэффициент теплоотдачи поверхности статора ([1], рисунок 9-24).

Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов

 (11.12)

где - эквивалентный коэффициент теплопроводности изоляции в пазу ([1], страница 191);

- эквивалентный коэффициент теплопроводности внутренней изоляции катушки ([1], рисунок 9-26).

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя

                 (11.13)

Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек из круглых проводов

 (11.14)

где - односторонняя толщина изоляции катушек в лобовой части.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой внутри двигателя

 (11.15)

Потери в обмотке ротора при максимальной температуре

 (11.16)

Потери в двигателе со степенью защиты IP44, передаваемые воздуху внутри двигателя

(11.17)

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха

(11.18)

где  - коэффициент подогрева воздуха ([1], рисунок 9.25).

Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха

                         (11.19)

11.2 Вентиляционный расчет двигателя со степенью защиты IP44 и способом охлаждения IC0141

Наружный диаметр корпуса

                    (11.20)

где - расстояние от нижней части корпуса машиниы до опорной поверхности лап ([1], рисунок 1.3).

Коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса двигателя

 (11.21)

Необходимый расход воздуха

    (11.22)

где  - теплоемкость воздуха ([1], страница 88).

Расход воздуха, который может быть обеспечен наружным вентилятором

         (11.23)

Расход воздуха, который может быть обеспечен наружным вентилятором, должен превышать необходимый расход воздуха. Данное условие выполняется.

Напор воздуха, развиваемый наружным вентилятором

 (11.24)

12. Масса двигателя и динамический момент инерции

Масса изолированных проводов обмотки статора

 (12.1)

Масса алюминия короткозамкнутого ротора

 (12.2)

где - количество лопаток ([1], страница 45);

- длина лопатки;

- высота лопатки;

- толщина лопатки.

Масса стали сердечников статора и ротора

 (12.3)

Масса изоляции статора при трапецеидальных полузакрытых пазах

 (12.4)

где - средняя ширина паза.

Масса конструкционных материалов двигателя со степенью защиты IP44, станина и щиты чугунные, ротор короткозамкнутый

 (12.5)

(12.6)

Динамический момент инерции ротора

 (12.7)

Список литературы

1. Гольдберг О.Д., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин: Учебник. / Под ред. О.Д. Гольдберга. 3-е изд., перераб. - М.:Высш.шк., 2006, - 430 с.: ил.

2.      Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1-8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: «Машиностроение», 2001. - 920 с.

.        Антонов М.В. Технология производства электрических машин: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 592 с.: ил.

.        Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. /Под ред. П.Н. Учаева - 3-е изд., испр. - М.: «Машиностроение», 1988. - 560 с.: ил.

.        ГОСТ 21424-93. Муфты упругие втулочно-пальцевые. Параметры и размеры. Дата введения 01.07.96. Взамен ГОСТ 21424-75.