Ротора
Активные сопротивления rl и r2, Ом, определяют по основной расчетной формуле
, (7.1)
где L - общая длина эффективных проводников фазы обмотки, м;
qэф - площадь поперечного сечения эффективного проводника, м2,
; (7.2)
qэл – площадь поперечного сечения элементарного проводника;
nэл – число элементарных проводников в одном эффективном;
а — число параллельных ветвей обмотки;
rJ — удельное сопротивление материала обмотки при расчетной температуре, Ом·м;
kR — коэффициент увеличения активного сопротивления фазы обмотки от действия эффекта вытеснения тока.
В проводниках обмотки статора асинхронных машин эффект вытеснения тока проявляется незначительно из-за малых размеров элементарных проводников. Поэтому в расчетах нормальных машин, как правило, принимают kR = 1. Некоторое увеличение потерь, обусловленное действием эффекта вытеснения тока, относят к дополнительным потерям.
В обмотках фазных роторов kR также принимают равным единице независимо от размеров и числа проводников в пазу, так как частота тока в них при номинальном и близких к нему режимах очень мала.
Общая длина проводников фазы обмотки L1, м, равна
, (7.3)
где lср — средняя длина витка обмотки, м;
w — число витков фазы.
Среднюю длину витка lср находят как сумму прямолинейных пазовых и изогнутых лобовых частей катушки:
. (7.4)
Длина пазовой части lП равна длине стали сердечников машины:
.
Лобовая часть катушки имеет сложную конфигурацию (рис. 7.2). Точные расчеты ее длины и длины вылета лобовой части требуют предварительного определения всех размеров катушки и сопряжены со значительными объемами расчетов, данные которых в дальнейшем электромагнитном расчете обычно не используются. Для машин малой и средней мощности и в большинстве случаев для крупных машин достаточно точные для практических расчетов результаты дают эмпирические формулы, учитывающие основные особенности конструктивных форм катушек.
Рис. 7.2. Катушка двухслойной обмотки статора
В обмотках статоров из круглого провода длина лобовой части, м,
(7.5)
Вылет лобовых частей обмотки, м,
. (7.6)
В этих формулах bкт – средняя ширина катушки, м, определяемая по дуге окружности, проходящей по серединам высоты пазов:
(7.7)
где b=урасч/t – укорочение шага обмотки статора.
Для диаметральных двухслойных обмоток, выполненных без укорочения шага, и для однослойных обмоток, включая обмотки из концентрических катушек, имеющих разную ширину, принимают b=1; КЛ и Квыл — коэффициенты, значения которых берут из табл. 7.1, в зависимости от числа полюсов машины и наличия изоляции в лобовых частях; В — длины вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части, м.
Таблица 7.1
К расчету размеров лобовых частей катушек всыпной обмотки
| Число полюсов 2p | Катушки статора | |||
| Лобовые части не изолированы | Лобовые части изолированы лентой | |||
| КЛ | Квыл | КЛ | Квыл | |
| ³8 | 1,2 1,3 1,4 1,5 | 0,26 0,4 0,5 0,5 | 1,45 1,55 1,75 1,90 | 0,44 0,5 0,62 0,72 |
Для всыпной обмотки, укладываемой в пазы до запрессовки сердечника в корпус, берут В = 0,01 м. В машинах, обмотки которых укладывают после запрессовки сердечника в корпус, вылет прямолинейной части В = 0,015м.
В обмотках статоров и фазных роторов асинхронных двигателей, выполненных из прямоугольного провода, длина лобовой части витка, м,
; (7.8)
вылет лобовой части обмотки (рис. 7.3), м,
(7.9)
где bкт — средняя ширина катушки, для катушек статора рассчитывается по (7.7), для катушек ротора – по формуле
Рис. 7.3. Обозначения размеров катушек в лобовых частях
; (7.10)
b - укорочение шага обмотки ротора; В — вылет прямолинейной части катушек из паза (по табл. 7.2); КЛ, Квыл — коэффициенты, определяемые из выражений
(7.11)
. (7.12)
Здесь 
(7.13)
b — ширина меди катушки в лобовой части, м;
S — допустимое расстояние между медью проводников соседних катушек (по табл. 7.2), м;
tZ— зубцовое деление, м.
Стержневая волновая обмотка фазных роторов асинхронных двигателей.
Длина лобовых частей стержня ротора, м,
; (7.14)
вылет лобовой части, м,
(7.15)
где bкт — среднее расстояние между сторонами последовательно соединенных стержней:
(7.16)
Вс — сумма прямолинейных участков лобовой части стержня: длины вылета из паза и длины конца стержня в месте установки хомутиков, соединяющих стержни друг с другом. Обычно принимают Вс = 0,05¸0,10 м (большие значения для машин большей мощности и напряжения). Для высоковольтных двигателей мощностью 800 — 1000 кВт и более берут
Вс = 0,12¸0,16 м.
Таблица 7.2
К расчету размеров лобовых частей катушек обмотки из прямоугольного провода
| Напряжение U, B | S · 10-3,м | В · 10-3,м | Напряжение U, B | S · 10-3,м | В · 10-3,м |
| £660 | 3,5 | 6000-6600 | 6-7 | 35-50 | |
| 3000-3300 | 5-6 | 35-40 | 7-8 | 60-65 |
Коэффициенты КЛ и Квыл находят соответственно по формулам (7.11) и (7.12), в которых
(7.17)
где Sст — расстояние между соседними медными стержнями в лобовых частях, м (Sст принимают в соответствии с табл. 7.3 в зависимости от напряжения на контактных кольцах ротора при неподвижной машине);
bст — ширина медного стержня ротора, м; t´Z2 — зубцовое деление по дну пазов ротора, м,
(7.18)
Таблица 7.3
К расчету размеров лобовой части стержней фазных роторов асинхронных двигателей
| UKK, B | 500-1000 | 1000-1500 | 1500-2000 | |
| SСТ, 10 -3м | 1,7 | 2,6 | 2,9 |
После расчета lп определяют среднюю длину витка по (7.4) и длину всех стержней фазы обмотки – по (7.3).
Активное сопротивление фазы ротора r2 определяют по (7.1). Для дальнейших расчетов r2 должно быть приведено к числу витков первичной обмотки:
(7.19)
где ν12 коэффициент приведения сопротивлений обмотки фазного ротора
(7.20)