(1) 改极计算时应考虑的问题及简单计算方法。
① 为防止堵转时产生同步附加转矩,要使下面不等式成立,即
Zr≠Zs
Zr≠6pk
② 为防止电动机运行时产生同步附加转矩,要使下面不等式成立,即
Zr≠Zs+2p
Zr≠Zs+p
Zr≠6pk+p
③ 为防止电磁制动运转时产生同步附加转矩,要使下面不等式成立,即
Zr≠Zs-2p
Zr≠Zs-p
Zr≠6pk-p
④ 为防止产生电磁振动和噪声,要使下面不等式成立,即
Zr≠Zs±i
Zr≠Zs±2p±i
Zr≠Zs±p±i
Zr≠6pk±i
Zr≠6pk±2p±i
式中:Zr为转子槽数;Zs为定子槽数;i为1,2,3;p为电动机极对数;k为自然整数,如1,2,3…n。按上面给出的不等式进行验证,如不符合要求,还要按经验数据查槽配合。因此,上面介绍的校验条件不是绝对的,这种是因为每台电动机结构不尽相同,同时还有直槽和斜槽之别。为了便于确定正确的槽数比,在表3-13中介绍了槽数比推荐值,可供参考。
表3-13 三相异步电动机定、转子槽数
(续表)
(续表)
注:圆括号内的槽数具有较坏的启动性能,方括号内的槽数不能在制动情况下进行。
(2) 改变电动机转速时,不宜使改极前后电动机转速相差过大,尤其是提高转速的改制。例如,不宜将6极电动机改为2极,否则改制后定子轭部磁通密度将显著增加;也不宜将4极电动机改为10极,因改制后电动机功率和定子轭部磁通密度都将显著减小。
(3) 提高电动机转速时,应考虑转子和转轴的机械强度是否容许,轴承是否会过热等,必要时要进行验算。
① 转子圆周速度按下式计算。
v=
式中:v为转子圆周速度(m/s);Dr为转子外径(mm);n为转子转速(r/min)。笼型异步电动机v为40~60 m/s。② 电动机转矩按下式计算。
T′N=TN
式中:T′N为改极后电动机额定转矩(N·m);TN为改极前电动机额定转矩(N·m);P′N为改极后电动机额定输出功率(kW);PN为改极前电动机额定输出功率(kW);n′N为改极后电动机额定转速(r/min);nN为改极前电动机额定转速(r/min)。改极时,如保持输出功率不变,则电动机的额定转矩与转速成反比。(4) 增加电动机转速,线圈节距增大,端部轴向长度增大,这时应考虑是否能保证线圈与端盖之间的绝缘距离。对于低压电动机,这段距离要求7~10 mm。
(5) 降低转速时,由于通风冷却条件变坏,要考虑电动机散热问题,最好将风扇结构作相应的改变。
(6) 改极简易计算方法。对于20世纪60年代以后国内外生产的异步电动机,如果旧绕组数据齐全,在改极时不必进行复杂重绕计算,只要按表3-14所给出的计算公式进行简易计算,便可获得重绕数据。
表3-14 改极简单计算公式
(续表)
表3-14中KW为绕组因数,KW2表示2极时的绕组因数,KW4表示4极时的绕组因数……
【例】J02-72-6型22 kW老式电动机,已知UN=380 V,三角联结,IN=43.2 A,Zs/Zr=54/44,a1=2,y1=1~9槽,线圈匝数Nc=14,线规:2-∅1.2 mm并绕。要求改为4极,试求新绕组数据。
【解】(1) 查定、转子槽数表3-13,由于表内没有此推荐值,所以利用以下的公式校验,校验后均符合要求,说明允许改4极运行。44≠54;44≠12k;44≠54+4;44≠54+2;44≠12k+2;44≠54-4;44≠54-2;44≠12k-2;44≠54±i;44≠54±4±i;44≠54±2±i,44≠12k±i;44≠12k±4±i。
(2) 计算KW6、KW4、a6和a4。
① 计算KW6和a6。
每极每相槽数
q6===3
槽距角
a6==20°
每极槽数
Zp6==9
短距比
β6==
短距因数
Ks6=sinβ690°=sin×90°
=0.984 8
分布因数
Kd6===0.959 9
绕组因数
KW6=Kd6Ks6=0.959 9×0.984 8=0.945 3
② 计算KW4和a4。
q4==4
a4==
Zp4==
取y4=1~9槽,则
β4===
Ks4=sinβ490°=sin×90°=0.802 1
Kd4===0.957 1
KW4=Kd4Ks4=0.957 1×0.802 1=0.767 7
(3) 计算N4。查表得到
N4=(0.75~0.85)×N6
如系数取0.85,则
N4=0.85××14=9.862(匝)
取N4=10匝。
(4) 计算导线截面。查表3-14知
A4=(1.15~1.20)A6
原6极时用2根∅1.2 mm导线并绕,故
A6=2×=2.262(mm2)
如系数取1.20,则
A4=1.2××2.262=4.072(mm2)
如取3根同截面积导线并绕,则每根导线截面积为
A4==1.357(mm2)
导线直径为
d4===1.314(mm)
所以可选3根∅1.30 mm导线并绕。
(5) 计算改极后电动机功率。查表3-14知
P4=(1.25×1.30)P6
如系数取1.30,则
P4=1.30×22=28.6(kW)
故电动机功率约为28 kW。
本例中的绕组因数亦可从表3-11中直接查出。
表3-11 三相双层绕组(60°相带)绕组因数
(续表)
(续表)
(续表)
(续表)
(续表)
注:如果是120°相带(每对极3个极相组)的绕组时,还应将上述的绕组系数乘以0.866。