313

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Микропроцессорные средства автоматизации»

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

Методические указания к выполнению курсового проекта

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2011

Составители: М.И. Кузнецов, А.М. Костыгов

УДК 621.313.333.2(072.8) А90

Рецензент

д-р техн. наук, профессор Н.М. Труфанова (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Асинхронный двигатель с фазным ротором: метод. укаА90 зание к выполнению курсового проекта / М.И. Кузнецов, А.М. Костыгов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн.

ун-та, 2011. – 80 c.

Содержит необходимый перечень материалов для выполнения курсового проекта по курсу «Электромеханика».

Предназначено для студентов, обучающихся по следующим специальностям и направлениям: 140211 «Электроснабжение», 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

УДК 621.313.333.2(072.8)

© ПНИПУ, 2011

2

В начале расчета двигателя все величины, входящие в выражение, кроме синхронной угловой скорости, неизвестны. Поэтому расчет проводят, задаваясь на основании имеющихся рекомендаций значениями электромагнитных нагрузок (A и Вδ), коэффициентов (αδ, kB и kоб), и приближенно определяют расчетную мощность Р′. Остаются два неизвестных (D и lδ), однозначное определение которых без дополнительных условий невозможно. Таким условием яв-

ляется отношение Dlδ или более употребительное в расчетной прак-

тике отношение λ = lτδ . Это отношение в значительной степени оп-

ределяет экономические данные машин, а также оказывает влияние на характеристики и условия охлаждения двигателей.

У большинства выпускаемых асинхронных двигателей общего назначения отношение λ изменяется в достаточно узких пределах, поэтому для определения D и lδ можно предварительно выбрать то

или иное отношение λ, характерное для заданного исполнения и числа полюсов машины. Это позволит однозначно определить главные размеры, исходя из выражения машинной постонной. Однако внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношениями с внешним диаметром статора Da, в свою очередь, определяющим высоту оси вращения h, значение которой при проектировании новых двигателей может быть принято только из стандартного ряда высот, установленных ГОСТом.

Внешний диаметр статора должен также соответствовать определенным условиям, налагаемым требованиями раскроя листов электротехнической стали с наименьшими отходами при штамповке. С учетом этих требований при ручном расчете асинхронного двигателя более целесообразным является выбор главных размеров, основанный на предварительном определении высоты оси вращения, увязке этого размера с внешним диаметром статора и последующем расчете внутреннего диаметра статора D.

4

1. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

Высоту оси вращения предварительно определяют по рис. 1, а или 1, б для заданных P2 и 2р в зависимости от исполнения двигателя.

Из ряда высот осей вращения (табл. 1) принимают ближайшее к предварительно найденному меньшему стандартному значению h. Следует иметь в виду, что ГОСТ определяет стандартные высоты осей вращения независимо от назначения и конструктивного исполнения асинхронных двигателей, поэтому высота оси вращения любого проектируемого двигателя должна быть равна одному из этих значений.

Таблица 1

Внешние диаметры статоров асинхронных двигателей различных высот оси вращения

1. Высота оси вращения (предварительно) выбирается пo рис. 1. Принимаем ближайшее стандартное значение h; Da (см. табл. 1).

За высоту оси вращения принимается расстояние от оси вращения до опорной плоскости машины, измеренное в середине выступающего конца вала.

Номинальные значения высот оси вращения должны соответ-

ствовать ряду 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900 и 1000 мм.

5

Значения коэффициентов KD , приведенные ниже, характе-

ризуют отношения внутренних и внешних диаметров сердечников статоров асинхронных двигателей серий 4А и АИ при различных числах полюсов и могут быть использованы для предварительного определения D вновь проектируемой машины.

Отношение KD = D в асинхронных двигателях в зависимости

Da

от числа полюсов:

Внутренний диаметр статора D = KD Da .

3.Далее находят полюсное деление τ, м:

τ= π2Dp

ирасчетную мощность Р', В·А:

P′= mIE = P2 η kE ϕ, cos

где Р2 – мощность на валу двигателя, Вт; kE – отношение ЭДС об-

мотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приближенно определено по рис. 2.

Рис. 2. Значения коэффициента kE

7

4. Предварительные значения η и сos ϕ, если они не указаны в задании на проектирование, находится по ГОСТу. Приближенные значения η и сos ϕ могут быть приняты по кривым (рис. 3).

в

Рис. 3. Примерные значения КПД и cos ϕ асинхронных двигателей: а – со степенью защиты IP44 и мощностью до 30 кВт; б – со степенью защиты IP44 и мощностью до 400 кВт; в – со степенью защиты IP23

8

5. Электромагнитные нагрузки (предварительно) определяются по рис. 4: А (А/м), Вδ (Тл).

в

Рис. 4. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей со степенью защиты IP44 при высоте оси вращения: a – h ≥ 132 мм; б – h = 150...250 мм; в – h ≥ 280 мм (с продуваемым ротором)

9

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок А, А/м, и Вδ, Тл, должен быть проведен особо тщательно, так как они определяют не только расчетную длину сердечника, но и в значительной степени характеристики машины. При этом если главные размеры машины зависят от произведения АВδ, то на характеристики двигателя оказывает существенное влияние также и соотношение между этими величинами. Рекомендации повыбору А и Вδ представлены в виде кривых на рис. 4 для машин различной мощности и исполнения. На каждом из рисунков даются области их допустимых значений.

При выборе конкретных значений А и Вδ в пределах рекомендуемой области следует, руководствуясь приведенными выше замечаниями, учитывать требования технического задания к характеристикам проектируемого двигателя.

Коэффициент полюсного перекрытия αδ и коэффициент формы поля kВ в асинхронных машинах определяются степенью уплощения кривой поля в зазоре, возникающей при насыщении зубцов статора и ротора, и могут быть достаточно достоверно определены только после расчета магнитной цепи. Поэтому для расчета магнитной цепи удобнее рассматривать синусоидальное поле, а влияние уплощения учесть при расчете магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи.

Основываясь на этом, значения коэффициентов предварительно принимают

Предварительное значение обмоточного коэффициента kоб1 выбирают в зависимости от типа обмотки статора. Для однослойных обмоток kоб1 = 0,95…0,96. Для двухслойных и одно-двухслойных обмоток при 2р = 2 следует принимать kоб1 = 0,90...0,91 и при большей полюсности kоб1 = 0,91...0,92.

10