Параметры асинхронной машины

ЛЕКЦИЯ № 9

«Параметры асинхронной машины»

Параметры рассмотренных схем замещения являются в то же время параметрами асинхронной машины. Они могут быть определены расчетным или опытным путем.

При определении их расчетным путем нужно иметь геометрические размеры машины (наружный и внутренний диаметры статора, то же для ротора, длину воздушного зазора между статором и ротором, их длины по оси, а также размеры пазов и зубцов статора и ротора) и ее обмоточные данные (числа витков, их средние длины, сечения проводников и шаги обмоток, числа пазов). Мы будем здесь рассматривать только основные методы расчета параметров, имея в виду установить их связь с геометрическими размерами машины и ее электромагнитными нагрузками.

Под последними понимаются индукции в отдельных участках магнитной цепи машины, линейная нагрузка (условная величина), А/см,

, (3-143)

плотности тока для статорной и роторной обмоток: и, А/мм².

а) Ток холостого хода и сопротивление Z₁₂.

Сопротивление Z ₁₂ ветви намагничивания (рис. 3-48) найдем, определив реактивную I _ср и активную I _са составляющие тока синхронизма I _с.

Реактивная составляющая I _ср, которая может быть названа намагничивающим током, практически равна реактивной составляющей I _ор тока холостого хода. Для ее определения нужно произвести расчет магнитной цепи машины, т. е. рассчитать н. с., могущую создать поток Ф, необходимый для наведения э. д. с..

Поток Ф находим по (3-77). По потоку Ф, зная сечения зубцов и ярм статора и ротора, определяем индукции в соответствующих участках магнитной цепи. Затем, пользуясь кривыми намагничивания для стали, из которой выполняется статор и ротор, находим для рассчитанных индукций напряженности поля и, умножая их на длины участков, находим магнитные напряжения этих участков.

Наибольшее магнитное напряжение приходится на воздушный зазор.,

При рассмотрении круговой диаграммы асинхронной машины (§ 3-17) мы увидим, что cos₁ двигателя зависит в основном от тока I _0р. Поэтому для улучшения cos₁ воздушный зазор  выбирается по возможности небольшим; при этом приходится считаться с необходимостью получить механически надежную машину, изготовление и установка которой не вызывают больших затруднений. Значения  для нормальных машин приведены в табл. 3-4.

Та6лица 3-4.
Воздушный зазор нормальных асинхронных машин

Мощность, кВт	До 0,2	0,2- -1,0	1,0- -2,5	2,5- -5	5- -10	10- -20	20- -50	50- -100	100- -200	200- -300
δ, мм при 3000 об/мин	0,25	0,3	0,35	0,4	0,5	0,65	0,8	1,0	1,25	1,5
δ, мм при 1500 500 об/мин	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,4	0,5	0,65	0,8	1,0

При определении тока холостого хода I ₀ нужно учесть еще его активную составляющую, соответствующую механическим потерям Р _мех (на трение вращающихся частей о воздух, в подшипниках и щеток о контактные кольца, если они имеются), а также пульсационным и поверхностным потерям в зубцах ротора и статора Р _с.д (при прохождении зубцов ротора под зубцами статора поле в них пульсирует с большой частотой, то же мы имеем для зубцов статора, кроме того, в сравнительно неглубоких поверхностных слоях зубцов ротора и статора получается неравномерное распределение поля из-за наличия пазов на противоположной части, изменяющееся при вращении ротора). Указанные потери покрываются за счет механической мощности, развиваемой ротором.

Таким образом, активная составляющая тока холостого хода

, (3-154)

где, и ток холостого хода

. (3-155)

Для нормальных машин в обычных случаях (2 p = 2 10)

. (3-156)

б) Активные сопротивления обмоток.

Сопротивление постоянному току фазы обмотки статора или фазного ротора рассчитывается, Ом,

(3-157)

где w — число последовательно соединенных витков;

а — число параллельных ветвей;

l _ср — средняя длина витка, м;

s_n — сечение проводника, мм².

Активное сопротивление r ₁ обмотки статора будет несколько больше рассчитанного по (3-157). Оно должно учитывать не только потери от прохождения тока по обмотке, но и потери, вызванные полями рассеяния статора. Однако различие между активным сопротивлением и сопротивлением постоянному току обмотки статора обычно невелико и можно принять r ₁ = r, а потери, вызванные полями рассеяния, учесть отдельно при определении к.п.д. машины.

Значение сопротивления в относительных единицах измерения (о.е.) соответственно при Р _н = 0,4-7-600 кВт.

Активное сопротивление r ₂ обмотки фазного ротора при нормальных режимах работы двигателя (при s < 5 10%) может быть принято равным сопротивлению постоянному току. При больших скольжениях для двигателей, имеющих на роторе двухслойную стержневую обмотку (при глубине паза примерно свыше 2 см), r ₂ заметно возрастает.

Приведение сопротивления r ₂ к обмотке статора делается по формуле

, (3-162)

так как m ₂ = Z ₂, w ₂ = 1/2, k ₀₂ = 1. Здесь также при малых скольжениях (s < 5 7%) r ₂, может быть принято равным сопротивлению постоянному току При больших скольжениях оно заметно возрастает, особенно при глубоких пазах на роторе (§ 3-19, в).

В обычных случаях значение r ₂ близко к значению r ₁.

в) Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток.

Определение потокосцеплений рассеяния, а следовательно, и индуктивных сопротивлений рассеяния х ₁ и х ₂ представляет собой сложную задачу, точное решение которой не представляется возможным. Поэтому при практических расчетах довольствуются приближенными методами, достаточная точность которых подтверждается опытом.

Индукционные линии поля рассеяния, например статора, условно делят на три группы; в соответствии с этим различают три вида рассеяния: пазовое, дифференциальное и лобовых частей обмотки.

Для упрощения расчетов иногда составляют эмпирические формулы, рассматривая вместо дифференциального рассеяния поле рассеяния между соседними коронками (внешними поверхностями) зубцов. Индукционные трубки этого поля проходят через воздушные зазоры и частично через коронки зубцов противолежащей части машины. Их магнитная проводимость определяется в основном длиной воздушного зазора.

При больших скольжениях (s > 0,10), при которых обычно в обмотках имеют место большие токи, х ₁ и х ₂ несколько уменьшаются, так как уменьшаются и х _д из-за насыщения тех стальных участков, по которым частично проходят индукционные трубки соответствующих полей рассеяния. Кроме того, х ₂ уменьшается из-за неравномерного распределения тока по сечению стержней обмотки ротора, с чем приходится считаться при глубоких пазах и высоких стержнях (§ 3-19, в).

Дата добавления: 2014-01-20