Magnetinės grandinė skaičiavimas

Pradiniai duomenys

Kai kurie pradiniai patikrinamojo skaičiavimo duomenys  gaunami atlikus asinchroninio variklio statoriaus ir rotoriaus magnetolaidžių geometrinius matavimus. Kursiniam darbui reikalingi šie duomenys:

asinchroninio variklio konstrukcijos variantas;

tinklo fazinė įtampa – U_f = 220 V;

statoriaus apvijų jungimo būdas;

tinklo įtampos dažnis – f = 50 Hz;

statoriaus ir rotoriaus magnetolaidžių elektrotechninio plieno lakštų storis - ∆ = 0,5 mm;

statoriaus lakštų izoliacija (pasirenkama pagal 2.2 lentelės duomenis);

statoriaus magnetolaidžio išorinis skersmuo – D_a = 349 mm;

statoriaus magnetolaidžio vidinis skersmuo – D = 183 mm;

statoriaus magnetolaidžio ilgis – l = 133 mm;

statoriaus magnetolaidžio dantų (griovelių) skaičius – Z = 36

visas griovelio aukštis – h_z = 29,7 mm;

mažasis griovelio plotis b₂ = 9,2 mm;

didysis griovelio plotis – b₁ = 12,4 mm;

griovelio prapjovos plotis – b_p = 3,7 mm;

griovelio prapjovos aukštis – h_p = 1 mm.

Asinchroninio variklio magnetolaidžio pagrindiniai geometriniai matmenys pateikti 1. pav.

Mažos ir vidutinės galios (iki 100 kW) asinchroninių variklių statorių grioveliai yra trapeciniai arba ovaliniai, pusiau uždari.

Pagal 3.1 lentelės duomenis pasirenkamas variklio sukimosi ašies aukštis h_a = 200 mm. Pagal šį dydį toliau nustatoma magnetolaidžio griovelio forma. Jeigu h_a < 180 mm, reikia pasirinkti ovalinį, o kai h_a ≥ 180 mm – trapecinį griovelį.

2. Magnetinės grandinė skaičiavimas

Pradedant skaičiuoti asinchroninio variklio statoriaus magnetinę grandinę, pirmiausia pasirenkamas oro tarpo magnetinio srauto tankis B_δ, o po to nustatomas šio srauto tankis atskirose magnetinėse grandinės dalyse ( statoriaus magnetolaidžio junge ir dantyse). Kuo didesnė asinchroninės mašinos galia, tuo didesnis ir oro tarpo magnetinio srauto tankis. Kai asinchroninių variklių galia pastovi, magnetinio srauto tankis mažėja mažėjant polių porų skaičiui p.

Asinchroninio variklio išankstinį oro tarpo magnetinio srauto tankį B_{δ i} galima pasirinkti iš 2.1 arba 2.2 paveiklų, o taip pat iš 2.1 lentelės duomenų. Pasirinkus tik vieną šio magnetinio srauto tankio vertę būtų labai maža tikimybė, kad ji pasitaikytų optimali. Todėl rekomenduojama atlikti mažiausiai bent trijų pasirinktų magnetinio srauto tankio B_{δ i} verčių, besiskiriančių viena nuo kitos ne daugiau kaip 0,1 T ir ne mažiau kaip 0,05 T, magnetinės grandinės skaičiavimus. Pvz.,

B_{δ 2} = 0,65 T (pasirinktas iš paveikslų arba lentelės), B_{δ 1} = 0,65 – 0,05 = 0,60 T ir

B_δ 3 = 0,65 + 0,05 = 0,70 T.

2.1 lentelė. Bendrojo naudojimo asinchroninių variklių minimalios magnetinio srauto tankio vertės

Pagal pateiktus variklio matmenis apskaičiuojamas galimas mažiausias polių skaičius:

artimiausias sveikasis lyginis skaičius;  (2.1)

Čia h_j – statoriaus jungo aukštis m :

h_j = 0,5·(D_a – D - 2·h_z); 

h_j = 0,5·(0,349 – 0,183 - 2·0,0297) = 0,0533 m

čia h_z – visas griovelio aukštis m:

trapecinio griovelio h_z = h + 0,5b₂ + h_p

ovalinio griovelio h_z = h + 0,5(b₁ + b₂) + h_p;

čia h – pagrindinis griovelio aukštis m.

h = h_z - 0,5b₂ - h_p

h = 0,0297 - 05·0,0092 – 0,001 = 0,0261 m

Poliaus žingsnis apskaičiuojamas taip:

π D / 2p.  (2.3)

m

Oro tarpo magnetinis srautas apskaičiuojamas taip:

(2.4)

čia α_δ – poliaus sanklotos koeficientas:

Magnetinio srauto tankis statoriaus dantyse apskaičiuojamas taip:

; (2.5)

T

T

T

Čia - poliaus žingsnio plotas m² :

; (2.6)

Q_z – dantų skerspjūvio plotas per poliaus žingsnį m² :

; (2.7)

m²

čia b_z – vidutinis skaičiuojamasis danties plotis m :

; (2.8)

m

kai griovelis ovalinis, , (2.9)

kai griovelis trapecinis, ; (2.10)

m

; (2.11)

m

k_Fe – plieno užpildos koeficientas, priklausantis nuo statoriaus magnetolaidžio lakštų storio ir izoliacijos (2.2 lentelė).

2.2 lentelė. Statoriaus magnetolaidžio plieno užpildos koeficientas k_Fe

Magnetinio srauto tankis statoriaus junge apskaičiuojamas taip :

; (2.12)

T

T

T

T

Čia Q_j – jungo skerspjūvio plotas m² :

Q_j = h_j l k_Fe (2.13)

Q_j =0,0533·0,133·0,95=0,00673 m²

Ne mažiau kaip trimis variantais (esant skirtingoms magnetinio srauto tankio B_{δ i} vertėms) atlikto magnetinės grandinės skaičiavimo rezultatai pateikiami 2.3 lentelėje

2.3 lentelė. Magnetinės grandinės skaičiavimo rezultatai

Tolesni skaičiavimai atliekami pagal variantą, atitinkantį 2.4 lentelės sąlygas, t.y. kai optimaliai panaudojamas elektrotechninis plienas (kai T, o B_z < 1,9 T arba kai T, o

B_j < 1,5 T). Dvipolių asinchroninių variklių magnetinio srauto tankis junge gali būti iki 1,7 T.

2.4 lentelė. Leistinos magnetinio srauto tankio vertės atskirose asinchroninio variklio dalyse