- высота стержня  клетки ротора при закрытых  пазах:

     h_ст=h_п2-h_ш2=29-0,65=28,35 мм

- приведенная  высота стержня ротора:

     x= =1,89 мм = 1,9 мм

- определим коэффициенты j и y из графика (Рис. 9-23 [1]):

Принимаем: j = 0,7; y = 0,72 

- расчётная глубина  проникновения тока в стержень:

     h_р= =16,7 мм

- если r₁<h_p<r₁+h₁, тогда ширина стержня на расчётной глубине проникновения тока:

     b_p= =6,73 мм

- площадь поперечного  сечения стержня при расчётной  глубине проникновения тока:

     S_p= =121,17 мм²

- коэффициент  вытеснения тока:

     К_в.т.= =1,55

- активное сопротивление  стержня клетки при 20°С для пускового режима:

     r_ст.п.=r_ст· К_в.т.= 3,9·10^-5·1,55=6,05·10^-5 Ом

- активное сопротивление  обмотки ротора при 20°С, приведенное к обмотке статора для пускового режима:

      =0,313 Ом

- коэффициент  проводимости рассеяния паза  ротора при пуске для овального полузакрытого паза:

     λ_п2п=

     = =

     =0,52+[0,952·0,863²+0,585]·0,72=1,45

- коэффициент проводимости рассеяния обмотки ротора при пуске:

     λ_2п= λ_п2п+ λ_д2+ λ_кп+ λ_ск=1,45+2,14+0,2+1,41=5,2

- индуктивное  сопротивление рассеяния двигателя,  зависящее и не зависящее от  насыщения:

     х_пер.= 1,79 Ом

     х_пост.= =2,23 Ом

= активное сопротивление  короткого замыкания при пуске:

     r_к.п.= =1,077 Ом 

5. Тепловой и вентиляционный расчёты

 

- потери в  обмотке при максимально допустимой температуре:

      =360,25 Вт

- условная внутренняя  поверхность охлаждения активной  части статора:

     S_п1=π·D₁·l₁=3,14·159,72·200=100304,16 мм²

- условный периметр  поперечного сечения трапецеидального  паза:

     П₁=2·h_п1+b₁+b₂=2·21,03+8,3+6,07=56,43 мм

- условная поверхность  охлаждения пазов:

     S_u.п1=Z₁·S_п1·l₁=54·138,1·200=1491480 мм²

- условная поверхность  охлаждения лобовых частей обмотки:

     S_л1=4·π·D₁·l_в1=4·3,14·159,72·56,31=112962,5 мм²

- высота продольных  рёбер по наружной поверхности  станины:

     h_p= =23,37≈23 мм

- число продольных  рёбер по наружной поверхности  станины:

     n_p= =8,144≈8

- условная поверхность  охлаждения двигателя с охлаждающими  рёбрами на станине:

     S_маш.р=(π·D_н1+8·п_р·h_р)·(l₁+2·l_в1)=(3,14·226+8·9·23)·(200+2·56,31)=739546,4 мм²

- удельный тепловой  поток от потерь в активной  части обмотки и от потерь в стали, отнесённых к внутренней поверхности охлаждения активной части статора:

      Р_п1= =0,86·10^-3 Вт/мм²

      где к=0,18 (Таблица 9-26 [1])

- удельный тепловой  поток от потерь активной части  обмотки, отнесённый к поверхности охлаждения пазов:

     Р_u.п1= =1,32·10^-4 Вт/мм²

- удельный тепловой  поток от потерь в лобовых  частях обмотки, отнесённый к  поверхности охлаждения лобовых  частей обмотки:

     Р_л1= =1,44·10^-3 Вт/мм²

- окружная скорость  ротора:

      V₂= 8,32 м/с

- коэффициент  теплоотдачи поверхности статора  определяем по рис. 9-24 [1] 

Принимаем α₁=9,4·10^-5 Вт/мм²·град., при V₂= 8,32 м/с 

- превышение  температуры внутренней поверхности  активной части статора над  температурой воздуха внутри машины:

      Δt_п1= =9°С

- эквивалентный  коэффициент теплопроводности внутренней  изоляции катушки, зависящий от  отношения диаметров изолированного  и неизолированного провода:

      =0,93

      =108·10^-5 Вт/мм·град. (по рис. 9-26 [1])

- перепад температуры  в изоляции паза и катушек  из круглых проводов:

     Δt_и.п1= =

     =0,3°С

      где λ_экв=16·10^-5 Вт/мм·град

- превышение  температуры наружной поверхности  лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя:

     Δt_л1= =15,3°С

- перепад температуры  в изоляции лобовых частей  катушек из круглых проводов:

     Δt_и.л1= =4°С

- среднее превышение  температуры обмотки над температурой  воздуха внутри двигателя:

      = =13,81°С

- потери в  обмотке ротора при максимально  допустимой температуре:

      =76,87 Вт

- потери в  двигателе со степенью защиты 1Р44 передаваемые по воздуху внутри  двигателя:

     

      =362,07 Вт

- коэффициент  подогрева воздуха находим из  рис. 9-25 [1] при V=8,32 м/с

      Принимаем α_в=2,3·10^-5 Вт/мм²·град 

- среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя с рёбрами на станине, над температурой наружного воздуха:

     Δt_в= =17°С

- среднее превышение  температуры обмотки над температурой  наружного воздуха:

     Δt₁= + Δt_в=13,81+17≈31°С 

Вентиляционный  расчёт асинхронного двигателя с радиальной вентиляцией

 

- наружный диаметр  корпуса:

     D_корп.=2·(h-h₁)=2·(132-21,39)=221,22 мм

- коэффициент  учитывающий изменение теплоотдачи  по длине корпуса двигателя:

     К₂= =3,28

- необходимый  расход воздуха:

     V_в= =0,063 м³/с

- расход воздуха который может быть обеспечен наружным вентилятором:

      =0,065 м³/с

      Имеем > V_в, таким образом обеспечивается достаточный поток охлаждающего воздуха.

- напор воздуха,  создаваемый наружным вентилятором:

     Н= =60,15 Па

6. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора

 

- приближенное  значение динамического момента  инерции короткозамкнутого ротора:

     j_u.д= =0,077 кг/м²

- масса изолированных  проводов обмотки статора при круглом поперечном сечении:

     m_м1= =

     =9,74 кг

- количество  вентиляционных лопаток:

      Принимаем N_л=12

- толщина лопатки:

     b_л=0,3· =0,3· =3,44 мм

- длина лопатки:

     l_л=0,31·h=0,31·132=41 мм

- высота лопатки:

     h_л= =21,52 мм

- масса алюминия  короткозамкнутого ротора с литой клеткой:

     m_ал2=2,7·(Z₂·S_ст·l₂+2·π·D_кл.ср·S_кл+1,1·N_n·(l_n-l_кл)·h_л·b_л)·10^-6=

     =2,7·(51·188,26·200+2·3,14·125,7·640,08+1,1·32·(41-19,19)·21,52·3,44)·10^-6=6,7 кг

- масса стали сердечника статора и ротора:

     m_cΣ= =

     =7,8·200·0,96·(0,785·(226²-51,98²)-54·138,1-51·188,26-0)·10^-6=56,85 кг

- масса изоляции  статора при трапецеидальных  полузакрытых пазах:

     m_и1= =

     =1,35·(200+20)·(2·21,03+3·0,5·(8,3+6,07))·0,25·54·10^-6=0,255 кг ≈0,26 кг

- масса конструкционных  материалов двигателя со степенью  защиты 1Р44, станина и щиты из  алюминиевых сплавов или чугуна, ротор короткозамкнутый:

     m_к= =(0,24·226²·200+2,5·226³)·10^-6=31,3 кг

- масса двигателя  с короткозамкнутым ротором:

     m_дв=m_м1+m_ал2+m_cΣ+m_и1+m_к=9,74+6,7+56,85+0,26+31,3=104,85 кг 

7. Механический расчёт вала

Расчёт вала на жесткость:

- сила тяжести сердечника ротора с обмоткой и участком вала по длине сердечника:

      =323,68 Н 

Эскиз вала к 

механическому расчету 
 
 
 
 
 
 

- номинальный момент вращения:

.

Валы двигателей с высотами оси вращения выполняют с минимальным числом ступеней – 3. Согласно таблице 1-3 [1] определяем по величие наибольшего допускаемого момента длину выступающего конца вала, размеры призматической шпонки и шпоночного паза, связанные с диаметром выступающего цилиндрического конца вала:

d₁=38 мм

l₁=80 мм

b₁=10 мм

h₁=8 мм

t=5 мм

M=90 Н·м 

- диаметр вала  под подшипник и диаметр вала  за подшипником принимаем по  таблице 3-1 [1]:

     d₂=40 мм

     d₃=49 мм

- согласно табл. 4-1 [2]:

      =126 мм

- определим экваториальный момент инерции вала для места посадки сердечника: