Расчет асинхронного двигателя с к.з ротором на 22 кВт, 1000об/мин,

ФГБОУ ВО
«Уфимский университет науки и технологий»
Кафедра электромеханики
Расчет асинхронного двигателя
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту по
Расчету и проектированию электрических машин
3351.2.02.237.0000ПЗ
Группа
ЭЭ-322Б
Фамилия И.О.
Студент
Дьяконов В.Н.
Консультант
Юшкова О. А.
Принял
Юшкова О. А.
Подпись
Уфа-2023
Дата
Оценка
Аннотация
Задачей данного проекта является расчет трехфазной асинхронной
машины с номинальной отдаваемой мощностью 22 кВт, высотой оси вращения
200 мм и синхронной частотой вращения 1000 Об/мин, имеющей в номинальном
режиме основные показатели, близкие к показателям серийного аналога.
Были рассмотрены особенности проектирования асинхронного двигателя с
обмотками статора из медного провода и короткозамкнутым ротором, залитым
алюминиевым сплавом.
Выполнены сборочные чертежи общего вида и короткозамкнутого ротора,
построены рабочие характеристики двигателя, а также определены основные
размеры двигателя, магнитная система, параметры холостого хода и
номинального режимов работы, начальный пусковой ток и момент, и
максимальный момент который может развить двигатель. Так же были
определены: масса двигателя, тепловой и вентиляционный расчеты.
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Разраб
Дьяконов В.Н.
Пров
Юшкова О. А.
Н. Контр.
Утв
Подпись
Дата
Расчет асинхронного двигателя
Литера
Лист
Листов
y
2
40
УУНиТ ЭЭ-322Б
Задание
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
3
Содержание
Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал ............................ 5
Обмотка статора .......................................................................................................... 7
Обмотка короткозамкнутого ротора ....................................................................... 12
Расчет магнитной цепи ............................................................................................. 14
Активные и индуктивные сопротивления обмоток ............................................... 17
Режим холостого хода и номинальный ................................................................... 22
Рабочие характеристики ........................................................................................... 27
Максимальный момент ............................................................................................. 29
Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент..................................... 31
Тепловой и вентиляционный расчет ....................................................................... 34
Масса двигателя и динамический момент инерции ротора .................................. 38
Заключение ................................................................................................................ 39
Библиографический список...................................................................................... 40
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
4
Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация,
материал
Главные размеры
Количество пар полюсов: 𝑝 = 60𝑓/𝑛1 = 3;
По табл. 9.2 выбираем предельно допустимое значение наружного
диаметра сердечника:
𝐷н1𝑚𝑎𝑥 = 359 мм;
Тогда по таблице 9.3 воспользуемся зависимостью для определения
внутреннего диаметра сердечника статора 𝐷1 :
𝐷1 = 0,72𝐷н1 − 3 = 0,72 ∗ 359 − 3 = 255,48 мм
𝑘н = 0,982 (рис. 9–1);
Предварительные значения КПД 𝜂′ и коэффициента мощности 𝑐𝑜𝑠𝜑′по
рис. 9–2 и рис. 9–3 соответственно:
𝜂′ = 0,885
𝑐𝑜𝑠𝜑 ′ = 0,875;
Расчетная мощность 𝑃′ (ВА):
𝑃′ = 𝑘н 𝑃2 /(𝜂𝑐𝑜𝑠𝜑) = 0,965 ∗ 22000/(0,885 ∗ 0,875) = 27415,66 ВА;
Для расчета длины сердечника статора 𝑙1 – вначале найдем расчетную
длину сердечника 𝑙 ′1 , при этом следует задать значения обмоточного
коэффициента
𝑘 ′ об1 = 0,91(𝑘 ′ об1 = 0,91 ÷ 0,94 для 2𝑝 ≥ 4),
а
также
электромагнитных нагрузок 𝐴′1 и 𝐵′𝛿
По табл. 9–4 определим форму и тип паза обмоток статоратрапецеидальные полузакрытые, двухслойная всыпная из круглого провода,
Тогда рис 9-4 найдём 𝐴′1 и 𝐵′𝛿 :
𝐴′1 = 360 ∗ 0,93 = 334,8
𝐵′ 𝛿 = 0,775 ∗ 1,04 = 0,806
Расчетная длина сердечника статора:
𝑙
′
1
= 8,62 ∗
107 𝑃′
𝐷1 2 𝑛1 𝐴1 𝐵𝛿 𝑘об1
= 8,62∙107 ∙
27415,66
=
255,482 ∙1000∙334,8∙0,806∙0,91
= 142,74 мм;
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
5
Конструктивная длина сердечника статора:
𝑙1 = 145 мм;
Отношение 𝜆
𝜆=
𝑙1
145
=
= 0,57
𝐷1 255,48
Предельно допускаемое отношение 𝜆мах
𝜆мах = 1,46 − 0,0071𝐷н1 = (1,46 − 0,0071∙359) ∗ 1,05 = 1,265
Полученное значение 𝜆 не превышает предельно допускаемое 𝜆мах .
Сердечник статора
Принимаем марку стали 2013, толщиной листа 0,5 мм. Изолирования
листов оксидированием.
Коэффициент заполнения стали kс  0,97
Количество пазов сердечника статора:
z1  2 p  m1  q1  2  3  3  4  72
где q1  4 - количество пазов на полюс и фазу
Сердечник ротора
Сердечник собирают
из
отдельных
отштампованных
листов
электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Марка стали 2013, Изолирование
листов оксидированием,
Коэффициент заполнения стали kс  0,97
Наружный диаметр сердечника ротора:
DН2  D1  2  255,48  2  0,5  254,48 мм
где 𝛿 - воздушный зазор между статором и ротором:
Внутренний диаметр листов ротора:
D2  0,23DН1  0,23  359  82,57 мм
Длина сердечника ротора принимается равной длине сердечника статора:
l1  l2  145 мм
Количество пазов в сердечнике ротора из табл. 9–12:
z2  58 .
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
6
Обмотка статора
Принимаем двухслойную всыпную обмотку. Провод марки ПЭТ-155
(класс нагрев стойкости F), форма пазов - трапецеидальная полузакрытая.
Коэффициент распределения:
kр1 
0,5
0,5

 0,958
 
 15 
q1 sin   4sin  
2
2
где α  60 / q1  60 / 4  15
Диаметральный шаг по пазам:
yп1 
β1 z1 0,835  72

 10
2p
6
Коэффициент укорочения:
kу1  sin(β1  90)  sin(0,835  90)  0,967
Обмоточный коэффициент:
kоб1  kр1kу1  0,958  0,967  0,926
Предварительное значение магнитного потока:
B  D1  l1  106 0,806  255,48 145 106
 

 0,0099 Вб
p
3
Предварительное число витков в обмотке фазы:
w 
k Н  U1
0,965  220

 104 витка
f1
50
222

0,926


0,0099
222  kоб1
 
50
50
Предварительное количество эффективных проводников в пазу:
N п1 
w1  a1 104  1

 8,65 примем N п1  8
p  q1
3 4
Уточненное число витков в обмотке фазы:
w
N П1  p  q1 8  3  4

 96
a1
1
Уточненное значение магнитного потока:

  w1 0,0099  104

 0,0108Вб
w1
96
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
7
Уточненное значение индукции в воздушном зазоре:
B 
B'  w1 0,806  104

 0,872 Тл
w1
96
Предварительное значение номинального фазного тока:
P2  103
22  103
I1 

 43,05 А
3U1  η  cos φ 3  220  0,885  0,875
Уточненная линейная нагрузка статора:
A1 
10 N п1  z1  I1 10  8  72  43,05

 308,92
π  D1  a1
π  255,48  1
Полученное значение A1 отличается от предварительного A1 на 7,73 %,
Среднее значение магнитной индукции в спинке статора:
BC1  1,5 Тл
Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора:
t1 
π  D1 π  255,48

 11,15 мм
z1
72
Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами
Значение магнитной индукции в зубцах статора:
BЗ1  1,7 Тл
Предварительная ширина зубца в наиболее узком месте:
bз1 
t1  Bδ 11,15  0,872

 5,89 мм
kc  Bз1
0,97  1,7
Высота спинки статора:
  106
0,0108  106
hc1 

 25,5 мм.
2  kc  l1  Bc1 2  0,97  145  1, 5
Высота паза:
hп1 
Dн1  D1
 359  255,48 
 hc1  
  25,5  26,256 мм.
2
2


Большая ширина паза:
b1 
π  ( D1  2  hп1 )
 255,48  2  26,256 
 bз1  π  
  5,89  7,55 мм.
z1
72


Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
8
Предварительное значение ширины шлица
  0,3 h  0,3  200  4,24 мм
bш1
Меньшая ширина паза:
b2 
  ( D1  2  hш1  b 'ш1 )  z1  bз1    255,48  2  0,5  4,24   72  5,89 

 5, 348 мм.
z1  
72  
, где hш1  0,5мм, bи1  0,4мм
Проверка правильности определения b1 и b2
z1  b1  b2     b2  bш1   2  hп1  hш1  
 72   7,55  5,348     5,348  4, 24   2  26, 256  0,5   0
Площадь поперечного сечения паза в штампе:
Sп1 

b1  b2 
b2  b 'ш1 
 hп1  hш1 

2 
2 
7,547  5,348 
5,347  4,24 
2
 26,256  0,5 
  162,5 мм
2
2


Площадь поперечного сечения паза в свету:
b  b 'ш1
b b


Sп1   1 2  bс  hп1  hш1  2
 hс  
2
 2


5,347  4,24
 7,547  5,348



 0,2  26,26  0,5 
 0,2   156,21 мм 2
2
2



где bС  0, 2 мм и hС  0, 2 мм – припуски на сборку сердечников статора и ротора
по ширине и по высоте.
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции:
Sи  bи1  2hп1  b1  b2   0,4  2  26,256  7,547  5,348  26,16 мм2
Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней
катушками в пазе, на дне паза и под клином:
Sпр  0,5b1  0,75b2  0,5  7,547  0,75  5,348  7,785 мм 2
Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой:
  Sпр1
  Sи  Sпр  156,21  26,16  7,785  122,27 мм 2
Sпр1
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
9
Зададимся
значением
коэффициента
заполнения
паза
k п =0,75
и
количеством элементарных проводов в эффективном с=4
Произведение c(d )2
c(d ) 2 
kп  Sп1 0,75  373,79

 58,31 мм 2 ,
N п1
5
Диаметр элементарного изолированного провода:
d 
kп  Sп1
0,75  122,165

 1,69 мм.
N п1  с
84
Принимаем d   1,705 мм
Номинальный диаметр неизолированного провода:
d  1,62 мм
Площадь поперечного сечения неизолированного провода:
S  2,06 мм2
Коэффициент заполнения паза:
N п1  c(d ) 2 8  4  1,705 
kп 

 0,75.
Sп1
122,265
2
Уточненное значение ширины шлица:
  d   2bи  0,4  1,705  2  0,4  0,4  2,905 мм2
bш1
 , принимаем bш1  bш1
  4,24 мм
Так как b 'ш1  bш1
Плотность тока в обмотке статора:
J1 
I1
43,046
А

 5,22 2 .
c  S  a1 4  2,06  1
мм
Среднее допускаемое значение нагрузки:
A1 ∙J1 ∙k 5 =308,92∙5,22∙1=1613,78
А
.
мм 2
То есть, не превышает допустимого значения равного 2125
А
.
мм 2
Среднее зубцовое деление статора:
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
10
tср1 
  ( D1  hп1 )
z1

  (255,48  26,256)
72
 12,29мм.
Средняя ширина катушки обмотки статора:
bср1 =tср1 ∙yп1 =12,29∙10=123,18 мм
Средняя длина одной лобовой части обмотки:
lЛ1  (1,16  0,14  p)  bср1  15  (1,16  0,14  3)  123,18  15  209,62 мм
Средняя длина витка обмотки:
lср1 =2∙(l1 +lл1 )=2∙(145+209,62)=709,238 мм
Длина вылета лобовой части обмотки:
lв1  (0,12  0,15  p)  bср1  10  (0,12  0,15  3)  123,18  10  80,21мм В
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
11
Обмотка короткозамкнутого ротора
Выбираем закрытые пазы овальной формы, т. к. h ≥ 160 мм
Размеры овальных закрытых пазов
Высота паза ротора:
hп2 =47,5 мм
Расчетная высота спинки ротора:
2
2
hс2  0,38  Dн2  hп2   dк2  0,38  254,48  47,5   0  49,2мм.
3
3
Магнитная индукция в спинке ротора:
Bc 2 
  106
10,7  103

 0,778 Тл.
2  kc  l2  hc 2 2  0,97  145  49,2
Зубцовое деление по наружному диаметру ротора:
t2 
π  DH 2 π  254,48

 13,78 мм.
z2
58
Ширина зубца в нижней части зубца:
bз2 
t2  Bδ 13,78  0,872

 7,285мм,
Bз2  kc
1,7  0,97
где Bз2 – магнитная индукция в зубцах ротора, Bз2 =1,7 Тл
Меньший радиус паза:
r2 
  (Dн2  2h П 2 )  z2  bз 2 π(254,48  2  47,5)  58  7,285

 0,72 мм.
2  ( z2   )
2(58  π)
Большой радиус паза:
r1 
π( Dн2  hш 2  2  h2 )  z2  bз 2 π(254,48  0,7  2  0,3)  58  7,285

 3,05 мм.
2  ( z2  π)
2  (58   )
Расстояние между центрами радиусов:
ℎ1 = ℎп2 − ℎш2 − ℎ2 − 𝑟1 − 𝑟2 = 47,5 − 0,7 − 0,3 − 3,05 − 0,72 = 42,74 мм
Проверка правильности определения 𝑟1 и 𝑟2 исходя из условия 𝑏з2 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡:
π∙h1 -Z2 ∙(r1 -r2 )≈π∙42,74-58∙(3,05-0,72) ≈0;
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
12
Площадь поперечного сечения стержня, равная площади поперечного
сечения паза в штампе:
Sст =Sп2 =0,5∙π∙(r21 +r22 )+(r1 +r2 )∙h1 =
0,5   (3,052  0,722 )  (3,05  0,72)  42,74  176,296 мм 2
Короткозамыкающее кольцо обмотки ротора
Рис. 1 Короткозамыкающие кольца ротора для литой конструкций клетки
Поперечное сечение кольца литой клетки:
Sкл 
0,4  z2  SCT 0,4  58 176.29

 681.68мм2 .
2 p
6
Высота кольца литой клетки:
hкл  1,2  hп2  1,15  47,5  54,625 мм,
Длина кольца:
lкл 
Sкл 681,68

 12,48мм.
hкл 54,625
Средний диаметр кольца литой клетки:
Dкл.ср  Dн2  hкл  254,48  54,625  199,86 мм,
Вылет лобовой части обмотки:
lв2  kл  lл2  lкл  0,9  50  12,48  57,48 мм
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
13
Расчет магнитной цепи
МДС для воздушного зазора
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления
воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора:
kδ1  1 
bш1
4,24
1
 1,32.
5  δ  t1
5  0,5  11,15
t1  bш1 
11,15  4,24 
bш1
4,24
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления
воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора:
kδ2  1 
bш2
t2  bш2 
5  δ  t2
bш2
1
1,5
 1,043.
5  0,5  13,78
13,78  1,5 
1,5
Коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления
воздушного зазора при отсутствии радиальных каналов на статоре или на роторе:
kк =1.
Общий коэффициент воздушного зазора:
kδ  kδ1  kδ2  kK  1,32  1,043  1  1,371
МДС для воздушного зазора:
Fδ  0,8 kδ Bδ 103  0,8  0,5 1,371 0,87 103  477,87 A
МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора
Напряженность магнитного поля (приложение 8):
Hз1 =11,5
А
.
см
Средняя длина пути магнитного потока:
Lз1  hп1  26,26 мм,
МДС для зубцов:
Fз1  0,1H з1Lз1  0,1  11,5  26,26  30,20 А,
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
14
МДС для зубцов при овальных закрытых пазах ротора
Напряженность магнитного поля (приложение 8):
А
.
см
H з2  11,5
Средняя длина пути магнитного потока:
Lз2  hп2  0,2r2  47,5  0,2  0,72  47,36 мм.
МДС для зубцов:
Fз2  0,1H з2 Lз2  0,1  11,5  47,36  54,46 А.
МДС для спинки статора
Напряженность магнитного поля:
H с1  5,2
А
.
см
Средняя длина пути магнитного потока:
Lс1 
 ( Dн1  hc1 )
4 p

 (359  25,5)
43
 87,31 мм.
МДС для спинки статора:
Fc1  0,1H c1Lc1  0,1  5,2  87,31  45,4 А.
МДС для спинки ротора
Напряженность магнитного поля:
H c2  0,86
А
.
см
Средняя длина пути магнитного потока:
4
4
π  (D 2 +hc2 + d к 2 ) π  (82,57+49,2+  0)
3
3
LC2 

 34,5 мм.
4 p
43
МДС для спинки ротора:
Fc2  0,1H c2 Lc2  0,1  0,86  34,5  2,97 А.
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
15
Параметры магнитной цепи
Суммарная МДС магнитной цепи на один полюс:
𝐹Σ = 𝐹𝛿 + 𝐹з1 + 𝐹з2 + 𝐹с1 + 𝐹с2 =
= 477,87 + 30,2 + 54,46 + 45,4 + 2,97 = 610,89 A
Коэффициент насыщения магнитной цепи:
kнас 
F 610,89

 1,28
Fδ 477,87
Намагничивающий ток:
IM 
2,22  F  p 2,22  610,89  3

 15,26 А.
m1  w1  kоб1
3  96  0,926
Намагничивающий ток в относительных единицах:
I M* 
I M 15,26

 0,355.
I1 43,05
ЭДС холостого хода:
E  kн  U1  0,965  220  212,3 B.
Главное индуктивное сопротивление:
XM 
E 212,3

 13,91 Ом.
I M 15,26
Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах:
X M* 
X M  I1 13,91  43,05

 2,72.
U1
220
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
16
Активные и индуктивные сопротивления обмоток
Сопротивление обмотки статора
Активное сопротивление обмотки фазы при 20℃:
r1 
где ρ M20  57
W1  lср1
ρ M20  a1  c  S  10
3

96  709,24
 0,145 Ом,
57  1  4  2,06  103
См
- удельная электрическая проводимость меди при 20℃.
мкм
Активное сопротивление обмотки фазы при 20℃ в относительных
единицах:
r1* 
r1  I1 0,145  43,046

 0,028.
U1
220
Проверка правильности определения 𝑟1 ∗ :
r1* 
π  D1  ( A1  J1 )  lср1
114  10 m1  U1  I1
4

π  255,48  1613,776  709,24
 0,028.
114  104  3  220  43,046
Коэффициенты, учитывающие укорочение шага:
β1 =0,835
kβ1  0,5  β1  0,6  0,835  0,501
k 'β1  0,2  0,8  β1  0,2  0,8  0,835  0,868
Коэффициент проводимости рассеяния:
 3hK1
h1
h
h 
kβ1  
 Ш1  2  k 'β1 
3b2
 b2  2bШ1 bШ1 b2 
23,76
3 1
0,5
0,6 


 0,501  


  0,868  1,129
3  5,35
 5,35  2  4,24 4,24 5,35 
П1 
где hK1 и h2 взяты из таблицы 9-21 и равны соответственно 1 и 0,6.
Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на
проводимость дифференциального рассеяния:
kШ1  1 
2
0,033  bШ1
t1min  δ
0,033  4,242
1
 0,893.
11,15  0,5
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
17
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния:
д1 
0,9  t1min  (q1  kоб1 ) 2  kр1  kш1  kд1
δ  kδ

0,9  11,15  (4  0,926) 2  0,77  0,893  0,0062

 0,856
0,5  1,371
где kР1  0,77 - коэффициент, учитывающий демпфирующую реакцию токов,
наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора с высшими гармониками поля
статора.
kД1  0,0062 - коэффициент дифференциального рассеяния статора, равный
отношению суммы ЭДС, наведенных высшими гармониками поля статора, к
ЭДС, наведенной первой гармоникой того же поля.
Полюсное деление:

π  D1 π  255,48

 133,77 мм.
2 p
6
Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки:
л1  0,34 
q1
4
 (lл1  0,64  β  τ1 )  0,34 
 (209,62  0,64  0,835  133,77)  1,296.
l1
145
Коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора:
λ1  λп1  λд1  λ л1  1,129  0,856  1,296  3,28 Ом,
Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора:
x1 
1,58  f1  l1  w12  1 1,58  50  145  96 2  3,28

 0,289 Ом.
p  q1  108
3  4  108
Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора в относительных
единицах:
x1* 
x1  I1 0,289  43,05

 0,057
U1
220
Проверка правильности определения 𝑥1 ∗ :
x1* 
0,39  ( D1  A1 ) 2  l1  1  107 0,39  (255,48  308,92) 2  145  3,28  10 7

 0,057.
m1  U1  I1  z1
3  220  43,05  72
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
18
Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными
закрытыми пазами
Активное сопротивление стержня клетки при 20℃:
rCT 
где ρа20 =27
См
мкм
l2
145

 3,05  105 Ом.
3
3
a 20  SCT  10 27  176,29  10
- удельная электрическая проводимость алюминия при 20℃
Сопротивление короткозамыкающих колец, приведенное к току стержня,
при 20℃:
rкл 
2  π  Dкл.ср
ρa20  z2  Sкл  k  10
2
пр2
3

2  π 199,86
 1,124  105 Ом,
2
3
27  58  684,678  0,324  10
где kпр2 – коэффициент приведения тока кольца к току стержня
 π p 
3 

kпр2  2sin 
  2sin      0,324
 58 
 z2 
Активное сопротивление обмотки ротора при 20℃, приведенное к обмотке
статора:
r2  kпр1   rст  rкл   1637,1   3,046  1,124   105  0,068 Ом
где kпр1 - коэффициент привидения сопротивления обмотки ротора к обмотке
статора.
2
4  m1  w1  kоб1  4  3  96  0,926 
kпр1 

 1637,1
 
z2  kск 
58  0,99 
2
где kск1  0,99 - коэффициент скоса пазов ротора
Активное результирующее сопротивление ротора, при 20℃:
r2* 
r2  I1 0,068  43,05

 0,0134.
U1
220
Ток стержня ротора для рабочего режима:
2  w1  kоб1  P2 (0, 2  0,8  cos φ) 103
I2 


U 1  z2
η  cos φ

2  96  0,926  22 (0,2  0,8  0,875)  103

=356,14 А.
220  58
0,885  0,875
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
19
Коэффициент проводимости рассеяния:
2
h2
h1  0,8  r2 2 
π  r12 
bш2
3
λ П2  1,12  10 
 1 

  0,66 
I2
6  r1
4  r1
 2  Sст 
0,3
42,74  0,8  0,722
3
 1,12
 10 
356,14
6  3,05
2
π  3,052 
1,5

 1 

0,66

 0,3  3,77

4  3,05
 2  176,29 
Количество пазов ротора на полюс и фазу:
q2 
z2
58

 3,22.
2  p  m1 6  3
Коэффициент дифференциального рассеяния:
kд2  0,01
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния:
λ 2д 
z2 2
)  kд2 0,9  13,78( 58 ) 2  0,01
6 p
63

 1,879.
δ  kδ
0,5  1,37
0,9  t2  (
Коэффициент проводимости рассеяния короткозамкнутых колец литой
клетки:
λ кл 
2,9  Dкл.ср
z2  l2  k
2
пр2
lg
2,35  Dкл.ср
hкл  lкл

2,9 199,855
2,35 199,855
lg
 0,556.
2
58  145  0,32 54,625  12,48
Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора:
λ2  λп2  λд2  λкл  λск  3,77  1,879  0,556  6,21 См,
Индуктивное сопротивление обмотки ротора:
x2  7,9 f1l2λ2 109  7,9  50 145  6,207 109  3,56 104 Ом
Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке
статора в относительных единицах:
x2  kпр1 x2  1637,13  3,56  104  0,582 Ом
Индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке
статора:
x2* 
x2  I1 0,582  43,05

 0,114
U1
220
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
20
Проверка правильности определения x '2 .
x1 / x '2  0, 289 / 0,582  0,5
Сопротивления обмоток преобразованной схемы замещения
двигателя
Коэффициент рассеяния статора:
1 
x1 0,289

 0,021.
xM 13,91
Коэффициент сопротивления статора:
ρ1 
rm
0,145  1,38
1 т

 0,014.
x1  xM 0,289  13,91
где mт =1,38
Преобразованные сопротивления обмоток:
r1  r1mт  0,145  1,38  0,2967 Ом,
x1  x1  1  τ1   (1 
r1 p1
145  0.014
)  0,289  1  0,021 (1 
)  0,297 Ом,
x1
0,289
r2  r2  mт  1  τ1  1  p12   0,068  1,38  1  0,021 (1  0,014)  0,098 Ом,
2
2
x2  x2  1  τ1  1  p12   0,582  (1  0,021)2 (1  0.014)  0,607 Ом,
2
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
21
Режим холостого хода и номинальный
Расчет параметров режима холостого хода
Реактивная составляющая тока статора при синхронном вращении:
I C.P 
U1
220

 15,49 А.
2
xM  (1  τ1 )  (1  ρ1 ) 13,91  (1  0,021)  (1  0,014 2 )
Электрические потери в обмотке статора при синхронном вращении:
PCM 1  m1 I c2. p r1' (1  p12 )  3  15,49  0,2  (1  0,0142 )  144,09 Вт
Расчетная масса стали зубцов статора при трапецеидальных пазах:
mз1  7,8  z1  bз1  hп1  l1  kс 106  7,8  72  5,89  26,26 145  0,97 106  12,22 кг
Магнитные потери в зубцах статора:
Pз1  4,4 B 2 з1ср mз1  4,4  1,7 2  12,22  155,37 Вт
Масса стали спинки статора:
mс1  7,8    ( DH 1  hc1 )  hc1  l1  kс 106 
 7,8    (359  25,5)  25,5 145  0,97 106  29,31 кг
Магнитные потери в спинке статора:
Pс1  4,4B2с1mс1  4,4 1,52  29,31  290,21Вт
Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, включающие
добавочные потери в стали:




t
11,15
PC  Pз1 1  2 1 (k  1) 2   PC1  155,4 1  2
(1,37  1) 2   290,2  1292,5 Вт
10
10




Механические потери:
2
PMXΣ
4
 n   D 
 1000 
 kMX  1   1   1  

 1000   100 
 1000 
2
4
 359 

  166,1 Вт.
 100 
где kMX =1, т.к 2 р  4
Активная составляющая тока х.х.:
I 0A 
PC.M1  PCΣ  PМХ 144,09  567,24  166,1

 1,33 А.
mU
3

220
1 1
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
22
Ток х.х.:
I 0  I 02A  I c2. p  1,332  15,492  15,55
Коэффициент мощности при х.х.:
cosφ0 
I 0A 1,33

 0,086.
I 0 15,55
Расчет параметров номинального режима работы
Рис. 2 Преобразованная схема замещения асинхронного двигателя с
эквивалентным сопротивлением Rн
Активное сопротивление к.з.:
rк =r1 ' +r2 '' =0,2+0,098=0,298 Ом,
Индуктивное сопротивление к.з.:
xк =x1 ' +x2 '' =0,297+0,607=0,903 Ом,
Полное сопротивление к.з.:
zк  rк 2  xк 2  0,2982  0,9032  0,95 Ом
Добавочные потери при номинальной нагрузке:
0,005P2  103 0,005  22000
Pд 

 124,29 Вт.
η
0,885
Механическая мощность двигателя:
P2 ' =P2 ∙103 +Pмх +Pд =22∙103 +166,1+124,29=22,290×103 Вт,
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
23
Эквивалентное сопротивление схемы замещения:
2
 m1 U 21

m1 U12
Rн 
 rк  
 rк   zк2 
2  P2
 2 P2

2
3  2202
 3  2202


 0,298  
 0,298   0,952  5,76 Ом.
2  22290
 2  22290

Полное сопротивление схемы замещения:
zн 
R
 rк   xк 2  (5,76  0,298) 2  0,9032  6,13 Ом.
2
н
Проверка правильности расчетов Rн и z н :
Rн
P2'

2
z 2 н (mU
)
1 1
576
22290

0,154  0,154
6,132 н (3  2202 )
Скольжение:
sн 
1
1

 0,017.
Rн
5,76
1
1
r2
0,098
Активная составляющая тока статора при синхронном вращении:
I с.а 
Pс.м1  PсΣ 144,09  567,24

 1,08 А.
m1  U1
3  220
Ток ротора:
I 2 
U1 220

 35,9 A.
zн 6,13
Активная составляющая тока статора:
 Rн  rк 1-ρ 21 xк 2ρ1 
I а1  I с.а  I 2  

 

2
2 
z
1+ρ
z
1+ρ

н
1
н
1 
 5,76  0,298 1  0,0142 0,9 2  0,014 
 1,08  35,9  



 36,74 А.
6,13
1  0,0142 6,13 1  0,0142 

Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
24
Реактивная составляющая тока статора:
I р1  I ср  I 2  (
xк 1-ρ12 Rн  rк 2ρ12



)
zн 1+ρ12
zн
1+ρ12
 0,9 1  0,0142 5,76  0,298 2  0,014 
 15,49  35,9  



 19,79А.
2
6,13
1  0,0142 
 6,13 1  0,014
Фазный ток:
I1  I а12  I р12  36,742  19,792  41,73 А.
Коэффициент мощности:
cosφ 
I а1 36,74

 0,88
I1 41,73
Линейная нагрузка статора:
A1 
10  I1  N п1 10  41,73  8
А

 299,44
.
a1  t1
1  11,15
см
Плотность тока в обмотке статора:
J1 
I1
41,73
А

 5,06
.
c  S  a1 4  2,06  1
мм 2
Линейная нагрузка ротора:
A1  I 2  (1   1 )  1  12  kоб1
A2 
I1  kоб2  kcк
299,44  35,91  (1  0,021)  1  0,0142  0,926

 243,8
41,73  1  0,99
Ток в стержне к.з. ротора:
1  ρ21
I ст  I "2 2m1w1kоб1 (1  τ1 ) 

z2 kск
1  0,0142
 35,91  2  3  96  0,926  (1  0,021) 
 337,38А
58  0,99
Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора:
J ст 
I ст 337,38
А

 1,91
.
Sст 176,29
мм 2
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
25
Ток в короткозамыкающем кольце:
I кл 
I ст 337,38

 1042,7 А.
kпр 2 0,324
Электрические потери в обмотке статора:
Pм1  m1  I12  r1  3  41,732  0,2  1044,8 Вт.
Электрические потери в обмотке ротора:
Pм2  m1  I 2  r2  3  35,912  0,098  379,89 Вт.
Суммарные потери в электродвигателе:
P  Pм1  Pм2  Pс  Pмх  Pд 
 1044,8  379,89  567,24  166,1  124,29  2282,36 Вт.
Подводимая мощность:
P1  P2 103  P  22 103  2282,36  24282,36 Вт.
Коэффициент полезного действия:
η  (1 
P
2282,36 

)  100  1 
  100  90,6%.
P1
24282,36


Подводимая мощность:
P1  m1I а1U1  3  36,74  220  24244,89 Вт
Мощность 𝑃2 :
P2  m1  I1  U1 
η
90,6
cosφ  3  41,73  220 
 0,88  21966,05Вт.
100
100
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
26
Рабочие характеристики
𝑃2
𝑃2
𝑃д
0,25𝑃2
0,5𝑃2
0,75𝑃2
𝑃2
1,25𝑃2
0
5,5
11
16,5
22
27,5
0 31,07345 62,14689 93,22034 124,2938 155,3672
𝑃′2 166,1031 5697,177 11228,25 16759,32
873,5583 24,85345 12,26142 7,953614
𝑅н
873,857 25,16789 12,59208 8,301132
𝑍н
0,000112 0,003935 0,007943 0,012193
𝑠
𝐼′′2 0,251757 8,741297 17,47129 26,50241
1,329438 9,81881 18,53245 27,4936
𝐼а1
𝐼р1
15,48625 15,5606 16,25497 17,63364
15,54321 18,39949 24,65108 32,66256
𝐼1
𝑐𝑜𝑠𝜑 0,085532 0,533646 0,751791 0,841746
𝑃м1 144,9915 203,1761 364,6977 640,268
𝑃м2 0,018668 22,50486 89,90309 206,8689
𝑃∑
878,3574 990,1017 1250,095 1673,705
878,3574 6490,102 12250,09 18173,7
𝑃1
0 84,74443 89,79522 90,79052
𝜂, %
-Построим рабочие характеристики двигателя
22290,4
5,760481
6,125673
0,016757
35,91442
36,73468
19,78622
41,72447
0,880411
1044,823
379,8938
2282,358
24282,36
90,60076
27821,47
4,417711
4,801666
0,02174
45,81743
46,30214
22,84116
51,62951
0,896815
1599,769
618,2811
3106,765
30606,76
89,84942
Зависимость cos=f(P2)
cos 
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
P2
0
5
10
15
20
25
30
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
27
Зависимость I1=f(P2)
I1
60
50
40
30
20
10
P2
0
0
5
10
15
20
25
30
Зависимость =f(P2)

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
P2
0
5
10
15
20
25
30
25
30
Зависимость s=f(P2)
s
0,025
0,02
0,015
0,01
0,005
P2
0
0
5
10
15
20
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
28
Максимальный момент
Переменная
часть
коэффициента
статора
при
трапецеидальном
полузакрытом пазе:
 3hк1
h 
3 1
0,5 

λ п1пер  
 ш1   kβ  

  0,868  0,37.
 5,35  4,24 4,24 
 b2  bш1 bш1 
Составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора, зависящая
от насыщения:
λ1пер =λп1пер +λ д1  0,37  0,856  1,229.
Переменная часть коэффициента ротора при овальном закрытом пазе:
λ п2пер 
1,12  h2  103 1,12  0,3  103

 0,943.
I2
356,14
Составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора, зависящая
от насыщения:
λ 2пер =λп2пер +λ д2  0,943  1,879  2,82.
Индуктивное
сопротивление
рассеяния
двигателя,
зависящее
от
насыщения:
xпер 
x1  λ1пер
λ1

x2  λ 2пер
λ2

0,297  1,229 0,607  2,82

 0,387 Ом.
3,28
6,21
Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, не зависящее от
насыщения:
xпост  x1
 0,297 
λ1 -λ1пер
λ1
 x2
λ 2 -λ 2пер
λ2

3,28  1,229
6,21  2,82
 0,607 
 0,516 Ом.
3,28
6,21
Ток ротора, соответствующий максимальному моменту:
 
I м2
U1
2  r1   xпост  0,25  xпер   r1  xпост  0,25  xпер 


2
2

1, 24 103  δ  a1   r1  2   xпост  0, 25 xпер   xпер
2
2 N п1  r12   xпост  0, 25 xпер   r1 xпост  0, 25 xпер  




Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
29

220
2 0,2   0,516  0,25  0,387   0,2   0,516  0,25  0,387 


2
2

1,24 103  0,5 1  0,2  2   0,516  0,25  0,387   0,387
2  8  0,22   0,516  0,25  0,387   0,2   0,516  0,25  0,387 


2

 172,28А
Полное сопротивление схемы замещения при максимальном моменте:
Zм 
U1
220

 1,277 Ом.
 172,28
I м2
Полное сопротивление схемы замещения при бесконечно большом
скольжении:
r12  2  Z 2 м Z 2 м
0,22  2  1,277 2 0,22
z 



 0,809Ом.
2
2
2
2
Эквивалентное сопротивление схемы замещения при максимальном
моменте:
RM  z  r1  0,809  0,2  1,009 Ом.
Кратность максимального момента:
M max m1  U12  (1  sH ) 3  2202  (1  0,017)


 3,22.
Mн
2  RM  P2  103
2  1,009  22  103
Скольжение при максимальном моменте:
sм 
r2 0,098

 0,121.
z 0,809
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
30
Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент
Овальный закрытый паз ротора
Высота стержня клетки ротора:
hст  hп2  h2  hш 2  47,5  0,3  0,7  46,5 мм.
Приведенная высота стержня ротора:
  0,0735hст
s
1
 0,0735  46,5 
 2,9.
mт
1,38
Коэффициент φ из графика зависимости φ=f (ξ) :
φ=2,1
Расчетная глубина проникновения тока в стержень:
hP 
hст
46,5

 15 мм.
1  φ 1  2,1
Ширина стержня на расчетной глубине проникновения тока:
bP  2  r1 
2  (r1  r2 )
2  (3,05  0,72)
 (hP  r1 )  2  3,05 
 (15  3,05)=4,79 мм.
h1
42,74
Площадь поперечного сечения стержня при расчетной глубине проникновения
тока:
sP 
π 2 
b 
π
4,79 

2
 r1   r1  Р   (hР  r1 )   3,052   3,05 
  (15  3,05)  79,69 мм
2
2
2
2 


Коэффициент вытеснения тока:
kв.т 
Sст 176,29

 2,21.
sР
79,69
Активное сопротивление стержня клетки при 20℃ для пускового режима:
rст.п  rст  kвт  3,05 105  2,21  6,74 105 Ом.
Активное сопротивление обмотки ротора при 20℃ приведенное к обмотке
статора(для пускового режима)
r2п  kпр1  (rст.п  rкл )  1637,13  (6,74  105  1,12  105 )  0,129 Ом.
Коэффициент из графика зависимости ψ=f (ξ) :
ψ  0,51.
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
31
Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора:
п2п 

 h  0,8  r2
1,12  h2  103
 0,3   1
I2
6r1


πr 2
 1  1
 2SСТ

bш2 
ψ 
  0,66 
4

r
1

 42,74  0,8  0,72 
1,12  0,3  103
π  3,052 
1,5 
 0,3  
 1 
 0,66 
  0,51  2,53

356,14
6

3,05
2

176,29
4

3,05




Коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора при пуске:
λ2п =λп2п +λд2 +λкл +λск  2,53  1,88  0,56  4,97.
Индуктивное
сопротивление
рассеяния
двигателя,
зависящее
от
насыщения:
xпер 
x1  λ1пер
λ1

x2  λ 2пер
λ 2п

0,297  1,229 0,607  2,82

 0,456 Ом.
3,28
4,97
Индуктивное сопротивление рассеяния двигателя, не зависящее от
насыщения:
xпост  x1
 0,297 
λ1 -λ1пер
λ1
 x2
λ 2п -λ 2пер
λ 2п

3,28  1,229
4,97  2,82
 0,607 
 0,45 Ом.
3,28
4,97
Активное сопротивление к.з. при пуске:
rк.п  r '1  r '2п mТ (1  1 )2 (1  1 )2  0,2  0,129 1,38  (1  0,02)2 (1  0,014)2  0,39 Ом
Начальный пусковой ток и момент
Ток ротора при пуске:
I п2 

U1
2
 2
r

x

0,
25
x


к.п
пост
пер


220
0,392   0,52  0,25  0,39 
2


1, 24 103  δ  a1 xпер  xпост  0, 25 xпер 
2
N п1  rк.п2   xпост  0, 25 xпер  



1,24  103  0,5  1  (0,52  0,25  0,39)  0,39
 267,89 А.
8 0,392  (0,52  0,25  0,39) 2 
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
32
Полное сопротивление схемы замещения при пуске (с учетом явлений
вытеснения тока и насыщения путей потоков рассеяния):
Z к.п 
U1
220

 0,82 Ом.
I п2 267,89
Индуктивное сопротивление схемы замещения при пуске:
2
xк.п  Zк.п
 rк.п2  0,822  0,392  0,723 Ом.
Активная составляющая тока статора при пуске:
 rк.п 1- ρ12 xк.п 2ρ1 
I п.а1  I с.а  I п2  


2
2 
Z
1

ρ
Z
1

ρ
1
к.п
1 
 к.п
 0,39 1  0,0142 0,723 2  0,014 
 1,08  267,89  



 135,02 А.
2
0,82 1  0,0142 
 0,82 1  0,014
Реактивная составляющая тока статора при пуске:
 xк.п 1  ρ12 rк.п 2ρ1 
I п.р1  I с.р  I п2 


2
2 
Z
1

ρ
Z
1

ρ
1
к.п
1 
 к.п
 0,723 1  0,0142 0,39 2  0,004 
 15,49  267,89  



 247,5 А.
2
2 
 0,82 1  0,014 0,82 1  0,004 
Фазный ток статора при пуске:
2
2
I п1  I п.а1
 I п.р1
 247,52  135,022  281,94 А.
Кратность начального пускового тока:
I п1 281,94

 6,76.
I1 41,73
Активное сопротивление ротора при пуске, приведенное к статору, при
расчетной рабочей температуре и Г-образной схеме замещения:
r2п  r2п mт (1  τ1 )2 (1  ρ1 )2  0,129 1,38  (1  0,021)2 (1  0,014)2  0,185 Ом.
Кратность начального пускового момента:
Mп
(1  sн )
1  0,017
2
 m1I п2 2 r2п

3

267,89

0,185

 1,78
Mн
P2  103
22  103
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
33
Тепловой и вентиляционный расчет
Тепловой расчет
Потери в обмотке статора при максимальной допускаемой температуре:
Pм1  m1  I12  mт  r1  3  51,722  0,2 1,48  1546,34 Вт.
Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора:
Sп1  π  D1  l1  π  255,48 145  116379,04 мм2 .
Условный периметр поперечного сечения:
1  2hп1  b1  b2  2  26, 26  7,55  5,35  65, 41 мм.
Условная поверхность охлаждения пазов:
Sи.п1  z1  1  l1  72  65,41145  682854,77 мм2 .
Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки:
Sл1  4  π  D1  lв1  4  π  255,48  80,21  257512,56 мм2 .
Условная поверхность охлаждения двигателя с охлаждающими ребрами на
станине:
Sмаш.р  (π  Dн1  8nр hр )  (l1  2  lв1 ) 
 (π  359  8  38  32)  (145  2  80,21)  3315600,7 мм2 ,
где nр  6,4 3 h  6,4 3 200  38, hр  0,6 4 h3  0,6 4 2003  32.
Удельный тепловой поток от потерь активной части обмотки и от потерь в
стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части
статора:
 P 2l

k  м1 1  Pc  0,18   1546,34  2  145  567,24 
 l



709,24
ср1



  0,00185 Вт ,
pп1 

Sп1
116379,04
мм 2
Где k  0,18 .
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки, отнесенных
к поверхности охлаждения пазов:
pи.п1 
Pм1 2l1
lср1
Sи.п1
1546,34  2  145
Вт
709,24

 0,00093
.
682854,77
мм 2
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
34
Удельный тепловой поток от потерь в лобовых частях обмотки,
отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки:
pл1 
Pм1 2lл1
lср1
S л1
1546,34  2  209,62
709,24

 0,0036 Вт/мм 2 .
257512,56
Окружная скорость ротора:
v2 
π  Dн2  n1 π  254,48  1000

 13,33 м/с.
60000
60000
Превышение температуры внутренней поверхности активной части
статора над температурой воздуха внутри машины:
tп1 
4
где α1  1,125 10
pп1
0,0019

 16,49 С,
α1 1,13  104
Вт
− коэффициент теплоотдачи поверхности статора.
мм  град
2
Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов:
tи.п1  pи.п1  (
где экв  16  105
bи1 b1  b2
0,4
7,55  5,35

)  0,00093  (

)  2,86 С.

экв 16экв
16  105 16  137,5  105
Вт
- эквивалентный коэффициент теплопроводности в
мм  °С
изоляции в пазу, включающий воздушные прослойки;
  137,5 105
экв
Вт
- эквивалентный коэффициент теплопроводности
мм  град
внутренней изоляции катушки, зависящий от отношения изолированного и
неизолированного провода;
bи1  0, 4 мм - односторонняя толщина изоляции в пазу статора.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки
над температурой воздуха внутри двигателя:
tл1 
pл1
0,0036

 31,55 С.
α1 1,125  104
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
35
Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек:
b
hп1 
26,26
 0,4

tи.л1  pл1   и.л1 
 0,0036  

 5,65 С.

5
5 
12  137,5  10 
 16  10
 экв 12  λэкв 
Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха
внутри двигателя:
t1   tп1  tи.п1 
 16,49  2,86 
2l1
2l
  t л1  tи.л1  л1 
lср1
lср1
2 145
2  209,62
  31,55  5,65
 29,9 С.
709,24
709,24
Потери в двигателе со степенью защиты IP44, передаваемые воздуху
внутри двигателя:
 2l

2  lл1
2  145


P  k   Pм1 1  PсΣ   Pм1
 Pм2  0,1Pмх  Pд  0,18  1546,34 
 567,24  
 l

lср1
709,24


ср1


2  209,62
1546,34 
 562,24  0,1  166,1  124,29  1833,12 Вт,
709,24
где Pм2  m1 ( I'' ) 2 m'Т r''2  3  1,48  35,912  0,098  562,24 Вт,
Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над
температурой наружного воздуха с охлаждающими ребрами на станине:
tв 
P
Sмаш.р α в
где αв  2,06 105

1833,12
 26,81 С.
3315600,7  2,06  105
Вт
- коэффициент подогрева воздуха.
мм  град
2
Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного
воздуха:
t1  t1  tв  26,81  29,90  56,71 С.
Вентиляционный расчет
Наружный диаметр корпуса:
Dкорп  2(h  h1 )  2(200  7,33)  385,34 мм.
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
36
Коэффициент, зависящий от частоты вращения:
3
3
Dкорп
385,34
 n 
 1000 
K 2  2,2   1  
 2,2  4 
 4,32.
 
100
100
 1000 
 1000 
4
Необходимый расход воздуха:
Vв 
где cв  1100
K 2  P 4,32  1833,12

 0,269 м3 / с,
cв  tв 1100  26,81
Дж
- теплоемкость воздуха.
°С  м3
Расход воздуха, который может быть обеспечен наружным вентилятором:
3
 n  D 
 385,34 
2
3
Vв  0,6   1   корп   102  0,6  1  
  10  0,34 м / с.
 1000   100 
 100 
3
Напор воздуха, развиваемый наружным вентилятором:
2
 n  D 
 1000 
H  12,3   1   корп   12,3  

 1000   100 
 1000 
2
2
2
 385,34 

  182,64 Па.
 100 
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
37
Масса двигателя и динамический момент инерции ротора
Масса изолированных проводов обмотки статора:
2

N
 d  
mм1   7,55  1,35      z1  п1  lср1  с  S  106 
2
d 

2

8
 1,705  
  7,55  1,35  

72

 709,24  4  2,06 10 6  15,22 кг.




2
 1,62  

Масса алюминия короткозамкнутого ротора с литой клеткой:
mал2  2,7  z2 Sстl2  2πDкл.ср  Sкл  1,1N л  lл  lкл  hлbл   106 
 2,7  58 176,3 145  2π 199,86  681,7  1,112   62  12,5  28, 4  4,24  106  6,53 кг
Масса стали сердечников статора и ротора:
π  d к22


2
2
mсΣ  7,8  l1  kс  0,785   Dн1  D2   z1  sп1  z2  sп2 
 nк2  106 
4


 7,8  145  0,97  0,785   3592  82,57 2   72  162,5  58  176,29   106  163,54 кг.
Масса изоляции статора:
mи1  1,35  (l1  20)  (2hП1  3bП )  bИ1  z1 106 
 1,35  145  20  2  26,26  3  0,5   7,55  5,35   0,4  72 106  0,46 кг.
Масса конструкционных материалов (станина и щиты из алюминиевого
сплава, ротор короткозамкнутый):
mк  ((0,21  0,28)  Dн12  l1  (2,2  3)  Dн13 ) 106 
 0,28  4522 145  3  3593   106  144,04 кг.
Масса двигателя с короткозамкнутым ротором:
mдв  mм1  mал2  mсΣ  mи1  mк  15,22  6,53  81,07  0,46  144,04  247,32 кг
Приближенное значение динамического момента инерции:
J И.Д.  (0,55  0,65) DH2 4l2  1012  0,6  254,484  145  1012  0,37 кг  м2
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
38
Заключение
Подводя итог можно сказать, что в ходе проделанной работы был
исследован асинхронны двигатель с короткозамкнутым ротором, а также
проведён его расчёт и построены его рабочие характеристики.
Данное устройство является важным элементом в системах электропривода
и находит широкое применение в различных отраслях промышленности.
Полученные в ходе работы значения моментов, мощности, тока лежат в
пределах допустимых ГОСТ. Рабочие характеристики удовлетворяют заданным
параметрам. Данный двигатель может быть применён в электроприводе
различных электрических установок.
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
39
Библиографический список
1. Гольдберг О. Д. Проектирование электрических машин. М.: ВШ, 2014.
430 с.
2. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для электротехнических
специальностей втузов. Л.: Энергия, 1974
Лист
3351.2.02.237.0000ПЗ
Изм. Лист
№ докум
Подпись
Дата
40