Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

Расчет иад с ротором типа «беличья клетка»

Методические указания к расчетно-практической работе

по курсу «Расчет элементов и устройств систем управления»

и для выполнения соответствующих разделов

дипломного проектирования для студентов специальности 210100

		Одобрено
		редакционно-издательским советом
		Балаковского института техники, технологии и управления

Балаково 2005

Цель работы: ознакомиться с основами расчета асинхронных исполнительных двигателей

Анализ основных требований.

К управляемым двигателям переменного тока предъявляется ряд специфических требований, которые необходимо учитывать при проектировании. Важнейшими из этих требований являются: отсутствие самохода; достаточная линейность механических характеристик ( ); получение небольшого значения пускового момента на ватт потребляемой мощности; достаточно малое значение электромеханической постоянной времени (мсек); минимальное напряжение трогания (); возможность длительной работы в пусковом режиме (короткое замыкание).

Энергетические показатели работы двигателя: полезная мощность на валу, коэффициент полезного действия, - принимают во внимание после указанных выше требований. При прочих равных условиях их стремятся получить максимальными, что в ряде случаев определяет выбор ротора управляемого двигателя, число пар полюсов, частоту питающего напряжения.

Необходимо отметить, что одновременное выполнение всех указанных выше требований и получение высоких энергетических показателей двигателя в номинальном режиме невозможно. Обычно приходиться искать разумное компромиссное решение, при котором удовлетворяются наиболее важные для данного типа двигателя требования. Так, например, требования по отсутствию самохода и малой степени нелинейности механической характеристики заставляю выполнять двигатель с большим активным сопротивлением ротора. Естественно, что при этом к.п.д. и полезная мощность двигателя оказывается значительно ниже, чем у аналогичных асинхронных двигателей общего применения. Для получения минимального напряжения трогания двигатель должен иметь наименьшее число пар полюсов ри полный немагнитный ротор, что не всегда согласуется с оптимальными значениями других характеристик.

Кроме того, при проектировании двигателей необходимо учитывать требования ГОСТ на установочные и присоединительные размеры, ряд допустимых напряжений, частот и мощностей, а также технологические возможности осуществления выбранной конструкции.

Принцип расчета управляемых асинхронных двигателей, исходя из 3-х требований:

- оптимизация характеристик в пусковом режиме;

- заданной величины значение электромеханической постоянной времени;

- малое значение степени нелинейной механической характеристики.

Выбор оптимальных соотношений проектирования.

Поскольку одним из основных режимов работы управляемого двигателя является пусковой режим, то при проектировании необходимо прежде всего обеспечивать наилучшие характеристики в этом режиме. Качество управляемого двигателя в пусковом режиме принято оценивать величиной пускового момента на ватт потребляемой мощности при номинальных значениях подводимого напряжения, соответствующих круговому вращающемуся магнитному полю.

Величина пускового момента:

(1)

где - мощность рассеиваемая в роторе двигателя.

Мощность, потребляемая двигателем в пусковом режиме,

где - потери в меди статора двигателя;- потери в железе.

В первом приближении при оценки оптимальных свойств двигателя потерями в стали до частоты 400-500 гц можно пренебречь; тогда пусковой момент на ватт потребляемой мощности (удельный пусковой момент) запишем в виде:

Из эквивалентной схемы двигателя для кругового вращающегося магнитного поля находим:

(2)

Подставляя это выражение в формулу (2), получим:

(3)

Формула (3) показывает, что удельный пусковой момент является функцией, зависящей от параметров двигателя и числа пар полюсов.

Поскольку характер этой зависимости и условия, при которых величина m имеет максимальное значение, различны для наиболее распространенных типов управляемых двигателей (с ротором типа беличья клетка и полым немагнитным ротором), то анализ оптимальных соотношений в двигателях целесообразно выполнить отдельно для каждого из этих типов машин.