Силин Л.Ф. Проектирование асинхронных двигателей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Красноярский государственный технический университет












Л. Ф. Силин







Проектирование
асинхронных двигателей



Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия























Красноярск 2002
УДК 621.313.323
С36

Рецензенты:
С. П. Жуков, канд. техн. наук, доцент кафедры электротехники Сибирского государственного технологического университета;
А. В. Бастрон, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой электроснабжения сельского хозяйства Красноярского государственного аграрного университета

Силин, Л. Ф.
С36 Проектирование асинхронных двигателей: Учеб. пособие / Л. Ф. Силин. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. 236 с.
ISBN 5-7636-0447-4

Рассмотрены основные вопросы инженерного проектирования асинхронных двигателей общего назначения с короткозамкнутым или фазным ротором номинальной мощностью 400 кВт. В качестве базовой модели объекта проектирования приняты двигатели серии 4А и АИ.
Предназначено для студентов специальности 180400 ( «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» всех форм обучения.










ISBN 5-7636-0447-4 УДК 621.313.323


( КГТУ, 2002
( Л. Ф. Силин, 2002


Редактор Т. И. Тайгина


Гигиенический сертификат № 24.49.04.953.П.000338.05.01 от 25.05.2001.
Подп. в печать 22.07.2002. Формат 60(84/16. Бумага тип. № 1. Офсетная печать. Усл. печ. л. 13,5. Уч.-изд. л. 12,0. Тираж 250 экз. Заказ С 206

Отпечатано в ИПЦ КГТУ
660074, Красноярск, ул. Киренского, 28
3
ВВЕДЕНИЕ
Асинхронные двигатели являются основным видом преобразо-вателей электрической энергии в механическую вследствие относи-тельно простой конструкции и низкой стоимости в сочетании с хо-рошими энергетическими характеристиками и высокой надежностью при минимальном обслуживании.
В пособии рассмотрены основные вопросы учебного проекти-рования асинхронных двигателей общего назначения средней мощ-ности (до 400 кВт включительно) на напряжение до 1000 В. Такие машины составляют около 90 % всего парка электродвигателей страны по количеству и примерно 55 % по мощности. При этом машины мощностью от 0,75 до 100 кВт потребляют более 90 % от общего потребления электроэнергии всеми асинхронными двигателя-ми, составляющего около 40 % вырабатываемой в стране электро-энергии. Вследствие особо важной роли асинхронных двигателей общего назначения в электроприводе к таким машинам предъявля-ют жесткие технико-экономические требования.
Высокая эффективность новых проектируемых электродвигате-лей достигается в основном снижением эксплуатационных расходов за счет повышения надежности работы и улучшения энергетических показателей без существенного увеличения затрат на изготовление машины, что возможно при рациональном соотношении главных размеров активных частей машины; применении современных маг-нитных, проводниковых и изоляционных материалов; грамотном вы-боре удельных нагрузок активных материалов. Стоимость двигателя уменьшается за счет технологичности конструкции; унификации от-дельных деталей и узлов при разработке серий электрических ма-шин; уменьшения материалоемкости; снижения трудоемкости штам-повочных, механических, обмоточных и изолировочных операций.
Поэтому проектирование асинхронного двигателя включает расчеты, подтверждающие работоспособность и получение близких к заданным эксплуатационных характеристик машины, и разработку конструкции, обеспечивающей достаточную надежность при мини-мальных затратах материалов и трудоемкости изготовления с учетом возможностей современного технологического оборудования. Обыч-но при проектировании нового двигателя используют ранее разра-ботанные конструкции подобных электрических машин. В учебном пособии в качестве базовой принята конструкция основного испол-
нения двигателей наиболее распространенных серий 4А и АИ.
4
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.
СОСТАВ ПРОЕКТА. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Задание на проектирование содержит номинальные данные проектируемого двигателя; требования к исполнению по степени за-щиты от воздействия окружающей среды, способам охлаждения и монтажа; сведения об установочно-присоединительных размерах.
Задание на проект следует составить в соответствии с задан-ным номером варианта по приведенной в прил. 2 форме.
Студентам дневной формы обучения номер варианта, базовую модель (серии 4А или АИР) и тип двигателя (с короткозамкнутым или фазным ротором) задает преподаватель.
Студенты заочного факультета при отсутствии указаний препо-давателя проектируют асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и выбирают номер варианта по двум последним цифрам учебного шифра. В этом случае студентам заочного факультета ре-комендуется принимать в качестве базовой серию 4А по четным годам и серию АИР – по нечетным.
Основные номинальные технические данные проектируемого двигателя следует выбрать по прил. 3, 4 в соответствии с номером варианта, базовой серией и типом двигателя. При отсутствии в прил. 3, 4 энергетических характеристик КПД
·Н и коэффициента мощности Cos
·Н двигателя выбранной базовой серии (например, 4А), значения
·Н и Cos
·Н следует принять по данным второй базовой серии (АИР) для того же варианта задания.
Высота оси вращения, номинальное напряжение и другие дан-ные двигателя, необходимые для разработки задания на курсовой проект, могут быть получены в процессе ознакомления с устройст-вом базовой модели двигателя в главах 2, 3, 4.
Эксплуатационные характеристики проектируемого двигателя, не указанные в задании на проектирование: кратность максимально-го и пускового моментов, кратность пускового тока – должны соот-ветствовать требованиям государственного стандарта.
В процессе разработки задания проектировщик должен соста-вить четкое представление о конструкции и способе охлаждения проектируемого двигателя; материалах, применяемых для изготовле-ния сердечников и обмоток; устройстве сердечников; типах, схемах и изоляции обмоток. При выборе схем обмоток следует отдавать предпочтение обмоткам для механизированной укладки.
Курсовой проект состоит из расчетной и графической частей.
5
С о с т а в р а с ч е т н о - п о я с н и т е л ь н о й з а п и с к и: титульный лист (прил. 1), задание на проект (прил. 2), график вы-полнения проекта, содержание, расчетная часть, список использо-ванных источников.
В р а с ч е т н о й ч а с т и приводится окончательный вариант расчетов, содержащий необходимые пояснения, формулы, численные величины, эскизы пазов статора и ротора с размерами, графики ра-бочих и пусковых характеристик. Обоснования принятых решений и пояснения следует формулировать грамотно и излагать ясно и кратко. Расчеты следует выполнять в Международной системе еди-ниц измерения физических величин (СИ). Допускается использова-ние (в основном для определения размеров) кратных и дольных единиц от исходных единиц измерения СИ. Для выполнения расче-тов целесообразно использовать программу “Mathcad”.
При конструктивной разработке двигателя и выполнении гра-фической части проекта следует дополнительно использовать источ-ники /1–7/ по приведенному в конце пособия списку литературы.
Г р а ф и ч е с к а я ч а с т ь состоит из трех листов чертежей формата А1 (594 ( 841 мм), выполненных с помощью чертежных ин-струментов.
Лист 1. Общий вид двигателя в двух проекциях с простанов-кой размеров и позиций спецификации. На чертеже выполнить не-обходимые сечения и разрезы, позволяющие детально показать внутреннее устройство и крепление основных частей и элементов конструкции двигателя. Спецификацию желательно поместить на этом же листе, при отсутствии места на чертеже спецификацию включить в расчетно-пояснительную записку.
Лист 2. Для двигателя с фазным ротором начертить схемы-развертки обмоток статора и ротора, поперечные сечения пазовых частей обмоток с размерами и позициями спецификации, поместить спецификации пазов статора и ротора. Для машин с короткозамкну-тым ротором исключить из приведенного перечня схему обмотки ротора и спецификацию паза ротора. Начертить схему питания фа-зы обмотки статора от преобразователя частоты.
Лист 3. Графики рабочих и пусковых характеристик. На гра-фиках следует нанести сетку, проградуировать оси координат, про-ставить обозначения и единицы измерения величин.
Чертежи 2 и 3 можно выполнить на листах миллиметровой бу-маги соответствующего формата. Оформление проекта должно соот-ветствовать требованиями ЕСКД и источников /13, 14/.
6
2. СЕРИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Серия – это ряд машин разной мощности с близкой или оди-наковой конструкцией и технологией производства. Высокий уро-вень унификации и стандартизации серийного производства позво-ляет уменьшить трудоемкость производства двигателей за счет при-менения прогрессивных технологических процессов с высокой сте-пенью механизации и автоматизации. При ограниченном количестве деталей и узлов серия содержит широкий ряд двигателей с боль-шим числом ступеней мощности.
Для унификации и взаимозаменяемости элементов электротех-нического оборудования у асинхронных двигателей современных се-рий стандартизованы шкала мощностей и установочно-присоедини-тельные размеры. Соответствующие стандарты СССР и России сос-тавлены с учетом публикаций Международной электротехнической комиссии (МЭК), разрабатывающей рекомендации по стандартизации параметров и характеристик электротехнических изделий. Необходи-мость международной стандартизации в этой области обусловлена широким развитием международной торговли электротехническим и промышленным оборудованием.
Серия состоит из основного (базового) исполнения двигателей и ряда модификаций и специализированных исполнений.
Двигатели основного исполнения соответствуют общим требо-ваниям электропривода и служат двигателями общего назначения. Это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым рото-ром. Режим работы продолжительный (S1). Обмотка статора вклю-чается в сеть переменного тока c частотой 50 Гц. Номинальное на-пряжение и число выводных концов приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Номинальные напряжения асинхронных двигателей общего назначения
Номинальная
мощность, кВт
Номинальное
напряжение, В
Число выводных концов
обмотки статора

до 0,37
0,55 – 11
15,0 – 110
132 – 400
220 или 380
220, 380, 660
220/380* , 380/660
380/660
3 (6 по заказу потребителя)
3 (6 по заказу потребителя)
6
6

* Только для двигателей серии 4А.
При трех выводных концах обмотку статора соединяют в тре-
угольник или звезду внутри корпуса двигателя. Схему обмотки ста-
7
тора нельзя изменить без разборки двигателя. При шести выводных концах можно соединить обмотку статора по любой из схем пере-становкой перемычек в коробке выводов.
В качестве основного размера современных серий асинхрон-ных двигателей принята высота оси вращения машины, то есть рас-стояние от оси вращения до установочной поверхности (нижней плоскости лап для основного исполнения IM1001). Увязка мощнос-тей двигателей основного исполнения с установочными размерами по ГОСТ 19523-81 приведена в табл. 2.2 и 2.3, машин с фазным ро-тором в табл. 2.4.
Для двигателей общего назначения предусмотрены два испол-нения по степени защиты от воздействия окружающей среды: обду-
ваемое закрытое (IP44, IP54) и защищенное (IP23). Обозначение ис-полнения по степени защиты состоит из двух латинских букв IP (начальные буквы английских слов International Protection) и двух цифр (ГОСТ 17494-72, ГОСТ 14254-80). Первая цифра характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, находящимися внутри машины, и степень защиты машины от попадания в нее твердых посторонних тел; вто-рая – степень защиты от проникновения воды внутрь машины.
В обозначении исполнения по степени защиты IP44 первая цифра 4 означает, что оболочка (корпус) защищает машину от по-падания внутрь и касания с токоведущими и движущимися частями твердых тел с диаметром более 1 мм. В обозначении IP54 (пылеза-щищенное исполнение) цифра 5 соответствует полной защите пер-сонала от прикосновения к токоведущим и вращающимся частям внутри машины и защите от проникновения пыли внутрь оболочки в количестве, нарушающем работу машины. Вторая цифра 4 в обоз-начениях исполнений IP44, IP54 означает защиту от попадания внутрь корпуса брызг воды любого направления.
В обозначении IP23 цифра 2 означает защиту от проникнове-ния внутрь оболочки и прикосновения к токоведущим и вращаю-щимся частям машины пальцев человека или твердых предметов с длиной менее 80 мм и диаметром более 12 мм. Вторая цифра 3 со- ответствует защите машины от попадания внутрь капель воды, па-дающих на корпус под углом не более 60°  к вертикали.
Способ охлаждения двигателя зависит от исполнения по сте-пени защиты. Обозначение способа охлаждения состоит в самом простом случае из латинских букв IC (начальные буквы слов Inter-national Cooling) и группы знаков из одной буквы и двух цифр.
8
Таблица 2.2
Увязка мощностей и высот оси вращения двигателей основного исполнения серий 4А и АИР со степенью защиты IP44, IP54
Высота оси вра-щения, мм
Услов-ная длина станины
Длина сердеч-ника статора
Номинальная мощность, кВт




2р = 2
2р = 4
2р = 6
2р = 8
2р = 10
2р = 12

45

50

56

63

71

80

90

100

112

132

160

180

200

225
250

280

315

355













L

S
L
M

S
M
S
M
S
M
M
L
M
S
M
S
M
S
M
S
M
А
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
А
В


А
В

















0,04
0,06
0,09
0,12
0,18
0,25
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0

4,0
5,5
7,5


11
15
18,5
22
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200
250
315
0,025
0,04
0,06
0,09
0,12
0,18
0,25
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2

3,0
4,0
5,5

7,5
11
15
18,5

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· * Только для серии 4А.

9
Таблица 2.3
Увязка мощностей и высот оси вращения двигателей
серий 4А и АИР со степенью защиты IP23
Высота оси вращения, мм
Условная длина станины
Номинальная мощность, кВт



2р = 2
2р = 4
2р = 6
2р = 8
2р = 10
2р = 12

160

180

200

225
250

280

315

355

S
M
S
M
M
L
M
S
M
S
M
S
M
S
M
22*
30*
37*
45*
55
75
90
110
132
160
200

250
315
400
18,5*
22*
30*
37*
45
55
75
90
110
132
160
200
250
315
400


18,5*
22*
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200
250


15*
18,5*
22
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200









45*
55*
75
90
110
132











55
75
90
110

* Только для серии 4А.
Буква обозначает вид хладагента. Первая цифра условно характе-ризует устройство контура для циркуляции хладагента, вторая – способ перемещения хладагента. Если у машины несколько конту-ров охлаждения, то после букв IC будет размещено соответствую-щее число групп знаков из одной буквы и двух цифр, характери-зующих каждый контур охлаждения. Первой стоит группа знаков для контура с хладоагентом, имеющим наиболее низкую температу-ру. Если машина охлаждается воздухом, буквенное обозначение вида хладоагента (для воздуха буква А) не ставят.
Двигатели со степенью защиты IP44 обычно выполняют со способом охлаждения IC0141. Первые две цифры описывают внеш-ний контур охлаждения и определяют, что машина охлаждается ок-ружающим воздухом (цифра 0), обдувающим под действием закреп-ленного на валу вентилятора внешнюю поверхность оболочки (циф-ра 1). Внутренний контур охлаждения машины характеризует сле-дующая группа цифр (41), означающая, что тепло от сердечников и обмоток передается оребренной снаружи оболочке (цифра 4) возду-хом, перемещаемым внутри корпуса вентилирующим действием ро-тора или внутреннего вентилятора (цифра 1).
10
Таблица 2.4
Увязка номинальных мощностей и высот оси вращения
электродвигателей с фазным ротором серий 4А и АИР
Высотаоси вра-щения, мм
Услов-ная длина ста-нины
Номинальная мощность, кВт



Степени защиты
IP44, IP54
Степень защиты IP23



2р = 4
2р = 6
2р = 8
2р = 4
2р = 6
2p = 8
2p = 10
2p = 12

100

112

132

160


180

200

225
250


280

315

355

S
L
M (А)
(В)
S
M
S
M

S
M
M
L
M
S (А)
(В)
M
S
M
S
M
S
M
2,2
3,0
4,0

5,5
7,5
11
15
14*

18,5
22
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200
250

1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11
10*

15
18,5
22
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200






5,5
7,5
7,1*

11
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·П р и м е ч а н и я: * Только для серии 4А.
1. С мощностями, приведенными в таблице левее и выше жирной линии, выпускаются только двигатели серии АИР.
2. Двигатели серии 4А со степенью защиты IP44 выпускаются с высотами оси вращения h < 280 мм.
Двигатели со степенью защиты IP23 выполняют со способом охлаждения IC01. При этом способе охлаждения окружающий воздух свободно входит через отверстия в оболочке, проходит внутри
11
машины, охлаждая при этом сердечник с обмотками, и выходит на-ружу (цифра 0). Охлаждающий воздух перемещается закрепленным на валу машины вентилятором (цифра 1).
Внешний вид, положение в пространстве и способ установки двигателя определяет конструктивное исполнение по способу монта-жа (ГОСТ 2479-79), в обозначение которого входят две латинские буквы IM (начальные буквы английских слов International Mounting) и четыре цифры. Первая цифра определяет группу конструктивного исполнения машины, вторая и третья – способ монтажа и направле-ние конца вала, четвертая – исполнение конца вала.
Для двигателей общего назначения основным является испол-нение по способу монтажа IM1001: двигатель с двумя подшипнико-выми щитами на лапах (IM1), для монтажа лапами вниз с горизон-тальным направлением вала (цифры 00), с одним цилиндрическим концом вала (последняя цифра 1). Выпускают также двигатели с группами конструктивных исполнений: IM2 – на лапах с подшипни-ковыми щитами и с фланцем на подшипниковом щите; IM3 – без лап с подшипниковыми щитами и с фланцем на одном подшипни-ковом щите. Другие исполнения по способу монтажа двигателей групп IM1, IM2 и IM3 рассмотрены в /4/.
Двигатели основного исполнения серии предназначены для эксплуатации в районах с умеренным климатом (климатическое ис-полнение У) и категориями размещения 2, 3 или 4 (ГОСТ 15150-69). Эти двигатели следует устанавливать в закрытых помещениях с ес-тественной вентиляцией: без искусственно регулируемых климати-ческих условий (неотапливаемые помещения) для категории разме-щения 3 или с искусственно регулируемыми климатическими усло-виями (отапливаемые помещения) для категории размещения 4. Ка-тегория размещения 2 соответствует эксплуатации машины на от-крытом воздухе без прямого действия солнечной радиации и атмо-сферных осадков (под навесом).
Основные установочно-присоединительные размеры двигателей базового исполнения (рис. 2.1) стандартизированы. Шкала устано-вочных размеров для машин на лапах образована с учетом того, что при каждой высоте оси вращения могут быть выполнены ма-шины с разной длиной станины. Этим длинам станины присвоены условные обозначения: S (Short) – короткая, M (Medium) – средняя, L (Long) – длинная. Каждому значению высоты оси вращения h и условному обозначению длины станины (S, M или L) соответствуют определенные установочные размеры b10, l1, l10, l31, d10 (табл. 2.5).
12
Таблица 2.5
Установочные размеры (рис. 2.1) и примерная масса асинхронных двигателей основного исполнения серий 4А и АИР
Высота оси вра-щения h, мм
Услов-ная длина ста-нины
Установочные размеры, мм
Пример- ная
масса,
кг




b10

l10

l3
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Примечания: 1. Меньшие значения массы соответствуют двух-полюсным двигателям.
2. При h
· 132 мм меньшие значения массы соответствуют ма-шинам со станинами из алюминиевого сплава.
3. При h
· 160 мм меньшие значения массы соответствуют ма-шинам со степенью защиты IP23.
13
Дополнительно в табл. 2.5 приведены ориентировоч-ные значения массы асин-хронных двигателей основ-ного исполнения достаточ-но широко применяемых в настоящее время в России асинхронных двигателей единых серий 4А и АИ.
Серия 4А спроекти-рована в 1969–1971 годах, в 80-х годах машины этой
серии выпускали в массовом количестве. Серия выполнена на 17 стандартных (ГОСТ 13267-73) высотах оси вращения от 50 до 355 мм и охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,06 до 400 кВт (табл. 2.2–2.4). Для расширения шкалы мощностей на каждой из высот оси вращения, за исключением высоты 225 мм, выпускали ма-шины двух разных длин с различными мощностями. Ряд номиналь-ных мощностей соответствует ГОСТ 12159-74. Двигатели основного исполнения выпускали с исполнениями по степени защиты IP44, IP23 и способами охлаждения IC0141, IC01 соответственно. Степень защиты вводных устройств двигателей обоих исполнений не ниже IP44. Основные группы конструктивных исполнений IM1, IM2, IM3.
Обозначение двигателя основного исполнения серии 4А состо-ит из десяти позиций:
4 А Х Х Х Х Х Х Х Х . (2.1)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Позиции в порядке следования номеров означают:
1 – порядковый номер серии (четвертая);
2 – род двигателя (асинхронный);
3 – исполнение по степени защиты: буква Н – исполнение IP23,
отсутствие буквы – исполнение IP44;
4 – исполнение по материалу станины и щитов: буква А – ста-нина и щиты алюминиевые, буква Х – станина алюминиевая, щиты
чугунные или наоборот, отсутствие буквы – станина и щиты чугун-ные или стальные;
5 – высота оси вращения (две или три цифры), мм;
6 – установочный размер по длине станины (условная длина
станины: буквы S – меньший, M – средний или L – больший);
14
7 – длина сердечника статора: буквы А – меньшая или В – боль-шая при одинаковом установочном размере S, M или L; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере делают дви-гатели только с одной длиной сердечника статора;
8 – число полюсов двигателя (одна или две цифры);
9 – климатическое исполнение (буква У);
10 – категория размещения (цифры 3 или 2).
Примеры условного обозначения основного исполнения трех- фазных асинхронных двигателей серии 4А:
4АА71В6У3 – асинхронный двигатель четвертой серии с корот- козамкнутым ротором, степень защиты IP44, щиты и станина алю- миниевые, высота оси вращения 71 мм, сердечник статора большей длины (В), шестиполюсный, для эксплуатации в условиях умерен-ного климата (У), в закрытых неотапливаемых помещениях (3);
4АН200М4У3 – асинхронный двигатель четвертой серии с ко-роткозамкнутым ротором, степень защиты IP23, щиты и станина из чугуна, высота оси вращения 200 мм, средняя длина станины (М), четырехполюсный, для эксплуатации в условиях умеренного клима-та (У), в закрытых неотапливаемых помещениях (3).
Основное исполнение служит базой для разработки модифика-ций и специализированных исполнений.
Модификациями называют двигатели с тем же значением глав-ного параметра (высота оси вращения), что и у двигателей основ-ного исполнения, но отличающиеся рабочими свойствами. К моди-фикациям относятся двигатели с повышенным пусковым моментом (обозначают буквой Р), повышенным скольжением (С), фазным ро-тором (К), с встроенной температурной защитой (Б), встроенным электромагнитным тормозом (Е), малошумные (Н), встраиваемые (В), многоскоростные, однофазные. Характеризующие модификацию бук-вы занимают определенное место в обозначении двигателя (2.1): буквы Р, С, К, В – после третьей позиции, характеризующей степень защиты; буквы Б, Е, Н – после обозначения числа полюсов (после восьмой позиции). Например, условное обозначение двигателя с фаз-ным ротором имеет вид 4АНК200М4У3.
В серии 4А есть модификация на частоту сети 60 Гц, включа-ющая основное исполнение и все названные выше модификации.
К специализированным исполнениям относят двигатели, удов-летворяющие повышенным требованиям потребителя к условиям ра- боты. Различают специализированные исполнения по точности уста-новочных и присоединительных размеров (высокоточные П2), по ус-
15
ловиям окружающей среды, узкоспециализированные.
Специализированные исполнения по условиям окружающей сре-
ды: тропическое (климатическое исполнение Т с категорией разме-щения 2 и 5, последнее для помещений с повышенной влажностью); влагоморозостойкое (ХЛ2); для морских и речных судов (ОМ2); хи-мостойкое (обозначают буквой Х с категориями размещения 3 и 5); сельскохозяйственного назначения (С или СХ с категориями разме-щения от 1 до 5, категория размещения 1 соответствует эксплуатации двигателя на открытом воздухе при прямом действии солнечной ра-диации и атмосферных осадков); пылезащищенное (П); рудничное (РН для работы в климатических условиях У2 и У5); для моноблоч-ных центробежных насосов (Ж при климатических условиях У3).
Буквы Т2, Т5, ХЛ2, ОМ2, характеризующие исполнения по кли-матическим условиям, занимают в условном обозначении (2.1) дви-гателя позиции 9 и 10, определяющие климатическое исполнение и категорию размещения. Буквы П2, Х, СХ, П, РН, Ж, определяющие технологические условия применения, пишут в обозначении двига-теля после числа полюсов. Все перечисленные специализированные исполнения, за исключением двигателей для насосов (Ж), высоко-точных (П2) и общеклиматического морского исполнения ОМ, вы-пускают с исполнением по степени защиты IP54.
Двигатели узкоспециализированного исполнения: частотно-ре-гулируемые для привода металлорежущих станков; для деревообра-батывающих станков; лифтовые.
Для повышения надежности и улучшения энергетических ха-рактеристик в середине 80-х годов был модернизирован ряд двига-телей серии 4А с исполнением по степени защиты IP44. В условном обозначении модернизированных двигателей после названия серии стоит буква М – серия 4АМ, остальные позиции в обозначении дви-гателя те же, что и для серии 4А.
Серия АИ разработана в 80-х годах с участием стран-членов СЭВ (Совет Экономической Взаимопомощи), входящих в организа-цию “Интерэлектро”, что отражено в названии серии АИ – Асин-хронные Интерэлектро. Серия АИ охватывает диапазон номиналь-ных мощностей двигателей от 0,025 до 400 кВт. Серия разработа- на на 18 стандартных высотах оси вращения от 45 до 355 мм (табл. 2.2–2.4). Как и в серии 4А, двигатели одной высоты оси вра-щения выпускают с двумя длинами станины или с одной длиной станины, но с двумя длинами сердечника статора. Ряд номиналь-ных мощностей соответствует ГОСТ 12139-84.
16
В отличие от серии 4А в качестве основного исполнения дви-гателей серии АИ принято закрытое исполнение со степенью защи- ты IP54. Защищенное исполнение IP23 отнесено к модификациям.
Двигатели со степенью защиты IP54 выполняют в основном со способом охлаждения IC0141. Для машин малой мощности предус-мотрен способ охлаждения IC0041, отличающийся от предыдущего отсутствием внешнего вентилятора. Тепло с поверхности станины отводится свободной конвекцией. В диапазоне высот оси вращения 280–355 мм применяют способ охлаждения IC0151 с обменом тепла между воздухом внутри и снаружи машины через теплообменник, роль которого выполняет станина с полыми изнутри ребрами (рис. 3.6). Группа цифр 51 обозначает, что во внутреннем контуре охлаждения нагретый воздух прогоняется внутренним вентилятором по полым ребрам станины и отдает тепло станине. Двигатели со степенью защиты IP23 выполняют со способом охлаждения IC01.
Двигатели серии АИ выпускают с основными группами конст-руктивных исполнений IM1, IM2 и IM3.
В связи с тем, что вопросы международной стандартизации по увязке мощностей и установочных размеров окончательно не реше-ны, двигатели серии АИ выпускают в двух вариантах.
В первом варианте принята увязка номинальных мощностей и
высот оси вращения, согласованная странами СЭВ – членами “Интер-электро”. Двигатели этого варианта имеют обозначение АИР и пред-назначены для внутренних поставок.
Второй вариант выполнен с увязкой номинальных мощностей и высот оси вращения, принятой странами, входящими в Организа-цию по стандартизации электротехнических изделий стран Западной Европы (CENELEC). Обозначение машин второго варианта начина-ется с букв АИС, двигатели выпускают для поставок на экспорт.
Размеры активных частей для большинства двигателей АИР и
АИС одинаковы при равных номинальных мощностях. Различие за-ключается в том, что двигатели АИР почти всех мощностей выпус-кают с меньшей на одну ступень высотой оси вращения, чем дви-гатели АИС. В двигателях АИС высоту оси вращения увеличивают до требуемой стандартной за счет высоты лап. Поэтому в дальней-шем основное внимание уделено конструкции двигателей АИР.
В серии АИ различают три вида условных обозначений дви-гателей – базовое, основное и полное – со структурой обозначения, подобной принятой для серии 4А.
В базовом обозначении указаны название серии, вариант увяз-
17
В базовом обозначении указаны название серии, вариант увяз-ки мощности и высоты оси вращения, высота оси вращения, услов-ная длина станины и сердечника статора, число полюсов. Основное обозначение – это сочетание базового обозначения с указанием вида защиты и охлаждения, модификации, специализированного исполне-ния и исполнения по условиям окружающей среды. Полное обозна-чение содержит данные основного обозначения и дополнительные электрические и конструктивные характеристики машины: номиналь-ное напряжение, исполнение по способу монтажа, исполнение ввод-
ного устройства и другие.
Основное обозначение двигателей базового исполнения:
АИ Х Х Х Х Х Х . (2.2)
1 2 3 4 5 6 7
Позиции в порядке следования номеров означают:
1 – название серии (АИ);
2 – вариант увязки мощности и высоты оси вращения (Р или С);
3 – исполнение по виду защиты и охлаждения: отсутствие бук-вы – исполнение IP54 (буква Н – модификация с исполнением IP23);
4 – высота оси вращения, мм;
5 – установочный размер по длине станины (буквы S, M или L) и условная длина сердечника (буквы А, В или С);
6 – число полюсов двигателя (одна или две цифры);
7 – климатическое исполнение и категория размещения (У2–У4).
Пример условного обозначения основного исполнения трехфаз-ного асинхронного двигателя серии АИ:
АИР160S6У3 – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ро-тором серии АИ, вариант увязка Р, высота оси вращения 160мм, короткая длина станины (S), шестиполюсный, для эксплуатации в условиях умеренного климата (У), в закрытых неотапливаемых по-мещениях (3).
Дополнительно в серии АИ предусмотрены исполнения по ви-ду защиты и охлаждения: закрытое с естественным охлаждением (обозначают буквой Б, способ охлаждения IP0041); открытое (Л); закрытое продуваемое (П); с пристроенным вентилятором, приводи-мым во вращение отдельным двигателем (Ф). Символы, характери-зующие вид защиты и охлаждения, занимают в обозначении (2.2) двигателя позицию 3.
В серии АИ предусмотрены практически такие же модифика-ции первого порядка и специализированные исполнения, что и в
18
серии 4А. Обозначающие модификацию и (или) специализированное исполнение символы и их положение в обозначении (2.2) двигателя соответствуют принятым для серии 4А. Объединение в одном дви-гателе нескольких рабочих свойств и условий применения образует модификации второго, третьего и более высоких порядков.
Результатом модернизации и совершенствования конструкции двигателей серий АИ и 4А являются двигатели выпускаемых се-рий 5А, 6А и RA (Российская асинхронная).

3. КОНСТРУКЦИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Степень защиты от воздействия окружающей среды и способ охлаждения определяют два основных вида асинхронных машин: за-крытые обдуваемые двигатели (исполнения IP44, IP54) и защищен-ные (исполнение IP23).
В закрытых двигателях со степенями защиты IP44, IP54 более 90 % тепла, обусловленного потерями мощности, отводится охлаж-дающим воздухом с поверхности корпуса. Поэтому конструктивная схема таких машин (рис. 3.1–3.7) одинакова и предусматривает:
– станину с наружными продольными ребрами, увеличивающи-ми поверхность охлаждения;
– наружный обдув двигателя центробежным реверсивным дис-ковым вентилятором, закрытым кожухом.
При рассмотрении конструкции двигатели серий 4А и АИР можно условно разделить на отрезки по высотам оси вращения: 45–63; 71–100; 112–132; 160–180; 200–250; 280–355 мм. В пределах отрезка двигатели серии подобны по конструкции и выполнению всех деталей. Двигатели отдельных отрезков одной серии выполне-ны с конструктивными различиями. Конструктивные особенности машин одинаковых отрезков серий 4А и АИР рассмотрены ниже.
В средней части оребренной станины (рис. 3.1, 3.2) установлен магнитопровод (сердечник) статора из изолированных листов элек-тротехнической стали толщиной 0,5 мм с уложенной в пазы сердеч-ника обмоткой из медного изолированного провода. У двигателей с высотами оси вращения h = 112–250 мм сердечник в станине фикси-руют от проворачивания при резких изменениях нагрузки на валу стопорными винтами (рис. 3.3). Концы фаз обмотки статора выве-дены в установленное на внешней поверхности станины вводное устройство (коробку выводов). Вводное устройство служит для под-ключения двигателя к сети.
19









20
21
На валу закреплен сердечник ротора из листовой электротех-нической стали толщиной 0,5 мм с обмоткой литой из алюминия у двигателей с короткозамкнутым ротором (рис. 3.2–3.6) и из медного
изолированного провода у двигателей с фазным ротором (рис. 3.7). Для перемещения внутреннего воздуха машины служат вентиляци-онные лопатки, отливаемые вместе с короткозамыкающими кольца-ми короткозамкнутых роторов или закрепленные на лобовых частях обмоток фазных роторов.
С торцов машина закрыта торцевыми или подшипниковыми щитами, в которых установлены подшипники качения, служащие опорами для вала машины. Подшипниковые щиты крепят к станине болтами, вворачиваемыми в приливы станины в виде ушек (рис. 3.2) или утолщенных ребер (рис. 3.3–3.7). Допустимо для двигателей с высотами оси вращения h
· 90 мм крепление подшипниковых щитов шпильками (рис. 3.1).
Замки торцевых щитов, уплотнения вводных устройств и под-шипниковых узлов практически исключают проникновение наруж-ного охлаждающего воздуха внутрь машины и охлаждение им сер-дечников и обмоток. Вследствие этого тепло от активных частей к охлаждаемому снаружи корпусу машины отводится двумя путями.
Вентиляционными лопатками вращающегося ротора внутренний воздух перемещается в радиальном направлении от вала к станине и обдувает лобовые части обмоток. При этом внутренний воздух нагревается теплом более нагретых лобовых частей и охлаждает их. Нагретый воздух отдает тепло свободным (не занятым сердечником статора) внутренним поверхностям станины и подшипниковым щи-там с более низкой температурой. Охлажденный воздух перемеща-ется вдоль внутренней поверхности щитов к валу и снова попадает на вентиляционные лопатки ротора.
Вследствие высокой средней температуры (80–130° С) внутрен-реннего воздуха отнимаемое им у лобовых частей обмоток коли-чество тепла невелико. Поэтому часть тепла, передаваемая станине внутренним воздухом, также невелика и в лучшем случае не пре-вышает 25–30 % всего тепла, отводимого через оболочку машины.
Основная часть тепла от ротора машины передается через зазор статору машины, где соединяется с теплом, выделяющимся в обмотке и сердечнике статора. Далее тепло по листам стали сер-дечника статора передается к станине. Поэтому способ установки сердечника статора должен обеспечивать хороший тепловой контакт сердечника со станиной.
22
23
Для улучшения охлаждения машины на внешней поверхности станины отлиты ребра. Оребрение станины двигателей с высотами оси вращения h
· 112 мм различно: у серии 4А (рис. 3.1) – радиаль-ное; у серии АИР (рис. 3.2) – горизонтально-вертикальное. Внутрен-нее устройство двигателей серий 4А и АИР с высотами оси враще-ния h
· 112 мм практически одинаково.
На станине есть болт для заземления машины и табличка с техническими данными двигателя. Двигатель крепят к фундаменту с помощью отлитых вместе со станиной лап с отверстиями для крепежных болтов.
Свободный выступающий конец вала (сторона механизма) слу-жит для соединения с приводимым во вращение механизмом. На противоположном конце вала установлен наружный вентилятор, за-крытый кожухом. При вращении ротора вентилятор через отверстия в торцевой части кожуха засасывает охлаждающий воздух и прого-няет его вдоль ребер станины. Воздух обдувает станину и отводит тепло с ее поверхности.
В двигателях с высотами оси вращения h > 180 мм простое пе-ремешивание внутреннего воздуха вентиляционными лопатками ро-тора недостаточно для удовлетворительного охлаждения лобовых частей обмотки статора. Поэтому в машинах с h = 200–250 мм уста-навливают на оребренных с внутренней стороны подшипниковых щитках воздухонаправляющие щитки – диффузоры (рис. 3.4). Внут-ренний воздух под действием вентиляционных лопаток ротора про-дувается сквозь лобовые части обмотки статора, охлаждая их. Далее воздух поступает в пространство между диффузором и подшипни-ковым щитом, отдавая последнему часть тепла, и охлажденный вновь направляется вентиляционными лопатками ротора в зону ло-бовых частей обмоток.
Наиболее нагретой частью закрытых обдуваемых двигателей (исполнение IP44, IP54) является ротор. Теплоотдача от ротора идет в основном через статор и ухудшается с увеличением мощности и соответственно внешнего диаметра машины. При этом также увели-чивается нагрев обмотки статора. Чтобы не допустить перегрева изоляции обмоток при рассмотренных выше схемах охлаждения, необходимо уменьшать плотность тока в обмотках (линейную на-грузку) и соответственно мощность машины.
Для более интенсивного охлаждения и уменьшения влияния нагрева ротора на нагрев статора в машинах с высотами оси враще-ния h = 280–355 мм применяют форсированное охлаждение ротора.
24























С этой целью в сердечнике ротора выполняют осевые охлаж-дающие каналы, по которым продувается воздух.
Подшипниковые щиты двигателей серии 4А (рис. 3.5) выполне-ны с окнами для доступа наружного воздуха к осевым каналам ро-тора. Со стороны свободного конца вала окна закрыты жалюзи 20. Для защиты от доступа наружного воздуха внутрь машины на тор-цевых щитах установлены направляющие кольца (диффузоры) 3. На валу ротора закреплены два диска 2 с круглыми отверстиями. В от-верстиях дисков одной стороной закреплены трубки 6, вторая сто-рона трубок вставлена в осевые каналы сердечника ротора. Обра-щенные друг к другу поверхности вращающихся дисков и непод-вижных направляющих колец снабжены лабиринтными уплотнения-ми (узел А на рис. 3.5).
На внутренней стороне вентилятора 15 наружного обдува вы-полнены малые вентиляционные лопатки. За счет них при вращении ротора в пространстве между диском вентилятора и направляющим кольцом образуется область разрежения.
25
26
Охлаждающий наружный воздух входит через окна торцевого щита со стороны свободного конца вала и протягивается по труб-кам и аксиальным каналам ротора в область разрежения, охлаждая при этом ротор машины. Далее нагретый воздух малыми лопатками вентилятора 15 выбрасывается в камеру между кожухом вентилято-ра и подшипниковым щитом, где смешивается с воздухом, засасы-ваемым основными (большими) лопатками вентилятора 15 через ре-шетку кожуха, и направляется вдоль станины.
В двигателях серии АИР (рис. 3.6) внутренний воздух протяги-вается вентилятором 13 по аксиальным каналам ротора в правую внутреннюю область машины на стороне вентилятора, охлаждая при этом ротор. Нагретый воздух нагнетается вентилятором 13 в полые изнутри ребра станины. При движении по полым ребрам внутрен-ний воздух охлаждается вследствие передачи тепла через стенки ребер наружному воздуху, продуваемому вдоль ребер вентилятором наружного обдува 15. Станина из гофрированной листовой стали с внутренними каналами в ребрах представляет собой охладитель ти-па “воздух – воздух” (способ охлаждения IC0151). Охлажденный воз-дух выходит во внутреннюю область машины на стороне свободно-го конца вала и снова поступает в аксиальные каналы ротора.
В закрытых асинхронных двигателях с фазным ротором (ис-полнения IP44, IP54) охлаждение активных частей машины ухудша-ется по сравнению с короткозамкнутыми двигателями. Изоляция об-мотки ротора уменьшает теплоотдачу от лобовых частей катушек внутреннему воздуху машины и от пазовых частей сердечнику ро-тора, повышая тем самым нагрев обмотки ротора. Количество теп-ла, передаваемое от ротора к статору через зазор, увеличивается. При этом ухудшается охлаждение обмотки статора и повышается ее нагрев. Наибольшая средняя температура обмоток ограничена классом нагревостойкости применяемой изоляции. Чтобы избежать перегрева и повреждения изоляции обмоток, приходится уменьшать плотность тока в обмотках и электромагнитные нагрузки машины. Поэтому во многих случаях при одинаковой высоте оси вращения мощность асинхронных двигателей с фазным ротором меньше, чем у машин с короткозамкнутым ротором (табл. 2.2; 2.4).
Конструкция двигателей с фазным ротором унифицирована с машинами основного исполнения серии (с короткозамкнутым рото-ром): станину, подшипниковые щиты, сердечник статора, вентиля-ционный узел и вводное устройство выполняют такими же, как у короткозамкнутых машин соответствующих типоразмеров.
27
28
Охлаждение двигателей с фазным ротором со степенями защи-ты IP44, IP54 (рис. 3.7) осуществляется вентилятором внешнего обдува 11.
Контактные кольца и щеточный аппарат (токосъемное устрой-ство) размещены внутри дополнительной секции станины, внутрен-ний объем которой отделен от активных частей двигателя вращаю-щейся перегородкой 15 с лабиринтными уплотнениями, предотвра-щающими попадание щеточной пыли на лобовые части обмоток. Токосъемное устройство размещают обычно со стороны вентилято-ра в двигателях с высотами оси вращения h
· 180 мм; со стороны свободного конца вала – в машинах с большими высотами оси вра-щения h > 180 мм (рис. 3.7). В последнем случае установочный раз -мер l31 (рис. 2.1) увеличивают на 230–280 мм по сравнению с вели-чиной, приведенной в табл. 2.5.
В защищенных двигателях (исполнение IP23) окружающий воз-дух свободно проходит внутрь корпуса и выходит наружу, охлаж-дая активные части машины (способ охлаждения IC01).
Вследствие значительной разницы температур холодного окру-жающего воздуха и нагретых обмоток машины основной отвод теп-ла при достаточно большой скорости движения воздушного потока внутри машины осуществляется через лобовые части обмоток (в ос-новном обмотки статора). Теплоотдача пазовых частей катушек об-моток нагретым сердечникам существенно меньше, поэтому темпе-ратура пазовых частей обмоток значительно превышает температуру лобовых частей.
Увеличение длины сердечника статора ухудшает общую тепло-отдачу машины и увеличивает нагрев обмоток вследствие удлине-ния пазовой части катушек. Поэтому для лучшего охлаждения об-моток, защищенные двигатели выполняют с возможно меньшей длиной сердечников.
Прямое охлаждение активных частей машины наружным воз-духом позволяет увеличить мощность и уменьшить массу, габариты и стоимость защищенных двигателей по сравнению с закрытыми машинами одного типоразмера. Эти преимущества особенно замет-ны в машинах больших габаритов и уменьшаются с уменьшением высоты оси вращения, в результате чего защищенные и закрытые двигатели становятся близкими по массе, стоимости и габаритам. В результате исследований установлено, что применение защищенных двигателей с любым числом пар полюсов целесообразно при высо-тах оси вращения h
· 160–200 мм.




































































































































34
С учетом особенностей охлаждения конструктивная схема ко-роткозамкнутых асинхронных двигателей со степенью защиты IP23 (рис. 3.8–3.10) предусматривает:
– двустороннюю симметричную радиальную систему вентиля-ции, нагнетательными элементами которой служат вентиляционные лопатки, отлитые заодно с короткозамыкающими кольцами обмотки ротора;
– гладкую снаружи станину близкой к прямоугольной формы с отверстиями для выхода нагретого охлаждающего воздуха;
– торцевые щиты с отверстиями для входа холодного охлажда-ющего воздуха.
Защищенные и закрытые двигатели обычно изготавливают на одних заводах и для одинаковых типоразмеров обеих видов двига-телей одной серии унифицируют листы стали статора и ротора, а также отлитые вместе с обмоткой ротора вентиляторы. Поэтому ус-тройство активных частей закрытых и защищенных двигателей од-ной серии практически одинаково.
В двигателях серии 4А с литыми станинами (рис. 3.8) охлаж-дающий воздух засасывается через закрытые жалюзи 5 торцевые окна обеих подшипниковых щитов, направляется диффузорами 6 на вентиляционные лопатки ротора 22, обдувает лобовые части обмо-ток и внешнюю поверхность сердечника статора и выбрасывается наружу через закрытые жалюзи 19 окна в средней части станины.
Защищенные двигатели серии АИР с литыми станинами (рис. 3.9) конструктивно подобны машинам серии 4А одного испол-нения и отличаются устройством станин, торцевых щитов, защит-ных жалюзи, вводных устройств и способами соединения этих уз-лов. Схема радиальной вентиляции таких двигателей серии АИР аналогична принятой для серии 4А.
Конструкция защищенных асинхронных двигателей серий 4А и АИР с высотами оси вращения h = 280–355 мм и сварными стани-нами практически одинакова (рис. 3.10). Сердечник статора 15 с об-моткой крепится нижней половиной в массивной полустанине 26, сваренной из толстых листов стали. Наружные кольцевые заточки нажимных шайб 18 сердечника статора устанавливают на кольце-вые выступы, образованные заточками внутренних стоек 2 полуста-станины (рис. 4.4). Статор зафиксирован от смещения болтами 29, соединяющими приваренные к сердечнику стальные пластины 28 с осевыми ребрами полустанины. Сверху статор закрыт кожухом 10 из тонколистовой стали с вентиляционными отверстиями 30.
35



























Выполнение корпуса в виде полустанины, закрытой легким ко-жухом, позволило значительно уменьшить массу двигателей отрезка серий 4А и АИР с высотами оси вращения h = 280–355 мм.
В машинах со сварными станинами охлаждающий воздух дей-ствием вентиляционных лопаток ротора втягивается внутрь корпуса через торцевые окна обеих подшипниковых щитов 7 (рис. 3.10), об-дувает лобовые части обмоток, проходит в камеры, образованные сердечником статора 15 и кожухом 10, и выбрасывается наружу че-рез отверстия 30 на боковых поверхностях кожуха.
Защищенные двигатели с фазным ротором (рис. 3.11–3.13) по конструкции статора унифицированы с двигателями основного ис-полнения серии. Станину, один подшипниковый щит, сердечник ста-тора и вводное устройство выполняют такими же, как у двигателей с короткозамкнутым ротором одного типоразмера.
36



























Токосъемное устройство двигателей с фазным ротором со сте-пенью защиты IP23 расположено снаружи станины на противопо-ложной свободному концу вала стороне и защищено коробкой или кожухом. Провода, соединяющие выводы обмотки ротора с контакт-ными кольцами, проходят через центральное отверстие вала ротора.
При одинаковой высоте оси вращения мощность двигателей с всыпными обмотками фазного ротора (номинальной мощностью Р2Н до 50–60 кВт) меньше, чем у короткозамкнутых двигателей вследст-вие плохих условий охлаждения всыпных обмоток. Двигатели со стержневой обмоткой фазного ротора (Р2Н более 50 кВт) могут быть выполнены на такую же мощность, как и короткозамкнутые двига-тели одинакового типоразмера (табл. 2.3, 2.4).

































38
В двигателях с высотами оси вращения h
· 200 мм применяют аксиальную систему вентиляции (рис. 3.11). При вращении ротора внутренний центробежный вентилятор 8 засасывает охлаждающий воздух со стороны свободного конца вала через окна в торцевом щите 2. Холодный воздух обдувает лобовые части обмоток, прохо-дит по осевым каналам и вдоль наружной поверхности сердечника статора, охлаждая активные части машины. Нагретый воздух выхо-дит через закрытые жалюзи 15 окна в нижней боковой части под-шипникового щита на стороне контактных колец.
В двигателях с высотами оси вращения h = 225–355 мм приме-нена, как и в машинах с короткозамкнутым ротором, двусторонняя симметричная радиальная система вентиляции (рис. 3.12, 3.13). На-гнетательными элементами служат два внутренних центробежных вентилятора, расположенные с двух сторон ротора (рис. 3.11), или вентиляционные лопатки, припаянные к хомутикам лобовых частей стержневой обмотки ротора (рис. 3.13).
Подробнее устройство отдельных частей и узлов асинхронных двигателей рассмотрено в следующем разделе.

ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

4.1. Станины
Станины двигателей с исполнением по степени защиты IP44, IP54 выполняют в форме цилиндра с продольными ребрами на внешней поверхности. Станины двигателей серии 4А с высотой оси вращения h
· 100 мм и серии АИ с h
· 112 мм отливают из сплавов алюминия с кремнием АЛ2 или магнием АЛ9 (ГОСТ 2685-75). Для двигателей серии 4А с высотами оси вращения h = 112–355 мм и серии АИ с h = 132–250 мм приняты станины из серого чугуна ма-рок СЧ 12-28, СЧ 15-32 или СЧ 18-36 (ГОСТ 1412-70). В серии 4А станины двигателей c h = 71–100 мм часто также отливают из чугу-на. Из алюминиевых сплавов могут быть отлиты станины двигате-лей серии АИ с высотами оси вращения h
· 160–180 мм.
Станины (рис. 4.1) протачивают по внутреннему диаметру под посадку отдельно собранного сердечника статора или набор сердеч-ника из отдельных листов (обычно при h
· 280 мм). В последнем случае в станине протачивают канавки 4 для кольцевых шпонок, фиксирующих сердечник с торцов. 39


















Для удобства запрессовки или сборки сердечника статора с
обеих сторон станины предусмотрена “заходная” часть 2, то есть
внутренняя поверхность станины проточена по большему на 1–3 мм диаметру, чем посадочная часть 1.
На торцах станин выполняют кольцевые заточки 3 для посад-ки и центрирования подшипниковых щитов. Обычно у двигателей с h
· 250 мм посадочная поверхность заточки внешняя, при больших высотах оси вращения – внутренняя.
Средняя толщина стенки литой станины, мм, при литье в зем-ляные или песчаные формы с осевым разъемом (рис. 4.1, а)
13 EMBED Equation.3 1415, (4.1)
где h – высота оси вращения, мм.
При литье в металлические кокили у станин двигателей с
h
· 132 мм толщина стенки
·СТ может быть уменьшена на 30–40 %. В этом случае применяют формы с четырехсторонним радиальным разъемом и толщина стенки станины в средней части на 2–3 мм меньше, чем в торцевой части (рис. 4.1, б).
Внешний диаметр станины, мм,
13 EMBED Equation.3 1415 , (4.2)
где DА – внешний диаметр сердечника, мм;
·СТ – толщина стенки, мм.
40
Длина станины для большинства двигателей приближенно, мм,
13 EMBED Equation.3 1415, (4.3)
здесь l1 – длина сердечника статора, мм; lВЫЛ1 – вылет (осевая длина) лобовых частей обмотки статора, мм; lВЫЛ1 определяется в главе 9.
Длина станины может быть больше определенной по форму-ле (4.3) вследствие необходимости размещения внутри корпуса диф-фузоров, обмоткодержателей, контактных колец в машинах с фаз-ным ротором или по технологическим причинам. В машинах малой и средней мощности (в основном с h
· 132 мм) реальная длина ста-нины может быть меньше найденной по формуле (4.3) за счет того, что лобовые части обмотки статора частично размещены во внут-реннем пространстве подшипниковых щитов (рис. 3.1).
Таблица 4.1
Минимальное расстояние от лобовой части до торцевого щита
h, мм
45–63
71–80
90
100
112
132
160
180
200
225
250 и более

lЛЩ, мм
6
8
10
12
15
20
25
30
35
40
50


В любом случае при окончательном определении длины стани-ны следует иметь в виду, что расстояние lЛЩ от лобовой части об-мотки статора до внутренней поверхности подшипникового щита или диффузора по условиям достаточной изоляции и технологичес-ким соображениям должно быть не меньше, указанного в табл. 4.1.
Для двигателей серии АИР с h = 132–250 мм и всех двигателей серии 4А приняты мало различающиеся по конструкции станины из чугуна с радиальным оребрением (рис. 3.1, 3.3–3.5). Станины от-ливают с площадкой для установки вводного устройства и лапами. В лапах выполнены отверстия для крепежных болтов.
Толщина опорной части
·О (рис. 3.2) лап литых станин, мм,
13 EMBED Equation.3 1415 , ( 4.4 )
где h – высота оси вращения, мм.
Станины двигателей серии АИР с h = 45–112 мм выполняют с горизонтально-вертикальным (продольно-поперечным) оребрением с прилитыми лапами и корпусом вводного устройства (рис. 3.2). Для станин машин серии АИР с h = 132–180 мм из алюминиевых спла-вов также применено горизонтально-вертикальное оребрение. По ме-ре совершенствования технологии литья предполагается изготовле- 41
ние и чугунных станин с горизонтально-вертикальным оребрением для двигателей АИР с высотами оси вращения h
· 250 мм, что по-зволит на 10–20 % снизить массу станины по сравнению с радиаль-ным оребрением при одной и той же поверхности охлаждения.
Станины двигателей АИС отливают без лап. Лапы отливают отдельно и приворачивают к станине.
Ребра станины в поперечном сечении имеют форму трапеции с закругленной по радиусу rP вершиной (рис. 4.2). Торцы ребер ско-
шены под углом
·Р
· 15–45° к
вертикали (рис. 4.1). Иногда ребра станин из алюминиевых сплавов отливают с прямым обрезом (см. рис. 3.1).
Основные размеры ореб- рения станин – средний шаг tP и средняя высота ребра hP –
приведены в табл. 4.2, 4.3.
При радиальном оребре-нии средняя высота ребра, мм, hP
· 0,1DA , где DA – наружный диаметр статора, мм.
Таблица 4.2
Параметры горизонтально-вертикального оребрения станин
двигателей серии АИ (размеры по рис. 4.2, а)
h, мм
45
56
63
71
80
90
100
112
132

tP, мм
10
12
9,2
9,5
9,7
9,8
14,8
16,5

hP, мм
11
12
14
17,5
19
20
23
19
21,5

rP, мм
1,0
1,25

K
0,79 – 0,8

Таблица 4.3
Параметры радиального оребрения станин из чугуна
двигателей серии 4А (размеры по рис. 4.2, б)
h, мм
71
80
90
100
112
132
160
180
200
225
250
280
315
355

tP, мм
11,3
12,7
14,4
16,1
14,5
15,8
20,2
23,6
24,4
27,2
32,5
42,2
52,5
63

hP, мм
14
14
16,5
20
21
24
27
30
30
34,5
40
45
50
60

rP, мм
1,5
2,5
3,0 – 4,5

K
0,58 – 0,6
0,7 – 0,71

Для алюминиевых станин rP
· 1,25; K
· 0,73.
42
Угол между стенками ребра
·P = 3° при высотах оси вращения h
· 71 мм; при больших высотах оси вращения
·P = 4°.
Количество ребер на поверхности литой станины приближенно
13 EMBED Equation.3 1415. (4.5)
Здесь K – коэффициент, определяющий занятую ребрами часть по-верхности станины (табл. 4.2, 4.3); внешний диаметр станины DСТ и шаг оребрения tP даны в миллиметрах.
Шаг оребрения tP можно приближенно выбрать по табл. 4.2, 4.3 или для радиального оребрения определить по формуле
13 EMBED Equation.3 1415, (4.6)
Здесь
·Р – угол между осями ребер в градусах (рис. 4.2); для двига-телей с h = 71–132 мм
·Р
· 10°; с h = 160–355 мм
·Р
· 7,5°.
Ширина верхней части и основания ребра (рис. 4.2), мм,
13 EMBED Equation.3 1415 ; (4.7)
13 EMBED Equation.3 1415. (4.8)
Здесь k
· 0,0524 при
·P = 3° и k
· 0,07 при
·P = 4°; все размеры да-ны в миллиметрах.
Наибольший размер станины, мм, по вершинам ребер (рис. 4.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (4.9)
где размеры DСТ и hP даны в миллиметрах.
Для крепления подшипниковых щитов на торцах станин отли-вают приливы или ушки, в которых сверлят отверстия и нарезают резьбу для крепежных болтов (рис. 3.2). Приливы чугунных станин выполняют в виде утолщенных продольных ребер (рис. 3.3–3.5).
В закрытых обдуваемых двигателях серии АИ с высотами оси вращения 280–355 мм применены станины из гофрированной рулон-ной стали толщиной 2–2,5 мм (рис. 3.6). На специальной автомати-ческой линии в стальной заготовке выдавливают ребра или гоф- ры, после чего отрезают стальную гофрированную полосу необхо-димой длины, образующую заготовку оболочки станины (обечайку). Гофрированную обечайку приваривают непосредственно к сердечни-ку статора. С торцов гофрированной оболочки приваривают два
43
стальных кольца с резьбовыми отверстиями для крепления подшип-никовых щитов. Масса гофрированной станины в 2,5–3 раза меньше массы литой станины.
Число и размеры ребер гофрированной станины можно при-ближенно определить по формулам (4.5), (4.6), приняв K
· 0,85–0,9;
·P
· 7–7,5° и hP
· 0,1DA . Стенки ребер практически параллельны. Средняя ширина ребра, мм, приближенно
13 EMBED Equation.3 1415 (0,35–0,5) 13 EMBED Equation.3 1415 ,
где tP – шаг оребрения, мм; радиус закругления ребра rP = 0,5bP.
Для защищенных двигателей серии АИ (степень защиты IP23) приняты литые из чугуна станины четырехгранной формы с дуго-образно закругленными гранями (рис. 4.3). На внутренней поверх-
ности станины отлиты четыре (обычно при h
· 250 мм) или чаще
шесть продольных ребер 2
шириной bP
· (0,15–0,18)h для установки сердечника статора. Эти ребра несут основную часть нагрузки, создаваемой сердечником статора. Поэтому толщину
стенки 1 станины можно принять на 10–25 % мень-ше, определяемой по фор-муле (4.1).
Ребра расположены так, что центр сердечника
смещен вниз относительно
центра станины. Поэтому поперечное сечение венти-ляционных каналов в верх-ней части станины больше, чем в нижней. Ребра от-литы с разрывом длиной 50–80 мм посередине для устранения “воздушных
мешков”, которые возникают в области ребер и ухудшают теплоот-дачу с наружной поверхности сердечника статора. Поверхность ре-бер протачивают под посадку сердечника, на поверхности ребер выбирают круговые прямоугольные канавки для фиксации сердеч-
ника поперечными шпонками.
44
Площадка для установки вводного устройства размещена на верху станины чаще всего со стороны выходного конца вала.
На боковых поверхностях станины расположены жалюзи для выхода воздуха, отливаемые вместе со станиной. Допускается от-дельное изготовление жалюзи из алюминиевого сплава или пласт-массы с последующим креплением к станине болтами или винтами.
На торцах станины выполнены заточки 4 для посадки и цен-трирования подшипниковых щитов, а также резьбовые отверстия 5 для крепления щитов.
Станины двигателей серии 4А со степенью защиты IP23 с вы-сотой оси вращения h
· 250 мм выполнены аналогично (рис. 3.8). Отличие заключается в том, что продольные ребра сплошные, жа-люзи на боковых поверхностях станины съемные.
Минимально допустимое расстояние, мм, от нижней точки ли-той станины до опорной плоскости лап (рис. 5.1)
13 EMBED Equation.3 1415 , (4.10)
где h – высота оси вращения, мм.
В двигателях со степенью защиты IP44, IP54 при достаточно большом размере h2 в нижней части между лапами размещают ох-лаждающие ребра такой высоты, чтобы расстояние от верхушки ре-бер до опорной плоскости лап не превышало 0,5h2 .
Для двигателей серии АИ со степенью защиты IP23 с высотой оси вращения 280–355 мм предусмотрены также сварные корпуса, принятые ранее в серии 4А для тех же высот оси вращения. Кор-пус выполнен в виде полустанины цилиндрической формы, сварен-ной из толстолистовой стали Ст.3 (рис. 4.4).












45
Полустанина состоит из четырех вертикальных стоек 1, 2 тол-щиной 20–24 мм, скрепленных тремя полуцилиндрическими обшивка-ми 3 толщиной 8–10 мм. Стойки выполнены с кольцевыми заточка-ми. На заточках 4 торцевых стоек 1 центрируют подшипниковые щиты, на заточках 5 внутренних стоек 2 – сердечник статора.
В верхней части стойки связаны двумя осевыми ребрами 6 толщиной 24–30 мм для крепления сердечника статора. На выступа-ющих концах ребер 6 выполнены крюки для подъема двигателя. В нижней части стойки соединены двумя образующими лапы 7 план-ками толщиной 25 или 30 мм. Минимальное расстояние от нижней точки станины до опорной плоскости лап (рис. 5.1) h2 = 3–5 мм.
Верхнюю часть двигателя закрывают легким сварным кожу-хом 10 (рис. 3.10), изготовленным из тонколистовой стали Ст.3 или Ст.5. На боковых сторонах кожуха выштампованы жалюзи 30 для выхода охлаждающего воздуха. Кожух опирается на две рамы 8, установленные на кольцевые заточки торцевых щитов 7 и прикреп-ленные болтами к верхней части щитов (рис. 3.10). Кожух 10 кре-
пится болтами к рамам 8 и осевым реб-рам 6 полустанины.
При массе двигателя 30 кг и более на станине предусмотрено устройство для подъема. В верхней части литых станин (рис. 3.3–3.5) выполнены отверстия с резь-бой, в которые вворачивают подъемный
рым-болт. Размеры рым-болта можно вы-брать по табл. 4.4, исходя из примерной массы двигателя, приведенной в табл. 2.5.
Таблица 4.4
Размеры и грузоподъемность рым-болтов
Резьба
рым-болта d
Размеры по рис. 4.5, мм
Грузо-подъем-ность, Н


d1
d2
d3
d4
h1
h2
l
l1


М8
М10
М12
М16
М20
М24
М30
36
45
54
63
72
90
108
20
25
30
35
40
50
60
8
10
12
14
16
20
24
20
25
30
36
40
50
63
12
16
18
20
24
29
37
6
8
10
12
14
16
18
18
21
25
32
38
45
55
12
15
19
25
29
35
44
1200
2000
3000
5500
8500
12500
20000


46
В двигателях большой мощности устанавливают два рым-болта (рис. 3.9), на каждый приходится половина массы двигателя.
У станин с прилитым вводным устройством (рис. 3.2) вместо рым-болта могут быть выполнены два соосных круглых отверстия в продолжении стенок коробки выводов, параллельных оси машины. При сварной конструкции станины для подъема двигателя предус- мотрены торцевые крюки 20 (рис. 3.10).
На станине крепят табличку из нержавеющего материала (алю-миний или медь) с основными техническими данными двигателя.

4.2. Магнитопроводы
Вследствие относительно небольшой длины сердечники статора и ротора большинства двигателей выполняют в виде сплошных па-кетов стали без радиальных вентиляционных каналов.
Сердечники набирают из штампованных листов рулонной хо-лоднокатаной электротехнической стали (ГОСТ 21427.2-83) толщи-ной 0,5 мм. Для двигателей серии АИ с h = 45–63 мм применяют сталь марки 2013; с h = 71–160 мм – марки 2214; с h = 160–250 мм – марки 2212; с h = 280–355 мм – марок 2312 и 2412. В серии 4А сталь марки 2013 применена для магнитопроводов машин с h = 50–132 мм; для других высот оси вращения использованы те же марки стали, что и в серии АИ.
Сталь марки 2013 поставляют в неотожженном состоянии. Пос-ле штамповки листы стали сердечников подвергают рекристаллиза-ционному отжигу для восстановления магнитных свойств и оксида-ции для образования изоляционного слоя толщиной до 0,05 мм с сопротивлением не менее 1 Ом·см2. Для сталей других марок, по-ставляемых в отожженном состоянии и с изоляционным покрытием, отжиг после штамповки не требуется.
Листы стали сердечника статора для двигателей с h < 280 мм, а также 10- и 12-полюсных машин при h = 280–355 мм штампуют с трапецеидальными полузакрытыми пазами (рис. 6.4). В листах стали статора машин с h = 280–355 мм и числом полюсов 2p < 10 штампу-ют полуоткрытые пазы прямоугольной формы (рис. 6.5). В машинах со степенью защиты IP23 такие же пазы применяют и при 2р
· 10.
В большинстве случаев сердечник собирают вне станины, что упрощает последующую укладку и пропитку обмотки.
Листы стали статора набирают на сборочной оправке с бази-рованием по внутреннему диаметру и шлицам пазов до требуемой
47
длины сердечника, спрессовывают давлением около 1,5 МПа и скреп-ляют по наружной поверхности. Для предотвращения распушения зубцов с торцов статора кладут крайние листы 13 (рис. 3.3), соеди-ненные попарно точечной сваркой.
При сборке выштампованные на внешней окружности листов высечки прямоугольной или трапецеидальной формы образуют на внешней поверхности сердечника продольные канавки, служащие для стяжки сердечника.
Сердечники статоров с h
· 132 мм скрепляют несколькими про-дольными швами сварки 21 в канавках на наружной поверхности (рис. 3.1). В машинах с h = 160–250 мм спрессованный сердечник скрепляют выполненными в виде желобков стальными скобами (рис. 3.3). Скобы укладывают в имеющие форму ласточкиного хвос-та канавки на внешней поверхности сердечника. Затем желобки скоб расправляют специальным приспособлением, а концы скоб за-гибают к торцевым поверхностям сердечника. Скобы приваривают к внешней поверхности сердечника в нескольких точках. Сердечни-ки статоров машин с высотами оси вращения 160 и 180 мм иногда скрепляют сварными швами (серия 4А), двигателей с h = 200–250 мм только скобами.
Сердечники статоров машин с h
· 280 мм набирают из листов стали, лакированных после штамповки и снятия заусенцев. Листы набирают на центрирующую оправку, спрессовывают и скрепляют планками 25 (рис. 3.10) из полосовой стали. Планки размещают в прямоугольных канавках на внешней поверхности сердечника и при-варивают к нажимным шайбам 18 и частично к спинке сердечника (рис. 3.10). Усилие запрессовки от нажимных шайб к листам стали сердечника передается нажимными пальцами 17, которые размещены радиально на осях всех зубцов статора. В качестве нажимных паль-цев используют стальные пластины толщиной 10 мм, установленные на ребро и приваренные к крайнему листу сердечника статора.
Сердечники статоров, устанавливаемые в литые станины про-тачивают по наружному диаметру, снимая припуск на штамповку. Обработка наружной поверхности улучшает тепловой контакт сер-дечника со станиной и охлаждение закрытых двигателей со степе-нью защиты IP44, IP54. После укладки и пропитки обмотки сердеч-ник статора запрессовывают в посадочную часть предварительно нагретой станины и крепят стопорными винтами 26 (рис. 3.3).
Сердечники статоров двигателей серии АИ со степенью защи-ты IP54 при h
· 280 мм приваривают непосредственно к гофриро-ванной обшивке станины (рис. 3.6).
48
У двигателей серии 4А со степенью защиты IP44 c h
· 280 мм (рис. 3.5) сердечники статоров набраны из отдельных листов стали непосредственно в станине, спрессованы и закреплены кольцевыми шпонками 11.
В машинах защищенного исполнения (IP23) со сварными ста-нинами к сердечнику статора, набранному на оправке и скреплен-ному планками, приваривают стальные пластины 28 (рис. 3.10) тол-щиной 24–30 мм. Этими пластинами сердечник опирается на осевые ребра полустанины и крепится к ребрам болтами 29.
После установки сердечника в станину выполняют хонингова-ние (обработку мелкозернистыми абразивными брусками, смонтиро-ванными на вращающейся головке) внутренней поверхности сердеч-ника статора.
Листы сердечника ротора штампуют из высечки листов стато-ра одновременно со штамповкой листов статора. При штамповке в листах стали ротора вырубают пазы, отверстие для вала и (обычно для машин с h
· 280 мм) круглые отверстия, образующие осевые вентиляционные каналы.
У двигателей небольшой мощности с h < 160 мм листы стали
короткозамкнутых роторов, предназначенных для заливки алюмини-ем, штампуют с полузакрытыми грушевидными (трапецеидальными) пазами (рис. 7.5, а) с достаточно малым рассеянием. Недостатком таких пазов является то, что при заливке и механической обработ-ке алюминий из шлицев заволакивает поверхность ротора, образуя хорошо проводящий слой. Вследствие этого увеличиваются доба-вочные потери мощности в роторе и нагрев машины.
Чтобы избежать этого явления в машинах с h
· 160 мм приме-няют закрытые пазы. Листы роторов двигателей с числом полюсов 2р > 2 при h = 160–250 мм штампуют с грушевидными (трапецеи-дальными) пазами, закрытыми насыщающимся мостиком (рис. 7.5, б).
Для двухполюсных машин при h = 160–225 мм применены за-крытые трапецеидальные пазы (рис. 7.5, в).
Для повышения пускового момента у двигателей с высотой оси вращения h = 280–355 мм и числом полюсов 2р > 2 трапецеи-дальные закрытые пазы ротора выполняют более узкими в обра-щенной к зазору верхней части (рис. 7.6).
Для двухполюсных двигателей с h = 250–355 мм листы ротора штампуют с бутылочными закрытыми пазами (рис. 7.7).
Листы стали короткозамкнутого ротора набирают на оправку
49
по шихтовочному знаку. Для уменьшения магнитного шума и мо-ментов от высших гармонических магнитного поля при наборе на оправку выполняют скос пазов на одно зубцовое деление статора. Обычно скос пазов ротора применяют во всех машинах с относи-тельно малым зазором при h
· 160 мм. Скос пазов не делают при h = 160 мм в двухполюсных двигателях с достаточно большим зазо-ром. Набранный сердечник спрессовывают до требуемой длины и без снятия давления закрепляют на оправке.
Сердечник ротора (за исключением роторов из стали 2013) на-гревают до температуры 400–500 °С для образования оксидного слоя в пазах и между листами стали и в нагретом состоянии зали-вают алюминием, образующим короткозамкнутую обмотку ротора.
Залитый алюминием сердечник ротора нагревают до темпера-туры 500–550 °С и напрессовывают на гладкий вал для двигателей с h
· 250 мм либо на вал со шпонкой для машин с h > 250 мм. В последнем случае положение сердечника на валу фиксируется с од-ной стороны буртиком (заплечиком) 19 на валу, с другой сторо- ны – кольцевой шпонкой или упорным кольцом 12 (рис. 3.5).
Нагрев ротора до 500–550 °С преследует цель одновременно с насадкой ротора на вал вызвать отрыв стержней клетки ротора от листов стали сердечника за счет разницы температурных коэффици-ентов объемного расширения материалов клетки и сердечника. В результате увеличивается переходное сопротивление между клеткой и сердечником и уменьшаются добавочные потери мощности.
После установки сердечника на валу ротор быстро охлаждают.
Для фазных роторов штампуют листы стали с трапецеидаль-ными полузакрытыми пазами (рис. 7.1) при h
· 200 мм и с прямо-угольными полузакрытыми пазами (рис. 7.2) при h > 200 мм. Листы стали очищают от заусенцев и лакируют.
Сердечник фазного ротора набирают непосредственно на вал со шпонкой (рис. 3.12, 3.13). Для фиксации сердечника вал выпол-нен с упорным заплечиком с одной стороны и канавкой для коль-цевой шпонки или упорного кольца – с другой. Листы стали сжаты с двух сторон нажимными шайбами 14 (рис. 4.20). После опрессов-ки сердечник ротора закрепляют на валу кольцевой шпонкой. Воз-можна фиксация сердечника на валу двумя кольцевыми шпонками (рис. 3.11).
После сборки сердечника с валом (и укладки обмотки в пазы фазного ротора) поверхность сердечника ротора протачивают или шлифуют до получения необходимого наружного диаметра.
50
4.3. Обмотки статоров
4.3.1. Устройство и изоляция обмоток статора
Статорные обмотки асинхронных двигателей общего назначения выполняют распределенными, то есть состоящими из большого чис-ла катушек, укладываемых в пазы на внутренней поверхности сер-дечника статора. Устройство и способ изолирования обмотки зави-сит от номинальных мощности и напряжения, условий эксплуатации машины и достигнутого уровня технологии электромашиностроения.
Для статорных обмоток большинства двигателей с номиналь-ным напряжением до 1000 В принята система изоляции класса на-гревостойкости F с предельно допустимой рабочей температурой 155 °С. Такая изоляция обеспечивает высокую степень использова-ния активных частей машины и применена для всей серии АИР и двигателей серии 4А с высотой оси вращения более 132 мм. В ма-шинах серии 4А с высотой оси вращения менее 160 мм принята система изоляции более низкого класса нагревостойкости В с пре-дельно допустимой рабочей температурой 130 °С. Возможно приме-нение изоляции класса нагревостойкости В и для машин серии АИ с высотами оси вращения 45–63 мм.
Использование изоляции класса нагревостойкости Н повышает использование машины на 14 %. При этом активные части машины нагреты до 165–175 °С и температура станины достигает небезопас-ных для прикосновения значений, вследствие чего возникает необ-ходимость разработки специальных оболочек усложненной конст-рукции. Повышенный нагрев подшипников требует применения бо-лее дорогих видов смазки. Поэтому в настоящее время использова-ние такой изоляция для машин общего назначения неперспективно. Возможность применения изоляции класса Н для специальных дви-гателей следует рассматривать в каждом конкретном случае.
При мощности двигателя до 100 кВт предпочтение отдают всыпным обмоткам из мягких катушек, намотанных изолированным медным проводом круглого сечения с наружным диаметром менее 1,8 мм. Основное достоинство таких обмоток – высокая технологич-ность и возможность механизации всего процесса изготовления. Ло-бовые части мягких катушек можно выполнять с малым вылетом и соответственно уменьшить длину машины, потери мощности в об-мотке и повысить КПД двигателя. Применение для всыпных обмо-ток трапецеидальных полузакрытых пазов с малым шлицем улуч-шает использование зубцовой зоны машины, уменьшает намагничи-
51
вающий ток и добавочные потери от пульсаций магнитного потока в зазоре.
Для всыпных обмоток используют медный провод класса на-гревостойкости В марок ПЭТВ, ПЭТВМ с эмалевой изоляцией на полиэфирной основе и класса нагревостойкости F марок ПЭТ-155 (ГОСТ 21428-75) с эмалевой изоляцией на полиэфиримидной основе, ПЭТМ с полиэфирамидимидной изоляцией (табл. 4.5). Провода ма-рок ПЭТВ, ПЭТ-155 применяют при ручной укладке катушек в па-зы. Для механизированной укладки обмоток на статорообмоточных станках предназначены провода марок ПЭТВМ, ПЭТМ (ПЭТМ-155) с изоляцией повышенной механической прочности.
Таблица 4.5
Размеры и сечения обмоточного медного эмалированного провода
круглого сечения марок ПЭТВ (ПЭТВМ) и ПЭТ-155 (ПЭТМ)

Диа-
метр
d,
мм
Сечение неизо-лиро-ванного прово-
да, мм 2
Средний диаметр изолиро-ванного провода dИЗ , мм

Диа-
метр
d,
мм
Сечение неизо-лиро-ванного прово-да, мм 2
Средний диаметр изолиро-ванного провода dИЗ , мм

Диа-
метр
d,
мм
Сечение неизо-лиро-ванного прово-да, мм 2
Средний диаметр изолиро-ванного провода dИЗ , мм

0,20
0,21*
0,224
0,236*
0,25
0,265*
0,28
0,30*
0,315 0,335*
0,355
0,375*
0,40
0,425*
0,45
0,0314
0,0353
0,0394
0,0437
0,0491
0,0552
0,0616
0,0707
0,0779
0,0881
0,099
0,1
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· П р и м е ч а н и я: 1. Провода с диаметрами, отмеченными зна-ком *, применять только в технически обоснованных случаях.
2. Провода для механизированной укладки выпускаются: мар-ки ПЭТВМ с диаметром d от 0,25 мм до 1,4 мм; марки ПЭТМ с диаметрами 0,53; 0,67 и от 0,8 до 1,32 мм.
52
Требуемое расчетное сечение эффективного проводника полу-чают параллельным соединением нескольких элементарных провод- ников меньшего сечения. Для уменьшения числа элементарных про-водников увеличивают число параллельных ветвей обмотки.
Устройство и материалы изоляции пазовых и лобовых частей всыпных обмоток приведены в табл. 4.6, 4.7.
Корпусную изоляцию выполняют в виде выстилающей паз ко-робочки из материала, указанного в позициях 1 и 2 таблиц 4.6., 4.7.
Таблица 4.6
Изоляция всыпных обмоток статоров асинхронных двигателей
с высотой оси вращения h
· 250 мм на напряжение до 660 В

Рисунок
(сечение па-
зовой части
обмотки)

Тип
об-
мот-ки


Высота
оси
враще-
ния
h, мм
По-
зи-
ция
на
ри-сун-ке
Материал

Чис-
ло
сло-
ев
Одно-сторон-няя
тол-щина,
мм





Наименование,
марка

Тол-
щи-
на,
мм







Класс нагре-востойкости








В
F



























Одно-слой-ная





Двух-слой-ная

45–80



90–132



160



160–250

1

2

1

2

1

2

1

2
3
Пленкостеклопласт
Изо- Имидо-
флекс флекс
» »
Пленкостеклопласт
Изо- Имидо-
флекс флекс
» »
Пленкостеклопласт
Изо- Имидо-
флекс флекс
» »
Пленкостеклопласт
Изо- Имидо-
флекс флекс
» »
» »

0,2

0,3

0,25

0,35

0,4

0,5

0,4

0,4
0,5

1

1

1

1

1

1

1

1
1

0,2

0,3

0,25

0,35

0,4

0,5

0,4

0,4
0,5

Междуфазовые прокладки в лобовых частях обмотки выполня-ют из материала, указанного в позиции 1 рисунка.
53
Таблица 4.7
Изоляция всыпных обмоток статоров асинхронных двигателей
с высотой оси вращения h
· 280 мм на напряжение до 660 В

Рисунок
(сечение па-
зовой части
обмотки)

По-
зи-
ция
на
рис.
Материал

Чис-
ло
сло-
ев
Односторон-няя толщина
изоляции, мм



Наименование, Толщина,
марка мм





Класс нагревостойкости

Класс нагре-востойкости



В F B F

B F












*К обмотке
**К стенке паза

1*
2**



3



4
5
Пленкосинтокартон
ПСК-Л ПСК-Ф 0,25 0,28
Электронит 0,3 0,3
Общая толщина
пазовой изоляции 0,55 0,58
Лакотканеслюдопласт
ГИТ- ГИП- 0,55 0,55
ЛСБ- ЛСП-
ЛСЛ ЛСЛ
Пленкосинтокартон
ПСК-Л ПСК-Ф 0,25 0,28
ПСК-Л ПСК-Ф 0,25 0,28

1
1



1



1
1

0,25 0,28
0,3 0,3

0,55 0,58

0,55 0,55



0,25 0,28
0,25 0,28

Междуфазовые прокладки в лобовых частях обмотки выполня-ют из лакотканеслюдопласта (поз. 3 табл. 4.7).
Для повышения надежности изоляции на выходе из паза пазо-вые коробочки механически усиливают “манжетами”, образованны-ми обычно отгибом краев коробочки на 180° или оклейкой их по-лосками прочного материала (см. рис. в табл. 4.6). Коробочки вы-ступают с обеих сторон за торцы сердечника на 4ч8 мм. В двига-телях с высотами оси вращения 160–250 мм для усиления изоляции на выходе из паза на торцах сердечников могут быть установлены крайние изоляционные листы 14 (рис. 3.3) из электронита толщиной 3–4 мм с пазами (серия 4А). Располагаясь в этих пазах, пазовая ко-робочка предохраняется от повреждения.
При высоте оси вращения h
· 250 мм пазовую изоляцию дела-ют из пленкостеклопластов изофлекс и имидофлекс, при h > 250 мм пазовые коробочки выполняют двухслойными из пленкосинтокарто-на и электронита. Пленкосинтокартон представляет собой компози-ционный материал из полиэтилентерефталатной пленки ПЭТФ, окле-
54
енной с двух сторон бумагой из фенилонового волокна (ПСК-Ф) или лавсанового волокна без пропитки (ПСК-Л) или с пропиткой (ПСК-ЛП).
Изоляционные прокладки между сторонами катушек двухслой- ных обмоток в пазу и междуфазовые в лобовых частях выполняют из пленкостеклопласта или лакотканеслюдопласта соответствующего класса нагревостойкости (табл. 4.6, 4.7). Лакотканеслюдопласт состо-ит из одного слоя флогопитового слюдопласта, оклеенного с двух сторон стеклолакотканью. В качестве склеивающего материала при-меняют полиэфирноэпоксидные лаки.
Паз закрывают сверху крышкой из того же материала, что и пазовая коробочка, но большей толщины (при h
· 250 мм) или закли-нивают клином (при h > 250 мм). Клинья делают из стеклотекстоли-та СТЭФ-1 (ГОСТ 12652-74) толщиной 2,5 мм или из профильного стеклопластика класса нагревостойкости F, получаемого путем не-прерывного формования профиля клина из пропитанного эпоксидно-фенольными или эпоксидными связующими стекложгута.
Для изолирования мест паек катушечных групп и обмотки с выводными проводами, проводов межкатушечных соединений и вы-водных концов применяют изоляционные трубки на основе кремний-органических резин с классом нагревостойкости Н: неармированные марки ТКР и армированные стеклошнурчулком марки ТКСП. Внут-ренний диаметр трубок изменяется от 1 до 8 мм с шагом 1 мм,
толщина стенки равна 1–1,15 мм.
В качестве выводных концов применяют в основном провода класса нагревостойкости F марки РКГМ (ГОСТ 16036-79) с изоляци-ей из кремнийорганической резины и наружной оплеткой из стек-ловолокна или марки ПВКФ с изоляцией из фторсилоксановой ре-зины с защитной оболочкой из кремнийорганической резины.
Лобовые части всыпных обмоток для придания им определен-ной формы бандажируют крученой полиэфирной нитью при меха-низированной укладке и стеклошнурчулком АСЭЧ(б) или стекло-лентой ЛЭС при ручной укладке обмотки.
Всыпные обмотки статоров пропитывают изоляционными сос-тавами, после тепловой полимеризации которых обеспечивается дос-таточная механическая и электрическая прочность обмотки, улучша-ется теплопередача от внутренних слоев обмотки к внешним и к сердечнику статора. Для пропитки обмоток применяют лаки: алкид-номеламиновый МЛ92 (только для изоляции класса В), полиэфирно-изоциануратный ПЭ993, полиорганосилоксановый КО916-К и компа-
55
унды без растворителей: полиэфирные КП-34, КП-50, полиэфиримид-ный Б-ИД-9127 и эпоксидный ЭКД-14. В основном используют со- ставы без растворителей, обеспечивающие примерно в два раза лучшее заполнение обмоток смолой, чем у лаков с растворителями.
При мощности двигателя более 100 кВт выполнить всыпную обмотку технологически сложно из-за большого числа параллельных элементарных проводников. В этом случае обмотку статора выпол-няют из жестких полукатушек, намотанных изолированным прово-дом прямоугольного сечения. Преимущество таких обмоток по срав-нению с всыпными – больший коэффициент заполнения паза за счет применения проводов прямоугольного сечения и высокая надеж-ность, так как в пазы укладывают готовые изолированные и прове-ренные полукатушки.
Для жестких полукатушек используют медный провод марки ПЭТП-155 с эмалевой изоляцией на полиэфиримидной основе клас-са нагревостойкости F (табл. 4.8). Средняя двусторонняя толщина эмалевой изоляции составляет 0,15 мм.
Намотанные на шаблон проводники полукатушки проклеивают обволакивающим покрытием (лаком) и формуют с опрессовкой па-зовых частей. Пазовые части полукатушек скрепляют фенилоновой лакированной бумагой, лобовые части скрепляют в двух-трех местах бандажами из стеклоленты (табл. 4.9). Крайние полукатушки каждой катушечной группы дополнительно изолируют стеклолакотканью и бандажируют одним слоем стеклоленты вполнахлеста.
Полукатушки укладывают в прямоугольные полуоткрытые па-зы (рис. 6.5). Корпусная изоляция из лакотканеслюдопласта (табл. 4.9) выполнена, как и для всыпных обмоток, в виде пазовых коробочек, торцы которых выступают из сердечника на 15–20 мм. Пазы закры-вают клиньями.
При укладке обмотки косые участки лобовых частей катушек, состоящих из лобовых частей двух лежащих в одном слое паза по-лукатушек, перевязывают в шахматном порядке стеклошнурчулком АСЭЧ(б) с предварительной установкой между катушками дистан-ционных прокладок из стеклотекстолита СТЭФ-1. Лобовые части обмотки крепят стеклошнурчулком АСЭЧ(б) к бандажным кольцам (рис. 3.5; 3.10).
Внутримашинные соединения изолируют двумя слоями стекло-лакоткани ЛТСР. Прочие элементы системы изоляции: изоляционные трубки, выводные концы, материал клиньев, пропиточные составы такие же, как и для всыпных обмоток.
56
Таблица 4.8
Размеры медных проводов прямоугольного сечения
По большей
стороне b,
мм
По меньшей стороне а , мм


1,00
1,06
1,12
1,18
1,25
1,32
1,40
1,50
1,60
1,70


Расчетное сечение провода, мм 2

2,50
2,65
2,80
3,00
3,15
3,35
3,55
3,75
4,00
4,25
4,50
4,75
5,00
5,30
5,60
6,00
6,30
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,
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· Продолжение табл. 4.8
Размеры медных проводов прямоугольного сечения
По большей
стороне b,
мм
По меньшей стороне а , мм


1,80
1,90
2,00
2,12
2,24
2,36
2,50
2,65
2,80
3,00


Расчетное сечение провода, мм 2

2,50
2,65
2,80
3,00
3,15
3,35
3,55
3,75
4,00
4,25
4,50
4,75
5,00
5,30
5,60
6,00
6,30
4,137
4,407
4,677
5,038
5,307
5,667
6,027
6,387
6,837
7,287
7,737
8,188
8,637
9,177
9,717
10,44
10,98


4,957

5,622

6,382
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
13,45
14,29
15,13
16,25
17,09










12,95

14,45

16,25

18,35

лл
57
Таблица 4.9
Изоляция обмоток статоров из провода прямоугольного сечения
с полуоткрытыми прямоугольными пазами (напряжение до 660 В)


Часть
обмотки
По-
зи-
ция
на
рис.
Материал

Чис-
ло
сло-
ев
Двусторонняя толщина
изоляции, мм



Наименование, марка
Тол-щи-на, мм





Класс нагревостойкости


по ши-рине
по вы-соте



В F





Пазовая












Лобовая
1
2



3

4
5
6






1

7

8





1

Обволакивающее покрытие
Бумага теле- Бумага
фоннная баке- фенилоновая
лизированная лакированная
Лакотканеслюдопласт
ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ ГИП-ЛСП-ЛСЛ
Стеклотекстолит
СТ СТЭФ
СТ СТЭФ
СТ СТЭФ



Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС ши-
риной 20 мм в двух местах
Обволакивающее покрытие
Стеклолакоткань
ЛСБ-105/120 ЛСП-130/155

Лента стеклянная ЛЭС


Скрепляющий бандаж из
ленты стеклянной ЛЭС ши-
риной 20 мм в трех местах
Обволакивающее покрытие

0,05
0,09



0,55

1,0
0,5
0,5



0,1


0,05

0,15

0,1



0,1


0,05
1
1,5
обо-рота

1

1
1
1



2,5
обо-
рота
1
1 вполна-
хлеста
1 вполна-
хлеста


2,5
обо-
рота
1
0,2
0,6



1,1




0,3
2,2
0,5


0,1

0,6

0,4
1,6

0,5


0,1
0,6
0,2
0,6



1,1

1,0
0,5
0,5
0,6
4,5
0,5


0,1

0,6

0,4
1,6

0,5


0,1
0,6

58
При выполнении обмоток из жестких полукатушек с классом нагревостойкости изоляции В (табл. 4.9) провод ПЭТП-155 заменяют проводом марки ПЭТВП (ГОСТ 17708-72) с размерами по табл. 4.8.

4.3.2. Схемы обмоток статоров
4.3.2.1. Общие положения
Схема обмотки статора определяет положение катушек в пазах сердечника и порядок соединения отдельных катушек в катушечные группы, катушечных групп в фазы и фаз между собой. Наиболее часто применяют развернутые схемы обмоток, на которых видны все соединения между элементами обмотки.
Согласно ГОСТ 26772-85 у открытой схемы (с шестью вывода-ми) трехфазных обмоток статора обозначают выводы первой, второй и третьей фаз соответственно: начала U1, V1, W1; концы U2, V2, W2. Для схем “звезда” и “треугольник” (с тремя выводами) используют обозначения выводов буквами U, V, W. Вывод нулевой точки звезды обозначают буквой N.
Для двигателей, разработанных до 1987 г. и модернизируемых, выводы открытой схемы обмотки статора обозначают в соответст-вии с ГОСТ 184-73: начала фаз С1, С2, С3; концы – С4, С5, С6. Вы-воды обмоток, соединенных звездой или треугольником, обозначают С1, С2, С3; вывод нулевой точки звезды – цифрой 0.
На схемах обмоток обычно обозначают все начала и концы фаз, допустимо двойное обозначение точек соединения фаз в тре-угольник U1W2, V1U2, W1V2 (С1С6, С2С4, С3С5), выводы от точек соединения обозначают U, V, W. Для схемы “звезда “ допускается тройное обозначение точки соединения фаз U2V2W2 (С4С5С6) и выводов фаз U1, V1, W1 (С1, С2, С3).
Трехфазные статорные обмотки двигателей общего назначения выполняют петлевыми с шестидесятиградусной фазной зоной.
Чтобы составить схему обмотки следует рассчитать в пазах или пазовых (зубцовых) делениях:
полюсное деление (число пазов, приходящееся на один полюс)
13 EMBED Equation.3 1415; (4.11)
шаг обмотки (расстояние между активными сторонами катушки)
13 EMBED Equation.3 1415 , (4.12)
где z1 – число пазов (зубцов) сердечника статора; p – число пар полю-сов;
· – относительное укорочение шага, зависит от вида обмотки.
59
Число пазов на полюс и фазу
13 EMBED Equation.3 1415, (4.13) где m1 – число фаз обмотки.
Пазы сердечника изображают на схемах обмоток вертикальны-ми линиями (рис. 4.7), номер паза проставлен в разрыве линии.
Каждая фаза обмотки содержит одинаковое число соединенных определенным способом катушек: 2pq1 в двухслойной и pq1 в одно-слойной обмотке. Катушка состоит из соединенных лобовыми частя-ми двух активных сторон в пазах сердечника, находящихся на рас-стоянии шага обмотки y1. Независимо от числа витков катушки на схемах обмоток изображают одной линией. При этом хотя бы одна из линий, изображающих активные стороны катушки, обычно совпа-дает с линией изображения паза.
Вследствие различного углового положения пазов сердечника в пространстве ЭДС активных сторон катушек в соседних пазах сме-щены на электрический угол (в градусах)
13 EMBED Equation.3 1415 . (4.14)
Зная угол
·, можно начертить звезду пазовых или катушечных ЭДС всех пазов или катушек обмотки (рис. 4.6). Звезду катушечных ЭДС используют для распределения катушек обмотки по фазам и параллельным ветвям.

4.3.2.2. Схемы однослойных трехфазных обмоток статоров
Однослойной называют обмотку, у которой одна активная сто-рона катушки занимает весь паз по высоте. Принцип выполнения схемы трехфазной обмотки рассмотрим на примере однослойной обмотки с диаметральным или полным шагом (y1 =
·) и числом фаз m1 = 3, пазов сердечника z1= 36, полюсов 2p = 4, параллельных вет-вей a1= 1 (рис. 4.7). Укорочение шага таких обмоток
· = y1/
· = 1.
В результате расчета по формулам (4.11)–( 4.14 ) y1 =
· = 9; q1= 3;
· = 20°. Звезда пазовых ЭДС изображена на рис. 4.6, а. Стрел-ками показаны векторы ЭДС первых восемнадцати пазов двух пер-вых полюсных делений. Номер вектора ЭДС соответствует номеру паза. С целью экономии места на диаграмме вместо изображения векторов ЭДС восемнадцати пазов двух следующих полюсных де-лений проставлены их номера. Число окружностей номеров ЭДС равно числу пар полюсов машины р.
60

















В соответствии с рассчитанным шагом y1= 9 первая катушка образована встречным соединением активных сторон в первом и де-сятом пазах (рис. 4.7). Аналогично соединены активные стороны в пазах 2 и 11 следующей второй катушки и всех остальных катушек обмотки. В дальнейшем номер катушки однослойной обмотки при-нимаем равным номеру паза, в котором находится левая активная сторона катушки.
Все катушки одинаковы по форме, поэтому рассматриваемая обмотка называется однослойной равносекционной или шаблонной.
Рассмотрим образование ЭДС одной, например, первой катуш-ки. Векторы ЭДС
·1 и
·10 активных сторон катушки на диаграмме пазовых ЭДС (рис. 4.6, а) смещены на 180°. Активные стороны ка-тушки встречно соединены лобовой частью, поэтому ЭДС первой катушки
·К1 равна арифметической сумме ЭДС векторов
·1 и
·10 . Вследствие этого ЭДС катушки с диаметральным или полным ша-гом (y1 =
·) максимальна. Коэффициент укорочения такой катушки и составленной из таких катушек равносекционной обмотки равен единице для всех гармонических.
Распределение катушек по фазам для любой обмотки проще всего выполнить с помощью звезды пазовых ЭДС (рис. 4.6, а) или получаемой из нее звезды катушечных ЭДС (рис. 4.6, б). Звезду па-зовых ЭДС (рис. 4.6, а) делят на 6 секторов (фазных зон) по 60° так, чтобы линии деления не совпадали ни с одним из векторов ЭДС.
61

















Диаметрально противоположные секторы первой фазы обозна-чены буквами А и Х, смещенные на 120° секторы второй фазы – бук-вами В и Y, смещенные на 240° секторы третьей фазы – буквами С и Z.
ЭДС первых трех катушек
·К1 ,
·К2 ,
·К3 фазы А образованы сложением ЭДС активных сторон
·1,
·2,
·3 в пазах 1, 2, 3 фазной зоны А и
·10 ,
·11 ,
·12 в пазах 10, 11, 12 фазной зоны Х. Условно принято считать, что ЭДС
·К1 ,
·К2 ,
·К3 каждой катушки индуктиру-ется только в одной активной стороне в пазах 1, 2, 3 соответвенно. Вместо диаграммы пазовых ЭДС (рис. 4.6, а) фазы А, занимающей секторы А и Х, рассматривают более простую звезду катушечных ЭДС с векторами ЭДС катушек, занимающую сектор А (рис. 4.6, б). На рис. 4.6, б векторы ЭДС первых трех катушек фазы А обозначе-ны буквами
·К1 ,
·К2 ,
·К3 , остальных катушек – цифрами.
Все q1 катушек одной пары полюсов фазы А с близкими по фазе ЭДС
·К1 ,
·К2 ,
·К3 соединяют последовательно и согласно (для увеличения ЭДС), в результате чего образуется катушечная группа.
Аналогично образуются остальные катушечные группы всех фаз.
ЭДС катушечной группы
·ГР =
·К1 +
·К2 +
·К3 (рис. 4.8, а) мень-ше арифметической суммы ЭДС
·К1 ,
·К2 ,
·К3 отдельных катушек вследствие распределения обмотки. Обмоточный коэффициент рав-носекционной однослойной обмотки с диаметральным шагом равен коэффициенту распределения.
62
Каждая фаза содержит р катушечных групп. Кату-шечные группы одной фазы соединяют в соответствии с требуемым (и возможным) числом параллельных ветвей, учитывая одинаковую фазу ЭДС всех групп катушек.
Число параллельных ветвей а1 с одинаковыми со-противлениями фазы одно-слойной равносекционной об-мотки определяют из усло-вия р/а1 равно целому числу, наибольшее число парал-лельных ветвей а1 = р.
Однослойные равносекционные обмотки применяют только при
ручной укладке обмотки в пазы. Причина этого в том, что до ук-ладки коротких активных сторон в пазы 7, 8, 9 катушечной группы следующей фазы (например V) нельзя укладывать в пазы 10, 11, 12 длинные активные стороны катушечной группы предыдущей фазы (U) или наоборот (рис. 4.7). Механизация процесса укладки обмот-ки возможна, если катушки обмотки укладывают в пазы статора обеими активными сторонами одновременно (без “подъема шага”).
Наиболее пригодны для механизированной укладки однослой- ные концентрические обмотки (рис. 4.9), отличающиеся от равносек-ционных формой лобовых частей катушек.













63
Катушечные группы обмотки образованы из концентрических катушек. Лобовые части катушек группы вследствие их разной дли-ны и ширины размещаются в одной плоскости и не пересекаются.
При целом q1 шаг внутренней самой узкой катушки
y1MIN = 1 + 2q1 ; (4.15)
любой другой более широкой катушки
y1 (K +1) = y1 (K ) + 2 , (4.16)
где y1 (K ) – шаг предыдущей более узкой катушки.
Каждая фаза состоит из р катушечных групп. При четном р половину групп выполняют из малых катушек (катушки 1, 2, 3 на рис. 4.9) с короткими лобовыми частями, половину – из больших ка-
тушек (катушки 7, 8, 9) с длинными лобовыми частями. При ручной укладке обмотки лобовые части групп из больших и малых кату-шек размещают в разных плоскостях, поэтому однослойную кон-центрическую обмотку часто называют двухплоскостной.
Вследствие разного шага отдельных катушек их ЭДС неодина-ковы. Но ЭДС катушечных групп ЕГР концентрической и равносек-ционной обмоток (рис. 4.7) равны при прочих равных условиях, так как ЕГР обеих обмоток образована суммированием ЭДС одинаковых активных сторон в пазах 1, 2, 3 и 10, 11, 12 (рис. 4.8). Поэтому ус-ловно принято считать, что концентрические обмотки, как и все другие однослойные обмотки, не имеют укорочения шага (
· = 1) ка-тушечных групп и коэффициент укорочения для всех гармоничес-ких равен единице. Это упрощает расчет обмоточного коэффициен-та однослойных обмоток, который принимают равным коэффициен-ту распределения. Очевидно, что при равных р, m1, q1 распределять катушки однослойных концентрических обмоток по фазам можно с помощью диаграммы катушечных ЭДС равносекционных обмоток (рис. 4.6, б).
При четном р и одной параллельной ветви (а1 = 1) в фазе об-мотка симметрична, так как в каждой фазе число групп из боль-ших и малых катушек одинаково. При а1 > 1 для выравнивания ак-тивных и индуктивных сопротивлений параллельных ветвей следует стремиться к тому, чтобы в каждую параллельную ветвь входило одинаковое число групп из больших и малых катушек. Обмотку с равным сопротивлением параллельных ветвей можно выполнить только, если p/2a1 равно целому числу.
64
При нечетном р фаза содержит нечетное число групп катушек. В этом случае укладка двухплоскостной концентрической обмотки возможна, если одну катушечную группу (“кривую” или “переход-ную”) сделать несимметричной (рис. 4.10), выполнив одну ее сторо-ну по размеру группы из больших катушек, вторую – по размеру группы из малых катушек. Поэтому сопротивление фаз различно.



















Если число катушек в группе велико (q1 > 4), концентрическая двухплоскостная обмотка требует повышенного расхода обмоточного провода из-за большой длины лобовых частей крайних (внешних) катушек с шагом y1 >
·. При четном числе пазов на полюс и фазу q1 катушечную группу (рис. 4.11) делят на две половины. Лобовые части катушек каждой половины отгибают в разные стороны. Чис-ло катушечных полугрупп фазы равно числу полюсов 2p. Шаг кату-шек полугруппы y1 <
· и его определяют по формулам (4.15), (4.16).
Из векторных диаграмм ЭДС полугрупп одной фазной зоны, образованных из ЭДС катушек
·К1 ,
·К2 и
·К15 ,
·К16 (рис. 4.11, б),
следует, что ЭДС полугрупп равны и совпадают по фазе. Поэтому возможное число параллельных ветвей фазы с равными сопротивле-
ниями больше, чем у двухплоскостной концентрической обмотки, и определяется из условия 2р/а1 равно целому числу. Максимально возможное число параллельных ветвей фазы а1 = 2р.
При ручной укладке лобовые части одной фазы располагают в
одной плоскости, соответственно лобовые части трех фаз размеще-ны в трех плоскостях. Поэтому такие обмотки называют трехплос-костными или концентрическими “вразвалку”. Лобовые части таких
обмоток короче, чем у концентрических двухплоскостных.
65














Активные и индуктивные сопротивления фаз различны, так как каждая фаза состоит из групп катушек одного вида: малых, средних или больших. Чтобы избежать этого, большие и малые катушки де-лают одинаковыми: с длинными лобовыми частями с одной сторо-
ны и короткими – с другой. Это усложняет укладку обмотки.
Обмотку “вразвалку” можно выполнить и для нечетного q1. Катушечную группу делят на две полугруппы с отличающимся на единицу числом катушек. Число а1 параллельных ветвей с равными сопротивлениями фазы такой обмотки вдвое меньше, чем при чет-ном q1, и определяется из условия р/а1 равно целому числу.
В машинах с большим числом полюсов при малом числе па-зов статора однослойная концентрическая обмотка может быть вы-полнена и с дробным числом пазов на полюс и фазу q1 (рис. 4.12). Последнее характерно для серийного производства при использова-нии штампов сердечника статора с одинаковой геометрией зубцовой зоны в 6- и 8-полюсных или 10- и 12-полюсных машинах.
В катушечной группе возможно только целое число катушек, поэтому для получения дробного q1 применяют катушечные группы с разным числом катушек, обычно отличающимся на единицу.
Дробное q1 можно представить в виде
13 EMBED Equation.3 1415. (4.17)
Здесь b – целое число; c/d – правильная несократимая дробь; d – зна- менатель дробности (не должен делиться на три для симметричных трехфазных обмоток), обычно для однослойных обмоток асинхрон- ных двигателей d = 2.
66
Обмотка фазы состоит из p/d периодически повторяющихся или “первоначальных” обмоток (катушки 1, 2, 10 и 19, 20, 28 на рис. 4.12). Каждая повторяющаяся часть обмотки включает в себя d катушечных групп, содержащих N = bd + c следующих одна за дру-гой катушек. Из d катушечных групп в с групп входит по (b + 1) катушек, а в (d – с) групп по b катушек.
При знаменателе дробности d = 2 шаг внутренней самой узкой катушки в с группах по (b + 1) катушек
y1MIN = 1 + 2b, (4.18)
в (d – c) группах по b катушек
y1 MIN = 1 + 2(b + 1). (4.19)
Шаги более широких катушек определяют по формуле (4.16).
Как и у однослойных обмоток с целым q1, катушки образова-ны соединением активных сторон в пазах диаметрально противопо-ложных секторов звезды пазовых ЭДС (рис. 4.13, а). Векторы ЭДС показаны линиями, изображающими катушки разных фаз на схеме обмотки (рис. 4.12).
У обмотки с дробным q1 число векторов ЭДС в диаметрально противоположных секторах, например А и Х (рис. 4.13, а), отличает-ся на единицу. Вследствие этого у части катушек фазы одна из ка-тушечных сторон занимает ближайший паз соседней фазной зоны. Например, по одной активной стороне катушек 2 и 20 фазы А уло-жены соответственно в пазы 5 и 23 фазы В.
Звезда катушечных ЭДС (рис. 4.13, б) равносекционной обмотки с тем же q1 образована из векторов ЭДС активных сторон катушек в секторах А, В, С. При этом из d кругов векторов (или номеров) ЭДС, содержащих “первоначальную” обмотку, в с кругов входит по (b + 1) векторов ЭДС, а в (d – c) кругов – по b векторов. Следует иметь в виду, что действительная звезда катушечных ЭДС рассмат-риваемой обмотки с дробным q1 (рис. 4.13, в) состоит из совпадаю-щих по фазе векторов ЭДС разной длины.
По условиям симметрии фаз обмоток с дробным q1 начальные катушки фаз (катушки 1, 4, 7 на рис. 4.12) следует выбирать так, чтобы ЭДС этих катушек были смещены на 120° (рис. 4.13, б). При этом возможное наименьшее расстояние в пазах между начальными катушками фаз равно N при четном знаменателе дробности d и 2N при нечетном d.
67

































Возможное число параллельных ветвей a1 фазы однослойной
обмотки с дробным q1 можно определить из условия р/a1d равно целому числу.
По возможности следует избегать применения обмоток статора с дробным q1 вследствие худшего гармонического состава МДС и магнитного потока таких обмоток по сравнению с обмотками с це-лым q1.
68
Применение однослойных обмоток требует повышенного рас-хода обмоточного провода за счет большого вылета лобовых час-тей. Отсутствие перекрытия фазных зон (укорочения шага) концен-трических однослойных обмоток со сплошной фазной зоной не по-зволяет существенно уменьшить наиболее сильно выраженные пя-тую и седьмую гармонические МДС. Это приводит к ухудшению формы магнитного поля в зазоре машины, увеличению добавочных потерь, провалам в механической характеристике, магнитному шуму.
Для уменьшения этих вредных явлений в машинах с однослой-ными обмотками статора необходимо принимать специальные меры: рациональное сочетание числа пазов статора и ротора, скос пазов.
Вследствие этих недостатков однослойные обмотки статора применяют в двигателях мощностью до 10–15 кВт. В более мощ-ных машинах обмотки статора двухслойные.

4.3.2.3. Схемы двухслойных трехфазных обмоток статоров
Двухслойными называют обмотки, у которых по высоте каж-дого паза уложены активные стороны двух разных катушек. Обыч-ные двухслойные обмотки выполняют равносекционными из одина-ковых катушек. Для улучшения формы магнитного поля в зазоре машины катушки двухслойных обмоток делают с укороченным ша-гом y1
· 5/6
· при числе полюсов 2р > 2 и y1
· (0,58–0,63)
· в двух-полюсных машинах. При этом уменьшается длина лобовых частей и расход провода по сравнению с однослойными обмотками.
Лежащие в верхнем слое паза активные стороны катушек изо-бражают на схеме обмотки (рис. 4.14) сплошными линиями. Пунк-тирными линиями показаны активные стороны в нижнем слое паза.
В середине лобовых частей катушек выполняют изгиб, обеспечива-ющий соединение активных сторон верхнего и нижнего слоев без пересечения лобовых частей обмотки.
Номер катушки условно считают равным номеру паза, в кото-
ром активная сторона катушки лежит в верхнем слое.
Так как в каждом пазу находятся две активные стороны, при равном числе пазов сердечника z1 число катушек двухслойных об-моток в два раза больше, чем у однослойных, и равно z1. Поэтому
звезда катушечных ЭДС двухслойной обмотки совпадает с диаграм-мой пазовых ЭДС однослойной обмотки (рис. 4.6, а) при равном z1. Каждый вектор на рис. 4.6, а соответствует ЭДС одной катушки.
В каждую фазу двухслойной обмотки с целым q1 входит 2р
69
групп катушек, состоящих из q1 последовательно и согласно соеди-ненных катушек. Катушки одной катушечной группы занимают од-ну фазную зону.
Если число параллельных ветвей фазы а1 = 1, то соседние ка-тушечные группы соединяют последовательно и встречно, так как ЭДС этих групп, занимающих диаметрально противоположные фаз-ные зоны (рис. 4.6, а), отличаются по фазе на 180°. Последнее об-стоятельство следует учитывать и при составлении схем обмоток с числом параллельных ветвей а1 > 1. Возможное число параллельных ветвей фазы с равными сопротивлениями определяют из условия 2р/а1 равно целому числу. Максимальное число параллельных вет-вей с одинаковыми сопротивлениями у двухслойной обмотки с це-лым q1 равно числу полюсов машины 2p.























Равносекционная двухслойная обмотка с дробным q1 (рис. 4.15) содержит в каждой фазе 2р/d повторяющихся или “первоначальных” обмоток (две “первоначальные” обмотки фазы А(U) состоят из ка-тушек 1, 2, 3, 9, 10 и 16, 17, 18, 24, 25). Число параллельных ветвей двухслойных обмоток с дробным q1 определяют из условия 2р/dа1 равно целому числу.
В остальном все сказанное выше для однослойных обмоток с дробным q1 справедливо и для двухслойных обмоток с дробным q1.
70






















Двухслойные равносекционные обмотки с перекрещивающими-ся лобовыми частями допускают только ручную укладку, так как
все верхние стороны катушек можно уложить в пазы только после укладки нижних сторон. Следовательно, невыполнимо основное ус-ловие механизированной укладки: одновременная укладка в пазы обеих активных сторон катушки.

4.3.2.4. Схемы обмоток для механизированной укладки
Для механизированной укладки применяют одно-двухслойные и двухслойные концентрические обмотки, сочетающие в себе досто-инства однослойных (возможность укладки без пересечения лобовых частей) и двухслойных (возможность укорочения шага) обмоток.
Одно-двухслойная концентрическая обмотка (рис. 4.16) выпол-нима только при q1 > 2. Такая обмотка образуется из базовой рав-носекционной двухслойной обмотки, если в пазах с двумя активны-ми сторонами одной фазы (пазы 1, 10, 19, 28 фазы А на рис. 4.14) заменить эти две активные стороны одной активной стороной боль-шой катушки с удвоенным числом витков (катушки 1, 10, 19, 28
71
фазы А на рис. 4.16, а показаны линиями удвоенной толщины). В остальных пазах остаются активные стороны тех же катушек, что и у базовой равносекционной двухслойной обмотки. Как у всех двух-слойных обмоток пунктирными линиями показаны активные сторо-ны катушек, расположенные в нижних слоях обмотки. Во избежа-ние пересечения лобовых частей все катушки в катушечной группе концентрические. Число катушечных групп равно числу полюсов 2р.
Каждая катушечная группа обычно состоит из (q1 – 1) катушек и содержит одну большую и (q1 – 2) малых катушек.
Шаг большой (внешней) катушки катушечной группы
y1МАХ = 3q1 – 1, (4.20)
малых катушек, расположенных концентрически внутри большой,
y1(K+1) = y1(K) – 2, (4.21)
где y1(K) – шаг предыдущей более широкой катушки.
Одно-двухслойные концентрические обмотки укладывают в не-сколько операций – переходов. Схему укладки обмотки по перехо-дам оформляют в виде таблицы, составленной по алгоритму уклад-ки (табл. 4.10). В таблице (рис. 4.16, б) стороны катушек показаны линиями, изображающими катушки на схеме обмотки (рис. 4.16, а).
Таблица 4.10
Алгоритмы укладки одно-двухслойных концентрических обмоток
№ пе-рехода
Число пар полюсов р


Четное, любое
р = 1
р = 3

1
2
3
4
5
i
i + q1 yГ = 4q1
i + 2q1 nГ = 3p/2
i + 3q1
i
i + q1
i + 2q1 2
i + 3q1 yГ = 3q1
i + 4q1 nГ = 2
i yГ = 6q1
i + 4q1 nГ = 3
i + 2q1 2
i + q1 yГ = 3q1
i + 3q1 nГ = 6


Последовательность (алгоритм) укладки одно-двухслойной кон-
центрической обмотки (табл. 4.10) записывают в виде двух столб-цов. В правом столбце указывают шаг между катушечными группа-ми yГ и число групп nГ, укладываемых за один переход. Шаг yГ – это расстояние между одинаковыми активными сторонами одинако-вых катушек двух соседних катушечных групп, укладываемых за один переход. Например, шаг между большими катушками 7 и 19 соседних катушечных групп первого перехода yГ = 12. Число укла-
72
дываемых за один переход катушечных групп nГ ограничено необ-ходимостью установки изоляционных прокладок в пазах и между лобовыми частями катушек обмотки.
В левом столбце число строк соответствует числу переходов, необходимому для укладки обмотки. В первой строке буква i обо-значает номер произвольно выбранного базового паза, с которого начинается укладка первой катушечной группы первого перехода. Результат вычисления каждой следующей строки указывает номер паза, с которого начинается укладка первой катушечной группы данного перехода, по отношению к базовому пазу с номером i. Ес-ли yГ и nГ разных переходов неодинаково, то в обоих столбцах ал-горитма (табл. 4.10) дополнительно указан индекс (1 или 2), характе-ризующий способ выполнения перехода.
В каждую параллельную ветвь фазы должны входить катушеч-ные группы с одинаковым числом активных сторон малых катушек в верхних и нижних слоях пазов. Так, в схеме обмотки на рис. 4.16 возможно образование двух параллельных ветвей фазы С(W) с рав-ными сопротивлениями: первой последовательным согласным соеди-нением двух групп из катушек 4, 5 и 22, 23; второй – двух групп из катушек 13, 14 и 31, 32. Поэтому у одно-двухслойных обмоток чис-ло параллельных ветвей вдвое меньше, чем у базовой равносекци- онной двухслойной обмотки. Кроме того, при нечетном р активные стороны малых катушек одной фазы укладывают в разные слои об-мотки, то есть сопротивления обмоток всех фаз немного отличают-ся даже при числе параллельных ветвей а1 = 1.
При q1 > 4 одно-двухслойная концентрическая обмотка может содержать две большие катушки в каждой катушечной группе, со-стоящей из (q1 – 2) катушек.
Одно-двухслойные концентрические обмотки более трудоемки, чем однослойные, и поэтому не используются при массовом произ-водстве двигателей малой мощности. Такие обмотки применяют в машинах мощностью 15–100 кВт при q1
· 6.
В двигателях с q1 > 6 применение одно-двухслойных обмоток нецелесообразно вследствие большой длины вылета лобовых частей, для размещения которых необходимо увеличивать длину станины и размеры всей машины. В этом случае предпочтительно использова-ние двухслойной концентрической обмотки без подъема шага.
Двухслойная концентрическая обмотка (рис. 4.18) отличается от базовой равносекционной (рис. 4.14) с равными 2р и q1 соединением лобовых частей, шагом и положением катушек в слоях обмотки.



































Рис. 4.16. Схема (а) и таблица укладки по переходам (б) трехфазной одно-двухслойной концентри-
ческой обмотки статора: z1 = 36; 2p = 4; q1 = 3; a1 = 1; y1 = 8, 6 (схема базовой обмотка на рис. 4.1 74
Фаза обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу q1 со-стоит из 2р катушечных групп, образованных из q1 концентрических катушек. Пунктирными линиями на схеме (рис. 4.18, а) показаны стороны катушек, лежащие в нижнем слое обмотки. Шаг большой (внешней) катушки равен числу пазовых делений между первой и последней активными сторонами катушек одной катушечной группы базовой равносекционной обмотки:
y1МАХ = y1 + (q1 – 1), (4.22)
где y1 – шаг базовой равносекционной обмотки с равными 2р и q1.
Шаг малых катушек определяют по формуле (4.21).
Двухслойную концентрическую обмотку при четном числе пар полюсов р и р = 1 укладывают по алгоритму соответствующих од-но-двухслойных обмоток (табл. 4.10). Схему укладки по переходам оформляют в виде таблицы (рис. 4.18, б).
Для уменьшения длины вылета лобовых частей в двухполюс-ных машинах с четным q1
· 4 каждую катушечную группу разбива- ют на две равные концентрические полугруппы с числом катушек q1П = q1/2. Способ образования полугрупп показан на рис. 4.17. Шаг большой (внешней) катушки полугруппы определяют по форму- ле (4.22), заменив q1 на q1П ; шаги малых катушек полугруппы – по формуле (4.21).















Полугруппы соединяют последовательно-согласно. Обмотку уклады-вают за шесть переходов по алгоритму, приведенному в табл. 4.11




































Рис. 4.18. Схема (а) и таблица укладки по переходам (б) трехфазной двухслойной концентричес-
кой обмотки статора: z1 = 36; 2p = 4; q1 = 3; a1 = 1; y1 = 5, 7, 9 (схема базовой обмотки на рис. 4.14) 76
Таблица 4.11
Алгоритмы укладки двухслойных концентрических обмоток (q1 целое)

перехода
Число пар полюсов р


р = 1
(укладка полугруппами)
Нечетное, любое

1
2
3
4
5
6
i yГ = 6q1П
i + 2q1П nГ = 2
i + 4q1П
i + 5q1П
i + 3q1П
i + q1П
i yГ = 6q1
i + q1 nГ = р
i + 2q1
i + 3q1
i + 4q1
i + 5q1


Способ записи алгоритма и обозначения в таблице те же, что приняты ранее для одно-двухслойных обмоток (табл. 4.10). В табл. 4.11 также записан алгоритм укладки двухслойных концентри-ческих обмоток при любом нечетном числе пар полюсов р.
Все сказанное выше относительно образования и числа а1 па-раллельных ветвей, а также симметрии фаз одно-двухслойных обмо-ток справедливо и для однослойных концентрических обмоток с целым q1. Исключение составляют обмотки двухполюсных машин с шагом базовой равносекционной обмотки y1 = 2
·/3, фазы которых при одной параллельной ветви симметричны по укладке катушек и имеют равное сопротивление.
При дробном числе пазов на полюс и фазу q1 фаза концентри-ческой обмотки состоит из 2р катушечных групп с числом катушек, отличающимся на единицу (см. пункты 4.3.2.2, 4.3.2.4). При знаме-нателе дробности d = 2 шаг большой (внешней) катушки
y1МАХ = y1 + (q1 ± 1/2) – 1, (4.22,а)
здесь y1 – шаг базовой равносекционной обмотки с теми же, что и у концентрической обмотки 2р и q1; знаки “+” и “–” для большой (внешней) катушки катушечной группы соответственно с большим числом (b + 1) и с меньшим числом b катушек. Шаги малых кату-шек определяют по формуле (4.21).
Для укладки обмоток с дробным q1 и знаменателем дробности d = 2 можно использовать алгоритмы, приведенные в табл. 4.12. В левых столбцах алгоритмов знак “+” означает, что первый переход начинается катушечной группой с (b + 1) катушек, знак “–” соответ-вствует началу первого перехода с группы, содержащей b катушек.
77
Таблица 4.12
Алгоритмы укладки двухслойных концентрических обмоток (q1 дробное)

перехода
Число пар полюсов р


Четное, любое
Нечетное, любое

1
2
3
4
5
6
i yГ = 4q1
i + q1 ± 1/2 nГ = 3р/2
i + 2q1
i + 3q1 ± 1/2

i yГ = 6q1
i + q1 ± 1/2 nГ = р
i + 2q1
i + 3q1 ± 1/2
i + 4q1
i + 5q1 ± 1/2


4.3.2.5. Рекомендации по выбору типа обмотки статора
В табл. 4.13 приведены области возможного применения рас-смотренных типов обмотки статоров асинхронных двигателей се- рий 4А и АИ в зависимости от высоты оси вращения h и числа полюсов машины 2р.
Таблица 4.13
Применяемые типы обмоток статоров асинхронных двигателей
Тип обмотки
Высота оси вращения h, мм


h
· 132
160 – 250
280 – 355

1. Однослойная концентрическая

2. Однослойная концентрическая
“вразвалку”
3. Одно-двухслойная концентри-
ческая
4. Двухслойная концентрическая
5. Двухслойная петлевая равно-
секционная всыпная
6. Двухслойная петлевая равно-
секционная из жестких полу-
катушек
2р > 2

2р = 2









2p > 4
при Р2Н < 15 кВт

· 4, q1
· 4
при Р2Н < 18,5 кВт

2р > 2

2р = 2
2р любое










· 10

· 10

2р < 10
2р любое*


* Для двигателей со степенью защиты IP23.
78
Пользуясь данными табл. 4.13 можно выбрать тип обмотки статора проектируемого двигателя. При этом следует отдавать пред-почтение обмоткам типа 1–4, допускающим механизированную укладку в пазы сердечника.

4.4. Обмотки роторов
4.4.1. Устройство и изоляция обмоток фазных роторов
Обмотку фазного ротора выполняют с тем же числом полю-сов 2р и числом фаз m2 = m1, что и обмотка статора. В двигателях общего назначения (h < 400 мм) применяют два вида обмоток: всып-ные при мощности до 50–55 кВт (обычно при h
· 200 мм) и стерж-невые при больших мощностях (обычно при h
· 225 мм). Система изоляции обмоток ротора соответствует классу нагревостойкости F.
Мягкие катушки всыпной обмотки наматывают изолированным медным проводом круглого сечения марок ПЭТ-155 или ПЭТМ с наружным диаметром не более 1,7 мм (табл. 4.5). Лобовые части ка-тушек формуют в виде трапеции. Все катушки одной фазы мотают на шаблонах без разрыва провода для уменьшения числа соедине-ний пайкой.
Катушки укладывают в два слоя в полузакрытые пазы трапе-цеидальной формы (рис. 4.19). Корпусная и межфазовая изоляция выполнены так же, как и у статорных обмоток (см. п. 4.3.1). Мате-риал и размеры деталей изоляции, соответствующие позициям 1 и 2 на рис. 4.19, приведены в табл. 4.6. Вместо приведенных в табл. 4.6
материалов для пазовых коробочек рото-ра часто применяют лакотканеслюдо-пласт ГИП-ЛСП-ПЛ (поз. 1 на рис. 4.19) толщиной 0,4 мм.
Пазовую часть катушки крепят клиньями 3 из стеклотекстолита СТЭФ-1. Лобовые части катушек привязывают к
изолированным обмоткодержателям 10 (рис. 4.20) бандажной стеклолентой ЛСБ.
Стержневые обмотки выполняют из медной проволоки (шины) прямоугольно-го сечения (табл. 4.14) и укладывают в полузакрытые пазы прямоугольной формы.
79
Таблица 4.14
Размеры медных шин для стержневых обмоток фазных роторов
По большей
стороне a,
мм
По меньшей стороне b , мм


1,81
1,95
2,10
2,26
2,44
2,50
2,63
2,83
3,00
3,05


Расчетное сечение шины, мм 2

10,8
11,6
12,5
13,5
14,5
15,6
16,0
16,8
18,0
19,5
20,0
22,0
25,0
26,3
28,0
19,3
20,8
22,4
24,2
26,1
28,0









20,9
22,4
24,2
26,1
28,0
30,2

32,6







22,2
23,9
25,8
27,9
30,0
32,3

34,8
37,3






23,9
25,7
27,8

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· Продолжение табл. 4.14
Размеры медных шин для стержневых обмоток фазных роторов
По большей
стороне a,
мм
По меньшей стороне b , мм


3,28
3,53
3,80
4,0
4,1
4,4
4,7
5,0
5,1
5,5


Расчетное сечение шины, мм 2

10,8
11,6
12,5
13,5
14,5
15,6
16,0
16,8
18,0
19,5
20,0
22,0
25,0
26,3
28,0
34,9
35,7
40,5
43,8
47,1
50,7

54,6
58,5
63,5

71,7
81,5
85,8
91,3
37,6
40,5
43,6
47,2
50,6
54,6

58,8
63,0
68,3

77,2
88,3
92,3

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
143,8
153,1

80
В каждом пазу по высоте лежат два стержня (см. рис. а в табл. 4.15), заранее изолированных и изогнутых по шаблону с одной стороны. Стержни покрыты твердой изоляцией, получаемой обкат-кой при температуре 200–250 °С и последующей опрессовкой мате-риалов, образующих изоляционное покрытие стержня (табл. 4.15).
Стержни вставляют в пазы с торца ротора, после чего отгиба-ют в нужную сторону вторую прямую сторону стержня.
Таблица 4.15
Изоляция стержневых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей с высотой оси вращения h
· 225 мм на напряжение
до 750 В (класс нагревостойкости системы изоляции F)


Часть обмотки

Пози-ция на
рисун-ке

Наименование, марка материала

Толщи-на,
мм

Число слоев
Двусторонняя толщина изоляции, мм






по ши-рине
по вы-соте

Пазовая

1
Пленкосинто-фолий ПСФ-Ф
или
Лента стекло-слюдинитовая
ЛСПЭ-934-ТП
0,16
3,5
оборота
1,1
2,2


2
Стеклолако-ткань
ЛСП-130/155
0,15
1
0,3
0,3


3; 4; 5
Стеклотексто-лит СТЭФ-1
0,5
1

0,5



Допуск на укладку обмотки
0,3
0,5



Общая толщина изоляции в пазу (без высоты клина)
1,7
4,0

Лобовая

6
Лента стекло-слюдинитовая
ЛСПЭ-934-ТП
0,15
1
вполна-хлеста
0,6
0,6


7
Лента стек-лянная ЛЭС
0,1
1 впол-нахлеста
0,4
0,4



Общая толщина изоляции
лобовой части стержня
1,0
1,0

81
На зачищенные от изоляции концы стержней 6 надевают мед-ные коробочки – хомутики 7 (рис. 4.20). Для заполнения промежут-ков между стержнями 6 вставляют медные клинья 13 и выполняют пайку хомутиков твердыми припоями. Для улучшения вентиляции в часть хомутиков впаивают вентиляционные лопатки 8 из листо-вой стали толщиной 0,8 мм. Хомутики и места паек изолируют так же, как и лобовую часть катушек (поз. 6, 7 в табл. 4.15).


















На лобовые части катушек накладывают бандаж 5 из бандаж-ной стеклоленты ЛСБ. Бандаж прижимает лобовые части к изолиро-ванной опорной поверхности обмоткодержателей 10 (рис. 4.20, а). Обмоткодержатели отливают из стали заодно с нажимными шайба-ми 14, удерживающими в спрессованном состоянии сердечник.

4.4.2. Схемы обмоток фазных роторов
Трехфазные обмотки фазных роторов асинхронных двигателей общего назначения выполняют двухслойными с шестидесятиградус-ной фазной зоной.
По ГОСТ 26772-85 обозначают выводы первой, второй, треть-ей фаз соответственно: начала K1, L1, M1; концы K2, L2, M2. В дви-
гателях общего назначения обмотки трех фаз ротора соединяют по
82
схеме “звезда”. Три вывода, присоединяемые к контактным коль-цам, обозначают буквами K, L, M. Также маркируют выводы при со-единении обмотки ротора треугольником. Если нужен вывод нуле-вой точки звезды, то его обозначают буквой Q.
Для двигателей, разработанных до 1987 года и модернизируе-мых, выводы обмоток фазного ротора обозначают в соответствии с ГОСТ 184-73: начала фаз Р1, Р2, Р3; концы – Р4, Р5, Р6. Выводы об-моток, соединенных звездой или треугольником, обозначают Р1, Р2, Р3; вывод нулевой точки звезды – цифрой 0.
Контактные кольца обозначают так же, как присоединенные к ним выводы обмотки ротора. На валу контактные кольца располо-жены в указанном выше порядке чередования фаз. Кольцо, соеди-ненное с выводом первой фазы (К или Р1), наиболее удалено от обмотки ротора.
Всыпные обмотки фазных роторов выполняют двухслойными петлевыми равносекционными с укороченным шагом y2 = (0,7–0,85)
·. Число пазов на полюс и фазу q2 всыпной обмотки ротора обычно меньше, чем у обмотки статора:
13 EMBED Equation.3 1415, (4.23)
где K = 1 или K = 1/2; иногда принимают K = –1 или K = –1/2.
Обычно число q2 целое или дробное со знаменателем дробно-сти d = 2. Число пазов сердечника ротора
13 EMBED Equation.3 1415. (4.24)
Расчет шагов и составление схем всыпных обмоток ротора вы-полняют так же, как и для двухслойных равносекционных обмоток статора (см. параграф 4.3).
Для уменьшения числа соединений между катушечными груп- пами стержневые обмотки фазных роторов выполняют двухслойны-ми волновыми с диаметральным или близким к диаметральному шагом y2
·
·. Число пазов на полюс и фазу q2 стержневой обмотки ротора больше, чем у обмотки статора:
13 EMBED Equation.3 1415, (4.25)
где K = 1 или K = 1/2; иногда выполняют обмотки с K = 11/2 .
Число пазов сердечника ротора определяют по формуле (4.24).
Волновые обмотки отличаются от петлевых тем, что последо-вательно соединяют катушки, занимающие одинаковое положение
83
под всеми полюсами машины. Поэтому расстояние между точками соединения начала и конца одной катушки с другими катушками (результирующий шаг) равно 2
· или 6q2.
Расстояние между стержнями одной катушки со стороны вы-водов (рис. 4.21, а) называют первым частичным или передним ша-гом y2П, между стержнями разных катушек со стороны противопо-ложной выводам – вторым частичным или задним шагом y2З . Сумма переднего и заднего шагов y2П + y2З = 2
· = 6q2. Укорочение шага од-новитковых стержневых катушек не уменьшает расхода меди на лобовые части, так как уменьшение длины лобовых частей с одной стороны сердечника компенсируется увеличением лобовых частей с противоположной стороны.
При целом q2 волновые стержневые обмотки выполняют с ди-аметральным или полным шагом (
· = 0) и шаги обмотки равны
13 EMBED Equation.3 1415. (4.26)
Другие требуемые для составления схемы обмотки величины опре-деляют по формулам (4.11)–(4.14), заменив в них индекс “1” на “2”.
Образование фазы волновой стержневой обмотки с q2 = 2 пока-зано на рис. 4.21. Чтобы исключить лишние пересечения лобовых частей, схему волновой обмотки начинают с последней катушки фазной зоны какой-либо пары полюсов. Так, за начало первой фа-зы А (К) на рис. 4.21, а принята вторая катушка (точка 2в стержня в верхнем слое второго паза). При принятом шаге y2П =
· = 6 концом второй катушки является точка 8н стержня в нижнем слое восьмо-го паза. Конец второй катушки соединяют с началом катушки 14, отстоящим на 2
· = 12 от начала второй катушки, для чего с шагом y2З = 6 соединяют стержень в нижнем слое паза 8 со стержнем в верхнем слое паза 14. Аналогично соединяют все катушки с одина-ковой фазой ЭДС (катушки 2 и 14 на рис. 4.21, в) и совершают пер-
вый обход обмотки. Если продолжить обход с шагом y2З = 6, то ко-нец катушки 14 (точка 20н) должен быть соединен с началом ка-тушки 2 (точка 2в), и обмотка замыкается после первого обхода.
Чтобы избежать этого, последний задний шаг первого обхода укорачивают (удлиняют) на одно пазовое деление и, приняв y2ЗУ = 5, соединяют конец последней катушки 14 первого обхода (точка 20н) с началом первой катушки 1 (точка 1в) второго обхода. Аналогично совершают второй и все последующие обходы обмотки. В резуль-тате q2 обходов будет последовательно соединена в одну ветвь по-
84
ловина всех катушек фазы (катушки 2, 14, 1, 13) в пределах одной фазной зоны А(Х) на рис. 4.21, б.
Приняв за начало второй ветви последнюю катушку 8 той же
пары полюсов (точка 8в на рис. 4.21, а), что и для фазной зоны А, последовательно соединяют катушки 8, 20, 7, 19 фазной зоны Х(К), в результате чего получают вторую ветвь обмотки (показана на рис. 4.21, а тонкой линией).
Соединив концы ветвей обмотки (точки 19н, 1н) короткой пере-мычкой, получают обмотку фазы с числом параллельных ветвей а2 = 1. Два оставшихся вывода – начало и конец первой фазы – обоз-начают K1(Р1), K2(Р4). В редких случаях при большом напряжении на контактных кольцах волновую стержневую обмотку выполняют с а2 = 2. Соединение ветвей такой обмотки показано на рис. 4.21, б.
Соединение катушек двух других фаз выполняют аналогично.

85

















Рис. 4.22. Схема одной фазы (а) и звезда (б) катушечных ЭДС двухслойной стержневой волно-вой обмотки фазного ротора:
z2 = 30; 2p = 4; q2 = 21/2; y2П = 8; y2З = 7;
· = 24°; a2 = 1
Чтобы выводные концы и соединительные перемычки не нару-шали балансировку ротора, начала фаз размещают симметрично на расстоянии 1/3 окружности ротора или через 2p2q2 пазовых делений. На рис. 4.21, а показаны только выводы L1 и M1 начала второй и третьей фаз. При числе полюсов р равном или кратном трем фаз-ные зоны, находящиеся на расстоянии 1/3 окружности ротора, при-надлежат одной фазе и симметричное размещение выводов и пере-мычек невозможно.
При дробном числе пазов на полюс и фазу q2 полюсное деле-ние
· = 3q2 не будет целым числом. Передний шаг обмотки y2П це-лое число и не может быть принят равным дробному
·. Поэтому обмотку с диаметральным шагом выполнить невозможно и шаги y2П , y2З не равны.
Обычно при знаменателе дробности d = 2 передний шаг обмот-ки принимают удлиненным:
13 EMBED Equation.3 1415 , (4.27)
86
а задний шаг – укороченным
13 EMBED Equation.3 1415 . (4.28)
Соединение катушек волновой стержневой обмотки с дроб-ным q2 (рис. 4.22) выполняют также, как и у обмоток с целым q2. Фаза обмотки состоит из двух ветвей, изображенных на рис. 4.22,а линиями разной толщины. Одна ветвь образована последовательным соединением всех катушек фазной зоны А (рис. 4.22, б) за (q2 + 0,5) обходов, другая – соединением катушек фазной зоны Х за (q2 – 0,5) обходов. В первую ветвь включено р(q2 + 0,5) катушек, во вторую р(q2 – 0,5) катушек, вследствие чего ветви обмотки нельзя соединить параллельно и при дробном q2 число параллельных ветвей a2 = 1.

4.4.3. Обмотки короткозамкнутых роторов
Обмотки короткозамкнутых роторов выполняют заливкой пазов сердечника ротора алюминием марок А5, А7 (ГОСТ 11069-74). Одно-временно отливают короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками (рис. 4.23). Число вентиляционных лопаток следует ори-ентировочно принять по табл. 4.16, а примерные средние размеры определить по приведенным ниже формулам:
длина (осевой размер) лопатки, мм,
13 EMBED Equation.3 1415; (4.29)
ширина (радиальный размер) лопатки, мм, при высоте оси вра-щения h
· 160 мм
13 EMBED Equation.3 1415, (4.30)
при h > 160 мм
13 EMBED Equation.3 1415; (4.31)
толщина (тангенциальный размер), мм, у вершины лопатки
13 EMBED Equation.3 1415, (4.32)
в основании
13 EMBED Equation.3 1415, (4.33)
где K
·Л2
· 0,14 при h
· 132 и K
·Л2
· 0,1 при h
· 160 мм.
В формулах (4.29)–(4.32) высота оси вращения h, мм; ширина ко-роткозамыкающего кольца bКЛ, мм, определяется по формуле (7.40); коэффициенты KL, KH, AH, BН приведены в табл. 4.17.
87
Размеры lЛ2 и hЛ2 могут быть изменены в процессе расчета и конструирования машины, так как hЛ2 зависит от размеров коротко-замыкающего кольца, а lЛ2 – от длины станины и глубины щитов.
Между вентиляционными лопатками роторов двигателей с h
· 100 мм отливают кольцевые канавки (рис. 4.23, а) размером при-мерно 5(5 мм для размещения в них балансировочных грузов, кото-рые крепят зачеканкой краев канавок. При малом осевом размере короткозамыкающего кольца между вентиляционными лопатками могут быть отлиты приливы, подобные штырям на рис. 4.23, б. Приливы сошлифовывают при балансировке. На короткозамыкаю-щих кольцах роторов машин с h > 100 мм между вентиляционными лопатками отливают один (рис. 4.23, б) или два штыря овального или круглого сечения диаметром 5–10 мм.
Таблица 4.16
Рекомендуемое число вентиляционных лопаток ротора
h, мм
Число лопаток при числе полюсов


2р = 2
2р = 4; 6
2р = 8
2р = 10; 12

45 – 63
71 – 100
112 – 160
180
200 – 250
280; 315
355
6
7
9
10
12
17
19
6
9
11
12
14
22
22

9
11
12
14
22
22





22
22

Таблица 4.17
Значения коэффициентов
в формулах (4.29)–(4.33)
Коэф-фици-ент
Значениe коэффициен-та при числе полюсов


2р = 2
2р = 4
2р = 6–12

KL
KH
AH
BH
0,325
0,145
21
0,03
0,31
0,17
15
0,08
0,28
0,19
13
0,11


Рис. 4.23. Торцевая часть короткозамкнутой обмотки ротора, зали-той алюминием, двигателей с h
· 132 мм (а), с h = 160–355 мм (б):
1 – короткозамыкающее кольцо; 2 – вентиляционная лопатка; 3, 4 – канав- ка (при h
· 100 мм) и штырь для крепления балансировочных грузов
88
Выполненные в виде стальных шайб или пластин с отверстия-ми балансировочные грузы надевают на штыри и крепят расклепы-ванием концов штырей.

4.5. Валы роторов
Валы роторов обычно изготавливают из углеродистой стали марки 45 (ГОСТ 1050-74) в виде тел вращения со ступенчато изме-няющимся диаметром (рис. 4.24). Число ступеней определяется не-обходимостью размещения сердечника, подшипников, вентиляторов, контактных колец и других узлов машины. Диаметры основных по-садочных поверхностей: выступающего конца d1, шеек под подшип-ники d2, утолщенной средней части d3 вала (рис. 4.24) можно вы-брать по табл. 4.18 в зависимости от высоты оси вращения h.
















Рис. 4.24. Валы роторов двигателей с h
· 250 мм (а), с h > 250 мм (б): 1 – выступающий (свободный) конец вала; 2 – шейка вала под посадку подшипников; 3 – средняя часть под посадку сердечника; 4 – хвостовик для установки вентилятора или контактных колец; 5, 9 – шпоночные па-зы; 6 – буртик; 7, 8 – канавки для кольцевых шпонок и стопорных колец
89
Таблица 4.18
К выбору размеров вала ротора
Высота оси вращения h, мм
Диаметры вала (рис. 4.24)


d1, мм
d2, мм
d3, мм


2р = 2
2р = 4–12
2р любое
2р = 2
2р = 4–12

56
63
71
80
90
100
112
132
160
180
200
225
250
280
315
355
11
14
19
22
24
28
32
38
42
48
55
55
65
70
75
85
11
14
19
22
24
28
32
38
48
55
60
65
75
80
90
100
12
15
20
25
25
30
35
45
50
60
65
70
85
85
95
110
17
20
27
32
32
37
43
54
60
70
75
80
100
110
110(140*)
130(140*)
17
20
27
32
32
37
43
54
60
70
75
80
100
120
120(140*)
140(150*)

* Для двигателей со степенью защиты IP23.

Для уменьшения концентрации механических напряжений в месте перехода от одной ступени к другой диаметры ступеней дол-жны отличаться не более чем в 1,35 раза. С той же целью в месте перехода от одного диаметра к другому делают закругления (галте-ли) радиусом R, составляющим примерно (0,015–0,02) от диаметра средней части вала d3 (рис. 4.24, а). Дополнительно в местах изме-нения диаметра протачивают кольцевые канавки глубиной от 0,2 до
0,5 мм и шириной от 3–5 до 10–15 мм. Большие размеры соответ-ствуют более мощным двигателям.
У двигателей с короткозамкнутым ротором и высотой оси вра-щения h
· 250 мм валы выполняют из прокатанного цилиндрическо-го прутка с минимальными переходами между ступенями, что сни- жает трудоемкость механической обработки и уменьшает отходы. Среднюю часть вала 3 (рис. 4.24, а) под горячую посадку сердечни-ка ротора выполняют гладкой. На выступающем конце вала 1 фре-зеруют шпоночный паз 5. Размеры шпонки можно ориентировочно определить по табл. 4.19 в зависимости от диаметра конца вала d1.
90
Таблица 4.19
К выбору размеров шпонок и шпоночных пазов, мм (рис. 4.24, а)
d1
11
14
19
22
24
28
32
38
42
48
55
60
65
70
75
80
85
90
100

hШП
4
5
6
6
7
7
8
8
8
9
10
11
11
12
12
14
14
14
16

bШП
4
5
6
6
8
8
10
10
12
14
16
18
18
20
20
22
22
25
28

dВШ
12,5
16
21,5
24,5
27
31
35
41
45
51,5
59
64
69
74,5
79,5
85
90
95
106

В двигателях с h > 250 мм сердечник ротора фиксируют на ва-лу шпонкой от проворачивания. В средней части вала предусмотрен шпоночный паз 9 (рис. 4.24, б) с такими же шириной и глубиной, как и шпоночный паз 5 на свободном конце вала.
Для предотвращения осевого смещения сердечника на валу вы-полнют буртик 6 высотой hБ = (0,025–0,035)d3 и кольцевую шпоноч-ную канавку 7 глубиной hК = (0,015–0,025)d3. Осевой размер бурти-ков и канавок может быть принят равным (0,08–0,12)d3. Также на валу могут быть проточены кольцевые канавки 8 меньших размеров для стопорных колец или кольцевых шпонок, фиксирующих венти-ляторы, внутренние кольца подшипников и другие детали ротора.
В валах фазных роторов двигателей со степенью защиты IP23 сверлят центральное отверстие диаметром dЦО
· (0,3–0,35)d3 и три наклонных отверстия диаметром (0,15–0,2)d3 (рис. 4.24, в) для разме-щения отводов от обмотки ротора к контактным кольцам, установ-ленным консольно на хвостовике вала 4 за подшипниковым щитом.

4.6. Подшипниковые щиты и подшипники
В двигателях общего назначения подшипниковые щиты пред-
назначены для защиты лобовых частей обмоток и установки под-шипников, служащих опорами для вала ротора. Щиты двигателей с высотой оси вращения h < 71 мм отливают из алюминиевых сплавов, при h
· 71 мм выполняют литыми из чугуна или сварными из ста-ли тех же марок, что применяют для изготовления станин. Обычно оба щита делают одинаковыми.
Толщина стенки щита переменная и в месте соединения щита со станиной должна быть не меньше толщины стенки станины
·СТ . Щиты двигателей с высотой оси вращения h
· 250 мм выполняют с внутренней замковой поверхностью, для чего на внешнем диаметре торцевой части щита сделан наружный кольцевой буртик, надевае-мый на внешнюю кольцевую заточку торцевой поверхности стани-
91
ны (рис. 3.1–3.4). При высотах оси вращения h > 250 мм замковые поверхности щитов наружные и кольцевой буртик на внутреннем диаметре торцевой части щита входит во внутреннюю кольцевую заточку станины (рис. 3.5, 3.6, 3.9).
Для увеличения жесткости щиты машин со степенью защиты IP44, IP54 выполняют с минимально возможной глубиной (осевым размером). У двигателей серии АИ глубина щита составляет при-мерно 1/8 от внешнего диаметра щита DЩ
· DСТ. Щиты круглые с гладкой наружной поверхностью (конусность 15 %).
Щиты двигателей с высотами оси вращения 200–250 мм отли-вают с ребрами 24 (рис. 3.4) на внутренней поверхности для лучше-го отвода тепла от лобовых частей обмотки статора. К ребрам 24 щитов крепят воздухонаправляющие щитки – диффузоры 25, выпол-ненные в виде воронок из тонколистовой стали (рис. 3.4). Расстоя-ние от торца диффузора до торцов вентиляционных лопаток ротора должно быть минимальным и составляет 5–7 мм.
Для крепления щитов к станине предусмотрены равномерно расположенные по наружному диаметру щитов приливы (три при
h
· 112 мм, четыре при 132
· h
· 180 мм, шесть при h > 200 мм) со сквозными отверстиями для крепежных болтов. Аналогично выпол-нены щиты двигателей серии 4А со степенью защиты IP44.
Подшипниковые щиты двигателей серии 4А со степенью защи-ты IP23 с высотами оси вращения 160–250 мм отливают из чугуна в виде ступицы и обода, соединенных между собой шестью ребрами Т-образного сечения (рис. 3.8). Между спицами образуются окна для входа охлаждающего воздуха, закрытые обеспечивающими степень защиты IP23 жалюзи. Жалюзи отливают из алюминиевого сплава и крепят к щитам болтами. Для крепления щитов предусмотрены шесть приливов с отверстиями.
У машин серии АИ со степенью защиты IP23 и литыми чугун-ными станинами подшипниковые щиты отливают из чугуна. Форма шитов четырехгранная со скругленными гранями (рис. 3.9). Входные отверстия для воздуха расположены на торцах щитов и закрыты отливаемыми заодно со щитом жалюзи. Форма отверстий обеспечи-вает равномерное распределение воздушного потока и направление его внутрь двигателя. Щиты крепятся к станине четырьмя болтами.
У двигателей со сварными станинами (степень защиты IP23,
h = 280–355 мм) подшипниковые щиты сварные из стали или литые из чугуна (рис. 3.10). Щиты плоские в осевом направлении, круглые и конструктивно подобны щитам машин серии 4А со степенью за-
92
защиты IP23 и высотой оси вращения 160–250 мм. Подшипниковые щиты устанавливают на кольцевые заточки 4 торцевых стоек 1 по-лустанины (рис. 4.4) и крепят к стойкам четырьмя болтами 21 (рис. 3.10). К верхней части щитов крепят болтами стойки (рамы) 8 для установки кожуха 10 (рис. 3.10), закрывающего двигатель сверху.
С внутренней стороны щитов двигателей со степенью защи- ты IP23 крепят воздухонаправляющие щитки (диффузоры) из тонко-листовой стали.
В центральной части щита есть втулка с отверстием для уста-новки радиальных однорядных шариковых или роликовых подшип-ников качения (рис. 4.26), служащих опорами вала ротора.
Как правило, одна подшипниковая опора со стороны выступа-ющего конца вала “плавающая”, вторая – “фиксирующая”. Установ-ленный в “фиксирующей” опоре подшипник несет осевую и ради-альную нагрузки. Поэтому оба кольца подшипника жестко зафикси-рованы от осевых перемещений.
Подшипник в “плавающей” опоре воспринимает только ради-альную нагрузку и должен иметь возможность свободного переме-
щения в осевом направлении, чтобы исключить заклинивание при сборке и вследствие теплового расширения при работе двигателя. С этой целью в “плавающей” опоре с шариковым подшипником предусматривают осевые зазоры между подшипниковыми крышками и наружной обоймой (наружным кольцом). Также в “плавающей” опоре устанавливают роликовые подшипники с гладким внутренним
или наружным кольцом (рис. 4.26, б), что делает возможным осевое перемещение одного кольца подшипника относительно другого.
Подшипниковый узел состоит из подшипника; подшипниковых крышек, закрывающих подшипник с одной или двух сторон; уплот-нений; фиксирующих деталей – шайб, стопорных колец.
В двигателях основного исполнения с высотами оси вращения 45–132 мм в обеих опорах установлены шарикоподшипники с дву-сторонним уплотнением и постоянно заложенной, рассчитанной на весь срок службы консистентной смазкой. Применены подшипники типа: 180000 для двигателей 4А, 2RS легкой (при h = 45–100 мм) и средней (при h = 112–132 мм) серий для машин АИР.
Конструкция подшипникового узла упрощена за счет отказа от внутренней подшипниковой крышки и уплотняющих устройств (рис. 4.25, а). Наружная подшипниковая крышка отлита заодно с подшипниковым щитом.
В двигателях серии 4А с высотами оси вращения 160–355 мм
93
применены подшипники средней серии: роликовые типа 2300 с бо-лее нагруженной стороны приводимого во вращение механизма и шариковые типа 300 с противоположной стороны (рис. 3.3–3.10). Исключение составляют двухполюсные машины с шарикоподшипни-ками в обеих опорах. Подшипники закрыты съемными подшипни-ковыми крышками 5, 6 из чугуна (рис. 4.25, б), предназначенными для удержания смазки и защиты подшипника от воздействия окру-жающей среды. Подшипниковые крышки “плавающих” опор, не не-сущие осевой нагрузки, могут быть выполнены из алюминиевого сплава или термостойкой пластмассы.
В двигателях основного исполнения применена самая простая конструкция щелевого (бесконтактного) уплотнения.



















Рис. 4.25. Подшипниковые узлы с шарикоподшипниками с двусторонним уплотнением (а); с внутренней и наружной крышками (б); с устройствами для пополнения смазки (в, г):
1 – подшипниковый шит; 2 – подшипник; 3 – внутреннее уплотнение под-шипника; 4 – пружина волнистая; 5 – наружная подшипниковая крышка; 6 – внутренняя подшипниковая крышка; 7 – кольцевые канавки; 8 – шайба; 9 – войлочное уплотнение наружной крышки; 10 – пробка; 11 – кольцо уп-лотнения; 12 – стопорное кольцо; 13 – масленка; 14 – пробка спускного канала; 15 – войлочное уплотнение внутренней крышки подшипника
94
Уплотняющее действие зазора между валом и подшипниковой крышкой усилено двумя кольцевыми канавками 7 прямоугольного сечения в крышке (рис. 4.25, б). Канавки при сборке заполняют смазкой.
В машинах специализированных по условиям окружающей сре-ды исполнений применяют комбинированные контактные уплотне-ния в виде войлочных колец 9 и 15, усиленных лабиринтом в наруж-ной крышке и кольцевыми канавками на внутренней (рис. 4.25, г).
Подшипниковые узлы машин серии АИ с h = 250–355 мм вы-полнены, как и у двигателей серии 4А, соответствующих высот оси вращения. В двигателях АИР с h = 160–180 мм в обеих опорах ус-тановлены шариковые подшипники типа 2RS средней серии с дву-
сторонним уплотнением и постоянно заложенной смазкой. Подшип-никовые узлы со стороны механизма выполнены с одной наружной крышкой, с противоположной стороны – с двумя крышками, зажи-мающими подшипник. В подшипниковых узлах двигателей АИР с высотами оси вращения 200 и 225 мм применены шариковые под-шипники средней серии со стороны механизма и легкой серии со стороны вентилятора. Подшипники закрыты двумя крышками.
С целью уменьшения вибраций и шумов, обусловленных нали-чием зазоров между шариками и обоймами шарикоподшипников, применяют осевое нажатие на наружную обойму подшипника, для чего устанавливают пружинящие шайбы 4 (рис. 4.25, а) в виде штампованного из стальной ленты толщиной 0,4–0,5 мм волнистого кольца. При этом обеспечивается постоянное касание с определен-ным усилием шариков и дорожек качения на обоймах подшипника.
Пружины осевого нажатия устанавливают обычно в “фик-сирующей” опоре. При приме-нении шарикоподшипников в обеих опорах пружинящие шай- бы устанавливают в двух под-шипниковых узлах.
В двигателях серии 4А с h
· 132 мм и серии АИ с h
· 200 мм могут быть пред- усмотрены устройства для пополнения и частичной заме-ны смазки без разборки маши-ны (рис. 4.25, в, г).
95
Свежая смазка подается под давлением от масленки 13 по трубке маслопровода под внутреннюю крышку 6 подшипника. От-работанная смазка сбрасывается в выдвижной или съемный контей-нер либо резервуар в нижней части щита, из которого удаляется в процессе эксплуатации. Такие устройства предусмотрены для всех специализированных по условиям окружающей среды двигателей, а также если при эксплуатации доступ к двигателю для его разборки и обслуживания затруднен.
Подшипники качения выбирают по каталогам и справочникам из условия обеспечения расчетного срока службы при заданных на-грузке на валу и частоте вращения /4, 6/. При учебном проектирова-нии размеры и тип подшипника следует выбрать из табл. 4.20–4.23 по принятому в параграфе 4.5 диаметру цапфы вала d2, после чего можно определить диаметр отверстия во втулке и примерную дли-ну (осевой размер) втулки подшипникового щита.
Таблица 4.20
Подшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами (средняя узкая серия)
Условное обозна-чение подшипника
Размеры по рис. 4.26, б
n, об/мин


d, мм
D, мм
В, мм
r, мм


2308
2309
2310
2311
2312
2313
2314
2315
2316
2317
2318
2319
2320
2322
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
1
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· Таблица 4.21
Подшипники шариковые радиальные однорядные с двумя уплотнениями
Условное обозна-чение подшипника
Размеры по рис. 4.26, а
n, об/мин


d, мм
D, мм
В, мм
r, мм


180500
180501
180502
180503
180504
180505
180506
180508
180509
180602
180603
10
12
15
17
20
25
30
40
45
15
17
30
32
35
40
47
52
62
80
85
42
47
14
14
14
16
18
18
20
23
23
17
19
1,0
1,0
1,0
1,0
1,5
1,5
1,5
2,0
2,0
1,5
1,5
8000
8000
6300
6300
5000
4000
4000
3150
3150
8000
8000

Таблица 4.22
Подшипники шариковые радиальные однорядные (легкая серия)
Условное обозна-чение подшипника
Размеры по рис. 4.26, а
n, об/мин


d, мм
D, мм
В, мм
r, мм


200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
10
12
15
17
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
30
32
35
40
47
52
62
72
80
85
90
100
110
120
125
130
9
10
11
12
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· Таблица 4.23
Подшипники шариковые радиальные однорядные (средняя серия)
Условное обозна-чение подшипника
Размеры по рис. 4.26, а
n, об/мин


d, мм
D, мм
В, мм
r, мм


308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
40
45
50
55

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·.7. Вентиляционные узлы
Вентиляционные узлы двигателей со степенью защиты IP44, IP54 размещены на стороне, противоположной приводимому во вращение механизму, и состоят из наружного вентилятора и защитного кожуха
для направления потока воздуха и обеспечения необходимой степе-ни защиты вентилятора (IP20).
Реверсивный вентилятор со-стоит из несущего диска 1 с цен-тральной втулкой для крепления на валу и прямых радиальных ло-паток 2 (рис. 4.27). Вентиляторы двигателей с h
· 132 мм изготав-ливают из прочной термостойкой пластмассы (рис. 3.2). Нагретый в кипящей воде вентилятор насажи-вают на рифленый вал. Вентиля-тор может быть заперт от осево-го смещения пружинной шайбой.
98
При h = 71–132 мм допустимо применение вентиляторов из алю-миниевого сплава АЛ9В. Во втулке есть центральный разрез, стяги-ваемый болтом с гайкой для фиксации вентилятора на валу (рис. 4.27).
Вентиляторы двигателей с h
· 160 мм также выполняют из сплава АЛ9В с залитой стальной втулкой, насаживают на вал со шпонкой и фиксируют от осевого смещения стопорным кольцом (рис. 3.3–3.7).
У большинства двигателей кожух штампованный или штампо-ванно-сварной из листовой стали толщиной 1–2 мм. В двигателях с h
· 132 мм возможно применение кожухов из пластмассы. Кожух крепят винтами 14 (рис. 3.1) к приливам подшипникового щита. Для уменьшения вибраций кожуха и шумов в одной или во всех точках крепления могут устанавливаться резиновые прокладки (рис. 3.2).
На рис. 4.28 изображены схемы наиболее часто применяемых вентиляционных узлов. Число лопаток NЛОП вентилятора и основные размеры вентиляционного узла можно ориентировочно выбрать по табл. 4.24 в зависимости от числа полюсов и высоты оси вращения.
Другие, остающиеся примерно постоянными размеры вентиля-торов машин с h
· 250 мм (обозначения по рис. 4.28):
– внутренний диаметр вертикального участка лопатки D /ВЕН
· DД ;
– угол наклона конической части несущего диска
·1
· 25°;
– углы скоса лопаток вентилятора
·3
· 30–35°,
·4 = 45° (
·4
· 30° при h = 225–250 мм),
·5 = 45° при h
· 132 мм и
·5
· 50° при h = 160–250 мм.
Размеры скошенных или скругленных частей лопаток: a1 = 0 при h
· 100 мм и a1
· 0,12h при h
· 100 мм; a2
· 0,1h.




99
Таблица 4.24
Основные размеры вентиляторов двигателей со степенью
защиты IP44, IP54 (обозначения размеров по рис. 4.28)
h, мм

NЛОП
DВЕН
bВЕН


·СЕТ,
мм

·КОЖ,
мм

·2

71–80

90–100

112,132

160–200

225–250

280–355
2

· 4
2

· 4
2

· 4
2

· 4
2

· 4
2

· 4
10 (5*)

10 (5*)
5
8
5
8–9
5
8–9
6
9
(1,7–1,8)h

1,6h
1,8h
(1,6–1,7)h
1,8h
1,6h
1,8h
1,6h
1,8h
1,6h
1,8h
0,44h

0,44h

0,44h
(0,35–0,4)h
0,44h
(0,35–0,4)h
0,44h
(0,35–0,4)h
0,44h
1,4h

1,1h
1,4h
1,3h
1,4h
1,1h
1,4h
1,1h
1,4h
1,4h
1,7h
6

6

8

10

12


·12
5

6

6

7

10


·15
10°

10°

15°
10–15°
20–25°
10–15°
30°

45°

* Двигатели АИ с вентиляторами из пластмассы.

Для снижения вентиляционного шума толщина (тангенциальный размер) лопатки
·ЛОП должна быть минимальной. По условиям проч-ности и технологии изготовления толщина лопаток не может быть менее 2,5 мм. Обычно
·ЛОП
· 2,5–3 мм в машинах с h
· 100 мм и увеличивается в машинах с большей высотой оси вращения.
Форма кожуха повторяет очертание ребер станины. Внутрен-ний диаметр кожуха DКВН у двигателей серии 4А примерно равен диаметру станины по вершинам ребер DСТР. У машин серии АИ высота ребер станины в месте установки кожуха уменьшена. Внеш-
ний диаметр кожуха DКН равен или несколько меньше диаметра станины по вершинам ребер DСТР.
Для уменьшения вентиляционного шума рекомендуется выби-рать внешний диаметр вентилятора DВЕН и внутренний диаметр ко-жуха DКВН так, чтобы разница (DКВН – DВЕН ) была не менее 0,1DВЕН.
Осевая длина кожуха LКОЖ составляет (0,8–1,1)h. Глубина ко-жуха (занятая вентилятором часть кожуха) LКВ
· 0,5h. Расстояние от точки крепления до торца цилиндрической части кожуха a3
· 1,5hР, где hР – высота ребра, найденная в параграфе 4.1.
100













Переход от цилиндрической части кожуха к торцевой части с
меньшим диаметром (рис. 3.1–3.7) выполняют коническим или скруг-ленным по радиусу R
· (0,7–0,8)h.
На торце кожуха есть отверстия для входа воздуха. У машин серии 4А отверстия имеют вид радиальных клиновидных прорезей шириной не более 12 мм, размещенных в один (h
· 132 мм) или два (h
· 160 мм) ряда (рис. 4.29). У двигателей серии АИ приняты отверстия прямоугольной формы с размерами не более 8 Ч 8 мм. Диаметр сетки, образованной отверстиями и перегородками между отверстиями, DСЕТ
· (1,5–1,65)h.
В нижней части кожух уплощен. Расстояние от плоской ниж-ней части кожуха до опорной плоскости лап должно быть не ме-нее половины найденного в параграфе 4.1 расстояния h2 от ниж-ней точки станины до опорной плоскости лап.

4.8. Вводные устройства
Вводные устройства предназначены для присоединения к дви-гателю проводов, проложенных в гибком металлорукаве, или кабе-лей с оболочкой из резины или пластика.
У двигателей с литыми станинами вводное устройство разме-щают на станине сверху и чаще всего со стороны свободного кон-ца вала (рис. 3.1–3.4). У машин серии 4А с высотой оси вращения
h
· 280 мм при любом исполнении станины и серии АИ со сварны-ми станинами вводное устройство размещают на боку станины справа, если смотреть на двигатель со стороны выступающего кон-ца вала (рис. 3.5, 3.10, 3.13).
101

















У двигателей со степенью защиты IP44, IP54 с горизонтально-вертикальным оребрением станины корпус вводного устройства от-ливается вместе со станиной. Форма корпуса прямоугольная с раз-мерами:
высота hКОР
· (0,5–0,55)h;
длина lКОР
· 2,4hКОР;
ширина bКОР
· (0,75–0,8)lКОР.
В корпусе (рис. 4.30) к приливу станины винтами 5 прикрепле-на панель 4 из изоляционного материала с установленными на ней контактными шпильками 6. При высоте оси вращения h
· 100 мм обычно устанавливают панель с тремя шпильками, по заказу может быть установлена панель с шестью шпильками (рис. 4.31). Через от-верстие 9 в станине выведены отводы 7 обмотки статора и присое-динены к контактным шпилькам 6. К этим же шпилькам крепят подводимые через штуцер 3 провода или жилы кабеля.
Вводные устройства с прилитым корпусом обычно выполняют с одним штуцером. На противоположной штуцеру стенке корпуса сделано отверстие, закрываемое резьбовой пробкой 12 с уплотнени-
ем, что позволяет установить штуцер на другой стороне корпуса и
102
обеспечить подвод проводов или кабеля с обеих сторон двигателя.
По периметру крышки вводного устройства сделан паз глуби-ной 1,5–2 мм и шириной 3,5–5 мм. В этот паз входят стенки кор-пуса при установке крышки (рис. 4.30). Для уплотнения в паз зало-жена резиновая прокладка 11 толщиной 1–1,5 мм.
Уплотнения крышки, штуцера и пробки обеспечивают требуе-мую степень защиты вводного устройства IP44, IP54.
У двигателей со степенью защиты IP23 и IP44, IP54 с радиаль-ным оребрением станины вводные устройства съемные (рис. 4.31, 4.32). Корпус и крышку обычно отливают из алюминиевого спла- ва АЛ9 при высоте оси вращения h
· 250 мм; из чугуна при боль-шей высоте оси вращения. В машинах со сварным корпусом и сте-пенью защиты IP23 возможна комбинация корпуса вводного устрой-ства из чугуна и крышки из пластмассы (серия АИ). Допустимо применение пластмассовых корпусов и крышек вводных устройств двигателей с h
· 100 мм.






103
На рис. 4.31 изображена конструкция устанавливаемого на вер-ху станины съемного вводного устройства двигателей с h = 71–90 мм. Корпус 1 крепят винтами 14 к приливам соединительного патрубка 2, который, в свою очередь, крепится винтами 15 к площадке стани-ны 16. На патрубке винтами 5 закреплена панель 4 с контактными шпильками 6 для присоединения отводов обмотки статора и прово-дов сети. Соединение патрубка с корпусом и станиной уплотнено резиновыми прокладками 10 толщиной 1,5–2 мм.
У двигателей с h
· 132 мм патрубок отливают со сквозным отверстием 17 для прохода верхней шпильки 6 (рис. 3.1) при h = 71–90 мм или утолщенного ребра станины, используемых для соединения подшипниковых щитов со станиной.
Вводные устройства машин с h = 100–132 мм конструктивно подобны и отличаются размерами и способом соединения деталей. Патрубок выполняют в виде открытой сверху пустотелой коробки с толщиной стенки 2,5–4 мм, которая крепится к площадке станины четырьмя винтами, расположенными попарно по обеим сторонам прилива, образующего сквозное отверстие 17 (рис. 4.31). Корпус кре-пят четырьмя винтами к приливам, отлитым в углах патрубка. Верхняя резиновая прокладка 10 между корпусом и патрубком от-сутствует.
Одна из применяемых конструкций вводных устройств машин с h = 160–250 мм показана на рис. 4.32.
Для удобства подвода кабеля или провода конструкция съем-ных вводных устройств допускает разворот корпуса через 90° в ма-шинах с h
· 100 мм и на 180° при большей высоте оси вращения. Для поворота корпуса достаточно вывернуть винты крепления кор-пуса к патрубку. Панель с прикрепленными к контактным шпиль-кам выводными концами обмотки статора остается неподвижной.
В крышке вводного устройства выполнен паз для уплотнитель-ной резиновой прокладки глубиной 2–4 мм и шириной 6 мм.
Размеры устанавливаемых на верху станины съемных вводных устройств:
высота hВУ
· (0,48–0,56)h при h = 71–90 мм (большее значение hВУ соответствует меньшей высоте оси вращения), hВУ
· (0,43–0,46)h при h
· 110 мм;
длина lВУ
· (2,2–2,45)hВУ при h
· 132 мм,
lВУ
· (2,6–3,2)hВУ при h
· 160 мм;
ширина bВУ
· (0,87–0,93)lВУ при h
· 132 мм,
bВУ
· (0,6–0,65)lВУ при h
· 160 мм.
104























Размещаемые на боку станины вводные устройства выполняют без соединительного патрубка. Корпус вводного устройства крепят непосредственно к специальному приливу литых станин (рис. 3.5) или основанию для вводного устройства сварных станин (рис. 3.10).

4.9. Токосъемные устройства фазных роторов
У машин с фазным ротором со степенью защиты IP44, IP54 токосъемное устройство находится под оболочкой двигателя обычно со стороны свободного конца вала (рис. 3.7). При высоте оси вра-щения h
· 180 мм возможна установка токосъемного устройства со стороны вентилятора (двигатели 4АК).
Полость токосъемного устройства отделена от полости статора перегородкой 15 (рис. 3.7) с лабиринтными уплотнениями, защища-ющими обмотки статора и ротора от щеточной пыли. Для замены щеток в станине сделаны окна (отверстия), закрытые специальным кожухом 17 со штуцером для вывода концов фаз обмотки ротора.
105






















В двигателях со степенью защиты IP23 токосъемное устройст-во расположено вне оболочки со стороны противоположной свобод-ному концу вала (рис. 3.11–3.13).
Токосъемное устройство защищено литой из чугуна или свар-ной стальной коробкой 16 (рис. 3.11), которая крепится к фланцу подшипникового щита 10. Коробка закрывается сварно-штампован-ным кожухом 14 из листовой стали. При снятии кожуха обеспечи-вается свободный доступ к щеточному аппарату 11 и контактным кольцам 12. В кожухе или в коробке есть отверстия для охлажда-ющего воздуха, защищенные жалюзи 15.
Узел контактных колец двигателей с высотой оси вращения h
· 250 мм (рис. 4.33, а) состоит из опрессованных пластмассой кон-тактных колец 1. На торцах пластмассовой части каждого кольца расположены вентиляционные лопатки 2, обеспечивающие засасыва-ние охлаждающего воздуха через отверстия 3 в пространство меж-ду кольцами. При перемещении воздуха происходит охлаждение ко-лец и удаление щеточной пыли с поверхности узла. Узел контакт-ных колец может быть закреплен непосредственно на валу или на
106
промежуточной стальной втулке, насаживаемой на вал.
В двигателях со степенью защиты IP23 и высотами оси враще-
ния h = 280–355 мм применена консольная конструкция узла контакт-ных колец (рис. 4.33, б). Кольца разделены дистанционными втулками из пластмассы 6 и крепятся тремя стяжными шпильками 5 к жест-ко закрепленному на валу несущему фланцу 4. Выводные концы обмотки ротора проходят в центральном отверстии вала и крепятся непосредственно к контактным кольцам 22 без дополнительных то-коотводов (рис. 3.13).
Контактные кольца изготавливают из меди или бронзы. Вслед-ствие дефицитности и высокой стоимости меди кольца крупных ма-шин делают из стали Ст.5 или чугуна СЧ15-32.
Внешний диаметр контактных колец выбирают меньше внеш-него диаметра подшипника, что позволяет снять подшипниковый щит без съема контактных колец с вала. Ширину (осевой размер) контактного кольца можно ориентировочно принять равной одному из размеров (обычно меньшему) поперечного сечения щетки.
Щетки прессуют из угольных или графитовых порошков с до-бавлением меди. Для отвода тока в щетку заделан конец гибкого токоведущего канатика из тонкой медной проволоки. Второй конец канатика снабжен наконечником для присоединения к неподвижной части щеткодержателя.
В асинхронных машинах с фазным ротором обычно использу-ют металлографитные щетки марки МГ с допустимой плотностью тока
·Щ до 0,15–0,2 А/мм2 и электрографитированные щетки мар- ки ЭГ с допустимой плотностью тока
·Щ до 0,1–0,15 А/мм2. По из-вестному номинальному току фазы ротора I2Н можно определить требуемое полное сечение щеток одной фазы, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (4.34)
где I2Н – фазный ток ротора, А;
·Щ – плотность тока, А/мм2.
Зная полное сечение щеток фазы, определяют число щеток на одно контактное кольцо NЩ, сечение SЩ и размеры одной щетки из условия SЩП = NЩ SЩ .
Размеры поперечного сечения щеток, мм, определяются рядом чисел, любой член которого образован умножением на 1,25 преды-дущего члена ряда: 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50.
Ширина щетки bЩ, мм, выбирается из приведенного ряда чи-сел в пределах от четырех до сорока. Длина щетки lЩ = (1,25–4)bЩ, полученное значение lЩ, мм, следует заменить ближайшим числом
107
из приведенного выше ряда. При учебном проектировании можно ориентировочно принять высоту щетки hЩ = (2,2–2,5)lЩ для щеток длиной lЩ = 5–12,5 мм и hЩ = (1–2) lЩ при lЩ
· 16 мм. Полученное значение hЩ, мм, заменить ближайшим числом из приведенного вы-ше ряда.
Длину lЩ и ширину bЩ щетки следует выбирать близкими по величине, размеры bЩ , lЩ не должны отличаться более чем вдвое.
Для направления и нажатия щеток на контактные кольца при-меняют щеткодержатели в основном радиального типа. У таких щеткодержателей щетка направлена по радиусу контактного кольца и может перемещаться в обойме щеткодержателя в радиальном на-правлении. Обойму щеткодержателя размещают так, что щетки ус-танавливаются длинной стороной lЩ по окружности контактного кольца. Щеткодержатели укрепляют на щеточных пальцах, предста-вляющих собой опрессованные пластмассой металлические стержни круглого или прямоугольного сечения. Щеточные пальцы крепят к фланцу подшипникового щита (рис. 3.11–3.13).

5. ГЛАВНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИГАТЕЛЯ
Главными размерами асинхронной машины называют внутрен-ний диаметр D1 и расчетную длину l
· магнитопровода статора. Эти размеры связаны с расчетной мощностью 13 EMBED Equation.3 1415, электромагнитными на-грузками A и B
·, угловой механической скоростью вращения магнит-ного поля
·1 с помощью машинной постоянной Арнольда СА, ха-рактеризующей использование внутреннего объема статора на еди-ницу расчетного момента:
13 EMBED Equation.3 1415 . (5.1)
Из практики проектирования известны относительно малоизме-няющиеся соотношения номинальной P2Н и расчетной 13 EMBED Equation.3 1415 мощностей машины, значения электромагнитных нагрузок A и B
·, обмоточного коэффициента kO1 обмотки статора и характеризующих магнитное поле машины коэффициентов
·
· и kB. Задавая значения этих вели-чин и угловую скорость
·1, по формуле (5.1) можно определить произведение D12l
·. Используя известные из расчетной практики от-ношения
· = l
· /
· (рис. 5.5), по найденному произведению D12l
· мож-но найти главные размеры двигателя D1 и l
·. С внутренним диамет-ром непосредственно связан внешний диаметр DA сердечника стато-
108
ра, определяющий размеры активной части машины и массу статора.
Вследствие того что отношение
· = l
· /
· изменяется в опреде-ленных пределах, одна и та же машина может быть спроектирована с разными размерами D1 , l
· и DA.
Все сказанное выше справедливо при отсутствии каких-либо ограничений главных размеров. При проектировании нового двигате- ля на базе конструкций машин современных серий в качестве ос-новного размера должна быть выбрана высота оси вращения h из установленного государственным стандартом ряда. Выбранный кон-кретный размер h и особенности конструкции оболочки (станины) двигателя ограничивают достаточно свободный выбор диаметров с помощью машинной постоянной СА.
Поэтому в начале расчета главных размеров по заданным но-минальной мощности P2Н, числу полюсов 2р и степени защиты сле-дует выбрать из табл. 2.2–2.4 высоту оси вращения h. При проекти-ровании двигателя с мощностью, отличающейся от приведенных в табл. 2.2–2.4 значений, следует принять высоту оси вращения для ближайшей номинальной мощности.
Максимально возможный внешний диаметр сердечника стато-ра DAМАХ , мм, (рис. 5.1) допускаемый конструкцией и технологией изготовления двигателя:
13 EMBED Equation.3 1415. (5.2)
Здесь h – высота оси вращения, мм; h1MIN – минимально допустимое расстояние от нижней точки наружной поверхности сердечника ста-тора до опорной плоскости лап, мм, определяемое условиями креп-ления двигателя и защиты нижней части машины от случайных по-вреждений:
13 EMBED Equation.3 1415, (5.3)
где толщину стенки станины
·СТ и раз- мер h2 в миллиметрах следует найти по формулам (4.1), (4.10) и рекоменда-циям параграфа 4.1.
Кроме высоты оси вращения h внешний диаметр статора DA зависит от ряда других противоречивых факторов. Для получения максимальной мощности при данной высоте оси вращения жела-тельно выбрать наибольшее значение DA.
109
Но при увеличении радиальных размеров машины со степенью защиты IP44, IP54 возрастает расстояние между тепловыделяющими элементами (зубцовая зона с обмотками) и теплоотдающей оребрен-ной поверхностью станины.
Вследствие этого увеличивается нагрев машины и требуется более нагревостойкая изоляция, усложняются системы охлаждения, что повышает стоимость машины.
Для сохранения постоянной температуры активных частей ма-шины с увеличением DA необходимо уменьшать электромагнитные нагрузки A и B
·, особенно при малом числе полюсов 2р. При этом также увеличиваются габариты, масса и стоимость машины.
По технологическим и экономическим соображениям внешний диаметр DA должен быть таким, чтобы были минимальны отходы при штамповке листов статора из листовой или рулонной стали стандартных размеров.
В табл. 5.1 приведены возможные, с учетом рассмотренных выше факторов, границы значений внешнего диаметра DA сердечни-ка статора. Для каждой высоты оси вращения h в табл. 5.1 большие значения DA соответствуют минимуму отходов при штамповке,
меньшие – минимально возможным внешним диаметрам по резуль-татам оптимизационных расчетов двигателей серии АИ. Значения DA машин серии 4А находятся в указанных границах.
Таблица 5.1
Внешние диаметры сердечников статоров
h, мм
56
63
71
80
90

DA, мм
86 – 96
100 – 108
114 – 122
126 – 139
145 – 157

h, мм
100
112
132
160
180

DA, мм
163 – 175
184 – 197
215 – 233
260 – 285
295 – 322

h, мм
200
225
250
280
315
355

DA, мм
327 – 359
368 – 406
420 – 452
480 – 530
590
660


Внешний диаметр сердечника статора следует предварительно выбрать по табл. 5.1, учитывая, что выбранный DA не должен быть больше DAМАХ, найденного по формуле (5.2). В процессе расчета DA может уточняться, но не должен превышать DAМАХ.
Так как в начале расчета размеры ярма и зубцов статора не известны, внутренний диаметр сердечника статора D1, мм, определя-ют по выбранному внешнему диаметру DA приближенно
13 EMBED Equation.3 1415. ( 5.4 )
110
Значения коэффициента kD = D1/DA в зависимости от числа полюсов машины 2р приведены в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Отношение kD = D1/DA асинхронных двигателей

2
4
6
8
10 – 12

kD
0,52 – 0,6
0,62 – 0,68
0,67 – 0,73
0,69 – 0,75
0,75 – 0,77

Далее определяют полюсное деление
·, м,
13 EMBED Equation.3 1415 (5.5)
и расчетную мощность машины, В
·А,
13 EMBED Equation.3 1415. (5.6)
В формулах (5.5), (5.6) внутренний диаметр статора D1, мм; номи-нальные мощность Р2Н, кВт, КПД
·Н и коэффициент мощности Cos
·Н в относительных единицах (о.е.) принять по заданию на проектиро-вание. Коэффициент kЕ, равный отношению ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению, приближенно определяют по рис. 5.2.
При заданных номинальных мощности Р2Н и частоте враще-
ния nН электромагнитные на-грузки – максимальная индук-ция в зазоре B
·, Тл, и линейная нагрузка статора A, А/м, – опре-деляют размеры и эксплуатаци-онные технические характерис-тики двигателя. Увеличение A и B
· уменьшает основные раз-меры и повышает использова-ние активных материалов ма-шины. Предельно допустимые
значения электромагнитных нагрузок определяются степенью защи-ты и условиями охлаждения машины, качеством электротехничес-кой стали, классом нагревостойкости изоляции.
Соотношение значений A и B
· должно находиться в определен-ных пределах, обеспечивающих требуемые технические показатели и рабочие характеристики машины. Неоправданное увеличение A и уменьшение B
· приводит к увеличению электрических потерь в об-мотках, повышенному нагреву обмоток и снижению КПД; сопровож-
111
дается увеличением сопротивлений рассеяния обмоток и снижением пускового и максимального моментов двигателя. Завышенные значе-ния B
· при пониженных значениях A приводят к увеличению маг-нитных потерь, намагничивающего тока и уменьшению коэффици-ента мощности машины.




































112



















Поэтому индукцию в зазоре B
·, Т, и линейную нагрузку A, А/м,
для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором выбира-ют по графикам электромагнитных нагрузок (рис. 5.3; 5.4), соответ-ствующих двигателям современных серий с удовлетворяющими тре-бованиям государственных стандартов характеристиками.
Для двигателей с фазным ротором индукцию в зазоре B
· мож-но выбрать по графикам рис. 5.3 и 5.4. Вследствие худших условий охлаждения обмоток линейная нагрузка А двигателей с фазным ро-тором (особенно с всыпными обмотками ротора) обычно меньше, чем у короткозамкнутых двигателей. С учетом этого предваритель-ное значение линейной нагрузки двигателя с фазным ротором, А/м,
А
· k ·AКЗР , (5.7)
где k – коэффициент, учитывающий различие линейных нагрузок статора двигателей с короткозамкнутым и фазным роторами, опре-деляется в зависимости от степени защиты по табл. 5.3; АКЗР – ли-нейная нагрузка машин с короткозамкнутым ротором, А/м, опреде-ляемая по графикам рис. 5.3, 5.4.
113
Таблица 5.3
Значения коэффициента k в формуле (5.7)
Степень
защиты
h, мм
Число полюсов 2р



2р = 4
2р = 6

· 8

IP44, IP54
100 – 250
0,65 – 0,77
0,66 – 0,79
0,7 – 0,82


280 – 355
0,77 – 0,83
0,9 – 0,95
0,9 – 0,95

IP23
160 – 250
0,72 – 0,85
0,73 – 0,86
0,8 – 0,93


280 – 355
0,95 – 1,02
0,98 – 1,04
0,98 – 1,06

Коэффициенты полюсного перекрытия
·
· и формы поля kB , ха- рактеризующие уплощения кривой индукции в зазоре за счет насы-щения зубцов сердечников статора и ротора, до расчета магнитной цепи машины неизвестны. Поэтому считают распределение индукции в зазоре синусоидальным и предварительно задают коэффициенты
·
· и kB для синусоидальной функции:
·
· = 2/
·
· 0,64; kB =
· /(213 EMBED Equation.3 1415)
· 1,11.
Предварительное значение обмоточного коэффициента kO1 зави-сит от выбранного в соответствии с рекомендациями табл. 4.13 ти-па обмотки статора. Для однослойных обмоток kO1 = 0,95–0,97. Для одно-двухслойных и двухслойных обмоток при 2р = 2 и шаге обмо-ток y1
· 2
·/3 следует принимать kO1 = 0,78–0,83, при шаге обмотки y1
· 5
·/6 в машинах с любым числом полюсов kO1 = 0,9–0,93.
Синхронная скорость вращения двигателя (угловая механичес-кая скорость вращения магнитного поля), рад/с,
13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415, (5.8)
где n1 – синхронная частота вращения, об/мин; f1 – частота измене-ния напряжения сети, Гц; р – число пар полюсов машины.
Из формулы (5.1) с учетом значения
·
· расчетная длина маг-нитопровода статора, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (5.9)
где 13 EMBED Equation.3 1415– расчетная мощность, В·А; D1 – внутренний диаметр статора, м;
·1 – угловая механическая скорость вращения магнитного поля, рад/с; А – линейная нагрузка статора, А/м; В
· – индукция в зазоре, Тл.
При правильном выборе главных размеров отношение
· = l
· /
· должно находиться в пределах заштрихованной области допустимых значений
· на рис. 5.5 для соответствующего исполнения по степе-ни защиты проектируемого двигателя.
114






Рис. 5.5. Отношение
· = l
· /
· двигателей с исполнением по степени
защиты: IP44, IP54 (a); IP23 (б)
Если полученное расчетное
· незначительно выходит за грани-цы допустимых значений, следует скорректировать l
·, изменяя в нужную сторону значения DA, D1, A, B
· в пределах, допускаемых табл. 5.1, 5.2 и графиками рис. 5.3, 5.4. Если
· значительно превы-шает допустимое значение, то следует повторить расчет для бли-жайшей большей высоты оси врашения. При слишком малом
· рас-чет повторяют для ближайшей меньшей высоты оси вращения.
В двигателях общего назначения (Р2Н
· 400 кВт) со степенью за- щиты IP44, IP54 сердечники шихтуют в виде сплошного пакета без радиальных вентиляционных каналов. Также выполняют сердечники длиной до 250–300 мм машин со степенью защиты IP23. Длина сер-дечника статора l1 и длина стали статора lСТ1 совпадают с расчетной:
13 EMBED Equation.3 1415. (5.10)
В защищенных двигателях (исполнение IP23) сердечники дли-ной более 250–300 мм делят на два пакета равной длины. Между пакетами устанавливают распорки, образующие радиальный венти-ляционный канал шириной bК = 10 мм. Длина сердечника статора
l1 = l
·. Длина стали сердечника статора
13 EMBED Equation.3 1415, (5.11)
где все размеры выражены в одинаковых единицах длины.
Длину сердечника ротора l2 в машинах с h < 250 мм принима-ют равной l1. При h
· 250 мм длина сердечника ротора, м,
13 EMBED Equation.3 1415 , (5.12)
где l1 – длина сердечника статора, м.
Сердечник ротора шихтуют с тем же числом пакетов, что и сердечник статора, и длину стали ротора lСТ2 определяют из соот-ношений (5.10), (5.11) при замене индекса “1” на “2”.
115
Величина воздушного зазо-ра
· между сердечниками стато-ра и ротора влияет на исполь-зование активных материалов, энергетические показатели и на-дежность двигателя.
При малом воздушном за-зоре требуется небольшая МДС для образования магнитного по-тока машины, вследствие чего уменьшается реактивная состав-ляющая тока холостого хода и повышается коэффициент мощ-
ности двигателя. Вместе с тем при уменьшении зазора возрастают амплитуды высших гармонических магнитного поля в зазоре маши-ны. Из-за этого увеличиваются поверхностные и пульсационные по-тери мощности в сердечниках и снижается КПД машины; возраста-ют моменты от высших гармонических магнитного поля, что ухуд-шает пусковые свойства двигателя. Также увеличиваются шумы и вибрации магнитного происхождения, дополнительная нагрузка на подшипники от сил магнитного тяжения; возникает опасность каса-ния ротора о статор, что понижает надежность двигателя.
Определение оптимального зазора с учетом всех этих факто-ров представляет сложную задачу. Поэтому при учебном проектиро-вании величину зазора можно определить по усредненным зависи-мостям зазора
· двигателей современных серий от внутреннего ди-аметра D1 статора и числа полюсов 2р машины (рис. 5.6). При этом следует учесть, что наименьший зазор по технологическим услови-ям производства серий электродвигателей не может быть меньше 0,25 мм. Выбранное по рис. 5.6 значение зазора
· следует округлять до 0,05 мм при
·
· 0,5 мм и до 0,1 мм при
· > 0,5 мм.

6. РАСЧЕТ СТАТОРА
6.1. Расчет обмотки статора
В начале расчета определяют число пазов z1 сердечника стато-ра, необходимое для размещения обмотки, тип которой выбирают в соответствии с рекомендациями параграфа 4.3.
Число пазов z1 должно быть достаточно большим для равно-мерного распределения катушек обмотки статора.
116













В то же время число пазов ограничено величиной пазового (зуб-цового) деления tZ1, размеры которого не могут быть меньше допус-тимых по условиям хорошего заполнения паза и механической проч-ности зубцов статора. Отвечающие этим требованиям области допус-тимых значений tZ1 асинхронных двигателей приведены на рис. 6.1.
Для выбранного типа обмотки и высоты оси вращения h сле-дует определить по рис. 6.1 максимально и минимально возможные размеры tZ1MIN и tZ1MAX зубцового деления статора. Возможный ди-апазон изменения числа пазов статора:
13 EMBED Equation.3 1415 – 13 EMBED Equation.3 1415– 13 EMBED Equation.3 1415, (6.1)
где все размеры выражены в одинаковых единицах длины.
Обычно в двигателях общего назначения число пазов статора z1 выбирают так, чтобы число пазов на полюс и фазу q1= z1/(2pm1) было целым. Для размещения трехфазной обмотки с целым q1 из диапазона ( z1MIN – z1MAX ) следует выбрать число z1 так, чтобы отно-шение z1/р было кратно шести.
В машинах с большим числом полюсов при малом числе па-зов статора допустимо выбирать число пазов z1 для обмотки с дро-бным числом q1 пазов на полюс и фазу со знаменателем дробности d = 2. В этом случае для симметрии трехфазной обмотки число z1 должно быть таким, чтобы отношение z1/р было кратно трем.
Для выбранного z1 определяют пазовое деление статора, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.2)
где D1 – внутренний диаметр сердечника статора, м.
117
Значение tZ1 не должно выходить за пределы диапазона допус-тимых значений (z1MIN – z1MAX ) более чем на 10–15 % и должно быть больше 6 мм. В противном случае следует корректировать число па-
зов z1 до достижения требуемой величины пазового деления tZ1.
Число эффективных проводников в пазу статора uП1 должно быть целым, а у двухслойных обмоток еще и четным, что требует округления получаемых при расчете предварительных значений uП1.
Чтобы избежать грубых округлений, вначале определяют предвари-тельное число эффективных проводников в пазу u /П1 для минималь-ного числа параллельных ветвей фазы (a1 = 1):
13 EMBED Equation.3 1415, (6.3)
здесь A – выбранная ранее линейная нагрузка, А/м; диаметр D1, м; номинальный фазный ток обмотки статора, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.4)
где P2Н – номинальная мощность двигателя, кВт; m1 – число фаз об-мотки статора; U1Н – номинальное фазное напряжение обмотки ста-тора, В;
·Н, Cos
·Н – номинальные КПД и коэффициент мощности двигателя по заданию на проектирование, о.е.
Далее целесообразно определить все возможные для выбранно-го типа обмотки значения числа параллельных ветвей a1, из них вы-брать такое a1, при котором число эффективных проводников в пазу
13 EMBED Equation.3 1415 (6.5)
требует наименьшего округления до целого.
Найденное по формуле (6.5) число uП1 округляют до ближай-шего целого для однослойных или до ближайшего целого четного для одно-двухслойных и двухслойных обмоток. Принятые значения a1 и uП1 могут быть изменены при выборе числа и размеров эле-ментарных проводников.
Число последовательно соединенных витков фазы статора
13 EMBED Equation.3 1415 . (6.6)
Линейная нагрузка, А/м,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.7)
где I1Н – ток статора, А; D1 – внутренний диаметр статора, м.
118
Если найденная по формуле (6.7) линейная нагрузка выходит за пределы области допустимых значений на рис. 5.3, 5.4 (с учетом формулы (5.7) для машин с фазным ротором), то следует изменить uП1, w1 и А в нужную сторону до получения требуемого результата.
После определения z1 и a1 следует рассчитать и составить схе-му обмотки статора, пользуясь рекомендациями параграфа 4.3.
Обмоточный коэффициент обмотки статора для первой гармо-нической магнитного поля в зазоре машины
13 EMBED Equation.3 1415, (6.8)
где kУ1, kР1 – соответственно коэффициенты укорочения и распреде-ления обмотки статора.
Коэффициент укорочения
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415. (6.9)
Здесь относительное укорочение шага
13 EMBED Equation.3 1415, (6.10)
где
· – полюсное деление в пазовых делениях по формуле (4.11); y1Р – расчетный шаг обмотки в пазовых делениях.
Для однослойных обмоток со сплошной фазной зоной условно принимают
13 EMBED Equation.3 1415, (6.11)
следовательно для таких обмоток
· = 1 и kУ1 = 1.
Для двухслойных равносекционных обмоток
13 EMBED Equation.3 1415, (6.12)
где y1 – принятый при расчете шаг обмотки в пазовых делениях.
Для одно-двухслойных обмоток
13 EMBED Equation.3 1415, (6.13)
где NБ – число больших (с удвоенным числом витков) катушек в катушечной группе.
Для двухслойных концентрических обмоток расчетный шаг оп-ределяют по формуле (6.12), где y1 – шаг базовой равносекционной обмотки статора.
Коэффициент распределения для обмоток с целым числом па-зов q1 на полюс и фазу
13 EMBED Equation.3 1415. (6.14)
119
При дробном q1 в формулу (6.14) вместо q1 следует подстав-лять произведение dq1, где d – знаменатель дробности.
Магнитный поток полюсного деления, Вб,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.15)
где U1Н – номинальное фазное напряжение, В; f1 – частота изменения напряжения, Гц; kЕ – коэффициент, о.е., по рис. 5.2.
Амплитуда индукции в зазоре машины, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.16)
где Ф – магнитный поток, Вб; все размеры в метрах.
Если определенная по формуле (6.16) индукция В
· выходит за
пределы области рекомендуемых значений (рис. 5.3, 5.4) более чем на 5–7 %, то следует изменить uП1 и повторить расчет.
Если при выбранных z1 и uП1 электромагнитные нагрузки А и В
· находятся в рекомендуемых пределах, то определяют полное се-чение эффективного проводника, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.17)
где I1 – номинальный фазный ток, А; a1 – число параллельных ветвей обмотки; J1 – допустимая плотность тока, А/мм2.
Для лучшего использования активных материалов машины же-лательно увеличивать плотность тока J1, но при этом возрастают электрические потери мощности в обмотке. Поэтому наибольшее значение J1 ограничено допустимыми максимальной рабочей темпе-ратурой изоляции обмотки статора и снижением КПД машины. Влияние первого фактора при выборе плотности тока обмотки ста-тора J1 асинхронных двигателей является преобладающим.
Предварительно допустимая плотность тока в обмотке стато-ра, А/мм2, определяется с учетом линейной нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415, (6.18)
здесь произведение (AJ), А2/м3, выбирают по графикам допустимых значений (рис. 6.2, 6.3) для принятого исполнения двигателя; А – ли-нейная нагрузка статора, А/м.
После определения сечения эффективного проводника следует выбрать реальные обмоточные провода со стандартными размерами и классом нагревостойкости изоляции, соответствующим заданию на проектирование двигателя.
120






























Для всыпных обмоток, укладываемых в полузакрытые пазы, применяют обмоточные провода круглого сечения (табл. 4.5) с диа-метром изолированного провода dИЗ не более 1,4 мм при механизи-рованной и не более 1,7 мм при ручной укладке обмотки.
Если найденное по формуле (6.17) расчетное сечение qЭФ1 не превышает сечение проводов с указанными выше предельными диа-метрами из табл. 4.5, то принимают число элементарных проводни-ков в эффективном nЭЛ = 1. По табл. 4.5 подбирают провод с сече-нием qЭЛ, наиболее близким к расчетному значению qЭФ1, и прини- мают действительное сечение эффективного проводника qЭФ1 = qЭЛ.
121


























В дальнейших расчетах используют выбранные по табл. 4.5 ди-аметры провода без изоляции d и с учетом толщины изоляции dИЗ.
Если расчетное сечение qЭФ1 превышает сечение проводов с
максимально допустимыми по условиям укладки в полузакрытые па-зы диаметрами из табл. 4.5, то эффективный проводник составляют из нескольких параллельно соединенных элементарных проводников меньшего по сравнению с qЭФ1 сечения. Для этого по табл. 4.5 под-бирают число nЭЛ и сечение qЭЛ элементарных проводников, состав-ляющих эффективный, так чтобы их диаметр с учетом изоляции dИЗ не превышал максимально допустимых значений и суммарная пло-щадь была близка к расчетному сечению эффективного проводника
13 EMBED Equation.3 1415. (6.19)
122
Для облегчения намотки катушек число элементарных провод-ников nЭЛ следует принимать не более шести. Чтобы уменьшить nЭЛ,
целесообразно выбирать элементарные проводники с возможно боль-шим в пределах допустимых значений диаметром.
При nЭЛ > 6 следует, если это возможно, увеличить число парал-лельных ветвей обмотки a1, уточнить число эффективных проводни-ков uП1 по формуле (6.5) и последующий расчет обмотки. Если a1 не может быть изменено в большую сторону, допустимо увеличить nЭЛ до 7–8. В двухполюсных машинах из-за малого числа параллельных ветвей a1
· 2 число элементарных проводников может достигать 10.
После окончательного выбора nЭЛ и qЭЛ определяют действи-тельное сечение эффективного проводника обмотки статора, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.20)
где qЭЛ – сечение элементарного проводника, мм2.
Чтобы получить действительное сечение эффективного провод-ника более близким к расчетному, допустимо применение элемен-тарных проводников с двумя разными сечениями.
В обмотках из провода прямоугольного сечения площадь сече-ния каждого проводника не должна превышать 16–18 мм2 по усло-виям ограничения потерь мощности от вихревых токов на допусти-мом уровне. Если расчетное значение qЭФ1 > 16–18 мм2, то эффек-тивный проводник составляют из нескольких элементарных с мень-шим сечением qЭЛ < 16–18 мм2.
Поэтому при большом номинальном токе двигателя обмотку статора для уменьшения числа элементарных проводников nЭЛ сле-дует выполнять с достаточно большим числом a1 параллельных вет-вей. В то же время a1 не должно быть очень большим, так как в этом случае сечение элементарного проводника qЭЛ мало и возника-ют трудности при намотке полукатушек из провода малого сечения.
Окончательно значения a1, nЭЛ и размеры провода прямоуголь-ного сечения определяются при расчете размеров зубцовой зоны статора (см. параграф 6.2).
После окончательного выбора a1, nЭЛ, qЭЛ определяют реальную плоность тока в обмотке, А/мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.21)
где I1Н – номинальный ток статора, А; qЭЛ, qЭФ1 – сечения элементар-ного и эффективного проводников, мм2.
123
Таблица 6.1
Допустимые средние плотности тока в обмотках статоров, А/мм2,
Высота
оси
вращения
h, мм
Ротор короткозамкнутый
Ротор фазный


Исполнение по степени защиты


IP44, IP54
IP23
IP44, IP54
IP23


2р = 2; 4

· 6
2р = 2

· 4

· 4

· 4

45 – 71
80 – 160
180 – 250

· 280
6,2 – 8,5
5,4 – 7,1
4,3 – 5,9
3,2 – 3,9
6,3 – 7,5
6,3 – 7,3
5,3 – 6,9
3,8 – 5,0

7,5 – 9,0
5,6 – 7,0
4,4 – 5,1

6,5 – 7,5
5,1 – 6,7
4,4 – 5,6

4,4 – 5,4
3,0 – 4,5
3,7 – 4,9

4,7 – 5,7
4,0 – 5,8
4,5 – 5,6


Определенное по формуле (6.21) значение J1 не должно выхо-дить за пределы допустимых значений (табл. 6.1) больше, чем на 5–7 %. В противном случае следует, изменяя в небольших пределах
qЭЛ или nЭЛ или обе величины, уточнить qЭФ1 и J1 по формулам (6.19)–(6.21) до получения допустимого значения J1.

6.2. Расчет зубцовой зоны статора
Размеры пазов выбирают так, чтобы в пазу достаточно плотно размещалось требуемое число проводников обмотки вместе с кор-пусной изоляцией и индукция в зубцах и ярме статора находилась в допустимых пределах.
Всыпные обмотки из проводов круглого сечения укладывают в полузакрытые пазы трапецеидальной формы (рис. 6.4).











124
Сердечники для укладки всыпных обмоток выполняют с зубца-ми, стенки которых параллельны. Поперечное сечение зубцов и ин-дукция BZ1 в них постоянны по высоте зубца. Поэтому магнитное напряжение таких зубцов меньше, чем у трапецеидальных (рис. 6.5).
Полузакрытые пазы для всыпных обмоток выполняют с трапе-циевидной (рис. 6.4, а) или овальной (рис. 6.4, б) верхней частью, ис- пользуемой для установки пазовых крышек или клиньев. Угол на-клона клиновой части паза (рис. 6.4, а)
· = 45° у двигателей с высо-тами оси вращения h
· 250 мм и
· = 30° у машин с h
· 280 мм при числе полюсов 2p = 10 или 12. При h
· 132 мм применяют также пазы с овальной клиновой частью (рис. 6.4, б).
Размеры зубцовой зоны определяют по допустимым индукциям в ярме BA и зубцах BZ1 статора, которые следует выбрать из табл. 6.3. По выбранным индукциям находят:
высоту ярма, м,
13 EMBED Equation.3 1415; (6.22)
ширину зубца, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.23)
где Ф – магнитный поток, Вб; B
·, BZ1, BA – индукции в зазоре, ярме и зубцах, Тл; tZ1 – пазовое деление, м; l
· – расчетная длина, м; lСТ1 – дли-на стали статора, м; kС1 – коэффициент заполнения сердечника сталью определяют по табл. 6.2 для выбранной марки стали (см. параграф 4.2).
Далее определяют глубину hП1 и ширину b2 паза у дна:
13 EMBED Equation.3 1415; (6.24)
13 EMBED Equation.3 1415. (6.25)
Таблица 6.2
Способ изолирования листов электротехнической стали и коэффициенты заполнения сталью магнитопроводов асинхронных двигателей

h, мм

Марка
стали
Статор
Короткозамкну-
тый ротор
Фазный ротор



Способ изо-лирования
kC
Способ изо-лирования
kC
Способ изо-лирования
kC


45–250
2013,
2212,
2214
Оксидирова-ние
0,97
Оксидирова-ние
0,97

Лакировка

0,95

280–315
2312,
2412
Лакировка
0,95
Оксидирова-ние
0,97
Лакировка
0,95

Таблица 6.3
Допустимые значения индукции на участках магнитной цепи асинхронных двигателей, Тл
Участок магнитной цепи
Обозна-чение
Степень защиты IP44 (IP54)
при числе полюсов 2р
Степень защиты IP23
при числе полюсов 2р



2
4
6
8
10 и 12
2
4
6
8
10
12

Ярмо статора
BA
1,4 – 1,6
1,15–1,35
1,1–1,2
1,45 – 1,6
1,2 – 1,4
1,1 – 1,3

Зубцы статора при
постоянном сечении (обмотка из провода круглого сечения)

BZ 1

1,6–1,9

1,6–1,8

1,8–2,05

1,7–1,95


1,6–1,9

Зубцы статора в наиболее узком се-чении при полуот-крытых пазах

BZ 1MAX

1,75–1,95

1,9–2,1

1,8–2,0

Ярмо ротора:
– короткозамкнутого
– фазного

BJ


·1,45



·1,4

·1,3


·1,2

·1,15


·1,0

·0,9


·1,55



·1,5

·1,4


·1,3

·1,2


·1,1

·1,0

Зубцы ротора при
постоянном сечении
(трапецеидальные пазы)

BZ 2

1,7–1,95

1,75–2,0

Зубцы ротора в наи-более узком сечении:
– короткозамкнутого
– фазного

BZ 2MAX


1,5–1,7
1,65–2,15


1,55–1,9
1,7–1,95


1,7–2,0
1,85–2,2


1,65–1,95
1,75–2,1

1
126
Для нахождения ширины b1 паза в верхней части следует вы-брать размеры шлица (открытия) паза. Высота шлица hS1 (рис. 6.4) определяется из условия достаточной для удержания обмотки в па-зу механической прочности кромок зубцов при достаточно малом пазовом рассеянии. Обычно принимают hS1 = 0,5 мм при высоте оси вращения h
· 132 мм и hS1 = 1 мм при h
· 160 мм.
Для свободного прохода провода через шлиц при укладке об-мотки ширину шлица bS1 принимают больше суммы двусторонней пазовой изоляции и диаметра изолированного провода dИЗ. При ручной укладке обмоток bS1 = dИЗ + (1,5–2); при механизированной – bS1
· 2,5·dИЗ, размеры bS1, dИЗ в миллиметрах.
Рекомендуемые нормализованные значения bS1 двигателей сов-ременных серий приведены в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Ширина шлица полузакрытых пазов статора bS1, мм
h, мм
Число полюсов 2р


2
4
6–8
10
12

45 – 63
71
80; 90
100; 112
132
160 – 250
280 – 355
1,8
2,0
3,0
3,5
4,0
4,0

1,8
2,0
3,0
3,5
3,5
3,7

1,8
2,0
2,7
3,0
3,5
3,7







4,0






4,0

Размер b1, мм, пазов с трапециевидной верхней частью (рис.6.4, а):
при
· = 45°
13 EMBED Equation.3 1415, (6.26)
при
· = 30°
13 EMBED Equation.3 1415; (6.27)
с овальной верхней частью (рис. 6.4,б):
13 EMBED Equation.3 1415, (6.28)
где
13 EMBED Equation.3 1415. (6.29)
В формулах (6.26)–(6.29) все размеры измерены в миллиметрах.
На параллельных оси машины поверхностях собранного сердеч- 127
ника образуются выступы и впадины (“гребенка”) за счет припусков на штамповку листов стали и шихтовку магнитопровода. Поэтому в собранном сердечнике размеры пазов “в свету” меньше найденных выше размеров в штампе.
Размеры паза “в свету”, мм:
13 EMBED Equation.3 1415,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.30)
13 EMBED Equation.3 1415,
где
·bП,
·hП – припуски на сборку сердечника по ширине и глубине паза, мм (табл. 6.5); b1, b2, hП1 – размеры паза в штампе, мм.
Таблица 6.5
Припуски на сборку магнитопроводов, мм,
Высота оси вращения h, мм
по ширине паза
·bП
по глубине паза
·hП

45 – 132
160 – 250
280 – 355
0,1
0,2
0,3
0,1
0,2
0,3


Верхняя клиновая часть паза (выше размерной линии b1 на рис. 6.4) используется для крепления проводников обмотки в пазу пазовой крышкой (при h
· 160 мм) или клином (при h
· 180 мм). По-этому принято считать, что обмоткой занята только нижняя трапе-цеидальная часть паза с размером hПО /, мм, (рис. 6.4)
13 EMBED Equation.3 1415, (6.31)
где hК – высота свободной от обмотки верхней части паза и разме-
ры hП1/ и hS1 приведены в миллиметрах.
Для пазов статора с трапециевидной верхней частью (рис. 6.4, а):
при
· = 45°
13 EMBED Equation.3 1415, (6.32)
при
· = 30°
13 EMBED Equation.3 1415; (6.33)
с овальной верхней частью (рис. 6.4, б):
13 EMBED Equation.3 1415, (6.34)
где размеры b1 и bS1 даны в миллиметрах.
128
Площадь поперечного сечения паза, занятая обмоткой вместе с изоляцией, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.35)
где все размеры приведены в миллиметрах.
Площадь корпусной изоляции, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.36)
где bИЗ – односторонняя толщина корпусной изоляции, мм, по табл. 4.6 или 4.7. Все остальные размеры даны в миллиметрам.
Площадь прокладок на дне паза, под клином, между верхней и нижней катушками двухслойной обмотки, мм2, для машин:
с h = 180–250 мм
13 EMBED Equation.3 1415, (6.37)
с h
· 180 мм
13 EMBED Equation.3 1415, (6.38)
где размеры b1 и b2 приведены в миллиметрах.
Для однослойных обмоток SПР = 0.
Площадь поперечного сечения паза, занимаемая проводом, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.39)
где SП, SИЗ, SПР – площади сечения паза, изоляции и прокладок, мм2.
Коэффициент заполнения паза изолированным проводом
13 EMBED Equation.3 1415, (6.40)
где dИЗ – диаметр изолированного провода, мм; SП / – площадь зани-маемая проводом в пазу, мм2.
Коэффициент заполнения для обмоток с ручной укладкой дол-жен находиться в пределах kЗ = 0,69–0,71 при числе полюсов 2р = 2 и kЗ = 0,72–0,74 при 2р
· 4. При механизированной укладке обмоток
коэффициент заполнения kЗ = 0,71–0,73.
Если найденный по формуле (6.40) коэффициент заполнения kЗ меньше указанных значений, то следует уменьшить площадь паза, увеличив высоту ярма hА или ширину зубца bZ1 или оба размера. Индукции в ярме BА и зубцах BZ1 при этом уменьшаются. Поэтому при изменении hА и bZ1 следует уточнить индукции BА и BZ1, Тл:
13 EMBED Equation.3 1415;13 EMBED Equation.3 1415 (6.41)
129
13 EMBED Equation.3 1415 , (6.42)
где Ф – магнитный поток, Вб; B
· – индукция в зазоре, Тл; hА – высота ярма статора, м; lСТ1 – длина стали статора, м; tZ1 – пазовое деление, м; bZ1 – ширина зубца, м; kС1 – коэффицициент заполнения сердечника сталью, принятый ранее по табл. 6.2.
Если полученные по формулам (6.41), (6.42) индукции BА и BZ1 меньше минимальных значений в табл. 6.3, то следует уменьшить длину l1 или внешний диаметр DA сердечника статора или оба раз-мера. С учетом особенностей охлаждения предпочтительно в двига-телях со степенями защиты IP44 и IP54 уменьшение DА; в машинах со степенью защиты IP23 уменьшение l1.
Допустимо с целью уменьшения электрических потерь в обмот-ке статора немного повысить коэффициент заполнения kЗ, увеличив сечение эффективного проводника qЭФ1. Для этого из табл. 4.5 сле-дует выбрать следующий за принятым ранее по условию (6.19) про-вод с большими диаметрами d, dИЗ и уточнить плотность тока J1 по формуле (6.21) и kЗ по формуле (6.40). Значение J1 не должно быть меньше минимальных величин в табл. 6.1 более чем на 5–7 %.
Если найденное по формуле (6.40) значение kЗ превышает до-пустимые, то нужно увеличить размеры паза, уменьшив высоту яр-ма hА или ширину зубца bZ1 или оба размера. При этом следует контролировать соответствие определяемых по формулам (6.41) и (6.42) индукций BА и BZ1 допустимым значениям в табл. 6.3.
Если индукции BА, BZ1 больше допустимых, то увеличивают дли-
ну l1 или внешний диаметр DA сердечника статора или оба размера. Увеличение внешнего диаметра DA при неизменной высоте оси вра-щения h возможно только до значения DAMAX, найденного ранее по формуле (5.2). Чтобы не ухудшить охлаждение машины, следует уве-личивать длину l1 в двигателях со степенями защиты IP44, IP54 и внешний диаметр статора в двигателях со степенью защиты IP23.
Уменьшение сечения элементарных проводников qЭЛ при пос-
тоянном их числе nЭЛ для уменьшения kЗ малоэффективно, так как сопровождается увеличением плотности тока J1 и потерь мощности в обмотке, и возможно если определенная по формуле (6.21) вели-чина J1 находится вблизи нижней границы допустимых значений в табл. 6.1. В этом случае следует выбрать по табл. 4.5 ближайший к принятому ранее по условию (6.19) провод с меньшими диаметра- ми d, dИЗ и уточнить плотность тока J1 и коэффициент заполнения kЗ
130
по формулам (6.21) и (6.40). Значение J1 не должно превышать мак-симальных величин в табл. 6.1.
Для уменьшения kЗ можно уменьшить число nЭЛ элементарных проводников, одновременно увеличив их сечение qЭЛ так, чтобы оп-ределяемые по формулам (6.20), (6.21) сечение эффективного провод-ника qЭФ1 и плотность тока J1 оставались примерно постоянными.
Размеры зубцовой зоны, длину и внешний диаметр сердечника, сечение и число элементарных проводников следует корректировать до тех пор, пока коэффициент заполнения kЗ, индукции BА и BZ1, плотность тока J1 не войдут в пределы допустимых значений.
В двигателях с высотой оси вращения h
· 400 мм обмотки из провода прямоугольного сечения выполняют в виде параллельно со-единенных жестких полукатушек, которые укладывают в полуоткры-тые прямоугольные пазы (рис. 6.5) с параллельными боковыми стен-ками. Поперечное сечение зубцов трапецеидальной формы и индук-ция BZ1 в них непостоянны по высоте зубца. Поэтому для расчета зубцовой зоны задают допустимые значения индукции BZ1МАХ в наи-более узком сечении зубца (у коронки) и BА в ярме по табл. 6.3.
Далее определяют по формуле (6.22) высоту ярма статора hA, м, и минимальную ширину зубца, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.43)
где B
·, BZ1МАХ – индукции в зазоре и зубце, Тл; tZ1 – пазовое деле-
ние, м; l
· – расчетная дли-на, м; lСТ1 – длина стали статора, м; kС1 – коэффици-ент заполнения сердечника статора сталью по табл. 6.2.
Глубину паза предва-рительно определяют по формуле (6.24).
Ширина полуоткрыто-го прямоугольного паза bП1 = (0,52–0,64) tZ1 в двига-телях со степенью защиты IP44(54); bП1 = (0,47–0,6) tZ1 в двигателях со степенью защиты IP23. Большие зна-чения коэффициентов в
131
приведенных соотношениях характерны для меньших внешних диа-метров статора DA.
По условиям свободной укладки полукатушек в паз принима-ют ширину шлица полуоткрытого паза bS1
· 0,6bП1. Высота шлица
hS1 = (1–1,1) мм. Достаточная для крепления полукатушек в пазу вы-сота клина hК = (2,5–3,5) мм.
Ширина полуоткрытого паза в штампе предварительно, мм,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.44)
где D1 – внутренний диаметр статора, мм; hS1, hК – высота шлица и клина, мм; z1 – число пазов; bZ1MIN – минимальная ширина зубца, мм.
Обмотки из жестких полукатушек, намотанных проводом пря-моугольного сечения, могут быть выполнены только с четным чис-лом элементарных проводников (не менее двух), так как полукатуш-ки, расположенные в пазу на одной высоте, соединяют параллельно. По ширине паза лежат рядом два элементарных проводника, шири-на b, мм, каждого из них предварительно
13 EMBED Equation.3 1415. (6.45)
где bП1 – ширина паза, мм; 2bИЗ – двусторонняя толщина изоляции по ширине паза, мм, определяется по табл. 4.9;
·bП – припуск на сборку сердечника по ширине паза, мм, по табл. 6.5.
Далее определяют число nЭЛ, сечение qЭЛ и высоту a реальных обмоточных проводов прямоугольного сечения, составляющих эф-фективный проводник.
Обычно в машинах средней мощности (до 400 кВт) nЭЛ = 2 и
может достигать 4–6 при малом числе полюсов 2р = 4 или 2р = 2. При этом сечение элементарного проводника qЭЛ
· 12 мм2. Полука-тушки обмотки наматывают одним, двумя или тремя параллельны-ми проводами при nЭЛ = 2, 4 и 6 соответственно, что усложняет из-готовление обмотки с nЭЛ
· 2.
Поэтому сначала следует принять минимальное число nЭЛ = 2 и определить предварительно сечение элементарного проводника, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.46)
где qЭФ1 – сечение эффективного проводника, мм2, рассчитанное ра-
нее по формуле (6.17).
Если qЭЛ > 15–17 мм2, то можно увеличить число параллельных ветвей обмотки a1, уточнить uП1 по формуле (6.5) и последующий
132
расчет. При невозможности увеличения a1 принимают большее чис-ло элементарных проводников nЭЛ = 4–6. Изменяя a1 или nЭЛ или обе величины вместе, уменьшают qЭЛ до допустимых значений и определяют высоту провода.
Высота провода a должна находиться в пределах
13 EMBED Equation.3 1415. (6.47)
Максимальная высота проводника aMAX не должна превышать 2,5–3,0 мм во избежание поверхностного эффекта, увеличивающего добавочные потери мощности в обмотке. При изгибе на ребро про-вода с высотой a < 1,0 мм в процессе намотки полукатушек возмож- но повреждение изоляции или разрыв самого провода. Поэтому не рекомендуется применение проводов с высотой меньше aMIN = 1 мм.
Нежелательно также использование проводов прямоугольного сечения с близкими размерами a и b, так как при намотке катушки такой провод перекручивается, что увеличивает возможность повреж-дения изоляции и снижает надежность обмотки. Поэтому размеры поперечного сечения провода должны отвечать соотношению
13 EMBED Equation.3 1415. (6.48)
Высота элементарного проводника, мм, предварительно
13 EMBED Equation.3 1415, (6.49)
где qЭЛ – сечение элементарного проводника, мм2, по формуле (6.46);
b – ширина провода, мм, по формуле (6.45).
Если расчетная высота провода a отвечает условиям (6.47) и (6.48), то по табл. 4.8 выбирают стандартный провод с размерами и сечением, ближайшими к значениям a, b и qЭЛ, определенным по формулам (6.49), (6.45) и (6.46). Далее уточняют сечение эффектив-ного проводника и плотность тока в обмотке по формулам (6.20),
(6.21) и рассчитывают окончательно размеры паза.
Если найденная по формуле (6.49) высота провода a > aMAX , то увеличивают число параллельных ветвей a1 и уточняют расчет об-мотки, начав с определения числа эффективных проводников uП1 по формуле (6.5). Если a1 увеличить нельзя, то увеличивают число эле-ментарных проводников nЭЛ до 4–6 и уточняют сечение qЭЛ и вы-соту a провода по (6.46), (6.49) до выполнения условий (6.47), (6.48).
Для приближения действительного сечения эффективного про-водника к требуемому расчетному можно при nЭЛ = 4 и 6 составлять эффективный проводник из проводов с двумя разными сечениями.
133
Если определенная по формуле (6.48) высота провода a < aMIN, то следует уменьшить число параллельных ветвей a1, уточнить uП1 по формуле (6.5) и последующий расчет обмотки.
Окончательные размеры полуоткрытого паза статора в штампе:
ширина, мм,
13 EMBED Equation.3 1415; (6.50)
глубина, мм,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.51)
где hПР – высота изолированных проводов в пазу, мм; при одинако-вых размерах элементарных проводников в эффективном
13 EMBED Equation.3 1415; (6.52)
высота клина, мм,
13 EMBED Equation.3 1415. (6.53)
В формулах (6.50)–(6.53) 2bИЗ, 2hИЗ двусторонняя толщина изоляции по ширине и высоте паза, мм, определяется по табл. 4.9;
·bП,
·hП – припуски на шихтовку по ширине и высоте паза, мм, по табл. 6.5; hК, hS1 – высота клина и шлица, мм; uП1 – число эффективных провод-ников; nЭЛ – число элементарных проводников в эффективном; a /, b / - соответственно высота и ширина изолированного провода, мм:
13 EMBED Equation.3 1415; (6.54)
13 EMBED Equation.3 1415, (6.55)
где 2
·ИЗ – средняя двусторонняя толщина эмалевой изоляции, мм,
для применяемых марок проводов 2
·ИЗ = 0,15 мм.
Если эффективный проводник при nЭЛ > 2 составлен из прово-дов двух видов с разными сечением и высотой, то высота изолиро-ванных проводов в пазу, мм,
13 EMBED Equation.3 1415; (6.56)
сечение эффективного проводника, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415. (6.57)
Здесь nЭЛБ – число элементарных проводников с большими сечением qЭЛБ, мм2, и высотой aБ /, мм; aМ / – высота, мм, изолированного про-вода с меньшим сечением qЭЛМ ,мм2. Размеры aБ / и aМ / определяют по формулам (6.54), (6.55); сечения проводов qЭЛБ, qЭЛМ – по табл. 4.8.
134
После расчета размеров паза уточняют по формулам (6.20), (6.57) сечение эффективного проводника qЭФ1 и плотность тока J1 по формуле (6.21). Далее определяют ширину зубца в наиболее уз-ком месте
13 EMBED Equation.3 1415, (6.58)
высоту ярма статора
13 EMBED Equation.3 1415 (6.59)
и уточняют индукцию в ярме BА по формуле (6.41) и максималь-ную индукцию BZ1MAX в наиболее узком месте зубца, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (6.60)
где В
· – индукция в зазоре, Тл; kС1 – коэффициент заполнения сердеч-ника сталью, принятый ранее по табл. 6.2; все размеры в одинако-вых единицах измерения длины.
Полученные в результате уточнения значения J1, BA, BZ1MAX должны находиться в допустимых по табл. 6.1 и 6.3 пределах.
Если плотность тока J1 превышает допустимые значения, то выбирают провода с большими размерами для соответствующего уменьшения J1. При этом увеличивают размеры паза, следя за тем, чтобы определяемые по формулам (6.41), (6.60) индукции ВА и BZ1MAX не превышали максимальные допустимые значения в табл. 6.3.
При индукциях ВА и BZ1MAX больше допустимых значений, уве-личивают в небольших пределах длину l1 или внешний диаметр DA сердечника статора или оба размера одновременно при условии, что DA не превосходит DAMAX, определяемого по формуле (5.2). Увеличе-ние l1 предпочтительно для двигателей исполнений IP44, IP54; увели-чение DA для машин исполнения IP23. В случае предельного внеш-него диаметра DA = DAMAX допустимые уровни индукции BA и BZ1MAX часто могут быть достигнуты только за счет уменьшения размеров паза. Для этого уменьшают число эффективных проводников в па-зу uП1 с пропорциональным увеличением магнитного потока Ф
· $(ор
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· и соответственно длины l1 статора.
Уточнение размеров сердечника статора, зубцовой зоны, числа и размеров проводов в пазу выполняют до получения допустимых значений плотности тока J1 и индукций BA и BZ1MAX.

135
РАСЧЕТ РОТОРА
7.1. Обмотка и зубцовая зона фазных роторов
В соответствии с рекомендациями параграфа 4.4 следует вы-брать число фаз m2 = m1, число полюсов 2р2 = 2р и число пазов на полюс и фазу q2 обмотки ротора; определить число пазов ротора z2 по формуле (4.24); выбрать шаг обмотки ротора y2 и найти обмо-точный коэффициент обмотки ротора kО2 по формулам (6.8)–(6.14), заменяя в них индекс “1” на “2”.
Для уменьшения тока в щеточных контактах всыпные обмотки из провода круглого сечения рассчитывают так, чтобы напряжение на контактных кольцах UКК при пуске было близко к номинально-му линейному напряжению обмотки статора. Принимают напряже-ние UКК = 200–350 В и определяют предварительно действующее зна-чение фазной ЭДС Е2 ротора. В большинстве машин обмотку фаз-ного ротора соединяют в звезду.
Фазная ЭДС Е2, В, при соединении обмотки ротора:
в звезду
13 EMBED Equation.3 1415, (7.1)
в треугольник
13 EMBED Equation.3 1415. (7.2)
Пренебрегая различием обмоточных коэффициентов kО1, kО2 об-моток статора и ротора и падением напряжения в обмотке статора (kЕ = 1), определяют предварительное значение числа последователь-но соединенных витков фазы ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (7.3)
здесь w1 – число последовательно соединенных витков фазы статора;
Е2 – фазная ЭДС ротора, В; U1Н – номинальное фазное напряжение обмотки статора, В.
В большинстве случаев обмотки фазных роторов выполняют с одной параллельной ветвью. Поэтому при первом расчете по фор-мулам (7.4)–(7.6) принимают число параллельных ветвей a2 = 1.
Число эффективных проводников в пазу ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (7.4)
здесь число фаз ротора m2 = m1; z2 – число пазов ротора; w2 – число
136
витков фазы обмотки ротора; q2 – число пазов на полюс и фазу; число полюсов обмотки ротора p2 = p.
Так как обмотка ротора двухслойная, рассчитанное по форму-ле (7.4) значение uП1 округляют до ближайшего целого четного чис-ла и уточняют число витков фазы ротора
13 EMBED Equation.3 1415. (7.5)
В роторах с двухслойной стержневой обмоткой uП2 всегда рав-но двум, поэтому предварительное значение ЭДС Е2 фазы не опре-деляют. Число последовательно соединенных витков фазы стержне-вой волновой обмотки ротора
13 EMBED Equation.3 1415. (7.6)
После расчета w2 необходимо по формулам (7.1), (7.2) прове-рить напряжение на контактных кольцах ротора UКК. У двигателей мощностью Р2Н
· 400 кВт напряжение UКК не должно превышать но-минальное линейное напряжение статора: для всыпных обмоток ро-тора UКК
· 380 В; для стержневых обмоток UКК
· 500–690 В.
При больших значениях напряжения UКК необходимо его сни-зить в первую очередь за счет увеличения числа параллельных вет-вей a2 и уточнить число витков фазы w2 по формулам (7.4)–(7.6). При этом нужно помнить, что число параллельных ветвей стержне-вых обмоток не может быть больше двух и стержневую волновую обмотку с a2 = 2 можно выполнить только для целого q2.
Понизить напряжение UКК можно уменьшая число витков фа-зы w2. У всыпных обмоток уменьшить w2 можно за счет уменьше-ния числа эффективных проводов uП2 при неизменном числе пазов z2. У стержневых обмоток уменьшить w2 можно только пропорцио-нально уменьшая z2, так как у таких обмоток uП2 = 2 = Const.
Предварительно номинальный фазный ток обмотки ротора, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.7)
здесь коэффициент, учитывающий влияние намагничивающего тока и зависящий от принятого в задании на проектирование коэффици-ента мощности,
13 EMBED Equation.3 1415; (7.8)
коэффициент приведения токов
13 EMBED Equation.3 1415; (7.9)
137
номинальный фазный ток статора I1Н, А, по формуле (6.4).
Сечение эффективного проводника обмотки ротора, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.10)
где J2 – плотность тока ротора, А/мм2, по табл. 7.1; I2Н – ток ротора, А.
Таблица 7.1
Допустимые плотности тока в обмотках фазных роторов, А/мм2
Тип обмотки
Исполнение IP44
Исполнение IP23

Всыпная петлевая
4,0 – 6,0
4,5 – 6,5

Стержневая волновая
3,5 – 4,4
4,0 – 6,0


Для всыпных обмоток, укладываемых в полузакрытые пазы (рис. 7.1), применяют провод круглого сечения (табл. 4.5) с диамет-ром изолированного провода dИЗ не более 1,7 мм. Число элементар-ных проводников в эффективном nЭЛ и сечение элементарных про-водников qЭЛ подбирают также, как и для всыпных обмоток стато-ра, исходя из условия (6.19) при замене в формуле (6.19) индекса “1” индексом “2”. В обмотках фазных роторов nЭЛ достигает 7–8.
После окончательного выбора qЭЛ и nЭЛ определяют действи-тельное сечение эффективного проводника всыпной обмотки, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.11)
где qЭЛ – сечение элементарного проводника, мм2, по табл. 4.5.
В стержневых обмотках эффективные проводники независимо от их размеров не делят на элементарные, так как эффект вытесне-ния тока в обмотке ротора при изменении нагрузки от нуля до но-минальной не проявляется из-за малой частоты f2 = sf1 тока ротора. Поэтому сечение стержня ротора qС = qЭФ2. Размеры стержня и его сечение окончательно уточняют при расчете зубцовой зоны ротора.
Для расчета зубцовой зоны ротора определяют внешний диа-метр D2 и зубцовое (пазовое) деление tZ2 ротора:
13 EMBED Equation.3 1415; (7.12)
13 EMBED Equation.3 1415, (7.13)
где все размеры измерены в одних единицах измерения.
Всыпные обмотки из провода круглого сечения укладывают в трапецеидальные полузакрытые пазы с трапециевидной (рис. 7.1, а) или овальной (рис. 7.2, б) верхней частью. Зубцы ротора с параллель-
138
ными стенками имеют постоянное сечение по высоте.
По табл. 6.3 выбирают допустимую индукцию BZ2 в зубцах ро-тора и определяют ширину зубца ротора, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.14)
где B
·, BZ2 – индукции в зазоре и зубцах, Тл; tZ2 – пазовое деление ро-тора, м; l
· – расчетная длина, м; lСТ2 – длина стали ротора, м; kС2 – ко-эффициент заполнения сердечника ротора сталью (табл. 6.2).
Для расчета ширины b1 верхней части паза у коронок зубцов (рис. 7.1) задают ширину нижней части паза b2 и размеры шлица hS2 и bS2. У большинства двигателей b2 = 3,5–6 мм и не может быть меньше 3 мм из-за достаточно большой толщины корпусной изоля-ции в пазу ротора. Высота шлица hS2 = 1 мм при высоте оси вра-щения h
· 160 мм и hS2 = 0,5 мм при h < 160 мм. Ширину шлица
можно выбрать по табл. 6.4.
Глубина паза, мм, с трапециевидной верхней частью (рис. 7.1, а)
13 EMBED Equation.3 1415; (7.15)
с овальной верхней частью (рис. 7.1, б)
13 EMBED Equation.3 1415. (7.16)
Размер b1, мм, у пазов с трапециевидной верхней частью
13 EMBED Equation.3 1415; (7.17)
с овальной верхней частью
13 EMBED Equation.3 1415, (7.18)
13 EMBED Equation.3 1415. (7.19)
В формулах (7.15)–(7.19) все размеры приведены в миллиметрах.
После определения размеров паза в штампе следует по форму-лам (6.30)–(6.40) рассчитать размеры паза в свету, занимаемую про- водом площадь паза и коэффициент заполнения паза ротора kЗ, под-ставляя в формулы (6.30)–(6.40) вместо размеров паза статора соот-ветствующие размеры паза ротора. Занятая обмоткой площадь попе-речного сечения паза, изображенного на рис. 7.1, б, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.20)
где все размеры даны в миллиметрах.
139















При определении площади корпусной изоляции SИЗ в пазу по формуле (6.36) толщину изоляции принимают по табл. 4.7.
Если коэффициент заполнения паза ротора находится в преде-лах kЗ = 0,72–0,74, то проверяют индукцию в зубцах ротора, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415 (7.21)
и плотность тока в обмотке ротора, А/мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.22)
где B
· – индукция в зазоре, Тл; kС – коэффициент заполнения сталью по табл. 6.2; I2Н – номинальный ток ротора, А; qЭФ2 – сечение эффек-тивного проводника, мм2; a2 – число параллельных ветвей обмотки ротора; все размеры выражены в одних единицах измерения длины.
Найденные по формулам (7.21), (7.22) индукция BZ2 и плотность тока J2 должны находиться в пределах области допустимых значе-ний этих величин (табл. 6.3 и 7.1).
Если значения kЗ, BZ2 и J2 выходят за границы допустимых зна-чений, то необходимо изменять в небольших пределах размеры зуб-ца и паза ротора, сечение и размеры элементарных проводников об-мотки ротора до достижения этими величинами допустимых значе-ний. При этом длина сердечника ротора l2 должна оставаться пос-тоянной, так как изменение l2 влечет за собой изменение длины l1 сердечника статора и корректировку расчета статора.
В фазных роторах со стержневыми обмотками применяют по-
140
лузакрытые пазы с размерами шлица: высота hS2 = 0,5–0,7 мм (у ма-шин серии 4А hS2 = 0,6 мм); ширина bS2 = 1,5 мм (рис. 7.2).
Предварительно ширина паза, мм,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.23)
где K – коэффициент, определяемый по табл. 7.2.; tZ2 – пазовое деление ро-тора, мм.
Предварительные размеры стерж-ня ротора: ширина b и высота a, мм,
13 EMBED Equation.3 1415; (7.24)
13 EMBED Equation.3 1415, (7.25)
где bП2 – ширина паза, мм; 2bИЗ – дву-сторонняя толщина изоляции по ши-рине паза, мм, (табл. 4.15);
·bП – при-пуск на сборку сердечника по шири-не паза, мм, (табл. 6.5); qC = qЭФ2 – се-чение стержня, мм2.
Таблица 7.2
Значения коэффициента K = bП2/tZ2 в формуле (7.23)
Число полюсов
2р = 4
2р = 6
2р = 8
2р = 10
2р = 12

K
0,32–0,37
0,33–0,42
0,35–0,44
0,37–0,46
0,3–0,45


По табл. 4.14 подбирают медную шину с размерами a, b и се-чением, ближайшими к найденным по формулам (7.24), (7.25), (7.10).
После этого определяют размеры паза ротора в штампе, мм:
ширина
13 EMBED Equation.3 1415; (7.26)
глубина
13 EMBED Equation.3 1415, (7.27)
где высота клина
13 EMBED Equation.3 1415. (7.28)
В формулах (7.26)–(7.28) a, b – высота и ширина стержня, мм, опре-делены по табл. 4.14;
·bП,
·hП – припуски на сборку сердечника, мм, (табл. 6.5); 2bИЗ, 2hИЗ – двусторонняя толщина изоляции, мм, по шири-не и высоте паза (табл. 4.15); bS2, hS2, bП2 – размеры паза, мм, (рис. 7.2).
141
Далее определяют ширину зубца bZ2MIN и максимальную индук-цию BZ2MAX в наиболее узком сечении:
13 EMBED Equation.3 1415; (7.29)
13 EMBED Equation.3 1415, (7.30)
здесь B
·, BZ2MAX – индукции, Тл; kC2 = 0,95 – коэффициент заполнения сердечника сталью; размеры приведены в одних единицах измерения.
Действительную плотность тока J2 в обмотке ротора определя-ют по формуле (7.22), принимая сечение эффективного проводника qЭФ2 равным сечению шины с выбранными по табл. 4.14 размерами.
Найденные по формулам (7.22), (7.30) плотность тока J2 и ин-дукция BZ2MAX должны находиться в пределах допустимых значений этих величин (табл. 6.3 и 7.1). В противном случае необходимо кор-ректировать размеры паза и стержня обмотки ротора до тех пор, пока J2 и BZ2MAX не войдут в область допустимых значений.

7.2. Обмотка и зубцовая зона короткозамкнутых роторов
Число фаз m2 и полюсов 2р2 литой из алюминия короткозамк-нутой обмотки ротора не определено структурой обмотки. Число полюсов ротора 2р2 автоматически устанавливается равным числу полюсов обмотки статора 2р. Поэтому один и тот же ротор может работать в машинах с разным числом полюсов обмотки статора или в многоскоростных двигателях с переключаемым числом полюсов обмотки статора.
Принято считать, что каждый стер-жень образует одну фазу короткозамкну-той обмотки. Поэтому число фаз обмотки равно числу пазов ротора m2 = z2. Каждая фаза состоит из одного стержня с двумя примыкающими с торцов ротора отрезка-ми короткозамыкающих колец (рис. 7.3). Стержень с отрезками колец образует по-ловину витка, поэтому число витков фазы ротора w2 = Ѕ = 0,5. Обмоточный коэффи-
фициент такой обмотки равен единице, а
условное число пазов на полюс и фазу
13 EMBED Equation.3 1415. (7.31)
142
Число пазов z2 короткозамкнутого ротора не может быть вы-брано произвольно, так как от соотношения числа пазов статора z1 и ротора z2 зависят рабочие, пусковые и виброшумовые характерис-тики двигателя. Неудачный выбор z2 приводит к увеличению высших гармонических магнитного поля в зазоре машины. Вследствие этого возрастают добавочные потери мощности, добавочные асинхронные и синхронные моменты и радиальные силы, которые снижают мо-мент двигателя при пуске и усиливают шумы и вибрации машины.
В результате исследований установлено, что для уменьшения добавочных потерь в зубцах сердечников и асинхронных моментов, обусловленных высшими (в основном зубцовыми) гармоническими магнитных полей и пульсациями проводимости воздушного зазора, число пазов ротора z2 должно быть близким к числу пазов статора и находиться в пределах
13 EMBED Equation.3 1415. (7.32)
Соотношения z1 и z2, снижающие синхронные моменты и шумы маг-нитного происхождения, более сложны и приведены в /6, 10, 12/.
Наиболее благоприятные соотношения числа пазов сердечников статора и ротора для разного числа полюсов приведены в табл. 7.3.
Обычно в двигателях мощностью Р2Н
· 100–110 кВт (h
· 250 мм) выбирают z2 < z1, чтобы получить достаточно большое сечение паза, обеспечивающее качественную заливку пазов алюминием. В боль-шинстве двигателей с однослойными обмотками статора (h
· 160 мм) выполняют скос пазов ротора на величину bСК, составляющую от 0,8
до 1,5 зубцового деления статора tZ1 или ротора tZ2. В машинах се-рий 4А и АИ с высотами оси вращения h
· 160 мм пазы скошены на одно зубцовое (пазовое) деление статора и bСК = tZ1.
В двигателях мощностью Р2Н > 100 кВт (h > 250 мм) для умень-шения тока в стержнях и более равномерного распределения стерж-ней по окружности ротора выбирают z2 > z1.
Номинальный фазный ток в стержне ротора IСН = I2Н определя-ют по формуле (7.7), подставляя в нее коэффициент приведения то-ков короткозамкнутого ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (7.33)
здесь коэффициент скоса, учитывающий уменьшение ЭДС стержней за счет скоса пазов:
13 EMBED Equation.3 1415. (7.34)
143
Таблица 7.3
Рекомендуемые числа пазов короткозамкнутых роторов
2p
z1
Число пазов ротора z2



Пазы без скоса
Пазы со скосом



2



12
18
24
30
36
42
48
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*
18, 20, 26, 31, 33, 34, 35
(18), 20, 21, 23, 24, 37
25, 27, 29, 30, 43, 45, 47

37, 39, 41, 55, 57, 59

4
12
18
24
36
42
48
60
72
9*
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,
(24), 27, 28, 30, (32), 34, 45
(33), 34, (38, 51), 53
(36, 38, 39), 40, (44), 57
48, 49, 51, 56, 64, 69, 71
61, 63, 68, 76, 81, 83

6
36
54
72
90
26, 46, (48)
44, 64, 66, 68
56, 58, 62, 82, 84, 86, 88
74, 76, 78, 80, 100, 102, 104
28*, 33, 47, 49, 50
42, 43, 50, 51, 65,67
57, 59, 60, 61, 83, 85, 87, 90
75, 77, 79, 101, 103, 105

8
36
48
72
84
96

(34), 36, 44, 62, 64
56, 58, 86, 88, 90
66, (68), 70, 98, 100, 102, 104
78, 82, 110, 112, 114
28
35, 44, 61, 63, 65
56, 57, 59, 85, 87, 89
(68, 69, 71, 97, 99, 101)
79, 80, 81, 83, 109, 111, 113

10
60
90

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,
144, 146
57, 69, 77, 78, 79
70, 71, 73, 87, 93, 107, 109

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

12
72
90
108

144
56, 64, 80, 88
68, 70, 74, 88, 98, 106, 108, 110
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)
84, 89, 91, 104, 105, 111, 112,
125, 127
125, 127, 141, 147, 161, 163

П р и м е ч а н и я: * Для машин малой мощности.
1. При числах пазов в скобках возможна повышенная вибрация машины.
144
В формуле (7.34) центральный угол скоса пазов в радианах
13 EMBED Equation.3 1415, (7.35)
где
·СК – скос пазов в долях зубцового деления,
·СК = bСК /tZ1 или
·СК = bСК /tZ2; все размеры измерены в одних единицах длины.
Сечение стержня ротора, мм2,
13 EMBED Unknown 1415, (7.36)
где IСН – номинальный ток в стержне ротора, А; J2 – плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора, А/мм2.
Для заливаемых алюминием роторов двигателей закрытого об-дуваемого исполнения IP44, IP54 плотность тока в стержнях ротора выбирают в пределах J2 = 2,5–3,5 А/мм2; защищенного исполнения IP23 – на 10–15 % выше. Для машин больших мощностей следует выбирать меньшие значения плотности тока.
Ток в короткозамыкающем кольце ротора, А,
13 EMBED Unknown 1415, (7.37)
здесь IСН – ток стержня, А; коэффициент приведения тока кольца к току стержня
13 EMBED Equation.3 1415. (7.38)
Для лучшего отвода тепла от стержней ротора и увеличения пускового момента двигателя выбирают плотность тока JКЛ в корот-козамыкающем кольце на 15–25 % меньше плотности тока в стерж-не ротора J2.
Сечение короткозамыкающего кольца, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.39)
здесь IКЛ – ток кольца, А; JКЛ – плотность тока, А/мм2.
Короткозамыкающие кольца отливают с поперечным сечением в виде неправильной трапеции, большее основание которой плотно прилегает к торцу ротора (рис. 7.4). После заливки ротора алюмини-ем кольца, соединенные между собой стержнями, удерживают сер-дечник ротора в спрессованном состоянии.
В дальнейших расчетах используют средние размеры hКЛ и bКЛ кольца. При высоте оси вращения h
· 250 мм средняя высота (ради-альный размер) кольца 0,85hП2
· hКЛ
· 1,4hП2; при h = 280–355 мм вы-сота кольца hП2
· hКЛ
· 1,7hП2.
145
Средняя ширина (осевой размер) короткозамыкающего кольца, мм,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.40)
где qКЛ – сечение кольца, мм2; hКЛ – вы-сота кольца, мм.
Размеры короткозамыкающего коль-ца округляют до десятых долей милли-метра при h
· 250 мм и до 0,5 мм при
h = 280–355 мм, после чего определяют фактическое расчетное сечение, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415 (7.41)
где hКЛ, bКЛ – найденные с учетом округ-ления размеры кольца, мм.
Средний диаметр короткозамыкаю-щих колец (рис. 7.4)
13 EMBED Equation.3 1415. (7.42)
У большинства асинхронных двигателей с высотами оси вра- щения h
· 250 мм для литой из алюминия короткозамкнутой обмот-ки ротора используют трапецеидальные пазы с обращенной к зазо-ру широкой верхней частью (рис. 7.5). Размеры паза b1, b2 и h1 же-лательно выбирать так, чтобы стенки зубца были параллельны.
В роторах двигателей с h < 160 мм применяют полузакрытые пазы с узким шлицем в верхней части. Размеры шлица (рис. 7.5, а): ширина bS2 = 1,0 мм и высота hS2 = 0,5 мм при h
· 100 мм; bS2 = 1,5 мм и hS2 = 0,75 мм при h = 112–132 мм. В двигателях с h = 160–250 мм и числом полюсов 2р
· 4 пазы трапецеидальные закрытые (рис. 7.5, б) с размерами шлица bS2 = 1,5 мм и hS2 = 0,7 мм; высота перемычки над шлицем hS2 / = 0,3 мм. В двухполюсных двигателях с h = 160–250 мм применяют закрытые пазы: трапецеидальные без шлица (рис. 7.5, в) с высотой перемычки hS2 / = 1,0 мм при h
· 225 мм и бутылочные (рис. 7.7) с высотой перемычки hS2 / = 1,5 мм при h = 250 мм.
Размеры b1, b2, h1 изображенных на рис. 7.5 трапецеидальных пазов рассчитывают исходя из найденного по формуле (7.36) сече-ния стержня qС при условии постоянства ширины зубца.
По табл. 6.3 выбирают допустимую индукцию в зубце BZ2 и по формуле (7.14) определяют ширину зубца ротора bZ2.
146















Размеры паза (рис. 7.5), мм:
13 EMBED Equation.3 1415; (7.43)
13 EMBED Equation.3 1415; (7.44)
13 EMBED Equation.3 1415, (7.45)
где qС – сечение стержня, мм2. Все размеры даны в миллиметрах; здесь и далее принимать hS2 / = 0 для паза по рис. 7.5, а и hS2 = 0 для паза по рис. 7.5, в.
По условиям качественной заливки пазов алюминием диаметр закругления нижней части паза b2 должен быть не менее 1,5–2 мм в двигателях с h
· 132 мм и 2,5–3 мм в машинах с h
· 160 мм. Ес-ли найденный по формуле (7.44) диаметр b2 соответствует приведен-ным выше соотношениям, то по формулам (7.48), (7.49) определяют глубину паза hП2 и фактическое сечение стержня qC.
Если размер b2 меньше допустимого по условиям заливки ро-тора алюминием, то можно немного (на 5–10 %) уменьшить сечение
стержня qC или ширину зубца bZ2 ротора или оба размера и уточ- нить размеры пазов по формулам (7.43)–(7.45).
Часто, особенно в двухполюсных двигателях, просто увеличива-ют диаметр b2 до минимально необходимого по условиям заливки ротора алюминием. В этом случае нарушается параллельность сте-нок зубца. Поэтому определяют ширину нижней наиболее узкой части зубца (рис. 7.5), мм,
147
13 EMBED Equation.3 1415 (7.46)
и максимальную индукцию в наиболее узком сечении зубца, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.47)
где B
· – индукция в зазоре, Тл; kC2 – коэффициент заполнения сер-дечника сталью по табл. 6.2; все размеры в миллиметрах.
Найденная по формуле (7.47) индукция BZ2MAX не должна пре-восходить максимально допустимого значения индукции в зубце ро-тора (табл. 6.3).
Размеры паза следует корректировать до тех пор, пока диа-метр b2 и индукция BZ2MAX не войдут в допустимые пределы.
Размеры паза округляют до десятых долей миллиметра и оп-ределяют глубину паза (высоту зубца) hП2, мм, и фактическое сече-ние стержня qC, мм2:
13 EMBED Equation.3 1415; (7.48)
13 EMBED Equation.3 1415, (7.49)
где все размеры в миллиметрах.
Для повышения пускового момента в машинах с высотами оси вращения h = 280–355 мм применяют закрытые пазы: при числе по-люсов 2р
· 4 трапецеидальные с обращенной к зазору узкой верхней частью (рис. 7.6), при числе полюсов 2р = 2 – лопаточные (рис. 7.7).
Для расчета трапецеидальных пазов (рис. 7.6) по табл. 6.3 выбирают допусти-мую индукцию BZ2MAX в наиболее узком сечении зубца и определяют минималь-ную ширину зубца
13 EMBED Equation.3 1415, (7.50)
где BZ2MAX, B
· – индукции, Тл; kC2 – коэффи-циент по табл. 6.2; все размеры в метрах.
Диаметр закругления верхней части паза b1 выбирают кратным 0,5 мм в пре-делах от 3,5 до 5,5 мм. Высота перемыч-ки над пазом hS2 / = 0,5 мм.
148
Диаметр закругления нижней части паза предварительно, мм,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.51)
где
13 EMBED Equation.3 1415; (7.52)
13 EMBED Equation.3 1415; (7.53)
qС – сечение стержня, мм2; все размеры в миллиметрах.
Расстояние между центрами закруглений, мм,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.54)
где b2 – диаметр, мм; C2 определяется по формуле (7.52).
После определения размеров паза рассчитывают по формулам (7,48), (7.49) глубину паза и фактическое сечение стержня.
Для получения возможно большего активного сопротивления ротора и соответственно увеличения пускового момента машины за счет вытеснения тока в стержнях при пуске высоту верхней части hВ лопаточного паза, заливаемого алюминием (рис. 7.7), выполняют при- мерно равной глубине проникновения электромагнитной волны в алюминий
·А
· 15 мм. Обычно выбирают hВ = 13,5–16 мм. Высота пе-ремычки над пазом hS2 / = 1,5 мм при h = 250 мм и hS2 / = 0,5–1,0 мм при h = 280–355 мм. В двигателях современных серий чаще приме-няют изображенные на рис. 7.7, а пазы, обеспечивающие большее сечение стержня при одинаковой глубине паза и ширине зубца.

149
Размеры нижней части лопаточных пазов рассчитывают исходя из найденного по (7.36) сечения стержня qС и постоянства ширины зубца ротора. По табл. 6.3 выбирают допустимую индукцию BZ2 в зубце и по формуле (7.14) определяют ширину нижней части зуб-ца bZ2Н (рис. 7.7). Размер b1Н, мм, нижней части паза:
рис. 7.7, а
13 EMBED Equation.3 1415; (7.55)
рис. 7.7, б
13 EMBED Equation.3 1415, (7.56)
где все размеры в миллиметрах.
Ширину верхней части паза принимают bВ = (0,45–0,6)b1Н. В машинах с высотой оси вращения h
· 355 мм bВ = 4–6 мм, большие значения bВ соответствуют двигателям больших мощностей.
Требуемое сечение нижней части стержня
13 EMBED Equation.3 1415, (7.57)
где сечение верхней части стержня
13 EMBED Equation.3 1415. (7.58)
Диаметр b2Н, мм, нижней части паза:
рис. 7.7, а
13 EMBED Equation.3 1415; (7.59)
рис. 7.7, б
13 EMBED Equation.3 1415, (7.60)
где qСН – сечение нижней части стержня, мм2; размеры в миллиметрах.
Глубина нижней части паза без учета закруглений
13 EMBED Equation.3 1415. (7.61)
По условиям качественной заливки пазов алюминием наимень-ший допустимый диаметр b2Н = 3–4 мм. Если найденный по форму-лам (7.59), (7.60) диаметр b2Н < 3 мм, то следует уменьшить сечение стержня qC, увеличив плотность тока J2 в нем, или уменьшить ши-рину зубца bZ2H, увеличив индукцию в зубце BZ2, или изменить обе величины и уточнить размеры нижней части паза.
Допустимо просто увеличить диаметр b2H до минимально до-пустимого значения. При этом нарушается параллельность стенок
150
Допустимо просто увеличить диаметр b2Н до минимально до-пустимого значения. При этом нарушается параллельность стенок зубца. Поэтому определяют ширину нижней наиболее узкой части зубца bZ2Н //, мм, для пазов:
рис. 7.7, а
13 EMBED Equation.3 1415; (7.62)
рис. 7.7, б
13 EMBED Equation.3 1415, (7.63)
и максимальную индукцию BZ2MAX в наиболее узком сечении зубца по формуле (7.47), подставив в формулу bZ2Н // вместо bZ2 //. В фор-мулах (7.62), (7.63) все размеры даны в миллиметрах,
Найденная по формуле (7.47) индукция BZ2MAX не должна пре-вышать максимально допустимое значение индукции в зубце ротора в табл. 6.3.
Размеры нижней части паза следует корректировать пока диа-метр b2Н и индукция BZ2MAX не войдут в допустимые пределы.
Размеры паза округляют до десятых долей миллиметра и опре-деляют глубину паза hП2, мм:
рис. 7.7, а
13 EMBED Equation.3 1415; (7.64)
рис. 7.7, б
13 EMBED Equation.3 1415, (7.65)
где все размеры в миллиметрах.
Фактическое сечение стержня, мм2,
13 EMBED Equation.3 1415, (7.66)
здесь сечение верхней части стержня qСВ, мм2, определяется по фор-муле (7.58); сечение нижней части qСН, мм2, определяется по форму-ле (7.49) при подстановке в нее b1 = b1H, b2 = b2H, h1 = h1H.

7.3. Сердечники роторов
Внутренний диаметр насаживаемого непосредственно на вал сердечника ротора Dj равен диаметру вала DB, который определяет-ся приближенно:
13 EMBED Equation.3 1415, (7.67)
значения коэффициента KB даны в табл. 7.4.
151
Таблица 7.4
Значения коэффициента KB в формуле (7.67)
h, мм
45 – 63
71 – 250
280 – 355


2 – 6
2 – 8
2
4 – 12

KB
0,19
0,23
0,22
0,23


Стандартизованные диаметры валов роторов в зависимости от высоты оси вращения и числа полюсов машины даны в табл. 4.18.
Для лучшего охлаждения в сердечниках роторов большинства двигателей с высотой оси вращения h
· 250 мм выполняют аксиаль-ные каналы между зубцовой зоной и отверстием для вала (рис. 3.5, 3.6, 3.10, 3.13). В машинах с h
· 355 мм каналы располагают в один ряд, обычно число каналов mК2 = 12 при h = 280–355 мм и mК2 = 10 при h = 250 мм; диаметр канала dК2 = 24–32 мм. Большие диамет- ры dК2 относятся к двигателям с большим числом полюсов: при 2р
· 4 и h
· 315 мм dК2 = 32 мм.
Такие же аксиальные каналы выполняют и в сердечниках ро-торов длиной более 0,25–0,3 м с радиальными охлаждающими кана-лами. Аксиальные каналы служат для прохода охлаждающего воз-духа к радиальным каналам.
У двигателей с фазным ротором и аксиальной системой венти-ляции в сердечниках роторов делают один ряд аксиальных каналов (рис. 3.11) с числом каналов mК2 = 10–12 и диаметром dК2 = 15–24 мм.
Наличие аксиальных каналов в ярме ротора необходимо учи-тывать при расчете магнитной цепи машины.

РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
8.1. Магнитная цепь асинхронной машины
Магнитной цепью машины называют элементы магнитопрово-дов (сердечников) и зазоры, по которым замыкается основной маг-нитный поток. Вследствие радиальной симметрии сердечников асин-хронной машины магнитное поле каждой пары полюсов практичес-ки одинаково. Поэтому магнитную цепь (рис. 8.1) рассчитывают для одной пары полюсов. Пунктирной линией на рисунке изображена средняя силовая линия основного магнитного потока, вдоль которой проводят расчет магнитной цепи.
Магнитную цепь пары полюсов условно делят на пять одно-родных последовательно соединенных участков с примерно посто-янными индукцией и напряженностью магнитного поля (рис. 8.1).
152
На рисунке: 1 – воздуш-ные зазоры; 2 – зубцы стато-ра; 3 – зубцы ротора; 4 – ярмо
(спинка) статора; 5 – ярмо
(спинка) ротора. В скобках указано обозначение длины средней силовой линии соот-ветствующего участка магнит-ной цепи.
Основной задачей расчета магнитной цепи является оп-ределение намагничивающего тока двигателя. Магнитную цепь рассчитывают для режи- ма холостого хода при номи-
нальном напряжении. Ход расчета заключается в определении для каждого участка площади поперечного сечения, магнитной индукции и по ней расчетной напряженности магнитного поля, расчетной средней длины силовой линии, магнитного напряжения участка. За-тем рассчитывают суммарную МДС пары полюсов и намагничива-ющий ток обмотки статора.
Вследствие малого воздушного зазора в асинхронных машинах относительно велико насыщение зубцов статора и ротора, что при-водит к несинусоидальности (уплощению) распределения индукции в зазоре машины. Уплощение кривой магнитного поля учитывают коэффициентами полюсного перекрытия
·
· и формы поля kВ.
Для упрощения расчет магнитной цепи проводят по основной гармонической магнитного потока, в соответствии с этим магнитная индукция в зазоре В
· принимается равной амплитуде первой гармо-нической индукции В
·1m. Коэффициенты
·
· и kВ принимают для си-нусоидальной функции
·
· = 2/
·
· 0,64; kВ =
·/(2
·2)
· 1,11. Напряжен-ности магнитного поля в ферромагнитных участках магнитной цепи определяют с помощью таблиц и графиков намагничивания стали для зубцов и ярм, рассчитанных с учетом уплощения кривой ин-дукции в зазоре машины по уточненному методу Пунга /1, 5, 6/.
Магнитную цепь рассчитывают по окончательно выбранным в главах 5, 6, 7 размерам сердечников пазов статора и ротора; числу последовательно соединенных витков фазы w1 и найденному для выбранного типа обмотки обмоточному коэффициенту kО1.
153
8.2. Магнитное напряжение зазора
По формулам (6.15), (6.16) рассчитывают магнитную индукцию в зазоре B
·, Тл, и определяют магнитное напряжение зазора на па-ру полюсов, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.1)
здесь B
· – индукция, Тл;
· – зазор, м; магнитная проницаемость ваку-ума
·0 = 4
·
·10 – 7 Г/м; коэффициент воздушного зазора, учитываю-щий влияние зубчатости сердечников статора и ротора на магнит-ное сопротивление зазора:
13 EMBED Equation.3 1415, (8.2)
где k
·1, k
·2 – коэффициенты, учитывающие соответственно зубчатость
сердечников статора и ротора.
При полузакрытых (рис. 6.4) и полуоткрытых (рис. 6.5) пазах
статора
13 EMBED Equation.3 1415, (8.3)
13 EMBED Equation.3 1415 (8.4)
и полузакрытых пазах (рис. 7.1; 7.2; 7.5, а) ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (8.5)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.6)
где tZ1, bS1 и tZ2, bS2 – соответственно зубцовое деление и ширина
шлица пазов статора и ротора, мм.
При закрытых пазах ротора (рис. 7.5, б, в; 7.6; 7.7) bS2 = 0 и k
·2 = 1. В двигателях малой и средней мощности k
· = 1,1–1,45; боль-шие значения соответствуют машинам малой мощности с относи-тельно небольшим зазором.

8.3. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.7)
здесь расчетная высота зубца статора hZ1, м, и расчетная напряжен-ность магнитного поля в зубце HZ1, А/м, определяются в зависимо- сти от формы зубцов и пазов статора.
154
Трапецеидальные полузакрытые пазы и зубцы постоянной или
мало изменяющейся ширины (рис. 6.4)
Расчетная высота, мм, зубца статора (рис. 8.1)
13 EMBED Equation.3 1415. (8.8)
Ширина верхней и нижней части зубца статора, мм:
13 EMBED Equation.3 1415; (8.9)
13 EMBED Equation.3 1415. (8.10)
В формулах (8.8)–(8.10) окончательно принятые в главе 6 размеры зубцовой зоны (рис. 6.4) в миллиметрах; z1 – число пазов статора.
Если bZ1/ = bZ1//, то считают расчетную ширину зубца bZ1 = bZ1/. При разнице | bZ1/ – bZ1//|
· 0,5 мм принимают bZ1 = 0,5( bZ1/ + bZ1//). Да-лее определяют индукцию в зубце по формуле (8.11).
При различии размеров | bZ1/ – bZ1//| > 0,5 мм дальнейший расчет проводят по формулам (8.19)–(8.24) для зубцов переменной шири-ны, приняв в этих формулах размеры bZ1MAX и bZ1MIN равными соот-ветственно большему и меньшему из размеров bZ1/ и bZ1// (смотри
следующий пункт). При этом максимальную индукцию BZ1MAX опре-деляют по формуле (8.11), подставляя в нее bZ1MIN вместо bZ1. В фор-мулах (8.22), (8.23) следует принять расчетные размеры bП1PAC = b1, bП1PAC / = b2 при более широкой верхней части зубца (bZ1/ > bZ1//) и bП1PAC = b2, bП1PAC / = b1 при более широком основании (bZ1 // > bZ1 /).
С достаточной для практики точностью при | bZ1/ – bZ1//| > 0,5 мм магнитное напряжение зубцов статора рассчитывают по индукции, определяемой на расстоянии 1/3 высоты зубца от его наиболее уз-кой части (смотри ниже в этом пункте).
Индукция в зубце статора, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.11)
где В
· – индукция в зазоре, Тл; kС1 – коэффициент заполнения сердеч-ника сталью по табл. 6.2; размеры даны в одних единицах длины.
Если найденная по формуле (8.11) индукция BZ1
· 1,8 Тл, то расчетную напряженность магнитного поля HZ1 в зубце определяют по табл. 8.1–8.3 намагничивания зубцов из выбранной в парагра- фе 4.2 марки стали для сердечника статора. Магнитное напряжение зубцов статора рассчитывают по формуле (8.7).
155
Таблица 8.1
Кривая намагничивания для зубцов (сталь марки 2013)
В,
Тл
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09


Н, А/м

0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
256
286
324
370
424
486
586
709
850
1150
1520
2070
3150
5140
8920
14400
259
290
329
375
430
495
598
722
878
1180
1570
2160
3320
5440
9430
15100
262
293
333
380
436
504
610
735
906
1220
1620
2250
3500
5740
9940
15800
265
297
338
385
442
514
622
749
934
1250
1670
2340
3680
6050
10460
16500
268
301
342
391
448
524
634
763
962
1290
1720
2430
3860
6360
10980
17200
271
304
346
396
455
533
646
777
990
1330
1770
2520
4040
6670
11500
18000
274
308
350
401
461
563
658
791
1020
1360
1830
2640
4260
7120
12000
18800
277
312
355
406
467
574
670
805
1050
1400
1890
2760
4480
7570
12600
19600
280
316
360
411
473
584
683
820
1080
1440
1950
2890
4700
8020
13200
20500
283
320
365
417
479
585
696
835
1110
1480
2010
3020
4920
8470
13800
21400


Таблица 8.2
Кривая намагничивания для зубцов (сталь марок 2212, 2214, 2312)
В,
Тл
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09


Н, А/м

0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
292
342
403
488
593
724
897
1120
1450
1900
2700
4160
6750
10600
15900
23100
297
347
409
497
602
738
917
1150
1490
1940
2800
4350
7170
11000
16500
24300
302
353
417
509
613
755
936
1170
1530
2000
2920
4600
7400
11500
17300
25500
306
360
425
517
626
770
955
1210
1560
2070
3050
4800
7790
12100
17800
26800
311
366
433
527
638
790
977
1240
1610
2140
3220
5030
8150
12600
18500
28100
316
372
440
537
651
804
1000
1270
1650
2220
3330
5330
8520
13000
19100
29500
322
379
450
547
663
820
1020
1310
1690
2300
3490
5430
9000
13500
19600
30900
326
384
460
559
677
840
1040
1330
1750
2380
3610
5790
9400
14100
20300
32400
331
390
470
570
695
857
1060
1370
1790
2500
3710
6130
9750
14700
21100
33900
337
396
477
582
710
879
1090
1410
1840
2600
4000
6420
10200
15400
22000
36400


156
Таблица 8.3
Кривая намагничивания для зубцов (сталь марки 2412)
В,
Тл
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09


Н, А/м

0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
122
142
168
204
254
323
425
622
932
1630
3190
5700
9200
14200
22600
37600
124
144
171
207
259
333
432
644
976
1740
3410
5900
9700
15000
23700
39900
126
147
175
212
265
341
461
673
1020
1870
3590
6300
10000
15800
24600
42200
128
149
177
216
272
351
480
700
1070
2020
3830
6600
10500
16500
26100
44600
130
151
180
222
277
361
497
728
1130
2130
4100
6900
10900
17200
26900
47000
132
155
184
227
284
372
518
756
1180
2300
4400
7200
11400
17900
28700
49500
134
158
188
232
291
383
537
795
1260
2450
4600
7700
12000
18700
30000
52000
136
160
191
237
298
394
554
828
1350
2630
4800
8100
12700
19800
31400
54600
138
163
196
242
307
404
573
859
1440
2830
5100
8300
13100
20600
33200
57200
140
165
200
247
316
421
596
890
1520
3040
5400
8700
13700
21600
35400
59800


При BZ1 > 1,8 Тл расчетную напряженность поля HZ1 определяют с учетом ответвления части магнитного потока в пазы на расстоя-нии, равном 1/3 высоты зубца от наиболее узкой его части.
Ширину зубца, мм, и коэффициент kП1 (1/3), учитывающий ответ-вление магнитного потока в паз, определяют на расстоянии, равном
1/3 высоты зубца от коронки при постоянной ширине зубца (bZ1/ = bZ1//) и более узкой верхней части зубца (bZ1/ < bZ1//):
13 EMBED Equation.3 1415; (8.12)
13 EMBED Equation.3 1415; (8.13)
2/3 высоты зубца от коронки или 1/3 высоты зубца от основания при более узком основании зубца (bZ1// < bZ1/):
13 EMBED Equation.3 1415; (8.14)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.15)
здесь все размеры даны в миллиметрах; занятая проводом обмотки часть высоты паза (рис. 6.4), мм,
157
13 EMBED Equation.3 1415, (8.16)
где hПО /,
·hП – размеры, мм, определены при расчете зубцовой зоны статора (глава 6).
Индукцию BZ1 (1/3) или BZ1 (2/3) рассчитывают по формуле (8.11), принимая расчетную ширину зубца bZ1 равной bZ1 (1/3) или bZ1 (2/3) в зависимости от соотношения размеров коронки и основания зубца.
Если расчетная индукция BZ1 (1/3) или BZ1 (2/3) не превышает 1,8 Тл,
то расчетную напряженность поля HZ1 определяют по таблицам на-магничивания зубцов (табл. 8.1–8.3) для выбранной марки стали сер-дечника статора. При расчетной индукции более 1,8 Тл напряжен-ность поля HZ1 определяют по найденной индукции и коэффициен-там kП1(1/3), kП1(2/3) с помощью кривых намагничивания зубцов (рис. 8.2, 8.3) из выбранной марки стали сердечника статора.
Магнитное напряжение зубцов FZ1 определяют по формуле (8.7).

Полузакрытые прямоугольные пазы и зубцы переменной ширины (рис. 6.5)
Расчетная высота зубца hZ1 равна глубине паза hП1, найденной по окончательным размерам паза с помощью формулы (6.51).
Ширина коронки bZ1MIN и основания bZ1MAX зубца, мм:
13 EMBED Equation.3 1415; (8.17)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.18)
где z1 – число пазов статора; окончательно принятые в разделе 6 размеры зубцовой зоны (рис. 6.5) даны в миллиметрах.
Расчетную напряженность магнитного поля HZ1 в зубце перемен-ной ширины определяют как среднюю для трех сечений зубца по формуле Симпсона (8.21) или в сечении на расстоянии 1/3 высоты зубца hZ1(1/3) от наиболее узкой его части – коронки (рис. 6.5).
В первом случае рассчитывают в трех сечениях зубца (рис. 6.5) индукцию магнитного поля, Тл: BZ1MAX – в наиболее узком месте – у коронки шириной bZ1MIN по формуле (6.60); BZ1MIN – в наиболее ши-роком месте – в основании зубца шириной bZ1MAX
13 EMBED Equation.3 1415; (8.19)
BZ1СР – в среднем сечении зубца
13 EMBED Equation.3 1415. (8.20)
158



















159
При расчетных индукциях BZ1MAX, BZ1MIN, BZ1CP не более 1,8 Тл напряженность магнитного поля HZ1MAX, HZ1MIN, HZ1CP в этих сечениях зубца определяют по табл. 8.1–8.3 намагничивания зубцов из вы-бранной в параграфе 4.2 марки стали сердечника статора.
Расчетная напряженность магнитного поля в зубце, А/м,
13 EMBED Equation.3 1415. (8.21)
Магнитное напряжение зубцов FZ1 находят по формуле (8.7).
Если в каком-либо из рассматриваемых сечений зубца или во всех этих сечениях расчетная индукция превышает 1,8 Тл, то опре-деляют коэффициент kП, учитывающий ответвление потока в пазы, в соответствующем сечении:
с BZ1MIN
13 EMBED Equation.3 1415; (8.22)
с BZ1MAX
13 EMBED Equation.3 1415, (8.23)
с BZ1CP
13 EMBED Equation.3 1415, (8.24)
где bП1РАС = bП1РАС / = bП1 – расчетная ширина прямоугольного паза статора (рис. 6.5).
Напряженность магнитного поля в рассматриваемом сечении зубца определяют по найденным индукции и коэффициенту kП с помощью кривых намагничивания зубцов (рис. 8.2, 8.3).
Расчетную напряженность магнитного поля HZ1 в зубце опреде-
ляют по формуле (8.21), магнитное напряжение зубцовой зоны ста-тора FZ1 рассчитывают по формуле (8.7).
Для определения расчетной напряженности магнитного поля в зубце HZ1(1/3) на расстоянии 1/3 высоты зубца от коронки рассчиты-вают ширину зубца в рассматриваемом сечении
13 EMBED Equation.3 1415. (8.25)
Магнитную индукцию BZ1(1/3) в зубце определяют по форму- ле (8.11), приняв в формуле bZ1 = bZ1(1/3). При BZ1(1/3)
· 1,8 Тл напря-женность магнитного поля HZ1(1/3) определяют по табл. 8.1–8.3 на-магничивания зубцов из выбранной для сердечника статора марки
160
стали. Если BZ1(1/3) > 1,8 Тл, то для расчетного сечения определяют коэффициент, учитывающий ответвление магнитного потока в пазы,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.26)
и находят HZ1(1/3) по кривым намагничивания зубцов (рис. 8.2, 8.3) из соответствующей марки стали.
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора определяют по формуле (8.7) для расчетной напряженности поля HZ1 = HZ1(1/3).

8.4. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.27)
здесь расчетную высоту зубца ротора hZ2, м, и расчетную напряжен-ность магнитного поля в зубце HZ2, А/м, определяют в зависимости от формы зубцов и пазов ротора.

Трапецеидальные полузакрытые или закрытые пазы и зубцы постоянной или мало изменяющейся ширины (рис. 7.1, 7.5)
Расчетная высота, мм, зубцовой зоны ротора (рис. 8.1) с паза-ми: с плоским дном (рис. 7.1, а) hZ2 = hП2; с закругленным дном (рис. 7.1, б; 7.5)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.28)
здесь hП2 – глубина паза, мм, определяемая по окончательным разме-
рам зубцовой зоны с помощью формул (7.15), (7.16), (7.48) для пазов по рис. 7.1, а; 7.1, б; 7.5 соответственно; размер b2 дан в миллиметрах.
Ширина, мм, верхней части зубца ротора:
по рис. 7.1
13 EMBED Equation.3 1415; (8.29)
по рис. 7.5
13 EMBED Equation.3 1415, (8.30)
нижней части зубца ротора:
по рис. 7.1, а
13 EMBED Equation.3 1415; (8.31)
по рис. 7.1, б; 7.5
161
13 EMBED Equation.3 1415, (8.32)
где z2 – число пазов ротора; окончательно выбранные в главе 7 раз-меры зубцовой зоны ротора приведены в миллиметрах. При расче-тах по формуле (8.30) hS2 / = 0 для пазов по рис. 7.5, а и hS2 = 0 для пазов по рис. 7.5, в.
Если bZ2 / = bZ2 //, то считают расчетную ширину зубца bZ2 = bZ2 /. При разнице | bZ2 / – bZ2 //|
· 0,5 мм принимают bZ2 = 0,5
·| bZ2 / – bZ2 //|. Далее определяют индукцию в зубце по формуле (8.33).
При различии | bZ2 / – bZ2 //| > 0,5 мм дальнейший расчет проводят по формулам (8.38)–(8.43) для зубцов переменной ширины, приняв в этих формулах размеры bZ2MAX и bZ2MIN равными соответственно большему и меньшему из размеров bZ2 / и bZ2 // (смотри следующий пункт). При этом максимальную индукцию BZ2MAX определяют, под-ставляя в формулу (8.33) bZ2MIN вместо bZ2. В формулах (8.41), (8.42) принимают расчетные размеры bП2PAC = b1, bП2PAC / = b2 при более широкой верхней части зубца (bZ2 / > bZ2 //) и bП2PAC = b2, bП2PAC / = b1 при более широком основании зубца (bZ2 // > bZ2 /).
При | bZ2 / – bZ2 //| > 0,5 мм магнитное напряжение зубцов часто рассчитывают по индукции, определяемой на расстоянии 1/3 высоты зубца от наиболее узкой его части (смотри ниже в этом пункте).
Индукция в зубце ротора, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.33)
где В
· – индукция в зазоре, Тл; kС2 – коэффициент заполнения сердеч-ника сталью по табл. 6.2; размеры даны в одних единицах длины.
Если найденная по формуле (8.33) индукция BZ2
· 1,8 Тл, то рас- четную напряженность магнитного поля HZ2 в зубце определяют по табл. 8.1–8.3 намагничивания зубцов из выбранной в параграфе 4.2 марки стали сердечника ротора. Магнитное напряжение зубцов ро-тора FZ2 рассчитывают по формуле (8.27).
При BZ2 > 1,8 Тл расчетную напряженность поля HZ2 определяют с учетом ответвления части магнитного потока в пазы на расстоя-нии, равном 1/3 высоты зубца от наиболее узкой его части.
Ширину зубца, мм, и коэффициент kП2, учитывающий ответвле-ние магнитного потока в паз, определяют на расстоянии, равном 1/3 высоты зубца от его основания при постоянной ширине (bZ2 / = bZ2 //) и более узкой нижней части зубца (bZ2 / > bZ2 //):
162
13 EMBED Equation.3 1415; (8.34)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.35)
2/3 высоты зубца от основания или 1/3 высоты зубца от коронки при более широком основании зубца (bZ2// > bZ2/):
13 EMBED Equation.3 1415; (8.36)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.37)
где все размеры в миллиметрах.
Индукцию BZ2 (1/3) или BZ2 (2/3) рассчитывают по формуле (8.33), принимая расчетную ширину зубца bZ2 равной bZ2 (1/3) или bZ2 (2/3) в зависимости от соотношения размеров коронки и основания зубца. Если расчетная индукция BZ2 (1/3), BZ2 (2/3)
· 1,8 Тл, расчетную напря-женность поля HZ2 определяют по таблицам намагничивания зубцов (табл. 8.1–8.3). При индукциях BZ2 (1/3), BZ2 (2/3) > 1,8 Тл напряженность поля HZ2 находят по кривым намагничивания зубцов (рис. 8.2, 8.3) с учетом коэффициента kП2(1/3), kП2(2/3). Магнитное напряжение зуб-цовой зоны ротора FZ2 рассчитывают по формуле (8.27).

Полузакрытые прямоугольные (рис. 7.2), закрытые трапецеидальные пазы с узкой верхней частью (рис. 7.6) и зубцы переменной ширины
Расчетная высота зубцовой зоны ротора (рис. 8.1) с пазами по рис. 7.2 hZ2 = hП2; по рис. 7.6 определяется по формуле (8.28), где hП2 – глубина паза, мм, определяемая с помощью формул (7.27), (7.48) для окончательных размеров зубцовой зоны по рис. 7.2 и 7.6 соот-ветственно.
Ширину bZ2MAX и bZ2MIN верхней и нижней частей зубца с пря-моугольными пазами (рис. 7.2) определяют по формулам (8.29) при b1 = bП2 и (7.29); с трапецеидальными (рис. 7.6) – по формулам (8.30) при hS2 = 0 и (8.32). Размеры bZ2MAX и bZ2MIN рассчитывают по окон-чательно выбранным в главе 7 размерам зубцовой зоны ротора.
Расчетную напряженность магнитного поля HZ2 в зубце пере-менной ширины определяют как среднюю для трех сечений зубца по формуле Симпсона (8.40) или в сечении, находящемся на рассто-янии 1/3 высоты зубца hZ2(1/3) от наиболее узкой части зубца – его основания (рис. 7.2, 7.6).
163
Для расчета напряженности магнитного поля по формуле (8.40) определяют в трех сечениях зубца (рис. 7.2, 7.6) индукцию магнит-ного поля, Тл: BZ2MAX в наиболее узком месте – основании зубца с шириной bZ2MIN по формуле (7.30); BZ2MIN в наиболее широком месте – у коронки зубца шириной bZ2MAX
13 EMBED Equation.3 1415; (8.38)
BZ2СР в среднем сечении зубца
13 EMBED Equation.3 1415. (8.39)
При расчетных индукциях BZ2MAX, BZ2MIN, BZ2CP не более 1,8 Тл напряженность магнитного поля HZ2MAX, HZ2MIN, HZ2CP в рассматривае-мых сечениях зубца определяют по табл. 8.1–8.3 намагничивания зубцов из стали, выбранной для сердечника ротора.
Расчетная напряженность магнитного поля в зубце, А/м,
13 EMBED Equation.3 1415. (8.40)
Магнитное напряжение зубцов FZ2 находят по формуле (8.27).
Если в каком-либо из рассматриваемых сечений зубца или во всех этих сечениях расчетная индукция превышает 1,8 Тл, то опре-деляют коэффициент kП, учитывающий ответвление потока в пазы, для соответствующего сечения:
с BZ2MIN
13 EMBED Equation.3 1415, (8.41)
с BZ2MAX
13 EMBED Equation.3 1415, (8.42)
с BZ2CP
13 EMBED Equation.3 1415, (8.43)
здесь расчетные размеры bП2РАС = bП2 , bП2РАС / = bП2 для пазов по рис. 7.2; bП2РАС = b1 , bП2РАС / = b2 для пазов по рис. 7.6.
Напряженность магнитного поля в рассматриваемом сечении зубца определяют по найденным индукции и коэффициенту kП с помощью кривых намагничивания зубцов (рис. 8.2, 8.3) из выбран-ной ранее марки стали сердечника ротора.
Расчетную напряженность магнитного поля HZ2 в зубце опре-деляют по формуле (8.40), магнитное напряжение зубцовой зоны ротора FZ2 рассчитывают по формуле (8.27).
164
Чтобы найти расчетную напряженности магнитного поля в зуб-це HZ2(1/3) на расстоянии 1/3 высоты зубца от его основания, рас-считывают ширину зубца в рассматриваемом сечении, мм, для зуб-цовой зоны ротора с прямоугольными пазами (рис. 7.2)
13 EMBED Equation.3 1415; (8.44)
с трапецеидальными пазами (рис. 7.6)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.45)
где все размеры зубцовой зоны ротора приведены в миллиметрах.
Магнитную индукцию BZ2(1/3) в зубце определяют по формуле (8.33), приняв в формуле bZ2 = bZ2(1/3). При BZ2(1/3)
· 1,8 Тл напряжен-ность магнитного поля HZ2(1/3) определяют по табл. 8.1–8.3 намагни-чивания зубцов. При BZ2(1/3) > 1,8 Тл определяют коэффициент kП2(1/3), учитывающий ответвление магнитного потока в паз, для расчетного сечения зубцовой зоны с прямоугольными пазами (рис. 7.2)
13 EMBED Equation.3 1415; (8.46)
с трапецеидальными пазами (рис. 7.6)
13 EMBED Equation.3 1415 (8.47)
и находят HZ2(1/3) по кривым намагничивания зубцов (рис. 8.2, 8.3).
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора определяют по формуле (8.27) для расчетной напряженности поля HZ2 = HZ2(1/3).

Закрытые лопаточные пазы и зубцы переменной ширины (рис. 7.7)
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора с лопаточными пазами определяют суммированием магнитных напряжений верхней FZ2B и нижней FZ2H частей зубца
13 EMBED Equation.3 1415. (8.48)
Магнитные напряжения верхней и нижней частей зубца, А,
13 EMBED Equation.3 1415; (8.49)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.50)
здесь HZ2B, HZ2H – расчетные напряженности магнитного поля, А/м;
165
расчетная высота, м, верхней части зубца
13 EMBED Equation.3 1415; (8.51)
расчетная высота, м, нижней части зубца зубцовой зоны:
по рис. 7.7, а
13 EMBED Equation.3 1415; (8.52)
по рис. 7.7, б
13 EMBED Equation.3 1415. (8.53)
Вследствие значительной ширины верхней части зубца индук- ция в ней обычно не превышает 1,8 Тл, и с достаточной точностью магнитную индукцию определяют в сечении, находящемся на рас-стоянии 1/3 от основания, или в среднем сечении верхней части зуб-ца с шириной bZ2B (1/3) или bZ2B, мм, соответственно
13 EMBED Equation.3 1415; (8.54)
13 EMBED Equation.3 1415, (8.55)
где максимальная ширина верхней части зубца, мм,
13 EMBED Equation.3 1415; (8.56)
минимальная ширина верхней части зубца, мм,
13 EMBED Equation.3 1415. (8.57)
В формулах (8.54)–(8.57) используют определенные в главе 7 окончательные размеры зубцовой зоны, мм.
Магнитную индукцию BZ2B (1/3) или BZ2B в соответствующем се-чении верхней части зубца рассчитывают по формуле (8.33) с заме-ной bZ2 на bZ2B (1/3) или bZ2B. При индукциях BZ2B (1/3), BZ2B
· 1,8 Тл рас-расчетную напряженность HZ2B магнитного поля определяют по табл. 8.1–8.3, при индукциях свыше 1,8 Тл – по кривым (рис. 8.2, 8.3) намагничивания зубцов, определив предварительно коэффициент, учитывающий ответвление потока в паз для соответствующего рас-четного сечения зубца:
шириной bZ2B (1/3)
13 EMBED Equation.3 1415; (8.58)
шириной bZ2B
13 EMBED Equation.3 1415. (8.59)
166
Магнитное напряжение FZ2B верхней части зубца рассчитывают по формуле (8.49).
Для расчета магнитного напряжения FZ2H нижней части зубца определяют размер bZ2H /, мм, зубцовой зоны:
по рис. 7.7, а
13 EMBED Equation.3 1415; (8.60)
по рис. 7.7, б
13 EMBED Equation.3 1415. (8.61)
Ширину bZ2H // основания нижней части зубца определяют по формулам (7.62), (7.63).
При bZ2Н / = bZ2Н // принимают расчетную ширину нижней части зубца ротора bZ2 = bZ2Н /. Если | bZ2Н / – bZ2Н //|
· 0,5 мм, то считают
bZ2Н = 0,5|bZ2Н / – bZ2Н //|. Далее определяют индукцию в зубце по фор-муле (8.33), приняв в формуле bZ2 = bZ2Н.
При разнице | bZ2Н / – bZ2Н //| > 0,5 мм дальнейший расчет проводят
по формулам (8.38)–(8.43) для зубцов переменной ширины, приняв в этих формулах размеры bZ2MAX и bZ2MIN равными соответственно большему и меньшему из размеров bZ2Н / и bZ2Н //. При этом макси-мальную индукцию BZ2MAX определяют по формуле (8.33), подстав-ляя в нее bZ2MIN вместо bZ2. В формулах (8.41), (8.42) принимают рас-четные размеры bП2PAC = b1Н, bП2PAC / = b2Н при bZ2Н / > bZ2Н //; bП2PAC = b2Н, bП2PAC / = b1Н при bZ2Н // > bZ2Н /.
При | bZ2Н / – bZ2Н //| > 0,5 мм допустимо определять магнитное на-пряжение нижней части зубцов по индукции, найденной на расстоя-нии 1/3 высоты нижней части зубца от наиболее узкой части зубца (смотри ниже в этом пункте).
Если при | bZ2Н / – bZ2Н //|
· 0,5 мм найденная по формуле (8.33) индукция BZ2Н
· 1,8 Тл, то расчетную напряженность магнитного по-ля HZ2Н в нижней части зубца определяют по табл. 8.1–8.3 намаг-ничивания зубцов. Магнитное напряжение нижней части зубца ро-тора FZ2Н рассчитывают по формуле (8.50).
При BZ2Н > 1,8 Тл напряженность поля HZ2Н определяют с учетом ответвления части магнитного потока в пазы на расстоянии, равном 1/3 высоты нижней части зубца от наиболее узкой его части. Для этого определяют ширину зубца и коэффициент, учитывающий от-ветвление потока в паз, по формулам (8.34)–(8.37), принимая в этих формулах bZ2 / = bZ2Н /; bZ2 // = bZ2Н //; bZ2(1/3) = bZ2Н(1/3); bZ2(2/3) = bZ2Н(2/3).
167
Индукцию BZ2Н (1/3) или BZ2Н (2/3) в расчетном сечении определя-ют по формуле (8.33), принимая расчетную ширину зубца bZ2 рав-ной bZ2Н (1/3) или bZ2Н (2/3). При индукциях BZ2Н (1/3), BZ2Н (2/3)
· 1,8 Тл расчетную напряженность поля HZ2Н определяют по таблицам нама-гничивания зубцов (табл. 8.1–8.3). При индукциях BZ2Н (1/3), BZ2Н (2/3) более 1,8 Тл напряженность поля HZ2Н находят по кривым намагни-чивания зубцов (рис. 8.2, 8.3) с учетом коэффициента kП2Н(1/3), kП2Н(2/3). Магнитное напряжение нижней части зубцов ротора FZ2Н рассчиты-вают по формуле (8.50).
После расчета магнитных напряжений зазора F
·, зубцов статора FZ1 и ротора FZ2 определяют коэффициент насыщения зубцовой зоны
13 EMBED Equation.3 1415. (8.62)
Полученное значение kZ позволяет оценить правильность выбо-ра основных размеров и обмоточных данных проектируемой маши- ны. При чрезмерном насыщении зубцовой зоны kZ > 1,5–1,6; если зубцовая зона мало использована или выбран излишне большой за-зор между статором и ротором, то kZ < 1,2. В обоих случаях следу-ет уточнить предыдущий расчет так, чтобы (1,5–1,6) > kZ
· 1,2.

8.5. Магнитное напряжение ярма (спинки) статора
Магнитное напряжение ярма статора, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.63)
здесь HA – напряженность магнитного поля в ярме статора, А/м; длина средней силовой линии в ярме статора (рис. 8.1), м,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.64)
где высота ярма, рассчитанная по найденным в главе 6 окончатель-ным размерам зубцовой зоны статора, м,
13 EMBED Equation.3 1415. (8.65)
Индукция в ярме статора ВА, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.66)
где Ф – магнитный поток, Вб; hA – высота ярма, м; lCT1 – длина стали статора, м; kC1 – коэффициент заполнения статора сталью по табл. 6.2.
168
Для рассчитанной по формуле (8.66) индукции BA находят на-пряженность магнитного поля НА по табл. 8.4–8.6 намагничивания ярма из выбранной марки стали сердечника статора.

8.6. Магнитное напряжение ярма (спинки) ротора
Магнитное напряжение ярма ротора, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.67)
здесь HJ – напряженность магнитного поля в ярме ротора, А/м; дли-на средней силовой линии в ярме ротора (рис. 8.1), м, для машин с:
2р = 2
13 EMBED Equation.3 1415; (8.68)
2р > 2
13 EMBED Equation.3 1415, (8.69)
где DB – диаметр вала, м; hJ – рассчитанная по найденным в главе 7 окончательным размерам зубцовой зоны ротора высота ярма, м, при непосредственной посадке сердечника ротора на вал
13 EMBED Equation.3 1415. (8.70)
Таблица 8.4
Кривая намагничивания для ярма (сталь марки 2013)
В,
Тл
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09


Н, А/м

0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
80
100
124
152
185
221
262
320
400
520
750
1150
2000
3570
5770
81
102
126
155
188
225
267
327
410
542
788
1220
2160
3800
6000
83
104
129
158
191
229
272
334
420
564
826
1290
2320
4030
6300
85
106
132
161
195
233
277
341
430
586
864
1360
2490
4260
6600
87
108
135
164
199
237
283
349
440
608
902
1430
2650
4490
7000
89
111
138
168
203
241
289
357
450
630
940
1500
2810
4720
7400
91
113
140
171
206
245
295
365
464
654
982
1600
2960
4930
7900
93
115
143
174
209
249
301
373
478
678
1020
1700
3110
5140
8400
95
118
146
177
213
253
307
382
492
702
1070
1800
3270
5350
9000
97
121
149
181
217
257
313
391
506
726
1110
1900
3420
5560
9700


169
Таблица 8.5
Кривая намагничивания для ярма (сталь марок 2212, 2214, 2312)
В,
Тл
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09


Н, А/м

0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
131
159
194
231
274
332
410
509
656
905
1370
2180
3460
5220
10400
134
162
198
235
279
338
418
521
675
934
1440
2310
3630
5600
11100
136
166
201
239
284
344
426
533
695
965
1520
2410
3800
6000
11800
139
169
204
243
289
351
435
546
717
1000
1590
2550
3970
6400
12500
141
172
208
248
295
357
444
558
740
1040
1660
2610
4140
6900
13300
144
176
212
252
300
367
455
572
763
1090
1720
2720
4301
7400
14100
147
180
216
255
305
374
466
585
789
1130
1820
2840
4490
7900
14900
150
183
220
260
311
382
475
600
815
1190
1910
2980
4670
8500
15800
153
186
223
265
318
390
487
618
843
1240
2010
3130
4850
9100
16700
156
190
227
269
323
398
498
635
870
1290
2100
3290
5040
9700
17600


Таблица 8.6
Кривая намагничивания для ярма (сталь марки 2412)
В,
Тл
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09


Н, А/м

0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
63
72
81
96
116
146
192
272
410
820
1560
2800
4500
7600
16000
64
72
82
98
118
150
198
288
440
890
1640
2960
4700
8000
18000
65
73
83
100
121
154
204
300
460
960
1730
3100
5000
8500
20000
66
74
84
102
124
158
210
316
490
1030
1820
3260
5300
9100
22000
67
75
85
104
126
162
216
330
530
1100
1920
3400
5500
9700
23800
68
76
87
105
129
167
222
340
570
1170
2000
3580
5800
10300
25500
69
76
88
107
132
172
230
358
610
1230
2100
3740
6100
11100
27600
69
77
90
109
136
176
238
370
660
1310
2260
3900
6400
11900
29600
70
78
92
112
139
182
246
386
710
1400
2440
4100
6800
13100
31500
71
79
94
114
143
188
260
399
770
1480
2600
4300
7200
14200
33800


170
Индукция в ярме ротора, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.71)
здесь Ф – магнитный поток, Вб; hJ / – расчетная высота ярма, м; lCT2 – длина стали ротора, м; kC2 – коэффициент по табл. 6.2.
В двух- и четырехполюсных машинах с непосредственной по-садкой сердечника ротора на вал расчетную высоту ярма hJ / опреде-ляют с учетом проникновения части магнитного потока в вал. В дви-гателях с числом полюсов 2р = 2, 2р = 4 при соотношении размеров
13 EMBED Equation.3 1415 (8.72)
расчетная высота ярма
13 EMBED Equation.3 1415. (8.73)
В машинах с 2р = 4 при соотношении размеров, отличном от (8.72) и с 2р
· 6
13 EMBED Equation.3 1415. (8.74)
В формулах (8.72)–(8.74) р – число пар полюсов; mК2, dК2 – выбран-ные в главе 7 число и диаметр аксиальных вентиляционных каналов в ярме, при отсутствии вентиляционных каналов принимают mК2 = 0; все размеры выражены в одних единицах измерения.
Для рассчитанной по формуле (8.71) индукции BJ находят на-пряженность магнитного поля НJ по табл. 8.4–8.6 намагничивания ярма из выбранной марки стали сердечника ротора, после чего оп-ределяют магнитное напряжение ярма ротора FJ по формуле (8.67).

8.7. Намагничивающий ток двигателя
Суммарная МДС магнитной цепи на пару полюсов, А,
13 EMBED Equation.3 1415. (8.75)
Коэффициент насыщения магнитной цепи
13 EMBED Equation.3 1415. (8.76)
Намагничивающий ток, А,
13 EMBED Equation.3 1415, (8.77)
171
в долях номинального тока (о.е.)
13 EMBED Equation.3 1415. (8.78)
Значение I *
· позволяет оценить правильность расчета размеров магнитопровода и выбора обмотки статора. Для большинства асин-хронных двигателей средней мощности с хорошими технико-эконо-мическими показателями 0,18
· I *
·
· 0,3–0,4.
Расчетное значение I *
· < 0,18–0,2 указывает на то, что размеры машины завышены, а активные материалы недоиспользованы. Для такого двигателя характерны высокие КПД и Cos
·1 при большой массе и габаритах.
Расчетное значение I *
· > 0,3–0,4 означает, что занижены основ-ные размеры машины или неправильно выбраны размерные соотно-шения участков магнитопровода. Исключение составляют двигатели мощностью менее 2–3 кВт, в которых I *
· достигает 0,5–0,6 вследст-вие относительно большого зазора между сердечниками и соответ-ственно значительной МДС зазора F
·.

ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ НОМИНАЛЬНОГО РЕЖИМА

9.1. Параметры (сопротивления) обмотки статора
Вследствие малых размеров элементарных проводников обмот-ки статора поверхностный эффект в них проявляется мало и актив-ное сопротивление обмотки определяют без учета этого эффекта.
Активное сопротивление фазы статора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.1)
здесь KR = 1 – коэффициент, учитывающий увеличение активного со-противления вследствие неравномерного распределения тока по се-чению провода за счет поверхностного эффекта; (( – удельное соп- ротивление, Омм, медных проводников при расчетной рабочей тем-пературе ( определяют по табл. 9.1, (для обмоток статора с изоляци-ей класса нагревостойкости В принимают ( = 75 °С, класса нагрево-стойкости F принимают ( = 115 °С); w1 – число последовательно со-единенных витков фазы; qЭФ1 – сечение эффективного проводника, определенное по формуле (6.20) для окончательно выбранных числа
172
и размеров элементарных проводников, м2; a1 – число параллельных ветвей фазы статора; lW1 – средняя длина витка обмотки статора, м.
Таблица 9.1
Удельное электрическое сопротивление металла обмоток

Тип обмотки

Материал
(( , Омм, при расчетной рабочей температуре (, °С



20
75
115

Обмотка статора и фазного ротора
Медь
10 – 6
57
10 – 6
47
10 – 6
41

Короткозамкнутая литая обмотка ротора
Алюминий
10 – 6
30
10 – 6
24
10 – 6
22

Удельное сопротивление алюминия увеличивается вследствие изменения структуры металла и образования воздушных включений (раковин) при литье. Поэтому для литых алюминиевых обмоток роторов (( = 10 – 6 /21,5 Омм при ( = 75 °С и (( = 10 – 6 /20,5 Омм при ( = 115 °С.

Средняя длина витка lW1, м, равна сумме размеров прямых па-зовых lП1= l1 и изогнутых лобовых lЛ1 частей катушки (рис. 9.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (9.2)
где l1 – длина статора, м; lЛ1 – расчетная длина лобовой части, м.
У всыпных обмоток из провода круглого сечения катушки вы-полняют с лобовыми частями прямоугольной формы (рис. 9.2, а). При ручной укладке чаще применяют катушки с лобовыми частями трапециевидной формы (рис. 9.2, б).











173
Основные размеры, м, катушки всыпной обмотки (рис. 9.1, 9.2): длина вылета лобовой части lВЫЛ и длина лобовой части lЛ
13 EMBED Equation.3 1415; (9.3)
13 EMBED Equation.3 1415, (9.4)
здесь коэффициенты kВЫЛ и kЛ – по табл. 9.2; bКТ – средняя
ширина, м, катушки обмотки статора
13 EMBED Equation.3 1415, (9.5)
где yК – шаг катушки в пазовых делениях, определяемый по форму-
лам параграфа 4.3; D1 и hП1 – внутренний диаметр и глубина паза статора, м; z1 – число пазов (зубцов) статора.
Таблица 9.2
К расчету размеров лобовых частей всыпных обмоток


Лобовые части прямоуголь-ной формы (рис. 9.2, а)
Лобовые части трапециевидной формы с
·
· 20° (рис. 9.2, б)


kВЫЛ

kВЫЛ


2
4
6

· 8
0,27
0,31
0,40
0,52
1,35
1,40
1,55
1,65
0,35
0,40
0,45
0,60
1,4
1,5
1,6
1,9


Активное сопротивление всыпных обмоток статора рассчитыва-ют по длине лобовой части lЛ1 средней катушки катушечной груп-пы с шириной bКТ1, для чего в формуле (9.5) принимают yК равным среднему шагу обмотки yК1 в пазовых делениях. Для всех одно-слойных, двухслойных равносекционных и двухслойных концентри-ческих обмоток
13 EMBED Equation.3 1415, (9.6)
для одно-двухслойных концентрических обмоток
13 EMBED Equation.3 1415, (9.7)
здесь y1Р – расчетный шаг обмотки в пазовых делениях, определяе-

174
мый по формулам (6.10)–(6.13); K – коэффициент, учитывающий уменьшение длины лобовой части средней катушки катушечной группы одно-двухслойных обмоток, для наиболее распространенных одно-двухслойных обмоток с одной большой катушкой (NБ = 1) зна-чения коэффициента K приведены в табл. 9.3.
Таблица 9.3
Коэффициент К в формуле (9.7)
q1
Число катушек в катушечной группе
K


больших
малых


3
4
5
6
1
1
1
1
1
2
3
4
0,916
0,95
0,967
0,977


При расчете длины станины по формуле (4.3) для всех концен-трических обмоток длину вылета лобовой части lВЫЛ1 определяют по формуле (9.3) для самой широкой катушки с шириной bКMAX в катушечной группе. Ширина этой катушки bКMAX определяется при подстановке в формулу (9.5) вместо yК шага самой широкой (внеш-ней) катушки, определяемого для выбранного типа обмотки статора по формулам (4.16), (4.20), (4.22), (4.22, а).
У двухслойных равносекционных обмоток статора, намотанных проводом прямоугольного сечения, с номинальным напряжением до 660 В включительно расчетная длина лобовой части катушки, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.8)
длина вылета лобовой части, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.9)
где bКТ1 – средняя ширина катушки, м, определяется по формуле (9.5) при замене yК расчетным шагом y1Р обмотки статора, найденным по формуле (6.12); bП1, tZ1, hП1 – размеры зубцовой зоны, м.
Активное сопротивление фазы статора, о.е.,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.10)
где U1H, I1H – номинальные фазные напряжение, В, и ток, А.
175
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы статора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.11)
здесь f1 – частота, Гц; w1 – число последовательно соединенных вит-ков фазы; р – число пар полюсов; q1 – число пазов на полюс и фа-зу; l
· / – расчетный размер, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.12)
где nК, bК – число и ширина радиальных каналов, размеры в метрах;
коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки статора
13 EMBED Equation.3 1415, (9.13)
где
·Л1,
·Д1,
·П1 – коэффициенты магнитной проводимости лобового, дифференциального и пазового рассеяния фазы статора.













Коэффициент магнитной проводимости рассеяния пазов статора: трапецеидального полузакрытого с трапециевидной клиновой частью (рис. 9.3, а)
13 EMBED Equation.3 1415; (9.14)
трапецеидального полузакрытого с овальной клиновой частью (рис. 9.3, б)
13 EMBED Equation.3 1415; (9.15)
прямоугольного полуоткрытого (рис. 9.3, в)
176
13 EMBED Equation.3 1415; (9.16)
здесь все размеры (рис. 9.3) в одинаковых единицах измерения; раз-мер h2
· bИЗ ; односторонняя толщина корпусной изоляции bИЗ по табл. 4.6, 4.7, 4.9; коэффициенты k
· и k
· / зависят от относительного укорочения шага
·, определяемого по формулам (6.10)–(6.13).
Для однослойных обмоток с диаметральным шагом (
· = 1)
k( = k( / = 1; (9.17)
для обмоток с укороченным шагом:
при 2/3
·
·
· 1
13 EMBED Equation.3 1415; (9.18)
при 1/3
·
·
· 2/3
13 EMBED Equation.3 1415; (9.19)
для всех типов обмоток коэффициент
13 EMBED Equation.3 1415. (9.20)
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния
13 EMBED Equation.3 1415, (9.21)
где KЛ – коэффициент, учитывающий тип обмотки и равный 0,67 для
однослойных двухплоскостной и шаблонной равносекционной обмо-ток; 0,47 – для однослойной трехплоскостной; 0,34 – для двухслой-ных и однослойных “вразвалку”; lЛ1 – длина лобовой части средней катушки катушечной группы, м, определяется для всех обмоток по формулам (9.4)–(9.8), для одно-двухслойных обмоток в формуле (9.7) следует принимать коэффициент K = 1;
· – относительное укорочение шага по формуле (6.10);
· – полюсное деление, м, по формуле (5.5); l
· / – расчетный размер, м, по формуле (9.12).
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рас-сеяния
13 EMBED Equation.3 1415, (9.22)
здесь
·
·1 – коэффициент дифференциального рассеяния:
при 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415; (9.23)
177
при 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415; (9.24)

·Z – коэффициент, зависящий от числа пазов и скоса пазов
·СК:
13 EMBED Equation.3 1415; (9.25)

·Z1 – коэффициент, учитывающий размеры зубцовой зоны статора:
13 EMBED Equation.3 1415, (9.26)
где скос пазов
·СК определен в параграфе 7.2; все размеры измере- ны в одних единицах измерения; при
·Z1 < 0 принимать
·Z1 = 0.
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы статора, о.е.,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.27)
где U1H, I1Н – номинальные фазные напряжение, В, и ток, А.
Значения относительных параметров обмоток статоров двигате-лей общего назначения с удовлетворительными техническими харак-теристиками приведены в табл. 9.4.
Таблица 9.4
Сопротивления обмоток статоров в относительных единицах
Р2Н, кВт
Ротор фазный
Ротор короткозамкнутый


r *1
x *1
r *1
x *1

До 1,0
1 – 15
15 – 90
90 – 400

0,025 – 0,06
0,015 – 0,05
0,015 – 0,03

0,045 – 0,12
0,055 – 0,15
0,08 – 0,18
0,1 – 0,2
0,04 – 0,12
0,02 – 0,07
0,01 – 0,03
0,05 – 0,2
0,05 – 0,15
0,07 – 0,14
0,08 – 0,14

Большие значения параметров соответствуют: машинам меньшей мощности при одинаковой частоте вращения; машинам с большим числом полюсов 2р при одинаковой мощности.

9.2. Параметры (сопротивления) обмотки фазного ротора
Активное сопротивление фазы ротора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.28)
здесь KR – коэффициент, учитывающий увеличение активного сопро-
178
тивления за счет поверхностного эффекта, из-за малой частоты то-ка в роторе f2 = sf1 при близких к номинальному скольжениях счи-тают KR = 1; (( – удельное сопротивление медных проводов, Омм, при расчетной рабочей температуре ( для выбранного класса нагре-востойкости изоляции обмотки ротора определяют по табл. 9.1, изо-ляция обмотки ротора имеет тот же класс нагревостойкости, что и у обмотки статора; w2 – число последовательно соединенных витков фазы; a2 – число параллельных ветвей фазы ротора; qЭФ2 – сечение эффективного проводника, м2, определенное для окончательно вы-бранных числа и размеров элементарных проводников обмотки ро-тора; lW2 – средняя длина витка обмотки ротора, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.29)
где l2 – длина ротора, м; lЛ2 – определяемая по размерам средней ка-
тушки обмотки ротора расчетная длина лобовой части, м.
Ширина средней катушки обмотки ротора, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.30)
здесь D2 – внешний диаметр, м; hП2 – глубина паза ротора, м; z2 – чис-ло пазов (зубцов) ротора; yК2 – шаг средней катушки в пазовых де-
лениях: для всыпных обмоток из провода круглого сечения yК2 = y2, где y2 – шаг обмотки в пазовых деления, выбираемый по рекомен-дациям параграфа 4.4 в пределах y2 = (0,7–0,85)
·2 = 3(0,7–0,85)q2, для стержневых волновых обмоток ротора y2 =
·2 = 3q2; q2 – число пазов на полюс и фазу обмотки ротора.
Катушки петлевых равносекционных всыпных обмоток ротора выполняют с трапециевидной формой лобовых частей (рис. 9.2, б). Длину вылета lВЫЛ2 и длину всей лобовой части lЛ2 таких катушек определяют по формулам (9.3), (9.4), выбирая коэффициенты kВЫЛ и kЛ по табл. 9.2 для катушек с трапециевидными лобовыми частями.
У стержневых волновых обмоток ротора при напряжении на контактных кольцах UКК
· 750 В средняя длина лобовой части, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.31)
длина вылета лобовой части, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.32)
179
где размеры зубцовой зоны ротора bКТ2, bП2, tZ2, hП2 даны в метрах.
Активное сопротивление фазы ротора, приведенное к статору, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.33)
здесь коэффициент приведения сопротивлений фазного ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (9.34)
где m1, m2 – число фаз обмоток статора и ротора принимают m1= m2; w1, w2 – число последовательно соединенных витков фазы обмоток статора и ротора; kО1, kО2 – обмоточные коэффициенты обмоток ста-тора и ротора.
Приведенное активное сопротивление фазы ротора, о.е.,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.35)
где U1H, I1H – номинальные фазные напряжение, В, и ток, А.
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы неподвижного ро-тора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.36)
здесь f1 – частота сети, Гц; р – число пар полюсов; q2 – число пазов на полюс и фазу; l
· / – расчетный размер, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.37)
где nК – число радиальных вентиляционных каналов; bК – ширина ра-диальных каналов. Все размеры приведены в метрах.
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (9.38)
где
·П2,
·Л2,
·Д2 – коэффициенты магнитной проводимости пазового,
лобового и дифференциального рассеяния фазы ротора.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния фаз-ного ротора определяют: для полузакрытых трапецеидальных пазов с трапециевидной клиновой частью (рис. 9.4, а) по формуле (9.14), с овальной клиновой частью (рис. 9.4, б) по формуле (9.15); для по-луоткрытых прямоугольных пазов (рис. 9.4,в) по формуле (9.16) при замене в этих формулах размеров bS1, hS1, bП1 на bS2, hS2, bП2 и под-становке толщины корпусной изоляции bИЗ обмотки фазного ротора
по рекомендациям параграфа 4.4.
180
















Коэффициенты k
· и k
· / обмотки фазного ротора определяют по формулам (9.17)–(9.20) для относительного укорочения
·, значение которого принимают равным: для всыпных петлевых обмоток из
провода круглого сечения
· = y2/(3q2); для стержневых волновых обмоток с целым числом q2 пазов на полюс и фазу
· = 1, с дроб-ным q2 при знаменателе дробности d = 2
13 EMBED Equation.3 1415. (9.39)
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния об-мотки фазного ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (9.40)
где все размеры приведены в метрах.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния
13 EMBED Equation.3 1415, (9.41)
здесь
·
·2 – коэффициент дифференциального рассеяния определяется по приближенной формуле (более сложный и точный метод расчета приведен в /5, 11/)
13 EMBED Equation.3 1415; (9.42)
181
13 EMBED Equation.3 1415, (9.43)
где все размеры в одних единицах длины; при
·Z2 < 0 считать
·Z2 = 0.
Приведенное к статору индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415; (9.44)
в относительных единицах
13 EMBED Equation.3 1415, (9.45)
где U1H, I1Н – номинальные фазные напряжение, В, и ток, А.
Значения относительных параметров обмоток роторов двигате-лей общего назначения с удовлетворительными техническими харак-теристиками приведены в табл. 9.5.
Таблица 9.5
Сопротивления обмоток роторов в относительных единицах
Р2Н, кВт
Ротор фазный
Ротор короткозамкнутый


r *2 /
x *2 /
r *2 /
x *2 /

До 1,0
1 – 15
15 – 90
90 – 400

0,035 – 0,1
0,02 – 0,075
0,02 – 0,055

0,07 – 0,2
0,065 – 0,25
0,1 – 0,25
0,07 – 0,15
0,02 – 0,1
0,014 – 0,035
0,01 – 0,025
0,08 – 0,3
0,08 – 0,2
0,1 – 0,25
0,2 – 0,2

Большие значения параметров соответствуют: машинам мень-шей мощности при одинаковой частоте вращения; машинам с боль-шим числом полюсов 2р при одинаковой мощности.

9.3. Параметры обмотки короткозамкнутого ротора
Активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.46)
здесь сопротивление стержня короткозамкнутой клетки ротора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415; (9.47)
сопротивление участка короткозамыкающих колец между двумя стержнями, Ом,
182
13 EMBED Equation.3 1415; (9.48)
коэффициент приведения тока кольца к току стержня
· определяет-ся по формуле (7.38).
В формулах (9.46)–(9.48) kR – коэффициент, учитывающий уве-личение активного сопротивления стержня за счет поверхностного эффекта, при расчете рабочих режимов в диапазоне скольжений от нуля до номинального частота тока в роторе невелика и kR = 1;
(( – удельное сопротивление материала клетки ротора, Омм, при рас- четной рабочей температуре ( определяют по табл. 9.1, температу-ру ( принимают по выбранному классу нагревостойкости изоляции статора; lC = l2 – длина стержня клетки ротора, м; qС – фактическое сечение стержня, м2, определяемое по формулам (7.49), (7.66); DКЛСР – средний диаметр короткозамыкающего кольца, м; z2 – число пазов (зубцов) ротора; qКЛ – сечение короткозамыкающего кольца, м2.
Приведенное к обмотке статора активное сопротивление фазы короткозамкнутого ротора, Ом, определяют по формуле (9.33), при-няв коэффициент приведения сопротивлений короткозамкнутого ро-тора
13 EMBED Equation.3 1415, (9.49)
где m1 – число фаз обмотки статора; w1 – число последовательно со-единенных витков фазы статора; kО1 – обмоточный коэффициент об-мотки статора; z2 – число пазов ротора; kСК – коэффициент скоса, оп-ределяемый по формуле (7.34).
Приведенное активное сопротивление фазы ротора r*2 / в отно-сительных единицах рассчитывают по формуле (9.35).
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы неподвижного ро-тора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (9.50)
здесь f1 – частота изменения напряжения сети, Гц; l
· / – расчетный размер, м, по формуле (9.37); коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (9.51)
где
·П2,
·Л2,
·Д2,
·СК – коэффициенты магнитной проводимости пазово-
го, лобового, дифференциального рассеяния и рассеяния скоса пазов ротора.
183
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния закрытых и полузакрытых трапецеидальных пазов ротора (рис. 9.5, а, б, в, г)
13 EMBED Equation.3 1415, (9.52)
здесь
·S2 – коэффициент магнитной проводимости шлица для пазов:
рис. 9.5, а
13 EMBED Equation.3 1415; (9.53)
рис. 9.5, б
13 EMBED Equation.3 1415; (9.54)
рис. 9.5, в, г
13 EMBED Equation.3 1415. (9.55)
























184
Коэффициент магнитной проводимости закрытых лопаточных пазов (рис. 9.5, д, е)
13 EMBED Equation.3 1415, (9.56)
здесь
·П2В и
·П2Н – коэффициенты магнитной проводимости потоков пазового рассеяния соответственно верхней и нижней частей стерж-ня ротора в лопаточном пазу:
13 EMBED Equation.3 1415, (9.57)
по рис. 9.5, д
13 EMBED Equation.3 1415; (9.58)
по рис. 9.5, е
13 EMBED Equation.3 1415, (9.59)
коэффициент
13 EMBED Equation.3 1415, (9.60)
где rСВ, rСН – активные сопротивления, Ом, верхней и нижней частей
стержня рассчитывают по формуле (9.47), подставляя вместо qC се-чения верхней qCB и нижней qCH частей стержня, м2, определяемые по формулам (7.58), (7.49) для окончательно выбранных размеров паза.
В формулах (9.52)–(9.59) все размеры приведены в миллимет-рах; характерный размер паза
13 EMBED Equation.3 1415, (9.61)
где h1 = h1Н и b2 = b2Н для лопаточных пазов, размеры h1, b2, h1Н, b2Н определены при расчете пазов ротора в параграфе 7.2; коэффициен-ты kД, kДВ, kДН учитывают уменьшение проводимости пазового рассе-яния за счет вытеснении тока в стержне, при расчете номинального режима двигателя поверхностный эффект проявляется слабо и при-нимают kД = kДВ = kДН = 1; ток в стержне I2, А, при расчете номиналь-ного режима I2 = I2H. Номинальный ток I2H рассчитывают предвари-тельно по формуле (7.7) при подстановке в нее коэффициента при-ведения токов
·I короткозамкнутого ротора, определяемого по (7.33).
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния ли-той обмотки ротора с плотно прилегающими к торцам сердечника
185
короткозамыкающими кольцами
13 EMBED Equation.3 1415, (9.62)
где DКЛСР, hКЛ, bКЛ – размеры короткозамыкающего кольца (рис. 7.4). Все размеры в (9.62) в одинаковых единицах измерения.
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рас-сеяния обмотки короткозамкнутого ротора рассчитывают по форму-лам (9.41)–(9.43), принимая для закрытых (bS2 = 0) пазов
·Z2 = 0.
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния скоса пазов
13 EMBED Equation.3 1415, (9.63)
где
·СК – скос пазов, принятый в параграфе 7.2; k( – коэффициент на-сыщения магнитной цепи по формуле (8.76). Все размеры в (9.63) измерены в одинаковых единицах длины.
Приведенное к обмотке статора ндуктивное сопротивление рас-сеяния фазы короткозамкнутого ротора x2 /, Ом, рассчитывают по формуле (9.44), подставив в формулу коэффициент приведения со-противлений короткозамкнутого ротора
·12, определяемый по (9.49).
Приведенное индуктивное сопротивление фазы короткозамкну-того ротора в относительных единицах x *2 / рассчитывают по фор-муле (9.45). Значения относительных параметров обмоток коротко-замкнутых роторов приведены в табл. 9.5.

10. ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И КПД
Потери мощности в асинхронных машинах условно делят на магнитные (основные и добавочные), электрические, механические и добавочные при нагрузке.
Основные магнитные потери рассчитывают только в сердечни-ке статора, так как при нагрузке двигателя, не превышающей номи-нальной, частота перемагничивания стали ротора f2 = sf1 и магнит-ные потери в сердечнике ротора незначительны.
Основные магнитные потери в сердечнике статора, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.1)
здесь р1,0/50 – удельные потери в стали, Вт/кг, при амплитуде индук-ции 1,0 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц заданы в табл. 10.1;
186

· – коэффициент, учитывающий влияние частоты перемагничивания на магнитные потери, определяют по табл. 10.1; kДА и kДZ – коэффи-циенты, учитывающие увеличение магнитных потерь за счет техно-логии обработки стали и неравномерного распределения магнитной индукции в отдельных частях сердечника, для машин мощностью Р2Н < 250 кВт принимают kДА = 1,6 и kДZ = 1,8, для машин большей мощности kДА = 1,4 и kДZ = 1,7; ВА – индукция в ярме статора, Тл, по формуле (8.66); ВZ1СР – средняя индукция в зубцах статора, Тл; для зубцов постоянной и мало изменяющейся ширины (рис. 6.4) ВZ1СР считают равной индукции ВZ1, найденной по (8.11); для зубцов пе-ременной ширины (рис. 6.5) ВZ1СР определяют по (8.20); mA, mZ1 – масса стали ярма и зубцов статора, кг,
13 EMBED Equation.3 1415; (10.2)
13 EMBED Equation.3 1415, (10.3)
где все размеры приведены в метрах;
·С – плотность электротехни-ческой стали, кг/м3, в расчетах принимают
·С = 7800 кг/м3; hA – высо-та ярма статора, рассчитанная по формуле (8.65); hZ1 – расчетная вы-сота зубца статора, определенная в параграфе 8.3; bZ1CP – средняя ши-рина зубца статора: для зубцов постоянной и мало изменяющейся ширины bZ1CP считают равной расчетной ширине зубца bZ1, приня-той в параграфе 8.3; для зубцов переменной ширины bZ1CP рассчи-тывают по найденным с помощью формул (8.17), (8.18) максималь-ной bZ1MAX и минимальной bZ1MIN ширине зубца
13 EMBED Equation.3 1415. (10.4)
Таблица 10.1
Удельные потери в стали статоров асинхронных двигателей
значения коэффициента
· (толщина листов стали 0,5 мм)
Марка стали
р10/50, Вт/кг

·
Марка стали
р10/50, Вт/кг

·

2013
2212
2214
2,5
2,2
2,0
1,5
1,5
1,5
2312
2412
1,75
1,3
1,4
1,3


Добавочные магнитные потери, возникающие в зубцах сердеч-ников условно делят на поверхностные и пульсационные.
Неравномерное распределение индукции в зазоре машины, об-условленное раскрытиями (шлицами) пазов статора (рис. 10.1, а), вы-
187
зывает колебания (пульсации) магнитного потока и добавочные по-тери в зубцах вращающегося с частотой n ротора. Из-за малого про-
странственного периода tZ1 и высокой частоты nz1 глубина проникновения пульсаций маг-нитного потока в зубцы рото-ра невелика. Созданные пуль-сациями потока добавочные потери выделяются в обращен-ном к статору тонком поверх-ностном слое зубцов ротора. Поэтому эти потери называют поверхностными.
Точно так же раскрытия пазов вращающегося ротора создают поверхностные потери в зубцах статора.
Амплитуда пульсаций индукции, Тл, над зубцами ротора от раскрытий пазов статора
13 EMBED Equation.3 1415, (10.5)
над зубцами статора от раскрытий пазов ротора
13 EMBED Equation.3 1415. (10.6)
В формулах (10.5), (10.6) коэффициенты
·01 = f(bS2 /
·) и
·02 = f(bS1 /
·) определяют по рис. 10.1, б; при закрытых пазах ротора В01 = 0.
Удельные поверхностные потери, Вт/м2, на поверхности ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (10.7)
на поверхности статора
13 EMBED Equation.3 1415. (10.8)
Здесь коэффициенты kОБР1 и kОБР2 учитывают увеличение удель-ных потерь за счет механической обработки поверхности сердечни-ков: при отсутствии обработки, хонинговании (статор) и обработке ротационным резанием (ротор), а также для роторов с центробеж-ной заливкой kОБР1 = kОБР2 = 1,4–1,8; при шлифовании поверхностей (машины с номинальной мощностью Р2Н > 160 кВт) коэффициенты kОБР1 = kОБР2 = 1,7–2,0; n – частота вращения ротора, об/мин, обычно
188
принимают n = n1; tZ1, tZ2 – зубцовые деления статора и ротора, м; B01, B02 – амплитуды пульсаций индукции, Тл.
Поверхностные потери мощности, Вт, в зубцах ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (10.9)
в зубцах статора
13 EMBED Equation.3 1415, (10.10)
в формулах (10.9), (10.10) все размеры даны в метрах.
При вращении ротора изменяется взаимное положение зубцов статора и ротора. Вследствие этого индукция в зубцах машины ме-няется и возникают колебания (пульсации) магнитного потока во всем объеме каждого зубца. Выделяющиеся при этом в зубцах до-бавочные магнитные потери называют пульсационными.
Амплитуда пульсаций магнитной индукции, Тл, в среднем се-чении:
зубцов статора
13 EMBED Equation.3 1415; (10.11)
зубцов ротора
13 EMBED Equation.3 1415. (10.12)
В формулах (10.11), (10.12) все размеры выражены в одинако-вых единицах длины, коэффициенты
·1,
·2 определяют по формулам (8.3), (8.5). Средняя индукция в зубцах статора BZ1CP, Тл, определена при расчете основных магнитных потерь. Среднюю индукцию в зуб-цах ротора BZ2CP , Тл, постоянной или мало изменяющейся шири- ны (рис. 7.1, 7.5) рассчитывают по формуле (8.33), в зубцах перемен-ной ширины (рис. 7.2, 7.6) – по формуле (8.39). В зубцах резко изме-няющейся формы, образованных лопаточными пазами (рис. 7.7), рас-считывают амплитуду пульсаций индукции BПУЛ2В в верхней и BПУЛ2Н в нижней частях зубца по формуле (10.12). Индукцию BZ2CPВ, Тл, в среднем сечении верхней части зубца с шириной bZ2В определяют по формуле (8.33); индукцию BZ2CPН, Тл, в среднем сечении нижней части зубца – по формулам (8.33) или (8.39).
Пульсационные потери в зубцах статора, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415. (10.13)
Пульсационные потери в зубцах ротора с трапецеидальными (рис. 7.1, 7.5, 7.6) и прямоугольными (рис. 7.2) пазами, Вт,
189
13 EMBED Equation.3 1415. (10.14)
В формулах (10.13), (10.14) BПУЛ1, BПУЛ2 – амплитуды пульсаций индукции, Тл; n – частота вращения ротора, об/мин; mZ1 – масса стали зубцов статора, кг, определяется по формуле (10.3); масса стали зуб-цов ротора, кг,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.15)
где все размеры приведены в метрах;
·С = 7800 кг/м3 – плотность ста-ли; hZ2 – определяемая при расчете магнитной цепи расчетная высо-та зубца ротора; bZ2CP – средняя ширина зубца ротора: для зубцов постоянной или мало изменяющейся ширины (рис. 7.1, 7.5) равна принятой в параграфе 8.4 расчетной ширине зубца bZ2; для зубцов переменной ширины (рис. 7.2, 7.6) bZ2CP определяют по найденным при расчете магнитной цепи наибольшей bZ2MAX и наименьшей bZ2MIN ширине зубца
13 EMBED Equation.3 1415. (10.16)
Пульсационные потери в зубцах роторов с лопаточными паза-ми (рис. 7.7), Вт,
13 EMBED Equation.3 1415. (10.17)
Здесь рПУЛ2В и рПУЛ2Н – пульсационные потери в верхней и ниж-ней частях зубца, Вт, определяют по формуле (10.14), заменив mZ2 массами mZ2B или mZ2H и ВПУЛ2 амплитудами пульсаций индукции ВПУЛ2В или ВПУЛ2Н для соответствующей части зубца. Массу стали mZ2B верхней и mZ2Н нижней частей зубцов, кг, рассчитывают по формуле (10.15) при подстановке соответствующих размеров: вмес-то hZ2 расчетной высоты hZ2В или hZ2Н, определяемой по формулам (8.51)–(8.53); вместо bZ2 расчетной ширины bZ2В или bZ2Н, найден-ных при расчете магнитной цепи.
У машин с короткозамкнутым и фазным ротором со стержне-вой обмоткой раскрытия (шлицы) пазов ротора малы. Вследствие этого пульсационные и поверхностные добавочные потери в зубцах статора много меньше, чем в зубцах ротора.
Полные добавочные магнитные потери, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415. (10.18)
190
Полные магнитные потери в асинхронном двигателе, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415. (10.19)
Электрические потери мощности, Вт, в обмотках:
статора
13 EMBED Equation.3 1415; (10.20)
ротора
13 EMBED Equation.3 1415. (10.21)
Здесь m1 = 3 – число фаз статора; m2 – число фаз ротора: для фазных роторов m2 = m1, для короткозамкнутых роторов m2 = z2; I1 – фазный ток статора, А; I2 – действительный (неприведенный) фаз-ный ток ротора, А; I2 / – приведенный к обмотке статора фазный ток ротора, А; токи I1 и I2 / определяют при расчете рабочих характерис-тик (глава 11); r1 и r2 – активные сопротивления фазы статора и ро-тора, Ом, определяемые по формулам (9.1), (9.28), (9.46); r2 / – приве-денное к обмотке статора активное сопротивление фазы ротора, Ом, определяется по формуле (9.33).
В машинах с фазным ротором следует учесть электрические потери в контакте между щетками и контактными кольцами, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.22)
здесь
·UЩ – падение напряжения в скользящем контакте щетка – кольцо, В: для металлографитных щеток марки МГ
·UЩ
· (0,5–1,1) В; для электрографитированных щеток марки ЭГ
·UЩ
· (2,0–2,6) В;
I2К – ток в контактном кольце, А, при соединении обмотки ротора в звезду I2К = I2, при соединении в треугольник I2К =
· 3 I2.
Механические потери мощности состоят из потерь на трение в подшипниках, на вентиляцию и на трение щеток о контактные кольца в машинах с фазным ротором.
Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию, Вт: в за-крытых обдуваемых двигателях со степенями защиты IP44, IP54 и способами охлаждения:
IC0141 при внешнем диаметре DA < 0,5 м
13 EMBED Equation.3 1415, (10.23)
191
при внешнем диаметре DA
· 0,5 м
13 EMBED Equation.3 1415; (10.24)
IC0151 при высоте оси вращения h
· 280 мм (рис. 3.6)
13 EMBED Equation.3 1415; (10.25)
в защищенных (продуваемых) двигателях со степенью защиты IP23 и способом охлаждения IC01:
с радиальной системой вентиляции без радиальных вентиляци-онных каналов с вентиляционными лопатками на торцах ротора
13 EMBED Equation.3 1415; (10.26)
с радиальной системой вентиляции с радиальными вентиляци-онными каналами и вентиляционными лопатками на торцах ротора
13 EMBED Equation.3 1415; (10.27)
с аксиальной системой вентиляции
13 EMBED Equation.3 1415. (10.28)
В формулах (10.23)–(10.28) коэффициент KT выбирают для дви-гателей со степенями защиты IP44, IP54 по табл. 10.2; для машин со степенью защиты IP23 по табл. 10.3; n – частота вращения рото-ра, об/мин, обычно принимают n = n1; DА, D1 – внешний и внутренний диаметры сердечника статора, м; DВЕНТ – внешний диаметр вентиля-тора, м; в большинстве конструкций можно принять DВЕНТ
· DА; nК – число радиальных вентиляционных каналов в сердечниках ма-шины.
Таблица 10.2
К расчету механических потерь в двигателях
с исполнениями по степени защиты IP44, IP54
Расчет
По формуле (10.23)
По формулам (10.24), (10.25)

Число полюсов 2р
2

· 4
2
4
6
8
10–12

KT
1,3(1 – DA),
где DA, м,
1
3,65
1,5
0,7
0,35
0,2


192
Таблица 10.3
К расчету механических потерь в двигателях
с исполнением по степени защиты IP23
Расчет
по формуле (10.26)
по формуле (10.28)

DA, м,

· 0,25
> 0,25

· 0,25
> 0,25

Число полюсов 2р
2

· 4
2

· 4
2 – 12
2 – 12

KT
5
6
6
7
2,9
3,6


Для машин с фазным ротором к найденным по (10.23)–(10.28) потерям в подшипниках и на вентиляцию необходимо добавить по-тери мощности на трение щеток о контактные кольца, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.29)
здесь KTP – коэффициент трения щеток о контактные кольца, обычно принимают KTP = 0,16–0,17;
·Щ – давление на щетку, кПа, для щеток применяемых марок МГ и ЭГ можно принять
·Щ
· 15–25 кПа; SЩ – об-щая площадь контактной поверхности всех щеток, м2,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.30)
где SЩП – полное сечение щеток одной фазы, мм2, по формуле (4.34);
VК – линейная скорость поверхности контактных колец, м/с,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.31)
где DКК – внешний диаметр контактных колец, м, можно приближен-
но найти по внешнему диаметру D (рис. 4.26) подшипника, выбран-ного по рекомендациям параграфа 4.6, обычно ориентировочно при-нимают DКК
· (0,85–0,95)D; n = n1 – частота вращения ротора, об/мин.
Добавочные потери мощности при нагрузке возникают за счет потоков рассеяния и высших гармонических магнитного потока в зазоре, образованных МДС обмоток статора и ротора. В коротко-замкнутых роторах возникают потери от поперечных токов, замыка-ющихся между стержнями через листы стали сердечника ротора. Эти токи увеличиваются при скосе пазов ротора и добавочные по-тери могут достигать 1–2 % от потребляемой двигателем мощности.
В соответствии с государственным стандартом средние расчет-ные добавочные потери при номинальной нагрузке принимают рав-ными 0,5 % от мощности Р1Н, подводимой к обмотке статора,
193
13 EMBED Equation.3 1415. (10.32)
В режимах отличных от номинального добавочные потери пе-ресчитывают пропорционально квадрату отношения токов статора:
13 EMBED Equation.3 1415, (10.33)
где I1, I1Н – текущий и номинальный фазные токи статора, А.
КПД двигателя в относительных единицах
13 EMBED Equation.3 1415, (10.34)
здесь Р1 – подводимая мощность, Вт; сумма потерь мощности, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.35)
для машин с фазным ротором в потери рЭ2 и рМЕХ следует включить электрические рЭЩ и механические рТЩ потери в щеточном контакте.
Ток холостого хода двигателя, А,
13 EMBED Equation.3 1415. (10.36)
Здесь реактивная составляющая тока холостого хода
13 EMBED Equation.3 1415; (10.37)
активная составляющая тока холостого хода
13 EMBED Equation.3 1415. (10.38)
В формулах (10.37), (10.38) I
· – намагничивающий ток, А; U1Н – номинальное фазное напряжение, В; рМ, рМЕХ – потери мощности, Вт; электрические потери при холостом ходе в обмотке статора, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415, (10.39)
где r1 – активное сопротивление фазы статора, Ом.
Коэффициент мощности при холостом ходе двигателя
13 EMBED Equation.3 1415. (10.40)
У большинства двигателей общего назначения коэффициент мощности при холостом ходе Cos
·ХХ = 0,08–0,015.
194
11. РАСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Рабочими характеристиками называют зависимости Р1, I1, Cos
·1,
·, s = f (P2). Обычно к ним относят также зависимости М, М2 = f (P2) и I2 или I2 / = f (P2).
Рабочие характеристики рассчитывают, используя соотношения для Г-образной схемы замещения (рис. 11.1) асинхронного двигателя. Активные и индуктивные сопротивления r1, r2 /, x1, x2 / схемы замеще-ния являются параметрами обмоток машины и определены в главе 9.












Активное сопротивление r12 намагничивающего контура Т-об-разной схемы замещения, учитывающее магнитные потери мощнос-ти в асинхронной машине, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415; (11.1)
в относительных единицах
13 EMBED Equation.3 1415, (11.2)
где рМОСН – основные магнитные потери, Вт, по формуле (10.1); I
· – намагничивающий ток, А, по формуле (8.77); U1H, I1H – номиналь-ные фазные напряжение, В, и ток, А, статора.
Индуктивное сопротивление x12, учитывающее взаимную индук-тивность обмоток статора и ротора, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415; (11.3)
195
в относительных единицах
13 EMBED Equation.3 1415. (11.4)
У большинства двигателей общего назначения относительные значения сопротивлений намагничивающего контура находятся в пре-делах r *12 = 0,05ч0,2; x *12 = 1,5ч5,5.
Коэффициент
·1, учитывающий изменение магнитного потока при нагрузке за счет падения напряжения на сопротивлении обмот-ки статора:

·1 = 1 + Z1/Z2 = |
·1 | e – j
· , (11.5)
где
13 EMBED Equation.3 1415. (11.6)
В асинхронных двигателях малой мощности (Р2Н
· 2–3 кВт) угол
· > 1°, поэтому при расчетах учитывают активную С1А и реак-тивную С1Р составляющие коэффициента
·1
13 EMBED Equation.3 1415; (11.7)
13 EMBED Equation.3 1415. (11.8)
Модуль коэффициента
·1
13 EMBED Equation.3 1415. (11.9)
В асинхронных двигателях мощностью более 2–3 кВт сопротив-ления r12 и r1 много меньше x12 , вследствие этого |
· |
· 1° и реак-тивной составля-ющей С1Р можно пренебречь, тогда
13 EMBED Equation.3 1415. (11.10)
В большинстве случаев рабочие характеристики рассчитывают по формулам, приведенным в формуляре расчета (табл. 11.1). Графи-ческий метод расчета рабочих характеристик по круговой диаграм-ме /1, 5, 10/ менее точен и применяется редко.
Перед началом расчета рекомендуется выписать значения пос-тоянных величин, не зависящих от изменяющегося при нагрузке двигателя скольжения.
196
Таблица 11.1
Формуляр расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя:
Р2Н = кВт; U1H = В; I1H = А; I0А = А; I0Р
· I
· = А;
рМ + рМЕХ = кВт; r1 = Ом; r2 / = Ом; С1 = ; а / = Ом;
а = Ом; b / = Ом; b = Ом

п/п
Расчетная формула
Единица
измерения
Скольжение




0
0,2sHП

1,2sHП
sH

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

18
19
20
(a /r 2 / ) /s
(b /r 2 / ) /s
R = a + (a /r 2 / ) /s
X = b + (b /r 2 / ) /s
Z =
· R 2 + X 2
I2 // = U1H /Z
cos
·2 // = R /Z
sin
·2 // = X /Z
I1A = I0A + I2 //cos
·2 //
I1P = I0P + I2 //sin
·2 //
I1 =
·I1A 2 + I1P 2
I2 / = C1I2 //
P1 = 3U1H I1A
·10 – 3
pЭ1 = 3I12 r1
·10 – 3
pЭ2 = [3(I2 / )2 r2 / + pЭЩ*]
·10 –3
pД = pДН (I1 / I1H)2
·10 – 3

·p = pM + pMEX + pЭ1 +
+ pЭ2 + pД
P2 = P1 –
·p

· = 1 –
·p / P1
cos
· = I1A / I1
Ом
Ом
Ом
Ом
Ом
А


A
A
A
A
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт

кВт








П р и м е ч а н и я: * Электрические потери в щеточном контак-те pЭЩ фазного ротора определяют для каждого значения s по фор-муле (10.22), для машин с короткозамкнутым ротором pЭЩ = 0.
1. Для машин с фазным ротором потери на трение в щеточ-ном контакте рТЩ включить в механические потери pMEX .
197
К таким величинам относятся: номинальная мощность Р2Н, кВт; номинальное фазное напряжение статора U1Н, В; активные сопро-тивления фаз статора и ротора r1, r 2 /, Ом; сумма потерь рМ + рМЕХ, включая потери рТЩ для машин с фазным ротором, кВт; добавочные потери при номинальной нагрузке рДН, кВт; составляющие тока син-хронного холостого хода, А, реактивная I0P
· I
· и активная
13 EMBED Equation.3 1415. (11.11)
Следует выписать также значение коэффициента С1, определен-ное по формулам (11.9) или (11.10), и обозначенные в формуляре буквами a, a /, b, b / расчетные величины, Ом, определяемые в зависи-мости от принятого (точного или приближенного) метода расчета С1.
Если |
· |
· 1°, то С1 рассчитывают по формулам (11.7)–(11.9) точного метода, и расчетные величины a, a /, b, b / определяют по следующим формулам:
13 EMBED Equation.3 1415 ; 13 EMBED Equation.3 1415 ;
13 EMBED Equation.3 1415 ; 13 EMBED Equation.3 1415 .
При |
· | > 1° используют приближенный метод расчета. В этом случае C1P
· 0 и С1
· С1А
· 1 + x1/ x12 . Тогда
13 EMBED Equation.3 1415 ; 13 EMBED Equation.3 1415 ;
13 EMBED Equation.3 1415 ; 13 EMBED Equation.3 1415.
Предварительно принима-ют номинальное скольжение sНП = r *2 /, где r *2 / – приведен-ное к обмотке статора сопро-тивление фазы ротора в отно-сительных единицах по (9.33). Задавая значения скольжения s равные 0; 0,2sНП; 0,4sНП; 0,6sНП; 0,8sНП; sНП; 1,2sНП, рассчитыва-ют рабочие характеристики (рис. 11.2) в последовательнос-ти, приведенной в формуляре расчета (табл. 11.1).
198
По результатам расчета чертят рабочие характеристики двига-теля (рис. 11.2). По графику зависимости s = f (P2) определяют дей-ствительное номинальное скольжение sН, соответствующее заданной номинальной мощности Р2Н (рис. 11.2). После чего рассчитывают характеристики для действительного скольжения sH (последний стол-бец в табл. 11.1), в результате расчета определяют номинальные данные двигателя: мощность Р2Н, кВт; токи I1Н и I2Н /, А; КПД
·Н и коэффициент мощности Cos
·1Н , о.е.

12. ПУСКОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Расчет параметров обмотки короткозамкнутого
ротора с учетом вытеснения тока
При пуске двигателя частота тока в роторе f2 = sf1 велика. За счет этого в стержнях обмотки короткозамкнутого ротора происхо-дит вытеснение тока в верхнюю часть стержня, и плотность тока в верхней части стержня увеличивается, а в нижней – уменьшается. Площадь сечения верхней части стержня, по которой в основном и течет ток, меньше площади сечения всего стержня. Поэтому актив-ное сопротивление стержня и всей обмотки ротора увеличивается.
Одновременно уменьшается потокосцепление пазового рассея-ния с обтекаемой током верхней частью стержня и индуктивное сопротивление рассеяния стержня и обмотки ротора уменьшается.
Влияние вытеснения тока на параметры обмотки ротора рас-сматривают при ненасыщенном магнитопроводе машины. Влияние насыщения на параметры обмоток рассмотрено в параграфе 12.2.
Изменение параметров обмотки ротора характеризуют коэффи-цициентами kR и kД. Коэффициент kR показывает, во сколько раз увеличилось активное сопротивление пазовой части стержня rC
· при неравномерном распределении плотности тока в нем по сравнению с его сопротивлением rC при равномерном распределении плотности тока по всему сечению стержня
13 EMBED Equation.3 1415. (12.1)
Коэффициент демпфирования kД показывает, как уменьшается коэффициент магнитной проводимости рассеяния паза
·П2
· при вы-теснения тока по сравнению с коэффициентом магнитной проводи-
199
мости пазового рассеяния
·П2 при равномерном распределении плот-ности тока по сечению стержня ротора
13 EMBED Equation.3 1415. (12.2)
Коэффициенты kR и kД зависят от приведенной высоты стерж-ня
·, равной отношению высоты стержня hC к глубине проникнове-вния электромагнитного поля
· в проводник:
13 EMBED Equation.3 1415. (12.3)
При практических расчетах приведенная высота стержня
13 EMBED Equation.3 1415, (12.4)
где hC – высота стержня в пазу, м (рис. 12.1); bC и bП – ширина стерж-ня и паза, м; для роторов: с литыми обмотками bC = bП, с вставны-ми стержнями bC = 0,9bП; f2 – частота тока ротора в рассматривае-мом режиме, Гц;
·С( – удельное сопротивление материала стержня при расчетной температуре, Омм.
Для машин с медными вставными стержнями ротора при час-тоте f1 = 50 Гц и расчетных температурах 75 °С (
·С75 = 10 – 6/47 Омм по табл. 9.1) и 115°С (
·С115 = 10 – 6/41 Омм) соответственно
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415. (12.5)
Для литой из алюминия обмотки ротора при частоте f1 = 50 Гц и расчетных температурах 75° С (
·С75 = 10 – 6/21,5 Омм по табл. 9.1) и 115°С (
·С115 = 10 – 6/20,5 Омм) соответственно
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415. (12.6)
В формулах (12.5), (12.6) высота стержня ротора hC приведена в метрах, скольжение s в относительных единицах.
При
·
· 1 проявление поверхностного эффекта незначительно (kR
· 1, kД
· 1) и сопротивления обмотки ротора можно считать по-стоянными независимо от частоты тока ротора f2.
При расчетах коэффициента kR условно считают, что ток рото-ра равномерно распределен по верхней части стержня, ограниченной глубиной проникновения электромагнитного поля hR (рис. 12.1), ко-торая практически не зависит от высоты и формы сечения стержня.
200
Глубина проникновения тока (электромагнитной волны) в стер-жень, м,
13 EMBED Equation.3 1415, (12.7)
где
· – коэффициент, определяемый в зависимости от
· по рис. 12.2;
значения
· рассчитаны по формулам, приведенным в /1, 5, 6/.
Коэффициент kR принимают равным отношению площадей се-чения qС всего стержня к сечению qR его верхней (заштрихованной на рис. 12.1) части, ограниченному глубиной проникновения hR:
13 EMBED Equation.3 1415. (12.8)
Для стержней прямоугольного сечения (рис. 12.1, а)
13 EMBED Equation.3 1415. (12.9)
Для круглых стержней (рис. 12.1, б)
13 EMBED Equation.3 1415, (12.10)
где
·КР – значения коэффициента для круглых стержней, определяют
по графику
·КР = f(
·) на рис. 12.2.
Для стержней в полузакрытых и закрытых трапецеидальных пазах (рис. 12.1, в, г) коэффициент kR рассчитывают по формуле (12.8), подставляя в нее сечение стержня qC, мм2, найденное по (7.49).
















201
Ограниченная глубиной проникновения hR площадь сечения qR , мм2,
при hR
· 0,5b1
13 EMBED Equation.3 1415, (12.11)
где
·КР определяют в зависимости от
· по рис. 12.2;
при 0,5b1
· hR
· h1 + 0,5b1
13 EMBED Equation.3 1415, (12.12)
где
13 EMBED Equation.3 1415; (12.13)
при hR > h1 + 0,5b1 принимают qR
· qC и считают kR = 1.
Обозначения размеров стержня в формулах (12.11)–(12.13) по-нятны из рис. 12.1, в, г; все размеры в формулах даны в миллимет-рах; глубину проникновения тока hР определяют по формуле (12.7).
Высота hВ верхней
части стержней в лопа-точных пазах близка к глубине проникновения тока hР (рис. 12.1, д, е). В большинстве двига-телей средней мощнос-ти hВ
· hР, поэтому вы-теснение тока в верх-ней части стержня не учитывают и считают активное сопротивле-ние r2В верхней части стержня постоянным.
Вытеснение тока в нижней части стерж-ня учитывают в тех случаях, когда глубина проникновения тока hР, найденная по форму-лам (12.5)–(12.7) при подстановке в формулы
hC = hCH = hП2 – hB – hS2 /, превышает высоту hВ верхней части стержня
(рис. 12.1, д, е).
202
Глубина проникновения тока в нижнюю часть стержня
13 EMBED Equation.3 1415. (12.14)
Ширина bRH, мм, и площадь qRH, мм2, поперечного сечения ниж-ней части стержня, соответствующие глубине проникновения hRH, для стержней в лопаточных пазах по рис. 12.1, д при hRH
· h1H
13 EMBED Equation.3 1415; (12.15)
13 EMBED Equation.3 1415. (12.16)
При hRH > h1H принимают qRH = qCH и коэффициент увеличения со-противления нижней части стержня kRH = 1.
В формулах (12.14)–(12.16) все размеры даны в миллиметрах.
Ширину bRH и площадь qRH поперечного сечения обтекаемой током нижней части стержня в пазу по рис. 12.1, е рассчитывают по (12.11)–(12.13), заменяя hR, bR и qR соответственно на hRН, bRН и qRН.
Коэффициент вытеснения тока в стержне
13 EMBED Equation.3 1415, (12.17)
где qC – площадь полного сечение стержня по формуле (7.66), мм2;
qCB – площадь сечения верхней части стержня по (7.58), мм2; qRH – пло-щадь сечения нижней части стержня, ограниченная глубиной про-никновения hRH, мм2.
При расчетах удобнее учитывать изменение полного сопротив-ления фазы ротора, поэтому используют коэффициент общего уве-личения активного сопротивления фазы ротора, обусловленного вы-теснением тока в стержнях:
13 EMBED Equation.3 1415. (12.18)
Приведенное к обмотке статора активное сопротивление фазы ротора с учетом вытеснения тока, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.19)
Для учета влияния вытеснения тока на индуктивное сопротив-ление ротора считают ток равномерно распределенным по верхней части стержня высотой hX. Коэффициент демпфирования kД =
· /, где значения
· / определяют по рис. 12.3 для найденной по (12.4)–(12.6) приведенной высоте стержня
·.
203
Для стержней в закрытых и полузакрытых трапецеидаль-ных пазах (рис. 9.5, а, б, в, г) коэффициенты магнитной про-водимости пазового рассеяния с учетом вытеснения тока в стержнях
·П2
· рассчитывают по формулам (9.52)–(9.55), подставляя в них соответству-ющее значение kД . При опре-делении магнитной проводи-мости перемычки над закры-тым пазом по формулам (9.54), (9.55) в формулы следует под-
ставлять действительное (не приведенное) значение тока в стержне ротора I2 при скольжении, соответствующем рассматриваемому ре-жиму работы двигателя.
Коэффициент обусловленного вытеснением тока изменения ин-дуктивного сопротивления фазы ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (12.20)
где
·П2,
·Л2,
·Д2,
·СК – коэффициенты магнитной проводимости рассея-
ния, найденные в главе 9 для номинального режима.
Приведенное к обмотке статора индуктивное сопротивление фазы ротора с учетом вытеснения тока, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.21)
Обычно приведенная высота верхней части литых стержней в лопаточных пазах
·В
· 1, поэтому вытеснения тока в верхней части стержня не учитывают и принимают коэффициент демпфирования для верхней части стержня kДВ = 1.
Для оценки изменения магнитной проводимости рассеяния нижней части стержня вследствие вытеснения тока определяют при-веденную высоту
· стержня по формулам (12.4)–(12.6) для всей вы-соты стержня hC = hП2 – hS2 / (рис. 7.7). При
·
· 1 поверхностный эф-фект практически не проявляется, и принимают коэффициент демп-фирования нижней части стержня kДН = 1. При
· > 1 определяют
· /
204
по рис. 12.3 и эквивалентную высоту части стержня с равномерным распределением плотности тока
13 EMBED Equation.3 1415. (12.22)
Если hX > hB, то рассчитывают высоту обтекаемой током ниж-ней части паза
13 EMBED Equation.3 1415. (12.23)
Коэффициент демпфирования, учитывающий уменьшение маг-нитной проводимости пазового рассеяния нижней части стержня за счет вытеснения тока,
13 EMBED Equation.3 1415, (12.24)
где hCH – высота нижней части стержня (рис. 12.1, д, е) и размер hX
измерены в одних единицах длины.
Определяют ширину bXH, мм, и площадь поперечного сече- ния qXH, мм2, соответствующие размеру hXH, для стержней по
рис. 12.1, д по формулам (12.15), (12.16) с заменой hRH, bRH и qRH со-ответственно на hXH, bXH и qXH; для стержней по рис. 12.1, е – по (12.11)–(12.13) с заменой hR, bR и qR соответственно на hXH, bXH и qXH.
Коэффициент, учитывающий распределение токов между верх-ней и нижней частями стержня:
13 EMBED Equation.3 1415, (12.25)
где площади сечений qXH, qCB в одних единицах измерения.
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния стержней в лопаточных пазах (рис. 12.1, д, е) с учетом вытеснения тока
13 EMBED Equation.3 1415, (12.26)
здесь
·П2В
· и
·П2Н
· – коэффициенты магнитной проводимости пазово-го рассеяния верхней и нижней частей стержня ротора с учетом вытеснения тока определяют по формулам (9.57)–(9.59) при подста-новке в них значений kДВ и kДН, соответствующих расчетному режи-му работы двигателя. Расчет
·П2В по (9.57) выполняют для действи-тельного (не приведенного) тока ротора I2 при расчетном режиме.
Коэффициент изменения индуктивного сопротивления фазы ро-тора с учетом поверхностного эффекта KX и приведенное к обмотке статора индуктивное сопротивление фазы ротора с учетом вытесне-
205
ния тока x2
· / рассчитывают по формулам (12.20), (12.21).
В двигателях с всыпной обмоткой фазного ротора вследствие малого сечения проводников поверхностный эффект практически от-сутствует даже при работе в области больших скольжений.
Для двигателей со стержневой обмоткой фазного ротора при-меняют в основном реостатный пуск. Вследствие достаточно боль-шого сопротивления пускового реостата изменение активного и ре-активного сопротивлений обмотки фазного ротора за счет вытесне-ния тока не оказывает столь существенного влияния на пусковые ток и момент, как в машинах с короткозамкнутым ротором.
Поэтому в двигателях с фазным ротором влиянием эффекта вытеснения тока можно пренебречь.
При необходимости для двигателей с фазным ротором, работа-щих в области больших скольжений (s > sКР) с замкнутой накоротко стержневой обмоткой, изменение параметров обмотки ротора за счет вытеснения тока можно определить так же, как и для обмоток ко-роткозамкнутых роторов.

12.2. Расчет параметров обмоток двигателя
с учетом насыщения зубцов статора и ротора
При работе двигателя со скольжением s > sКР токи в обмотках в несколько раз превышают номинальные. Образованные этими то-ками магнитные потоки рассеяния увеличиваются, что приводит к насыщению коронок зубцов статора и ротора. Магнитное сопротив-ление заштрихованных участков коронок зубцов (рис. 12.4) увеличи-вается. Вследствие этого снижаются коэффициенты магнитной про-водимость для потоков пазового
·П и дифференциального
·Д рассея-
ния. Насыщение стали зубцов практически не влияет на магнитную проводимость лобового рассеяния и
·Л = Const.
Из-за сложности точного учета явле-лений, связанных с насыщением отдель-ных участков магнитной цепи, в расчет-ной практике используют приближенные способы. Наиболее часто применяют при-ближенный метод эквивалентного рас-крытия паза.
В соответствии с этим методом на-сыщение коронок зубцов учитывают вве-дением дополнительного раскрытия паза
206
шириной сЭ (рис. 12.4), приводящим к эквивалентному уменьшению магнитной проводимости пазового рассеяния
·
·П. При этом прини-мают магнитную проницаемость стали в зубцах
·СТ =
· и коэффи-циенты магнитной проводимости пазового рассеяния рассчитывают по обычным формулам, приведенным в главе 9.
С увеличением тока в обмотке увеличивается насыщение коро-нок зубцов, эквивалентное раскрытие сЭ паза и
·
·П, а коэффициен-ты магнитной проводимости
·П,
·Д и индуктивное сопротивление об-мотки уменьшаются. При этом ток в обмотке увеличивается, что приводит к изменению насыщения коронок зубцов. Вследствие вза-имного влияния сЭ и тока в обмотке расчет сЭ и коэффициентов магнитной проводимости
·П и
·Д проводят методом последователь-ных приближений.
Первоначально задают обусловленную уменьшением индуктив-ных сопротивлений обмоток за счет насыщения зубцов статора и ротора ожидаемую кратность увеличения тока статора kNП = I1NП /I1, где I1 – ток статора, найденный без учета насыщения для данного режима работы двигателя; I1NП – ожидаемый ток статора в том же режиме с учетом насыщения коронок зубцов потоками рассеяния. Ориентировочно при расчете пусковых режимов (s
· 1) принимают kNП = 1,25–1,45; при расчете режима максимального момента (s = sКР) kNП = 1,1–1,2. Для машин с закрытыми и полузакрытыми пазами вы-бирают большие значения kNП, при полуоткрытых пазах – меньшие.
Ожидаемое значение тока статора с учетом насыщения, А,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.27)
Средняя расчетная МДС, отнесенная к одному пазу статора, А:
13 EMBED Equation.3 1415, (12.28)
где I1NП – ожидаемый ток статора с учетом насыщения зубцов, А; uП1 – число эффективных проводников в пазу статора; k
· / – коэффи-циент, учитывающий уменьшение МДС паза за счет укорочения ша- га обмотки по формулам (9.18), (9.19); kУ1 – коэффициент укорочения по (6.9); kO1 – обмоточный коэффициент по (6.8); z1, z2 – число пазов статора и ротора; a1 – число параллельных ветвей обмотки статора.
По МДС FПСР определяют фиктивную индукцию в зазоре, Тл,
13 EMBED Equation.3 1415, (12.29)
здесь
· – зазор, м;
207
13 EMBED Equation.3 1415, (12.30)
где tZ1, tZ2 – зубцовые (пазовые) деления статора и ротора; все раз-меры в (12.30) выражены в одних единицах длины.
Для фиктивной индукции BФ
· по рис. 12.5 определяют коэффи-
фициент
·
·, характеризующий отношение потока рассеяния с учетом насыщения к потоку рассеяния без учета насыщения.
Дополнительное раскрытие пазов статора, мм,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.31)
Обусловленное насыщени-ем зубцов уменьшение коэффи-циента магнитной проводимости
рассеяния пазов статора:
открытого (рис. 12.6, а)
13 EMBED Equation.3 1415; (12.32)
полуоткрытого (рис. 12.6, б)
13 EMBED Equation.3 1415; (12.33)
полузакрытого (рис. 12.6, в, г)
13 EMBED Equation.3 1415. (12.34)
В формулах (12.31)–(12.34) все размеры в одних единицах измерения.
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом насыщения зубцов машины
13 EMBED Equation.3 1415. (12.35)
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния фазы статора с учетом насыщения зубцов машины
13 EMBED Equation.3 1415, (12.36)
В формулах (12.35), (12.36)
·П1 ,
·Д1 – коэффициенты магнитной проводимости рассеяния, определенные в параграфе 9.1 для режима номинальной нагрузки; значения
·
· по рис. 12.5.
208













Индуктивное сопротивление фазы статора с учетом насыщения зубцов от полей рассеяния, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.37)
Дополнительное раскрытие пазов ротора, мм,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.38)
Уменьшение коэффициента магнитной проводимости рассеяния пазов ротора:
открытого при hS2 = hК (рис. 12.6, а) и полузакрытого (рис. 12.6, д, е)
13 EMBED Equation.3 1415; (12.39)
закрытого с насыщающимся мостиком над пазом (рис. 12.6, ж)
13 EMBED Equation.3 1415; ( 12.40 )
закрытых (рис. 9.5, в, г; рис. 12.6, з) и лопаточных пазов (рис. 12.6, и)
13 EMBED Equation.3 1415, (12.41)
здесь коэффициенты магнитной проводимости
·S2
· и
·S2
· N находят по формуле (9.55):
·S2
· – с учетом поверхностного эффекта, но без учета насыщения зубцов при токе стержня ротора в номинальном режиме работы двигателя I2 = I2Н;
·S2
· N – с учетом вытеснения тока и насыщения зубцов при соответствующем расчетному режиму токе
209
стержня I2 = I2N (способ определения или задания тока I2N рассмот-рен в параграфе 12.3).
Ток стержня ротора I2, А, можно рассчитать по приведенному к обмотке статора фазному току I2 / ротора
13 EMBED Equation.3 1415, (12.42)
где
·I – коэффициент приведения токов короткозамкнутого ротора, определяемый по формуле (7.33).
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ро-тора с учетом вытеснения тока и насыщения зубцов машины
13 EMBED Equation.3 1415. (12.43)
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния фазы ротора с учетом насыщения зубцов машины
13 EMBED Equation.3 1415. (12.44)
В формулах (12.43), (12.44) приведены коэффициенты магнитной проводимости пазового рассеяния
·П2
· ненасыщенной зубцовой зоны с учетом вытеснения тока, найденный в параграфе 12.1, и дифферен-циального рассеяния ротора
·Д2, рассчитанный по формуле (9.41) для режима номинальной нагрузки; значения
·
· по рис. 12.5.
Приведенное к обмотке статора индуктивное сопротивление фазы ротора с учетом вытеснения тока в стержнях ротора и насы-щения зубцов машины потоками рассеяния, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (12.45)
где коэффициенты магнитных проводимостей рассеяния
·П2,
·Д2,
·Л2,
·СК и сопротивление x2 / определены в параграфе 9.3 для режима номинальной нагрузки.
Параметры двигателя x1N и x2
· N / используют при расчете режи-мов работы со скольжением s
· sКР. Рассчитанный по этим парамет-рам ток статора I1N должен отличаться от предварительно найденно-го по формуле (12.27) тока I1NП не более чем на (10–15) %. В про-тивном случае следует изменить предварительно выбранное значе-ние коэффициента kNП и повторить расчет параметров обмоток и тока статора I1N до выполнения указанного выше условия.
210
Большинство двигателей с фазным ротором при s
· sКР работа-ют с добавочными сопротивлениями, включенными в цепь обмотки ротора, и токи в обмотках машины редко превышают номинальные более чем в 1,5–2 раза. При таких токах насыщение зубцов потока-ми рассеяния незначительно и изменение сопротивлений x1N и x2
· N / за счет насыщения мало. Поэтому принимают kNП = 1 и считают ин-дуктивные сопротивления обмоток не зависящими от насыщения.
Необходимость учета влияния насыщения на индуктивные со-противления машин с фазным ротором может возникнуть при ана-лизе режимов работы с s
· sКР без добавочных сопротивлений в це-пи ротора. В этом случае изменение параметров за счет насыщения определяют так же, как и для машин с короткозамкнутым ротором.

12.3. Расчет пусковых характеристик
Пусковые свойства двигателей характеризуют начальным пус-ковым МП и максимальным ММ моментами и пусковым током IП.
В двигателях с фазным ротором пусковые момент и ток опре-деляются в основном сопротивлением пускового реостата. Поэтому в таких машинах регламентируется только максимальный момент, характеризующий перегрузочную способность двигателя.
У двигателей с короткозамкнутым ротором пусковые момент и ток зависят только от соотношения параметров обмоток и не могут быть изменены в процессе эксплуатации машины. Поэтому началь-ный пусковой момент МП и пусковой ток IП, а также максимальный момент ММ не должны быть меньше определяемых стандартами.
Значения пускового тока, начального пускового и максимально-го моментов двигателей общего назначения современных серий в относительных единицах приведены в табл. 12.1.
Расчет пусковых характеристик осложнен необходимостью уче-та изменения параметров обмоток вследствие вытеснения тока в об-мотке ротора и насыщения зубцовой зоны машины потоками рассе-яния, так как при больших скольжениях частота тока в роторе ве-лика и токи в обмотках могут превышать номинальные в 5–7 раз.
Для упрощения расчетов режимов работы со скольжения- ми s
· sКР пренебрегают сопротивлением r12 (рис. 11.1) схемы заме-щения, так как при токах, превышающих номинальные, электричес-кие потери в обмотках много больше магнитных потерь, для учета которых в схему замещения и введено сопротивление r12 Таблица 12.1
Начальные пусковой ток I*П и момент М*П , максимальный момент М*М асинхронных двигателей
Испол-нение
h, мм

· 132
160 – 250

· 280



I*П
М*П
М*М
I*П
М*П
М*М
I*П
М*П
М*М




IP44
(IP54)
2
4

6

8

10
12
6,5–7,5
5,0–7,5

4,0–7,0

4,0–6,0



1,6–2,2
2,0–7,3

2,0–2,2

1,6–1,9



2,2–2,8
2,2–3,0
(2,2–2,5)
2,2–2,5
(2,3–2,5)
1,7–2,6



7,0–7,5
6,5–7,5

6,0–6,5

5,5–6,0

5,5–6,0

1,4–2,2
1,2–1,9

1,2–2,0

1,2–1,6

1,2–1,3

2,2–3,0
2,3–2,9
(2,5–4,0)
2,0–2,7
(2,5–4,0)
2,0–2,4
(2,2–3,0)
1,9–2,0

6,5–7,0
6,0–7,0

6,5–7,0

5,5–6,5

6,0
6,0
1,0–1,4
1,2–1,6

1,0–1,6

1,2–1,3

1,0
1,0
1,9–2,5
2,0–2,2
(2,1–2,2)
2,0–2,4
(2,1–2,2)
2,0–2,3
(2,1–2,2)
1,8–1,9
1,8




IP23
2
4

6

8

10

12

































7,0
6,5

6,0–7,0

5,5–6,0





0,9–1,3
1,0–1,4

1,0–1,3

1,1–1,3





1,7–2,5
1,7–2,5
(2,3–3,5)
1,7–2,1
(1,9–3,0)
1,7–2,0
(1,8–2,5)




6,5
6,5

6,0–6,5

5,5

5,0–5,5

5,5
0,8–1,2
0,8–1,2

0,9–1,2

0,9–1,2

1,0

1,0
1,6–2,2
1,6–2,0
(2,0–2,2)
1,6–2,0
(1,8–2,2)
1,6–1,9
(1,7–2,2)
1,8
(1,7–1,8)
1,8
(1,7–1,8)

П р и м е ч а н и я: 1. В скобках приведены значения М*М для двигателей с фазным ротором.
2. В двигателях с h
· 80 мм при 2р = 2 I*П = 3,5–6; при 2р = 4 I*П = 2,5–4,5; при 2р
· 6 I*П = 3,0–4,0. 212
При больших токах увеличивается падение напряжения на со-противлении обмотки статора. Вследствие этого уменьшаются ЭДС, основной магнитный поток и насыщение магнитопровода на пути основного потока (за исключением коронок зубцов). С уменьшени-ем насыщения сердечников увеличивается индуктивное сопротивле-ние взаимоиндукции x12, и при расчете пусковых режимов (s
· 0,1 или s
· sКР при sКР < 0,1) принимают
13 EMBED Equation.3 1415, (12.46)
где k
· – коэффициент насыщения, определяемый по формуле (8.76); x12 – сопротивление взаимоиндукции для режима номинальной на-грузки по формуле (11.3); сопротивления x12 и x12П в Омах.
При принятых выше допущениях коэффициент
13 EMBED Equation.3 1415. (12.47)
Сопротивление главной ветви схемы замещения (рис. 11.1) без учета насыщения зубцов полями рассеяния, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415, (12.48)
где
13 EMBED Equation.3 1415; (12.49)
13 EMBED Equation.3 1415. (12.50)
При расчетах сопротивления x2
· / в формуле (12.50) для роторов со стержнями в закрытых пазах (рисунки 7.5, б, в; 7.6; 7.7) коэффици-ент магнитной проводимости пазового рассеяния
·П2
· определяют по
формулам (9.52)–(9.59) для действительного (не приведенного) тока стержня в номинальном режиме I2 = I2Н. Ток I2Н рассчитывают по формуле (12.42), подставляя в нее приведенный фазный ток рото- ра I2Н /, найденный при расчете рабочих характеристик для номи-нального скольжения sН (табл. 11.1).
Ток в обмотке ротора, А,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.51)
Полное сопротивление схемы замещения в пусковых режимах
13 EMBED Equation.3 1415. (12.52)
213
Из формул (12.48)–(12.52) ток в обмотке статора, А,
13 EMBED Equation.3 1415. (12.53)
Кратность тока и момента при заданном скольжении s:
13 EMBED Equation.3 1415; (12.54)
13 EMBED Equation.3 1415, (12.55)
где I1H, I2H / – токи обмоток, А, из данных расчета рабочих характе-ристик при номинальном скольжении sH (табл. 11.1).
С помощью соотношений (12.46)–(12.53) рассчитывают токи и моменты двигателя при изменении скольжения от s = 1 до s = 0,1 или до sКР (если sКР < 0,1) в последовательности, указанной в фор-муляре расчета (табл. 12.2). Критическое скольжение приближенно находят по рассчитанным в главе 9 параметрам рабочего режима
13 EMBED Equation.3 1415. (12.56)
Если при s
· 0,1 полный ток паза I1П = (uП1I1/a1)
· 400 А, необ-ходимо учесть влияние насыщения коронок зубцов потоками рассе-яния на пусковые характеристики. Для расчетов используют зави-сящие от токов сопротивления x1N, x2N / и коэффициент
13 EMBED Equation.3 1415. (12.57)
Вследствие взаимной зависимости токов в обмотках и сопро-тивлений x1N, x2N / прямое определение сопротивлений и токов невоз-можно и их находят методом последовательных приближений.
С целью уменьшения объема расчетов рекомендуется следую-щий метод первоначального задания токов.
Для режима работы со скольжением s = 1 задают ожидаемую кратность увеличения тока kNП (см. параграф 12.2) и, подставив в формулу (12.27) найденное без учета насыщения значение тока I1 из табл. 12.2 (при s = 1), определяют ожидаемое значение тока статора с учетом насыщения I1NП. Если предварительный расчет пускового тока с учетом поверхностного эффекта не проводился, то ожидае- мый ток I1NП можно ориентировочно найти по номинальному то- ку I1Н и выбранной из табл. 12.1 кратности пускового тока I*П.
214
Таблица 12.2
Формуляр расчета пусковых характеристик асинхронного двигателя с учетом вытеснения тока в стержнях ротора (без учета насыщения):
Р2Н = кВт; U1H = В; I1H = А; I2Н / = А; 2р = ; sH = ;
x1 = Ом; x2 / = Ом; x12П = Ом; С1П = ; r1 = Ом; r2 / = Ом

п/п
Расчетная формула
Единица измере-ния
Скольжение s, о.е.




1,0
0,8

0,2
0,1
sКР

1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13

14

15
16

· = 2
·hC
·(bC /bП)( f2 /
·C() ·10 – 7

· = f (
· )
hR = hC / ( 1+
· ) или hRH 1
kR = qC /qR или kR = qC /(qCB + qRН) 1
KR = 1 + rC (kR – 1) /r2
r2
· / = KR r2 /
kД =
· / (
· ) или kДН 1

·П2
·

·П2
· +
·Л2 +
·Д2 +
·СК

·П2 +
·Л2 +
·Д2 +
·СК
x2
· / = KX x2 /
RП = r1 + С1П r2
· //s
XП = x1 + C1П x2
· /
I2 / = 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
I *1 = I1 /I1H
13 EMBED Equation.3 1415


мм


Ом



Ом
Ом
Ом
А

А










1 Для стержней в лопаточных пазах.

Пользуясь рекомендациями подраздела 12.2, рассчитывают со-противления x1N, x2
· N / и по формуле (12.57) коэффициент C1ПN.
При расчетах сопротивления x2
· N / роторов с закрытыми пазами
(рис. 7.5, б, в; 7.6; 7.7) коэффициент магнитной проводимости пазово-го рассеяния
·П2
· N определяют по формулам (9.52)–(9.59) для тока
215
в стержне ротора I2N
· kNП I2 , где ток I2 находят по формуле (12.42), подставив в нее приведенный ток ротора I2 / из табл. 12.2 при соот-ветствующем скольжении s.
Далее рассчитывают ток статора I1N и коэффициент kN с уче-том влияния насыщения (пункты 15–19 табл. 12.3). Если различие kN и kNП или I1N и I1NП не превышает 10–15 %, то расчет режима рабо-ты с s = 1 считают законченным. При больших расхождениях кор-ректируют первоначальное значение kNП и повторяют расчет.
Аналогично рассчитывают остальные точки пусковых характе-ристик при скольжениях s
· 1. Уменьшить объем расчетов этих то-чек можно следующим образом.
В режимах работы машины с s = 0,1–0,15 насыщение зубцов полями рассеяния невелико. Поэтому для скольжения s = 0,1 или
s = sКР (при sКР < 0,1) задают начальное значение kNП = 1,05–1,15 и так же, как при s = 1, рассчитывают ток статора I1N и коэффици-ент kN с учетом влияния насыщения. При различии kN и kNП или I1N и I1NП менее 10–15 % расчет режима работы с выбранным скол-жением s = 0,1 или s = sКР считают законченным.
Исходя из линейного закона изменения kNП в диапазоне сколь-жений от 1 до 0,1 или до sКР, для каждого расчетного значения s выбирают начальное значение kNП. Для всех скольжений s рассчи-тывают ток I1N и коэффициент kN до достижения различия коэффи-циентов kN и kNП или токов I1N и I1NП менее 10–15 %.
Формулы для расчета пусковых характеристик с учетом насы-щения зубцов и поверхностного эффекта в стержнях ротора сведе-ны в формуляр (табл. 12.3).
После расчета всех точек пусковых характеристик уточняют критическое скольжение
13 EMBED Equation.3 1415 (12.58)
и кратность максимального момента M*M (последняя колонка в табл. 12.3). В формуле (12.58) сопротивления r2
· /, x1N, x2
· N / и коэф-фициент C1ПN определяют для предварительного значения sКР, рас-считанного по формуле (12.56).
По результатам расчета (табл. 12.3) чертят пусковые характе-ристики асинхронного двигателя (рис. 12.7).
216
Таблица 12.3
Формуляр расчета пусковых характеристик асинхронного двигателя с учетом вытеснения тока в стержнях ротора и насыщения зубцов
сердечников магнитными потоками рассеяния обмоток:
Р2Н = кВт; U1H = В; I1H = А; I2Н / = А; 2р = ; sH = ;
x1 = Ом; x2 / = Ом; x12П = Ом; r1 = Ом; r2 / = Ом; СN = .

п/п
Расчетная формула
Единица измере-ния
Скольжение s, о.е.




1,0
0,8

0,2
0,1
sКР

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
kNП
I1NП = kNП I1, где I1 по табл. 12.2
FПСP = 0,7I1NП uП1 (k
· / + kУ1kO1z1/z2)/a1
13 EMBED Equation.3 1415

·
· = f ( BФ
· )
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
kN = I1N /I1, где I1 по табл. 12.2
I *1 = I1N /I1H
13 EMBED Equation.3 1415

А
А
Тл

мм


Ом

мм


Ом
Ом
Ом
А
А











217
Полученные в результате рас-чета пусковой ток I*П, начальный пусковой M*П и максимальный М*М моменты следует сравнить с дан-ными табл. 12.1. Расчет выполнен удовлетворительно, если расчетные значения I*П, M*П, М*М находятся в пределах, указанных в табл. 12.1.






13. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
Точный тепловой расчет асинхронного двигателя /15, 16/ сло-жен и является самостоятельной задачей. Ниже рассмотрен прибли-женный метод расчета нагрева наиболее ответственной части двига-теля – изолированных обмоток, перегрев и выгорание изоляции кото-рых делает машину непригодной к дальнейшей эксплуатации. В ме-тодике расчета использованы усредненные значения коэффициентов теплоотдачи
· с охлаждаемых поверхностей и теплопроводности
· изоляции обмоток, характерные для конструкций, применяемых ма-териалов и технологии производства двигателей серий 4А и АИ.
Нагрев обмоток рассчитывают для наиболее неблагоприятного режима работы с предельно допустимой для выбранной изоляции температурой: при классе нагревостойкости изоляции В – 120 °С, при классе F – 140 °С. При этом электрические потери в обмотках уве-личиваются по сравнению с режимом работы при расчетной темпе-ратуре пропорционально увеличению удельного сопротивления меди обмоток
·( , что учитывают коэффициентом увеличения электричес-ких потерь k( . Для обмоток с изоляцией класса нагревостойкости В k( =
·120 /
·75 = 1,15; класса нагревостойкости F k( =
·140 /
·115 = 1,07.
Электрические потери в обмотке статора делят на потери в пазовых рЭП1 и лобовых рЭЛ1 частях катушек, Вт,
218
13 EMBED Equation.3 1415; (13.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (13.2)
здесь рЭ1 – электрические потери в обмотке статора, Вт, из табл. 11.1 при номинальном скольжении sН ; длина статора l1, лобовой части lЛ1 и средняя длина витка lW1 даны в одних единицах измерения.
Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри машины, °С,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.3)
где K – коэффициент, учитывающий часть потерь в пазовой части обмотки и сердечнике статора, передаваемых воздуху внутри маши-ны (табл. 13.1); рМОСН – основные магнитные потери в сердечнике статора, Вт; D1 и l1 – внутренний диаметр и длина сердечника стато-ра, м;
·1 – коэффициент теплоотдачи с поверхности сердечника ста-тора внутреннему воздуху, Вт/(м2·°С), определяют по рис. 13.1.
Таблица 13.1
Средние значения коэффициента K в формуле (13.3)
Исполнение двигателя
по степени защиты
Число полюсов двигателя 2р


2
4
6
8
10
12

IP44, IP54
0,22
0,20
0,19
0,18
0,17
0,16

IP23
0,84
0,80
0,78
0,76
0,74
0,72


Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки ста-тора, °С,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.4)
здесь все размеры приведены в метрах; z1 – число пазов статора; П1 – расчетный периметр условной поверхности охлаждения паза статора, м: для полузакрытых трапецеидальных пазов (рис. 6.4)
13 EMBED Equation.3 1415, (13.5)
для прямоугольных полуоткрытых пазов (рис. 6.5)
13 EMBED Equation.3 1415; (13.6)
bИЗ1 – односторонняя толщина изоляции в пазу статора, м.
219


































Для всыпных обмоток bИЗ1 выбирают по табл. 4.6 или 4.7, для обмоток из провода прямоугольного сечения в полуоткрытых пазах
13 EMBED Equation.3 1415, (13.7)
где рШ , b – число элементарных проводников по ширине паза и ши-
рина элементарного проводника.
220
В формуле (13.4) для изо-ляции классов наревостойкости В и F принимают средний коэффи-циент теплопроводности пазовой изоляции
·ЭКВ = 0,16 Вт/(м·°С).
Значение среднего коэффи-циента теплопроводности внут-ренней изоляции
·ЭКВ /, Вт/(м·°С), катушки из круглого провода с учетом неплотной укладки про-водников и неполного исключе-
ния воздушных прослоек между проводами при пропитке опре-деляют по рис. 13.2 в зависимос-ти от соотношения диаметров провода d/dИЗ. Для обмоток из провода прямоугольного сечения
в формуле (13.4) принимают (b1 + b2) / (16
·ЭКВ /) = 0.
Перепад температуры в изо-ляции лобовых частей обмотки статора, °С,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.8)
здесь все размеры приведены в метрах; ПЛ1 – периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения лобовой части катушки обмотки статора, м, приближенно принимают ПЛ1
· ПП1; lЛ1 – длина лобовой части, м; bИЗЛ1 – односторонняя толщина изоляции лобовой части, м, значение bИЗЛ1 выбирают по табл. 4.6, 4.7, 4.9; при отсут-ствии изоляции лобовых частей bИЗЛ1 = 0.
В формуле (13.8) принимают значения коэффициентов тепло-проводности
·ЭКВ = 0,16 Вт/(м·°С);
·ЭКВ / по рис. 13.2. Для обмоток из провода прямоугольного сечения принимают hП1 / (12
·ЭКВ /) = 0.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых час-тей обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя, °С,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.9)
здесь lВЫЛ1 – длина вылета лобовой части обмотки статора, м; обо-
221
значения и размерность других величин соответствуют принятым в формулах (13.2), (13.3).
Среднее превышение температуры обмотки статора над темпе-ратурой воздуха внутри двигателя, °С,
13 EMBED Equation.3 1415. (13.10)
Среднее превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды, °С, определяют, пренебрегая пере-падом температуры в стенке станины вследствие ее малой толщины:
13 EMBED Equation.3 1415, (13.11)
где
· рВ / – сумма потерь, отдаваемая воздуху внутри машины, Вт; SКОР – расчетная поверхность охлаждения машины, м2;
·В – коэффи-циент теплоотдачи с поверхности корпуса охлаждающему возду- ху, Вт/(м·°С).
Для двигателей со степенью защиты IP23 отводимая внутрен-ним воздухом сумма потерь мощности, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.12) здесь
13 EMBED Equation.3 1415, (13.13)
здесь
· р – сумма всех потерь мощности, Вт, при номинальном ре-жиме и расчетной температуре обмотки (табл. 11.1); рЭ1, рЭ2 – элек-трические потери мощности, Вт, в обмотках при номинальном ре-жиме и расчетной температуре обмоток (табл.11.1).
Расчетная поверхность охлаждения корпуса двигателей со сте-пенью защиты IP23 относительно невелика и принимается пример- но равной поверхности станины, м2,
13 EMBED Equation.3 1415. (13.14)
Для двигателей со степенями защиты IP44, IP54 из
· рВ / исклю-чают мощность, потребляемую вентилятором наружного обдува, ко-торая составляет примерно 0,9 суммы полных механических потерь:
13 EMBED Equation.3 1415, (13.15)
где
· р / – рассчитывают по формуле (13.13).
В двигателях со степенями защиты IP44, IP54 основной отвод
222
тепла идет с оребренной внешней поверхности станины и расчетная поверхность охлаждения, м2, включает в себя поверхность ребер:
13 EMBED Equation.3 1415, (13.16)
где ПР – условный периметр поперечного сечения ребер станины, м, определяют по рис. 13.3.
Значения коэффициента теплоотда- чи
·В с поверхности корпуса в форму- ле (13.11) находят по рис. 13.4, 13.5.
Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окру-жающей среды, °С,
13 EMBED Equation.3 1415. (13.17)
Вследствие приближенного характера расчета превышение температуры обмот-
ки
·(1 должно быть на 10 % меньше предельно допустимого значе-ния
·( ДОП. Для изоляции класса нагревостойкости В
·( ДОП = 80 °С; класса нагревостойкости F
·( ДОП = 100 °С.
















223













Превышение температуры обмотки фазного ротора над темпе-ратурой окружающей среды рассчитывают аналогично.
Превышение температуры внешней поверхности сердечника ро-тора над температурой воздуха внутри машины, °С,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.18)
где рЭП2 – электрические потери в пазовой части обмотки ротора, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415. (13.19)
В формулах (13.18), (13.19) D2 и l2 – наружный диаметр и длина сердечника ротора, м;
·2 – коэффициент теплоотдачи с поверхности сердечника ротора внутреннему воздуху, Вт/(м2·°С), определяют по рис. 13.6 в зависимости от степени защиты двигателя; рЭ2 – электри-ческие потери в обмотке ротора, Вт, из табл. 11.1 при номинальном скольжении sН; lW2 – средняя длина витка обмотки ротора, м. Для защищенных двигателей (исполнение IP23) с аксиальной системой вентиляции (рис. 3.11) найденное по рис. 13.6,г значение
·2 следует увеличить в 3,5–4 раза.
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки рото-тора, °С,
13 EMBED Equation.3 1415 , (13.20)
здесь z2 – число пазов ротора; П2 – расчетный периметр условной поверхности охлаждения паза ротора, м:
224
для полузакрытых трапецеидальных пазов (рис. 7.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (13.21)
для прямоугольных полузакрытых пазов (рис. 7.2)
13 EMBED Equation.3 1415; (13.22)
bИЗ 2 – односторонняя толщина изоляции в пазу ротора, м, для всып-ных обмоток bИЗ2 выбирают по табл. 4.6, для стержневых обмоток из провода прямоугольного сечения в полузакрытых пазах
13 EMBED Equation.3 1415. (13.23)
В формулах (13.20)–(13.23) размеры паза b1, b2, hП2, bП2, hS2, hК, длина ротора l2, ширина стержня b приведены в метрах. Для всып-ных обмоток из провода круглого сечения принимают значения ко-эффициентов теплопроводности
·ЭКВ = 0,16 Вт/(м·°С),
·ЭКВ / по графи-ку рис. 13.2; для стержневых обмоток в формуле (13.20) принима-ют (b1 + b2) / (16
·ЭКВ /) = 0.
Превышение температуры наружной поверхности лобовых час-тей обмотки ротора над температурой воздуха внутри двигателя,°С,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.24)
здесь рЭЛ2 – электрические потери в лобовых частях обмотки рото-ра, Вт,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.25)
где рЭ2 – электрические потери в обмотке ротора, Вт, из табл. 11.1
при номинальном скольжении sН ; lЛ2 – длина лобовой части, м; lW2 – средняя длина витка, м; lВЫЛ2 – длина вылета лобовой части об-мотки ротора, м; обозначения и размерность других величин соот-ветствуют принятым в формулах (13.18), (13.19).
Перепад температуры в изоляции лобовых частей обмотки ро-тора, °С,
13 EMBED Equation.3 1415, (13.26)
здесь все размеры приведены в метрах; ПЛ2 – периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения лобовой части катушки обмотки ротора, м, приближенно принимают ПЛ2
· ПП2; lЛ2 – длина
225
лобовой части катушки, м; bИЗЛ2 – односторонняя толщина изоляции лобовой части, м, значение bИЗЛ2 выбирают по табл. 4.6 или 4.15; при отсутствии изоляции лобовых частей bИЗЛ2 = 0.
В формуле (13.26) принимают значения коэффициентов тепло-проводности
·ЭКВ / по графикам рис. 13.2,
·ЭКВ = 0,16 Вт/(м·°С). Для стержневых обмоток принимают hП2 / (12
·ЭКВ /) = 0.





























Среднее превышение температуры обмотки ротора над темпе-ратурой воздуха внутри двигателя, °С,
13 EMBED Equation.3 1415. (13.27)
226
Среднее превышение температуры обмотки ротора над темпе-ратурой окружающей среды, °С,
13 EMBED Equation.3 1415. (13.28)
Соотношение превышений температуры, найденного по форму-ле (13.28)
·(2 и предельно допустимого
·(ДОП, должно быть таким же, как и у обмотки статора.

14. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
Приближенный расчет вентиляции двигателя заключается в оп-ределении минимального расхода воздуха QB, необходимого для ох-лаждения машины, и расхода воздуха QВЕН, обеспечиваемого нагне-тательными элементами системы вентиляции. Сравнение расходов воздуха QB и QВЕН позволяет судить об эффективности охлаждения двигателя. Условие нормального охлаждения двигателя QВЕН > QB.
Расход воздуха, необходимый для охлаждения двигателя с ис- полнением по степени защиты IP23, м3/с,
13 EMBED Equation.3 1415, (14.1)
где
·рВ / – отводимые внутренним воздухом потери мощности по формуле (13.12), Вт;
·(В / – превышение температуры выходящего из двигателя (нагретого) воздуха над температурой входящего (холод-ного), °С, приближенно
·(В / = 2
·(В , где
·(В – по (13.11).
Расход воздуха, обеспечиваемый нагнетательными элементами, м3/с,
13 EMBED Equation.3 1415, (14.2)
где m – коэффициент, учитывающий суммарное действие всех нагне-тательных элементов, для машин с числом полюсов 2р = 2 принима-ют m = 2,6; с большим числом полюсов m = 3,15; n – частота враще-ния ротора двигателя, об/мин; nК, bК – число и ширина, м, радиальных вентиляционных каналов, при их отсутствии nКbК = 0; DA – внешний диаметр статора, м.
Полученное значение QВЕН должно быть не меньше QB, рассчи-танного по формуле (14.1).
Расход воздуха, необходимый для охлаждения двигателя с ис- полнением по степени защиты IP44 или IP54, м3/с,
227
13 EMBED Equation.3 1415, (14.3)
здесь kMT – коэффициент, учитывающий изменение условий теплоот- дачи с поверхности корпуса вследствие подогрева и рассеяния по-тока наружного охлаждающего воздуха по мере удаления от кожу-ха вентилятора,
13 EMBED Equation.3 1415, (14.4)
где m – коэффициент, определяемый по табл. 14.1; n – частота вра-щения ротора двигателя, об/мин; DA – внешний диаметр статора, м;
·рВ / – отводимые внутренним воздухом потери мощности по форму-
ле (13.15), Вт;
·(В – превышение температуры корпуса условно при-нимают равным определяемому по формуле (13.11) превышению температуры внутреннего воздуха, °С.
Таблица 14.1
Значения коэффициента m в формуле (14.4)
h, мм
Значения m


2р = 2

· 4


· 132
160 – 355
2,6
3,3
1,8
2,5


Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором, м3/с:
13 EMBED Equation.3 1415, (14.5)
где n – частота вращения ротора двигателя, об/мин; DA – внешний диаметр статора, м.
Рассчитанное по (14.4) значение QBEH не должно быть меньше найденного по формуле (14.3) значения QB.
228
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

К А Ф Е Д Р А Э П П






КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


А С И Н Х Р О Н Н Ы Й Д В И Г А Т Е Л Ь




ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА




Руководитель проекта ... ..
Разработал студент гр. ..









К Р А С Н О Я Р С К 229
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЗАДАНИЕ №
НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
студенту гр. .

Выполнить расчет и конструктивную разработку трехфазного
асинхронного двигателя с ... ротором со следую-
щими техническими данными:

1. Номинальная мощность ... кВт
2. Номинальное фазное напряжение .. В
3. Номинальная частота напряжения сети Гц
4. Номинальный КПД %
5. Номинальный коэффициент мощности . о.е.
6. Число полюсов машины ...
7. Высота оси вращения мм
8. Установочный размер по длине станины ..
9. Конструктивное исполнение по способу монтажа ...
10. Исполнение по способу защиты от воздействия окружаю-
щей среды .
11. Исполнение по способу охлаждения ...
12. Климатическое исполнение и категория размещения .
13. Класс нагревостойкости изоляции ...

Задание на курсовой проект выдано (. ( 20 г.
Руководитель проекта








Лит. Лист Листов
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Пояснительная записка








Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата


Разраб.





Проверил











Н.контр.





Утверд.






230
ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Задания на проект асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Обозначения: Р2Н – номинальная мощность; (Н – номинальный КПД;
Cos( Н – номинальный коэффициент мощности; 2р – число полюсов
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР



(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.


(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.





00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20


21
22
23
24




2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11,0
15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0
315,0


2,2
3,0
4,0
5,5




83,0
84,5
86,5
87,5
87,5
88,0
88,0
88,5
88,5
90,5
90,0
91,0
91,0
91,0
92,0
91,0
91,5
92,0
92,5
92,5
93,0


80,0
82,0
84,0
85,5




0,87
0,88
0,89
0,91
0,88
0,90
0,91
0,92
0,91
0,90
0,89
0,90
0,92
0,89
0,90
0,89
0,89
0,90
0,90
0,90
0,91


0,83
0,83
0,84
0,85




83,0
84,5
87,0
88,0
87,5
88,0
90,0
90,5
90,5
91,5
91,5
92,0
92,5
93,0
93,0
92,0
92,0
92,5
92,5
93,0
93,0


81,0
82,0
85,0
85,5




0,87
0,88
0,88
0,89
0,88
0,90
0,89
0,90
0,89
0,90
0,87
0,88
0,91
0,90
0,92
0,88
0,88
0,89
0,89
0,90
0,91


0,83
0,83
0,84
0,86
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41


42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
7,5
11,0
15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0
315,0


2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11,0
15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
87,5
87,5
88,5
89,5
90,0
91,0
91,0
92,0
92,5
93,0
93,0
92,5
93,0
93,5
94,0
94,5
94,5


81,0
81,0
82,0
85,0
85,5
86,0
87,5
88,0
90,0
90,5
91,0
91,5
0,86
0,87
0,88
0,88
0,90
0,89
0,90
0,90
0,90
0,90
0,91
0,90
0,90
0,91
0,92
0,92
0,92


0,73
0,76
0,81
0,80
0,81
0,86
0,87
0,87
0,90
0,90
0,89
0,89
87,5
87,5
90,0
90,5
90,5
92,0
92,5
92,5
93,0
94,0
94,0
93,5
94,0
93,5
94,0
94,5
94,5


81,0
81,0
82,0
85,0
85,5
88,0
88,0
89,5
90,0
90,0
91,0
92,5
0,86
0,87
0,89
0,89
0,87
0,87
0,89
0,89
0,89
0,88
0,89
0,91
0,93
0,91
0,92
0,92
0,92


0,74
0,76
0,81
0,80
0,81
0,83
0,85
0,85
0,83
0,85
0,85
0,85


231
Продолжение прил. 3
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР



(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.


(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.

54
55
56
57
58
59
60


61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78


79
80
81
82
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0


2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11,0
15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0


22,0
30,0
37,0
45,0
91,5
92,0
92,5
93,0
93,5
93,5
94,0


76,5
79,5
83,0
83,0
86,0
87,0
87,0
88,5
88,5
90,5
90,0
91,0
92,0
92,5
93,0
93,0
93,5
93,5



88,0
91,0
91,5
0,89
0,89
0,89
0,90
0,90
0,90
0,90


0,71
0,74
0,70
0,74
0,75
0,75
0,82
0,84
0,84
0,81
0,83
0,84
0,84
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85



0,81
0,78
0,78
92,5
92,5
93,0
93,0
93,5
94,0
94,5


76,5
79,0
83,0
83,0
87,0
87,5
89,0
89,0
90,0
90,5
92,5
92,5
92,0
93,0
93,0
93,0
93,5
93,5


86,5
88,0
91,0
91,5
0,86
0,90
0,90
0,92
0,90
0,90
0,90


0,71
0,74
0,70
0,74
0,75
0,75
0,82
0,81
0,81
0,81
0,78
0,79
0,86
0,87
0,85
0,86
0,85
0,85


0,80
0,81
0,78
0,78
83
84
85
86


87
88
89
90




91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104


105
106
107
55,0
75,0
90,0
110,0


45,0
55,0
75,0
90,0




22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0
315,0
400,0


18,5
22,0
30,0
92,0
92,0
92,5
93,5


90,5
91,0
91,5
92,0




88,0
90,0
91,0
91,0
91,0
92,0
92,0
93,0
93,0
94,0
94,5
94,5
94,5
95,0


88,5
90,0
90,0
0,79
0,80
0,83
0,83


0,75
0,75
0,76
0,76




0,88
0,91
0,91
0,91
0,90
0,90
0,88
0,86
0,88
0,90
0,90
0,91
0,92
0,92


0,87
0,88
0,84
92,0
92,0
92,5
93,0


90,5
91,0
91,5
92,0








92,5
92,5
93,0
94,0
93,5
94,5
95,0
94,5
95,0
95,0





0,79
0,80
0,83
0,83


0,75
0,75
0,76
0,76








0,88
0,89
0,87
0,87
0,87
0,89
0,89
0,90
0,92
0,92







232
Продолжение прил. 3
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР



(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.


(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.

108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119


120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0
315,0
400,0


18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0
90,5
91,0
92,0
92,5
93,5
93,5
93,0
93,5
94,0
94,0
94,5
94,5


87,0
88,5
90,0
90,5
91,0
92,5
93,0
92,5
92,5
93,0
93,5
94,0
94,0
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,90
0,91
0,91
0,91
0,91


0,85
0,87
0,88
0,88
0,87
0,87
0,87
0,89
0,89
0,89
0,89
0,90
0,90

91,5
93,0
93,5
94,0
94,5
94,0
94,0
94,0
94,5
94,5
94,5




90,0
90,5
91,0
93,5
94,0
93,0
93,0
93,0
93,5
94,5
94,5

0,86
0,87
0,88
0,88
0,87
0,90
0,92
0,91
0,91
0,91
0,91




0,83
0,84
0,83
0,83
0,84
0,90
0,90
0,90
0,89
0,90
0,90


133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145


146
147
148
149
150
151


152
153
154
155


15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0


45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0


55,0
75,0
90,0
110,0


86,0
87,5
89,089,5
90,0
91,0
92,0
92,0
92,5
93,0
93,0
93,5
94,0


90,0
90,5
91,0
91,5
92,0
92,5


90,5
91,0
91,5
92,0


0,80
0,80
0,84
0,82
0,81
0,81
0,81
0,85
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86


0,81
0,81
0,82
0,82
0,83
0,83


0,78
0,78
0,77
0,77




89,5
90,5
90,0
92,0
93,0
92,0
92,5
93,0
93,0
93,5
94,0




91,0
91,5
92,0
93,0


90,5
91,0
91,5
92,0




0,83
0,80
0,81
0,78
0,79
0,86
0,86
0,87
0,86
0,86
0,86




0,82
0,82
0,83
0,83


0,78
0,78
0,77
0,77


233
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Задания на проект асинхронного двигателя с фазным ротором
Обозначения: Р2Н – номинальная мощность; (Н – номинальный КПД;
Cos( Н – номинальный коэффициент мощности; 2р – число полюсов
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР



(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.


(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.




00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20


21
22
23
24



2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11,0
14,0
15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0


2,2
3,0
4,0
5,5








86,5
88,5

89,0
90,0
90,5
90,0
91,0
90,5
91,5




















0,86
0,87

0,88
0,87
0,87
0,87
0,88
0,90
0,86















75,0
77,0
80,0
82,0
85,0
86,0

88,0
89,0
89,5
89,0
90,5
91,0
91,5
92,0
92,5
92,5
93,0
93,0
93,5
93,5


70,0
72,0
78,0
81,0



0,81
0,81
0,82
0,83
0,84
0,85

0,86
0,88
0,87
0,86
0,86
0,87
0,89
0,86
0,88
0,90
0,91
0,90
0,91
0,92


0,71
0,73
0,77
0,76
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41


42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
7,5
10,0
11,0
13,0
15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0


5,5
7,5
11,0
15,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
82,5
84,5

85,5

88,0
88,0
89,0
89,0
90,5









80,0
82,0
85,5
86,0
86,0
87,0
88,5
89,0 –



0,77
0,76

0,80

0,81
0,80
0,85
0,84
0,87









0,70
0,70
0,72
0,70
0,73
0,82
0,81
0,80




85,0

86,0

87,5
88,0
88,5
89,0
89,5
90,0
90,5
91,0
91,5
92,0
92,5
93,0
93,5


80,0
82,0
85,0
86,0
86,5
87,0
88,0
89,0
89,5
90,0
90,5
91,0
0,76

0,81

0,81
0,81
0,78
0,84
0,83
0,87
0,86
0,88
0,89
0,90
0,88
0,89
0,90


0,70
0,70
0,72
0,71
0,74
0,81
0,81
0,80
0,80
0,84
0,85
0,85


234
Продолжение прил. 4
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР
№ за-
да-
ния

Р2Н ,
кВт
Серия 4А
Серия АИР



(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.


(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.
(Н ,
%
Cos( Н ,
о.е.

54
55
56




57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72


73
74
74
75
76
77
78
79
110,0
132,0
160,0




14,0
17,0
22,0
30,0
37,0
45,0 55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0
315,0
400,0


13,0
17,0
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0







86,5
88,0
87,0
88,0
90,0
90,0
89,5
90,0
91,5
92,0
92,0
92,5
93,0
93,0
93,5
94,0


83,5
85,0
88,0
88,5
89,0
89,5
91,0
91,5







0,85
0,87
0,86
0,81
0,88
0,88
0,87
0,88
0,87
0,90
0,88
0,88
0,89
0,90
0,90
0,90


0,81
0,82
0,81
0,82
0,86
0,86
0,88
0,85
91,5
92,0
92,5








88,5
89,0
89,5
90,0
90,5
91,0
91,5
92,0
92,5
93,0
93,5
94,0




87,5
88,0
88,5
89,0
89,5
90,0
0,85
0,84
0,84








0,88
0,89
0,87
0,87
0,87
0,90
0,89
0,88
0,89
0,90
0,90
0,90




0,81
0,82
0,86
0,87
0,88
0,86
80
81
82
83
84
85


86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99


100
101
102
103
104
105


107
108
109
110
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0
250,0


11,0
14,0
18,5
22,0
30,0
37,0
45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0
160,0
200,0


45,0
55,0
75,0
90,0
110,0
132,0


55,0
75,0
90,0
110,0
91,0
91,5
92,0
92,5
93,0
93,0


85,0
86,5
86,0
87,0
86,5
87,5
89,0
89,5
90,5
90,5
91,5
92,0
92,5
92,5


89,0
89,5
90,0
90,5
90,5
91,0


89,0
90,0
89,5
90,0
0,88
0,87
0,88
0,88
0,89
0,89


0,72
0,69
0,78
0,79
0,80
0,80
0,82
0,83
0,84
0,84
0,84
0,84
0,86
0,86


0,78
0,79
0,80
0,81
0,81
0,81


0,75
0,75
0,73
0,73
90,5
91,0
91,5
92,0
92,5
93,0




85
86
86,5
87,5
88,5
89,5
90,0
90,5
91,0
91,5
92,0
92,5














0,88
0,88
0,88
0,88
0,89
0,89




0,78
0,79
0,80
0,80
0,83
0,83
0,84
0,84
0,85
0,85
0,86
0,86
















235
ЛИТЕРАТУРА
1. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. – В 2-х
кн./ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев;
Под ред. И.П. Копылова. – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1993. –
Кн.1 – 464 с, Кн.2 – 384.
2. Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро/
В.И. Радин, Й. Лондин, В.Д. Розенкнопф и др.; Под ред. В.И. Ра-
дина. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 416 с.
3. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ Под общей ред.
И.П. Копылова и Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат. Т.1. 1993. –
456 с.
4. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э. Кравчик,
М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. – М.: Энергоиздат,
1982. – 504 с.
5. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов./
И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов Б.К. Клоков; Под ред. И.П. Копы-
лова. – 2-е изд. – М.: Энергия, 1980. – 496 с.
6. Асинхронные двигатели общего назначения/ Е.П. Бойко, Ю.В. Га-
инцев, Ю.М. Ковалев и др.; под ред. В.М. Петрова и А.Э. Крав-
чика. – М.: Энергия, 1980. – 488 с.
Кокорев А.С. Справочник молодого обмотчика электрических
машин. – 5-е изд., – М.: Высш. школа, 1979. – 232 с.
Обмотки электрических машин/ В.И. Зимин, М.Я. Каплан, М.М.
Палей и др. – Изд. 7. – Л.: Энергия, 1975. – 488 с.
Гурин Я.И., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических
машин. – М.: Энергия, 1978. – 480 с.
10. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование
электрических машин. – М.: Энергия, 1969. – 632 с.
11. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. – 2-е
изд., – М.: Высш. шк.; Логос; 2000. – 607 с.
Электрические машины: Асинхронные машины: Учеб. для вузов/
В.И. Радин, Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович. – М.: Высш. шк. 1988. – 607 с.
Стандарт предприятия: Общие требования к оформлению тек-ствых и графических студенческих работ. Текстовые материалы и иллюстрации. СТП КГТУ 01-01. КГТУ. Красноярск, 2001. – 48 с.
Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и
схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 288 с.
236
Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в элек-
трических машинах: Учеб для вузов по спец.“Электромеханика”/
Г.А. Сипайлов, Д.И. Санников, В.А. Жадан. – М.: Высш. шк., 1989.
– 239 с.
Охлаждение промышленных электрических машин/ А.И. Борисен-
ко, О.Н. Костиков, А.И. Яковлев. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 296 с.





237
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Задание на проектирование. Состав проекта. Общие рекомен-
дации 4
2. Серии асинхронных двигателей 6
3. Конструкция асинхронных двигателей 18
4. Элементы конструкции асинхронных двигателей 38
4.1. Станины 38
4.2. Магнитопроводы 46
4.3. Обмотки статоров 50
4.3.1. Устройство и изоляция обмоток статоров 50
4.3.2. Схемы обмоток статоров 58
4.3.2.1. Общие положения 58
4.3.2.2. Схемы однослойных трехфазных обмоток
статоров 59
Схемы двухслойных трехфазных обмоток
статоров 68
Схемы обмоток для механизированной
укладки 70
Рекомендации по выбору типа обмотки
статора 77
4.4. Обмотки роторов 78
4.4.1. Устройство и изоляция обмоток фазных роторов 78
4.4.2. Схемы обмоток фазных роторов 81
4.4.3. Обмотки короткозамкнутых роторов 86
4.5. Валы роторов 88
4.6. Подшипниковые щиты и подшипники 90
4.7. Вентиляционные узлы 97
4.8. Вводные устройства 100
4.9. Токосъемные устройства фазных роторов 104
5. Главные размеры двигателя 107
6. Расчет статора 115
6.1. Расчет обмотки статора 115
6.2. Расчет зубцовой зоны статора 123
7. Расчет ротора 135
7.1. Обмотка и зубцовая зона фазных роторов 135
7.2. Обмотка и зубцовая зона короткозамкнутых роторов 141
7.3. Сердечники роторов 150
238
8. Расчет магнитной цепи 151
8.1. Магнитная цепь асинхронной машины 151
8.2. Магнитное напряжение зазора 153
8.3. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора 153
8.4. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора 160
8.5. Магнитное напряжение ярма (спинки) статора 167
8.6. Магнитное напряжение ярма (спинки) ротора 168
8.7. Намагничивающий ток двигателя 170
9. Параметры двигателя для номинального режима 171
9.1. Параметры (сопротивления) обмотки статора 171
9.2. Параметры (сопротивления) обмотки фазного ротора 177
9.3. Параметры обмотки короткозамкнутого ротора 181
10. Потери мощности и КПД 185
11. Расчет рабочих характеристик 194
12. Пусковые характеристики 198
Расчет параметров обмотки короткозамкнутого ротора
с учетом вытеснения тока 198
Расчет параметров обмоток двигателя с учетом насы-
щения зубцов статора и ротора 205
12.3. Расчет пусковых характеристик двигателя 210
13. Тепловой расчет двигателя 217
14. Вентиляционный расчет двигателя 226
Приложения 228
Литература 235










30

б)

21

11

Рис. 3.2. Асинхронный двигатель с короткозам-кнутым ротором АИР80 (степень защиты IP54):
1 – вал; 2 – щит подшипни-ковый; 3 – болт крепления щита; 4 – прилив щита;
5 – вводное устройство;
6 – станина; 7 – прилив ста-нины для крепления щита; 8 – винт крепления кожуха вентилятора; 9 – кожух вен-

4

9

8

16

A
Увеличено

8

6

5

11

4

3

13

12

14

15

10

9

7

2

1

A

10

13 EMBED Equation.3 1415

тилятора; 10 – оребрение станины; 11 – табличка с техническими данны-ми двигателя; 12 – вентилятор из пластмассы; 13 – отверстие для крепле-ния; 14 – лапа; 15 – болт заземления; 16 – прокладка (шайба) резиновая

Рис. 3.1. Асинхронный дви-гатель с короткозамкнутым ротором 4АА80 (степень за-щиты IP44): 1 – вал; 2 – щит подшипниковый; 3 – шайба пружинная; 4 – подшипник;
5 – обмотка статора; 6 – шпиль-ка крепления щитов; 7 – при-лив щита; 8 – вводное устрой-ство; 9 – станина; 10 – сердеч-ник статора; 11 – сердечник ротора; 12 – обмотка ротора; 13 – лопатка ротора вентиля-ционная; 14 – винт; 15 – кожух вентилятора; 16 – вентилятор из алюминиевого сплава;
17 – табличка с техническими данными двигателя; 18 – лапа; 19 – болт заземления; 20 – оре-брение станины; 21 – сварной

21

20

шов в канавке на внешней поверхности сердечника статора

6

19

18

17

11

5

4

3

16

13

12

14

15

10

9

8

7

6

2

1

l1

l31

l10

d10

b10

Рис. 2.1. Основные установочные размеры двигателей на лапах

h

Рис. 3.8. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 4АН200 (степень защиты IP23):
1 – вал; 2 – крышка подшипниковая наружная; 3 – подшипник; 4 – крышка подшипниковая внутренняя;
5 – жалюзи для входа воздуха; 6 – диффузор (щиток, направляющий воздух); 7 – обмотка ротора; 8 – обмот-ка статора; 9 – вводное устройство; 10 – рым-болт; 11 – винт стопорный; 12 – сердечник статора; 13 – сер-дечник ротора; 14 – станина; 15 – болт крепления щита; 16 – щит подшипниковый; 17 – шайба пружинная; 18 – лапа; 19 – жалюзи на выходе воздуха; 20 – болт заземления; 21 – скоба; 22 – лопатка вентиляционная

22

20

19

18

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

17


5

29

Рис. 3.7. Асинхронный двигатель с фазным ротором 4АК225 (АИРФ225) со степенью защиты IP44 (IP54): 1 – вал; 2 – щит подшипниковый; 3 – палец щеточный с щеткодержателями; 4 – станина; 5 – вводное устройство; 6 – сердечник статора; 7 – сердечник ротора; 8 – обмотка статора; 9 – обмотка ротора; 10 – диф-фузор; 11 – вентилятор из алюминиевого сплава; 12 – кожух вентилятора; 13 – лапа; 14 – болт заземления;
15 – перегородка вращающаяся (диск) с лабиринтными уплотнениями; 16 – токоотвод от обмотки ротора к контактным кольцам; 17 – кожух контактных колец; 18 – узел контактных колец



18


17

16

15

14

13

12

11

2

10

9

8

7

6

4

5

4

3

2

1

Рис. 3.6. Асинхронный дви-гатель с короткозамкнутым ротором АИР280 (степень защиты IP54): 1 – вал; 2 – под-шипник; 3 – масленка; 4 – щит подшипниковый; 5 – вводное устройство; 6 – обмотка ста-тора; 7 – нажимная шайба;
8 – станина; 9 – сердечник ста-тора; 10 – сердечник ротора; 11 – обмотка ротора; 12 – ло-патка ротора вентиляционная;

13 – вентилятор внутренний; 14 – кожух вентилятора; 15 – вентилятор на- ружный из алюминиевого сплава; 16 – оребрение станины; 17 – лапа; стрелкой показана циркуляция воздуха внутри машины


2

15

14

3

4

13

12

11

10

9

8

3

7

6

5

4

2

1

17

16

Рис. 3.5. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 4А315 (степень защиты IP44): 1 – вал; 2 – диск; 3 – кольцо направляющее; 4 – щит подшипниковый; 5 – кольцо бандажное; 6 – трубка; 7 – шайба нажимная; 8 – палец нажимной; 9 – сердечник статора; 10 – сердечник ротора; 11 – шпонка кольцевая; 12 – кольцо упорное; 13 – обмотка статора; 14 – масленка; 15 – вентилятор; 16 – кожух вентилятора; 17 – подшипник; 18 – шпонка; 19 – буртик; 20 – жалюзи; 21 – вводное устройство

21


20

19

14

A

18


17

16


15


14


13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

3


2


A
Увеличено

Рис. 3.4. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АИР225 (степень защиты IP54): поз. 1–23 соответствуют обозначениям к рис. 3.3; 24 – ребро внутреннее подшипникового щита; 25 – диффузор (щиток возду-хонаправляющий); 26 – прилив станины в виде утолщенного ребра для крепления подшипниковых щитов

26

26

25

24

15

23

21

20

19

17

16

5

12


11


10


9


8


7


6


5


4


3


2

1

Рис. 3.3. Асинхронный двигатель с короткозам-кнутым ротором 4А160 (степень защиты IP44):
1 – вал; 2 – крышка под-шипниковая наружная;
3 – подшипник; 4 – крышка подшипниковая внутрен-няя; 5 – щит подшипнико-вый; 6 – обмотка ротора;
7 – обмотка статора;
8 – вводное устройство;
9 – рым-болт; 10 – сердеч-ник статора; 11 – сердеч-ник ротора; 12 – станина;
13 – лист статора крайний; 14 – лист статора изолиру-ющий; 15 – болт крепления щита; 16 – кожух вентиля- онвентилятора; 16 – вентилятор из алюминиевого сплава;
17 – табличка с техническими данными двигателя; 18 – лапа; 19 – болт заземления; 20 – оре-брение станины; 21 – сварной


тора; 17 – вентилятор из алюминиевого сплава; 18 – втулка; 19 – кольцо стопорное; 20 – шпонка; 21 – лопатка вентиляционная; 22 – груз балансиро-вочный; 23 – болт заземления; 24 – ребро; 25 – скоба; 26 – винт стопорный

23

22

21

20

19

18

17

16

5

15

14

13

12


11


10


9


8


7


6


5


4


3


2

1

8

26

25

23

24

5

16

6

17

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

6

15

16

17

18

19

20

21

22

31

Рис. 3.9. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АИРН250 (степень защиты IP23):
1 – вал; 2 – крышка подшипниковая наружная; 3 – подшипник; 4 – крышка подшипниковая внутренняя;
5 – болт крепления щита; 6 – щит подшипниковый; 7 – табличка с техническими данными двигателя;
8 – рым-болт; 9 – вводное устройство; 10 – сердечник статора; 11 – сердечник ротора; 12 – обмотка статора;
13 – станина; 14 – обмотка ротора; 15 – диффузор (щиток, направляющий воздух); 16 – жалюзи для входа воздуха; 17 – болт крепления подшипниковых крышек; 18 – шайба пружинная; 19 – шпонка; 20 – болт за-земления; 21 – лапа; 22 – жалюзи на выходе воздуха


32

23


22

21

20

19

9

8

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

6

5

19

24

28

21

27

26

23

25

29

30

Рис. 3.10. Асинхронный двигатель с короткозамк-нутым ротором 4АН315 (степень защиты IP23):
1 – вал; 2 – крышка подшип-никовая наружная (капсула подшипника); 3 – шайба для снятия отработанной смаз-ки; 4 – подшипник; 5 – мас-ленка; 6 – болт крепления капсулы подшипника к щи-ту; 7 – щит подшипниковый; 8 – рама, установленная на заточке щита; 9 – болт креп-ления кожуха к раме; 10 – ко-жух; 11 – диффузор; 12 – крышка подшипниковая вну-тренняя; 13 – кольцо бандаж-ное; 14 – обмотка статора; 15 – сердечник статора; 16 – сердечник ротора; 17 – палец нажимной; 18 – шайба на-жимная с заточкой для по-садки сердечника в станину;


33

19 – жалюзи для входа воздуха; 20 – крюк для подъема двигателя (4 шт.); 21 – болт крепления подшипни-кового щита к станине; 22 – шпонка; 23 – вводное устройство; 24 – болт крепления внутренней подшипни-ковой крышки; 25 – планка, стягивающая сердечник; 26 – полустанина; 27 – болт заземления; 28 – стальная пластина для крепления статора к полустанине; 29 – болт; 30 – жалюзи на выходе воздуха




1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Рис. 3.11. Асинхронный двигатель с фазным ротором 4АНК200 (сте-пень защиты IP23) с аксиальной вентиляцией: 1 – вал; 2 – щит под-шипниковый с жалюзи на входе воздуха; 3 – вводное устройство; 4 – сер-дечник статора; 5 – сердечник ротора; 6 – обмотка статора; 7 – обмотка ротора; 8 – вентилятор; 9 – отводы от обмотки ротора к контактным кольцам; 10 – щит подшипниковый; 11 – палец щеточный с щеткодержа-телями; 12 – узел контактных колец; 13 – шина токопровода в централь-ном отверстии вала; 14 – кожух коробки контактных колец; 15 – жалюзи на входе воздуха в коробку контактных колец; 16 – коробка; 17 – жалю-зи на выходе воздуха из корпуса



Рис. 3.12. Асинхронный двигатель с фазным ротором АИРНФ225 (степень защиты IP23) с радиальной системой вентиляции: поз. 1–14 соответствуют обозначениям к рис. 3.9; 15 – отводы от обмотки ротора к контактным кольцам; 16 – центробежный вентилятор; 17 – жалюзи на входе воздуха; 18 – коробка контактных колец; 19 – палец щеточный с щеткодержателями; 20 – узел контактных колец; 21 – болт заземления;
22 – лапа; 23 – жалюзи на выходе воздуха из корпуса


6

15

16

17

18

19

20

22

23

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

21

23

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

8

9

24


19

1

2

3

4

5

6

7

20

21

22

37

Рис. 3.13. Асинхронный двигатель с фазным ротором 4АНК315 (степень защиты IP23) с ради-
альной системой вентиляции: поз. 1–19 соответствуют обозначениям рис. 3.10; 20 – обмотка ротора;
21 – коробка контактных колец; 22 – узел контактных колец; 23 – шпонка; 24 – вводное устройство


Рис. 4.1. Осевое сечение стенки литой станины (степень защиты
IP44, IP54) при литье в песчаную форму (а) и металлический ко-киль (б): 1 – посадочная часть; 2 – заходная часть; 3 – кольцевая заточка для центрирования подшипникового щита; 4 – канавка для кольцевой шпонки

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

б)

13 EMBED Equation.3 1415

3

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

2

1

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

а)

3

2

4

1

Линия разъема литейной формы

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Рис. 4.2. Сечения ребер станины
с горизонтально-вертикальным (а) и радиальным (б) оребрением




bРО




·Р



bРВ

б)

а)




·Р



bРВ

bРО


·Р



13 EMBED Equation.3 1415

1

2

3

4

5

6

Центр станины

Рис. 4.3. Сечение станины двигателя серии АИ со степенью защиты IP23:
1 – стенка; 2 – продольное ребро; 3 – жа-
люзи; 4 – заточка для центрирования подшипникового щита; 5 – отверстия с резьбой для крепления щита; 6 – кре- пежные отверстия в лапах

5

4

1

2

1

1

1

2

3

Рис. 4.5. Рым-болт

h1

d2

l1

d4

d3

l

h2

d

d1

Рис. 4.4. Сварная полустанина двигателя с высотой оси вращения 280–355 мм (степень защиты IP23): 1, 2 – стойки; 3 – полуцилиндри-ческие обшивки; 4, 5 – кольцевые заточки; 6 – осевые ребра; 7– лапы;
8, 9 – отверстия с резьбой для крепления кожуха и торцевого щита;
10 – крепежные отверстия в лапах

9

7


5

4

3

2

1

3

10



7


8

6

4

5

3

1

2

2

1

3

1;2

Общая толщина изоляции полукатушки (без учета витковой)

Общая толщина изоляции полукатушки (без учета витковой)


Средние полукатушки

1

8

7

1

6

5

4

3

2

1

Допуск на укладку обмотки

Общая толщина изоляции в пазу (без учета витковой и без высоты клина)

Крайние полукатушки группы

1 слой впол-на-хлеста

б)

C(W)

19

7

8

9

13

14

15

20

21

25

26

27

32

33

31

A(U)

B(V)


·к1


·к2


·к3

а)

C(W)

19

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

20

21

24

23

25

26

27

28

29

30

32

33

34

35

36

31

A(U)

Z(W)

B(V)

X(U)

Y(V)

22

Рис. 4.6. Диаграммы векторов пазовых (а) и катушечных (б) ЭДС
однослойной обмотки: z1 = 36; 2p = 4; y1 =
· = 9; q1 = 3; a1 = 1;
· = 20°


U1

V1

W1

U2

V2

W2

7

8

1

2

3

4

5

6

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

Первая катушка

Вторая катушка

Рис. 4.7. Схема трехфазной однослойной равносекционной
обмотки статора: z1 = 36; 2p = 4; q1 = 3; a1= 1; y1 =
· = 9



·ГР

-
·10

-
·11

-
·12


·1


·к1


·3


·к3


·к2


·2

а)

-
·12

-
·11

-
·10


·1


·к1


·к2


·2


·3


·к3

б)


·ГР

Рис. 4.8. Диаграммы ЭДС катушечной
группы однослойной равносекцион-
ной (а) и концентрической (б) обмоток



1

2

3

10

11

12

13

14

15

22

23

24

25

26

27

34

35

36

16

17

18

7

8

9

4

5

6

19

20

21

28

29

30

31

32

33

U1

V1

W1

U2

V2

W2

Рис. 4.9. Схема трехфазной однослойной концентрической (двухплос-костной) обмотки статора: z1 = 36; 2p = 4; q1= 3; a1 = 1; y1 = 7, 9, 11


5

6

11

12

17

18

23

24

25

26

31

32

7

8

1

2

3

4

13

14

19

20

33

34

15

16

21

22

27

28

29

30

35

36

U1

V1

W1

W2

U2

V2

9

10

Рис. 4.10. Схема трехфазной однослойной концентрической (двух-
плоскостной) обмотки статора: z1= 36; 2р = 6; q1= 2; a1 = 1; y1= 5, 7



























































































































































































































































































































4

25


C(W)

14


15


22


23


B(V)

12


193


20


A(U)

283


29


31


32


35


34


13

21


30


18


27


36


24


33


Y(V)

X(U)

Z(W)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

а)

19,20; 28

1,2 ;10

4; 13,14

22; 31,32

7,8; 16

25,26; 34

A(U)

C(W)

B(V)

в)

1

2

193


20


283


10

32


31


13

4

14

16


26


25


34


7

8

A(U)

C(W)

B(V)

б)

22


Рис. 4.13. Звезда пазовых (а) и катушечных (б, в) ЭДС трехфаз-
ной однослойной концентрической обмотки с q1= 11/2 (рис. 4.12)


Рис. 4.14. Схема трехфазной двухслойной петлевой (равносек-
ционной) обмотки статора: z1 = 36; 2p = 4; q1 = 3; a1 = 1; y1 = 7


U2

V1

W1

W2

U1

V2

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

6

5

4

3

2

1

8

7

Рис. 4.15. Схема (а) и звезда (б)
катушечных ЭДС двухслойной
петлевой (равносекционной) об-
мотки: z1 = 30; 2p = 4; q1 = 21/2; a1 = 1; y1 = 6;
· = 24°


б)

Y(V)

C(W)

B(V)

Z(W)

A(U)

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

X(U)

а)

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

6

5

4

3

2

1

8

7

W1

V1

W2

V2

U1

U2

2

1

nГ = 1 1

1

2

1

1

1

73

б)

низ


верх


низ


верх


низ


верх


низ


верх


Часть
паза

Номер паза

4

3

2

1

Номер
перехода

3

1

2

26

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

20

21

22

23

24

25

14

15

16

17

18

19

27

28

29

30

311

32

33

34

35

36

а)

31

5

8

36

35

34

33

32

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19


18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

6

4

3

2

7

1

U2

W1

V1

W2

U1

V2

Рис. 4.17. Деление катушечной группы (а) с q1 = 4 двухслойной
концентрической обмотки на две полугруппы (б) с q1П = 2


а)

12

11

10

9

6

5

4

3

2

1

8

7

2-я полугруппа

1-я полугруппа

12

11

10

9

6

5

4

3

2

1

8

7

б)

75

низ


верх


низ


верх


низ


верх


низ


верх


Часть
паза

Номер паза

4

3

2

1

Номер
перехода

3

1

2

26

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

20

21

22

23

24

25

14

15

16

17

18

19

27

28

29

30

311

32

33

34

35

36

б)

а)

W2

V2

U2

W1

V1

U1

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

6

5

4

3

2

1

8

7

Рис. 4.19. Сечение паза
фазного ротора:
1 – пазовая коробочка;
2 – прокладка; 3 – клин;
4 – обмоточный провод

4

3

2

1

б)

7

6

1

5

а)

3

2

4

Рис. 4.20. Торцевая часть фазного ротора со стержневой обмоткой:
1 – сердечник; 2 – пазовая коробочка (поз. 2 в табл. 4.15); 3 – лакоткане-слюдопласт ГИП-ЛСП-ЛСЛ толщиной 0,55 мм; 4 – стеклолента ЛЭС тол-щиной и шириной 0,2 Ч 20 мм; 5 – лента стеклянная бандажная ЛСБ тол-щиной и шириной 0,2 Ч 20 мм; 6 – стержни; 7 – хомутик; 8 – вентиляци-онная лопатка; 9 – отвод обмотки ротора к контактным кольцам; 10 – об-моткодержатель; 11 – вал ротора; 12 – кольцевая шпонка; 13 – медный клин; 14 – нажимная шайба


14

а)

11


12

10

9

8

7

6

5

3;4

2

1

в)

8

7

б)

7

6

13

Рис. 4.21. Схема одной фазы (а, б) и звезда (в) катушечных ЭДС двухслойной стержневой волновой обмотки фазного ротора: z2 = 24; 2p = 4; q2 = 2; y2П = y2З =
· = 6;
· = 30°; a2 = 1 (рис. а); a2 = 2 (рис. б)


б)

K2

K1

19н







Z(M)

Y(L)

X(K)

24

23

22

21

19

18

17


16


15


14


13


12


11

10

9

8

7

6

4

3

2

1

5

С(M)

А(K)

в)

24

23

22

21

20

19

18

17


16


15


14


13


12


11

10

9

8

7

6

4

3

2

1

5

С(M)

В(L)

А(K)



20н

y2ЗУ

18

10

17

16

15

14

13

12

11

9

8

7

6

5

4

3

24

23

22

21

20

19

2

1

y2З

y2П

2 обход

1 обход

M1

L1

K2

K1

19н







14в



а)



















































































26
25




·Л2

R3


·Л2ОС

б)



R5



·Л2

bКЛ

2

3

1

hЛ2





lЛ2

bКЛ

1

4

2

hЛ2





lЛ2

dЦ0

в)

55°±10°

9

C

C

4

7

8

3

2

d3

C – C





45°

45°

45°

7

9

8

3

2

d3

6

8

5

2

1

d2

d1

б)

d1

dВШ

hШП

bШП

Повернуто

A – A

I

45°

2

А

А

5

4

3

2

d3

d2

d1

1

0,3

R

Увеличено

I

а)

7

б)

7

6

5

1

2

7

7

в)

13

5

12

6

1

а)

3

2

4

1

г)

6

14

13

11

10

15

9

8

5

1

12

Рис. 4.26. Подшипники качения: шариковый (а); роликовый (б)

б)

B

r

D

d ( d2 )

а)

B

d ( d2 )

D

r

Рис. 4.27. Вентилятор двигателя с h = 80 мм из алюминиевого сплава: 1 – несущий диск; 2 – лопатка; 3 – втулка; 4 – винт или болт с гайкой

3

2

1

4

4

3

2

3

2

1

Рис. 4.28. Схемы вентиляционных узлов двигателей со степенью защиты IP44, IP54 при числе полюсов машины: 2р
· 4 (а); 2р = 2 (б)

б) 2p = 2



DКВН



LКОЖ

a3

bВЕН

DВЕН

DСЕТ

a2


·2

R


·5


·СЕТ

a) 2p
· 4

LКОЖ



DКВН

DВЕН

DСЕТ

D/ВЕН



a3

bВЕН

a1


·КОЖ


·3


·4

a2


·1


·2


·СЕТ

Рис. 4.29. Фрагменты кожухов вентиляторов асинхронных двигате-лей со степенью защиты IP44, IP54 серии 4А: с h = 71–132 мм (а),
с h
· 132 мм (б); серии АИ (в)

в)

б)

а)

Рис. 4.30. Вводное устройство дви- двигателя АИР80 с горизонтально-вертикальным оребрением станины: 1 – стенка корпуса; 2 – крышка; 3 – штуцер; 4 – панель; 5 – винт крепле-ния панели; 6 – контактные шпильки; 7 – отводы обмотки статора; 8 – изо-лирующая трубка; 9 – отверстия в станине; 10 – прилив корпуса с вин-том заземления; 11 – резиновая про-кладка; 12 – пробка; 13 – уплотнение пробки и штуцера

13

10

7

9

9

4

5

12

13

10

6

11

2

1

3

11

4

12

13

9

7

5

8

13

6

Рис. 4.31. Вводное устройство двига-теля 4АА80 с радиальным оребрени-ем станины: 1 – корпус; 2 – патрубок; 3 – штуцер; 4 – панель; 5 – винт крепле-ния панели; 6 – контактные шпильки;
7 – отводы обмотки статора; 8 – изоли-рующая трубка; 9 – болт заземления;
10 – резиновая прокладка; 11 – крышка; 12 – резиновое уплотнение; 13 – отверс-тие в станине; 14 – винт крепления кор-пуса к патрубку; 15 – винт крепления патрубка к станине; 16 – площадка ста-нины; 17 – отверстие в патрубке

6

9


14


15

15

5

5

14


16


7

13


17

13

10

8

8

6

14

5

4

12

3

11

2

1

9

15

2

1

11


9

8

7

4

2

3

ка; 9 – резиновое уплотнение; 10 – винт крепления корпуса к патрубку; 11 – резиновая прокладка


11


6

7

2

1

10


5


Рис. 4.32. Вводное ус-тройство двигателей с высотами оси враще-ния 160–250 мм:
1 – корпус; 2 – патрубок; 3 – штуцер; 4 – панель; 5 – винт крепления па-нели; 6 – шпильки кон-тактные; 7 – отводы об-мотки статора; 8 – крыш-

6

Рис. 4.33. Узел контактных колец двигателей с высотой оси вращения h
· 250 мм (а) и высотами оси вращения h = 280–355 мм (б): 1 – кольцо
контактное; 2 – лопатка венти-ляционная; 3 – отверстие; 4 – фланец; 5 – стяжная шпилька; 6 – дистанционная изолирую-щая втулка

5

4

1

3


2

1

б)

а)

Рис. 5.1. К выбору внеш- него диаметра статора DA

h2

h1

h


·CТ

DA

0,8


Рис. 5.2. Значения коэффициента kЕ

2р = 12

10

8

6

4

2р = 2

DА,м



0,6

0,4

0,3

0,2

0,15

0,1

0,08

1,00

0,98

0,96

0,94

0,92

0,90




































































0,6

2p = 10; 12

2p = 8

2p = 6

2p = 4

2p = 2

2p = 10; 12

2p = 4

2p = 2

2p = 8

A·10–3,
А/м

B
·, Тл

2p = 6

2p = 6; 8

2p = 4

2p = 2

0,88

Рис. 5.4. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей с ко-роткозамкнутым ротором (исполнение по степени защиты IP23) при высотах оси вращения: h = 160–250 мм (а); h
· 280 мм (б).

2p = 4

2p = 2

0,26

30

A·10–3,
А/м

DА, м

0,42

0,38

0,34

0,30

60

50

40

a)

0,84

0,80

0,76

2p = 6; 8

DА, м

0,66

0,62

0,58

0,54

0,5

0,9

60

50

40

B
·, Тл

0,88

0,84

0,80

0,76

0

0

б)

а)

2

1

10

8

6

4

2




·

h
· 280 мм

h
· 250 мм

2

1

10

8

6

4

2




·

Рис. 5.6. К выбору воздушного зазора асинхронных двигателей

D1, м

h
· 280 мм

2p = 2

2p = 10;12 8

2p = 6; 8

0

1

2

0

0,2

0,4


·, мм

h
· 250 мм

2p = 2

2p = 4

2p = 6

2p = 4

2p = 8

Рис. 6.1. Зубцовые деления статора с обмоткой из провода:
1 – прямоугольного сечения; 2–4 – круглого сечения при высотах оси вращения: 2 – h
· 90 мм; 3 – 90 < h
· 250 мм; 4 – h
· 280 мм

1

4

3

2

0,2

0,1

tZ1, м


·, м

0,4

0,3

0

0,02

0,01

0

роторов с аксиальными каналами в сердечнике ротора (в);
IP23 при высотах оси вращения h = 160–250 мм (г); h = 280–355 мм (д).

Рис. 6.2. Средние значения про-изведения (AJ) асинхронных дви-гателей с короткозамкнутым ро-тором со степенями защиты: IP44 (IP54) при высотах оси вращения h
· 132 мм (а); h = 160–250 мм (б); h = 280–355 мм для продуваемых
мм;

2p = 10;12

2p = 8

2p = 6

2p = 2; 4

2p = 6; 8

2p = 2; 4

(AJ)·10–9,
А2/м3

д)

DА, м

0,66

0,62

0,58

0,54

0,5

260

220

180

2p = 8

2p = 6

2p = 4

2p = 2

(AJ)·10–9,
А2/м3

320

г)

DА, м

0,42

0,38

0,34

0,30

0,26

280

240

200

2p = 10;12

в)

DА, м

0,66

0,62

0,58

0,54

0,5

(AJ)·10–9,
А2/м3

190

170

150

2p = 8

2p = 6

2p = 2;4

б)

DА, м

0,45

0,40

0,35

0,30

0,25

(AJ)·10–9,
А2/м3

220

200

180

a)

2p = 4; 6; 8

2p = 2

DА, м

0,24

0,20

0,16

0,12

0,08

(AJ)·10–9,
А2/м3

170

150

130

110

2p = 8ч12

2p = 6

2p = 4

(AJ)·10–9,
А2/м3

2p = 6; 8

2p = 4

2p = 6; 8

2p = 4

(AJ)·10–9,
А2/м3

180

б)

DА, м

0,62

0,58

0,54

0,5

160

140

120

100

2p = 4

2p = 6

2p = 8

0,40

0,36

(AJ)·10–9,
А2/м3

140

a)

DА, м

0,32

0,28

0,24

0,20

0,16

120

100

80

60

Рис. 6.3. Средние значения произведения (AJ) асинхронных двигате-лей с фазным ротором со степенями защиты: IP44 (IP54) при высо-тах оси вращения h
· 250 мм (а); h = 280–355 мм (б); IP23 при вы-сотах оси вращения h
· 250 мм (в); h = 280–355 мм (г)


(AJ)·10–9,
А2/м3

в)

DА, м

0,42

0,38

0,34

0,30

0,26

200

160

120

г)

DА, м

0,66

0,62

0,58

0,54

0,5

260

2200

180

Рис. 6.4. К расчету размеров зубцовой зоны статора с полузакрыты-ми пазами с трапециевидной (а) или овальной (б) верхней частью

bZ1/

б)

а)




·1

D1



hП1

hS1

hПО



b2

b1

bS1

bZ1/

bZ1

b1



D1



hП1

hS1

hПО



b2

bS1

bZ1

bZ1//

bZ1//

125

Рис. 6.5. К расчету размеров зубцо-вой зоны статора с прямоугольны-ми полуоткрытыми пазами

30°

30°

hS1



bS1

bП1

hП1

bZ1MIN

hZ1/3

bZ1/3



D1



bП1

bZ1MAX

bZ2//

bZ2//



hПО

bZ2

bZ2 /

bS2

D2

b2

b1

hS2

hП2

а)



hПО

bZ2

bS2

D2

b2

b1

hS2

hП2

б)

45°

bZ2 /

Рис. 7.1. К расчету зубцовой зоны ротора с всыпной обмоткой



hПО

bZ2MAX

bS2

D2

bZ2MIN

bП2

hS2

hП2

45°

Рис. 7.2. К расчету зубцо-вой зоны фазного ротора со стержневой обмоткой

Рис. 7.3. Фазы литой обмотки короткозамк-нутого ротора



Фаза 1

Фаза 3

Фаза 2

Фаза 4

DКЛСР

DКЛСР

bКЛ

hКЛ

D2

a)

bКЛ

D2

hКЛ

б)

Рис. 7.4. Короткозамыка-ющие кольца роторов

Рис. 7.7. Лопаточные пазы короткозамкнутого ротора

б)

a)

bZ2MAX



h1Н



D2

hП2

hS2

b1Н

b2Н

bZ2Н

bZ2Н

bZ2MIN

bZ2Н

bZ2MIN

bZ2MAX



h1Н



D2

hП2

hS2

bZ2Н

b1Н

b2Н

bZ2Н

bZ2Н

Рис. 7.6. Трапецеидаль-ные пазы короткозамк-нутых роторов

h1

D2

hП2

hS2

b1

b2

bZ2MIN

bZ2MAX

Рис. 7.5. Трапецеидальные пазы роторов для литой короткозамкну-той обмотки двигателей с высотами оси вращения h < 160 мм (а); с h = 160–250 мм и 2р
· 4 (б); с h = 160–225 мм при 2р = 2 (в).

в)

h1

D2

hП2

hS2 /

bZ2

b1

b2

б)

hS2

h1

D2

hП2

hS2 /

bZ2

b1

b2

bS2

h1

D2

hП2

hS2

bZ2

b1

b2

bS2

а)

bZ2 /

bZ2 /

bZ2 /

bZ2//

bZ2//

bZ2//

4 (LА)

2 (hZ1)

1 (
·)

3 (hZ2)

5 (LJ)

2 (hZ1)

1 (
·)

3 (hZ2)

DJ =DB

D2

D1

DA

Рис. 8.1. Магнитная цепь пары полюсов асинхронного двигателя

Рис. 8.3. Кривые намагничивания сталей 2211, 2312, 2411 (для опреде-ления магнитного напряжения зубцовой зоны асинхронных двигателей)

kП = 3,0

2,8

2,0

2,4

1,6

1,2

0,8

0,4

kП = 0

HZ
·10 – 4,А/м

4,0

3,0

2,0

1,0

0

2,5

2,4

2,3

2,2

2,1

2,0

1,9

1,8

BZ, Тл

Рис. 8.2. Кривые намагничивания стали 2013 (для определения магнитного напряжения зубцовой зоны асинхронных двигателей)

kП = 3,0

2,8

2,0

2,4

1,6

1,2

0,8

0,4

kП = 0

HZ
·10 – 4,А/м

2,0

1,5

1,0

0,5

0

2,5

2,4

2,3

2,2

2,1

2,0

1,9

1,8

BZ, Тл

lП = l1(2)

lВЫЛ



bКТ

lВЫЛ

lП = l1(2)

lВЫЛ

lВЫЛ



bКТ

а)

б)

Рис. 9.1. Катушки однослойной (а) и двухслойной (б) обмоток

bКТ

lВЫЛ

lВЫЛ

bКТ

а)

б)


·

Рис. 9.2. Форма лобовых частей кату-шек всыпных обмоток при механизи-рованной (а) и ручной (б) укладке

bS1

b1



hS1

h1

h2

bИЗ

h1

h2

bS1

b1



hS1

bИЗ

bS1

bП1



hS1

bИЗ

h1

h2

h3

а)

б)

в)

Рис. 9.3. К расчету коэффициента магнитной проводимости
рассеяния пазов статора





b2

а)

б)

bS2

b1

hS2



h2

h1

bИЗ

bS2

b1

hS2

h2

h1

0,1b2

bS2

bП2

в)

hS2

h2

h1

bИЗ

h3

Рис. 9.4. К расчету коэффициента магнитной проводимости
рассеяния пазов фазного ротора

0,1b2

0,1b2

0,1b2

0,1b2

b1

b1

bS2

bS2

b2

hS2

h0

b2

hS2

h0

hS2 /

b2

b1

h0

hS2 /

b2

b1

h0

hS2 /

а)

б)

в)

г)

b1Н

b1Н

д)

b2Н

hS2

h0Н



0,1b2Н

b2Н

hS2

h0Н



0,1b2Н

е)





Рис. 9.5. К расчету коэффициен-та магнитной проводимости рас-сеяния трапецеидальных и лопа- точных пазов короткозамкнутого ротора с литой обмоткой

bS

tZ


·

B

B0

B
·

a)

bS /
·


·0

0

0,1

0,2

0,3

4

8

12

б)

Рис. 10.1. К расчету поверхностных потерь в асинхронной машине


·0


·1 (r12 + jx12 )


·1 (r1 + jx1 ) + j
·12 x2 /


·1

U1


·12

r2 /
s


·2 // =


·2 /

·1

а)

б)

U1


·0Р


·0А


·0


·2 /

·1


·1


·2//


·1

Рис. 11.1. Г-образная схема замещения приведенной асинхронной машины (а) и соответствующая ей диаграмма напряжений и токов (б)

(11.12)

(11.13)


·

P1,кВт

I1,A

Сos
·1

s

P2,кВт

sH

P2H

s

I1

P1

Сos
·1


·

0

Рис. 11.2. Рабочие характеристики

h1Н

в)

b1Н



b2Н

г)



qR

dC



hS2

bS2

qR

bS2

b2

b1

hS2

h1

qR

hC

b2

b1

h1


hS2 /

hC

qR

bR

bR

b2Н

b1Н

hS2 /



h1Н



bRH

hRH

hCH

hR

hCH

hRH

bRH

д)

е)

a)

б)

hC

Рис. 12.1. К расчету коэффициента kR

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5


·


·,
·КР


·


·КР

Рис. 12.2. Зависимости
· и
·КР от при-веденной высоты стержня
· (
·
·
· – 1 при
· > 4 и
·
· 0,089
· 4 при
· < 1)

Рис. 12.3. Зависимость
· / от
·
[
· /
· 3/( 2
· ) при
· > 4]

0

0,3

0,6

0,7

1,0

2,0

3,0


·


· /

0,4

0,5

0,8

0,9

1,0

bS

Насыщенные участки коронок зубцов

bSN = bS + cЭ

Рис. 12.4. К учету насыщения зубцов

0

2

4

6

8

ВФ
·, Тл

0,2

0,4

0,6

0,8


·
·

Рис. 12.5. Зависимость
·
· = f (BФ
·)

bS1

hS1

bS1

b1



hS1

а)

в)



bS1

hS1

bП1



bS1(bS2)

bП1(bП2)

b1



г)





д)

bS2

hS2

bS2

hS2

b1

bП2

е)

bS2

b1

hS2

hS2 /

б)

ж)

b1

hS2 /

з)

hS2 /



и)

Рис. 12.6. К учету влияния насыщения коронок зубцов

211

KX =

Рис. 12.7. Пусковые ха-
рактеристики двигателя

М*

I*1

I*1

М*

s

0

0,4

0,8

1

2

2

4

6

Рис. 12.7. Пусковые ха-
рактеристики двигателя

40

80

120

160


·1, Вт/(м2
·°С)

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

DА, м

2p = 2

a)

б)

0,54

0,58

0,62

0,66

DА, м

80

120

160

0,26

0,30

0,34

0,38

0,42

DА, м

г)

200

д)

Рис. 13.1. Средние значения ко-эффициента теплоотдачи
·1 асин-хронных двигателей на напряже-ние до 660 В со степенью защиты:
IP44, IP54 при высотах оси враще-ния h
· 132 мм (а), h = 160–250 мм (б), h = 280–355 мм для продувае-

мых роторов с аксиальными каналами в сердечнике (в);
IP23 при высотах оси вращения h = 160–250 мм (г), h = 280–355 мм (д).


·1, Вт/(м2
·°С)

2p = 4

2p = 6

2p = 8

80

120

0,26

0,30

0,34

0,38

0,42

DА, м

160


·1, Вт/(м2
·°С)

2p = 2

2p = 4

2p = 6

2p = 8

в)

60

80

100

120

0,5

2p = 2

2p = 4

2p = 6, 8

2p = 10

2p = 12


·1, Вт/(м2
·°С)

2p = 2

2p = 4

2p = 6

2p = 8

0,54

0,58

0,62

0,66

DА, м


·1, Вт/(м2
·°С)

70

90

110

130

0,5

150

2p = 2

2p = 4

2p = 6

2p = 8

2p = 12

2p = 10

0,6

0,7

0,8

0,9

d/dИЗ


·ЭКВ /, Вт/(м
·°С)

0,4

0,6

0,8

0,5

1,0

1,2

1,4

0,2

Рис. 13.2. Средние значения коэффициента теплопроводнос- ти
·ЭКВ / внутренней изоляции катушки из эмалированного провода круглого сечения

Рис. 13.3. Условный пе-риметр ребер станины

120

360

0,24

0,08

0,16

0

0,32

0,48

0,56

0,40

240

h,мм

ПР, м

a)

10

20

30

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

DА, м

2p = 6

2p = 2, 4

2p = 8


·B, Вт/(м2
·°С)

в)

0,54

0,58

0,62

0,66

DА, м


·B, Вт/(м2
·°С)

10

20

30

0,5

2p = 4

2p = 6

2p = 8

2p = 2

2p = 10

2p = 12

б)

10

20

0,26

0,30

0,34

0,38

0,42

DА, м

30


·B, Вт/(м2
·°С)

2p = 6

2p = 8

2p = 2, 4

Рис. 13.4. Средние значения коэф-фициента теплоотдачи
·В с по-верхности корпуса асинхронных двигателей с исполнениями по степени защиты IP44, IP54 и вы-сотой оси вращения h
· 132 мм (а), h = 160–250 мм (б), h = 280–355 мм для продуваемых роторов с акси-альными каналами в сердечнике ротора (в)

a)

0,54

0,58

0,62

0,66

DА, м


·B, Вт/(м2
·°С)

2p = 6

2p = 8

2p = 2, 4

2p = 10

2p = 12

б)

600

1000

0,26

0,30

0,34

0,38

0,42

DА, м

1400

2p = 2

2p = 4

2p = 6

2p = 8

600

800

1000

0,5


·B, Вт/(м2
·°С)

Рис. 13.5. Средние значения коэффициента теплоотдачи
·В с поверх-ности корпуса асинхронных двигателей с исполнением по степени за-щиты IP23 и высотами оси вращения h = 160–250 мм (а), h
· 280 мм (б)

80

100

120


·2, Вт/(м2
·°С)

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

DА, м

a)

б)

0,54

0,58

0,62

0,66

DА, м

г)

д)

Рис. 13.6. Средние значения коэф-фициента теплоотдачи
·2 с поверх-ности фазных роторов асинхронных двигателей на напряжение до 660 В с исполненями по степени защиты:
IP44, IP54 при высотах оси враще-ния h
· 132 мм (а), h = 160–250 мм (б), h = 280–355 мм для продувае-

мых роторов с аксиальными каналами в сердечнике (в);
IP23 при высотах оси вращения h = 160–250 мм (г), h = 280–355 мм (д).


·2, Вт/(м2
·°С)

2p = 4

2p = 6

60

100

0,26

0,30

0,34

0,38

0,42

DА, м

140


·2, Вт/(м2
·°С)

2p = 4

2p = 6

2p = 8

в)

200

400

0,5

2p = 4

2p = 6; 8

2p = 10; 12

0,54

0,58

0,62

0,66

DА, м


·2, Вт/(м2
·°С)

60

100

140

0,5

2p = 10

600

60

100

0,26

0,30

0,34

0,38

0,42

DА, м

140


·2, Вт/(м2
·°С)

2p = 4

2p = 6

2p = 8

2p = 4

2p = 6

2p = 8

2p = 10; 12

2р = 6 ( n 1= 1000 об/мин)

2р = 4 ( n 1= 1500 об/мин)

Степени защиты IP44, IP54

2р = 2 ( n 1= 3000 об/мин)

2р = 4 ( n 1= 1500 об/мин)

Степень защиты IP23

2р = 2 ( n 1= 3000 об/мин)

2р = 12 ( n 1= 500 об/мин)

2р = 10 ( n 1= 600 об/мин)

2р = 8 ( n 1= 750 об/мин)

2р = 12 ( n 1= 500 об/мин)

2р = 10 ( n 1= 600 об/мин)

2р = 8 ( n 1= 750 об/мин)

2р = 6 ( n 1= 1000 об/мин)

2р = 8 ( n 1= 750 об/мин)

2р = 8 ( n 1= 750 об/мин)

2р = 6 ( n 1= 1000 об/мин)

Степени защиты IP44, IP54

2р = 4 ( n 1= 1500 об/мин)

2р = 8 ( n 1= 750 об/мин)

2р = 10 ( n 1= 600 об/мин)

2р = 12 ( n 1= 500 об/мин)

2р = 6 ( n 1= 1000 об/мин)

Степень защиты IP23

2р = 4 ( n 1= 1500 об/мин)

0,7

0,8

0,9

B
·, Тл

2p = 4; 6; 8

2p = 2

16

20

24

0,9

A·10–3,
А/м

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

DА, м

2p = 2

2p = 4; 6; 8

а)

0,72

0,76

0,80

B
·, Тл

2p = 2

2p = 4

2p = 6; 8

34

38

42

0,30

0,34

0,38

0,42

DА, м

A·10–3,
А/м

30

0,26

2p = 2

2p = 4

2p = 6; 8

40

44

48

0,55

0,6

0,65

0,7

DА, м

36

0,5

2p = 4

2p = 6; 8

0,74

0,78

0,82

B
·, Тл

2p = 4

2p = 6–12

2p = 2

2p = 2

2p = 10; 12

в)

Рис. 5.3. Электромагнитные нагрузки асинхронных дви-гателей с короткозамкнутым ротором (исполнение по сте-пени защиты IP44, IP54) при высотах оси вращения:
h
· 132 мм (а); h = 160–250 мм (б); h
· 280 мм (в) для двигателей с продуваемым ротором

б)

A·10–3,
А/м



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native/Equation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 4233351
    Размер файла: 9 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий