.
4. Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины, °С,
не должна превышать 20°С.
5. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, °С,
.
не должен превышать 25°С.
6. Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды определяется в предположении, что температура корпуса равна температуре воздуха внутри машины. При этом условии
,
где α в – коэффициент подогрева воздуха, Вт/(м2·°С), учитывающий теплоотдающую способность поверхности корпуса и интенсивность перемешивания воздуха внутри машины по рис. П13Б;
– сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя, Вт;
,
где 
;
– сумма всех потерь в двигателе при s н (по таблице 1);
S кор – эквивалентная поверхность охлаждения корпуса, м2.
При расчете S кор учитывают поверхность ребер станины:
где П р – условный периметр поперечного сечения ребер корпуса двигателя; значение П р может быть принято по рис. П12Б.
не должен превышать для класса нагревостойкости изоляции F 90°С.
Среднее превышение температуры обмотки статора над стандартной температурой окружающей среды (40°С), °С,
Из-за приближенного характера расчета 
должно быть, по крайней мере, на 20% меньше, чем допускаемое превышение температуры для принятого класса изоляции (155°С).
1.4.11. Расчёт вентиляции
Вентиляционный расчет асинхронных двигателей, так же как и тепловой на первоначальном этапе проектирования, может быть выполнен приближенным методом, который заключается в сопоставлении расхода воздуха, необходимого для охлаждения двигателя и расхода, который может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя.
|
|
Для двигателей со степенью защиты IP44 требуемый для охлаждения расход воздуха, м3/с,
,
где km – коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором.
Коэффициент 
определяется по формуле [1]:
,
где коэффициент m = 2,6 для двигателей с 2 р = 2 при h ≤ 132 мм и m = 3,3 при h ≥ 160 мм; m = 1,8 для двигателей с 2 р ≥ 4 при h ≤ 132 мм и m = 2,5 при h ≥ 160 мм.
Расход воздуха, м3/с, обеспечиваемый наружным вентилятором, может быть приближенно определен по следующей формуле:
Расход воздуха Q' в должен быть больше требуемого для охлаждения машины Q в.
1.4.11. Расчёт и построение круговой диаграммы
Расчет и построение круговой диаграммы проводят в такой последовательности:
• Выбирают масштаб тока таким, чтобы диаметр рабочего круга диаграммы был в пределах Dk = 200 ÷ 300 мм.
• Масштаб тока, А /мм,
где 
.
• Определяют масштаб мощности, Вт /мм,
• Масштабируют токи, мм: 
; 
; 
.
• Определяют угол разворота линии диаметра: 
.
• Определяют ось электромагнитной мощности (угол разворота):
P эм = 0; s = ∞; 
.
• Определяют ось электромагнитной мощности (угол разворота):
Масштаб полезной мощности на валу двигателя, мм: 
Рис. 6 – Круговая диаграмма
2. Пример расчёта
2.1. Задание
Тип машины – асинхронный двигатель АИР100L2У3
1. Номинальная мощность 5.5 кВт
2. Номинальное фазное напряжение 264 В
3. Число полюсов 2 р = 2
4. Степень защиты IP44
5. Класс нагревостойкости изоляции F
6. Кратность начального пускового момента 2
7. Кратность начального пускового тока 7.5
|
|
8. Коэффициент полезного действия η = 0.875
9. Коэффициент мощности cos j = 0.91
10. Исполнение по форме монтажа М1001
11. Воздушный зазор δ = 0,45 мм
12. Частота сети f 1= 60 Гц
2.2. Выбор главных размеров
1. Синхронная скорость вращения поля:
2. Высота оси вращения h = 100 мм (двигатель АИР100L2У3)
3. Внутренний диаметр статора
[ Kd =0.565⋅(0.52÷0.57) по табл. П2А]
4. Полюсное деление
5. Расчетная мощность
[по рис. П4Б ke = 0.973; η = 0,875 и cos φ = 0,758 – исходные данные]
6. Электромагнитные нагрузки 
(по рис. П1Б)
7. Обмоточный коэффициент для однослойной обмотки принимаем
8. Расчетная длина воздушного зазора:
при 
kB – коэффициент формы поля.
9. Отношение
(значение λ находится в рекомендуемых пределах).
2.3. Определение Z1, w1 и сечения провода обмотки статора
10. Предельные значения t 1 по рис. П3Б: 
11. Число пазов статора:
Принимаем Z 1 = 24, тогда
— однослойная обмотка.
12. Зубцовое деление статора:
13. Число эффективных проводников в пазу (предварительно при условии a =1)
14. Принимаем a = 1, тогда 
.
15. Окончательные значения:
Значения А и Вδ находятся в допустимых пределах
16. Плотность тока в обмотке статора (предварительно):
17. Сечение эффективного проводника (предварительно):
Принимаем n эл = 2 тогда
обмоточный провод ПЭТМ (табл. П4А)
18. Плотность тока в обмотке статора (окончательно):
2.4. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
19. Принимаем из рекомендуемых значений [1] индукции Bz 1 = 1.7 … 1.9 и Ba = 1.2 … 1.5 значения [по табл.6-10 стр. 174, 2]:
, тогда
[по табл. П5А для оксидированных листов стали kc = 0.97]
20. Размеры паза в штампе принимаем по табл. П6А:
|
|
21. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:
22. Коэффициент заполнения паза
2.5. Расчет ротора
23. Воздушный зазор: δ = 0.45мм.
24. Число пазов ротора (по табл. П9А при 2 p = 2 и Z 1 = 24): Z 2 = 20.
25. Внешний диаметр: 
.
26. Длина: 
27. Зубцовое деление:
.
28. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, т.к. сердечник непосредственно насажан на вал:
[ kB = 0.23 при h = 100 мм и 2 p = 2 по табл. П10А]
29. Ток в стержне ротора:
[ ki = 0.93 при cos φ = 0.91 по рис. П6Б; 
]
30. Площадь поперечного сечения стержня:
[плотность тока в стержне литой клетки принимаем 
(алюминий)]
31. Паз ротора. Принимаем 
Допустимая ширина зубца:
Размеры паза:
Полная высота паза:
Сечение стержня:
32. Плотность тока в стержне:
33. Короткозамыкающие кольца. Площадь поперечного сечения:
[ 
т.к. плотность тока в замыкающих кольцах J клвыбирают в среднем на 15-20% меньше, то
]
Размеры замыкающих колец:
Рис. 7 – Пазы статора и ротора
Табл. 3
| Паз | Материал | Толщина, мм | Число слоев | Односторонняя толщина |
| Имидофлекс | 0.25 | 0.25 | ||
| Имидофлекс | 0.25 | 0.25 | ||
| Провод ПЭТМ/ ТУ 16.50.5370-78 | — | — | — |
2.6. Расчет намагничивающего тока
34. Значение индукции Bj :
[расчетная высота ярма ротора при 2 p = 2:
]
35. Магнитное напряжение воздушного зазора:
[ 
где 
]
36. Магнитное напряжение зубцовых зон:
| Статора | 
|
| Ротора | 
|
[по табл. П11А, для стали 2013 
]
37. Коэффициент насыщения зубцовой зоны
38. Магнитные напряжения ярм статора и ротора:
[по табл. П11А Ha = 709 A/м при Вa = 1.5 Тл; Hj = 504 A/м при Вj = 1.32 Тл]
[ kB = 0.23 по табл. П10А]
39. Магнитное напряжение на пару полюсов:
40. Коэффициент насыщения магнитной цепи:
41. Намагничивающий ток:
Относительное значение:
2.7. Параметры рабочего режима
42. Активное сопротивление фазы обмотки статора:
Для класса нагревостойкости изоляции расчетная ϑ расч. = 115○С
Для меди 
Длина проводников фазы обмотки:
[где В = 0.01 м; k л = 1.2, по табл. П13А]
Длина вылета лобовой части катушки:
где k выл = 0.26 по табл. П13А.
Относительное значение:
43. Активное сопротивление фазы обмотки ротора:
[ 
где для алюминиевой обмотки ротора 
]
Приводим r 2 к числу витков обмотки статора:
Относительное значение: 
44. Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора:
где 
где β = 1 – для однослойных обмоток
где 
[ 
и 
по рис. П14Б; 
]
Относительное значение:
45. Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора:
где
[ 
]
Приводим x 2 к числу витков статора:
Относительное значение:
2.8. Расчет потерь
46. Основные потери в стали:
[ 
для стали 2013 по табл. П14А]
47. Поверхностные потери в роторе:
где k 02 = 1.5 [с. 207, 2].
для 
48. Пульсационные потери в зубцах ротора:
49. Сумма добавочных потерь стали:
50. Полные потери в стали:
51. Механические потери:
[для двигателей 2 р = 2: 
]
52. Добавочные потери при номинальном режиме:
53. Холостой ход двигателя:
где 
,
2.9. Расчет рабочих характеристик
54. Последовательно включенные сопротивления схемы замещения
Активная составляющая тока синхронного холостого хода
Потери, не меняющиеся при изменении скольжения:
Принимаем 
и рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь скольжением 
Результаты расчета приведены в табл. 4.
Характеристики представлены на рис. 8.
Табл. 4
| № п/п | Расчетная формула | Ед. изм. | Скольжение | ||||
| 0.005 | 0.01 | 0.015 | 0.02 | 0.025 | |||
| Ом | 134.190 | 67.095 | 44.730 | 33.548 | 26.838 | |
| Ом | ||||||
| Ом | 135.190 | 68.095 | 45.730 | 34.548 | 27.838 | |
| Ом | 6.663 | 6.663 | 6.663 | 6.663 | 6.663 | |
| Ом | 135.354 | 68.420 | 46.213 | 35.184 | 28.624 | |
| А | 1.950 | 3.859 | 5.713 | 7.503 | 9.223 | |
| — | 0.999 | 0.995 | 0.990 | 0.982 | 0.973 | |
| — | 0.049 | 0.097 | 0.144 | 0.189 | 0.233 | |
| А | 2.180 | 4.072 | 5.885 | 7.600 | 9.202 | |
| А | 2.959 | 3.239 | 3.687 | 4.284 | 5.010 | |
| А | 3.675 | 5.203 | 6.944 | 8.724 | 10.477 | |
| кВт | 2.013 | 3.982 | 5.896 | 7.743 | 9.518 | |
| кВт | 1.727 | 3.225 | 4.661 | 6.019 | 7.288 | |
| кВт | 0.048 | 0.096 | 0.171 | 0.269 | 0.388 | |
| кВт | 0.008 | 0.030 | 0.066 | 0.114 | 0.172 | |
| кВт | 3.876 | 7.768 | 13.837 | 21.837 | 31.495 | |
| кВт | 0.357 | 0.432 | 0.549 | 0.703 | 0.890 | |
| кВт | 1.369 | 2.793 | 4.112 | 5.316 | 6.398 | |
| — | 0.793 | 0.866 | 0.882 | 0.883 | 0.878 | |
| — | 0.593 | 0.783 | 0.847 | 0.871 | 0.878 |