Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
(расчет геометрических размеров и обмоток)
Методические указания к курсовой работе
(для специальности 5В071800 ) - Электроэнергетика

Алматы 2014

СОСТАВИТЕЛИ: Р.М.Шидерова, А.Н.Бестерекова, Э.Б. Даркембаева Электрические машины. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (Расчет геометрических размеров и обмоток). Методические указания к курсовой работе (для студентов специальности 5В071800 – Электроэнергетика).- Алматы: АУЭС, 2014.–35с.

Методические указания содержат варианты задания на курсовую работу, определение главных размеров асинхронного двигателя, расчет обмоток статора и ротора и включают в себя необходимые справочные материалы и таблицы [1].

Методические указания предназначены для студентов специальности 5В071800 – Электроэнергетика.

Ил. 10, табл. 15, библ. – 7 назв.

Рецензент: доктор технических наук, профессор П.И. Сагитов

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинского университета энергетики и связи» на 2014 г.

Содержание

	Введение	4
1	Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок	6
2	Определение числа пазов статора и расчет обмотки статора	12
3	Расчет размеров пазов статора	16
4	Расчет размеров сердечника, числа пазов и обмотки фазного ротора	25
5	Расчет размеров пазов ротора	28
6	Короткозамыкающие кольца	30
	Приложения	33
	Список литературы	35

Введение

Курсовая работа должна научить студента применять полученные теоретические знания при решении конкретной инженерной задачи - проектировании асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором общепромышленного назначения.

Курсовая работа должна содержать:

а) задание на курсовую работу;

б) расчетную записку, содержащую электромагнитный расчет, эскизы, поясняющие основные решения, таблицы, в которые сводятся основные и расчетные данные. Текст должен содержать расчетные формулы в общем виде. У каждой величины, являющейся результатом вычислений, должна быть указана размерность.

Все расчеты выполняются на ЭВМ. При выполнении курсовой работы следует пользоваться рекомендуемой литературой.

Курсовая работа, выполненная не по заданию, соответствующему цифрам шифра и первой букве фамилии, должна быть выполнена заново. На обложке пояснительной записки обязательно должен быть указан шифр.

Вариант задания выбирается по таблицам В.1 - выбираем номинальную мощность, по таблице В.2 – выбираем линейное напряжение и по таблице В.3 – выбираем синхронную частоту вращения.

Таблица В.1

Начальная буква фамилии студента	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	П	Р	С	Т	У	Ф	Х
Номинальная мощность (кВт) Р_2Н	1,3	1,7	2,3	2,8	3,0	3,5	4,1	13,5	14,5	15,5	17,2	19,5	24,0	29,0
Начальная буква фамилии студента	З	И	К	Л	М	Н	О	Ц	Ч	Ш	Щ	Э	Ю	Я
Номинальная мощность (кВт) Р_2Н	5,0	5,5	6,5	8,0	8,7	10,0	11,8	32,0	34,0	39,0	42,7	52,0	55,0	60,0

Таблица В.2

Предпоследняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Линейное напряжение питающей сети (В)	380	380	380	380	380	380	380	380	380	380
Соединение обмотки статора	Y	Δ	Δ	Y	Δ	Y	Y	Δ	Y	Δ

Таблица В.3

Последняя цифра шифра

Синхронная частота вращения, n₁ (об/мин)

3000

1500

1000

750

3000

1000

1500

750

3000

1500

Примечание - В задании приведено линейное напряжение - U_1Л;

фазное напряжение - U_1Ф зависит от способа соединения обмотки статора.

1 Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

1.1 Число пар полюсов .

1.2 Высоту оси вращения h предварительно определяют по таблице 1.1

для заданных значений P_2н и 2p в зависимости от исполнения двигателя (исполнение двигателя выбирают самостоятельно).

1.3 Наружный диаметр сердечника статора по таблице 1.2.

1.4 Внутренний диаметр сердечника D:

где коэффициент K_D определяется по таблице 1.3.

Таблица 1.1- Увязка мощности и высоты оси вращения двигателей серии 4А

Высота оси вращения, h,(мм)

Условная длина сердечника

Номинальная мощность Р_2Н кВт при числе полюсов 2p

0,75

1,1

0,55

0,75

0,37

0,55

0,25

1,5

2,2

1,1

1,5

0,75

1,1

0,37

0,55

L A(B)

2,2

1,5

0,75

(1,1)

100

5,5

2,2

1,5

112

MA(B)

7,5

5,5

(4)

(3)

132

7,5

5,5

7,5

5,5

160

18,5

7,5

180

18,5

200

18,5

Продолжение таблицы 1.1

Высота оси вращения, h,(мм)

Условная длина сердечника

Номинальная мощность Р_2Н кВт при числе полюсов 2p

225

250

280

110

132

110

132

315

160

200

160

200

110

132

110

355

250

315

250

315

160

200

132

160

110

Таблица 1.2 – Внешние диаметры статоров асинхронных двигателей для различных высот оси вращения

h,мм	56	63	71	80	90
D_а,м	0,08-0,096	0,1-1,08	0,116-0,122	0,131-0,139	0,149-0,157
h,мм	100	112	132	160	180
D_а,м	0,168-0,175	0,191-0,197	0,225-0,233	0,272-0,285	0,313-0,322
h,мм	200	225	250	280	315	255
D_а,м	0,349-0,359	0,392-0,406	0,437-0,452	0,52-0,53	0,59	0,66

Таблица 1.3 - Значения коэффициента K_D

2р	2	4	6	8	10-12
К_D	0,52-0,6	0,62-0,68	0,7-0,72	0,72-0,75	0,75-0,77

1.5 Полюсное деление τ, м

1.6 Расчетная мощность асинхронного двигателя (кВА)

Предварительные значения η и cosφ₁ могут быть взяты по рисунку 1.2, а - по рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 – Значения коэффициента

1.7 Рекомендации по выбору В_δ и А представлены на рисунке 1.3 и 1.4.

1.8 Значения коэффициента полюсного перекрытия α_δи коэффициента формы поля k_В предварительно принимают равными:

1.9 Тип обмотки выбирается по таблице 2.1. Предварительное значение обмоточного коэффициента К_об1выбирают в зависимости от типа обмотки статора. Для однослойных обмоток - К_об1 =0,95…0,96; для двухслойных при -2р=2 обмоточный коэффициент К_об1 =0,82…0,86, а при большей полюсности - К_об1 =0,91…0,92.

1.10 Синхронная угловая частота двигателя Ω, рад/сек:

где n₁ - синхронная частота вращения, об⁄мин;

f₁- частота питания, Гц.

1.11 Расчетная длина магнитопровода, м:

1.12 Критерием правильности выбора главных размеров D и l_δ служит отношение , которое обычно находится в пределах, указанных на рисунке 1.5 для принятого исполнения машины. Если λ оказывается чрезмерно большим, то следует повторить расчет для ближайшего из стандартного ряда бόльшей высоты оси вращения h, а если λ слишком мало, то расчет повторяют для следующей в стандартном ряду меньшей высоты h.

а) со степенью защиты IP44 мощностью до 30 кВт;

б) со степенью защиты IP44 мощностью до 400 кВт;

в) со степенью защиты IP23.

Рисунок 1.2 - Примерные значения КПД и cosφ асинхронных двигателей

а) - h³ 132 мм; б) - h =150…250 мм; в) - h³ 280 мм (с продуваемым ротором)

Рисунок 1.3 – Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IP44

а) б)

а) - IP44 и б) – IP23.

Рисунок 1.5 – Отношение λ

1.13 Для расчета магнитной цепи помимо l_δ необходимо определить полную конструктивную длину и длину стали сердечника статора (l₁ и l_ст1) и ротора (l₂и l_ст2). В асинхронных двигателях, длина сердечников статоров которых не превышает 250…300 мм, радиальных вентиляционных каналов не делают. Для такой конструкции

В более длинных машинах сердечники подразделяют на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами.

1.14 Стандартная ширина радиального воздушного канала между пакетами b_к=10 мм. Число пакетов n_пак. и их длина l_пак. связаны с расчетной длиной следующим соотношением:

мм;

целое число.

При этом число радиальных каналов .

1.15 Длина стали сердечника статора двигателя:

1.16 Конструктивная длина сердечника статора:

1.17 Окончательное значение для двигателей с воздушным зазором мм

В машинах с

где - расчетная ширина радиальных каналов, определяемая по таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Расчетная ширина радиальных каналовпри =10 мм

, мм	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	2,5	3,0
,мм	7,3	7,1	7,0	6,9	6,8	6,7	6,2	5,7

2 Определение числа пазов статора и расчет обмотки статора

Число витков фазы обмотки должно быть таким, чтобы линейная нагрузка и индукция в воздушном зазоре как можно ближе совпадали с их значениями, принятыми предварительно при определении главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки.

2.1 Тип обмотки и форма пазов статора выбирается по таблице 2.1. Пазы статора машин переменного тока приведены на рисунках 3.1 и 3.2.

2.2 Число пазов статора:

где m₁- число фаз обмотки статора (m₁=3);

q₁- число пазов на полюс и фазу (выбирается по таблице 2.1).

2.3 Зубцовое деление статора , мм:

2.4 Номинальный фазный ток обмотки статора , А:

где m₁ - число фаз статора;

U_1ф - фазное напряжение.

2.5 Число эффективных проводников на паз:

где а - число параллельных ветвей выбирается по таблице 2.1. Полученное в п. 2.5 число u_П округляют до ближайшего целого, а для двухслойной обмотки оно должно быть четным.

2.6 Число витков в фазе обмотки статора:

2.7 Двухслойная обмотка обычно выполняется петлевой с укороченным шагом по пазам:

ц.ч.,

где - укорочение шага.

При 2р=2 β=0,58-0,63, при 2р4 .

Однослойная обмотка выполняется с диаметральным шагом:

, т.е..

Таблица 2.1 - Рекомендуемые форма паза, тип обмотки статора, значения q₁, а₁, J₁.

h, мм

2р

Форма пазов статора

Тип обмотки статора

q₁

а₁ число пара

лельных

ветвей

Плотность тока J₁

Закрытое исполнение

Защищенное исполнение

71÷112

Трапе-цеидаль-ная

Однослойная

всыпная

2;3

1;2

6,3÷6,5

6,5÷8

132÷160

Трапе-цеидаль-ная

Двухслойная всыпная

Однослойная всыпная

3;4

2;3

1;2

1;2;3

1;2;4

6,3÷6,5

5,5÷6

5÷6

7,5÷8,5

6,5÷7,5

6,5÷7

6÷6,5

180÷315

Трапе-цеидаль-ная

Двухслойная всыпная

5;6

3;4

2;3

2;4

6,2÷5,2

6÷5

7÷6

6,5÷5,5

355

Прямо-угольные полу-открытые

Трапеце-идальные полу-закрытые

Двухслойная из жестких полукатушек

Двухслойная всыпная

4;5

3;4

2;4

2;3;6

2;4

5÷4

4÷3,5

3,8÷4

5,5÷4,5

5÷4,5

2.8 Обмоточный коэффициент:

где коэффициент укорочения обмотки и коэффициент распределения обмотки :

2.9 Магнитный поток Ф, Вб:

2.10 Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре , Тл:

2.11 Уточненное значение линейной нагрузки А, А/м:

Уточненные значения не должны отличаться от предварительно выбранных более, чем на 10%.

2.12 Плотность тока в обмотке статора (предварительно) выбирается в соответствии с таблицей 2.1.

2.13 Сечение эффективного проводника фазы(предварительно), мм²:

2.14 Для всыпных обмоток по технологическим условиям укладки их в пазы диаметр обмоточного провода не должен превышать значения 1,4-1,8 мм (соответствующие им максимальные сечения провода мм²). Если , то эффективный проводник выполняют из нескольких элементарных – n_эл1. Число элементарных проводников в эффективном

=целому числу.

Сечение элементарного проводника (предварительно):

По Приложению 1 выбирается ближайший по сечению стандартный проводник. Этим окончательно определяется сечение элементарного проводника и его диаметр.

При расчете обмотки статора с жесткими катушками площадь поперечного сечения прямоугольного провода не должна превышать 18 мм². Если q_эф1 больше 16 мм², то эффективный проводник необходимо выполнить из нескольких элементарных:

Сечение элементарного проводника предварительно определяется по пункту 2.14.

2.15 Плотность тока в обмотке статора (уточненное значение):

3 Расчет размеров пазов статора

Выбор формы паза сделан в соотвествии с таблицей 2.1. Если форма паза трапецеидальная, то расчет следует вести по пункту А, если форма паза прямоугольная - то по пункту В.

А) Расчет размеров трапецеидального полузакрытого паза всыпной обмотки статора (см. рисунок 3.1).

а) трапецеидальные полуоткрытые;

б) прямоугольные открытые.

h=280-355мм).

В_Z₁- согласно таблице 9.

Рисунок 3.1 – Пазы всыпной обмотки статора

3.1 Сначала определяется ширина зубца b_z1 мм по рекомендуемому значению индукции в зубцах В_z1 , мм:

где K_с =0,95-0,97- коэффициент заполнения сталью магнитопровода

(0,97 для h=132 – 250мм, 0,95 для h=280-355мм).

В_Z1- согласно таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Рекомендуемые значения индукции в ярме и зубцах статора

В_а(Тл)	В_Z (Тл)				В_Zmax(Тл)
		Закрытое		Защищенное		Закрытое		Защищенное
1,4 –1,65	1,6-1,9		1,8-2,05		1,75-1,95		1,9-2,1

3.2 Высота ярма статора , м:

В_а1 выбирается согласно таблице 3.1.

3.3 Высота зубца , м:

3.4 Высота паза .

3.5 Ширина шлица b_ш1 должна быть такой, чтобы можно было уложить в пазы катушки по одному проводу. Отсюда ширина шлица:

мм,

где - диаметр провода с изоляцией (мм).

3.6 Высота клина в машинах средней мощности и достигает в крупных машинах.

3.7 Наименьшая ширина паза в штампе , м:

; ;

Обычно .

3.8 Наибольшая ширина паза в штампе , м:

Высота шлица (м) м. Угол - при высоте оси вращения мм и при мм.

3.9 Размеры паза в свету с учетом припусков на сборку:

; ; .

3.10 Площади поперечного сечения паза в свету определяются с учетом припусков на шихтовку и сборку сердечников , мм²:

где S_пр.ш – площадь припусков на шихтовку;

и - согласно таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Припуски на шихтовку

Высота оси вращения h, (мм)

Припуски (мм)

По ширине паза -

По высоте паза -

50-132

160-250

280-355

400-500

0,1

0,2

0,3

0,4

0,1

0,2

0,3

0,4

3.10 Выбираем класс изоляции обмотки статора: в двигателях с высотами оси вращения h=50132 мм рекомендуется применять систему изоляции класса нагревостойкости В, а в двигателях с h=160355 мм класса- нагревостойкости F.

Конструкция изоляции всыпной обмотки статора приведена в таблице 3.3 и 3.4 соответственно.

3.11 Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой мм:

где - площадь поперечного сечения пазовой изоляции (мм);

b_из – толщина изоляции , мм.

Выбираем по таблице 3.2.

3.12 Коэффициент заполнения паза:

3.13 Полученное значение коэффициента заполнения должно находиться в рекомендуемых пределах . Если значение коэффициента K_з1 выходит за рекомендуемые пределы, то его необходимо скорректировать несколькими способами:

- за счет изменения плотности тока (т.е. за счет изменения площади сечения элементарного проводника, а следовательно и его диаметра d_u_з1), - за счет изменения В_а1 и В_z₁ в рамках рекомендуемых значений (т.е. за счет изменения размеров и площади поперечного сечения паза );

- за счет того и другого;

- за счет изменения электромагнитных нагрузок В_dи А.

3.14 После окончательного определения размеров паза необходимо пересчитать индукцию в зубце:

На этом расчет трапецеидального паза закончен.

Предварительная ширина зубца статора в наиболее узком месте , м

где В_z1_max- рекомендуемое максимальное значение индукции в наиболее узком сечении зубца, выбирается по таблице 3.1.

3.16 Зубцовое деление в наиболее узком месте , мм:

, ,

где - из п. 3.6.

В) Расчет размеров прямоугольного полуоткрытого и открытого пазов обмот-

ки статора с жесткими секциями.

3.17 Предварительная ширина паза в штампе , мм:

3.18 Предварительная высота ярма и зубца (паза) определяется по п.п. 3.2, 3.3.

3.19 После этого производится разработка конструкции паза согласно таблице 3.4. Число и сечение эффективных проводников (если надо, они подразделяются на элементарные) известно из расчета – п.п. 2.13, 2.14. Размеры прямоугольных проводников, число их по высоте и ширине паза должны быть близки к предварительным – п.п. 3.16, 3.17 (разница должна быть не более 5-10%). Размеры стандартных проводников приведены в таблице приложения 2.

Таким образом, получаем окончательное (уточненное) значение b_п1, h_п1.

3.20 Окончательное значение ширины зубца статора в наиболее узком и широком местах, м:

;

где

Рисунок

Пози-ция на рисунке

Тип обмотки

Высота оси вращения

Наименование материала изоляции (пленкостеклопласт)

Число слоев

Односторонняя толщина, мм

Класс нагревостойкости

Толщина

материала, (мм)

F H

Одно-

слойная

50…80

90…132

160

Изо-

флекс

То же

Имидо-

флекс

То же

0,2

0,3

0,25

0,35

0,4

0,5

0,2

0,3

0,25

0,35

0,4

0,5

Двух-слойная

180…250

Изо-

флекс

Имидо-

флекс

0,4

0,5

0,4

0,5

Таблица 3.2 – Изоляция обмоток статоров асинхронных двигателей с высотой оси вращения до 250 мм на напряжение до 660 В

Таблица 3.3 – Изоляция обмоток из круглого прововда статоров асинхронных двигателей с высотой оси вращения до h > 280 мм на напряжение до 660 В

Рисунок

Позиция

Материал

Число слоев

Односторонняя толщина, мм

Наименование, марка

Толщина, мм

Класс нагревостойкости

2**

Пленкосинкартон

ПСК-Л ПСК-Ф ПСК-Н

Электронит

Общая толщина пазовой изоляции

Лакотканеслюдопласт

ГИТ- ГИП- ГИК

ЛСБ- ЛСП- ЛСК

ЛСЛ ЛСЛ ЛСЛ

Пленкосинкартон

ПСК-Л ПСК-Ф ПСК-Н

0,25

0,3

0,55

0,25

0,28

0,3

0,58

0,55

0,28

0,56

0,55

0,28

0,25

0,3

0,55

0,25

0,28

0,3

0,58

0,55

0,28

0,56

0,55

0,28

* К обмотке

*К стенке паза

Примечание - Междуфазные прокладки в лобовых частях выполняют из лакотканеслюдослпаст

Таблица 3.4 – Непрерывная термореактивная изоляция классов нагревостойкости В и F обмоток статоров машин переменного тока на напряжение до 660 В

Часть обмотки

Позиция

Назначение изоляции

Материал

Число слоев

Толщина изоляции, мм

Наименование

Марка

Толщина, мм

по ширине

по высоте

Витковая

Корпусная

Покровная

Прокладка

То же

Витковая

Корпусная

Покровная

Стеклянная лента (пропиттаная в лаке ПЭ-933)

Разбухание изоляции от промазки лаком

Стеклослюдинитовая лента

Стеклянная лента (пропиттаная в лаке ПЭ-933)

Всего изоляции в пазу

Стеклотекстолит

То же

Допуск на укладку

Всего изоляции в пазу

отклонения

Стеклянная лента (пропиттаная в лаке ПЭ-933)

Разбухание изоляции

Стеклослюдинитовая лента

Стеклянная лента (пропиттаная в лаке ПЭ-933)

Всего изоляции в лобовых частях

ЛЭС

ЛСП-7

ЛЭС

СТЭФ-1

ЛЭС

ЛС-ПЭ-934-ТП

ЛЭС

0,1

0,13

0,2

0,5

0,1

0,13

0,2

1 слой вполнахлеста

4 слоя вполнахлеста

1 слой вполнахлеста

3 слоя вполнахлеста

2 слоя впритык

0,45

0,05

2.08

0,45

3,03

0,2

3,23

0,45

0,05

1,56

0,9

2,96

0,45

0,1

2.08

0,45

3,08

0,2

3,23

0,45

0,1

1,56

0,9

3,01

0.9

0,1

2.08

0,45

3,53

0,5

9,06

0,9

0,1

1,56

0,9

3,46

1,35

0,15

2.08

0,45

4,03

0,5

10,06

1,35

0,15

1,56

0,9

4,96

1,8

0,20

2.08

0,45

4,53

0,5

11,06

1,8

0,2

1,56

0,9

4,46

2,25

0,25

2.08

0,45

5,03

0,5

12,06

2,25

0,15

1,56

0,9

4,96

2,7

0,3

2.08

0,45

5,53

0,5

13,06

2,7

0,3

1,56

0,9

5,46

3.21 Индукции в наиболее узком и широком местах зубца, м :

;

На этом расчет прямоугольного паза заканчивается и далее производится расчет, общий для обеих типов обмотки.

3.22 Индукция в ярме статора, Тл:

где .

3.23 Окончательное значение плотности тока – по 2.15.

Окончательные значения плотности тока должны удовлетворять рекомендуемым значениям таблицы 2.1, а значения индукций -значениям таблицы 3.1.

4 Расчет размеров сердечника, числа пазов и обмотки короткозамкнутного ротора

4.1 Выбор воздушного зазора.

Для двигателей мощностью менее 20 кВт воздушный зазор, м, равен при 2р - 2

при 2р > 4

Для двигателей средней и большой мощности:

4.2 Число пазов ротора

Таблица 4.1 - Рекомендуемые числа пазов роторов асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

2р

Число пазов статора

Число пазов ротора

без скоса пазов

со скосом пазов

9*, 15*

11*, 12*. 15*, 21*, 22

15* (16)*, 17*, 19, 32

22,38

26, 28, 44, 46

32, 33, 34, 50, 52

38, 40, 56, 58

—

14*, (18), 19*, 22*, 26, 28*, (30), 31,33, 34, 35

18,20,26,31,33,34,35

(18), 20, 21,23, 24, 37, 39, 40

25,27,29,43,45, 47

—

37.39.41.55.57.59

10*. 14*

15*, 16*, 17, (32)

26, 44, 46

(34), (50), 52, 54

34, 38, 56, 58, 62, 64

50, 52, 68, 70, 74

62, 64. 80. 82. 86

15*

18*, 22*

16, 18, (20), 30, 33, 34, 35, 36

(24), 27, 28, 30, (32), 34, 45, 48

(33), 34, (38), (51), 53

(36), (38), (39), 40, (44), 57, 59

48,49,51,56,64,69,71

61.63.68.76.81.83

26, 46, (48)

44, 50, 64, 66, 68

56, 58, 62, 82, 84, 86, 88,

74, 76, 78, 80, 100,102,104

28*, 33, 47, 49, 50

42,43,51,65,67

57,59,60,61,83,85,87,90

75,77,79,101,103,105

(34), 36, 44, 62, 64

56, 58, 86, 88, 90

66, (68), 70, 98, 100, 102, 104

78,82,110,112, 114

35,44,61,63,65

56, 57, 59, 85, 87, 89

(68), (69), (71), (97), (99), (101)

79.80.81.83.109.111.113

120

44, 46, 74, 76

68, 72, 74, 76,104, 106, 108, 110, 112,114

86, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106,134, 136, 138, 140, 142,146

57, 69, 77, 78, 79

70,71,73,87,93,107,109

99,101,103,117,123,137,139

108

144

56, 64, 80, 88

68,70.74,88,98,106,108,110,112,114

86, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 132

124, 128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170. 172

69,75,80,89,91,92

(71), (73), 86, 87, 93, 94, (107), (109)

84,89,91,104,105,111,112,125,

127

125, 127, 141, 147, 161, 163

Примечания - В скобках указаны числа пазов, при которых возможно повышение вибрации двигателей.

Звездочкой отмечены числа пазов, применяемые, в основном, в машинах малой мощности.

4.3 Внешний диаметр ротора, м

4.4 Длина магнитопровода ротора, м

4.5 Зубцовое деление ротора, мм

4.6 Внутренний диметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал:

где к_в- по таблице 4.2

Таблица 4.2

h, мм	50 - 63	71 - 250	280 - 355		400 - 500
2р	2 - 6	2 - 8	2	4 - 12	4	6	8 - 12
k_в	0,19	0,23	0,22	0,23	0,2	0,23	0,25

4.7 Ток в обмотке ротора, А:

где k_i коэффициент,учитывающий влияние тока намагничивания на отношение I₁/I₂. Его приближенное значение может быть рассчитано в зависимости от номинального коэффициента мощности cosφ:

4.8 Коэффициент приведения токов для двигателей с короткозамкнутым ротором:

коэффициент скоса, учитывающий уменьшение ЭДС обмотки при скошенных пазах ротора:

- скоз пазов, мм.

4.9 Площадь поперечного сечения стержня, мм²:

Плотность тока в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием выбирается в пределах J₂ = (2,5…3,5)10⁶А/м², а при защищенном исполнении на 10…15% выше.

5 Расчет размеров пазов ротора

5.1 Паз ротора определяем по рисунку 4.1. Принимаем b_ш, h_ш, h_ш^', мм.

а) полуоткрытые;

б) закрытые.

Рисунок 5.1 - Трапецеидальные пазы короткозамкнутого ротора

В большинстве асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с высотой оси вращения h ≤ 250 мм выполняют трапецеидальные пазы и литую обмотку на роторе рисунок 5.1 а. Размерные соотношения пазов b₁, b₂ и h₁ обеспечивают параллельность боковых граней зубцов. В двигателях с h < 160 мм пазы имеют узкую прорезь со следующими размерами: b_ш = 1,0 мм и h_ш = 0,5 мм при высоте оси вращения h < 100 мм; b_ш = 1,5 мм и h_ш= 0,75 мм при высоте вращения h = 112...132 мм. В двигателях с h = 160...250 мм выполняют трапецеидальные закрытые пазы (см. рисунок 5.1 б), с размерами шлица b_ш = 1,5 мм и h_ш = 0,7 мм. Высота перемычки над пазом в двигателях с 2р > 4 выполняется равной h'_ш =0,3 мм, в двухполюсных двигателях h'_ш = 1,0...1,5 мм.

5.2 Допустимая ширина зубца, мм:

; ,

где - по таблице 3.1.

5.3 Наибольшая ширина зубца, мм:

5.4 Наименьшая ширина зубца, мм:

5.5 Высота зубца, мм:

5.6 Уточняем ширину зубцов ротора, мм:

5.7 Полная высота паза, мм:

5.8 Площадь поперечного сечения стержня, мм²:

5.9 Плотность тока в стержне, А/м:

6 Короткозамыкающие кольца

Рисунок 6.1 - Размеры замыкающих колец короткозамкнутого ротора

с литой обмоткой Размеры h_кли b_кл берут приближенно, исходя из конфигурации поперечного сечения кольца. Высоту сечения кольца выбирают h_кл1,2h_п2.

6.1 Площадь поперечного сечения кольца, мм² ;

6.2 Токи в кольце, А

где.

6.3 Плотность тока кольца, А/м².

6.4 Ширина замыкающих колец, мм:

6.4 Высота сечения кольца:

6.5 Сечение замыкающих колец, мм²:

6.6 Сечение замыкающих колец, мм²:

6.7 Средний диаметр замыкающих колец, м:

Приложение 1

Диаметр и площади поперечного сечения круглых медных эмалированных проводов марок ПЭТ – 155

Номинальный диаметр неизолированного провода, мм	Среднее значение диаметра изолированного провода, мм	Площадь поперечного сечения неизолированного провода, мм²
0,53	0,585	0,221
0,56	0,615	0,246
0,6	0,655	0,283
0,63	0,69	0,312
0,67	0,73	0,353
0,71	0,77	0,396
0,75	0,815	0,422
0,80	0,865	0,503
0,85	0,915	0,567
0,90	0,965	0,636
1,0	1,08	0,785
1,06	1,14	0,883
1,12	1,2	0,985
1,18	1,26	1,094
1,25	1,33	1,227
1,32	1,405	1,368
1,4	1,485	1,539
1,5	1,585	1,767
1,6	1,685	2,011
1,7	1,785	2,27
1,8	1,895	2,54
1,9	1,995	2,83

Приложение 2

Размеры и площади поперечного сечения прямоугольной проволки

По большей стороне b, мм	по меньшей стороне голого провода – а, мм
По большей стороне b, мм	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2	2,12	3	3,15	3,35	3,55	4	Примечание
2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Двухсторонняя толщина изоляции прямоугольных обмоточных проводов ПЭТВП (класс нагревостойкости В) – 0,15 мм, обмоточных проводов ПЭТП(класс нагревостойкости) - 0,2 мм.
2,12	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2,24	3,145	3,369	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2,36	-	3,561	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2,5	3,285	3,785	3,887	4,137	-	-	-		-	-	-	-
2,65	-	4,025	-	4,407	-	-	-	-	-	-	-	-
2,8	3,985	4,265	4,397	4,677	4,957	5,237	-	-	-	-	-	-
3	-	4,585	-	5,038	-	5,638	-	-	-	-	-	-
3,15	4,51	4,825	4,992	5,307	5,622	5,937	6,315	-	-	-	-	-
3,35	-	5,145	-	5,667	-	6,337	8,117	-	-	-	-	-
3,75	-	5,785	-	6,837	-	7,137	-	-	-	-	-	-
4	5,185	6,185	6,437	6,837	7,237	7,637	8,117	-	-	-	-	-
4,25	-	6,585	-	7,287	-	8,137	-	-	-	-	-	-
4,5	6,535	6,985	7,287	7,737	8,187	8,637	9,177	12,95	13,63
5	7,285	7,785	8,137	8,637	9,137	9,637	10,24	14,45	15,2	16,2
5,3	-	8,265	-	9,177	-	10,24	-	-	16,15	-	18,27	-

Продолжение таблицы приложения 2

По большей стороне г.п. – b, мм		по меньшей стороне голого провода – а, мм
		1,18	1,32		1,4	1,5		1,8	1,9	2		2,12		2,65		2,8		3,15		3,75
	5,6	6,393		8,101	7,625		8,185	9,717	10,28		10,84		11,51		14,29		15,13		17,09		-
	6	-		-	8,185		-	10,44	-		11,64		-		-		16,25		18,35		-
	6,3	7,219		9,101	8,605		9,235	10,98	11,61		12,24		12,99		16,15		17,09		19,3		22,77
	6,7	-		7,22	-		-	11,7	-		13,04		-		-		18,21		-		-
	7,1	8,163		7,76	8,35		8,99	10,5	11,3		11,9		13,9		15,0		16,2		17,5		20,3
	7,5	7,21		9,157	9,725		10,44	12,42	13,13		13,84		14,69		-		20,45		23,08		-
	8	9,225		10,35	10,99		11,79	14,04	14,84		15,64		16,6		20,65		21,85		24,65		-
	8,5	-		-	11,69		-	14,94	-		15,64		16,6		-		23,25		26,23		29,14
	9	10,41		11,67	12,39		13,29	15,84	16,74		17,64		18,72		23,3		24,65		27,8		-
	9,5	-		-	13,09		-	16,74	-		18,64		-		-		26,05		29,38		32,89
	10	-		-	13,79		14,79	17,64	18,64		19,64		-		25,95		27,45		30,95		36,64
	10,6	-		-	14,63		-	18,72	-		20,84		20,84		27,9		30,1		32,4		37,6
	11,2	-		-	15,47		16,59	19,8	20,92		22,04		23,38		29,13		30,81		34,73		41,14
	11,8	-		-	-		-	20,88	-		23,24		-		-		32,49		36,62		-
	12,5	-		-	-		20,8	24,2	26,1		27,9		32,4		35,0		37,7		40,7		47,2
	14,5	-		-	-		-	-	-		-		-		-		-		-		-
	15	-		-	-		-	-	-		-		-		-		-		-		-

Продолжение таблицы приложения 2

По большей стороне b, мм	по меньшей стороне голого провода – а, мм
По большей стороне b, мм	3,28	3,35	3,53	3,55	3,75	3,8	4	4,1	4,25	4,4	4,5	4,75
16	-	53,05	-	56,25	59,14	-	63,14	-	67,14	-	-	-
16,8	54,62	-	58,82	-	-	63,36	-	68,02	-	73,06	-	-
18,0	58,56	-	63,06	-	-	67,92	-	72,94	-	78,34	-	-
19,5	63,48	-	68,35	-	-	73,68	-	79,09	-	84,94	-	-
20	-	-	-	-	-	-	79,52	-	-	-
22	71,68	-	77,18	-	-	83,12	-	89,34	-	95,94	-	-
25	81,52	-	-	-	-	94,52	99,52	101,64	-	109,14	-	-
26,3	-	-	92,36	-	-	94,46	-	106,97	-	114,86	-	-
30,0	-	-	-	-	-	113,52	119,52	122,14	-	131,14	-	-
32,0	-	-	-	-	-	-	-	130,34	-	139,94	-	-
35	-	-	-	-		-	-	-	-	153,14	-	163,64

Список литературы

1. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. – М.: Юрайт, 2011.– 767 с.

2. Вольдек А.И. Электрические машины. Машины переменного тока.- М.: СПб, 2008. – 580 с.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электричсекие машины. Т.1.- М.: «Академия», 2006. – 610 с.

5. Иванов-Смоленский А.В. Электричсекие машины. Т.2.- М.: «Академия», 2006. - 590,

6. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам.-М.: «Академия», 2005. – 620 с.

7. Гольдберг О.Д. Инженерное проектирование и САПР электрических машин.-М.: «Академия», 2008г. – 450 с.

Св. пл. 2014 поз. 18

Раушан Манаповна Шидерова
Алтын Нурмолдаевна Бестерекова
Эльмира Байджумаевна Даркембаева

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
(расчет геометрических размеров и обмоток)
Методические указания к курсовой работе
(для студентов специальности 5В071800 ) - Электоэнергетика

Редактор Л.Т. Сластихина
Спец. по стандартизации Н.Қ. Молдабекова

Подписано в печать ______
Формат 60x84 1/16
Тираж 150 экз.
Бумага типографская №
Объем 2,3 уч. – изд. л.
Заказ____ Цена 1150

Копировально – множительное бюро
Некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи»
050013, Алматы, ул. Байтурсынова, 126