книги из ГПНТБ / Ряшенцев Н.П. Самотормозящий асинхронный двигатель с конусным ротором

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ■СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА

И. П. РЯШЕНЦЕВ, С. А. ШВЕЦ

САМОТОРМОЗЯЩИЙСЯ

АСИНХРОННЫЙ

ДВИГАТЕЛЬ С КОНУСНЫМ РОТОРОМ

К о н т р о л ь н ы й э к з е м п л я р

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» • СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ НОВОСИБИРСК • 1974

Гос. публична/ научно-то':н.::ескйл библиоте а 1 -CF

Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по расчету и конструированию самотормозящих­ ся асинхронных двигателей с конусным ротором. Дан обзор и анализ отечественных и зарубежных конструкций этих двига­ телей, указаны области возможного их применения. Рассматри­ ваются вопросы электромагнитного расчета, а также расчета осевого усилия, пуска и торможения конусных двигателей п не­ которых его параметров.

Издание рассчитано на широкий круг научных и инженер­ но-технических работников, а также может служить пособием для студентов электромеханических вузов.

©Издательство «Наука», 1974.

П Р Е Д И С Л О В И Е

В осуществлении технической революции и повыше­ нии производительности труда ведущая роль принадле­ жит электрификации производства и на ее основе автома­ тизации производственных процессов. Последние требуют решения определенных технических проблем, необходи­ мых для обеспечения нормальной эксплуатации современ­ ных машин и механизмов. Одним из таких вопросов яв­ ляется требование быстрого автоматического останова машин и механизмов в нужный для производства момент. Значение тормозных устройств повышается в связи с интенсификацией производства, с увеличением движу­ щихся масс, скорости движения и частоты торможения.

Повышенные требования к точности останова при очень малом выбеге 'исполнительного двигателИ-вызва­ ли в последние годы появление работ, в которых для торможения электродвигателей предлагаются различные тормозные конструкции и схемы как тормозов, так и самих двигателей.

Конусные самотормозящиеся электродвигатели имеют магнитную систему, общую с исполнительным тормозным электромагнитом. По существу, электромагнит встроен в двигатель.

Данная книга посвящена работе конусных двигате­ лей. В ней приведен материал по конструктивному испол­ нению конусных двигателей, рассмотрены расчет и вы­ бор основных параметров двигателя. Кинга не претенду­ ет на полный охват всех вопросов, связанных с рас­ четом, исследованием и проектированием конусных двигателей, и является одной яз первых работ, посвящен­ ных этой теме. Нужно еще много работать, чтобы создать стройную теорию конусных двигателей.

Авторы будут благодарны читателям за их критиче­ ские замечания, которые помогут в дальнейшей работе. Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: Новосибирск, 99, Советская, 18, Сибирское отделение изд-ва «Наука».

3

В В Е Д Е Н И Е

В настоящее время в различных отраслях народного хозяйства широко применяются электродвигатели, обе­ спечивающие быстрый автоматический останов в нужный для производства момент времени. Механическое тор­ можение с электромагнитным тормозом имеет ряд дос­ тоинств по сравнению о другими 'способами торможения: возможность получения практически неограниченной величины тормозного момента, а значит, и получения быстрого и точного останова; отсутствие дополнитель­ ного нагрева двигателя при торможении, сравнительно небольшой вес и простота конструкции тормозного уст­ ройства, его малая стоимость.

Наряду с разработкой разных тормозных систем с электромагнитным приводом исследователи заняты соз­ данием тормозного электромагнитного привода на базе конусного двигателя. Принципиальным отличием конус­ ных двигателей от двигателей нормального исполнения является наличие дополнительного осевого усилия, воз­ никающего за счет .конусности ротора и статора. Это обстоятельство позволяет применять конусные двигатели в тех случаях, когда двигатели нормального исполнения требуют специального устройства, создающего осевое усилие. Таким образом, по характеру действия самотормозящнеся конусные двигатели подобны двигателям с механическим торможением (с электромагнитным при­ водом) и так же, как последние, могут применяться для быстрой и точной остановки всех приводов независимо

элементов.

Кроме того, конусные двигатели благодаря отсутст­ вию электромагнита избавлены от ряда недостатков, при-

4

сущих электродвигателям со встреченными электромаг­ нитами и подробно изложенных в работе М. П. Алек­ сандрова [1].

Конусные двигатели получили значительное распро­ странение !В отечественной (табл. 1) н зарубежной прак­ тике (табл. 2). Производством самотормозящихся конус­ ных двигателей занимаются фирмы ФРГ [27], Фран­ ции [28], Швейцарии [29], Италии [30], Испании [31], Японии [23], Болгарин [21, 22] и т. д.

Главным недостатком самотормозящихся конусных двигателей по сравнению с двигателем нормального исполнения является более сложная технология изготов­ ления пакета статора н ротора. Однако появляются все новые и новые прогрессивные конструкции асинхронных двигателей, позволяющих в корне изменить технологию их изготовления, улучшая при этом энергетические ха­ рактеристики двигателей. Не исключено, что некоторые из двигателей, например двигатели с беспазовым ста­ тором [6], вполне можно перевести па конусное испол­ нение, что избавит их от технологических недостатков.

Ввиду особенностей как конструкции, так и приме­ нения конусных двигателей, расчет их существенно отличается от расчета двигателей нормального исполне­ ния. В первую очередь это относится к электромагнит­ ному расчету, к расчету пускового тока, процесса тор­ можения и т. д. Все перечисленные вопросы имеют большое значение для практической разработки тормоз­ ного привода на базе конусных двигателей.

Г л а в а 1

ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ КОНУСНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Главное конструктивное отличие конусного двигателя от двигателя нормального исполнения (с цилиндриче­ ским ротором) состоит в том, что ротор и расточка статора выполнены в виде конуса. На конусный ротор, так же как и в двигателях с цилиндрическим ротором, действуют электромагнитные силы притяжения поверх­ ностей двух тел (ротора и статора), изготовленных из магнитного материала. Силу Р, совпадающую с направ­ лением магнитных силовых линий и направленную пер­ пендикулярно к поверхности ротора, можно разложить на две составляющие: радиальную Ар и осевую А (pme. 1).

7

Считаем, что ротор и статор обладают полной магнитной симметрией, тогда радиальные силы взаимно уничтожа­ ются и на ротор будет действовать только осевая состав­ ляющая электромагнитной силы. Таким образом, у ко­ нусного двигателя ротор способен совершать вращатель­ ное (как ротор любого электродвигателя) и поступатель­ ное (подобно якорю электромагнита) движения.

Ш 1Л

/77777

пользовать их в тех случаях, когда двигатели нормаль­ ного исполнения требуют специального устройства, пере­ мещающего ротор в осевом направлении.

В нестояще время конусные двигатели получили наибольшее распространение как самотормозящпеся.

Они применяются тогда, когда требуется быстрый и точный останов рабочего органа: специальные и агре­ гатные станки, автоматические линии, подъемиотранспортные и строительные механизмы и т. д. Кроме того, конусные двигатели благодаря своим конструктивным особенностям находят применение в промышелиности и для других целей.

Принципиальное устройство самотормозящегася ко­ нусного двигателя изображено на рис. 2. В рабочем со­ стоянии ротор 1 втянут в расточку статора и при помощи

к тормозной колозке 3. Происходит быстрый останов двигателя.

8