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.