Как рассчитать обмотку статора асинхронного двигателя

Как рассчитать обмотку электродвигателя

Длительная эксплуатация асинхронных электродвигателей в режиме перегрузки или повышенное напряжение питающей сети в конечном итоге приводят к перегреву обмоток статора и возникновению межвитковых замыканий и пробою на корпус. В результате потребуется ремонт электрической машины с заменой статорных обмоток.

Если в документации на двигатель есть все обмоточные данные, то эта задача для квалифицированного персонала не составит особого труда. Но при отсутствии таковых восстановление электромашины становится более затруднительным. Перед перемоткой потребуется замерить диаметр обмоточного провода, посчитать количество витков в пазу, зарисовать схему расположения обмоток и их шаг, схему соединения обмоток и прочее.

Даже при сохранении необходимой исходной частоты вращения и мощности двигателя могут возникнуть затруднения, если в наличии не окажется провода нужного диаметра. Обмотка, выполненная проводом меньшего диаметра, будет изначально перегреваться даже в режиме номинальной нагрузки. При использовании проводников с большим диаметром существует вероятность того, что при сохранении исходного числа витков в катушке ее габариты не позволят уложить обмотку в пазы сердечника статора.

Кроме того, может возникнуть необходимость изменить частоту вращения ротора или величину питающего напряжения. Для этого требуется выполнить расчет обмотки электродвигателя.

Сущность этих расчетов сводится к нахождению оптимального соотношения между магнитными и электрическими характеристиками. Говоря более простым языком, требуется определить нужное количество витков для каждой фазы обмотки.

Какие данные нужны для расчета обмотки

Для выполнения расчетов необходимо предварительно очистить железо статора от остатков старой обмотки и изоляции. Важно помнить, что применение абразивных средств недопустимо. После этого производятся следующие замеры.

D — внутренний диаметр сердечника статора. Измерения выполняются штихмассом или штангенциркулем. Допускается использовать кронциркуль для внутренних измерений и масштабную линейку. Для большей точности делается несколько замеров, выполненных между центрами диаметрально расположенных зубцов, и вычисляется среднее значение.

Da – наружный диаметр сердечника по возможности измеряется с использованием штангенциркуля или кронциркуля для наружных замеров.

hс – высота тела статора определяется с помощью штангенциркуля.

l – полная длина сердечника. Замер производится масштабной линейкой по дну зубцов.

h – полная глубина зубца

Z1 – количество зубцов (пазов) статора.

Нужно учитывать форму и размеры пазов статора для последующего определения их объема.

Чтобы выполнить расчет обмотки асинхронного электродвигателя также нужно знать толщину электротехнической стали статора и тип ее изоляции, а также количество вентиляционных поперечных каналов, их ширину или диаметр (если таковые есть).

Обработка результатов измерений

Первоначально определяют величину полюсного деления. Этот параметр измеряется в миллиметрах и определяет длину части окружности внутренней расточки, на которой будет располагаться один полюс электродвигателя.

где p – количество пар полюсов

Далее определяется расчетная длина статора (l). Если в статоре отсутствуют вентиляционные каналы, то эта величина остается равной измеренной.Если в конструкции сердечника есть вентиляционные каналы, то для дальнейших расчетов из измеренной длины вычитается произведение количества пазов на их ширину. Однако в расчетах обмотки используется чистая длина стали lо, вычисляемая по формуле

Величина этого коэффициента (kо) зависит от толщины листов электротехнической стали и типа изоляции между ними.

Потом определяется площадь полюсного деления по формуле:

Площадь поперечного сечения всего тела статора высчитывают по формуле:

Число пазов на один полюс и фазу рассчитывают по формуле:

Формулы для определения площади пазов в зависимости от их формы есть на рис.2.

К сожалению, формат обзорной статьи не дает возможности полностью раскрыть эту тему, но зная данные и используя рекомендации из пособия Г.К. Жерве «Как рассчитать обмотку асинхронного двигателя» можно вычислить диаметр обмоточного провода, количество витков в катушках и подобрать шаг и схему их укладки. Следует помнить, что расчет обмотки однофазного электродвигателя имеет свои особенности.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.

Расчет схемы обмотки статора асинхронного двигателя онлайн.

Всем привет гости сайта » Помощь электрикам» сеголня хочу вам порекомендовать одну программу. Называется она «Витковое». С помощью этой программы вы можете спокойно рассчитать любой вид обмотки статора совершенно под любую мощность асинхронные двигателей. Путем несложных вводов исходных данных программа не только рассчитает параметры обмотки, но и и построит схему. Очень удобная штука. Кто заинтересовала — заходим сюда.

Всем привет гости сайта » Помощь электрикам» сеголня хочу вам порекомендовать одну программу. Называется она «Витковое». С помощью этой программы вы можете спокойно рассчитать любой вид обмотки статора совершенно под любую мощность асинхронные двигателей. Путем несложных вводов исходных данных программа не только рассчитает параметры обмотки, но и и построит схему. Очень удобная штука. Кто заинтересовала — заходим сюда.

Как рассчитать обмотку статора асинхронного двигателя

1. КОГДА И ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ПРОИЗВОДИТЬ РАСЧЕТ ОБМОТКИ СТАТОРА?

Если статор асинхронного двигателя по какой-либо причине подвергается перемотке, то во всех случаях, когда в его обмотку вносятся изменения от первоначального исполнения, хотя бы на первый взгляд и незачительные, их допустимость должна быть проверена расчетом.

Даже в самом простом случае, когда задачей перемотки является восстановление поврежденного двигателя с сохранением его первоначальных данных — напряжения, скорости вращения (числа оборотов в минуту), а следовательно, и мощности, может встретиться необходимость в расчетной проверке.

Так, например, может не оказаться в наличии проводника того диаметра и с той изоляцией, которые были до перемотки.

Если взять проводник меньшего диаметра, то обмотка будет перегреваться больше, чем до перемотки, следовательно, переметанный двигатель уже не будет способен отдать прежнюю мощность. Если же взять проводник большего диаметра, то может случиться, что прежнее число проводников нельзя поместить в паз; тогда нужно решить, допустимо ли уменьшение числа проводников по сравнению с первоначальным, а ответ даст только расчет.

Немного сложнее случай, когда требуется перемотать двигатель на новое напряжение с сохранением прежней скорости вращения. Однако и в этом случае нельзя огра­ничиваться только пересчетом числа витков обмотки про­порционально напряжению; диаметр проводчика должен быть выбран так, чтобы сразу, не производя проб, получить хорошее заполнение паза — не слишком слабое, чтобы в пазах не оставалось неиспользованного места, и не слишком плотное, чтобы обмотка могла быть вложена в пазы.

При перемотке статора на низшее напряжение в некоторых случаях удается еще немного повысить мощность двигателя, а при перемотке на высшее напряжение следует проверить, не нужно ли несколько ограничить мощность двигателя, чтобы не подвергать его чрезмерному перегреванию.

Тем более необходим расчет при перемотке на новую скорость вращения. Здесь вопрос о напряжении уже не является существенным, так как совершенно безразлично, будет ли оно сохранено прежним или изменено; объем расчета от этого не зависит.

Такой же объем имеет расчет и в том случае, когда прежняя обмотка совершенно отсутствует. Если на двигателе сохранился его заводский щиток, т. е. известны первоначальные данные — мощность, напряжение, ток, скорость вращения, и если требуется восстановить его по этим данным, они могут помочь при расчете. Однако не всегда легко выполнить такую задачу — современные высокоиспользованные электродвигатели являются продуктом очень кропотливого расчета, и даже небольшие отклонения от него приводят к понижению мощности. Будет уже неплохо, если от перемотанного двигателя удастся получить 85 — 90% первоначальной мощности.

Наиболее труден тот случай, когда на машине не сохранился заводский щиток и поэтому ее данные совершенно неизвестны. В этом случае в задачу расчета входит также приближенное определение мощности, которую сможет развить двигатель, намотанный на заданные напряжение и скорость вращения; более точно эта мощность может быть определена только после испытания перемотанного двигателя на нагревание под нагрузкой.

Настоящее краткое руководство построено именно для такого, наиболее трудного, случая; применить его для более простых случаев не представляет каких-либо затруднений.

Сущность основной части расчета всякой электрической машины состоит в нахождении наилучшего соотношения между магнитными и электрическими нагрузками ее частей. В применении к перемотке статора асинхронного двигателя это сводится к наиболее удачному выбору числа витков в каждой фазе обмотки. Если это число слишком мало, то магнитные нагрузки будут чрезмерно велики, а электрические нагрузки — недостаточны. Если же, наоборот, число витков слишком велико, то магнитные нагрузки окажутся заниженными, но зато электрические — чересчур высокими. И то, и другое плохо. Как же найти нужное равновесие? Его нельзя определить отвлеченно; необходимо воспользоваться опытом постройки огромного количества двигателей, накопленным за долгие годы, и сравнить с ним результаты расчетов, полученных на основании проб. Следует заранее предупредить, что далеко не всегда бывает легко выбрать наилучшее решение; одна проба оказывается лучшей по одним признакам и худшей по другим; другая проба — наоборот.

Верным решением задачи будет то, которое имеет меньше всего отклонений от данных практики, и сами эти отклонения невелики.

Как рассчитать обмотку статора асинхронного двигателя

Чтобы дать полное и законченное представление о ходе расчета обмотки статора, здесь приводится еще раз вся последовательность расчетных операций с необходимыми пояснениями.

А. Задание

1. Исполнение двигателя: закрытый — без обдува или с обдувом наружной поверхности, открытый или защищенный — с нормальной или усиленной вентиляцией.
2. Требуемое напряжение при соединении фаз в треугольник U ф [в] или в звезду
   U л = 1,73 U ф [в].
3. Требуемая скорость вращения магнитного поля п 0 [об/мин].
4. Число пар полюсов

р =	3000	;
	п 0

Б. Обмер сердечника статора

5. Число пазов статора Z 1 (по счету).

6. Размеры пазов статора по рис. 3; в том числе полная глубина паза h п [мм] (по обмеру).

7. Ширина зубца b з [мм] (по обмеру).

8. Число n к и ширина b к [мм] поперечных, или число рядов m к и диаметр d к [мм] продольных вентиляционных каналов (по счету и обмеру).

9. Толщина листов стали сердечника Δ [мм] (по подсчету числа листов на определенной длине).

10. Род изоляции листов стали: бумага, лак, без изоляции.

В. Обработка результатов обмера

1. Полюсное деление

τ =	πD	[мм].
	2р

2. Расчетная длина статора:

а) при отсутствии поперечных вентиляционных ка налов

б) при наличии поперечных вентиляционных каналов

3. Площадь полюсного деления

4. Коэффициент заполнения стали k 0 (по табл. 1).

5. Чистая длина стали статора

6. Высота тела статора (если недоступна для измерения)

h c =	1	(D н — D — 2 h п ) [мм] .
	2

7. Площадь поперечного сечения стали тела статора:

а) при отсутствии продольных вентиляционных каналов

б) при наличии одного ряда продольных вентиля­ционных каналов

Q c = (h c —	2	d к ) l 0 [мм 2 ] .
	3

8. Число пазов на полюс и фазу

q =	Z 1	;
	6р

9. Площадь поперечного сечения стали зубцов

10. Площадь поперечного сечения паза Q п [мм 2 ] (по соответствующей формуле рис. 3).

Г. Расчет числа витков в фазе

1. Тип обмотки (катушечная, цепная, двухслойная).
2. Шаг обмотки у (только для цепной и двухслойной обмоток). Обычно y ≈ 2,4 q.
3. Обмоточный коэффициент k(пo табл. 3 или 4).
4. Предварительное значение индукции в зазоре В в [гс] (в зависимости от размеров двигателя — в пределах от 5000 до 9000 гс).
5. Предварительное число витков в фазе

q =	Z 1	;
	6р

B в =	68 600 000 U ф	[гс].
	k w Q в

B з =	Q в	B в [гс].
	Q з

B с =	0,32 Q в	В в [гс].
	Q c

Д. Расчет диаметра проводника

1. Число параллельных ветвей а (для однослойных обмоток обычно а = 1; для двухслойных обмоток выбирается по соображениям укладки проводников в пазы).
2. Коэффициент заполнения паза f п (в зависимости от типа обмотки и формы пазов — от 0,33 до 0,50).
3. Число проводников в пазу

s п =	6wa	;
	Z 1

q и =	Q п f п	[мм 2 ].
	s п

q и =	√	4 q и	[мм].
		π

Е. Расчет веса и сопротивления обмотки

1. Средняя ширина секции (только для цепных и двухслойных обмоток)

Т =	π (D + h п ) y	[мм].
	Z 1

G г =	3 wal в g	[кг].
	1 000 000

G и = [ 0,876 + 0,124 (	d и	) 2 ] G г [кг].
	d г

R =	w l в r	[ом].
	1 000 000 а

Ж. Определение мощности после перемотки

1. Плотность тока s a [а/мм 2 ] (выбирается по табл. 6 или рис. 21).
2. Фазный ток I ф = s a q г а [а]. (Если применены параллельные проводники, вместо q г следует взять сумму их сечений).
3. Кажущаяся мощность

P =	3 U ф I ф	[ква].
	1 000

P 2 =	Pηcos φ	[квт].
	100

A =	60 w I ф	[а/см].
	2р τ а