Проектирование асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
А.М. Кутарёв
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Учебное пособие
Рекомендовано ученым советом федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Оренбургский государственный университет» для обучающихся
по образовательной программе высшего образования по
направлению подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и
электротехника
2-е издание, переработанное и дополненное
Оренбург
2018
УДК 621.313.333 (075.8)
ББК 31.261.2 я 73
К-95
Рецензент кандидат технических наук, доцент А.С. Падеев
К-95
Кутарев, А.М.
Проектирование асинхронных двигателей с короткозамкнутым
ротором: учебное пособие / А.М. Кутарёв; Оренбургский гос. ун-т
– 2-е изд., перераб. и доп. – Оренбург: ОГУ, 2018.– 170 с.
ISBN 978-5-7410-2206-1
В пособии рассматривается методика электромагнитных, тепловых
и
вентиляционных
расчетов
асинхронных
двигателей
с
короткозамкнутым ротором. Содержание соответствует программе курса
«Инженерное проектирование и САПР электрических машин».
Пособие предназначено для студентов очной формы обучения
направления подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника.
ISBN 978-5-7410-2206-1
© Кутарев А.М., 2018
© ОГУ, 2018
2
Содержание
Введение ....................................................................................................................... 5
1 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ................................................................................................. 6
1.1 ИСПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН............................................................... 6
1.2 СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СОВРЕМЕННЫХ СЕРИЙ .. 8
1.3 АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ СОВРЕМЕННЫХ СЕРИЙ ............................................. 8
1.4 СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
МАШИН...................................................................................................................... 12
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ И ВЫБОР
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ НАГРУЗОК ................................................................... 15
3 ВЫБОР ЧИСЛА ПАЗОВ И ТИПА ОБМОТКИ СТАТОРА, РАСЧЁТ
ОБМОТКИ И РАЗМЕРОВ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА ................................. 25
3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПАЗОВ И ПРОВОДНИКОВ СО ВСЫПНОЙ ОБМОТКОЙ
СТАТОРА .................................................................................................................... 31
3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОЛУОТКРЫТЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПАЗОВ И
ПРОВОДНИКОВ ОБМОТКИ СТАТОРА ........................................................................... 40
4 ВЫБОР ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА ....................................................................... 46
5 РАСЧЁТ КОРОТКОЗАМКНУТОГО РОТОРА ................................................... 48
5.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОВАЛЬНЫХ ПАЗОВ ...................................................... 51
5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОВАЛЬНЫХ ПАЗОВ РОТОРА, СУЖАЮЩИХСЯ К
ВОЗДУШНОМУ ЗАЗОРУ ............................................................................................... 54
5.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЛОПАТОЧНЫХ ПАЗОВ РОТОРА .................................... 56
5.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАМЫКАЮЩИХ КОЛЕЦ............................................... 59
5.5 ВЫБОР ЧИСЛА И РАЗМЕРОВ ОСЕВЫХ КАНАЛОВ В РОТОРЕ ................................... 60
6 РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ ............................................................................ 62
6.1 МАГНИТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ В ВОЗДУШНОМ ЗАЗОРЕ ............................................ 62
6.2 МАГНИТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ В ЗОНЕ ЗУБЦОВ ........................................................ 63
6.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЯРМЕ СТАТОРА И РОТОРА ........... 68
7 ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ
УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА ........................................................................ 70
7.1 Активные сопротивления обмоток статора и ротора ...................................... 71
7.2 Индуктивные сопротивления рассеяния асинхронного двигателя ................ 75
8 ПОТЕРИ МОЩНОСТИ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА ............................. 83
9 РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК............................................................ 89
10 Расчёт пусковых характеристик ......................................................................... 92
3
11 ТЕПЛОВОЙ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЁТ АСИНХРОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ ........................................................................................................... 103
12 КОНСТРУИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ............................................................. 114
13 ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ ........ 127
14 ПОДГОТОВКА К ЗАЩИТЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА................................. 129
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .............................................. 132
ПРИЛОЖЕНИЕ А (СПРАВОЧНОЕ) ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ........................................................................ 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (СПРАВОЧНОЕ) ОБМОТОЧНЫЙ ПРОВОД КРУГЛОГО
ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ .................................................................................. 141
ПРИЛОЖЕНИЕ В (СПРАВОЧНОЕ) ОБМОТОЧНЫЙ ПРОВОД
ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ........................................... 143
ПРИЛОЖЕНИЕ Г (СПРАВОЧНОЕ) КРИВЫЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ ДЛЯ
ЗУБЦОВ И ЯРМА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ....................................... 152
ПРИЛОЖЕНИЕ Д (СПРАВОЧНОЕ) РАЗМЕРЫ, МАССА И
ГРУЗОПОДЪЁМНОСТЬ РЫМ-БОЛТОВ (ГОСТ 4751-73) ................................ 158
ПРИЛОЖЕНИЕ Е (СПРАВОЧНОЕ) ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ .................. 159
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (СПРАВОЧНОЕ) УПРУГИЕ ВТУЛОЧНО-ПАЛЬЦЕВЫЕ
МУФТЫ .................................................................................................................... 164
ПРИЛОЖЕНИЕ И (СПРАВОЧНОЕ) КЛИНОРЕМЁННЫЕ ШКИВЫ .............. 166
ПРИЛОЖЕНИЕ К (СПРАВОЧНОЕ) УСТАНОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ
АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ЛАПАХ .................................................. 168
ПРИЛОЖЕНИЕ Л (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ) ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ЛИСТА
“ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ” .............................................................................. 170
4
Введение
Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов, используемых во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, транспорта и в быту. Это объясняется простотой их конструкции, большей надёжностью и высоким значением КПД. Более 60 % всей электрической энергии, вырабатываемой в мире, преобразуется в механическую
энергию с их помощью.
Асинхронные двигатели общего назначения мощностью от 0,06 до 400
кВт на напряжение до 1000 В – наиболее широко применяемые электрические
машины. На их изготовление расходуется большое количество дефицитных материалов: обмоточной меди, электротехнической стали, изоляционных и конструкционных материалов. Затраты на обслуживание и ремонт асинхронных
двигателей в эксплуатации составляют более 5 % затрат на ремонт и обслуживание всего установленного оборудования. Поэтому создание экономичных и
надёжных асинхронных двигателей является важнейшей задачей.
Асинхронные двигатели проектируются в виде серий. Серия имеет широкий ряд модификаций и специализированных исполнений для максимального
удовлетворения нужд электропривода. Благодаря высокому уровню унификации и стандартизации деталей и сборочных единиц успешно решаются вопросы
производства модификаций асинхронных двигателей на базе машин основного
исполнения.
По своим энергетическим, пусковым, вибрационным и шумовым, механическим и эксплуатационным характеристикам асинхронные двигатели современных серий должны удовлетворять государственным стандартам, требованиям документов международной электротехнической комиссии (МЭК) и соответствовать современному уровню развития производства.
Важнейшее значение для международной торговли асинхронными двигателями имеет стандартизация шкалы мощностей и рядов установочных размеров, а также увязка шкалы мощностей с установочными размерами.
В учебном пособии представлена методика учебного проектирования
асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором общего назначения со
всыпной обмоткой на статоре, для двигателей с высотой оси вращения
h  250 мм при числе полюсов 2 p  8 и 2 p  10  12 при любой высоте оси
вращения, и с обмоткой в виде полужёстких катушек из обмоточного провода
прямоугольного поперечного сечения, для двигателей в высотой оси вращения
h  280 мм .
Пособие содержит данные, необходимые для выполнения электромагнитного, теплового и вентиляционного расчётов асинхронных двигателей со
степенью защищённости IP 23 и IP 44 IP54 . Вопросы конструирования рассмотрены в объёме, достаточном для разработки конструкции асинхронного
двигателя и выполнения чертежа общего вида. Даны рекомендации к оформлению пояснительной записки.
5
1 Общие вопросы
1.1 Исполнения электрических машин
Классификация конструктивных исполнений электрических машин дана в
публикации МЭК 34-7 и в ГОСТ 2479-79. Согласно этим документам обозначение конструктивного исполнения машин состоит из букв IM - начальные буквы английских слов International, Mounting (международное обозначение исполнения по способу монтажа) и следующих за ними цифр. Первая цифра (от 1
до 9) обозначает группу конструктивного исполнения:
1 – машина на лапах с двумя подшипниковыми щитами;
2 – машина на лапах с двумя подшипниковыми щитами с фланцем на
подшипниковом щите;
3 – машина без лап, с подшипниковыми щитами с фланцем на подшипниковом щите (щитах);
4 – машина без лап с подшипниковыми щитами с фланцем на станине;
5 – машина без подшипниковых щитов и т.д.
Асинхронные двигатели серии Интерэлектро производятся только по
первым трём группам.
Вторая и третья цифры обозначают способ монтажа. Например, при
группе конструктивного исполнения 1 цифры 00 обозначают, что машина
предназначена для эксплуатации с горизонтальным расположением вала и
креплением к фундаменту лапами. Цифры 01 обозначают, что машина предназначена для эксплуатации с вертикальным расположением вала, креплением с
помощью лап к вертикальной поверхности, выступающий конец вала направлен вниз. При группе конструктивного исполнения 3 цифры 01 обозначают, что
машина предназначена для эксплуатации с вертикальным расположением выступающего конца вала вниз, креплением к фундаменту с помощью фланца и
т.д.
Четвертая цифра (от 0 до 8) обозначает исполнение выступающего конца
вала. Концом вала называется часть вала, выступающая за подшипник. Электрические машины могут иметь следующие исполнения концов вала:
0 – машина не имеет выступающего конца вала;
1 - выступающий конец вала один, цилиндрический;
2 – два цилиндрических;
3 – один конический;
4 – два конических;
5 – один фланцевый и т.д.
Асинхронные двигатели серий обычно выпускаются с одним цилиндрическим концом вала (цифра 1), а по мере потребности они выпускаются с двумя
цилиндрическими концами вала (цифра 2).
Исполнения электрических машин по степени защищённости регламентируются ГОСТ 14254-96. Согласно стандарту обозначение степени защищён6
ности состоит из букв IP - начальные буквы английских слов International, Protection (международное обозначение степени защищённости) и следующих за
ними двух цифр.
Первая цифра (от 0 до 6) характеризует защищённость машины от попадания внутрь посторонних предметов и защиту обслуживающего персонала от
возможного соприкосновения с вращающимися и токоведущими частями,
находящимися внутри машины. Например, цифра 2 обозначает защищённость
машины от проникновения внутрь посторонних предметов диаметром свыше
12 мм и защиту от возможного соприкосновения пальцев с токоведущими и
вращающимися частями внутри машины. Цифра 4 обозначает защищённость от
проникновения внутрь машины предметов диаметром более 1 мм и т.д.
Вторая цифра (от 0 до 8) характеризует защищённость машины от попадания воды. Например, цифра 2 обозначает защищённость машины от капель
0
воды, падающих под углом до 15 к вертикали. Цифра 3 – от капель воды, па0
дающих под углом до 60 к вертикали, а цифра 4 – защита от брызг воды любого направления и т.д.
Обозначение способов охлаждения регламентируется ГОСТ 20459-87.
Согласно стандарту обозначение способов охлаждения состоит из букв IC –
начальные буквы слов International, Cooling (международное обозначение способов охлаждения) и следующих за ними буквой и парой цифр. Буква обозначает вид хладагента. Если для охлаждения машины используется воздух, то
буква опускается.
Первая цифра (от 0 до 8) характеризует исполнение вентиляционного
тракта. Например, цифра 0 обозначает свободную циркуляцию. Цифра 4 –
охлаждение с помощью наружной поверхности.
Вторая цифра (от 0 до 8) характеризует способ передвижения хладагента.
Например, цифра 0 обозначает свободную конвекцию, а цифра 1 - самовентиляцию. Если машина имеет две или более цепей охлаждения, то в обозначении
указывают характеристики всех цепей охлаждения, начиная с характеристики
цепи с вторичным хладагентом.
Конструкция и исполнение машин должны предусматривать способность
противостоять в условиях эксплуатации воздействию климатических факторов
внешней среды. Климатическое исполнение и категория размещения электрических машин регламентируется ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70. Климатическое исполнение имеет буквенное обозначение. Например, буква У обозначает,
что машина предназначена для эксплуатации на реках, суше и озёрах для макроклиматических районов с умеренным климатом, а буквы ХЛ - с холодным
климатом. Буква В обозначает, что электрическая машина может эксплуатироваться в любом макроклиматическом районе на реках, суше и озёрах, а также
на морских судах с неограниченным районом плавания.
Категория размещения имеет цифровое обозначение (от 1 до 5). Например, цифра 3 обозначает, что машина предназначена для эксплуатации в закрытых помещениях, где колебания температуры, воздействие пыли и влаги существенно ниже, чем вне помещения (помещение без искусственного регулирова7
ния климатических условий). Цифра 4 обозначает, что машина предназначена
для эксплуатации в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями. Цифровое обозначение категории размещения следует
за буквенным обозначением климатического исполнения. Например, УХЛ 3 .
ГОСТ Р 52776-2007 предусматривает номинальные режимы работы электрических машин с условным обозначением S1  S 8 . Наиболее распространённым является продолжительный режим работы, S1 . Этот режим характеризуется продолжительностью работы, достаточной для того, чтобы при неизменной нагрузке машины все её части нагрелись до установившейся температуры.
1.2 Система обозначений асинхронных двигателей современных
серий
В современных сериях асинхронных двигателей принята следующая система обозначений:
X
1
X
2
X
3
X
4
X
5
X
6
X
7
X
,
8
где 1  наименование серии ( 4 A или AIP );
2  исполнение асинхронного двигателя ( AД ) по способу защиты:
буква H  исполнение IP 23 , отсутствие буквы означает исполнение IP 44 ;
3  исполнение АД по материалу станины и щитов: A  станина и щиты
алюминиевые; X  станина алюминиевая, щиты чугунные (или обратное сочетание); отсутствие буквы – станина и щиты чугунные или стальные;
4  высота оси вращения (две или три цифры);
5  установочный размер по длине станины: буквы S (short), M (middle)
или L (long) (меньший, средний или больший);
6  длина сердечника: A  меньшая, B  большая при условии сохранения установочного размера; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере ( S , M или L ) выполняется только одна длина сердечника
статора;
7  число полюсов АД (одна или две цифры);
8  климатическое исполнение и категория размещения.
Различные модификации и специальные исполнения АД обозначают дополнительными буквами, место которых в обозначении установлено для каждой из модификаций особо.
1.3 Асинхронные двигатели современных серий
8
В современном электромашиностроении асинхронные двигатели, как
правило, выпускаются сериями. В СССР впервые в мировой практике в 19461948 г. была разработана первая единая государственная серия асинхронных
машин общего назначения мощностью до 100 кВт – серия A AO  . Учитывая
возрастающие требования промышленности и используя достижения в области
развития металлургии и производства изоляционных материалов, а также развитие теории проектирования и расчёта серий машин с использованием вычислительной техники, были разработаны и внедрены серии АД : в 60-е годы – серия A2 AO2 и в 1969 – 1972 годы – серия 4 A .
В разработке серии 4 A принимали участие: Ереванское отделение
ВНИИЭМ (двигатели с высотами оси вращения h  50  63 мм ), специальное
конструкторское
бюро
Харьковского
электротехнического
завода
( h  71  100 мм ), специальное конструкторское бюро Томского завода
«Сибэлектромотор»
( h  112  132 мм ),
Всесоюзный
научноисследовательский проектно-конструкторский и технологический институт
электромашиностроения ( h  160  250 мм ) и Московский электромеханический завод им. Владимира Ильича ( h  280  355 мм ). Научное руководство
разработкой серии 4 A осуществлялось ВНИИЭМ.
В серии 4 A за счёт применения новых электротехнических материалов и
рациональной конструкции мощность двигателя при данной высоте оси вращения повышена на две – три ступени по сравнению с машинами серии A2 , что
дало большую экономию дефицитных материалов.
В настоящее время в промышленности продолжается эксплуатация АД
серии 4 A . Серия 4 A являлась массовой серией AД , рассчитанной на применение в различных отраслях промышленности. Она охватывала диапазон мощностей от 0.06 до 400 кВт и выполнялась на 17 стандартных высотах оси
вращения – от 50 до 355 мм . На всех высотах оси вращения, кроме
h  225мм , выпускались машины двух мощностей. Следовательно, шкала
мощностей содержала 33 ступени.
Машины основного исполнения – это трёхфазные машины с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц , имели степень защиты
IP 44 или IP 23.
На базе машин основного исполнения выпускались модификации АД и
специализированные АД .
К электрическим модификациям относились АД с повышенным пусковым моментом, с повышенным номинальным скольжением, многоскоростные
двигатели и двигатели с частотой питающей сети 60 Гц .
К конструктивным модификациям относились АД с фазным ротором,
малошумные, со встроенным электромагнитным тормозом, встраиваемые, со
встроенной релейной защитой, для моноблочных насосов.
9
Модификации исполнений по условиям окружающей среды включали
АД тропического исполнения, химостойкого, сельскохозяйственного, влагостойкого и морозостойкого, пылезащищённого и рудничного исполнений.
К специальным исполнениям АД относились высокоточные двигатели,
двигатели привода лифтов, частотно управляемые двигатели и двигатели для
привода деревообрабатывающих станков.
Технические данные асинхронных двигателей серии 4 A представлены в
приложении А (таблица А2).
Двигатели серии АИ являются новой, разработанной совместно со странами Интерэлектро унифицированной серией асинхронных двигателей, отвечающих перспективному уровню развития мирового электромашиностроения.
Они предназначены для нужд народного хозяйства и поставок на экспорт в
страны с умеренным и тропическим климатом. Двигатели серии АИ должны
полностью заменить АД серии 4 A .
Машины серии АИ выполнены в 18 габаритах, характеризуемых стандартными высотами оси вращения от 45 до 355 мм .
Шкала мощностей машин серии АИ аналогична шкале мощностей машин серии 4 A . Она состоит из 34 ступеней и охватывает мощности от 0,025
до 400 кВт.
Структура унифицированной серии АД предусматривает наличие следующих групп исполнений: основного, модификаций по характеристикам, по
условиям окружающей среды, по точности установочных размеров, с дополнительными устройствами, узкоспециализированного.
Привязка мощностей к установочным размерам в АД серии предусмотрена в двух исполнениях:
I вариант ( АИР ) – привязка в соответствии с PC  3031  71 для АД с
высотами оси вращения 45  355 мм и степенями защиты IP 44IP54 и
IP 23, предназначенных для внутренних поставок и поставок на экспорт.
II вариант  АИС  – привязка в соответствии с нормами
CENELEK  DOKUMENT 28 64 для АД с высотами оси вращения
56  315 мм и степенью защиты IP 44IP54 , предназначенных только для
поставок на экспорт.
Двигатели серии АИ в отличие от АД серии 4 А имеют: улучшенные
энергетические показатели, улучшенные пусковые характеристики, соответствующие рекомендациям Публикации МЭК 34  12 , повышенные показатели надёжности, улучшенные виброакустические характеристики (уровень шума
снижен по сравнению с машинами серии 4 A на 10  15 ДБ), сниженный расход активных материалов (меди - на 2,5 % , электротехнической стали – на
4 % ), сниженную массу АД и конструктивных материалов на 10 %  15 % и
15 %  20 % соответственно.
Технические данные асинхронных двигателей серии АИР представлены
в приложении А (таблица А1).
10
На Ярославском электромашиностроительном заводе (ЯЭМЗ) в 1999 году
началась разработка новой серии асинхронных машин «Российские асинхронные» (РА). Обычно разработка новой серии занимала несколько лет. Коллектив
ЯЭМЗ создавал новую серию в течение одного года.
В новой разработанной серии асинхронных машин применена конструкция станины со съёмными лапами, которые фиксируются по четырём направлениям. Применение съёмных лап связано с увеличением трудоёмкости, но и
даёт определённые преимущества:
а) в одной конструкции можно объединить несколько исполнений машины (на лапах, фланцевое и на лапах с фланцем);
б) потребитель может заменить повреждённую лапу новой. В конструкции с постоянно прилитыми лапами поломка лапы привела бы к полной замене
двигателя;
в) экономятся оборотные средства завода.
При создании новой серии PA особое внимание уделено вопросам унификации. Это связано с тем, что на одной высоте оси вращения количество типоисполнений превышает несколько тысяч. Основным достоинством серии PA
является возможность выпуска асинхронных двигателей, удовлетворяющих
требованиям государственных стандартов, DIN и SENELEK при максимальной унификации узлов и деталей машины.
В серии PA станины машин с высотой оси вращения от 71 мм до
132 мм включительно – алюминиевые, получаемые экструзией, щиты также
алюминиевые.
Внедрение профильной экструзионной станины в серии PA позволило
снизить трудоёмкость изготовления, повысить качество и снизить массу двигателя за счёт лучшей теплоотдачи с поверхности станины. Экструзионные станины позволили отказаться от чистовой обработки замков статора, а также
уменьшить аксиальную длину станины, так как они нарезаются из заготовки,
получаемой с металлургических заводов.
Применение экструзионных станин на ЯЭМЗ ограничивалось двигателями с высотой оси вращения до 132 мм из-за технологических возможностей
завода, но такие станины могут выполняться и для машин с большей высотой
оси вращения. Основным недостатком экструзионных станин является их более
высокая стоимость по сравнению с литыми станинами.
Для машин с высотой оси вращения более 132 мм станина и щиты выполняются чугунными. Все станины имеют горизонтально-вертикальное оребрение, что позволяет улучшить теплоотдачу при снижении массы двигателя и
улучшить эстетичность его формы.
Внутренний диаметр сердечника статора D выбран так, что при фиксированном наружном диаметре Dн1 оптимизирован весь ряд мощностей для нескольких высот оси вращения. Например, для машин с высотой оси вращения
160 мм и 180 мм Dн1  273 мм  при числе полюсов 2 р  6 выбран внутренний диаметр D  185 мм , то для последующего наружного диаметра
11
296 мм (высота оси вращения 200 и 225 мм ) сохраняется тот же внутренний
диаметр 185 мм , но уже при числе полюсов 2 р  4 .
В приложении А приведены технические данные асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии PA (привязка мощностей к установочно-присоединительным размерам по стандартам CENELEC, DIN).
1.4 Системы автоматизированного проектирования электрических
машин
Автоматизация инженерного труда на основе широкого и эффективного
использования электронно-вычислительной техники является одним из элементов комплексной автоматизации современного производства.
Необходимость автоматизации умственной деятельности человека, прежде всего, связана с увеличением в больших масштабах объема информации, перерабатываемой при проектировании. К началу нового тысячелетия знания человечества, по сравнению с 1950 годом, примерно, удвоились, объём информации, подлежащей обработке, возрос почти в 30 раз. В тоже время, творческая
деятельность в работе инженера еще недостаточна. Так, результаты ряда исследований показывают, что из времени, затрачиваемого на проектирование,
только около 10% уходят на творческое мышление, а остальные 90% - на поиск
нужной информации и оформление результатов, что в настоящее время может
быть автоматизировано с помощью вычислительной техники.
Анализ современного производства указывает на необходимость постоянного решения сложной дилеммы: устранения противоречия между качеством
технических проектов и сроками их разработки. Медлительность при разработке проектов приводят к моральному старению технических решений. Вместе с
тем возрастающая сложность объектов постоянно увеличивает срок их проектирования. Стремление избежать этого приводит к недостаточно глубокой проработке проектов на некоторых стадиях проектирования, что, в свою очередь,
оборачивается длительной «доводкой» опытных образцов или переделками в
ходе производства, а это в конечном итоге приводит опять же к потерям времени и средств.
Снижение качества выпускаемой продукции и удлинение сроков разработки технических проектов вызвано, главным образом, несоответствием между сложностью современной техники и устаревшими методами и средствами
проектирования и конструирования. Непрерывное усложнение современных
технических средств, повышающиеся требования к их надежности, качеству и
технико-экономическим показателям, а также необходимость сокращения сроков разработки, уменьшения ее трудоемкости, стоимости и повышения эффективности труда инженеров-проектировщиков, конструкторов и технологов являются основными предпосылками создания и внедрения систем автоматизации проектирования (САПР).
Целью создания САПР является:
12
- повышение качества и технико-экономического уровня проектируемых
объектов, в том числе при их создании и применении;
- повышение производительности труда, сокращение сроков, уменьшение
стоимости и трудоемкости проектирования.
САПР – это сложная человеко-машинная система, использующая современные математические методы, средства электронно-вычислительной техники
и связи, а также новые организационные принципы и приемы проектирования
для отыскания и реализации на практике наиболее эффективного (оптимального) технического решения проектируемого объекта.
Комплекс средств автоматизации проектирования современных САПР
включает в себя семь видов обеспечения: техническое, математическое, программное, информационное, лингвистическое, методическое, организационное.
Техническое обеспечение – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Этот вид обеспечения включает в себя различные технические средства – ЭВМ, периферийное оборудование и устройства
связи.
Математическое обеспечение – совокупность математических методов,
математических моделей и алгоритмов проектирования, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. Сюда входят математические
модели конкретных объектов, методы их проектирования (технологических
процессов, инструментов, приспособлений и др.), а также методы и алгоритмы
выполнения различных инвариантных проектных операций и процедур, связанных с оптимизацией, поиском информации, автоматизированной графикой и
др.
Программное обеспечение – совокупность машинных программ, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования, представленных в заданной форме. Это обеспечение включает комплексы программ специального и общего назначения.
Специальное программное обеспечение представляется в виде текстов
прикладных программ, ориентированных на решение специальных задачи динамики, прочности; проектирование тех. процессов и т.д.
Общее программное обеспечение предназначено для управления вычислительным процессом в САПР и подготовки программ из ППП к исполнению
на ЭВМ. Эти функции обычно выполняют программы, входящие в состав операционных систем ЭВМ.
Информационное обеспечение – совокупность сведений, необходимых
для выполнения автоматизированного проектирования, представленных в заданной форме.
Основную часть информационного обеспечения составляет база данных –
информационные массивы, используемые более чем в одной программе проектирования. В процессе функционирования САПР база данных пополняется,
корректируется, производится стирание устаревшей информации и ее защита от
неправильных изменений. Все эти функции выполняет система управления базой данных (СУБД). База данных совместно с СУБД образует банк данных.
13
Лингвистическое обеспечение – совокупность языков проектирования,
включая термины и определения, правила формализации естественного языка;
методы сжатия и развертывания текстов, необходимых для автоматизированного проектирования и представленных в заданной форме. В этот вид обеспечения входят общеизвестные алгоритмические языки, используемые для записи
программ при создании САПР, и входные языки, служащие для описания объектов проектирования и заданий на выполнение проектных процедур. Входные
языки представляют для пользователей САПР наибольший интерес, определяя
удобство общения проектировщика с ЭВМ.
Методическое обеспечение – совокупность документов, устанавливающих состав, а также правила отбора и эксплуатации средств обеспечения автоматизированного проектирования, необходимых для решения проектных задач.
Организационное обеспечение – совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и его подразделений, связи между ними,
их функции, а также форму представления результата проектирования и порядок рассмотрения проектных документов, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования.
Применение вычислительной техники для выполнения расчётов электрических машин по существующим методикам ручного проектирования относятся к концу пятидесятых годов прошедшего столетия. Это были, преимущественно, расчёты характеристик машин. Замена ручного расчёта машинным
расчётом повысило точность и сократило время вычислений. К концу семидесятых годов появились комплексные САПР, выполнявшие проекты электрических машин, включая изготовление опытных партий ЭМ. Современные САПР
ЭМ – это организационно-техническая система, состоящая из комплекса
средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с коллективом разработчиков электрических машин и трансформаторов.
Дальнейшее развитие САПР ЭМ шло по пути совершенствования методик проектирования и разработки математических моделей, ориентированных
на их решение численными методами на ЭВМ.
Совершенствование методик проектирования, развитие вычислительной
техники в направлении увеличения быстродействия и объёма памяти, совершенствование методов математического программирования позволяет решать
задачу проектирования электрических машин как задачу оптимального проектирования с использованием в качестве критерия оптимальности минимум приведённых затрат. Система оптимального проектирования электрической машины позволяет определить оптимальные размеры активной части машины и оптимальные электромагнитные нагрузки с учётом ограничений на условия работоспособности и технологических ограничений.
На электромашиностроительных предприятиях и в проектных организациях широко применяются комплексные САПР электрических машин и трансформаторов. В этом плане молодые специалисты бакалавры (и магистры)
должны обладать навыками самостоятельной работы с использованием систем
(и подсистем) САПР, должны иметь навыки самостоятельной оценки и обосно14
ванного принятия решений. Необходимым инструментарием в реализации этой
задачи должны стать учебные расчётные подсистемы САПР.
В связи с изменившимися требованиями к знаниям, умениям и навыкам
молодых специалистов изменяется и технология выполнения учебных курсовых и выпускных квалификационных работ по специальности «Электромеханика». Следует признать обязательным выполнение ручного варианта проекта,
с целью практического освоения методик проектирования, с последующей (или
промежуточной) оценкой полученных результатов с помощью учебных расчётных подсистем САПР. Использование учебных САПР позволяет проводить
расчёты в направлении обеспечения необходимых условий работоспособности,
например, достижения необходимых значений кпд и cos  в режиме номинальной нагрузки, выполнение требований к пусковым характеристикам и допустимому перегреву отдельных частей машины и т.д.
2
Определение
главных
электромагнитных нагрузок
размеров
и
выбор
Проектирование асинхронного двигателя начинают с выбора базовой модели, на которую ориентируются, выполняя все виды расчётов и разрабатывая
конструкцию отдельных узлов машины. За базовую модель выбирают асинхронный двигатель серии 4 A или АИ в зависимости от технического задания
на проектирование.
Расчёт асинхронного двигателя начинают с определения главных разме'
ров машины ( D и l ), которые связаны с расчётной мощностью ( P ) электромагнитными нагрузками ( A и B ) и коэффициентами ( k в , kоб ,  ).
Расчётная мощность машины:
P '   2 kв kоб AB D 2l n ,
(2.1)
где k в  коэффициент формы поля;
  расчётный коэффициент полюсного перекрытия;
kоб  обмоточный коэффициент. В асинхронных двигателях с однослойной
обмоткой на статоре (высота оси вращения h  160 мм ) предварительно
kоб  0.96 . При большей высоте оси вращения kоб  0.92 , а в двухполюсных
машинах с двухслойной обмоткой статора kоб  0.7  0.8 ;
A  линейная токовая нагрузка, A м ;
B  магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл ;
D  диаметр внутренней поверхности статора, м ;
l  расчётная длина машины, м ;
15
n  f p  частота вращения ротора, об с .
Значения коэффициентов  и k в зависят от распределения магнитной
индукции в воздушном зазоре машины. Определить влияние насыщения зубцовых зон ротора и статора на степень уплощения кривой магнитного поля в зазоре машины на значения этих коэффициентов можно только после расчёта магнитной цепи. В практике расчётов асинхронных двигателей принято рассматривать магнитное поле синусоидальным, а влияние уплощения учитывать при
определении магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи, используя для этой цели специальные кривые намагничивания для зубцов и ярма
асинхронного двигателя. В соответствии с этим коэффициенты принимают следующие значения:
 
2

 0,64 ; k в 

2 2
 1,11 .
(2.2)
Особенностью проектирования асинхронных двигателей на современном
этапе является тот факт, что в задании на проектирование оговаривается главный параметр серии – высота оси вращения h . Высота оси вращения это есть
расстояние от опорной поверхности до оси вращения вала ротора. Если этот
размер в задании на проектирование асинхронного двигателя не оговаривается,
то его можно принять равным высоте оси вращения базовой модели.
По высоте оси вращения и данным таблицы 2.1 определяют внешний
диаметр сердечника статора Dа . Значение диаметра внутренней поверхности
статора определяют по внешнему диаметру сердечника статора и коэффициенту k d , равному отношению внутреннего диаметра к внешнему. Значения коэффициента k d в зависимости от числа полюсов представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.1
h, мм
Dа , м
56
63
71
80
90
100
112
132
160
0.089 0.1
0.116 0.131 0.149 0.168 0.191 0.225 0.272
Продолжение таблицы 2.1
h, мм
160
180
200
225
250
280
315
355
Dа , м 0.272 0.313 0.349 0.392 0.437 0.52 0,59 0,66
Таблица 2.2
2p
kd
2
4
6
8
0.52  0.57
0.64  0.68
0.70  0.72
0.74  0.77
D  kd Dа .
16
(2.3)
Определяют полюсное деление:

D
2p
,
(2.4)
и расчётную мощность машины:
P' 
Р2н k е
,
cos  н  н
(2.5)
где k е  коэффициент, равный отношению ЭДС к номинальному напряжению.
Выбирается по рисунку 2.1 в зависимости от числа полюсов 2 p и внешнего
диаметра магнитопровода статора.
ke
2р=2
0,98
2р=4
2р=6
0,96
2р=10
2р=8
0,94
2р=12
0,92
0,90
0,08 0,1
0,15
0,3
0,2
0,4
0,5
м 0,7
Da
Рисунок 2.1 – Средние значения коэффициента k e
Номинальный коэффициент мощности cos  н и номинальный коэффициент полезного действия  н определяется в задании на проектирование или их
выбирают по данным машин – аналогов (приложение А).
Линейную токовую нагрузку и магнитную индукцию в воздушном зазоре
выбирают особенно тщательно. Чем выше значения этих величин, тем меньше
длина машины, а, следовательно, и расход активных материалов. Но при этом
надо иметь ввиду следующее. Чем выше значение линейной токовой нагрузки,
тем больше потери мощности в обмотке статора и ниже коэффициент полезного действия. Возрастает и нагрев обмотки статора. При чрезмерном увеличении
магнитной индукции в воздушном зазоре возрастает насыщение магнитной цепи и в первую очередь – насыщение зоны зубцов. Увеличивается ток намагни17
чивания, а номинальный коэффициент мощности снижается. Увеличиваются и
потери мощности в магнитопроводе статора.
Следует иметь в виду, что свойства асинхронного двигателя зависят и от
отношения линейной токовой нагрузки к значению магнитной индукции в воздушном зазоре. Например, если увеличивать линейную токовую нагрузку при
неизменном значении B , то будут возрастать индуктивные сопротивления
обмоток. Снизится коэффициент мощности и величина пускового тока, уменьшится пусковой момент. Если увеличивать магнитную индукцию в зазоре машины, а значение A оставлять неизменным, то индуктивные сопротивления
машины будут снижаться.
Предварительные значения линейной токовой нагрузки и магнитной индукции в воздушном зазоре можно определить по рисункам 2.2 - 2.7 в зависимости от числа полюсов, внешнего диаметра магнитопровода статора и исполнения машины по степени защищённости.
B
Тл
2р=4; 6; 8
0,8
2р=2
0,7
0,6
A
103A/м
26
2р=4; 6; 8
24
2р=2
22
20
18
16
0,08
0,12
0,16
0,20
м
0,28
Da
Рисунок 2.2 – Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей
со степенью защиты IP 4454 с высотой оси вращения h  132 мм
18
При выборе конкретных значений A и B в пределах рекомендуемой
области следует руководствоваться приведёнными замечаниями и учитывать
требования технического задания к характеристикам проектируемого двигателя. Следует иметь в виду, что при современных требованиях к величинам пусковых моментов электродвигателей с высотой оси вращения h  132 мм может возникнуть необходимость проектирования двигателей с пониженными
значениями линейной токовой нагрузки.
B
Тл
2р=4
2р=6; 8
0,80
0,78
0,76
0,74
2р=2
0,72
А
2р=4
103А/м
2р=2
42
40
38
36
34
2р=6; 8
32
30
0,26
0,30
0,34
0,38
0,42
м
0,50
Da
Рисунок 2.3 – Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей
со степенью защиты IP 4454 с высотой оси вращения
160  h  250 мм
19
B
Тл
2р=6, 8
2р=4
0,80
0,78
0,76
0,74
2р=2
0,72
А
103А/м
2р=2
48
2р=4
46
44
42
40
2р=6; 8
38
36
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
м
0,75
Da
Рисунок 2.4 – Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со
степенью защиты IP 44 с высотой оси вращения h  280 мм со степенью
защиты IP 4454 (с продуваемым ротором)
20
B
Тл
0,86
0,84
2p=6,8
2p=4
0,82
2p=2
0,80
0,78
0,76
А
103А/м
60
2p=2
50
2p=4
2p=6
40
30
0,26
2p=8
0,30
0,34
0,38
0,42
м
0,5
Da
Рисунок 2.5 – Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей
со степенью защиты IP 23 с высотой оси вращения 160  h  250 мм
21
B
Тл
2p=4
0,86
2p=6,8
0,84
0,82
0,80
2p=2
0,78
0,76
А
2p=2
103А/м
2p=4
60
50
2p=6
40
2p=8
0,5
0,54
0,58
0,62
0,66
м
0,7
Da
Рисунок 2.6 – Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей
со степенью защиты IP 23 с высотой оси вращения h  280 мм
22
Bδ
Тл
0.90
IP23
0.88
0.86
2p=10,12
0.84
0.82
0.80
IP44
0.78
А
103А/м
46
IP23
44
42
2p=10,12
40
38
36
34
0.50
IP44
0.54
0.58
0.62
м
0.70
Da
Рисунок 2.7 – Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей
с высотой оси вращения h  280 мм со степенью защиты IP 44
(с продуваемым ротором) и IP 23
Расчётная длина машины:
l  60
P'
2
2
  k в kоб AB D n
,
(2.6)
где n  частота вращения в об мин .
23
Критерием правильного выбора главных размеров машины является отношение l  , которое, в зависимости от исполнения машины, должно находиться в пределах, показанных на рисунке 2.8.

h  250 мм
h  280 мм
2
1
IP44
2
4
6
8
10
12
10
12
2p

2
1
IP23
2
4
6
8
2p
Рисунок 2.8 – Отношение

l

асинхронных двигателей
Для машин общего назначения   l  должно быть ближе к верхнему
пределу (для машин большей мощности на данной высоте оси вращения). При
больших значениях коэффициента  использование меди обмотки статора
лучше (относительная длина лобовой части витка меньше). Меньше и момент
инерции ротора и, следовательно, лучше динамические свойства машины. Недостатком «длинных» машин (большие значения коэффициента  ) является
ухудшение условий охлаждения.
Если  оказывается чрезмерно большим, то следует повторить расчёт
для ближайшей из стандартного ряда большей высоты оси вращения h . Если 
24
слишком мало, то расчёт повторяют для следующего меньшего по стандартному ряду значения высоты оси вращения h .
В асинхронных двигателях, расчётная длина которых не превышает
250 мм 300 мм  , магнитопровод статора выполняется без радиальных каналов. В таких машинах:
l1  lст  l .
(2.7)
На этом выбор главных размеров двигателя заканчивается.
3 Выбор числа пазов и типа обмотки статора, расчёт
обмотки и размеров зубцовой зоны статора
Определение размеров зубцовой зоны статора начинают с выбора числа
пазов z1 . Число пазов статора неоднозначно влияет на технико-экономические
показатели машины. Если увеличивать число пазов статора, то улучшается
форма кривой ЭДС и распределение магнитного поля в воздушном зазоре. В
тоже время уменьшается ширина паза и зубца, что приводит к снижению коэффициента заполнения паза медью, а в машинах небольшой мощности может
привести к недопустимому снижению механической прочности зубцов. Увеличение числа пазов статора увеличивает трудоёмкость выполнения обмоточных
работ, увеличивается сложность штампов, а их стойкость снижается.
Выбирая число пазов статора, по рисунку 3.1 определяют граничные значения зубцового деления t z max и t z min .
Диапазон возможных значений чисел пазов статора:
 D
z1 min  z1 max  
 t z max
  D
  
  t z min

 .

(3.1)
Из данного диапазона значений z1 выбирают такое, при котором число
пазов на полюс и фазу q1 будет целым числом:
q1 
z1
2 pm1 .
(3.2)
Зубцовое деление статора:
t z1 
D
z1
.
(3.3)
25
tz1
м
3
2
0,01
1
0
0,1
0,3
0,2
м
τ
1 – для h  90 мм ; 2 - 90  h  250 мм ; 3 – для h  280 мм
Рисунок 3.1 – Зубцовые деления статора асинхронных двигателей с
полузакрытыми пазами
Для асинхронных двигателей с прямоугольными пазами на статоре при
напряжении до 600 В рекомендуется, предварительно, принимать зубцовое деление t z1 равным: 0,016…0.02 м - при полюсном делении  менее 0,15 м;
0.017…0.022 м – при  равном 0,15…0,4 м; 0,02…0.028 м – при  более 0,4 м.
Номинальный ток обмотки статора:
I1н 
P2н
.
m1U нф  cos   н
(3.4)
Число эффективных проводников в пазу статора U п (предварительно)
при отсутствии параллельных ветвей обмотки статора ( a1  1):
U п' 
DA
z1 I1н
.
(3.5)
Число параллельных ветвей обмотки a1 при целом q1 должно удовлетворять условию 2 p a1  целое число. Его выбирают таким образом, чтобы ток
параллельной ветви не превышал 15  20 A I1н a1  15  20 A , число эф'
фективных проводников в пазу U п максимально приближалось к любому целому числу, а в двухслойных обмотках – к целому чётному числу.
U п  U п' a1 .
26
(3.6)
В зависимости от типа обмотки число эффективных проводников в пазу
округляют до соответствующего целого числа.
Число витков в фазе:
W1 
z1U n
.
2m1a1
(3.7)
Уточнённое значение линейной токовой нагрузки:
A
z1U n I1н
.
a1D
(3.8)
В современных сериях асинхронных машин общего назначения используются
однослойные, двухслойные и одно-двухслойные обмотки. В асинхронных двигателях с высотой оси вращения h  160 мм находят применение однослойные концентрические обмотки и обмотки «вразвалку». В машинах с высотой
оси вращения h  180 мм , а также с h  160 мм и 2 p  2 применяют двухслойные петлевые и одно-двухслойные концентрические обмотки.
В двигателях с высотой оси вращения h  250 мм обмотка статора выполняется всыпной из провода круглого поперечного сечения. В машинах с высотой оси вращения h  250 мм и 2 p  8 обмотка выполняется из провода
прямоугольного поперечного сечения в виде полужёстких катушек и укладывается в прямоугольные полуоткрытые пазы, где крепится с помощью клина. Если число полюсов 2 p  8 , то обмотка статора выполняется всыпной. Всыпные
обмотки укладываются в полузакрытые пазы трапециевидной формы. При таком исполнении пазов зубцы статора имеют параллельные стенки.
Для однослойных обмоток, а также для одно-двухслойных обмоток статора применяют механизированную укладку в пазы. Двухслойные обмотки статора укладывают в пазы вручную.
Коэффициент распределения:
  

sin 
2
m
 1 .
kp 
  

q1 sin 
2
m
q
 1 1
(3.9)
Двухслойные обмотки статора выполняют с укороченным шагом. Шаг
обмотки по пазам (целое число):
y1  m1q1 ,
(3.10)
27
где

 - относительный шаг обмотки.
В двухполюсных машинах относительный шаг обмотки статора
 0.58  0.63 , в остальных машинах   0.8  0.86 .
Коэффициент укорочения шага обмотки статора:

k у  sin  
2
.
(3.11)
Для однослойных обмоток статора коэффициент укорочения шага обмотки статора равен единице (   1 и k у  1 ).
Обмоточный коэффициент:
kоб1  k у k р .
(3.12)
Пример выполнения схем однослойных и двухслойных обмоток статора
асинхронного двигателя показан на рисунках 3.2 и 3.3.
37 38 3940 41 42 43 44 45 46 4748 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 13 14 15 16 1718 19 2021 2223242526 2728 2930 31 3233 343536
С4
С5 С5
С1
С6
С2
С3
Рисунок 3.2 – Схема трёхфазной однослойной концентрической обмотки с
z1  48 , 2 p  4 , m1  3 , a1  1, выполненной «вразвалку»
Элементом любой обмотки является виток. Витки обмотки, включенные
последовательно и конструктивно объединённые, образуют катушку. В однослойных обмотках сторона катушки занимает весь паз. В двухслойных обмотках одна сторона катушки располагается в верхнем слое паза, а вторая сторона
– в нижнем слое паза, смещённом относительно исходного на величину шага.
28
Катушки обмотки, расположенные в соседних пазах и принадлежащие
одной фазе, образуют катушечную группу. Если обмотка имеет целое число пазов на полюс и фазу, то все катушечные группы в такой обмотке одинаковые и
в каждой из них по q катушек. Число катушечных групп двухслойных обмоток
равно числу полюсов. Параллельные ветви обмотки могут быть образованы
только из катушечных групп. На рисунках 3.4 – 3.8 показан принцип образования параллельных ветвей из катушечных групп на примере фазы A .
19 20 21 22 23 24 1
2
С4
С5
3
4
5 6
7 8
С1
С6
С2
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
С3С3
Рисунок 3.3 – Схема двухслойной трёхфазной обмотки с z1  24 , m1  3 ,
2 p  4 , a1  1 и укороченным шагом y  5
1
4
q
7
q
10
q
q
C4
C1
Рисунок 3.4 – Соединение катушечных групп в фазе обмотки с 2 p  4 и
a1  2
Магнитный поток в воздушном зазоре машины:
29
Ф 
U нф k e
4k в fW1kоб1
.
(3.13)
Уточнённое значение магнитной индукции в воздушном зазоре:
B  Ф p Dl .
1
7
4
q
q
(3.14)
10
q
q
C1
C4
Рисунок 3.5 – Соединение катушечных групп в фазе обмотки с 2 p  4 и
a1  4
1
7
4
q
q
10
q
13
q
16
q
С1
q
С4
Рисунок 3.6 – Соединение катушечных групп в фазе обмотки с 2 p  6 и
a1  1
1
7
4
q
q
10
q
13
q
16
q
q
C4
C1
Рисунок 3.7 – Соединение катушечных групп в фазе обмотки с 2 p  6 и
a1  2
30
1
7
4
q
q
10
q
13
q
16
q
q
C4
C1
Рисунок 3.8 – Соединение катушечных групп в фазе обмотки с 2 p  6 и
a1  3
3.1 Определение размеров пазов и проводников со всыпной
обмоткой статора
В асинхронных двигателях с высотой оси вращения до 250 мм включительно обмотка статора выполняется «всыпной» из обмоточного провода круглого поперечного сечения. Обмотка укладывается в трапецеидальные полузакрытые пазы, где изолируется и крепится с помощью пазовой крышки. Зубец
статора при такой конфигурации паза, на большей его высоте, имеет, практически постоянное значение магнитной индукции. При такой конфигурации пазов
и зубцов зона зубцов имеет лучшее использование.
Плотность тока в обмотке статора:
J1 
AJ
,
A
(3.15)
где AJ - тепловой фактор.
Значения теплового фактора (рисунок 3.9 - 3.11) зависят от исполнения
машины по степени защищённости и способу охлаждения, а также от класса
нагревостойкости выбранного изоляционного материала (от температурного
индекса ТИ).
Предварительное значение сечения эффективного проводника обмотки
статора:
'
qэф
1  I1н J 1a1  .
(3.16)
Марка обмоточного провода определяется классом изоляции (температурным индексом). В машинах серии 4 A с высотой оси вращения h  160 мм
применялся медный провод марки ПЭТВ класса нагревостойкости B (ТИ
130), покрытый высокопрочной эмалью на полиэфирной основе, а при большей
высоте оси вращения – провод марки ПЭТ класса нагревостойкости F
(ТИ155), покрытый высокопрочной эмалью на полиэфироимидной основе. При
механизированной укладке обмотки применяется провод с повышенной меха31
нической прочностью марки ПЭТВМ класса нагревостойкости В (ТИ 130) и
обмоточный провод марки ПЭТМ класса нагревостойкости F (ТИ 155).
В машинах серии АИР с высотой оси вращения h  160 мм использован обмоточный провод класса нагревостойкости F . Расчёт машин выполнен
на температуры, допустимые для изоляционных материалов класса нагревостойкости B . Благодаря такому решению повышена надёжность асинхронных
двигателей наиболее массового применения.
(AJ)
109А2/м3
170
2р=4;6;8
150
2р=2
130
110
0,08
0,12
0,20
0,16
м
0,26
Da
(AJ)
109A2/м3
А2 /м3
2р=8
220
2р=6
200
2р=2; 4
180
0,25
0,30
0,35
0,40
м
0,50
Da
Рисунок 3.9 – Средние значения AJ асинхронных двигателей
со степенью защиты IP 44
32
(AJ)
10 А2 /м3
9
2р=2
320
300
2р=4
280
2р=6
260
240
2р=8
220
0,26
0,30
0,34
0,38
0,42
0,48
м
Da
Рисунок 3.10 – Средние значения AJ асинхронных двигателей
со степенью защиты IP 23
(AJ)
10 A2/м3
9
IP23
200
190
180
2p=10,12
170
160
150
140
0.50
IP44
0.54
0.58
0.62
м
0.70
Da
Рисунок 3.11 – Средние значения AJ асинхронных двигателей
со степенью защиты IP 23 и IP 44
33
Диаметр обмоточного провода не должен превышать 1.4 мм при механизированной укладке обмотки статора в пазы, а при ручной укладке - 1.8 мм .
'
Если требуемое сечение эффективного проводника qэф1 больше, чем у
обмоточного провода предельного допустимого диаметра, то эффективный
проводник подразделяют на элементарные. Это означает, что обмотка выполняется из нескольких параллельных проводников. При механизированной укладке
обмотки статора в пазы число элементарных проводников в одном эффективном nэл1 не должно превышать 3 . При ручной укладке обмотки в двухполюсных машинах nэл1  8 , а при 2 р  4 - nэл1  6 .
Диаметр неизолированного провода d , диаметр изолированного провода
d из , а также сечение элементарного проводника qэл выбирают по стандарту,
приложение Б таблица Б.1.
В качестве пазовой изоляции (рисунок 3.12, позиция 1), пазовой крышки
(позиция 2) и изоляции между слоями (позиция 3) используются плёнкостеклопласты марки «Изофлекс» для изоляции класса нагревостойкости B (ТИ 130) и
марки «Имидофлекс» класса нагревостойкости F (ТИ 155). Спецификация пазовой изоляции представлена в таблице 3.1.
2
2
1
3
1
Рисунок 3.12 – Пазовая изоляция всыпных обмоток из круглого провода
Магнитопровод статора и ротора выполняют шихтованным из листовой
электротехнической стали толщиной 0.5 мм . Рекомендации к выбору марки
электротехнической стали представлены в таблице 3.2.
Размеры пазов статора должны быть такими, чтобы обеспечивалось оптимальное размещение проводников обмотки, а магнитная индукция в зубцах и
в ярме статора не выходила за рекомендуемые пределы. Принятые обозначения
размеров зубцовой зоны статора показаны на рисунке 3.13.
Определение размеров зубцовой зоны статора начинают с выбора магнитной индукции в зубцах и в ярме статора (таблица 3.3).
Предварительное значение ширины зубца статора:
34
bz' 1 
B t z1
Bz' 1k c
,
(3.17)
где k c - коэффициент заполнения пакета сталью. Выбирается по рекомендациям, представленным в таблице 3.2.
Таблица 3.1 – Изоляция однослойных и двухслойных всыпных обмоток статора
асинхронных двигателей с высотой оси вращения до 250 мм
Тип обмотки
Высота
оси
вращения
50-80
Однослойная
90-132
160
Двухслойная
180250
Позиция
1
2
1
2
1
2
1
2
3
Толщина
материала
0,2
0,3
0,25
0,35
0,4
0,5
0,4
0,5
0,4
Класс
изоляции
B
B
B
B
F
F
F
F
F
Число
слоёв
Односторонняя
толщина, мм
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,2
0,3
0,25
0,35
0,4
0,5
0,4
0,5
0,4
Таблица 3.2
h, мм
Марка
стали
50  250
180  250
280  355
2013
2212
2312
Статор
способ изолировки листов
Оксидирование
Оксидирование
Лакировка
Короткозамкнутый ротор
k c способ изолировки k c
листов
0,97
0,97
Оксидирование
0,97
0,97
Оксидирование
Оксидирование
0,95
0,97
Предварительное значение высоты ярма статора:
hа' 1 
Ф
2 Bа' 1l1k c
.
(3.18)
Предварительное значение высоты паза статора:
hп' 1  0.5Dа  D   hа' 1 .
(3.19)
Ширина шлица паза статора bш1 должна быть достаточной для укладки
обмотки без повреждений. Ширина шлица bш1  d из  1,5  2 мм . Размеры
35
шлицевой части паза статора нормализованы. Ширину шлица bш1 и высоту
шлица hш1 можно выбрать по рекомендациям, представленным в таблице 3.4.
b"z11
ha
h11
hп1
b11
b"z12
b12
h12
β
bш1
Da
hш1
D
Рисунок 3.13 – К определению размеров зубцовой зоны статора
Таблица 3.3
h, мм
2p
50  132
2,4,6
8
2
4,6,8
10  12
160  250
 250
Bz1 , Тл, для двигателей со степенью защиты
IP 23
IP 44
1,75  1,95
1,70  1,90
1,9  2,1
1,75  1,95
1,8  2,0
1,70  1,85
1,7  1,9
1,60  1,80
Продолжение таблицы 3.3
h, мм
50  132
160  250
 250
36
2p
2,4
6
8
2,4
6
8
2,4,6
8
Ba1 , Тл, для двигателей со степенью защиты
IP 23
IP 44
1,50  1,65
1,45  1,60
1,20  1,35
1,45  1,60
1,55  1,70
1,35  1,50
1,45  1,60
1,20  1,30
1,10  1,20
1,35  1,50
1,45  1,60
1,30  1,45
1,40  1,55
Таблица 3.4
h, мм
bш1 , мм при 2 р
4
2
1,8
1,8
2,0
50  63
71
80  90
100  112
132
160  250
68
1,8
2,0
3,0
3,5
3,5
3,7
3,0
3,5
4,0
4,0
hш1 , мм
2,0
2,7
3,0
3,5
3,7
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1,0
Угол наклона грани клиновой части паза у двигателей с высотой оси вращения h  250 мм составляет сорок пять градусов
  45o , а при большей
o
высоте оси вращения   30 .
Размеры паза статора:

 D  2hш1  bш1   z1bz' 1 
b12 
при   45о ;
z1   
b12
  D  2h  bш1   z b ' 

ш1
 
3  1 z1 

при   30о ;
 z  

1
3

b11 

 D  2hп' 1
z1
  bz' 1 ;
h12  0.5b12  bш1  при   45o ;
h12 
(3.20)
0,5b12  bш1 
o
при   30 ;
3
h11  hп' 1  hш1  h12 .
Размеры паза округляют до десятых долей мм .
37
Уточнённое значение высоты паза статора:
hп1  hш1  h12  h11.
(3.21)
Полученные размеры определяют размеры паза в штампе. Для дальнейших расчётов необходимо знать размеры паза после шихтовки сердечника, т.е.
размеры паза в свету. Из-за смещения листов статора при шихтовке эти размеры будут меньше размеров паза в штампе на величину припуска на шихтовку
b и h .
Припуски на шихтовку, мм:
по ширине паза b
по высоте паза h
h, мм
50 132
132
50
60

250
60  250
280
280355
355
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
"
"
"
Размеры паза в свету: b11  b11  b ; b12  b12  b ; h11  h11  h .
Площадь поперечного сечения пазовой изоляции:
Sиз  bиз 2hп1  b11  b12  ,
(3.22)
где bиз - толщина изоляции. Выбирается по таблице 3.1.
Площадь поперечного сечения изоляции между слоями для двухслойных обмоток:
S пр 

"
"
bпр b11
 b12
1,5
,
(3.23)
где bпр - толщина изоляции между слоями обмотки. Выбирается по
таблице 3.1.
Свободная площадь паза:


"
"
"
Sп'  0.5 b11
 b12
h11
 Sиз  Sпр .
(3.24)
Критерием оценки результатов выбора размеров паза является значение
коэффициента заполнения свободной площади паза обмоточным проводом:
kз 
2
U п nэл d из
S п'
.
(3.25)
В асинхронных машинах с механизированной укладкой обмотки в пазы
статора коэффициент заполнения свободной площади паза обмоточным прово38
дом должен находиться в пределах k з  0.680.7  0.72 , а в машинах с ручной укладкой обмотки статора - k з  0.7  0.76 . Если значение коэффициента
k з выше указанных пределов, то потребуются большие усилия при укладке
обмотки и возможны повреждения изоляции. Значения коэффициента k з
меньше нижней границы свидетельствует о плохом использовании зубцовой
зоны статора.
Если коэффициент k з превышает верхние допустимые значения, то:
а) можно увеличить магнитную индукцию в зубцах и в ярме статора до
предельных значений;
б) несколько повысить плотность тока в обмотке статора не превышая
предельные значения теплового фактора более, чем на 5 % ;
в) уменьшить число эффективных проводников в пазу (уменьшить линейную токовую нагрузку A ) на 5 %  10 % , соблюдая требования к числу эффективных проводников для однослойных и двухслойных обмоток;
г) уменьшить внутренний диаметр статора.
Размеры паза b11 и b12 округлялись до десятых долей мм . По этой причине необходимо уточнить соответствующие значения ширины зубца и округлить их до сотых долей мм :
bz"11 
bz"12 
 D  2hп1 
z1
 b11 ;
 D  2hш1  2h12 
z1
(3.26)
 b12 .
Среднее значение ширины зубца статора:


bz1cp  0.5 bz"11  bz"12 .
(3.27)
Расчётное значение ширины зубца статора:

bz"1 max  2bz"1 min 
bz1 p 
,
3
"
(3.28)
"
где bz1 max и bz1 min  максимальное и минимальное значения ширины зубца,
определённые по формуле (3.26).
Расчётная высота зубца статора:
hzp1  hп1 .
(3.29)
39
Уточнённое значение высоты ярма статора:
hа1  0.5Dа  D   hп1 .
(3.30)
3.2 Определение размеров полуоткрытых прямоугольных пазов и
проводников обмотки статора
В асинхронных двигателях с высотой оси вращения от 280 мм до 355 мм
при числе полюсов от двух до восьми 2  2 р  8 и фазном напряжении до
660 В пазы на статоре выполняются прямоугольными полуоткрытыми. Преимуществом прямоугольных пазов является возможность размещения в них
проводников прямоугольного поперечного сечения и, соответственно, повышение коэффициента заполнения свободной площади паза обмоточным проводом.
Эскиз паза статора с заполнением показан на рисунке 3.14. Спецификация паза
статора представлена в таблице 3.5.
1
5
2
4
3
1
5
6
а)
а) пазовая часть обмотки статора
б) лобовая часть обмотки статора
Рисунок 3.14 – Полуоткрытый паз статора
40
б)
Позиция по
рисунку
Количество
слоёв
Таблица 3.5 – Изоляция обмотки статора асинхронного двигателя с полуоткрытыми пазами
Толщина
Материал
изоляции, мм
Часть
Толобмотки
щина,
По ши- По выНаименование
мм
рине соте
Пазовая,
рисунок
3.14 ,а
1
2
3
4
5
6
-
Лобовая,
рисунок
3.14 ,б
1
-
Обволакивающее покрытие
Бумага фенилоновая лакированная
Лакотканеслюдопласт
Стеклотекстолит
Стеклотекстолит
Стеклотекстолит
Допуск на укладку обмотки
Общая толщина изоляции
(без витковой)
Скрепляющий бандаж из
ленты стеклянной 0,1  20 в
двух местах
Обволакивающее покрытие
Общая толщина изоляции
полукатушки (без витковой)
0,05
0,09
1
1,5
0,2
0,6
0,2
0,6
0,55
1
0,5
hкл
1
1
1 2
1
1,1
0,3
2,2
1,1
1
0,5  2
hкл
0,6
4,5
0,1
2,5
0,5
0,5
0,05
-
1
-
0,1
0,6
0,1
0,6
Таблица 3.6 – Марки, применяемых изоляционных материалов
Наименование изоляМарка изоляционного материала при классах
ционных материалов
нагревостойкости
B
F
H
Лакотканеслюдопласт ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ ГИП-ЛСП-ЛСЛ ГИК-ЛСК-ЛСЛ
Стеклотекстолит
СТ
СТЭФ
СТК
Стеклолакоткань
ЛСБ
ЛСП
Микалента
ЛФК-ТТ
Таблица 3.7 – Допустимые значения магнитной индукции в минимальном сечении зубцов статора при полуоткрытых пазах
Форма паза
Число полюсов Максимальное значение магнитной
статора
индукции в зубце статора Вz1 max (Тл)
2Р
для двигателей со степенью защищённости
IP44 , IP54
IP23
2
1,75 – 1,95
1,9 – 2,1
Полуоткрытый
4 - 12
1,6 – 1,8
1,7 – 1,9
41
Марки применяемых изоляционных материалов представлены в
таблице 3.6.
Выбрав, предварительно, по таблице 3.7 максимальное значение магнитной индукции в минимальном сечение зубца определяют минимальное значение ширины зубца статора, м
b'z1min 
B  t z1
(3.31)
B'z1 max  kc
Зубцовое деление в минимальном сечении зубца, м
t 'zmin 
  D  2  hш1  2  hкл 
z1
,
где hш1  1  103 м  высота шлица паза статора;
(3.32)
hкл  3...3,5  10-3 м - высота клина полуоткрытого паза статора.
Принятые обозначения размеров паза статора соответствуют
рисунку 3.15.
hш1 hкл1
hп1
bп1
bш1
Рисунок 3.15 – К определению размеров полуоткрытого паза статора
42
Предварительное значение ширины паза статора, м
b'п1  t z' min  bz' 1min .
(3.33)
Ширина шлица полуоткрытого паза статора, м
bш1  0,6  bп' 1 .
(3.34)
По таблице 3.3 выбирают, предварительно, значение магнитной индукции
в ярме статора и, по формулам (3.18) и (3.19), определяют высоту ярма статора
и высоту паза статора соответственно.
Число элементарных проводников в одном эффективном и размеры элементарных проводников определяют с учётом технологических ограничений.
Для полуоткрытых пазов статора сечение элементарного проводника должно
удовлетворять условию sэл.  sэл. доп.  10 мм 2 , а больший размер проводника b  bдоп.  4,7 мм .
Для уменьшения добавочных потерь от вихревых токов проводники обмотки статора укладывают в паз плашмя (большей стороной по ширине паза).
При этом меньший размер элементарного проводника должен удовлетворять
условию а  адоп.  2,12 мм .
При полуоткрытых пазах статора число элементарных проводников по
ширине паза принимают равным двум nэл.ш.  2.
Определяют допустимый, по ширине паза, больший размер проводника с
витковой изоляцией, м:
bп' 1  bиз.  b
,
b 
nэл.ш.
'
(3.35)
где bиз.  общая толщина изоляции по ширине паза (таблица 3.5), м;
b - припуск на шихтовку по ширине паза, м.
Расчётное значение меньшего (по высоте паза) размера проводника с витковой изоляцией, м:
h'эф.
hп' 1  hиз.  hкл.  hш1  Δh
,

uп
(3.36)
где hиз.  общая толщина изоляции по высоте паза (таблица 3.5);
h - припуск на шихтовку по высоте паза, м;
hп' 1 - предварительное значение высоты паза статора, определённое по формуле (3.19).
43
h
'
эф.
Если расчётное значение проводника h'эф. превышает допустимое
nэл. в.  2.
'
а 

 aдоп. , то эффективный проводник подразделяют на два элементарных
Меньший размер элементарного проводника принимают равным
'
hэф
.
 адоп. .
nэл. в.
Для обмотки статора рекомендуется выбирать обмоточный провод прямоугольного поперечного сечения марок: для класса изоляции В - ПЭТВП (при
U  660 В ); для класса изоляции F – ПЭТП – 155; для класса изоляции H –
ПЭТП - 200.
По определённым (предварительно) размерам элементарных проводников
'
а и b' по таблице В.2 определяют толщину витковой изоляции и, по таблице
В.1, выбирают размеры стандартного не изолированного провода и площадь его
поперечного сечения q эл . По размерам стандартного не изолированного провода аг и bг  и толщине витковой изоляции вычисляют размеры стандартного
изолированного провода аиз и bиз  .
Находят общее число элементарных проводников в одном эффективном


nэл  nэл. ш.  nэл. в.
(3.37)
и площадь поперечного сечения эффективного проводника, м2
qэф.1  qэл  nэл .
(3.38)
Плотность тока в обмотке статора, А м 2
J1 
I1
.
a1  nэл
(3.39)
Уровень тепловой нагрузки статора определяется произведением линейной токовой нагрузки (уточненное значение, формула (3.8)) и плотности тока в
обмотке статора
AJ  A  J1 .
(3.40)
Полученное значение теплового фактора не должно превышать допустимых значений (рисунки 3.16 и 3.17). Если значение теплового фактора превышает допустимое значение, то следует повысить выбранное значение магнитной индукции в минимальном сечении зубца или значение магнитной индукции
в ярме до предельных значений. Если подобные изменения магнитной индукции не дадут нужного результата, то необходимо снизить магнитную индукцию
в воздушном зазоре, что приведёт к увеличению размеров пазов статора. Мож44
но увеличить длину магнитопровода статора и ротора за счёт снижения линейной токовой нагрузки, что приведёт к увеличению магнитного потока в воздушном зазоре и уменьшению числа эффективных проводников в пазу.
(AJ)
109A2/м3
2р=2; 4
190
2р=6; 8
170
150
0,5
0,54
0,58
0,62
м
0,70
Da
Рисунок 3.16 – Среднее значение AJ асинхронных двигателей со степенью
защиты IP44 (IP54), h=280…355 мм (при продуваемом роторе)
(AJ)
109А2 /м3
2р=2; 4
280
2р=6
260
240
2р=8
220
200
180
0,5
0,54
0,62
0,58
0,66
м
0,7
Da
Рисунок 3.17 – Среднее значение AJ асинхронных двигателей со степенью
защиты IP23 , h=280…355 мм
Окончательное значение высоты паза, м
45
hп1  uп  nэл. в.  аиз  hиз.  hкл.  hш1  h .
(3.41)
Окончательное значение ширины паза, м
bп1  bиз  nэл. ш.  bиз.  b .
(3.42)
Размеры паза округляют до десятых долей миллиметра (в сторону увеличения).
По уточнённым размерам паза уточняют высоту ярма статора и определяют значение ширины зубца в трёх сечениях.
Уточнённое значение высоты ярма статора, м
hа1  0.5Dа  D  hп1 .
(3.43)
Ширина зубца в минимальном сечении, м
bz1 min 
  D  2  hш1  2  hкл 
z1
 bп1 .
(3.44)
Максимальное значение ширины зубца статора, м
bz1max 
  D  2  hп1 
z1
 bп1 .
(3.45)
Среднее значение ширины зубца, м
bz1ср 
bx1 max  bz1 min
.
2
(3.46)
Расчётное значение длины силовой линии поля в зубце статора, м
hz1 р  hп1 .
(3.47)
4 Выбор воздушного зазора
Воздушный зазор является одним из основных размеров асинхронного
двигателя, так как он влияет на энергетические и виброакустические показатели, на использование активных материалов и надёжность машины. Поэтому,
правильный выбор его во многом определяет качество будущего двигателя.
Требования к размерам воздушного зазора неоднозначны. При уменьшении зазора снижается намагничивающая сила и ток намагничивания, а, следовательно, повышается коэффициент мощности двигателя. Вместе с тем увели46
чивается дифференциальное рассеяние и индуктивное сопротивление рассеяния
обмоток, увеличиваются поверхностные и пульсационные потери в стали зубцов, что приводит к уменьшению фактического коэффициента полезного действия двигателя и увеличивается нагрев обмоток. При этом увеличивается уровень шума и вибраций магнитного происхождения, возрастает нагрузка на вал и
подшипники от сил магнитного притяжения, возникает опасность задевания
ротора о статор.
Поверхностные и пульсационные потери в стали зубцов зависят от амплитуды и частоты пульсаций магнитного потока в зазоре. Частота пульсаций
пропорциональна частоте вращения ротора. Поэтому в быстроходных машинах
добавочные потери в стали, могут быть значительными. Чтобы этого не произошло, в быстроходных машинах зазор выполняют большим, чем в тихоходных.
Для двухполюсных двигателей 2 p  2 мощностью до 20 кВт воздушный зазор определяют по формуле:
  0.3  1.5D   103 ,
(4.1)
а при числе полюсов 2 p  4 – по формуле:
  0.25  D   103.
(4.2)
Для двигателей средней и большой мощности
 
D
9 
1 
  10  3.
1.2  2 p 
(4.3)
Размер воздушного зазора асинхронного двигателя, определённый по
формулам (4.1) – (4.3), округляют до 0.05 мм , если   0.5 мм и до 0.1мм ,
если   0.5 мм . Таким образом, воздушный зазор может принимать значения
( мм ): 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 и т. д.
47
5 Расчёт короткозамкнутого ротора
Наружный диаметр ротора (м):
D2  D  2  103.
(5.1)
Короткозамкнутые обмотки ротора типа «беличьей клетки» не имеют
определённого числа фаз и числа полюсов. По этой причине один и тот же ротор может работать в асинхронных двигателях, статоры которых выполнены с
разным числом полюсов. Принято считать, что число фаз ротора с короткозамкнутой обмоткой m2  z2 , то есть, каждый стержень обмотки образует одну
фазу. Число витков в каждой фазе w2 
1
, а виток образован одним стержнем
2
и прилегающими к нему с двух сторон двумя элементами замыкающих колец.
Обмоточный коэффициент обмотки равен единице.
При проектировании зубцовой зоны ротора особое внимание следует
уделять выбору числа пазов z 2 . Это объясняется тем, что в магнитном поле в
воздушном зазоре кроме основной гармонической присутствует целый спектр
гармонических высшего порядка. Гармонические высшего порядка индуктируют в короткозамкнутой обмотке ротора ЭДС и являются причиной появления в
обмотке ротора токов высших гармоник. В результате взаимодействия токов и
полей высших гармонических возникают дополнительные синхронные и асинхронные электромагнитные моменты. При неблагоприятном соотношении
между числами пазов на статоре z1 и на роторе z 2 возможно значительное
ухудшение механической характеристики асинхронного двигателя. Возникновение дополнительных электромагнитных моментов проявляется в появлении
провалов и пиков в результирующей кривой момента.
В магнитном поле в воздушном зазоре асинхронного двигателя, созданном системой токов обмоток статора и ротора, присутствуют гармонические,
порядок которых зависит от числа пазов и числа полюсов:
 z  kz 2 p  1,
(5.2)
где k  1,  2,...
Это гармонические зубцового порядка. Они являются одной из причин
появления шума и вибраций при работе машины в нормальном режиме.
Ослабить их можно лишь соответствующим подбором соотношения между
числами пазов на статоре и на роторе.
Таким образом, от того насколько правильно выбрано соотношение
между числом пазов на статоре и на роторе зависят пусковые свойства
асинхронного двигателя, виброакустические показатели, степень проявления
синхронных и асинхронных моментов, вызванных высшими гармоническими.
48
Проведённые теоретические и экспериментальные исследования
позволили определить наилучшее сочетание между числами пазов на статоре и
роторе в зависимости от числа полюсов машины и от наличия скоса пазов.
Разработанные рекомендации к выбору числа пазов ротора представлены в
таблице 5.1.
Таблица 5.1
2p
2
4
6
8
10
z1
18
24
30
36
42
48
24
36
48
60
72
36
54
72
90
48
72
96
60
90
120
z2
пазы без скоса
15, 21, 22
15, 17, 19, 32
22, 38
26, 28, 44, 46
32, 34, 50, 52
38, 40, 56, 58
16, 17
26, 38, 44, 46
34, 38, 56, 58, 62, 64
50, 52, 68, 70, 74
62, 64, 80, 82, 86
26, 46
44, 64,66, 68
56, 58, 62, 82, 86, 88
74, 76, 78, 80, 100, 102, 104
36, 44, 62, 64
56, 58, 86, 88, 90
78, 82, 110, 112, 114
44, 46, 74, 76
68, 72, 74, 76, 104, 106, 108, 110
86, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104
пазы со скосом
19, 22, 26, 28, 31, 33, 34, 35
19, 26, 31, 33, 34, 35
20, 21, 23, 37, 39, 40
25, 27, 28, 29, 43, 45, 47
37, 39, 41, 55, 57, 59
16, 18, 28, 30, 33, 34, 35, 36
27, 28, 30, 34, 38, 45, 48
38, 40, 57, 59
48, 49, 51, 56, 64, 69, 71
61, 63, 68, 76, 81, 83
28, 33, 47, 49, 50
42, 43, 51, 65, 67
57, 59, 60, 61, 83, 85, 87, 90
75, 77, 79, 101, 103, 105
35, 44, 61, 63, 65
56, 57, 59, 85, 87, 89
79, 80, 81, 83, 109, 111, 113
57, 69, 77, 78, 79
70, 71, 73, 87, 93, 107, 109
99, 101, 103, 117, 123, 137
В асинхронных двигателях мощностью до 100 кВт z2  z1 . Это
объясняется причинами технологического характера, в частности тем, что с
увеличением числа пазов ротора уменьшается ток стержня и, соответственно,
его сечение. Это приводит к тому, что в машинах небольшой мощности
возрастают проблемы заливки алюминия в пазы.
Зубцовое деление ротора:
t2  D2 z2 .
(5.3)
В двигателях с внешним диаметром ротора до 990 мм сердечник ротора
непосредственно насаживают на вал. При высоте оси вращения ротора
h  250 мм применяют посадку сердечника на гладкий вал без шпонки, а в двигателях больших размеров сердечники крепят на валу с помощью шпонки. При
49
таком исполнении ротора внутренний диаметр магнитопровода равен диаметру
вала:
(5.4)
d в  К в Dа .
Значения коэффициента К в представлены в таблице 5.2.
Таблица 5.2
h, мм
2p
Кв
50 – 63
2–6
0.19
71 – 250
2–8
0.23
280 - 355
2
0.22
4 - 12
0.23
В машинах с высотой оси вращения h  250 мм длину магнитопровода
ротора принимают равной длине сердечника статора l2  l1  . В машинах с
большей высотой оси вращения длину сердечника ротора выполняют на 5 мм
больше l 2  l1  0,005.
В двигателях с высотой оси вращения h  250 мм с целью улучшения
охлаждения, снижения массы ротора и его момента инерции выполняют осевые
каналы. Осевые каналы могут быть расположены в один ряд mк 2  1 , а при
больших диаметрах ротора каналы располагают в два ряда mк 2  2 в шахматном порядке. Число аксиальных каналов nк 2  выбирают в пределах от 9 до 12,
а их диаметр d к 2  - из диапазона от 15 до 30 мм (большие диаметры каналов
выбирают для двигателей с большим числом полюсов). Наличие осевых каналов, число рядов и диаметр каналов, учитывают при расчёте магнитной цепи.
Их наличие ослабляет сечение ярма ротора, что приводит к возрастанию магнитной индукции в ярме и, соответственно, к возрастанию магнитного напряжения ярма.
Предварительное значение тока в стержне обмотки ротора:
I 2  I1н ki i ,
(5.5)
где k i - коэффициент, зависящий от cos  н . Его значение определяют по рисунку 5.1;
i 
2mW1kоб1
- коэффициент приведения токов для двигателей с коротz2 k ск
козамкнутой обмоткой ротора;
kск  2 sin 0.5   ск   ск - коэффициент скоса;
 ск   2 p ск z2 - центральный угол скоса пазов;
 ск  bск t2 - скос пазов в долях зубцового деления ротора;
50
bск - величина скоса. При отсутствии скоса пазов bск  0 коэффициент
скоса k ск  1.
ki
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,6
0,7
Cos
0,8
0,9
1,0
Рисунок 5.1 – Коэффициент k i в зависимости от cos  н
Скос пазов выполняют на роторе в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором с высотой оси вращения h  132 мм . Величина скоса
bск  может быть принята равной одному зубцовому делению статора
bск
 t1  .
Сечение стержня:
qc  I 2 J 2 ,
(5.6)
где j2 - плотность тока в стержнях обмотки ротора.
В асинхронных двигателях закрытого исполнения IP 44  плотность тока
выбирается в пределах J 2  2.5  3.54 А мм , а в двигателях защищённо2
го исполнения IP 23 - J 2  3.7  5.2 А мм .
2
5.1 Определение размеров овальных пазов
Форма пазов ротора определяется требованиями к пусковым характеристикам двигателя, его мощностью и числом полюсов. В асинхронных двигателях мощностью до 100 кВт ( h  250 мм ) на роторе выполняют овальные пазы, рисунок 5.2. При такой конфигурации пазов ширина зубцов, на большей их
высоте, остаётся неизменной.
В асинхронных двигателях с высотой оси вращения h  132 мм пазы ротора выполняются полузакрытыми. Размеры шлицевой части паза: для
51
hш2  0.5 мм ;
h ш2
b21
hп2
h22
h22
hп2
b21
bш2
b22
h  112  132 мм

bz21
bz
bb222

bz22
D2
bш2
для
hш2
hш2
bш2  1 мм ,
h  100 мм
bш2  1,5 мм , hш2  0,5 мм.
Рисунок 5.2 – Овальный полузакрытый и закрытый паз ротора
В асинхронных двигателях с h  160 мм пазы на роторе выполняются
закрытыми. При таком исполнении пазов размеры шлицевой части имеют следующие значения: в двухполюсных машинах bш2  1,5 мм , hш2  0.7 мм ,
hш' 2  1  1,5 мм ; в машинах с числом полюсов больше двух bш2  1,5 мм ,
hш2  0,7 мм , hш' 2  0.3 мм . Такая конструкция пазов позволяет ограничить
величину пусковых токов. Размеры пазов ротора и соотношения между ними
должны быть такими, чтобы магнитная индукция в зубцах и в ярме ротора не
превышала допустимых значений. При неизменной плотности тока в стержне
паз ротора может иметь разную высоту. При более глубоких пазах (меньшие
значения магнитной индукции в зубце) лучше проявляется эффект вытеснения
тока в массивных стержнях ротора, что способствует возрастанию пускового
момента. В то же время возрастает удельная проводимость пазового рассеяния,
что приводит к снижению пусковых токов и коэффициента мощности.
Таблица 5.3 - Допустимые значения магнитной индукции в зубцах
короткозамкнутого ротора
Bz 2 , Тл для двигателей со степенью защиты
h, мм
2p
50  132
2; 4; 6; 8
2
4; 6; 8
160  355
IP 44
1,60  1,80
1,75  1,95
1,70  1,90
IP 23
1,85  2,05
1,85  2,05
1,75  1,95
При овальных пазах ротора ширина зубцов ротора по высоте паза должна
оставаться постоянной:
52
bz' 2 
B  t 2  l
.
Bz 2  l2  k c
(5.7)
Предварительное значение магнитной индукции в зубце ротора Bz 2 выбирают по таблице 5.3.
Размеры паза ротора:


 D2  2hш2  2hш' 2  z2bz' 2
b21 
;
  z2
b22
2
z2    2  4qс
b21

.
z2    2
(5.8)
(5.9)
При неудачном выборе плотности тока в стержне обмотки ротора или
магнитной индукции в зубце ротора выражение под знаком корня квадратного может оказаться отрицательным. В этом случае необходимо увеличить
плотность тока в стержне или магнитную индукцию в зубце.
Размеры паза ротора b21 и b22 округляют до десятых долей мм и определяют размер паза h22 :
h22  b21  b22 
z2
.
2
(5.10)
Размер паза ротора h22 округляют до десятых долей мм . Уточняют сечение стержня и определяют высоту паза:


2
2
qc   8 b21
 b22
 0.5h22 b21  b22  ;
hп 2  0.5b21  b22   h22  hш 2  hш' 2 .
(5.11)
(5.12)
Для обеспечения качественной заливки паза ротора алюминием необходимо, чтобы меньший размер паза b22 был не менее 1.5  2 мм в двигателях с
высотой оси вращения h  132 мм и не менее 2.5  3 мм в двигателях с
h  160 мм .
В связи с округлением размеров паза b21 , b22 и h22 необходимо уточнить
ширину зубца ротора в двух сечениях:
53
bz'' 21




 D2  2 hш 2  hш' 2  b21
z2
bz' '22 
 D2  2hп 2  b22 
z2
 b
21 ;
(5.13)
 b22 .
Расчётная ширина зубца:
bz 2 p
bz' '2 max  2bz' '2 min
.

3
(5.14)
Среднее значение ширины зубца:
bzcp
bz' '2 max  bz' '2 min
.

2
(5.15)
5.2 Определение размеров овальных пазов ротора, сужающихся к
воздушному зазору
h’ш2
В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором с высотой оси
вращения от 280 мм до 355 мм при числе полюсов 2 р равном от четырёх до
восьми 2p  4...8 пазы на роторе выполняются закрытыми овальными с узкой
частью со стороны воздушного зазора (рисунок 5.3). При такой конфигурации
паза зубец ротора будет трапецеидальным.
bz2max
h21
hп2
b21
bz2min
b22
Рисунок 5.3 – Паз ротора с принятыми обозначениями
54
'
Высота перемычки над пазом hш
2 принимается равной 0,5 мм. Диаметр
закругления верхней части паза b21 должен быть не менее 3,5…4 мм.


Ширину зубца в минимальном его сечении bz' 2 min определяют, задавшись, предварительно, значением магнитной индукции в зубце (таблица 5.4).
Таблица 5.4 - Допустимые максимальные значения магнитной индукции в
минимальном сечении зубцов ротора
Bz 2 мах, Тл для двигателей со степенью
2p
h, мм
защиты
280  355
IP 23
1,75  2,0
1,7  1,95
IP 44
1,5  1,7
1,60  1,90
2
4; 6; 8
bz' 2min 
B  t 2  l
.
Bz 2 мах  l2  kc
(5.16)
Максимальная ширина зубца, м:
bz' 2max


'
 D2  2  hш
2  b21
z2
b
21.
(5.17)
Предварительное значение сечения стержня q'с определяют по формуле
(5.6), задавшись, предварительно, значением допустимой плотности тока в
стержне. Полученное значение сечения стержня используют для нахождения
размеров паза ротора b22 и h21 (рисунок 5.3).
Диаметр большей полуокружности части паза ротора, приближённо,
можно определять по формуле
'
b22


'
  D2  2  hш' 2  b21  2  h21
z2
b
z 2 min .
(5.18)
Площадь поперечного сечения стержня определяется через его размеры:




2
'2
'
'
q2'  0,125    b21
 b22
 0,5  b21  b22
 h21
.
(5.19)
'
Если выражение для нахождения размера паза b22
подставить в правую
 
'
часть равенства (5.19), то получим функцию q2' h21
.
55
 
'
График зависимости q2' h21
можно построить, например, используя систему Mathcad. По значению сечения стержня, определённому предварительно
'
по формуле (5.6) по полученному графику определяют размер паза h21
и по
'
'
'
формуле (5.18) вычисляют размер паза b22
. Размеры паза ротора h21
и b22
округляют до десятых долей миллиметра.
Сечение стержня qc  q2' определяют окончательно по формуле (5.19),
используя округлённые значения размеров паза.
Высота паза ротора


hп 2  hш' 2  0,5  b21  b22   h21 .
(5.20)
Размеры паза округлялись до десятых долей миллиметра, поэтому уточняют расчётные значения ширины зубцов:
- максимальное значение ширины зубца bz 2max  уточняется по
формуле (5.17);
- минимальная ширина зубца
bz 2 min 

  D2  2  hш' 2  b21  2  h21
z2
b
22 .
(5.21)
- ширина зубца в среднем сечении
bz 2ср 
bz 2 min  bz 2 max
.
2
(5.22)
Длина силовой линии поля в зубце:
l z 2  hп2  0,1  b22 .
(5.23)
5.3 Определение размеров лопаточных пазов ротора
В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором с высотой оси
вращения от 250 мм и выше при числе полюсов 2 р равном двум пазы на роторе выполняются закрытыми лопаточными с узкой частью со стороны воздушного зазора (рисунок 5.3).
Для лопаточных пазов высоту верхней части паза hв , в целях лучшего использования эффекта вытеснения тока в массивном стержне обмотки ротора
при пуске двигателя, принимают равной 15…16 мм. Высоту перемычки над па'
зом ротора hш
2 принимают 1…2 мм. Ширину верхней части паза bв принимают
в пределах 4…5 мм bв  0,5...0,625  b1н .
56
h’ш2
hв
bzвmax
bв
bzвmin
b1н
hп2
b”zн
hн
bzн
b2н
b’zн
Рисунок 5.4 – Лопаточный паз ротора
Ширина верхней части зубца, м:
bzв max

bzв min
D2  2  hв'
π
 bв ,
z2
bzввc 
'
где hв'  hв  hш
2.

'
D2  2  hш
2  bв
π
 bв ;
z2
(5.24)
bzв max  bzв min
,
2
 
Ширину зубца нижней части паза bz' 2 определяют по формуле (5.7) задавшись, предварительно, значением магнитной индукции в зубце Bz 2  (таблица 5.3).
Больший размер нижней части паза, м


'
'
π  D2  2  hш
2  2  hв  z 2  bz 2
.
b1н 
z2  π
(5.25)
57
Площадь поперечного сечения верхней части паза, м2
bв2
q с в  bв  hв  0,5  bв   π  .
8
(5.26)
Общее сечение стержня q'c определяют по формуле (5.6) задавшись,
предварительно, значением допустимой плотности тока в стержне.
Площадь поперечного сечения нижней части стержня, м2
q'сн  q'c  qсв .
(5.27)
Меньший размер нижней части паза, м
b2н
b12н z 2    2  4q'сн

.
z2    2
(5.28)
Расстояние между центрами закруглений нижней части паза, м
hн  b1н  b2н  
z2
.
2 
(5.29)
Полученные размеры паза ротора округляют до десятых долей миллиметра.
Высота паза ротора
hп 2  hв'  0,5  b1н  b2н   hн .
(5.30)
Площадь поперечного сечения нижней части паза
qс н 

 

h
π 2
 b1н  b22н  b1н  b2н  н .
8
2
(5.31)
Полная площадь поперечного сечения стержня
qc  qс в  qc н .
(5.32)
Размеры нижней части зубца, м:
b"zн
58
D2  2  hв'  b1н
 
 b1н ;
z2
(5.33)
b'zн   
D2  2  hп 2  b2н 
 b2н .
z2
(5.34)
Расчётная ширина зубца нижней части паза:
bzнн
''
''
bzн
max  2bzн min
.

3
(5.35)
Среднее значение ширины зубца:
bzннc
''
''
bzн
max  bzн min

.
2
(5.36)
Длина силовой линии поля по участкам зубца:
- верхней части
hzв  hв' ;
(5.37)
- нижней части
hzн  hн  0,5  b1н  0,4  b2н .
(5.38)
5.4 Определение размеров замыкающих колец
Ток кольца короткозамкнутого ротора равен:
I кл  I 2  ,
(5.39)
 p 
 .
z
 2
где   2 sin 
Площадь поперечного сечения кольца:
qкл  I кл J кл .
(5.40)
Плотность тока в кольце выбирается на 15  20 % меньше, чем в
стержне.
Короткозамыкающее кольцо имеет сечение в виде неправильной трапеции большая сторона, которой прилегает к торцевой поверхности сердечника
ротора, рисунок 5.5.
59
bКЛ
аКЛ
Рисунок 5.5- Размеры короткозамыкающего кольца
Средняя высота кольца принимается больше высоты паза ротора на
20  25 %:
bкл  1.2  1.25hп 2 .
(5.41)
Ширина кольца:
а кл 
qкл
.
bкл
(5.42)
Размеры кольца короткозамкнутого ротора a кл и bкл округляют до целых значений миллиметра.
Средний диаметр кольца:
Dкл  D2  bкл .
(5.43)
5.5 Выбор числа и размеров осевых каналов в роторе
В асинхронных двигателях с высотой оси вращения h  250 мм в спинке
ротора выполняют аксиальные каналы. Это решение улучшает условия охлаждения ротора, несколько снижает его массу и момент инерции.
Аксиальные каналы могут располагаться как в один ряд (mк  1) , так и в
два ряда (mк  2) . Два ряда каналов выбирают в двигателях с большим диаметром ротора.
Рекомендуемые значения числа каналов и их диаметр в зависимости от
высоты оси вращения и числа полюсов двигателя представлены в таблице 5.4.
60
Таблица 5.4 – К выбору числа и диаметра осевых каналов
Количество nк и диаметр d к (мм) осевых вентиляционных каналов
в спинке ротора при различных значениях числа полюсов
h , мм
2р  2
2р  4
2р  6
2 р  8,10 и 12
nк
dк
nк
dк
nк
dк
nк
dк
250
10
15
10
20
10
30
10
30
280
12
20
12
32
12
40
12
40
315
12
20
12
40
12
40
12
40
355
12
20
12
50
12
50
12
50
При выбранных размерах зубцовой зоны ротора, с учётом наличия осевых
каналов, магнитная индукция в ярме ротора не должна превышать допустимых
значений, таблица 5.5.
Таблица 5.5
2p
2
4
Ba 2 , Тл , для двигателей
со степенью защиты
IP 44
 1.45
 1.25
IP 23
 1.55
 1.35
2p
6
8  12
Ba 2 , Тл , для двигателей
со степенью защиты
IP 44
 1.15
 0.85
IP 23
 1.25
 0.95
Магнитная индукция в ярме ротора определяется в ходе расчётов магнитной цепи.
61
6 Расчёт магнитной цепи
Расчёт магнитной цепи асинхронного двигателя производят для номинального режима работы с целью определения суммарной намагничивающей
силы, необходимой для создания рабочего магнитного потока в воздушном зазоре.
Магнитную цепь машины разбивают на пять характерных участков: воздушный зазор, зубцы статора и ротора, ярмо статора и ротора. Считают, что в
пределах каждого из участков магнитная индукция имеет одно наиболее характерное направление. Для каждого участка магнитной цепи определяют магнитную индукцию, по значению которой определяют напряжённость магнитного
поля. По значению напряжённости магнитного поля на участках магнитной цепи и соответствующей участку длине силовой линии поля, определяют намагничивающую силу. Необходимую намагничивающую силу определяют, как
сумму намагничивающих сил всех участков магнитной цепи. Магнитная цепь
машины считается симметричной, поэтому расчёт намагничивающей силы выполняют на одну пару полюсов.
Выполняя расчёты магнитной цепи асинхронного двигателя, считают, что
магнитная индукция в воздушном зазоре на поверхности статора и ротора распределена по синусоидальному закону, а по длине силовых линий поля магнитная индукция остаётся неизменной. В реальных машинах распределение магнитной индукции в воздушном зазоре является не синусоидальным из-за насыщения магнитной цепи и в первую очередь из-за насыщения зоны зубцов ротора и статора. В ярме ротора и статора магнитная индукция по длине силовой
линии поля не остаётся постоянной. Названные особенности распределения
магнитного поля в поперечном сечении асинхронного двигателя учитывают в
расчётах магнитной цепи, используя специальные кривые намагничивания зубцов и ярма асинхронного двигателя, представленные в таблицах и на рисунках
в приложении В.
6.1 Магнитное напряжение в воздушном зазоре
Магнитный поток и магнитную индукцию в воздушном зазоре определяют по формулам (3.13) и (3.14).
Магнитное напряжение воздушного зазора равно:
F  2 0 B    k  1.59B    k 106 ,
где
(6.1)
0  4  10 7 Гн м ;
k  коэффициент воздушного зазора. Учитывает возрастание магнитного
сопротивления воздушного зазора, вызванное зубчатым строением поверхностей ротора и статора.
62
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения поверхности статора:
k 1  1 
bш1
t
t1  bш1  5  1
bш1
.
(6.2)
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора:
k 2  1 
bш 2
t2  bш 2
t
 5  2
bш 2
.
(6.3)
Если на роторе выполняются закрытые пазы, то коэффициент k 2  1.
Результирующий коэффициент воздушного зазора равен:
k  k 1  k 2 .
(6.4)
6.2 Магнитное напряжение в зоне зубцов
Определяя магнитное напряжение в зоне зубцов статора (ротора) учитывают форму пазов. В случае, если паз выполняется трапециевидным (овальным), то на большей высоте паза ширина зубца остаётся практически постоянной. Неизменным будет и значение магнитной индукции в зубце. Если паз выполняется прямоугольным, то зубец будет трапецеидальным, а магнитная индукция по высоте зубца будет изменяться.
Магнитная индукция в зубцах статора (ротора) определяется по значению
магнитной индукции в воздушном зазоре, зубцовому делению статора (ротора)
и по расчётной ширине зубца в контрольном сечении с учётом коэффициента
заполнения пакета сталью.
6.2.1 Магнитное напряжение в зоне зубцов с трапецеидальными или
овальными пазами
При исполнении зоны зубцов с трапециевидными или овальными пазами
зубец, на большей его высоте, имеет параллельные стенки, (рисунки 3.12 и 5.2),
магнитную индукцию в зубце определяют по расчётному значению ширины
зубца (формулы (3.28) и (5.14)).
Bz1 
B t1
,
bz1 p k c
63
Bz 2 
B t 2  l
.
bz 2 p  l2  kc
(6.5)
Полученные значения магнитной индукции в зубцах используют для
определения расчётного значения напряженности магнитного поля H z1 p и
H z2 p .
Магнитное напряжение зоны зубцов:
Fz1( 2)  2H z1( 2) р Lzp1( 2) ,
(6.6)
где Lzp1( 2)  длина силовой линии поля в зубце статора (ротора), м;
Lzp1  hzp1 - определяется по формуле (3.29);
Lzp 2  hп 2  0.1b22 .
6.2.2 Магнитное напряжение в зубцовой зоне с трапециевидными зубца-
ми
При исполнении в зоне зубцов прямоугольных пазов (зубец трапециевидный) для определения магнитного напряжения магнитную индукцию определяют в трёх сечениях зубца: минимальном, максимальном и в среднем сечениях.
Значения ширины зубцов для статора (рисунок 3.14) в расчётных сечениях, м:
bz1miп 
  D  2  hш1  2  hкл1 
z1
bz1mаа 
  D  2  hп1 
z1
bz1cp 
 bп1;
 bп1;
(6.7)
bz1miп  bz1 max
.
2
Значения ширины зубцов для ротора (рисунок 5.3) в расчётных сечениях, м:
bz 2mаа 
  D2  2  hш 2  b21 
bz 2miп 
64
z2
  D  2  hп 2 
z2
 b21;
 b22 ;
(6.8)
bz 2miп  bz 2 max
.
2
bz 2cp 
Значения магнитной индукции в контрольных сечениях, Тл:
B  l  t1( 2)
Bz1( 2) mаа 
Bz1( 2) miп 
bz1( 2) miп  l12   kc
B  l  t1( 2)
bz1( 2) max  l12   kc
Bz1( 2)cp 
B  l  t1( 2)
bz1( 2)cp  l12   kc
;
(6.9)
;
.
Полученные значения магнитной индукции в зубцах в трёх контрольных
сечениях используют для определения трёх значений напряженности магнитного поля H z1( 2) max , H z1( 2)cp , H z1( 2) miп , по значению которых определяют расчётное значение напряженности магнитного поля.




1
H z1( 2) p   H z1( 2) max  4  H z1( 2)cp  H z1( 2) miп .
6

Магнитное напряжение в зоне зубцов Fz1( 2)
(6.10)
 определяют по формуле
(6.6). Для статора длину силовой линии поля принимают равной высоте паза
Lzp1  hп1 , которая определена по формуле (3.41). Для зубцовой зоны ротора
длину силовой линии поля принимают равной
Lzp 2  hп 2  0.1b22 ,
(6.11)
где размеры паза ротора соответствуют рисунку 5.3.
6.2.3 Магнитное напряжение в зоне зубцов с лопаточными пазами
В зубцовой зоне с лопаточными пазами по длине силовой линии поля зубец ротора подразделяют на два участка: верхнюю часть паза и нижнюю часть
паза. В верхней части паза зубец можно рассматривать как трапецеидальный, а
в нижней части паза – зубец, на большей его высоте, имеет параллельные стенки.
Определение магнитного напряжения в верхней части паза выполняют по
трём значениям магнитной индукции в минимальном, максимальном и среднем
сечении верхней части зубца. Вычисления выполняют по формулам (6.9). Для
65
нахождения магнитной индукции используют значения ширины зубца, определённые по формулам (5.24). По полученным значениям магнитной индукции по
кривым намагничивания определяют соответствующие значения напряженности магнитного поля и, по формуле (6.10), находят расчётное значение напря'
женности Fz 2в . Длину силовой линии поля принимают равной Lz 2в  hв  bш
2.
Для нахождения магнитного напряжения нижней части паза Fz 2н магнитную индукцию в зубце определяют по расчётному значению ширины зубца,
найденному по формуле (5.35). Магнитную индукцию в нижней части зубца
определяют по формуле (6.5). Для полученного значения магнитной индукции,
по кривым намагничивания материала зубцов, определяют напряженность магнитного поля. Длину силовой линии поля в нижней части зубца принимают
равной Lz 2в  hzн (формула (5.38)).
Общее магнитное напряжение в зубцовой зоне ротора, при лопаточных
пазах,
Fz 2  Fz 2в  Fz 2н .
(6.12)
6.2.4 Учёт ответвления магнитного потока в паз
При значениях магнитной индукции в зубцах ротора и статора, удовлетворяющих условию, Bz  1.8 Тл принято считать, что весь магнитный поток
зубцового деления проходит через зубец. Если расчётное значение магнитной
индукции в сечении зубца превышает допустимое значение ( Bz  1.8 Тл ), то
зубец сильно насыщен и часть магнитного потока проходит параллельно зубцу,
т.е. через паз. Магнитная индукция в зубце оказывается меньше расчётной. Это
учитывают с помощью коэффициента k пх . В этом случае напряжённость магнитного поля в контрольном сечении зубца определяют не по таблицам, а по
кривым намагничивания зубцов по расчётному значению магнитной индукции
в зубце и величине коэффициента k пх , приложение В.
Для трапециевидных пазов статора и овальных пазов ротора определяют
k пх 

где bпx1  
2
3

 b
bпx1( 2)
bzx1( 2) kc
,
(6.13)
  D  hп1 
zx1 - ширина паза статора в контрольном сечении при
z1
трапециевидных пазах (рисунок 3.12);
66

 
4
3

 b
  D2  hп 2 
zx 2 - ширина паза ротора в контрольном сечении при
z2
овальных пазах (рисунок 5.2).
Для трапецеидальных зубцов статора (рисунок 3.15) значение коэффициента k пх определяют только для контрольного сечения зубца, в котором магнитная индукция превышает допустимое значение:
- для минимального сечения зубца
bпx 2
k пхмин 
bп1
;
bz1 минkc
(6.14)
- для среднего сечения зубца
k пхср 
bп1
;
bz1 ср kc
(6.15)
- для максимального сечения зубца
k пхмах 
bп1
bz1 махkc
.
(6.16)
При лопаточных пазах ротора магнитная индукция может превышать допустимое значение только для нижней части паза. В этом случае ширину паза
ротора на расчётной глубине определяют по формуле

bпx 2 
4

  D2  2  hш 2  hв   hн 
3 

z2
 bzx 2 .
(6.17)
Коэффициент k пх определяют по формуле (6.13).
Методика определения магнитного напряжения в зоне зубцов остаётся
без изменения, но в расчётах используется напряжённость магнитного поля
определённая с учётом ответвления магнитного патока в паз.
После расчёта магнитных напряжений F , Fz1 и Fz 2 определяют коэффициент насыщения зубцовой зоны:
kz  1 
Fz1  Fz 2
F
.
(6.18)
67
По значению коэффициента k z оценивают правильность выбора размеров зоны зубцов статора и ротора. Если k z  1,5 , то имеет место чрезмерное
насыщение зубцовой зоны, а если k z  1,2 , то зубцовая зона мало использована или воздушный зазор выбран слишком большим. В этих случаях в расчёты
необходимо внести коррективы.
6.3 Определение магнитного напряжения в ярме статора и ротора
Магнитная индукция в ярме статора (ротора):
Bа1( 2) 
Ф
2hа' 1( 2) lст1( 2) k c
.
(6.19)
'
Расчётная высота ярма статора ha1 равняется высоте ярма статора ha1 и
определяется по формуле (3.30).
Высота ярма ротора:
2
hа 2  0.5D2  d в   hп 2   mк 2  d к 2 .
3
(6.20)
'
Расчётное значение высоты ярма ротора ha 2 зависит от исполнения ротора и числа полюсов. Если магнитопровод ротора асинхронного двигателя непосредственно посажен на вал, а число полюсов 2 p  6 , то расчётная высота яр'
ма ротора ha 2  ha 2 .
Если число полюсов машины 2 p  2 или 4 , то часть магнитного потока
проходит через вал ротора. В этом случае расчётная высота ярма ротора:
ha' 2 
dк2
2 p
0.5D2  hп2   2  mк 2  d к 2 .
3,2 p
3
(6.21)
Если осевые каналы в ярме ротора не выполняются, то принимают
 0.
Длина силовой линии поля в ярме статора и ротора:
Lа1 
 Dа  hа1 
2p
,
(6.22)
68
Lа 2 
 d в  hа 2 
2p
.
Для двигателей с числом полюсов 2 p  2 при непосредственной посадке
сердечника на вал Lа 2  2ha' 2 .
Магнитное напряжение ярма статора (ротора):
Fа1( 2)  H а1( 2) Lа1( 2) ,
(6.23)
где H а1( 2)  напряжённость магнитного поля в ярме статора (ротора). Определяется по значению магнитной индукции в ярме статора (ротора) по кривым
намагничивания ярм, приложение В.
Суммарное магнитное напряжение всех участков магнитной цепи на пару
полюсов:
F  F  Fz1  Fz 2  Fа1  Fа 2 .
(6.24)
Коэффициент насыщения магнитной цепи:
k 
F
.
F
(6.25)
Намагничивающий ток:
I 
pF
0.9m1W1kоб1
,
(6.26)
или в относительных единицах:
I * 
I
I1н
.
(6.27)
Относительное значение тока намагничивания должно находиться в пре*
*
делах I   0,2  0,4 . Если в результате расчётов получено, что I   0,2 , то
это означает, что размеры машины завышены и активные материалы недоис*
пользуются. Если I   0,4 , то это указывает на то, что неправильно выбраны
размерные соотношения участков магнитопровода или размеры машины занижены.
69
В асинхронных двигателях мощностью до 2 кВт относительное значение тока намагничивания может достигать 0,6 и при правильно выбранных
размерах. Это объясняется относительно большим значением магнитного
напряжения воздушного зазора, что характерно для асинхронных двигателей
малой мощности.
Главное индуктивное сопротивление:
xm 
E
,
I
(6.28)
где E  k еU нф .
Главное индуктивное сопротивление в относительных единицах:
*
xm
 xm
I1н
.
U нф
(6.29)
7 Параметры асинхронного двигателя для установившегося
режима
Под параметрами электрической машины понимают активные и индуктивные сопротивления обмоток и момент инерции ротора. Активные сопротивления обмотки статора определяют при расчётной температуре и при темпераo
туре 20 C . Активное сопротивление короткозамкнутого ротора определяют
при расчётной температуре.
Таблица 7.1- Удельное электрическое сопротивление материала проводников
обмотки
Удельное электрическое сопротивление.
Тип обмотки
Материал
Ом  м , при температуре, oC
20
75
115
Обмотки из медных
Медь
1 6
1 6
1 6
10
10
10
проводников
Алюминий
после
заливки
в пазы
Короткозамкнутые
роторы
асинхронных машин
57
47
-
1
10  6
21,5
41
1
10  6
20,5
Для обмоток электрических машин, выполненных с использованием изоляционных материалов класса нагревостойкости B ТИ130 , расчётная темпеo
ратура составляет 75 C , а для обмоток, выполненных с использованием изо70
ляционных материалов класса нагревостойкости F ТИ155 - 115 C . Значения удельных сопротивлений материала обмоток, представлены в таблице 7.1.
o
7.1 Активные сопротивления обмоток статора и ротора
Активное сопротивление обмотки статора:
r1 
 W1lср
qэл1nэл1a1
,
(7.1)
где  - удельное сопротивление материала обмотки статора (таблица 7.1);
lср - средняя длина витка обмотки статора.
Средняя длина витка, м:
lср  2l1  l л  ,
(7.2)
где l л - длина лобовой части обмотки статора.
Для всыпной обмотки статора длина лобовой части, примерно, составляет, м:
l л  k лbкт  2 B .
(7.3)
Вылет лобовой части обмотки, м:
lвыл  kвыл bкт  B .
(7.4)
Среднее значение ширины катушки, м:
bкт 
 D  hп1 
2p
,
(7.5)
у1
- относительный шаг обмотки. Для обмоток с диаметральным шаm1q1
гом   1.
Для всыпных обмоток, укладываемых в пазы до запрессовки сердечника в
корпус, длина вылета прямолинейного участка катушки от торца сердечника до
изгиба лобовой части B  0.01 м . Если обмотка статора укладывается в пазы
где  
71
после запрессовки сердечника статора в корпус, то B  0.015 м . Значения коэффициентов k л и k выл выбирают по таблице 7.2.
Для катушек обмотки статора, выполненных из прямоугольного обмоточного провода, длина лобовой части витка, м:
l л  k лbкт  2B  hп .
(7.6)
Таблица 7.2 – К расчёту размеров лобовых частей катушек всыпной обмотки
Лобовые части не
Лобовые части изолированы
изолированы
лентой
2p
2
4
6
8
kл
k выл
kл
k выл
1.2
1.3
1.4
1.5
0.26
0.40
0.50
0.50
1.45
1.55
1.75
1.9
0.44
0.50
0.62
0.72
Вылет лобовой части обмотки, м:
lвыл  kвылbкт  B  0,5  hп .
(7.7)
tz1
α
A-A
A
b
s
A
b+s
В
lвыл
Рисунок 7.1 – Обозначение размеров катушек в лобовых частях
72
Вылет прямолинейной части, таких катушек, из паза статора B определяется по таблице 7.3.
Таблица 7.3 - К расчёту размеров лобовых частей катушек обмотки из
прямоугольного провода
Напряжение U , В
s
В
0,0035 м
0,025 м
 660
Коэффициенты k л и kвыл определяются из выражений
kл 
1
1  m2
,
kвыл  0,5  k л  m .
(7.8)
b  s  ,
m  sin α  
t z1
где b  ширина меди катушки в лобовой части, м;
s  допустимое расстояние между медью проводников соседних
катушек, м;
t z1  зубцовое деление, м.
Активное сопротивление стержня обмотки ротора (рисунок 5.2 и 5.3),
Ом :
rст 
 lст
qс
kr ,
(7.9)
где k r - коэффициент увеличения активного сопротивления стержня вследствие вытеснения тока. В установившемся режиме k r  1 ;
lст  l2 - длина стержня.
Активное сопротивление стержня лопаточного паза:
- верхней части лопаточного паза
rв   
lв
;
qсв
(7.10)
- нижней части лопаточного паза
73
rн   
lн
;
qсн
(7.11)
- общее сопротивление стержня лопаточного паза
rст   
lв
;
qсв  qсн
(7.12)
или
rст 
rн  rв
,
rн  rв
где   удельное сопротивление материала обмотка при расчётной температуре, Ом  м;
lв , lн  l2  длина верхней и, соответственно, нижней части стержня, м;
qв , qн  сечение верхней и, соответственно, нижней части стержня, м2.
Активное сопротивление замыкающего кольца, Ом :
rкл 
Dкл 
z2 qкл
.
(7.13)
Короткозамкнутую обмотку ротора асинхронного двигателя рассматривают как многофазную с числом фаз m2  z2 . Виток обмотки фазы ротора образован одним стержнем и двумя участками замыкающего кольца, прилегающими к стержню с двух сторон. Токи, протекающие в стержне и замыкающих
кольцах, разные. Поэтому, определяя эквивалентное сопротивление, параметры
кольца приводят к стержню, исходя из условия сохранения реальных потерь
мощности.
Сопротивление фазы ротора, Ом :
r2  rст 
2rкл
2
,
(7.14)
 p 
 - коэффициент приведения.
z
 2
где   2 sin 
Активное сопротивление обмотки ротора, приведённое к обмотке статора, Ом :
r2'  r2 12 ,
74
(7.15)
2
где  12
 4 m  W k 
  1  1 об1  - коэффициент приведения сопротивления обмот z2  k ск 
ки ротора к обмотке статора.
7.2 Индуктивные сопротивления рассеяния асинхронного двигателя
Индуктивность рассеяния обмоток асинхронного двигателя определяется
проводимостью путей потоков пазового рассеяния, потоков рассеяния лобовых
частей обмоток и эквивалентной проводимостью для магнитных потоков высших гармоник магнитного поля или дифференциальным рассеянием.
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора:
 f  W1 
x1  15,8


 100  100 
2
 l 

п1   л1  д1  ,
pq
 1
(7.16)
где п1 - коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния
обмотки статора;
 л1 - коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния
обмотки статора;
д1 - коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального
рассеяния обмотки статора.
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния
определяется размерами паза статора и типом обмотки.
Для трапецеидального паза с трапециевидной зоной клина:
п1 
h
h3
h 
3h1
k   2 
 ш1 k ' .
3b
 b b  2bш1 bш1 
(7.17)
Принятые обозначения размеров паза соответствуют рисунку 7.2. Если
обмотка в пазу крепится с помощью пазовой крышки, то в формуле (7.17) размер h2 берётся со знаком минус.
В двухслойных обмотках с укороченным шагом в некоторых пазах размещаются проводники разных фаз. Токи в этих проводниках сдвинуты во времени. В результате этого потоки пазового рассеяния уменьшаются, и индуктивное сопротивление пазового рассеяния снижается. Это учитывают с помощью
'
коэффициентов k  и k  .
75
Если относительный шаг обмотки 2
3
   1 , то k '  0,251  3 .
Если относительный шаг обмотки 1 
3
  2 3 , то k '  0,256  1 .

'

При любом относительном шаге обмотки статора k   0,25 1  3k  .
'
bш1
h3
h2
h1
b
hш1
Для обмоток с диаметральным шагом (   1) k   k   1.
Рисунок 7.2 – К расчёту коэффициентов удельной магнитной проводимости пазов статора
Коэффициент удельной проводимости рассеяния прямоугольного полуоткрытого паза статора (рисунок 7.3):
λп1 
h
h1-h0
h 
h
3  hк
 k β   2 
 ш1   k 'β  0 .
3  bп1
4  bп1
 bп1 bп1  2  bш1 bш1 
(7.18)
Коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния
определяется по эмпирическому выражению:
 q1 
l л  0,64   .
l
  
 л1  0,34
76
(7.19)
h2
hкл
h0
h1
bп1
hш1
bш1
Рисунок 7.3 – Полуоткрытый паз статора
 ск  1,5
k ск
1,2
5
4
1,0
3
0,7
5
0,5
2
 ск  0
1
0
0,6
0,8
1,0
t2/t1
1,2
1,4
1,6
Рисунок 7.4 – К расчёту коэффициента удельной магнитной проводимости
дифференциального рассеяния обмотки статора
77
Коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального
рассеяния:
д1 
где 1 
'
2k ск
k
2  t2
 kоб
1
t
 1
2

t11
,
12  k
(7.20)


2
;
 1   ск

'
- коэффициент, который определяют по рисунку 7.4 в зависимости от
k ск
t2 t1 и  ск . При отсутствии скоса пазов  ск  0 .
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора:
x2  7,9 fl п 2   л 2  д2  ск   106 ,
(7.21)
где п 2 - коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния
обмотки ротора;
 л2 - коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния
обмотки ротора;
д 2 - коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального
рассеяния обмотки ротора:
ск - коэффициент удельной магнитной проводимости рассеяния от скоса
пазов.
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния для
овальных пазов ротора (рисунок 7.5):
п 2
 h    b2  2
 hш' 2  6
bш 2 
 1
 ' hш 2
  10 ,
  1 
 1,12
 
  0,66 



3
b
8
q
2
b
b
I
ст 
ш2
2 






(7.22)
где I 2 - ток стержня обмотки ротора. Определяется по формуле (5.5).
Принятые обозначения размеров паза ротора соответствуют рисунку 7.5.
Если паз ротора имеет закрытие по рисунку 7.5 а), то в формуле (7.22)
нужно слагаемое hш 2 bш 2  1,12  hш' 2 I 2  106 заменить на выражение




'
6
0,3  1,12 hш
2 I 2  10 . Для полузакрытых пазов в последнем слагаемом в
'
формуле (7.22) вместо величины закрытия паза hш 2 подставляют ноль.
78
0,1b'
h1
hш2
bш2
b
bш2
h'ш2
b
h'ш2
hш2
b
а)
b
в)
Рисунок 7.5 – К расчёту коэффициента удельной магнитной проводимости
пазового рассеяния обмотки ротора
'
В номинальном режиме работы коэффициент   1.
b1
а)
b’
0,1b’
h0
h0
hш2
h’ш2
bш2
б)
Рисунок 7.6 - Паз ротора с принятыми обозначениями для расчёта параметров
Коэффициент удельной проводимости пазового рассеяния для полузакрытого паза ротора, выполненного по рисунку 7.6 а), определяется по выражению:
79
(7.23)
где kд   ' - коэффициент демпфирования. При вычислении параметров
двигателя, для установившегося рабочего режима работы, принимают kд  1.
Принятые обозначения в выражении (7.23) соответствуют рисунку 7.6.
Если паз на роторе выполняется закрытым (рисунок 7.6 б), то в выражении
hш 2
(7.23)
необходимо слагаемое
заменить на выражение
bш2
'
hш
'
0,3  1,12 10  2 , где hш2
- толщина ферромагнитной перемычки над пазом,
I2
I 2 - ток ротора, А.
Коэффициент удельной магнитной проводимости лобового рассеяния короткозамкнутой обмотки ротора:
6
 2,3Dкл   4,7 Dкл 
 lg 
.
2
2
a

b
z
l

кл
кл


 2 
л2  
(7.24)
Коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального
рассеяния обмотки ротора:
д 2 
t 2 2
,
12  k
(7.25)
2
  p 
z
 
где  2  1  0,2
. Значение коэффициента  z находят
2
z


1

p
z
 2 
2
по рисунку 7.7.
Коэффициент удельной магнитной проводимости рассеяния от скоса пазов:
ск
t 2  ск2

,
12    k   k
(7.26)
где  ск  скос пазов в долях зубцового деления ротора, определён в 5 разделе;
k   коэффициент насыщения магнитной цепи, определён в 6 разделе.
80
z
bш

0,4
 30
20
15
0,3
10
0,2
7
5
4
0,1
3
2
bш
0
0,1
0,2
0,3
bш
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8

1
9
(AJ) •1 0
А2 /м 3
9
(AJ) •1 0
А2 /м 3
t
(AJ) •190
hв
h’ш2
Рисунок 7.7 – К расчёту коэффициента удельной магнитной проводимости
дифференциального рассеяния короткозамкнутой обмотки ротора
bв
h ’н
b1н
0,1b2н
b2н
81
Рисунок 7.8 – Лопаточный паз ротора с принятыми обозначениями для расчёта
параметров
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния лопаточного паза ротора, рисунок (7.8)
(7.27)
Принятые обозначения соответствуют рисунку (7.8).
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора приведённое к
обмотке статора:
x2'  x2  12 .
(7.28)
Параметры машины принято выражать в относительных единицах. За базисное сопротивление принимают отношение номинального фазного напряжения к номинальному фазному току:
zб  U нф I 1н .
(7.29)
Параметры асинхронного двигателя в относительных единицах:
r1*  r1 zб ;
x1*  x1 zб ;
(7.30)
r2'*  r2' zб ;
x2'*  x2' zб ;
Относительные значения сопротивлений асинхронного двигателя колеблются в узких пределах. Так, например, относительные значения активных со*
'*
противлений обмоток r1  r2  0,02  0,08 . Индуктивное сопротивление рас*
сеяния обмотки статора в относительных единицах x1  0,08  0,14 , а обмот'*
ки ротора - x2  0,1  0,16 . Индуктивное сопротивление взаимной индукции
*
(6.19) - xm  2  4 .
Параметры машины позволяют уточнить значение коэффициента k е :
82
x
k e' 
r12
 x1  x  
2
.
(7.31)
'
Если значения коэффициента k e отличаются от ранее использованного в
расчётах значения k е более чем на 2 % , то расчёты магнитной цепи повторяют
для среднего значения k е :


kе"  0,5 kе  ke' .
(7.32)
8 Потери мощности в режиме холостого хода
Режимом холостого хода называют режим работы асинхронного двигателя без нагрузки на валу. Мощность, потребляемая из сети в этом режиме, полностью идет на покрытие потерь. Эти потери включают в себя основные потери
в магнитопроводе статора, добавочные потери в магнитопроводе статора и ротора, механические потери и потери мощности в обмотке статора.
Основные потери в магнитопроводе зависят от величины магнитной индукции, удельных потерь, технологических факторов и массы магнитопровода,
а также от частоты перемагничивания магнитопровода. Частота перемагничивания магнитопровода ротора f 2  f  s (где s  скольжение ротора) мала даже при номинальной нагрузке. По этой причине основные потери в стали определяют только в магнитопроводе статора.
Основные потери в стали статора:
Pст.осн  Pz1  Pa1 ,
(8.1)
где Pz1 - основные потери в зубцах статора;
Pa1 - основные потери в спинке статора.

 f 
Pz1  k дz p1 / 50   Bz21m z1 .
 50 
(8.2)

 f 
Pa1  k да p1 / 50   Ba21ma1 .
 50 
(8.3)
83
В этих формулах  - показатель степени, а p1 / 50 - удельные потери
мощности при магнитной индукции 1Тл и частоте перемагничивания
50 Гц определяют по таблице 8.1. Значения магнитной индукции Bz1 и Ba1
берут из результатов расчёта магнитной цепи. Коэффициенты k дz и k да учитывают увеличение потерь в зубцах и в спинке из-за явления «наклёпа» в процессе штамповки листов статора. Для двигателей мощностью до 250 кВт
принимают k дz  1.8 , а k да  1.6 , а для машин большей мощности принимают kдz  1.7 , а kда  1.4 .
Таблица 8.1
Марка
стали
p1 / 50 ,
Вт / кг

2.5
2.2
1.5
1.5
2013,
2212
Марка
стали
2312,
2411
p1 / 50 ,
Вт / кг

1.75
1.6
1.4
1.3
Масса стали зубцов статора:
mz1  7800hz1bz1cp l1z1kc .
(8.4)
Масса стали ярма статора:
ma1  7800ha1 Da  ha1 l1kc
(8.5)
Добавочные потери в стали подразделяют на поверхностные и пульсационные.
Поверхностные потери вызваны пульсацией магнитной индукции в воздушном зазоре из-за раскрытия пазов. Потери возникают в поверхностном слое
головок зубцов.
Поверхностные потери на статоре:
Pпов1  pп1 t1  bш1 z1l1kс ,

где pп1  0,5k01 z2 n10
(8.6)
 B01t2  103 2 .
 4 1,5
Поверхностные потери на роторе:
Pпов 2  pп 2 t2  bш2 z2l2 kс ,
84
(8.7)

 

 4 1,5
3 2
где pп 2  0,5k02 z1n10
B02t1  10 . Если пазы на роторе выполняют
закрытыми, то в формуле (8.7) bш2  0 .
В этих формулах коэффициенты k 01 и k 02 учитывают влияние обработки
поверхности головок зубцов статора и ротора на поверхностные потери. В двигателях мощностью до 160 кВт поверхности не обрабатывают. Поэтому
k012   1,4  1,8 . При шлифовке поверхностей k012   1,7  2,0 . Частота
вращения n может быть принята равной синхронной n1 .
Амплитуда пульсаций магнитной индукции в воздушном зазоре над головками зубцов:
B01   01k B ,
(8.8)
B02   02 k B .
Значения коэффициентов  01 и  02 зависят от отношения ширины шлица паза к величине воздушного зазора и определяются по рисунку 8.1. При этом
b
b
 01  f  ш2  , а  02  f  ш1  .
  
  
0
0,4
0,3
0,2
0,1
0
2
4
6
8
bш / 
10
12
14
16
Рисунок 8.1 – К расчёту поверхностных потерь в стали асинхронного двигателя
в режиме холостого хода
85
Пульсационные потери в зубцах вызваны периодическим изменением
магнитного потока в зубцах, вследствие взаимного перемещения двух зубчатых
поверхностей. Когда напротив зубца перемещается зубец противоположной
стороны магнитная индукция выше, а когда паз – ниже. Пульсационные потери
возникают во всём объёме зубца и зависят от частоты пульсаций магнитного
потока зубца, амплитуды пульсации средних значений магнитной индукции в
зубце и от массы зубцов.
Масса зубцов ротора (для овальных пазов, рисунок 5.2 и рисунок 5.3):
mz 2  7800hz 2bz 2cp l2 z2 kc .
(8.9)
Масса зубцов ротора при лопаточных пазах (рисунок 5.4):
mz 2в  7800hв' bzввc l2 z2 kc .
(8.10)
mz 2н  7800hzнbzннcl2 z2 kc .
(8.11)
Размеры паза в формулах (8.10) и (8.11) определены в подразделе 5.3.
Амплитуда пульсаций средних значений магнитной индукции в зубцах:
2
Bпул1
Bz1
b 
  ш2  
;
    5  bш 2 2t


  1

(8.12)
2
B z 2
b 
Bпул 2   ш1  
    5  bш1 2t


  2

.
Амплитуду пульсаций средних значений магнитной индукции в зубцах
ротора при лопаточных пазах определяют для верхней и нижней части зубца.
При этом используют значения Bz2 вср и Bz2 нр , определённые в разделе 6.
Пульсационные потери мощности в зубцах статора:

2
Pпул1  0,11 z2 nBпул110  3 mz1 .
(8.13)
Пульсационные потери мощности в зубцах ротора:

2
Pпул 2  0,11 z1nBпул 210  3 mz 2 .
86
(8.14)
Пульсационные потери мощности в зубцах ротора при лопаточных пазах:




2
Pпулв 2  0,11 z1nBпулв 210 3 mz 2в .
2
Pпулн 2  0,11 z1nBпулн 210 3 mz 2н .
(8.15)
Pпул 2  Pпулв 2  Pпулн 2 .
Общие добавочные потери в стали:
Pст.доб  Pпов1  Pпул1  Pпов 2  Pпул 2 .
(8.16)
Добавочные потери в стали зависят от величины раскрытия пазов. Ширина шлица пазов статора больше, чем ширина шлица пазов ротора. Следовательно, добавочные потери мощности в зубцах ротора больше, чем в зубцах статора. Если пазы ротора выполняются закрытыми, то добавочные потери мощности в зубцах статора вообще отсутствуют.
Полные потери мощности в стали:
Pст  Рст.осн  Рст.доб .
(8.17)
Механические потери мощности в двигателях со степенью защиты IP44 и
способом охлаждения IC0141:
- при внешних диаметрах магнитопровода статора
2
Pмех
n
 k мех   Da4 ,
 10 
(8.18)
где k мех  1,31  Da  при 2 p  2 и k мех  1 при 2 p  4 ;
- в двигателях с внешним диаметром магнитопровода
статора
,
где коэффициент
Таблица 8.2
2р
2
3,65
(8.19)
определяется по таблице 8.2.
4
1,5
6
0,7
8
0,35
10
0,2
12
0,2
87
Для двигателей со степенью защиты IP 23 и способом охлаждения IC01 с
радиальной системой вентиляции без радиальных вентиляционных каналов, с
вентиляционными лопатками на короткозамыкающих кольцах ротора:

Pмех  k мех n10 3
2 10D3 ,
(8.20)
где коэффициент k мех принимает значения:
k мех  5 при Da  0.25 м и 2 p  2 ;
k мех  6 при Da  0.25 м и 2 p  4 ;
k мех  6 при Da  0.25 м и 2 p  2 ;
k мех  7 при Da  0.25 м и 2 p  4 .
В двигателях с радиальной системой вентиляции средней и большой
мощности
,
(8.21)
где
число радиальных вентиляционных каналов; при отсутствии радиальных каналов
.
Реактивная составляющая тока статора практически равна току намагничивания:
I0 p  I  .
(8.22)
Электрические потери мощности в обмотке статора в режиме холостого
хода:
Pм10  mI 02p r1 .
(8.23)
Активная составляющая тока холостого хода:
I 0a 
Pм10  Pст  Pмех
.
mU1н
(8.24)
Ток холостого хода:
I 0  I 02a  I 02p .
Коэффициент мощности в режиме холостого хода:
88
(8.25)
cos  o 
I 0a
.
I0
(8.26)
9 Расчёт рабочих характеристик
Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют зависимость от полезной мощности P2 тока статора I1 , потребляемой мощности P1 ,
коэффициента полезного действия  , коэффициента мощности cos  и частоты вращения n (или скольжения s ).
Расчёт рабочих характеристик производится по схеме замещения асинхронного двигателя, представленной на рисунке 9.1.
Коэффициент рассеяния статора:
 1  x1 x .
(9.1)
m
Коэффициент сопротивления статора:
1  r1  x  x  .
1
m
(9.2)
Расчётные значения параметров схемы замещения:

r 
r1"  r1 ; x1"  x1 1   1 1  1 1  ;
x1 



r2"  r2' 1   1 2 1  12 ;
U1
rc

(9.3)

x2"  x2' 1   1 2 1  12 .
r1
x1
r1
x1
r2
xm
x 2
1 
R н  r2   1
S 


Рисунок 9.1 – Схема замещения асинхронного двигателя
89
Сопротивления короткого замыкания равны:
rк  r1"  r2" ;
xк  x1"  x2" ;
(9.4)
zк  rк2  xк2 .
В соответствии с ГОСТ Р 52776-2007 добавочные потери при номинальной нагрузке для асинхронных двигателей общего применения:
Pдоб  0,005
Р2

.
(9.5)
Механическая мощность на валу двигателя:
P2'  P2  Pмех  Pдоб .
(9.6)
Сопротивление схемы замещения Rн , эквивалентное механической мощности:
2
 mU12н 
 mU12н

Rн  
 rк  
- rк   z к2 .
' 
'
 2 Р2 
 2 Р2

(9.7)
Полное сопротивление рабочего контура схемы замещения:
Zн 
Rн  rк 2  xк2 .
(9.8)
Номинальное скольжение:
sн 
1

R 
1  н 

r2" 

Номинальная частота вращения ротора, об мин :
90
.
(9.9)
 60 f 
n
1  sн  .
 p 
(9.10)
Активная и реактивная составляющие тока статора при синхронном вращении ротора:
I cp 
U1н

xm 1   1  1 
I ca 
12

;
Pм10  Рст
.
mU1н
(9.11)
Расчётный ток ротора:
I 2"  U1н Z н .
(9.12)
Активная и реактивная составляющие тока статора:
I1a  I ca 
R
I 2"  н

 rк 1  12 xк 2 1 
;



2
2
Zн
1  1 Z н 1  1 
(9.13)
I1 p  I cp 

I 2" 
xк 1  12 Rн  rк 2 1 
.



2
2
Zн
1  1 
 Z н 1  1
Фазный ток статора:
I1  I12a  I12p .
(9.14)
Коэффициент мощности:
cos  
I1a
.
I1
(9.15)
Потери мощности в обмотках статора и ротора:
Pм1  mI12 r1 ;
(9.16)
91
Pм2  mI 2"2 r2" .
Суммарные потери мощности в двигателе:
рсум  р м1  р м2  рст  р мех  рдоб .
(9.17)
Потребляемая мощность:
Р1  mU1н I1a ;
P1  P2  pсум .
(9.18)
Коэффициент полезного действия:
  1
рсум
Р1
.
(9.19)
Для расчёта рабочих характеристик асинхронного двигателя задаются рядом значений полезной мощности на валу двигателя: 0,25P2н , 0,5P2н ,
0,75P2н , 0,9 P2н , 1.0P2н , 1,25P2н и расчёт производят по вышеописанной методике. Результаты расчётов сводят в таблицу.
По результатам расчёта рабочих характеристик уточняют параметры номинального режима работы и строят рабочие характеристики.
10 Расчёт пусковых характеристик
Пусковые свойства асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором оцениваются кратностью пускового момента и пускового тока, а также перегрузочной способностью, которая характеризуется кратностью максимального момента. Для асинхронных двигателей серии АИР, 4 AН и RA кратность
пускового и максимального моментов должна быть не ниже, а кратность пускового тока не выше значений, приведённых в приложении А.
Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором самым распространённым способом пуска является прямое включение на номинальное
напряжение сети. В процессе пуска частота тока в обмотке ротора f 2  sf изменяется от частоты сети f s  1 до значений, соответствующих рабочим
скольженьям. В диапазоне значений скольжения от s  1 , примерно, до критического s  sкр в массивных стержнях обмотки ротора возникает эффект вы92
теснения тока и ток по сечению стержня распределяется неравномерно. Чем
ближе к воздушному зазору, тем плотность тока в стержне оказывается выше.
Действие эффекта вытеснения тока проявляется в увеличении активного
сопротивления стержня и снижении удельной проводимости пазового рассеяния короткозамкнутой обмотки ротора. Чем больше частота тока обмотки ротора и чем глубже паз, тем сильнее проявляется действие эффекта вытеснения тока.
Требования, предъявляемые к величине активного сопротивления обмотки ротора, неоднозначны. С целью увеличения пускового момента асинхронного двигателя необходимо увеличивать активное сопротивление обмотки ротора,
а с целью повышения коэффициента полезного действия это же сопротивление
необходимо снижать. Благодаря эффекту вытеснения тока это противоречие в
требованиях к значению одного и того же параметра решается естественным
образом.
Во время прямого пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым
ротором токи в обмотке статора и ротора в 5  7,5 раз превышают номинальные. Это приводит к тому, что в машине, пропорционально токам, возрастают
магнитные потоки рассеяния. Ферромагнитные участки магнитной цепи по путям потоков рассеяния насыщаются, а проводимость путей потоков рассеяния
снижается. Следовательно, в ходе выполнения расчётов пусковых характеристик необходимо учитывать влияние эффекта вытеснения тока и насыщение
путей потоков рассеяния на параметры машины.
Влияние эффекта вытеснения тока на параметры стержней обмотки ротора принято определять с помощью коэффициента увеличения сопротивления
k r и коэффициента демпфирования k д . Решение задачи о параметрах массивного стержня, расположенного в открытом прямоугольном пазу, даёт следующие выражения для коэффициентов k r и k д :
kr  
kд 
sh 2   sin 2 
;
ch 2   cos2 
3 sh 2   sin 2 
,
2 ch 2   cos2 
(10.1)
где   приведённая высота стержня.
  2hc
bc f 2
 10  7 ,
bп  c
(10.2)
где hc  высота стержня в пазу, м;
bc и bп  ширина стержня и паза, м;
93
f 2  частота тока в обмотке ротора, Гц;
 c  удельное сопротивление материала обмотки ротора при расчётной
температуре, Ом  м .
При литой алюминиевой обмотке ротора bc  bп при расчётной темпераo
туре 75 C
  65,15hc
s f
;
50
(10.3)
s f
.
50
(10.4)
o
при расчётной температуре 115 C
  63,61hc
В формулах (10.3) и (10.4) f  частота сети.
В расчётах параметров массивных стержней с произвольной конфигурацией поперечного сечения принято определять не коэффициенты k r и k д , а коэффициенты   k r  1 и  '  kд .
Высота стержня:
hc  hп 2  hш2  hш' 2 .
(10.5)
'
Коэффициенты  и  можно определить по значению приведённой высоты стержня по формулам (10.1) - (10.4), а так же по рисункам 10.1 и 10.2.
Практика расчётов показывает, что если   1 влияние эффекта вытеснения тока на параметры машины можно не учитывать.
По значению коэффициента  определяют расчётную глубину проникновения тока в стержень:
hr 
hc
.
1
(10.6)
Для овальных пазов ротора (рисунок 5.2 и рисунок 5.3) сечение стержня
b
b
на расчётной глубине в случаях, когда 21  hr  21  h22 :
2
94
2
qr 
2
  b21
8
 0,5b21  br hr  0.5b21 ,
(10.7)
b  b22
hr  0,5b21   ширина паза ротора на расчётной глугде br  b21  21
h22
бине.
Для нахождения сечения лопаточного паза на расчётной глубине определяют расчётную глубину проникновения тока в нижнюю часть паза, (превышение значения hr над размером верхней части паза hв )
hн.r.  hr  hв .
(10.8)
Если выполняется условие hн.r.  0,5  b1н  , то ширина паза bн.r .  и сечение нижней части паза qн.r.  на расчётной глубине составляют
0,5  b1н 2  0,5  b1н  hн.r. 2
bн.r.  2 
,
(10.9)
0,5  b1н bн2.r.  5,33  hн2.r.  bн.r.  bн.r.  hн.r.
qн.r. 
.
2
(10.10)


Если выполняется условие 0,5  b1н  hн.r.  0,5  b1н  hн , то ширина паза и
сечение нижней части паза на расчётной глубине составляют
bн.r.  b1н 
qн.r. 
  b12н
8
b1н  b2н   h

hн
н.r .
 0,5  b1н  ,
b1н  bн.r.
 hн.r.  0,5  b1н  .
2
(10.11)
(10.12)
Если расчётная глубина проникновения тока в нижнюю часть паза превышает значение 0,5  b1н  hн , то влиянием вытеснения тока на величину активного сопротивления обмотки ротора можно пренебречь.
Активное сопротивление стержня лопаточного паза с учётом вытеснения
тока
qr  qв  qн.r. .
(10.13)
95
 кр ,
3,8
3,6
3,4
3,2
3,0
 кр
2,8
2,6
2,4

2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
3
0,6
3
0,4
3
0,2
30
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0

Рисунок 10.1 – Зависимость коэффициента  от приведённой высоты
стержня
Расчётный коэффициент увеличения сопротивления стержня обмотки ротора:
k r  qc qr ,
(10.14)
где qc  сечение стержня, определённое по формулам (5.11), (5.19) или (5.32)
для соответствующей конфигурации паза.
96

0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0
1
3
2

4
'
Рисунок 10.2 – Зависимость коэффициента  от приведённой высоты
стержня
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом эффекта вытеснения тока п 2 определяют, с учётом
конфигурации паза ротора, по формулам (7.22, 7.23 и 7.27). Если на роторе выполняются закрытые пазы, то для вычисления последнего слагаемого в этих
формулах уточняют ток стержня:
I 2  I 2'
2m1w1kоб1
,
z2 k ск
(10.17)
'
где I 2  приведённый ток обмотки ротора в режиме номинальной нагрузки.
Его значение определяется по результатам расчёта рабочих характеристик.
Для закрытых пазов ротора одновременно с учётом влияния эффекта вытеснения тока учитывается и влияние насыщения путей потока пазового рассеяния на проводимость пазового рассеяния п 2н .
В формулах (7.22, 7.23 и 7.27), для закрытых пазов, ток стержня I 2 заменяют выражением kiп I 2 , где kiп  ожидаемая кратность пускового тока при вы-
бранном значении скольжения, а I 2  уточнённое значение тока стержня в режиме номинальной нагрузки. Выполняя расчёт пусковых характеристик для
скольжения s  1 в качестве начального приближения можно принять kiп равным допустимой кратности пускового тока для машины – аналога. Определив в
конечном итоге кратность пускового момента и кратность пускового тока (для
выбранного значения скольжения), нужно будет сравнить полученное значение
кратности пускового тока с тем значением, которым задавались, определяя па97
раметры машины. Если расхождение в значениях будет превышать 15 % , то
расчёты необходимо повторить, откорректировав выбранное значение kiп .
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учётом эффекта вытеснения тока для овальных пазов (рисунки
7.5 или 7.6) определяют по формулам (7.22) или (7.23), соответственно, используя в расчётах коэффициент  '  kд , определённый по рисунку 10.2 или по
формуле (10.1). Для лопаточных пазов коэффициент демпфирования kд также
определяют по формуле (10.1). Коэффициент проводимости пазового рассеяния
лопаточного паза определяют по формуле (7.27), для которой коэффициент
демпфирования вычисляют по формуле
kд'
h

п2

'
 hш
2  k д  hв
'
hп 2  hш
2
 hв
.
(10.18)
Значение индуктивного сопротивления рассеяния обмотки ротора, приведённое к обмотке статора, с учётом эффекта вытеснения тока:
x2'   x2' K x ,
(10.19)
п 2 ( н)   л 2  д 2  ск
,
п 2   л 2  д 2  ск
(10.20)
где
Kx 
Влияние насыщения путей потоков рассеяния на параметры машины проявляется в снижении проводимости пазового и дифференциального рассеяния
обмоток статора и ротора.
Снижение удельной проводимости пазового рассеяния, вызванное насыщением головок зубцов, учитывают введением дополнительного раскрытия паза bш . Величина дополнительного раскрытия паза зависит от токов в обмотках машины. В свою очередь токи в обмотках зависят от параметров. Поэтому,
задача определения насыщенных значений параметров решается методом последовательных приближений.
Коэффициент рассеяния статора в режиме пуска:
1 
x1
,
k  xm
где k   коэффициент насыщения магнитной цепи.
Коэффициент сопротивления статора:
98
(10.21)
1 
r1
.
x1  k  xm
(10.22)
Параметры схемы замещения в режиме пуска

r 
r1"  r1; x1"  x1 1   1 1  1 1  ;
x1 



r2"  r2'  1   1 2 1  12 ; x2"  x2'  1   1 2 1  12 .
(10.23)
Полное пусковое сопротивление:
zп
 " r2"
  r1 

s

2

  x"  x"
1
2



2 .
(10.24)
Расчётный ток ротора при пуске:
I 2" п 
U1н
.
zп
(10.25)
Предварительное значение тока ротора при пуске с учётом влияния
насыщения:
I 2" пн  K н I 2" п ,
(10.26)
где K н  коэффициент насыщения. Если расчёты пусковой характеристики выполняются для скольжения s  1 , то можно, предварительно, принять
K н  1,3  1,4 , а для критического скольжения ( s  sкр , режим максимального
момента) - K н  1,15  1,25 .
Расчётная намагничивающая сила пазов статора и ротора:
Fп 
K p w1kоб I 2" пн
0,37 p
.
(10.27)
Значения коэффициента K p приведены в таблице 10.1.
99
Таблица 10.1
Da
 0,3м
 0,3м
2p  2
2p  4
2p  6
2p  8
2 p  12
0,5 z1 z2
0,5
z1 z2
0,5
1,8 z1 z2
1,0
-
-
1,0
2,5
Эквивалентное раскрытие паза, мм:
1
b 
  1600 ш 
k
Fп 
,
bш  b  bш   c

b  bш 
1  1600 F



п
(10.28)
где b  ширина паза (мм). Размер паза, ближайший к зоне шлица.
Расчёт эквивалентного раскрытия паза производят для пазов статора и
полузакрытых пазов ротора. Для закрытых пазов ротора величину bш2 и
п 2 не рассчитывают. Влияние насыщения на проводимость пазового рассея-
ния учтено при определении п 2н .
Если 1 kc  1600 bш Fп   0 , то необходимо принять bш  0 .
Уменьшение проводимости пазового рассеяния обмотки статора (рисунки
7.2 и 7.3) и для полузакрытого паза ротора (рисунок 7.5):
h

bш1
bш1
3h1
 ,
п1  k '  ш1 


 bш1 bш1  bш1 b  bш1 bш1  bш1  0.5b 
(10.29)
h
bш 2
b 
п 2   ш 2 
 ш 2  .
2b 
 bш 2 bш 2  bш 2
Коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеяния:
п1.н  п1  п1 ;
(10.30)
п 2 .н  п 2  п 2 .
(10.31)
Коэффициент удельной магнитной проводимости дифференциального
рассеяния:
100
д1.н 
д 2.н 
д1
K дz
д 2
K дz
;
(10.32)
,
(10.33)
где

bш1  
bш2 
K дz  1 

1

  b  5  .


b

5


 

ш1
ш2
(10.34)
Расчётное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора:
x1"н  x1"
п1.н  д1.н   л1  ,
п1  д1   л1 
(10.35)
где x1" - индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора (рисунок 9.1),
определённое по формуле (10.22).
Расчётное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведённое к обмотке статора, с учётом насыщения и вытеснения тока:
x2"  .н  x2" 
п2 .н  д2.н  л2  ск  ,
п2 (н)  д2  л2  ск 
(10.36)
где x2"  - индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора (рисунок 9.1),
определённое по формуле (10.22).
Полное сопротивление рабочего контура схемы замещения с учётом
насыщения и вытеснения тока в обмотке ротора при пуске двигателя:
zп .н 
Rп 2   X п 2 .
(10.37)
где
Rп 
r1"

r2"
s
;
X п  x1"н  x2" .н .
Расчётный ток ротора при пуске:
101
I 2" п.н 
U1н
.
zп .н
(10.38)
Активная составляющая тока статора при пуске:
I п . а  I c. a 

I 2" п.н 

X п 2 1 
;
zп .н 1  12 
(10.39)
I п . р  I c. p 

I 2" п.н 

X п 1  12
Rп 2 1 
.

2
2
z
z
1


1


п .н
1
1 
 п .н
(10.40)
Rп 1  12
2
 zп .н 1  1

Ток статора при пуске:
I1п  I п2.а  I п2. р .
(10.41)
Кратность пускового тока:
kiп 
I1п
.
I1н
(10.42)
Пусковой момент, Н  м :
Мп 
m1 I 2"2п.н r2"
1
.
(10.43)
Кратность пускового момента:
Km 
M п 1  sн 1
.
P2н
(10.44)
"
"
Если разница между током I 2 п.н (формула 10.37) и током K н I 2п (фор"
мула 10.25) превышает 15 % , то величину тока K н I 2п корректируют и расчёты повторяют.
Пусковые характеристики рассчитывают для значений скольжения: 1,0;
0,8; 0,6; 0,4; 0,2 и 0,1. Результаты расчётов сводят в таблицу.
102
11 Тепловой и вентиляционный расчёт асинхронного
двигателя
Работа асинхронного двигателя сопровождается потерями мощности, которые в форме потоков тепловой энергии передаются от наиболее нагретых частей машины к менее нагретым и, в конечном итоге, передаются с охлаждаемых поверхностей охлаждающей среде. Передача тепла в твёрдых телах происходит посредством теплопроводности, а с нагретых поверхностей отдача тепла
происходит преимущественно посредством конвекции и лучеиспускания. На
пути движения тепловых потоков возникают перепады температуры. Цель теплового расчёта асинхронного двигателя – это определение превышения температуры его отдельных частей над температурой охлаждающего воздуха.
В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором наиболее сильно, как правило, нагревается обмотка статора. Допустимое среднее значение
превышения температуры обмотки статора над температурой охлаждающей
среды (перегрев обмотки статора) зависит от класса нагревостойкости (температурного индекса) выбранного изоляционного материала. Перегрев обмотки
статора должен быть ниже допустимых значений, установленных
o
ГОСТ р 52776 - 140 , при температуре охлаждающей среды 40 C и высоте
над уровнем моря не более 1000 м.
Класс нагревостойкости . . . . . . В (ТИ 130) F (ТИ 155) Н (ТИ180)
o
Средние допустимые температуры, C
Предельно допустимые превышения
средней температуры обмоток над
температурой окружающего возду-

o
120
140
165

ха 40 C . . . . . . . . . . . . . . .
80
100
125.
На начальных стадиях проектирования электрических машин общего
назначения используют упрощенные методы теплового расчета, основанные на
использовании средних значений коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи с нагретых поверхностей, полученных по результатам экспериментальных
исследований машин современных серий.
Исходными данными к тепловому расчёту являются потери мощности в
режиме номинальной нагрузки, полученные в результате расчёта рабочих характеристик. Тепловой расчёт асинхронного двигателя производят предполагая,
что в процессе эксплуатации его обмотки могут быть нагреты до предельной
температуры. Поэтому, потери мощности в обмотках, определённые при расчётной температуре, пересчитывают на предельную температуру, умножая их
на коэффициент k  . В зависимости от выбранного изоляционного материала
103
этот коэффициент принимает значения k   120  75  1,15 для изоляции
класса нагревостойкости B ; k   140 115  1,07 для изоляции класса
нагревостойкости F ; k   165 115  1,145 для H .
Потери мощности в обмотке статора подразделяют на потери в пазовой
части
Pм' .п и в лобовой части Pм' .л обмотки статора:
Pм' .п  k  Pм1
2l1
;
lcp
(11.1)
Pм' . л  k  Pм1
2l л
.
lcp
Считают, что потери мощности пазовой части обмотки передаются через
пазовую изоляцию в сердечник статора, а потери лобовой части обмотки, с поверхности её охлаждения, передаются непосредственно воздуху внутри машины.
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки
из.п
o C :
 Pм' .п   bиз b11  b12 



,
'


z

l

16экв 
 1 1 1   экв
(11.2)
где 1  периметр поперечного сечения паза, мм;
bиз  односторонняя толщина пазовой изоляции, мм;
экв  средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции;
'экв  среднее значение эквивалентного коэффициента теплопроводности
внутренней изоляции катушки всыпной обмотки из эмалированного провода.
Для полузакрытого паза (рисунок 3.13) - 1  2h11  b11  b12 , а для полуоткрытого паза (рисунок 3.15) - 1  2hп1  2bп1 . Односторонняя толщина пазовой изоляции полузакрытого паза определяется по таблице 3.1, а для полуоткрытого паза статора – по формуле bиз  0,5  bп1  bг  nэл. ш.. Для изоляционH
ных
материалов
классов
нагревостойкости
и
B,
F


экв  0,16 Вт м о С . Значения коэффициента 'экв в зависимости от отношения диаметра голого и изолированного провода d г d из представлены на
104
рисунке 11.1. Для полуоткрытого прямоугольного паза статора слагаемое
b11  b12
принимают равным нулю.
16'экв
Потери пазовой части обмотки и потери в стали передаются воздуху
внутри машины и через станину наружному охлаждающему воздуху.
Превышение температуры внутренней поверхности магнитопровода статора над температурой воздуха внутри машины
пов
o C :
Pм' .п  Рст.осн
K
,
Dl11
(11.3)
где K  коэффициент, учитывающий, что только часть потерь мощности в стали и пазовой части обмотки статора передаётся воздуху внутри машины, а
остальная часть потерь передаётся через станину наружному воздуху (таблица
11.1);
1  коэффициент теплоотдачи с поверхности. Определяется по рисунку
11.2 - 11.5 в зависимости от числа полюсов, внешнего диаметра статора и исполнения машины по степени защищённости.
Таблица 11.1
2p
2
4
Средние значения
коэффициента K
2p
IP 23
IP 44
0,22
0,20
0,84
0,80
6
8
Средние значения
коэффициента K
IP 44
0,19
0,18
IP 23
0,78
0,76
Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей обмотки статора:
из. л
 Рм' . л   bиз. л
hп1 

 

'
 
,
2
z

l
12

экв 
 1 л л   экв
(11.4)
где  л  условный периметр охлаждения лобовой части одной катушки
 л  1 ;
bиз. л  односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки, мм (таблица 3.5). При отсутствии изоляции bиз. л  0 ;
'экв - для всыпной обмотки определяется по рисунку 11.1. Для катушек из
прямоугольного провода
hп1
12'экв
 0.
105

экв
Вт/(м o С)
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0,5
0,6
0,7
d/dиз
0,8
0,9
1,0
Рисунок 11.1 – Средние значения эквивалентного коэффициента теплопроводности внутренней изоляции катушек всыпных обмоток из эмалированного провода
α1
Вт/(м2·оС)
2р=2
160
120
2р=4
2р=6
80
2р=8
40
0,08
0,12
0,16
0,20
м
0,28
Da
Рисунок 11.2 – Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности охлаждения для машин исполнения IP 44IP54 с h  132 мм
106
α1
Вт/(м2·ОС)
2
р=2
2p=2
160
2
р=6
2p=6
2
р=4
2p=4
120
2
р=8
80
2p=8
0,26
0,30
0,34
0,38
0,42
м
0,50
Da
Рисунок 11.3 – Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности охлаждения для машин исполнения IP 44IP54 при h  160  250 мм
α1
Вт/(м 2 o С)
2р=2
200
2р=4
160
2р=6
120
2р=8
80
0,26
0,30
0,34
0,38
0,42
м
0,50
Da
Рисунок 11.4 – Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности охлаждения для машин исполнения IP 23 при h  160  250 мм
107
α1
Вт/(м2·оС)
140
2p=2
2p=4
120
2p=6; 8
100
2p=10
80
2p=12
60
0,50
0,54
0,62
0,58
0,66
м 0,70
Da
Рисунок 11.5 – Средние значения коэффициентов теплоотдачи с
поверхности охлаждения для машин исполнения IP 44IP54 при h  280 мм
α1
Вт/(м2·оС)
2p=2
150
2p=4
130
2p=6
110
2p=8
2p=12
90
2p=10
70
0,50
0,54
0,58
0,62
0,66
м 0,70
Da
Рисунок 11.6 – Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности охлаждения для машин исполнения IP 23 при h  280 мм
108
Превышение температуры поверхности лобовых частей обмотки статора
над температурой воздуха внутри машины:
(11.5)
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой
воздуха внутри машины:
1' 
пов  из.п 2l1  из. л  пов. л 2l л
lcp
.
(11.6)
Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой
окружающей среды определяется в предположении, что температура корпуса
равна температуре воздуха внутри машины. При этом условии:
Pв'

в 
S кор в
где
,
(11.7)
 Рв'  сумма потерь мощности, отводимых в воздух внутри машины, Вт;


 в  коэффициент подогрева воздуха, Вт м 2 о С . Значение коэффициента подогрева воздуха определяют по рисункам 11.8 - 11.12;
S кор  условная поверхность охлаждения корпуса, м 2 .
Потери мощности, отводимые в воздух внутри машины, зависят от исполнения машины. В машинах со степенью защиты IP 23 принимается, что
воздух внутри машины нагревается всеми потерями, за исключением тех потерь, которые отводятся через станину:

 Pв'   Р '  1  K  Pм' .п  Pст.осн
где
,
 Р'  Pсум  k   1 Pм1  Pм2  ;
(11.8)
(11.9)
Pсум  полные потери мощности номинального режима.
Условная поверхность охлаждения корпуса:
S кор  Dа l1  2lвыл  .
(11.10)
109
'
Для двигателей со степенью защиты IP 44 из суммы  P вычитаются
потери мощности на трение наружного вентилятора о воздух, составляющие
примерно 0,9 Pмех :


 Pв'   Р '  1  K  Pм' .п  Pст.осн  0,9Pмех ,
где
(11.11)
 P '  определяются по (11.9).
При расчёте условной поверхности охлаждения корпуса учитывают поверхность рёбер станины:
S кор  Dа  8 p l1  2lвыл ,
(11.12)
где  p  условный периметр поперечного сечения рёбер корпуса двигателя.
Его значение может быть приближённо определено по рисунку 11.7.
Среднее значение превышения температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:
1  1'  в .
(11.13)
Так как тепловой расчёт носит приближённый характер, полученное значение 1 должно быть меньше допустимого как минимум на 10 % .
Пр
м
0,48
0,40
0,32
0,24
0,16
0,08
0
80
160
240
h
мм
400
Рисунок 11.7 – Средние значения периметра поперечного сечения рёбер
корпуса асинхронных двигателей
110
αB
Вт/(м2·оС)
30
2р=6
2р=2; 4
20
2р=8
10
0,08
0,12
0,16
0,20
м
0,28
Da
Рисунок 11.8 – Средние значения коэффициента подогрева воздуха  в
для асинхронных двигателей исполнения IP 44IP54 при h  132 мм
αB
Вт/(м2·оС)
30
2р=6
2р=2;4
20
2р=8
10
0,26
0,3
0,34
0,38
0,42
м
0,5
Da
Рисунок 11.9 – Средние значения коэффициента подогрева воздуха  в
для асинхронных двигателей исполнения IP 44IP54 при h  160  250 мм
Вентиляционный расчёт асинхронного двигателя, как и тепловой расчёт,
выполняется приближённым методом. Сущность метода заключается в сравне111
нии расхода воздуха, необходимого для охлаждения двигателя, с количеством
воздуха, который обеспечивает осевой вентилятор определённой конструкции
при заданных размерах корпуса.
αв
Вт/(м 2 o С)
2р=2
1400
2р=4
2р=6
1000
2р=8
600
0,26
0,30
0,38
0,34
м
0,42
0,50
Da
Рисунок 11.10 – Средние значения коэффициента подогрева воздуха  в
для асинхронных двигателей исполнения IP 23 при h  160  250 мм
αВ
Вт/(м2·оС)
40
2р=4
2р=2
2р=6
30
2р=8
2р=10
20
2р=12
10
0,50
0,54
0,58
0,62
0,66
м
0,74
Da
Рисунок 11.11 – Средние значения коэффициента подогрева воздуха  в
для асинхронных двигателей исполнения IP 44IP54 при h  280 мм
112
αВ
Вт/(м2·оС)
1200
2р=2; 4
2р=6
2р=8
1000
2р=10
2р=12
800
600
0,5
0,54
0,58
0,62
м
0,66
0,74
Da
Рисунок 11.12 – Средние значения коэффициента подогрева воздуха
для асинхронных двигателей исполнения IP 23 при h  280 мм
в
Требуемый расход воздуха для асинхронных двигателей со степенью защиты IP 23 , м 3 с :
Qв 
 Рв'
1100  2в
Для двигателей со степенью защиты IP 44 :
Qв  k m
 Рв'
.
1100  в
(11.14)
,
(11.15)
где k m  m nD а 100  коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи
по длине корпуса машины.
Коэффициент m  2,6 для 2 p  2 при h  132 мм ; m  3,3 для
2 p  2 при h  160 мм ; m  1,8 для 2 p  4 при h  132 мм ; m  2,5 при
h  160 мм .
Расход воздуха, который может быть получен при заданных размерах

3

двигателя, м сек определяется по эмпирическим формулам:
для исполнения IP 23
113
Qв'
nDа2
;
 k nк bк  0,1
100
(11.16)
nDа3
,
 0,6
100
(11.17)
для исполнения IP 44
Qв'
где k  2,6 для двигателей с 2 p  2 ; k  3,5 для двигателей с 2 p  4 ;
nк , bк  число и ширина радиальных каналов, м (при их отсутствии
nк  0 );
n  частота вращения ротора, об мин .
Для нормального охлаждения асинхронных двигателей необходимо,
чтобы расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором, был больше
требуемого, то есть выполнялось условие:
Qв'  Qв .
(11.18)
12 Конструирование двигателя
Конструирование начинается с разработки общих видов машины – продольного и поперечного разрезов. При конструировании учитываются требования к технологичности конструкции, удобству обслуживания при эксплуатации, экономичности, к установочным размерам и массе.
Одним из основных требований является требование технологичности
конструкции для серийных машин массового производства. Серийное производство электрических машин создаёт условия для широкой унификации деталей и сборочных узлов, что способствует снижению трудоёмкости работ и стоимости производства.
Разработку конструкции асинхронного двигателя производят по результатам электромагнитного расчёта с учётом требований стандартов и начинают
со статора, для которого известны внешний и внутренний диаметры, а также
конструктивная длина.
Размеры лобовых частей обмотки статора определялись в разделах 3 и 7.
Лобовые части однослойной (а) и двухслойной (б) обмотки статора показаны на рисунке 12.1.
Магнитопроводы статоров асинхронных машин выполняются из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. С целью снижения распушения зубцов вблизи торцов крайние листы пакета статора выполняют из более
толстой стали, или листы толщиной 0,5 мм попарно соединяют точечной сваркой. При высоте оси вращения до 250 мм магнитопровод шихтуют на цилин114
дрическую оправку диаметром, равным внутреннему диаметру статора. Магнитопровод, собранный таким образом, прессуют и скрепляют по внешнему диаметру. Сердечники статора двигателей с высотами оси вращения 45  132 мм
скрепляют сваркой, а с высотами оси вращения 160  355 мм - П-образными
стальными скобами. Скобы укладывают в специальные канавки, выполненные
по внешней поверхности магнитопровода, концы скоб загибают. Канавки имеют форму ласточкиного хвоста. После укладки в пазы и пропитки обмотки
лаком магнитопровод запрессовывают в станину и закрепляют стопорными
винтами.
lвыл
lвыл
В
hп1
hп1
D
D
Da
Da
В
а)
б)
Рисунок 12.1 - Лобовые части обмотки статора
Магнитопроводы роторов асинхронных машин выполняются из листов,
отштампованных из внутренней высечки, получаемой при штамповке листов
статора. Листы короткозамкнутых роторов набирают на оправку. Набранный на
оправку и опрессованный магнитопровод ротора поступает на заливку алюминием. Магнитопровод с короткозамкнутой обмоткой снимают с оправки и
напрессовывают на вал. В асинхронных двигателях с высотой оси вращения до
250 мм магнитопровод ротора с обмоткой напрессовывают на вал без шпонки.
В двигателях с большей высотой оси вращения его напрессовывают на вал со
шпонкой. Размеры магнитопровода ротора (конструктивная длина, внешний
диаметр, внутренний диаметр или диаметр отверстия под вал) определены в
ходе электромагнитного расчёта.
Величина воздушного зазора в асинхронном двигателе относительно невелика и на чертежах его принято показывать условно.
Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных двигателей с высотой
оси вращения h  355 мм выполняют заливкой спрессованных сердечников
алюминием марки А5. Одновременно со стержнями и замыкающими кольцами
отливаются вентиляционные лопатки толщиной bл  2  5 мм , рисунок 12.2.
Примерное число лопаток N л и их ориентировочные размеры представлены в
таблице 12.1.
Для балансировки ротора на короткозамыкающих кольцах между вентиляционными лопатками выполняют либо отверстия h  132 мм  , в которые
вставляют и зачеканивают балансировочные грузики, либо штыри
115
h  160 мм  диаметром 5-10 мм, на которые навешиваются балансировочные
грузики в виде стальных шайб. Концы штырей расклёпывают.
Оболочка асинхронной машины (станина и подшипниковые щиты) является несущей конструкцией. Станину и подшипниковые щиты изготавливают,
преимущественно, из чугуна. В машинах небольшой мощности и станина и
подшипниковые щиты изготавливаются из алюминиевых сплавов или для повышения механической прочности станина изготавливается из алюминиевого
сплава, а подшипниковые щиты выполняются из чугуна. В машинах большой
мощности станина выполняется сварной.
Алюминиевые станины, изготовленные методом литья под давлением,
более технологичны и менее трудоёмки. Чугунные станины, полученные при
литье в кокиль или в земляные формы, обеспечивают большую механическую
прочность и стабильность размеров при сборочных операциях.
Станины асинхронных двигателей серии АИ с высотой оси вращения
45  112 мм выполняют из алюминиевого сплава, с продольно-поперечным
оребрением и с прилитым выводным устройством. На рисунке 12.3 показана
станина асинхронного двигателя с высотой оси вращения 80 мм .
Таблица 12.1
h,
мм
NЛ
50-63
71-100
112-160
180
200-250
280,315
355
6
7
9
10
12
17
19
2
lЛ,
мм
20
35
40
60
75
95
110
hЛ,
мм
10
12
20
25
28
30
35
NЛ
6
9
11
12
14
22
22
Число полюсов 2р
4,6
8
lЛ,
hЛ,
NЛ
lЛ,
мм
мм
мм
20
10
30
15
9
30
40
22
11
35
60
30
12
50
70
35
14
65
90
40
22
82
105
45
22
100
hЛ,
мм
15
25
32
40
48
55
NЛ
22
22
10,12
lЛ,
мм
80
100
hЛ,
мм
48
55
lл
hл
5,5
lл
R5
R5
8
о
R3
bл
6
о
bл
5
R3
а)
б)
а – двигателей с высотой оси вращения h  132 мм ;
б – двигателей с высотой оси вращения h  160 мм .
Рисунок 12.2 - Короткозамыкающие кольца и вентиляционные лопатки ротора
116
Для асинхронных двигателей с высотой оси вращения 132  250 мм
станины выполняются из чугуна с радиальными рёбрами. Станины двигателей
с высотой оси вращения 132  180 мм могут выполняться из алюминиевого
сплава. Сверху станины предусматривается горизонтальная площадка для коробки выводов. На рисунке 12.4 показана станина асинхронного двигателя с
высотой оси вращения 180 мм .
Толщину станины bст выбирают из условия необходимой жёсткости и
прочности. При литье в земляные формы толщину станины можно выбрать по
рисунку 12.5. При литье в металлические кокили толщина станины принимается меньше на 30 %  40 % , а при отливке станины из алюминиевого сплава - на
50 % , чем при литье в земляные формы.
Рисунок 12.3 - Станина асинхронного двигателя с высотой оси вращения
h  80 мм
Рисунок 12.4 - Станина асинхронного двигателя с высотой оси вращения
h  180 мм
117
bст
мм
20
10
0
200
250
мм
h
Рисунок 12.5 - Рекомендуемые средние значения толщины стенки
станины
100
50
150
Оребрёнными выполняются станины асинхронных двигателей со степенью защищённости IP 44IP54 . Высота ребра h p  0.6 h , число рёбер на
4
3
четверть поверхности статора - n p  1.63 h . По внешнему диаметру станины и
числу рёбер определяют расстояние между осями рёбер (шаг оребрения).
Радиус округления ребра R p и угол между боковыми поверхностями ребра
 p (рисунок 12.6), в зависимости от высоты оси вращения, можно принять
по таблице 12.2.
Таблица 12.2
h, мм
R р , мм
56,63
1.0
71
1.5
80-132
1.5
160-250
2.5
более 250
3.0-4.5
 p , град
3о
3о
4о
4о
4о
hp
Rp
βp
Рисунок 12.6 - Ребро станины
118
Выводное устройство машины состоит из закрытой коробки выводов с
расположенной в ней изоляционной доской зажимов. Коробка выводов снабжена приспособлением для крепления подводимых проводов (кабеля). Ввод кабеля может осуществляться через один (рисунок 12.7) или через два (рисунок
12.8) штуцера.
В асинхронных двигателях с высотой оси вращения 45  250 мм коробку выводов размещают сверху станины, а в машинах с большей высотой оси
вращения – сбоку станины. В асинхронных двигателях с высотой оси вращения
равной 45  132 мм коробка выводов, если она не отлита вместе со станиной,
o
допускает поворот с фиксацией положения через каждые 90 , а у двигателей с
o
высотой оси вращения h  160  250 мм - через каждые 180 .
В верхней части станины делают приливы, в которых высверливают отверстия и нарезают резьбу для рым-болтов. В машинах небольшой мощности
предусматривают один, а в крупных машинах – два рым-болта. Если масса АД
не превышает 30 кг , то рым-болт отсутствует. Рым-болт можно выбрать по
массе асинхронного двигателя по приложению Д.
Рисунок 12.7 – Двигатель АИ80
Рисунок 12.8 – Двигатель АИ180
При проектировании станины асинхронных двигателей первой и второй
групп конструктивного исполнения в нижней её части предусматривают лапы,
с помощью которых АД крепится к фундаменту. Расположение лап и их размеры должны быть такими, чтобы болты крепления свободно вставлялись в отверстия в лапах. Станины должны иметь зажимы для заземления.
К торцам станины с помощью болтов привёртывают торцевые щиты, которые прикрывают лобовые части обмоток АД.
В торцевых (подшипниковых) щитах выполняют отверстия, в которых
размещают подшипники. Если отверстие в подшипниковом щите выполнено
сквозным, то подшипник крепят в подшипниковом щите посредством подшипниковых крышек, рисунок 12.9 а. Отверстия в подшипниковых щитах могут
119
выполняться несквозными, рисунок 12.9 б. В этом случае подшипниковые
крышки отсутствуют.
В АД с высотой оси вращения h  45  63 мм подшипниковые щиты
выполняются литыми из алюминиевого сплава, а в машинах с большей высотой
оси вращения h  71  355 мм  подшипниковые щиты выполняются литыми
из чугуна.
В машинах с высотой оси вращения h  200  250 мм щиты имеют
внутреннее оребрение, что способствует улучшению отвода тепла от лобовых
частей обмотки статора. Конструкция подшипникового щита с внутренним
оребрением показана на рисунке 12.10. В машинах с меньшими высотами оси
вращения подшипниковые щиты выполняются гладкими. Небольшая глубина
щитов обеспечивает им жёсткость.
а)
б)
1 – подшипниковый щит; 2 – пружинная шайба; 3 – подшипник;
4 – наружная крышка; 5 – внутренняя крышка.
Рисунок 12.9 – Подшипниковый узел со сквозным отверстием для
размещения подшипника
120
Рисунок 12.10 - Подшипниковый щит с внутренним оребрением
Для сопряжения подшипниковых щитов со станиной и для обеспечения
соосного расположения ротора внутри статора на торцевой поверхности подшипниковых щитов и станины выполняют специальные заточки (кольцевые
буртики). Если буртик подшипникового щита входит в расточку станины, то
такое сопряжение образует внутренний замок. При расположении буртика
подшипникового щита на наружной поверхности станины замок называется
наружным. Подшипниковые щиты АД серии АИ имеют внутреннюю замковую
поверхность, полностью прилегающую к станине.
Подшипниковые щиты крепят к станине с помощью болтов. С этой целью
на подшипниковых щитах выполняют приливы или ушки с отверстиями (три,
четыре или шесть штук). На станине выполняют усиленные рёбра или специальные приливы, в которых высверливают отверстия и нарезают резьбу для
крепления щитов с помощью болтов.
Асинхронные двигатели общего назначения выполняются преимущественно с горизонтальным расположением вала. При таком исполнении вал
несёт на себе нагрузку от всех элементов конструкции, расположенных на валу,
через него передаётся вращающий момент. В результате передачи вращения
механизму с помощью пальчиковой муфты, шестерни, клиноремённой передачи или с помощью плоских ремней на выступающий конец вала действует поперечная сила. Из-за несоосного расположения ротора внутри статора, вызванного допусками на размеры и прогибом вала под действием названных сил,
возникает сила одностороннего магнитного притяжения. Кроме этого вал воспринимает нагрузки от несбалансированности ротора.
Валы рассчитываются на жёсткость и на прочность. Расчёт вала на жёсткость сводится к определению величины прогиба вала под действием всех сил.
В асинхронных двигателях при передаче вращения с помощью муфты прогиб
вала не должен превышать десяти процентов величины воздушного зазора.
При работе асинхронного двигателя в теле вала возникают напряжения
изгиба и напряжения кручения. Расчёт вала на прочность заключается в определении приведённого напряжения в расчётных сечениях, которое не должно
121
превышать семидесяти процентов предела текучести стали 45 - материала из
которого изготавливают валы.
Во время работы асинхронного двигателя вал испытывает продольные,
поперечные и крутильные колебания. В ходе механического расчёта вала определяют критическую частоту вращения. При критической частоте вращения частота собственных поперечных колебаний совпадает с частотой вынужденных
колебаний (возникает явление резонанса). При критической частоте вращения
возрастает вибрация машины и нагрузки на вал. Критическая частота вращения
должна быть удалена от рабочей частоты не менее чем на тридцать процентов.
Размеры вала определяются при конструировании и проверяются в результате механического расчёта [10]. Конструкция вала должна быть технологичной и обеспечивать наибольшую простоту сборки ротора.
Число ступеней вала определяется количеством элементов конструкции
машины, расположенных на валу. С целью снижения концентрации напряжений при переходе с одной ступени вала на другую выполняют закругления
(галтели). Отношение радиуса галтели к диаметру вала должно быть больше
пяти сотых. По этой же причине отношение диаметров двух соседних ступеней
должно быть меньше 1,3.
Диаметр вала под магнитопровод является наибольшим. Он определялся
предварительно по формуле (5.4). Диаметр шейки вала (той части вала, на которой расположен подшипник) должен соответствовать внутреннему диаметру
выбранного подшипника. Выступающий конец вала может быть коротким и
длинным. Размеры выступающих цилиндрических концов валов регламентируются ГОСТ 18709-73 и ГОСТ 20839-75. Диаметр выступающего конца вала
можно выбрать по длительно передаваемому моменту
60 Pн  103
M
.
2  n
(12.4)
b1
d1
t
h1
Диаметр и длина выступающего конца вала, размеры шпонки и шпоночного паза и длительно допустимый момент вращения представлены в таблице
12.3. Принятые обозначения соответствуют рисунку 12.11.
l1
Рисунок 12.11
122
Таблица 12.3
d1
7
9
11
14
16
18
19
22
24
28
32
38
42
48
l1
b1
16
20
23
30
40
40
40
50
50
60
80
80
110
110
мм
2
3
4
5
5
6
6
6
8
8
10
10
12
14
h1
2
3
4
5
5
6
6
6
7
7
8
8
8
9
t
1,2
1,8
2,5
3,0
3,0
3,5
3,5
3,5
4,0
4,0
5,0
5,0
5,0
5,5
d1
М,
Н·м
0,25
0,63
1,25
2,80
4,50
7,10
8,25
14,0
18,0
31,5
50,0
90,0
125
200
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
110
120
130
l1
b1
h1
t
110
140
140
140
140
170
170
170
170
210
210
210
250
мм
16
18
18
20
20
22
22
25
25
28
28
32
32
10
11
11
12
12
14
14
14
14
16
16
18
18
6,0
7,0
7,0
7,5
7,5
9,0
9,0
9,0
9,0
10
10
11
11
М,
Н·м
355
450
630
800
1000
1250
1600
1900
2360
2800
4000
5300
7400
Если заданием на курсовой проект не предусмотрен механический расчёт
вала, то диаметры d 2 и d 3 в зависимости от диаметра выступающего конца вала можно принять по таблице 12.4 Диаметры ступеней вала соответствуют рисунку 12.12.
В машинах с горизонтальным расположением вала подшипники являются
поддерживающими опорами. Через них на подшипниковые щиты и станину передаются все силы, действующие на вал ротора.
Асинхронные двигатели при любой форме конструктивного исполнения
имеют две подшипниковые опоры, одна из которых «плавающая», а вторая –
«фиксирующая». Подшипник «плавающей» опоры (со стороны выступающего
конца вала) воспринимает радиальную нагрузку, а подшипник в «фиксирующей» опоре воспринимает радиальную и осевую нагрузки.
Таблица 12.4
d1
d2
d3
d1
d2
d3
d1
d2
d3
7
9
11
14
16
19
24
28
8
10
12
15
17
20
25
30
12
15
17
20
22
26
32
37
32
38
42
48
55
60
65
70
35
40
45
50
60
65
70
75
44
49
54
60
72
77
82
87
75
80
85
90
95
100
110
120
80
85
90
95
100
105
120
138
92
99
104
109
114
119
134
148
123
d3
d1
d2
Подшипниковый узел состоит из подшипника, подшипниковых крышек,
закрывающих подшипник и препятствующих вытеканию смазки, элементов
уплотнения, фиксирующих и крепительных деталей.
В асинхронных двигателях с горизонтальным расположением вала применяют радиальные однорядные шарико- и роликоподшипники. Радиальные
шарикоподшипники (рисунок 12.13) кроме радиальной нагрузки могут воспринимать и некоторую осевую нагрузку. При повышенном зазоре между шариком
и дорожками качения подшипник хорошо работает на восприятие осевой
нагрузки.
l1
Рисунок 12.12
Для выбора подшипников необходимо знать:
а) величину и направление нагрузок, действующих на подшипник;
б) характер нагрузки (спокойная, ударная, переменная);
в) диаметр цапфы, на которую сажается подшипник;
г) частоту вращения ротора;
д) желательный срок службы подшипника.
d
D
d
d
D
r
B
D
B
B
D
d
B
Тип 2000
а)
Рисунок 12.13 – Шарикоподшипник
Тип 32000 Тип 42000
б)
в)
Рисунок 12.14 – Роликоподшипник
Роликоподшипники (рисунок 12.14) применяют при больших нагрузках,
чем это допустимо для шариковых подшипников. Роликоподшипники, показанные на рисунках 12.14а и 12.14б, могут воспринимать только радиальную
124
нагрузку. Роликоподшипник, показанный на рисунке 12.14в, кроме радиальной
нагрузки может воспринимать небольшую осевую нагрузку в одном направлении.
В машинах серии АИ при высотах оси вращения h  45  100 мм
установлены шарикоподшипники типа 2 RS лёгкой серии с двухсторонним
уплотнением и постоянно заложенной смазкой, рассчитанной на весь срок
службы. В АД с высотой оси вращения h  112  180 мм предусмотрены такие же подшипники средней серии. Для снижения уровня шума использованы
пружинные шайбы, поджимающие подшипник.
Двигатели с высотой оси вращения h  200 и 225 мм имеют два шарикоподшипника: средней серии со стороны выступающего конца вала и лёгкой
серии со стороны вентилятора.
В двигателях с высотами оси вращения h  250  355 мм , кроме двухполюсных машин, со стороны выступающего конца вала установлены роликоподшипники, а с противоположной – шариковые. Все двухполюсные АД имеют по два шариковых подшипника.
В асинхронных двигателях серии АИ при высотах оси вращения
h  45  132 мм подшипниковые узлы имеют только наружные крышки. Двигатели с высотами оси вращения h  160 и 180 мм со стороны выступающего конца вала имеют одну крышку, а со стороны вентилятора – две подшипниковые крышки, зажимающие и фиксирующие подшипник.
Подшипниковые узлы АД с высотами оси вращения h  200  355мм
выполнены с лабиринтными уплотнениями (рисунок 12.15а) и имеют устройство для пополнения и замены смазки без разборки (рисунок 12.15б).
б)
а)
а – подшипниковый узел с лабиринтным уплотнением;
б – устройство для пополнения смазки подшипников.
Рисунок 12.15
125
Подшипники, применявшиеся в
АД серии 4 А , приведены
в таблице 12.5. Размеры этих подшипников можно определить по
приложению Д.
В машинах со степенью защиты IP 22 и IP 23 и способом охлаждения
IC 01 при аксиальной вентиляции центробежный вентилятор располагают на
валу внутри машины. В машинах со степенью защиты IP 44 и IP54 и способом охлаждения IC 0141 для наружного обдува корпуса используют радиальный центробежный вентилятор (с прямыми лопатками), расположенный на
конце вала со стороны, противоположной приводу.
Таблица 12.5
Номер
h, мм подшипника
56
180501
63
180502
71
180604
80
180605
h, мм
90
100
112
132
Номер
подшипника
180605
180606
180607
180609
h, мм
160
180
200
225
Номер
подшипника
310
312
313
314
h, мм
250
280
315
355
Номер
подшипника
317
317
319
322
Вентиляторы выполняют литыми из алюминиевых сплавов, а в машинах
небольшой мощности применяют вентиляторы из пластмассы. Вентиляторы из
алюминиевых сплавов армируют стальной втулкой, дающей возможность сохранять необходимую посадку при повторной посадке на вал.
Вентилятор закрывают кожухом. Кожух с торца снабжён решёткой для
входа воздуха. Диаметр решётки на кожухе вентилятора составляет
1.35  1.5h . Окна решётки имеют размеры не более 8  8 мм , что обеспечивает современные требования по технике безопасности. Кожух вентилятора
охватывает рёбра на станине. Его диаметр может быть несколько меньше диаметра станины по рёбрам. Крепят кожух с помощью винтов или болтов к ушкам подшипникового щита. Расстояние от оси винта (болта) до края кожуха на
ребре станины на пятьдесят процентов больше высоты ребра.
Двигатели с высотой оси вращения 50  132 мм имеют вентилятор и
кожух из пластмассы. Вентилятор фиксируется с помощью рифления на валу.
Двигатели с высотой оси вращения свыше 132 мм имеют вентилятор из
алюминиевого сплава и кожух из стального проката. Посадка вентилятора осуществляется на шпонку.
Наружный диаметр вентилятора
Dвент  0.85Dкорп .
(12.5)
Ширина лопаток вентилятора
l л  0.2 Dкорп .
126
(12.6)
Число лопаток вентилятора при числе полюсов 2 p  2
N л  3 Dкорп ,
(12.7)
N л  1.253 Dкорп .
(12.8)
а при 2 p  4
При определении числа лопаток вентилятора диаметр корпуса Dкорп подстав-
h(H)
ляют в сантиметрах.
l1
(E)
l31
(C)
l10
(B)
b10
(A)
d10
Рисунок 12.16 – Основные установочные размеры асинхронных двигателей на
лапах и их обозначение по РС и МЭК-72 (в скобках)
К каждому значению высоты оси вращения h привязаны определённые
установочные и присоединительные размеры, регламентированные ГОСТ
18709-73 для h  56  400 мм . Обозначения установочных размеров показаны
на рисунке 12.16, а их значения приведены в приложении К.
13 Требования к оформлению пояснительной записки
Пояснительная записка к курсовому проекту оформляется в соответствии
с требованиями ГОСТ 2.105-95 и СТО 02069024.101. Пояснительная записка
должна иметь следующую структуру:
титульный лист. Пример выполнения титульного листа представлен
в СТО 02069024.101 2015;
техническое задание. Пример оформления листа «Техническое задание» представлен в приложении Л;
лист «Аннотация» к курсовому проекту с основной надписью для
текстовых документов. Это третий лист пояснительной записки и первый лист,
127
на котором проставляется порядковый номер страницы (третья), СТО
02069024.101 2015;
содержание;
введение;
анализ технического задания и выбор базовой модели двигателя.
Это первый раздел пояснительной записки;
разделы и подразделы пояснительной записки, содержащие электромагнитный, тепловой и вентиляционный расчёты асинхронного двигателя.
Названия разделов могут соответствовать названию разделов данного пособия;
заключение;
список использованных источников;
приложения. Приложения могут отсутствовать.
Пояснительная записка к курсовому проекту выполняется на листах формата А4 рукописным способом чертёжным шрифтом по ГОСТ 2.304 с высотой
букв и цифр не менее 2,5 мм. Расстояние между строчками не менее 8 мм. Буквы и цифры необходимо писать только чёрной тушью или шариковой ручкой с
чёрной пастой. По согласованию с руководителем курсового проектирования
пояснительная записка может выполняться машинным способом.
На всех листах пояснительной записки, кроме второго, тушью или шариковой ручкой выполняется рамка. Расстояние от рамки до края листа сверху,
снизу и справа должно быть равно пяти миллиметрам, а слева – двадцати миллиметрам. Начиная с четвёртого листа, в правом нижнем углу выполняется
штамп для указания номера страницы с размерами 10  15 мм . По высоте
штамп подразделяется горизонтальной линией на две части. Верхняя часть составляет 7 мм , а нижняя - 8 мм . В верхней части штампа записывают слово
«лист», а в нижней проставляют номер страницы.
Расстояние от рамки до границ текста в начале и в конце строк – не менее
3 мм. Расстояние до верхней строки текста от рамки должно быть не менее 10
мм, а от нижней строки текста до рамки – не менее 15 мм.
Абзацы в тексте начинают отступом, равным 15 – 17 мм.
Пояснительная записка к курсовому проекту разделяется на разделы и
может содержать подразделы. Номер раздела обозначают арабской цифрой без
точки и записывают с абзацевого отступа. За номером раздела записывают его
название, начиная с прописной буквы. В конце названия раздела точка не ставится. Переносы и сокращения в названиях разделов не допускаются.
Подразделы должны иметь нумерацию в пределах каждого раздела. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделённых точкой.
После номера подраздела и в конце его названия точка не ставится.
Рекомендуется разделы начинать с новой страницы. Подразделы и (разделы) могут оформляться как продолжение текста на данной странице, если
имеется достаточно места для записи названия подраздела (раздела) и не менее
трёх строк текста.
При оформлении пояснительной записки вручную разделы и подразделы
выделяются только увеличением расстояния между строчками до 13  15 мм .
128
Слова «Содержание», «Введение», «Выводы» и заголовок «Список использованных источников», не являющиеся названием разделов, центрируются
по ширине листа и записываются с прописной буквы. В конце заголовка точка
не ставится.
При оформлении пояснительной записки не допускается:
применять обороты разговорной речи;
- применять сокращения слов, кроме установленных правилами русской орфографии и соответствующими государственными стандартами.
В тексте пояснительной записки, за исключением формул, таблиц и рисунков, не допускается:
применять без числовых значений математические знаки, например
> (больше), = равно и т.д., а также знаки № (номер), % (процент);
применять индексы стандартов, технических условий без регистрационного номера.
При оформлении результатов расчёта формулу записывают в общем виде.
Если в этой формуле есть величины, которые встретились в первый раз, то после формулы даётся их расшифровка с указанием единицы измерения. Затем
запись формулы повторяют, заменяя все величины в правой части на их числовые значения. Записывают конечный результат вычисления с указанием единицы измерения. Результаты вычисления линейных размеров, значением до ста
миллиметров, должны быть записаны в миллиметрах и умножены на десять в
минус третьей степени. Например:

D
2p
,
(13.1)
где D  внутренний диаметр статора, м;
p  число пар полюсов.

  0,197
8
 77,36  10  3 м .
Формулы, записанные в общем виде, нумеруются. Нумерация формул
может быть сквозной и по разделам. Формулы, записанные в общем виде и с
числовыми значениями в правой части, центрируются по ширине строки.
Примером для оформления иллюстраций и таблиц могут служить рисунки и таблицы, представленные в основном тексте и в приложениях данного
учебного пособия.
14 Подготовка к защите курсового проекта
Защите курсового проекта предшествует подготовительная работа.
129
Оформленная пояснительная записка и графическая часть проекта, подписанные исполнителем курсового проекта, представляются на проверку руководителю. Руководитель подписывает пояснительную записку и чертежи после
устранения всех замечаний.
Следующий этап подготовки к защите проекта - это прохождение нормоконтроля на кафедре электромеханики. Нормоконтролёр проверяет оформление
курсового проекта на соответствие требованиям действующих стандартов. Пояснительная записка и графическая часть проекта подписываются после устранений всех замечаний нормоконтролёра.
На заключительном этапе курсовой проект представляется заведующему
кафедрой электромеханики для утверждения проекта и определения срока защиты.
Процедура защиты проекта включает доклад на 8 – 10 минут и ответы на
возникшие вопросы по теме курсового проекта.
Доклад, по его содержанию, условно может быть подразделён на три части. В первой части (1 – 2 минуты) необходимо представить машину, проект
которой выносится на защиту, и требования к её характеристикам, а также характеризовать условия выполнения расчётов (работы выполняются вручную
или с использованием ЭВМ).
В основной части доклада (6 – 8 минут) необходимо дать краткую характеристику решений, принятых при проектировании асинхронного двигателя. Во
время доклада необходимо ссылаться на чертежи и плакаты, представленные к
защите.
В заключительной части доклада необходимо кратко дать характеристику
проекта асинхронного двигателя на соответствие его характеристик требованиям технического задания и отметить, какие знания и умения получены в результате работы над проектом.
Текст доклада целесообразно согласовать с руководителем проекта.
Для подготовки к защите курсового проекта необходимо повторить теоретический материал по вопросам теории и проектирования асинхронных машин, рассматриваемый в курсах «Электрические машины» и «Инженерное проектирование и САПР электрических машин».
Перечень контрольных вопросов:
Чем Вы руководствовались, выбирая конкретные значения линейной
токовой нагрузки и магнитной индукции в воздушном зазоре?
Какие мероприятия, принятые Вами, способствуют улучшению формы
кривой поля и ЭДС?
- Какую сталь Вы выбрали для изготовления магнитопровода статора и ротора, чем Вы руководствовались?
- Обоснуйте выбор конфигурации пазов статора.
- Как изолируется обмотка статора?
- С какой целью производится пропитка обмотки статора?
- С какой целью магнитопровод статора выполняют шихтованным? С какой
целью магнитопровод ротора выполняют шихтованным?
130
- Чем Вы руководствовались, выбирая число и размеры элементарных проводников обмотки статора?
- Чем Вы руководствовались, оценивая результаты проектирования зубцовой
зоны и обмотки статора?
- Чем Вы руководствовались, выбирая число пазов на роторе?
- С какой целью на роторе выполнен скос пазов?
- С какой целью паз на роторе выполняют закрытым?
- Какую особенность Вы учитывали, определяя магнитное напряжение воздушного зазора?
- По каким показателям Вы определяли, что размеры магнитной цепи и магнитные нагрузки выбраны удачно?
- Для каких значений температуры Вы рассчитывали активные сопротивления
обмоток ротора и статора? С какой целью?
- Какие индуктивные сопротивления Вы рассчитывали для асинхронного двигателя, проект которого представлен к защите?
- К значению каких параметров машины предъявляются противоречивые требования? В чём заключаются эти противоречия? Как Вы их решили?
- Какой способ пуска Вы рекомендуете для асинхронного двигателя, проект
которого представлен к защите?
- Какие явления Вы учитывали при расчёте пусковых характеристик машины?
В чём их физическая сущность?
- По каким показателям Вы оценивали результаты расчёта пусковых характеристик асинхронного двигателя?
- Что Вы определяли в ходе вентиляционного расчёта?
- Благодаря чему и по каким направлениям происходит передвижение охлаждающего агента?
- Какие силы действуют на вал ротора?
- В чём заключается механический расчёт вала?
- По каким показателям Вы выбирали подшипники?
- Как направлены силы, действующие на вал ротора?
- Где приложена поперечная сила, действующая на выступающий конец вала?
131
Список использованных источников
1 Асинхронные двигатели общего назначения/ Е. П. Бойко [и др.]; под
ред. В. М. Петрова и А. Э. Кравчика. - М.: Энергия, 1980. - 488 с.
2 Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А. Э. Кравчик, М. М.
Шлоф, В. И. Афонин, Е. А. Соболевская. - М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с.
3 Гольдберг, О. Д. Проектирование электрических машин: учебник для
вузов/ О.Д. Гольдберг, Я.С. Гурин, И.С. Свириденко; под ред. О. Д. Гольдберга.
- М.: Высшая школа, 1984. - 434 с.
4 Гурин, Я. С. Проектирование серий электрических машин/ Я.С. Гурин,
Б.И. Кузнецов - М.: Энергия, 1978. - 480 с.
5 Проектирование электрических машин: учеб. для вузов.-В 2-х кн.: кн. 1/
И. П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; под ред. И. П. Копылова.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1993.- 464 с.
6 Проектирование электрических машин: учеб. для вузов.-В 2-х кн.: кн. 2/
И. П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; под ред. И. П. Копылова.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1993.- 384 с.
7 Автоматизированное проектирование электрических машин: учеб. пособие для вузов/ Ю. Б. Бородулин, В. С. Мостейкис, Г. В. Попов, В. П. Шишкин; под ред. Ю. Б. Бородулина. - М.: Высшая школа, 1989. - 280 с.
8 Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро/ В. И.
Радин [и др.]; под ред. В. И .Радина. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 416 с.
9 Кацман, М.М. Расчёт и конструирование электрических машин/ М.М.
Кацман - М.:Энергоатомиздат, 1984.- 360 с.
10 Кутарёв, А.М. Механические расчёты элементов конструкции электрических машин: учеб. пособие/ А.М. Кутарёв, Н.И. Огорелкова– Оренбург:
ОГУ, 2000. – 112с.
11 Справочник по электрическим машинам: В 2-х т./ под общ. ред. И. П.
Копылова и Б. К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат. Т. 1. 1988. 456 с., Т. 2. 1989.
- 688 с.
12 СТО 02069024.101 2015. Работы студенческие. Общие требования и
правила оформления. – Оренбург. ОГУ, 2015. – 85 с.
13 Гольдберг, О. Д. Инженерное проектирование электрических машин:
учебник/ О.Д. Гольдберг, Л.Н. Макаров, С.П. Хелемская - М.: ИД «Бастет»,
2016. - 528 с.: ил. (Высшее проф. образование: бакалавриат, магистратура).
14 Копылов, И.П. Проектирование электрических машин : учебник для
бакалавров / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; под ред.
И.П. Копылова. – 4-е изд. перераб. и доп. – М. : Издательство Юрайт, 2016. –
767 с. – Серия : Бакалавр. Углублённый курс.
132
Приложение А
(справочное)
Технические данные асинхронных двигателей
Таблица А.1 - Технические данные асинхронных двигателей серии АИР, исполнение по степени защиты IP54 , способ охлаждения IC 0141
Мощ- Сколь
M max
Mп
Iп
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном М ном I ном
кВт
%
Синхронная частота вращения 3000 об/мин
АИР50А2
0,09
11,5
60
0,75
2,2
2,2
4,5
АИР 50В2
0,12
11,5
63
0,75
2,2
2,2
4,5
АИР 56А2
0,18
9
68
0,78
2,2
2,2
5
АИР56В2
0,25
9
69
0,79
2,2
2,2
5
АИР63А2
0,37
9
72
0,86
2,2
2,2
5
АИР63В2
0,55
9
75
0,85
2,2
2,2
5
АИР71А2
0,75
6
78,5
0,83
2,2
2,1
6
АИР71В2
1,1
6,5
79
0,83
2,2
2,1
6
АИР80А2
1,5
5
81
0,85
2,2
2,1
7
АИР80В2
2,2
5
83
0,87
2,2
2
7
АИР90L2
3,0
5
84,5
0,88
2,2
2
7
АИР100S2
4
5
87
0,88
2,2
2
7,5
АИР100L2
5,5
5
88
0,89
2,2
2
7,5
АИР112M2
7,5
3,5
87,5
0,88
2,2
2
7,5
АИР132M2
11
3
88
0,9
2,2
1,6
7,5
АИР160S2
15
3
90
0,89
2,7
1,8
7
АИР160M2
18,5
3
90,5
0,9
2,7
2
7
АИР180S2
22
2,7
90,5
0,89
2,7
2
7
АИР180М2
30
2,5
91,5
0,9
3
2,2
7,5
АИР200M2
37
2
91,5
0,87
2,8
1,6
7
АИР200S2
45
2
92
0,88
2,8
1,8
7,5
АИР225M2
55
2
92,5
0,91
2,6
1,8
7,5
АИР250S2
75
2
93
0, 9
3
1,8
7,5
АИР250M2
90
2
93
0,92
3
1,8
7,5
АИР 280S2
110
1,2
93,5
0,92
2,3
1,6
6,5
АИР 280М2
132
0,9
94
0,9
2,2
1,8
7,5
АИР315S2
160
0,9
94,5
0,92
2,2
1,8
7,2
АИР315М2
200
0,9
94,8
0,92
2,2
1,8
7,1
АИР355S2
250
0,7
95,3
0,92
2,2
1,6
7,1
АИР355М2
315
95,6
0,92
2,2
1,6
7,1
Синхронная частота вращения 1500 об/мин
АИР50А4
0,06
11
53
0,63
2,2
2,3
4,5
АИР50В4
0,09
11
57
0,65
2,2
2,3
4,5
АИР56А4
0,12
10
63
0,66
2,2
2,3
5
АИР56В4
0,18
10
64
0,68
2,2
2,3
5
133
Продолжение таблицы А.1
Мощ- Сколь
M max
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном
кВт
%
АИР63А4
0,25
12
68
0,67
2,2
АИР63В4
0,37
12
68
0,7
2,2
АИР71А4
0,55
9,5
70,5
0,7
2,2
АИР71В4
0,75
10
73
0,76
2,2
АИР80А4
1,1
7
75
0,81
2,2
АИР80В4
1,5
7
78
0,83
2,2
АИР90L4
2,2
7
81
0,83
2,2
АИР100S4
3
6
82
0,83
2,2
АИР100L4
4
6
85
0,84
2,2
АИР112М4
5,5
4,5
86
0,855
2,5
АИР132S4
7,5
4
87,5
0,86
2,5
АИР132М4
11
3,5
87,5
0,87
2,7
АИР160S4
15
3
90
0,89
2,9
АИР160M4
18,5
3
90,5
0,89
2,9
АИР180S4
22
2,5
90,5
0,87
2,4
АИР180M4
30
2
92
0,87
2,7
АИР200M4
37
2
92,5
0,89
2,7
АИР200 S4
45
2
92,5
0,89
2,7
АИР225М4
55
2
93
0,89
2,6
АИР250S4
75
1,5
94
0,88
2,5
АИР250М4
90
1,5
94
0,89
2,5
АИР280S4
110
2,2
93,5
0,91
2,2
АИР280М4
132
2,2
94
0,93
2,2
АИР315S4
160
2
93,5
0,91
2
АИР315М4
200
2
94
0,92
2
АИР355S4
250
2
94,5
0,92
2
АИР355М4
315
2
94,5
0,92
2
Синхронная частота вращения 1000 об/мин
АИР63А6
0,19
14
56
0,62
2,2
АИР63В6
0,25
14
59
0,62
2,2
АИР71А6
0,37
8,5
65
0,65
2,2
АИР71В6
1,1
8
74
0,74
2,2
АИР90L6
1,5
7,5
76
0,72
2,2
АИР100L6
2,2
5,5
81
0,74
2,2
АИР112МА6
3
5
81
0,76
2,2
АИР112MВ6
4
5
82
0,81
2,2
АИР132S6
5,5
4
85
0,8
2,2
АИР132M6
7,5
4
85,5
0,81
2,2
АИР160S6
11
3
88
0,83
2,7
134
Mп
М ном
Iп
I ном
2,3
2,3
2,3
2,2
2,2
2,2
2,1
2
2
2
2
2
1,9
1,9
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,5
1,6
1,6
1,4
1,4
1,4
1,4
5
5
5
5
5,5
5,5
6,5
7
7
7
7,5
7,5
7
7
7
7
7,5
7,5
7
7,5
7,5
6,5
6,5
5,5
5,5
7
7
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
4
4,5
4,5
6
6
6
6
7
7
6,5
Продолжение таблицы А.1
Мощ- Сколь
M max
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном
кВт
%
АИР160M6
15
3
88
0,85
2,7
АИР180M6
18,5
2
89,5
0,85
2,4
АИР200М6
22
2
90
0,83
2,4
АИР200L6
30
2,5
90
0,85
2,4
АИР225M6
37
2
91
0,85
2,3
АИР250S6
45
2
92,5
0,85
2,3
АИР250M6
55
2
92,5
0,86
2,3
АИР280S6
75
2,2
92,5
0, 9
2,3
АИР280M6
90
2,2
93
0, 9
2,4
АИР315S6
110
2,3
93
0,92
2,3
АИР315M6
132
2,3
93,5
0,9
2,3
АИР355S6
160
2,2
94
0,9
2
АИР355M6
200
2,2
94,5
0,9
2
Синхронная частота вращения 750 об/мин
АИР100L8
1,5
6
76
0,73
1,7
АИР112MA8
2,2
5,5
76,5
0,71
2,2
АИР112MB8
3
5,5
79
0,74
2,2
АИР132S8
4
4,5
83
0,7
2,2
АИР132M8
5,5
5
83
0,74
2,2
АИР160S8
7,5
3
87
0,75
2,4
АИР160М8
11
3
87,5
0,75
2,4
АИР180M8
15
2,5
89
0,82
2,2
АИР200М8
18,5
2,5
89
0,81
2,3
АИР200L8
22
2,5
90
0,81
2,3
АИР225M8
30
2,5
90,5
0,81
2,3
АИР250S8
37
2
92,5
0,78
2,3
АИР250M8
45
2
92,5
0,79
2,2
АИР280S8
55
3
92
0,86
2,2
АИР280M8
75
3
93
0,87
2,2
АИР315S8
90
1,5
93
0,85
2,2
АИР315M8
110
1,5
93
0,86
2,2
АИР355S8
132
2
93,5
0,85
2
АИР355M8
160
2
93,5
0,85
2
Mп
М ном
Iп
I ном
2
1,8
1,6
1,6
1,5
1,5
1,5
1,3
1,4
1,4
1,4
1,6
1,6
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6
6,5
7
7
1,6
1,8
1,8
1,8
1,8
1,6
1,6
1,6
1,6
1,6
1,4
1,5
1,4
1,3
1,4
1,2
1,1
1,2
1,2
5,5
6
6
6
6
5,5
6
6,5
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6,5
6,5
135
Продолжение таблицы А.1
Мощ- Сколь
M max
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном
кВт
%
Синхронная частота вращения 600 об/мин
АИР250S10
22
2,6
86,0
0,7
2
АИР250M10
30
2,6
88,5
0,7
2
АИР280S10
37
1,7
89
0,7
2
АИР280M10
45
1,7
91
0,72
2
АИР315S10
55
1,7
92,0
0,75
2
АИР315M10
75
1,7
92,5
0,76
2
АИР355 S10
90
1,7
92,8
0,77
2
АИР355MА10
110
1,7
93,2
0,78
2
АИР355MВ10
132
1,7
93,5
0,78
2
АИР355М10
160
1,7
93,5
0,78
2
Синхронная частота вращения 500 об/мин
АИР315S12
45
92,3
0,7
2
АИР315M12
55
92,7
0,7
2
АИР350S12
75
93,1
0,7
2
АИР355M12
90
93,5
0,7
2
Mп
М ном
Iп
I ном
1,6
1,6
1,6
1,6
1,5
1,5
1,4
1,3
1,3
1,3
6
6
6
6
6,2
6,2
6,1
6
6
6
1,3
1,3
1,3
1,3
6
6
6
6
Таблица А.2 – Технические данные асинхронных двигателей серии 4 A ,
исполнение по степени защиты IP 23 , способ охлаждения IC 01
Мощ- Сколь
M max
Mп
Iп
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном М ном I ном
кВт
%
Синхронная частота вращения 3000 об/мин
4АH160S2
22,0
2,8
88,0
0,88
2,2
1,3
7,0
4АH160M2
30,0
2,9
90,0
0,91
2,2
1,3
7,0
4АH180S2
37,0
1,8
91,0
0,91
2,2
1,2
7,0
4АH180М2
45,0
1,9
91,0
0,91
2,2
1,3
7,0
4АH200M2
55,0
2,0
91,0
0,90
2,5
1,3
7,0
4АH200L2
75,0
2,0
92,0
0,90
2,5
1,3
7,0
4АH225M2
90,0
1,9
92,0
0,88
2,2
1,2
7,0
4АH250S2
110
1,6
93,0
0,86
2,2
1,2
7,0
4АH250M2
132
1,9
93,0
0,88
2,2
1,2
7,0
5АH280S2
160
1,4
94,0
0,90
2,2
1,2
6,5
4АH280М2
200
1,4
94,5
0,90
2,2
1,2
6,5
4АH315М2
250
1,2
94,5
0,91
1,9
1,0
6,5
4АH355S2
315
1,0
94.5
0,92
1,9
1,0
6,5
4АH355М2
400
1,0
95,0
0,92
1,9
1,0
6,5
136
Продолжение таблицы А.2
Мощ- Сколь
M max
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном
кВт
%
Синхронная частота вращения 1500 об/мин
4АH160S4У3
18,5
3,2
88,5
0,87
2,1
4АH160M4У3
22,0
2,9
90,0
0,88
2,1
4АH180S4У3
30,0
2,3
90,0
0,84
2,2
4АH180М4У3
37,0
2,1
90,5
0,89
2,2
4АH200M4У3
45,0
1,8
91,0
0,89
2,5
4АH200L4У3
55,0
1,7
92,0
0,89
2,5
4АH225M4У3
75,0
1,6
92,5
0,89
2,2
4АH250S4У3
90,0
1,4
93,5
0,89
2,2
4АH250M4У3
110
1,5
93,5
0,89
2,2
4АH280S4У3
132
2,0
93,0
0,89
2,0
4АH280М4У3
160
2,0
93,5
0,90
2,0
4АH315S4У3
200
1,8
94,0
0,91
2,0
4АH315М4У3
250
1,8
94,0
0,91
2,0
4АH355S4У3
315
1,2
94,5
0,91
2,0
4АH355М4У3
400
1,2
94,5
0,91
2,0
Синхронная частота вращения 1000 об/мин
4АH180S6У3
18,5
2,5
87,0
0,85
2,0
4АH180M6У3
22,0
2,4
88,5
0,87
2,0
4АH200М6У3
30,0
2,3
90,0
0,88
2,1
4АH200L6У3
37,0
1,9
90,5
0,88
2,1
4АH225M6У3
45,0
2,0
91,0
0,87
2,0
4АH250S6У3
55,0
1,3
92,5
0,87
2,0
4АH250M6У3
75,0
1,2
93,0
0,87
2,0
4АH280S6У3
90,0
2,2
92,5
0,89
2,0
4АH280M6У3
110
2,2
92,5
0,89
2,0
4АH315S6У3
132
1,8
93,0
0,89
1,9
4АH315M6У3
160
1,8
93,5
0,89
1,9
4АH355S6У3
200
1,6
94,0
0,90
1,9
4АH355M6У3
250
1,6
94,0
0,90
2,0
Синхронная частота вращения 750 об/мин
4АH180S8У3
15,0
2,6
86,0
0,80
1,9
4АH180M8У3
18,5
2,7
87,5
0,80
1,9
4АH200М8У3
22,0
2,6
89,0
0,84
2,0
4АH200L8У3
30,0
2,3
89,5
0,82
2,0
4АH225M8У3
37,0
2,0
90,0
0,81
1,9
4АH250S8У3
45,0
1,5
91,0
0,81
1,9
4АH250M8У3
55,0
1,6
92,0
0,81
1,9
4АH280S8У3
75,0
2,5
92,0
0,85
1,9
4АH280M8У3
90,0
2,5
92,5
0,86
1,9
4АH315S8У3
110
2,0
93,0
0,86
1,9
Mп
М ном
Iп
I ном
1,3
1,3
1,2
1,2
1,3
1,3
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
6,5
1,2
1,2
1,3
1,3
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
6,0
6,0
6,0
6,5
6,5
6,5
7,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,5
6,5
1,2
1,2
1,3
1,3
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
6,0
5,5
5,5
5,5
137
Продолжение таблицы А.2
Мощ- Сколь
M max
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном
кВт
%
4АH315M8У3
132
2,0
93,0
0,86
1,9
4АH355S8У3
160
1,8
93,5
0,86
1,9
4АH355M8У3
200
1,8
94,0
0,86
1,9
Синхронная частота вращения 600 об/мин
4АH280S10У3
45,0
2,8
90,0
0,81
1,8
4АH280M10У3 55,0
2,8
90,5
0,81
1,8
4АH315S10У3
75,0
2,2
91,0
0,82
1,8
4АH315M10У3 90,0
2,2
91,5
0,82
1,8
4АH355S10У3
110
1,8
92,0
0,83
1,8
4АH355M10У3
132
1,8
92,5
0,83
1,8
Синхронная частота вращения 500 об/мин
4АH315S12У3
55,0
2,5
90,5
0,78
1,8
4АH315M12У3 75,0
2,5
91,0
0,78
1,8
4АH350S12У3
90,0
2,2
91,5
0,77
1,8
4АH355M12У3
110
2,2
92,0
0,77
1,8
Mп
М ном
I ном
1,2
1,1
1,1
5,5
5,5
5,5
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
5,0
5,0
5,5
5,5
5,5
5,5
1,0
1,0
1,0
1,0
5,5
5,5
5,5
5,5
Таблица А.3 – Технические данные асинхронных двигателей типа
исполнение по степени защиты IP 44 , способ охлаждения IC 0141
Мощ- Сколь
M max
Mп
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном М ном
кВт
%
Синхронная частота вращения 3000 об/мин
RА71А2
0,37
67,0
0,80
3,8
3,3
RА71В2
0,55
72,0
0,83
3,1
2,3
RА80А2
0.75
74,0
0,83
2,7
2,5
RА80В2
1,1
77,0
0,86
2,8
2,6
RА90S2
1,5
79,0
0,87
3,0
2,8
RA90L2
2,2
82,0
0,87
3,4
3,2
RА100L2
3,0
82,0
0,86
3,2
2,9
RА112M2
4,0
83,0
0,90
3,0
2,0
RА132SA2
5,5
85,0
0,89
3,0
2,4
RA132SB2
7,5
87,0
0,89
3,2
2,5
RА160MA2
11
87,0
0,89
3,3
2,0
RА160MB2
15
90,0
0,86
3,2
2,0
RA160L2
18,5
90,5
0,88
3,2
2,0
RА180М2
22
90,5
0,89
3,5
2,1
RА200LA2
30
91,5
0,90
2,2
1,4
RА200LB2
37
92,0
0,88
3,2
2,3
RА225M2
45
93,0
0,90
3,3
2,4
RА250M2
55
94,0
0,90
4,0
2,3
138
Iп
RA ,
Iп
I ном
5,5
5,1
5,3
5,2
6,5
6,5
6,5
6,0
6,5
7,0
6,8
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
Продолжение таблицы А.3
Мощ- Сколь
M max
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном
кВт
%
Синхронная частота вращения 1500 об/мин
RА71А4
0,25
66,0
0,74
1,7
RА71В4
0,37
67,0
0,72
2,0
RА80А4
0,55
72,0
0,80
2,4
RА80В4
0,75
75,0
0,75
2,6
RA90S4
1,1
77,0
0,80
2,6
RA90L4
1,5
78,5
0,80
2,8
RA100LA4
2,2
78,0
0,82
2,6
RA100LB4
3,0
78,0
0,80
3,0
RA112M4
4,0
85,0
0,84
2,9
RA132S4
5,5
87,0
0,85
3,0
RA132M4
7,5
88,0
0,83
3,2
RA160M4
11,0
88,5
0,86
2,8
RA160L4
15,0
90,0
0,87
2,9
RA180M4
18,5
90,5
0,89
2,9
RA180L4
22,0
91,0
0,88
2,8
RA200L4
30,0
90,5
0,86
3,2
RA225S4
37,0
92,0
0,87
3,5
RA225M4
45,0
92,0
0,87
3,2
RA250M4
55,0
92,5
0,87
3,4
Синхронная частота вращения 1000 об/мин
RА71А6
0,18
56,0
0,73
2,0
RА71В6
0,25
58,0
0,73
2,0
RА80А6
0,37
64,0
0,72
2,5
RА80В6
0,55
67,0
0,70
2,5
RA90S6
0,75
71,0
0,70
2,4
RA90L6
1,1
72,0
0,72
2,4
RA100L6
1,5
72,0
0,71
2,8
RA112M6
2,2
79,0
0,75
2,3
RA132S6
3,0
83,0
0,79
2,6
RA132MA6
4,0
84,0
0,80
2,6
RA132MB6
5,5
83,0
0,82
2,5
RA160M6
7,5
87,0
0,80
2,8
RA160L6
11,0
88,5
0,82
2,9
RA180L6
15,0
89,0
0,82
3,0
RA200LA6
18,5
87,0
0,82
2,7
RA200LB6
22,0
87,0
0,84
2,5
RA225M6
30,0
89,5
0,86
2,7
RA250M6
37,0
91,0
0,89
2,3
Mп
М ном
Iп
I ном
1.7
2,0
2,3
2,5
2,3
2,3
2,2
2,7
2,2
2,4
2,8
1,8
1,9
1,9
2,1
2,3
2.2
2,2
2,6
3,2
3,7
4,7
5,0
5,5
5,5
5,0
5,5
6,5
7,0
7,0
6,5
7,0
7,0
7,0
7,0
7,5
7,0
7,5
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,4
1,8
2,2
2,2
2,2
2,0
2,2
2,3
1,8
2,0
2.0
2,0
2,3
3,0
3,3
3,3
4,0
4,0
4,5
5,0
5,9
6,0
5,0
6,0
6,5
7,0
5,5
6,0
6,5
6,0
139
Продолжение таблицы А.3
Мощ- Сколь
M max
Типоразмер
ность, жение, КПД, % cos 
двигателя
M ном
кВт
%
Синхронная частота вращения 750 об/мин
RА71А8
0,09
42,0
0,57
1,9
RА71В8
0,12
45,0
0,58
2,0
RА80А8
0,18
55,0
0,61
2,2
RА80В8
0,25
56,0
0,59
2,5
RA90S8
0,37
59,0
0,59
2,1
RA90L8
0,55
63,5
0,62
2,2
RA100LA8
0,75
67,0
0,60
2,3
RA100LB8
1,1
72,0
0,68
2,4
RA112M8
1,5
75,0
0,71
2,5
RA132S8
2,2
75,0
0,75
2,3
RA132M8
3,0
78,0
0,75
2,3
RA160MA8
4,0
84,5
0,71
2,2
RA160MB8
5,5
84,0
0,71
2,2
RA160L8
7,5
85,0
0,73
2,4
RA180L8
11,0
87,0
0,75
2,4
RA200L8
15,0
88,0
0,80
2,5
RA225S8
18,5
88,0
0,80
2,2
RA225M8
22,0
89,0
0,80
2,4
RA250M8
30,0
90,0
0,80
2,2
140
Mп
М ном
Iп
I ном
1.7
1,6
2,0
2,3
1,9
2,1
2,0
2,0
2,2
1,7
1,7
1,8
1,8
1,8
1,8
2,0
2.0
2,0
2,2
2,1
2,3
2,8
3,0
3,0
3,2
3,3
4,0
4,4
4,0
4,0
4,8
4,8
5,5
5,5
5,7
5,0
5,0
5,5
Приложение Б
(справочное)
Обмоточный провод круглого поперечного сечения
Таблица Б.1 – Диаметры и площади поперечного сечения круглых медных
эмалированных проводов марок ПЭТВ и ПЭТ-155
Номинальный диаметр неизолированного
провода,
мм
0.08
0.09
0.1
0.112
0.125
(0.132)
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
(0.19)
0.2
(0.212)
0.224
(0.236)
0.25
(0.265)
0.28
(0.3)
0.315
0.335
0.355
0.375
0.4
0.425
0.45
(0.475)
0.5
Среднее
значение
диаметра
изолированного
провода,
мм
0.1
0.11
0.122
0.134
0.147
0.154
0.162
0.18
0.19
0.2
0.21
0.22
0.23
0.242
0.259
0.271
0.285
0.3
0.315
0.335
0.35
0.37
0.395
0.415
0.44
0.565
0.49
0.515
0.545
Площадь
поперечного сечения
неизолированного
провода,
мм2
0.00502
0.00636
0.00785
0.00985
0.01227
0.01368
0.01539
0.01767
0.0201
0.0227
0.0255
0.0284
0.0314
0.0353
0.0394
0.0437
0.0491
0.0552
0.0616
0.0707
0.0779
0.0881
0.099
0.1104
0.1257
0.1419
0.159
0.1772
0.1963
Номинальный диаметр неизолированного
провода,
мм
(0.53)
0.56
0.6
0.63
(0.67)
0.71
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1.0
1.06
1.12
1.18
1.25
1.32
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.12
2.24
2.36
2.5
Среднее
значение
диаметра
изолированного
провода,
мм
0.585
0.615
0.655
0.69
0.73
0.77
0.815
0.865
0.915
0.965
1.015
1.08
1.14
1.20
1.26
1.33
1.405
1.485
1.585
1.685
1.785
1.895
1.995
2.095
2.220
2.34
2.46
2.6
Площадь
поперечного сечения
неизолированного
провода,
мм2
0.221
0.246
0.283
0.312
0.358
0.396
0.442
0.503
0.567
0.636
0.706
0.785
0.883
0.985
1.094
1.227
1.368
1.539
1.767
2.011
2.27
2.54
2.83
3.14
3.53
3.94
4.36
4.91
141
П р и м е ч а н и е - Провода, размеры которых указаны в круглых скобках,
следует применять только при обосновании технико-экономической
целесообразности.
Таблица Б.2 - Максимальная толщина изоляции обмоточных проводов
Двусторонняя толщина изоляции при диаметрах голого
провода d, мм
Марка провода
0.050.10.2- 0.265- 0.315- 0.375- 0.530.09
0.19
0.25
0.3
0.355
0.5
0.71
ПБД
0.19
0.22
0.22
0.22
0.22
АПБД
ПЭЛБО
0.125 0.155
0.16
0.165
0.17
ПЭЛШО, ПЕЛШКО
0.07
0.075
0.09
0.1
0.105
0.11
0.115
ПСД, ПСДК
0.23
0.23
0.25
ПСДТ
0.18
0.18
0.19
ПСДКТ
0.14
0.14
0.16
ПДА
Продолжение таблицы Б.2
Двусторонняя толщина изоляции при диаметрах голого
провода d, мм
Марка провода
0.751.71-1.4
1.5-1.6
2.24-5
5-5.2
0.95
2.12
ПБД
0.22
0.27
0.27
0.27
0.33
0.33
АПБД
0.27
0.27
0.27
0.33
0.33
ПЭЛБО
0.18
0.21
0.21
0.21
ПЭЛШО, ПЕЛШКО
0.125
0.135
0.155
0.155
ПСД, ПСДК
0.25
0.27
0.27
0.27
0.33
0.33
ПСДТ
0.2
0.21
0.21
0.23
ПСДКТ
0.16
0.18
0.18
ПДА
0.3
0.3
0.3
0.35
0.35
142
Приложение В
(справочное)
Обмоточный провод прямоугольного поперечного сечения
Таблица В.1 – Размеры и площади поперечного сечения прямоугольной проволоки
Номинальный
размер проволоки по
большей стороне b, мм
2
2.12
2.24
2.36
2.5
2.65
2.8
3
3.15
3.35
3.55
3.75
4
4.25
4.5
4.75
5
5.3
5.6
6
6.3
6.7
7.1
7.5
8
8.5
9
9.5
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
0.8
0.85
0.9
0.95
1
1.06
1.12
1.18
Расчетное сечение проволоки, мм2
1.463
1.559
1.655
1.751
1.863
1.983
2.103
2.263
2.383
2.543
2.703
2.863
3.063
3.263
3.463
3.663
3.863
4.103
4.343
4.663
4.903
-
1.545
1.749
1.97
2.225
2.522
2.862
3.245
3.67
4.095
4.605
5.2
-
1.626
1.734
1.842
1.95
2.076
2.211
2.346
2.526
2.661
2.841
3.021
3.201
3.426
3.651
3.876
4.101
4.326
4.596
4.866
5.226
5.496
5.856
6.216
-
1.706
1.934
2.181
2.466
2.799
3.179
3.606
4.081
4.556
5.126
5.791
6.551
-
1.785
1.905
2.025
2.145
2.285
2.435
2.585
2.785
2.935
3.135
3.335
3.535
3.785
4.035
4.285
4.535
4.785
5.085
5.385
5.785
6.085
6.485
6.885
7.285
7.785
-
1.905
2.16
2.435
2.753
3.124
3.548
4.025
4.555
5.085
5.721
6.463
7.311
8.265
-
2.025
2.16
2.294
2.429
2.585
2.753
2.921
3.145
3.313
3.537
3.761
3.985
4.265
4.545
4.825
5.105
5.385
5.721
6.057
6.505
6.841
7.289
7.737
8.185
8.745
9.305
9.865
-
2.145
2.429
2.736
3.089
3.502
3.974
4.505
5.095
5.685
6.393
7.219
8.163
9.225
10.41
-
143
Продолжение таблицы В.1
Номинальный
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
размер прово- 1.25
1.32
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
локи по
большей стоРасчетное сечение проволоки, мм2
роне b, мм
2
2.285 2.425 2.585
2.12
2.435
2.753
2.24
2.585 2.742 2.921 3.145 3.369
2.36
2.735
3.089
3.561
2.5
2.91
3.085 3.285 3.535 3.785 3.887 4.137
2.65
3.098
3.495
4.027
4.407
2.8
3.285 3.481 3.705 3.985 4.265 4.397 4.677 4.957
3
3.535
3.985
4.585
5.038
3.15
3.723 3.943 4.195
4.51
4.825 4.992 5.307 5.622
3.35
3.973
4.475
5.145
5.667
3.55
4.224 4.471 4.755
5.11
5.465 5.672 6.027 6.382
3.75
4.473
5.035
5.785
6.387
4
4.785 5.065 5.385 5.785 6.185 6.437 6.837 7.237
4.25
5.098
5.735
6.585
7.287
4.5
5.41
5.725 6.085 6.535 6.985 7.287 7.737 8.187
4.75
5.723
6.435
7.385
8.188
5
6.035 6.385 6.785 7.285 7.785 8.137 8.637 9.137
5.3
6.41
7.205
8.265
9.177
5.6
6.785 8.101 7.625 8.185 8.745 9.157 9.717 10.28
6
7.285
8.185
9.385
10.44
6.3
7.66
9.101 8.605 9.235 9.865 10.35 10.98 11.61
6.7
8.16
9.165
10.51
11.7
7.1
8.66
9.157 9.725 10.44 11.15 11.71 12.42 13.13
7.5
9.16
10.29
11.79
13.14
8
9.785 10.35 10.99 11.79 12.59 13.24 14.04 14.84
8.5
10.41
11.69
13.39
14.94
9
11.04 11.67 12.39 13.29 14.19 14.94 15.84 16.74
9.5
11.66
13.09
14.99
16.74
10
12.29 12.99 13.79 14.79 15.79 16.64 17.64 18.64
10.6
14.63
16.75
18.72
11.2
15.47 16.59 17.71 18.68
19.8
20.92
11.8
18.67
20.88
12.5
19.79 20.89 22.14 23.39
144
Продолжение таблицы В.1
Номинальный
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
размер прово2
2.12
2.24
2.36
2.5
2.65
2.8
3
локи по
большей стоРасчетное сечение проволоки, мм2
роне b, мм
2
2.12
2.24
2.36
2.5
2.65
2.8
5.237
3
5.638
3.15
5.937 6.315 6.693
3.35
6.337
7.141
3.55
6.737 7.163 7.589 7.829 8.326
3.75
7.137
8.037
8.826
4
7.637 8.117 8.597 8.891 9.451 10.65 10.85
4.25
8.137
9.157
10.08
11.35
4.5
8.637 9.177 9.717 10.07
10.7
11.38 12.05 12.95
4.75
9.137
10.28
11.33
12.75
5
9.637 10.24 10.84 11.25 11.95
12.7
13.45 14.45
5.3
10.24
11.51
12.7
14.29
5.6
10.84 11.51 12.18 12.67 13.45 14.29 15.13 16.25
6
11.64
13.08
14.45
16.25
6.3
12.24 12.99 13.75 14.32
15.2
16.15 17.09 18.35
6.7
13.04
14.65
16.2
18.21
7.1
13.84 14.69 15.54 16.21
17.2
18.27 19.33 20.75
7.5
14.64
16.44
18.2
20.45
8
15.64
16.6
17.56 18.33 19.45 20.65 21.85 23.45
8.5
16.64
18.68
20.7
23.25
9
17.64 18.72
19.8
20.69 21.95
23.3
24.65 26.54
9.5
18.64
20.92
23.2
26.05
10
19.64 20.84 22.04 23.05 24.45 25.95 27.45 29.45
10.6
20.84
23.38
25.95
29.13
11.2
22.04 23.38 24.73 25.88 27.45 29.13 30.81 33.05
11.8
23.24
26.07
28.95
32.49
0
12.5
24.64 26.14 27.64 24.95
30.7
32.58 34.45 36.95
145
Продолжение таблицы В.1
Номинальный
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
размер прово- 3.15
3.35
3.55
3.75
4
4.25
4.5
4.75
локи по
большей стоРасчетное сечение проволоки, мм2
роне b, мм
2
2.12
2.24
2.36
2.5
2.65
2.8
3
3.15
3.35
3.55
3.75
4
4.25
4.5
13.63
4.75
14.41
5
15.2
16.2
17.2
5.3
16.15
18.27
5.6
17.09 18.21 19.33 20.14 21.54
6
18.35
20.75
23.14
6.3
19.3
20.56 21.82 22.77 24.34 25.92 27.49
6.7
20.56
23.24
25.94
29.29
7.1
21.82 23.24 24.66 25.77 27.54 29.32 31.09 32.87
7.5
23.08
26.08
29.14
32.89
8
24.65 26.25 27.85 29.14 31.14 33.14 35.14 37.14
8.5
26.23
29.63
33.14
37.39
9
27.8
29.6
31.4
32.89 35.14 37.39 39.64 41.89
9.5
29.38
33.18
37.14
41.89
10
30.95 32.95 34.95 36.64 39.14 41.64 44.14 46.64
10.6
32.84
37.08
41.54
46.84
11.2
34.73 36.97 39.21 41.14 43.94 46.74 49.54 52.34
11.8
36.62
41.34
46.34
52.24
12.5
38.83 41.33 43.83 46.02 49.14 52.27 55.39 58.52
146
Продолжение таблицы В.1
Номинальный
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
размер прово- 3.28
3.35
3.53
3.55
3.75
3.8
4
4.1
локи по
большей стоРасчетное сечение проволоки, мм2
роне b, мм
7.1
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.6
11.2
36.97
39.21 41.14
43.94
11.6
11.8
41.34
46.34
12.5
41.33
43.83 46.02
49.14
13.2
46.31
51.94
13.5
14
46.35
49.15 51.95
55.14
14.5
15
52.7
59.14
15.6
16
53.05
56.25 59.14
63.14
16.8
54.62
58.82
63.36
68.02
18
58.56
63.06
67.92
72.94
19.5
63.48
68.35
73.62
79.09
20
79.52
22
71.68
77.18
83.12
89.34
25
81.52
87.77
94.52 99.52 101.64
26.3
92.36
99.46
106.97
28
105.92 111.94 113.94
30
113.52 119.52 122.14
32
130.34
35
-
147
Продолжение таблицы В.1
Номинальный
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
размер проволоки
4.25
4.4
4.5
4.7
4.75
5
по большей стоРасчетное сечение проволоки, мм2
роне b, мм
7.1
34.64
7.5
36.64
8
39.24
8.5
41.64
9
44.14
9.5
46.64
10
49.14
10.6
52.14
11.2
46.74
49.54
52.34
55.14
11.6
11.8
52.24
58.14
12.5
52.27
55.39
58.52
61.64
13.2
58.54
65.14
13.5
14
58.64
62.14
66.64
69.14
14.5
15
66.64
74.14
15.6
16
67.14
71.14
75.14
79.14
16.8
73.06
78.1
18
78.34
83.74
19.5
84.94
90.79
20
99.14
22
95.94
102.54
25
109.14
116.4
124.14
26.3
114.86
122.75
28
122.34
130.74
30
131.14
140.14
149.14
32
139.94
149.54
35
153.14
163.64
-
148
Продолжение таблицы В.1
Номинальный
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
размер проволоки
5.1
5.3
5.5
5.6
6
6.5
по большей стоРасчетное сечение проволоки, мм2
роне b, мм
7.1
7.5
8
41.54
43.94
8.5
46.74
9
46.84
49.54
9.5
52.34
10
52.14
55.14
10.6
58.5
11.2
58.50
61.84
11.6
11.8
65.22
12.5
65.39
69.14
13.2
73.06
13.5
14
73.34
77.54
14.5
93.39
15
83.14
15.6
100.54
16
83.94
88.74
95.14
16.8
84.82
91.54
99.94
108.34
18
90.94
98.14
107.14
116.14
19.5
98.59
106.39
116.14
125.89
20
119.14
22
111.34
120.14
131.14
142.14
25
126.64
136.64
149.14
161.64
26.3
133.27
143.79
158.94
170.09
28
141.94
153.14
167.14
181.14
30
152.14
164.14
32
162.34
175.14
35
-
149
Продолжение таблицы В.1
Номинальный
Номинальный размер проволоки по меньшей стороне a, мм
размер проволоки
7
8
9
10
11
12.5
по большей стоРасчетное сечение проволоки, мм2
роне b, мм
10
10.8
96.34
11.2
11.6
103.54
11.8
12.5
99.14
111.64
124.14
136.66
155.41
13.2
13.5
93.64
107.14
120.64
14
14.5
100.64
115.14
129.64
15
15.6
108.34
123.94
139.54
154.14
16
127.14
16.8
11.74
133.54
18
12.14
143.14
19.5
135.64
155.14
20
159.14
22
153.14
25
174.14
26.3
183.24
28
195.14
30
32
35
-
150
Таблица В.2 – Максимальная толщина изоляции обмоточных проводов
Двусторонняя толщина изоляции прямоугольного провода при меньшей стороне сечения
Марка провода
голого провода, мм
0.85 – 1.9
2.12 – 3.75
4 – 5.6
ПБД
0.27
0.33
0.44
АПБД
0.27
0.33
0.44
ПЭЛБО
ПЭЛШО, ПЕЛШКО
ПСД, ПСДК
0.27
0.33
0.4
ПСДТ
ПСДКТ
0.22
ПДА
0.4
0.4
0.4
ПЭВП, ПЭМП,
0.1 – 0.12
0.15
ПЭВППИ, ПЭТВП
ППТБО, ППЛБО
0.45
0.45
0.5
151
Приложение Г
(справочное)
Кривые намагничивания для зубцов и ярма асинхронных
двигателей
Таблица Г.1 - Кривая намагничивания для зубцов асинхронных двигателей
(сталь 2013)
0.0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
В, Тл
Н. А/м
0.4
124
127
130
133
136
138
141
144
147
150
0.5
154
157
160
164
167
171
174
177
180
184
0.6
188
191
194
198
201
205
208
212
216
220
0.7
223
226
229
233
236
240
243
247
250
253
0.8
256
259
262
265
268
271
274
277
280
283
0.9
286
290
293
297
301
304
308
312
316
320
1.0
324
329
333
338
342
346
350
355
360
365
1.1
370
375
380
385
391
396
401
406
411
417
1.2
424
430
436
442
448
455
461
467
473
479
1.3
486
495
504
514
524
533
563
574
584
585
1.4
586
598
610
622
634
646
658
670
683
696
1.5
709
722
735
749
763
777
791
805
820
835
1.6
850
878
906
934
962
990 1020 1050 1080 1110
1.7
1150 1180 1220 1250 1290 1330 1360 1400 1440 1480
1.8
1520 1570 1620 1670 1720 1770 1830 1890 1950 2010
1.9
2070 2160 2250 2340 2430 2520 2640 2760 2890 3020
При магнитной индукции В<0.4 Тл кривая намагничивания выражается
уравнением Н=310·В
Таблица Г.2 - Кривая намагничивания для ярма асинхронных двигателей
(сталь 2013)
0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
В, Тл
Н, А/м
0.4
52
53
54
55
56
58
59
60
61
62
0.5
64
65
66
67
69
71
72
74
76
78
0.6
80
81
83
85
87
89
91
93
95
97
0.7
100
102
104
106
108
111
113 115
118
121
0.8
124
126
129
132
135
138
140 143
146
149
0.9
152
155
158
161
164
168
171 174
177
181
1.0
185
188
191
195
199
203
206 209
213
217
1.1
221
225
229
233
237
241
245 249
253
257
1.2
262
267
272
277
283
289
295 301
307
313
1.3
320
327
334
341
349
357
365 373
382
391
1.4
400
410
420
430
440
450
464 478
492
506
1.5
520
542
564
586
608
630
654 678
702
726
1.6
750
788
826
864
902
940
982 1020 1070 1110
1.7 1150 1220 1290 1360 1430 1500 1600 1700 1800 1900
152
Таблица Г.3 - Кривая намагничивания для зубцов асинхронных двигателей
(стали 2212 и 2312)
0.0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
В, Тл
Н. А/м
0.4
140
143
146
149
152
155
158
161
164
171
0.5
174
177
180
184
186
190
192
196
198
202
0.6
204
209
213
216
221
224
229
233
237
241
0.7
245
249
253
257
262
267
272
277
282
287
0.8
292
297
302
306
311
316
322
326
331
337
0.9
342
347
353
360
366
372
379
384
390
396
1.0
403
409
417
425
433
440
450
460
470
477
1.1
488
497
509
517
527
537
547
559
570
582
1.2
593
602
613
626
638
651
663
677
695
710
1.3
724
738
755
770
790
804
820
840
857
879
1.4
897
917
936
955
977 1000 1020 1040 1060 1090
1.5
1120 1150 1170 1210 1240 1270 1310 1330 1370 1410
1.6
1450 1490 1530 1560 1610 1650 1690 1750 1790 1840
1.7
1900 1940 2000 2070 2140 2220 2300 2380 2500 2600
1.8
2700 2810 2930 3060 3190 3320 3550 3690 3840 4000
1.9
4160 4350 4600 4800 5030 5330 5430 5790 6130 6420
При магнитной индукции В<0.4 Тл кривая намагничивания выражается
уравнением Н=350·В
Таблица Г.4 - Кривая намагничивания для ярма асинхронных двигателей
(стали 2212 и 2312)
0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
В, Тл
Н, А/м
0.4
89
91
93
94
96
98
100
102
104
106
0.5
108
110
113
115
118
120
122
124
126
128
0.6
131
134
136
139
141
144
147
150
153
156
0.7
159
162
166
169
172
176
180
183
186
190
0.8
194
198
201
204
208
212
216
220
223
227
0.9
231
235
239
243
248
252
255
260
265
269
1.0
274
279
284
289
295
300
305
311
318
323
1.1
332
338
344
351
357
367
374
382
390
398
1.2
410
418
426
435
444
455
466
475
487
498
1.3
509
521
533
546
558
572
585
600
618
635
1.4
656
675
695
717
740
763
789
815
843
870
1.5
905
934
965 1000 1040 1090 1130 1190 1240 1290
1.6
1370 1440 1520 1590 1660 1720 1820 1910 2010 2100
1.7 2180 2310 2410
2550 2610 2720 2840 2980 3130 3290
1.8 3460 3630 3800 3970 4140 4301 4490 4670 4850 5040
153
Таблица Г.5 - Кривая намагничивания для зубцов асинхронных двигателей
(сталь 2411)
0.0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
В, Тл
Н. А/м
0.4
72
73
74
75
77
78
79
80
81
82
0.5
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
0.6
93
94
95
96
97
98
99
101
102
104
0.7
105
106
108
110
111
113
115
117
118
120
0.8
122
124
126
128
130
132
134
136
138
140
0.9
142
144
147
149
151
155
158
160
163
165
1.0
168
171
175
177
180
184
188
191
196
200
1.1
204
207
212
216
222
227
232
237
242
247
1.2
254
259
265
272
277
284
291
298
307
316
1.3
323
333
341
351
361
372
383
394
404
421
1.4
425
432
461
480
497
518
537
554
573
596
1.5
622
644
673
700
728
756
795
828
859
890
1.6
932
976 1020 1070 1130 1180 1260 1350 1440 1520
1.7
1630 1740 1870 2020 2130 2300 2450 2630 2830 3040
1.8
3190 3410 3590 3830 4100 4400 4600 4800 5100 5400
1.9
5700 6000 6300 6600 6900 7250 7600 7950 8300 8700
При магнитной индукции В<0.4 Тл кривая намагничивания выражается
уравнением Н=180·В
Таблица Г.6 - Кривая намагничивания для ярма асинхронных двигателей
(сталь 2411)
0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
В, Тл
Н, А/м
0.4
48
48
49
50
51
51
52
53
53
54
0.5
55
56
56
57
58
59
60
61
61
62
0.6
63
64
65
66
67
68
69
69
70
71
0.7
72
72
73
74
75
76
76
77
78
79
0.8
81
82
83
84
85
87
88
90
92
94
0.9
96
98
100
102
104
105
107 109
112
114
1.0
116
118
121
124
126
129
132 136
139
143
1.1
146
150
154
158
162
167
172 176
182
188
1.2
192
198
204
210
216
222
230 238
246
260
1.3
272
288
300
316
330
340
358 370
386
399
1.4
410
440
460
490
530
570
610 660
710
770
1.5
820
890
960
1030 1100 1170 1230 1310 1400 1480
1.6 1560 1640 1730 1820 1920 2000 2100 2260 2440 2600
1.7 2800 2960 3100 3260 3400 3580 3740 3900 4100 4300
1.8 4500 4700 5000 5300 5500 5800 6100 6400 6800 7200
154
Bz`2.5
Тл
Кпх=4
Кпх=3,8
2,452.45
Кпх=3,4
Кпх=3
Кпх=2,6
2,402.4
Кпх=2,2
2,352.35
Кпх=1,8
2,302.3
Кпх=1,4
B1z'i  j
B2z'i  j
Bz`, Tl
B3z'i  j
Кпх=1
B4z'i  j
2,252.25
B5z'i  j
B6z'i  j
B7z'i  j
2,2
B8z'
i
i  j 2.2
B9z'
j
i j
2,152.15
2,102.1
2,052.05
2,00
2
2
000
2000
4000
4
6000
8000
8
1 10
4
H, A/m
1.2 10
Hi  j
Steel - 2013
4
12
1.4 10
4
1.6 10
4
16
1.8 10
4
2 10
4
кA/м 20
2.2 10
4
2.210
Н
Рисунок Г1 - Кривые намагничивания зубцов асинхронных двигателей
(сталь 2013)
155
4
2.5
Bz`
Тл
Кпх=4,0
Кпх=3,8
2.45
2,45
Кпх=3,4
Кпх=3,0
2,402.4
Кпх=2,6
Кпх=2,2
2,352.35
Кпх=1,8
2,302.3
Кпх=1,4
Кпх=1
B1z'i  j
2,252.25
B2z'i  j
Bz`, Tl
B3z'i  j
B4z'i  j
2,22.2
B5z'i  j
B6z'i  j
B7z'i  j
2,152.15
iB8z'i  j
B9z'
j i j
2,102.1
2,052.05
2,00 2
1,951.95
1.9 1.9
1,90
0
0
0
5000
1 10
4
1
1.5 10
4
2 10
2.5 10
Hi  j
H, A/m Steel - 2013
4
2
4
3 10
4
3

4
3.5 10
кA/м
H
Рисунок Г2 - Кривые намагничивания зубцов асинхронных двигателей
(сталь 2211, 2312)
156

4
44 410104
Bz`2.6
Тл
Кпх=4,0
Кпх=3,8
2.55
Кпх=3,4
2,52.5
Кпх=3,0
2.45
Кпх=2,6
Кпх=2,2
2,42.4
Кпх=1,8
2.35
Кпх=1,4
B1z'i  j
2,3
B2z'i  j 2.3
Кпх=1,0
Bz`, Tl
B3z'i  j
B4z'i  j
2.25
B5z'i  j
B6z'i  j
2,2
B7z'i  j 2.2
iB8z'i  j
B9z'
j
i j
2.15
2,12.1
2.05
2,0 2
1.95
1,9
1.9 1.9
0
0
0
5000
1 10
4
10
1.5 10
4
2 10
4
20
2.5 10
4
4
3 10
3.5 10
Hi  j
H, A/m Steel - 2013
4
30
Н
4 10
4
40
4.5 10
4
5 10
5.5 10
6 10
50 кA/м
60
4
4
4
3
6010
Рисунок Г3 - Кривые намагничивания зубцов асинхронных двигателей
(сталь 2411)
157
Приложение Д
(справочное)
Размеры, масса и грузоподъёмность рым-болтов (ГОСТ 4751-73)
d3
l1
d2
l
h1 h
d1
d
d4
Рисунок Д.1 - Рым-болт
Таблица Д.1
Условное
обозначение
резьбы, мм
М8
М10
М12
М16
М20
М24
М30
М36
М42
М48
М56
158
Размеры, мм
d1
d2
36 20
45 25
54 30
63 35
72 40
90 50
108 60
126 70
144 80
162 90
180 100
l1
d3
d4
h
h1
l
(не менее)
8
10
12
14
16
20
24
28
32
36
40
20
25
30
36
40
50
63
75
85
95
105
12
16
18
20
24
29
37
43
50
52
60
6
8
10
12
14
16
18
22
25
30
34
18
21
25
32
38
45
55
63
72
82
95
12
15
19
25
29
35
44
51
58
68
78
Допустимая
Масса,
масса
кг
машины
кг
0,05
120
0,12
200
0,19
300
0,31
550
0,50
850
0,87
1250
1,58
2000
2,43
3000
3,72
4000
5,54
5000
8,09
6200
Приложение Е
(справочное)
Подшипники качения
Таблица Е.1 - Шарикоподшипники радиальные однорядные по ГОСТ 8338-75
Условное
обозначение подшипника
d, мм
D, мм
В, мм
r, мм
C, Н
С0 , Н
n, об/мин
4 600
4 700
5 850
7 400
9 800
10 800
15 000
19 700
25 100
25 200
27 000
33 400
40 400
44 000
48 000
51 000
56 000
64 000
74 000
84 000
94 000
2 610
2 650
3 470
4 400
6 200
6 950
10 000
13 600
17 800
17 800
19 800
25 100
30 900
34 000
37 400
41 000
44 500
53 100
60 500
69 500
79 000
20 000
20 000
16 000
16 000
12 500
10 000
10 000
8 000
6 300
6 300
6 300
5 000
5 000
5 000
4 000
4 000
4 000
4 000
3 150
3 150
3 150
6 250
7 500
8 750
10 700
12 250
17 250
21 600
25 700
31 300
37 000
47 500
55 000
63 000
3 750
4 640
5 400
6 670
7 780
11 400
14 800
17 550
22 200
26 200
35 600
41 800
48 400
20 000
16 000
16 000
12 500
12 500
10 000
8 000
8 000
6 300
6 300
5 000
5 000
4 000
Легкая серия
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
10
12
15
17
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
30
32
35
40
47
52
62
72
80
85
90
100
110
120
125
130
140
150
160
170
180
9
10
11
12
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
28
30
32
34
1
1
1
1
1,5
1,5
1,5
2,0
2,0
2,0
2,0
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,0
3,5
3,5
Средняя серия
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
10
12
15
17
20
25
30
35
40
45
50
55
60
35
37
42
47
52
62
72
80
90
100
110
120
130
11
12
13
14
15
17
19
21
23
25
27
29
31
1,0
1,5
1,5
1,5
2,0
2,0
2,0
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,5
159
Продолжение таблицы Е.1
Условное
обозначение подшипника
d, мм
D, мм
В, мм
r, мм
C, Н
С0 , Н
n, об/мин
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
324
326
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
215
225
240
260
280
33
35
37
39
41
43
45
47
49
50
55
58
3,5
3,5
3,5
3,5
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
5,0
71 300
80 200
87 500
94 600
102 000
110 000
117 600
134 000
141 000
158 000
167 000
176 500
55 600
63 200
71 500
80 200
89 400
99 000
109 000
130 000
142 000
167 000
180 000
194 000
4 000
4 000
3 150
3 150
3 150
3 150
2 500
2 500
2 500
2 500
2 000
1 600
17 500
28 600
36 500
43 000
49 500
59 300
67 200
77 300
84 000
91 000
111 000
117 000
126 000
134 000
11 900
20 400
26 800
31 300
36 400
45 500
52 000
62 500
70 000
78 000
105 000
115 000
125 000
136 000
10 000
8 000
6 300
6 300
5 000
5 000
4 000
4 000
3 150
3 150
3 150
3 150
2 500
2 500
Тяжелая серия
403
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
17
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
62
80
90
100
110
120
130
140
150
160
180
190
200
210
17
21
23
25
27
29
31
33
35
37
42
45
48
52
2,0
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,5
3,5
3,5
3,5
4,0
4,0
4,0
5,0
Таблица Е.2 - Роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими
роликами по ГОСТ 8328-75
Условное обозначение подшипника
d, мм
D, мм
В, мм
r, мм
C, Н
С0 , Н
n, об/мин
5 520
11 700
13 200
17 000
25 000
33 000
3 020
7 250
8 450
11 200
17 200
23 500
16 000
12 500
10 000
10 000
8 000
8 000
Легкая узкая серия
2202, 32202, 42202
2204, 32204, 42204
2205, 32205, 42205
2206, 32206, 42206
2207, 32207, 42207
2208, 32208, 42208
160
15
20
25
30
35
40
35
47
52
62
72
80
11
14
15
16
17
18
1,0
1,5
1,5
1,5
2,0
2,0
Продолжение таблицы Е.2
Условное обозначение подшипника
d, мм
D, мм
В, мм
r, мм
C, Н
С0 , Н
n, об/мин
2209, 32209, 42209
2210, 32210, 42210
2211, 32211, 42211
2212, 32212, 42212
2213, 32213, 42213
2214, 32214, 42214
2215, 32215, 42215
2216, 32216, 42216
2217, 32217, 42217
2218, 32218, 42218
- 32219, 42219
2220, 32220, - 32221, 42221
2222, 32222, 2224, 32224, 42224
2226, 32226, 42226
2228, 32228, 42228
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
120
130
140
85
90
100
110
120
125
130
140
150
160
170
180
190
200
215
230
250
19
20
21
22
23
24
25
26
28
30
32
34
36
38
40
40
42
2,0
2,0
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,0
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
4,0
4,0
34 300
38 000
43 000
53 700
61 000
67 500
76 500
78 000
97 000
119 000
130 000
132 500
160 000
185 000
209 000
217 000
254 000
25 200
28 600
32 300
42 000
47 600
47 700
60 000
62 300
80 900
99 000
109 000
109 000
137 000
159 000
185 000
195 000
232 000
6 300
6 300
6 300
5 000
5 000
4 000
4 000
4 000
3 150
3 150
3 150
2 500
2 500
2 500
2 500
2 000
2 000
22 200
29 600
33 400
40 200
55 500
64 000
82 500
98 000
103 000
121 000
139 000
147 000
175 000
190 000
206 000
238 000
301 000
380 000
424 000
469 000
541 000
764 000
860 000
14 500
20 200
22 800
28 000
40 000
46 500
61 500
75 800
78 800
95 500
110 000
118 500
143 000
157 000
171 500
197 000
257 000
332 000
374 000
419 000
497 000
724 000
818 000
8 000
8 000
6 300
6 300
6 300
5 000
5 000
4 000
4 000
4 000
3 150
3 150
3 150
2 500
2 500
2 500
2 000
2 000
2 000
1 600
1 600
1 250
1 250
36 700
40 900
27 000
30 600
8 000
8 000
Средняя узкая серия
2305, 32305, 42305
2306, 32306, 42306
2307, 32307, 42307
2308, 32308, 42308
2309, 32309, 42309
2310, 32310, 42310
2311, 32311, 42311
2312, 32312, 42312
2313, 32313, 42313
2314, 32314, 42314
2315, 32315, 42315
2316, 32316, 42316
2317, 32317, 42317
2318, 32318, 42318
2319, 32319, 42319
2320, 32320, 42320
2322, 32322, 42322
2324, 32324, 42324
2326, 32326, 42326
2328, 32328, 42328
2332, 32332, 42332
2336, 32336, 42336
2340, 32340, 42340
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
110
120
130
140
160
180
200
62
72
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
215
240
260
280
300
340
380
420
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
50
55
58
62
68
75
80
2,0
2,0
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
5,0
5,0
5,0
5,0
6,0
Средняя широкая серия
2605, 32605, 42605
2606, 32606, 42606
25
30
62
72
24
27
2,0
2,0
161
Продолжение таблицы Е.2
Условное обозначение подшипника
d, мм
D, мм
В, мм
r, мм
C, Н
С0 , Н
n, об/мин
2607, 32607, 42607
2608, 32608, 42608
2609, 32609, 42609
2610, 32610, 42610
2611, 32611, 42611
2612, 32612, 42612
2613, 32613, 42613
2615, 32615, 42615
2616, 32616, 42616
2617, 32617, 42617
2618, 32618, 42618
2620, 32620, 42620
2622, 32622, 42622
2624, 32624, 42624
2626, 32626, 42626
2630, 32630, 42630
2634, 32634, 42634
35
40
45
50
55
60
65
75
80
85
90
100
110
120
130
150
170
80
90
100
110
120
130
140
160
170
180
190
215
240
260
280
320
360
31
33
36
40
43
46
48
55
58
60
64
73
80
86
93
108
120
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,5
3,5
3,5
3,5
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
5,0
5,0
5,0
45 800
59 900
77 700
102 000
113 000
137 000
149 000
208 000
220 000
254 000
265 000
356 000
264 000
548 000
650 000
753 000
1 040 000
34 200
46 600
61 500
85 500
92 500
116 000
126 500
183 000
198 000
230 000
240 000
336 000
450 000
532 000
650 000
757 000
1 080 000
6 300
6 300
6 300
5 000
5 000
4 000
4 000
3 150
3 150
3 150
2 500
2 500
2 000
2 000
2 000
1 600
1 250
10 000
108 000
121 000
143 000
183 000
212 000
244 000
266 000
300 000
320 000
360 000
400 000
445 000
557 000
670 000
725 000
75 000
82 000
101 000
112 000
147 000
173 000
200 000
221 000
252 000
273 000
310 000
345 000
388 000
500 000
605 000
655 000
4 000
4 000
4 000
3 150
3 150
3 150
2 500
2 500
2 500
2 500
2 000
2 000
2 000
2 000
1 250
1 250
Тяжелая серия
32410, 42410
2411, 32411, 42411
2412, 32412, 42412
2413, 32413, 42413
2414, 32414, 2415, 32415, 42415
2416, 32416, 2417, 32417, 42417
2418, 32418, 42418
- 32419, 2420, 32420, 42420
2421, 32421, 42421
2422, 32422, 42422
2424, 32424, 42424
- 32426, 42426
- 32428, 42428
162
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
120
130
140
130
140
150
160
180
190
200
210
225
240
250
260
280
310
340
360
31
33
35
37
42
45
48
52
54
55
58
60
65
72
78
82
3,5
3,5
3,5
3,5
4
4
4
5
5
5
5
5
5
6
6
6
Таблица Е.3 - Подшипники шариковые радиальные однорядные с двумя
уплотнениями (ГОСТ 8882-75)
Условное
обозначение подшипника
d, мм
D, мм
В, мм
r, мм
C, Н
С0 , Н
n, об/мин
Лёгкая широкая серия
180500
180501
180502
180503
180504
180505
180506
180508
180509
10
12
15
17
20
25
30
40
45
30
32
35
40
47
52
62
80
85
14
1,0
4 590
14
1,0
4 690
14
1,0
5 220
16
1,0
7 360
18
1,5
8 220
18
1,5
10 800
20
1,5
11 600
23
2,0
23 200
23
2,0
24 100
Средняя широкая серия
2 670
2 670
3 030
4 410
5 000
6 950
7 740
17 750
17 850
8 000
8 000
6 300
6 300
5 000
4 000
4 000
3 150
3 150
180602
180603
180604
180605
180606
180607
180608
180609
180610
180611
180612
15
17
20
25
30
35
40
45
50
55
60
42
47
52
62
77
80
90
100
110
120
130
17
19
21
24
27
31
33
35
40
43
46
5 410
6 680
7 800
11 400
14 800
17 550
22 200
26 200
35 600
41 800
48 500
8 000
8 000
10 000
7 500
6 000
5 500
4 500
4 500
4 100
4 000
3 400
1,5
1,5
2,0
2,0
2,0
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,5
8 750
10 700
12 250
17 250
21 600
25 700
30 600
37 100
47 600
54 900
62 900
163
Приложение Ж
(справочное)
Упругие втулочно-пальцевые муфты
L
Рисунок Ж.1
164
22
28
32
38
42
45
48
55
60
100
120
140
140
170
170
190
190
220
104
125
165
165
226
226
226
226
286
1-4
1-5
1-5
1-5
2-6
2-6
2-6
2-6
2-6
28
42
42
42
55
55
55
55
55
25
32
32
32
42
42
42
42
42
68
84
100
100
120
120
140
140
170
5600
4750
4000
4000
3350
3350
3000
3000
2650
2,140
4,400
7,330
6,970
13,27
12,93
18,04
17,12
27,95
Динамический
момент инерции, кг·м2
54
127
235
235
440
440
685
685
1080
Масса, кг
Наибольшая
частота вращения, об/мин
МУВП 1-22
МУВП 1-28
МУВП 1-32
МУВП 1-38
МУВП 1-42
МУВП 1-45
МУВП 1-48
МУВП 1-55
МУВП 1-60
Наибольший
крутящий момент, Н·м
Таблица Ж.1 - Размеры, масса, динамический момент инерции и наибольший
допустимый крутящий момент упругих втулочно-пальцевых муфт
Размеры, мм
Условное
обозначеd
D
L
B B1 l1 D1
ние
0,002
0,006
0,014
0,014
0,039
0,039
0,064
0,064
0,130
65
70
75
80
85
90
95
100
110
120
125
130
140
150
220
250
250
320
320
320
320
400
400
400
500
500
500
500
286
288
288
350
350
350
350
432
432
432
515
515
515
515
2-6
2-8
2-8
2-10
2-10
2-10
2-10
2-12
2-12
2-12
2-15
2-15
2-15
2-15
55
70
70
85
85
85
85
110
110
110
130
130
130
130
170
190
190
190
242
242
242
242
300
300
380
380
380
380
1080
1960
1960
3920
3920
3920
3920
7850
7850
7850
11000
11000
11000
11000
2650
2240
2240
1700
1700
1700
1700
1400
1400
1400
1120
1120
1120
1120
27,17
38,43
37,29
83,21
81,64
80,01
78,26
161,8
156,9
151,6
272,9
269,3
291,0
282,9
Динамический
момент инерции, кг·м2
42
58
58
75
75
75
75
90
90
90
110
110
110
110
Масса, кг
D1
Наибольшая
врачастота
щения, об/мин
МУВП 1-65
МУВП 1-70
МУВП 1-75
МУВП 1-80
МУВП 1-85
МУВП 1-90
МУВП 1-95
МУВП 1-100
МУВП 1-110
МУВП 1-120
МУВП 1-125
МУВП 1-130
МУВП 1-140
МУВП 1-150
l1
Наибольший
крутящий момент, Н·м
Продолжение таблицы Ж.1
Размеры, мм
Условное
обозначеd
D
L
B B1
ние
0,130
0,240
0,0240
0,810
0,810
0,810
0,810
2,45
2,45
2,45
6,75
6,75
7,1
7,1
165
Приложение И
(справочное)
Клиноремённые шкивы
Исполнение 1
Исполнение 2
Рисунок И.1
Таблица И.1 – Размеры, масса и динамический момент инерции клиноремённых
шкивов
УсловДинамичеРазмеры,
мм
ное
ский мо- Испол Номер норМасса,
обомент
полмали машикг
значе- d D B
инерции, нение ностроения
l
l1 d1
ние
кг·м2
121001
121008
121010
121023
221029
221073
321070
324075
166
14
22
28
32
38
42
48
55
112
112
112
125
140
200
224
224
16
40
40
40
38
68
105
105
30 32
50 56 40
60 50
80 60
80 80
110 80
110 80
110 130 100
1,06
1,71
1,95
2,81
5,40
7,81
14,0
15,5
0,0015
0,0030
0,0030
0,0050
0,0110
0,0430
0,1050
0,1090
1
2
1
1
1
1
1
2
МН 4437-63
”
”
”
МН 4440-63
”
МН 4443-63
”
Продолжение таблицы И.1
Условное
обозначе- d
ние
421030
421031
421051
421052
60
65
70
75
Размеры, мм
ДинамичеИспол
Масса, ский момент
полкг
инерции,
нение
кг·м2
D
B
l
l1
d1
250
250
280
280
138
138
164
164
140
140
140
140
-
125 28,0
125 27,5
125 34,1
125 33,50
0,2300
0,2300
0,3900
0,3900
1
1
1
1
Номер нормали машиностроения
МН 4446-63
”
”
”
167
Приложение К
(справочное)
Установочные размеры асинхронных двигателей на лапах
Таблица К.1
Высота оси вращения
Допуск
b10
56
63
71
80
90
-0,5
-0,5
-0,5
-0,5
-0,5
90
100
112
125
140
100
-0,5
160
112
-0,5
190
132
-0,5
216
160
-0,5
254
180
-0,5
279
200
-0,5
318
225
-0,5
356
250
-0,5
404
280
-1
457
315
-1
508
Номинальное
значение
168
Условное
обозначение длины
сердечника
l10
l31
d10
S
L
S
L
S
M
L
S
M
L
S
M
L
S
M
L
S
M
L
S
M
L
S
M
L
S
M
L
S
M
L
71
80
90
100
100
125
112
140
114
140
159
140
178
203
178
210
254
203
241
279
228
267
305
286
311
356
311
349
406
368
419
457
406
457
508
36
40
45
50
56
56
63
63
70
70
70
89
89
89
108
108
108
121
121
121
133
133
133
149
149
149
168
168
168
190
190
190
216
216
216
5,8
7
7
10
10
10
12
12
12
12
12
12
12
12
15
15
15
15
15
15
19
19
19
19
19
19
24
24
24
24
24
24
28
28
28
Продолжение таблицы К.1
Высота оси вращения
Номинальное
значение
Допуск
b10
355
-1
610
400
-1
686
Условное
обозначение длины
сердечника
l10
l31
d10
S
M
L
S
M
L
-
500
560
630
560
630
710
800
900
254
254
254
280
280
280
280
280
28
28
28
35
35
35
35
35
169
Приложение Л
(обязательное)
Пример оформления листа “Техническое задание”
Техническое задание
Спроектировать трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым
ротором со следующими номинальными данными:
номинальная мощность P2н  7.5кВт ;
- номинальное напряжение U1н  220 / 380В (соединение  Y );
- номинальная частота сети f  50 Гц ;
- число полюсов 2 р  6 ;
- режим работы асинхронного двигателя S1 (продолжительный);
- исполнение по степени защищённости IP 44 ;
- исполнение по способу охлаждения IC 0141;
- конструктивное исполнение IM 1001;
- климатическое исполнение и категория размещения ХЛ 3.
Машина должна удовлетворять требованиям ГОСТ Р 52776-2007 и
иметь рабочие и пусковые характеристики, удовлетворяющие требованиям,
предъявляемым к машинам серии AIP .
-
Разработать чертёж общего вида асинхронного двигателя (лист 1).
Схема обмотки статора, характеристики двигателя, эскизы пазов статора
и ротора (лист 2).
Дата выдачи задания "___"_______________20__г.
Руководитель
Чернобай И.Л.
Исполнитель
студент группы 16ЭЭ(ба)ЭМ
Иванов В.П.
Срок защиты проекта "___"_______________20__г.
170