Методика упрощенного расчета

Анализ исходных данных.

В проектном задании на управляемый асинхронный двигатель обычно задают ряд величин, определяющих его работу, и в том числе: номинальное значение напряжений возбуждений и управления и; частоту сетиf; пусковой момент в номинальном режиме; скорость холостого ходаn0 ; электромеханическую постоянную времени Т; степень нелинейности механической характеристики; напряжение трогания.

Полезная мощность на валу двигателя, однозначно определяется величиной пускового момента, степенью нелинейности механической характеристики и скоростью холостого хода.

Поскольку величины полезных мощностей должны удовлетворять ряду R-5, то для данной скорости вращение пусковые моменты двигателя принимают вполне определенные значения.

При выборе типа управляемого двигателя, наилучшим образом удовлетворяющего поставленным требованиям следует, учитывать:

а) Величину напряжения трогания; если , то практически невозможно выполнить двигатель с ротором типа беличья клетка;

б) Соображения о величинах пускового момента и электромеханической постоянной времени, приведены в предыдущем параграфе;

в) Условие работы двигателя, как правило двигатель с полым ротором менее надежный.

После выбора типа управляемого двигателя по соотношениям находим главные габаритные размеры двигателя в соответствии с требованиями ГОСТ- 12126-66.

Выбор геометрии магнитопровода.

Основное внимание при определении геометрии магнитопровода должно быть уделено выбору диаметра расточки и величины воздушного зазора.

Для двигателей с ротором типа беличья клетка диаметр расточки определяется допустимым значением электромеханической постоянной времени, технологической выполнимостью зубцовой зоны статора и, в некоторых случаях, стандартом на диаметры наружной обоймы подшипников. Как показывает расчетная практика, для двигателей повышенной частоты (f-400Гц) число пазов на полюс и фазу q должно быть принято равным 1, а для двигателей промышленной частоты q>2.

Воздушный зазор в двигателях с ротором типа беличья клетка выбирается минимально возможным и находится в пределах 40-100Мк. Для двигателей с полым немагнитным ротором диаметр расточки определяется теми же факторами; при этом с целью подавления высших пространственных гармоник в кривой y.c. принимают q>2; диаметр расточки составляет обычно от 0,4 до 0,5 .

Воздушный зазор выбирают достаточно большим, исходя из соотношений, где значения n1 и n2 зависят от конструктивных факторов и технологии изготовления полых роторов и находятся в пределах от 80 до 120 Гц.

Для двигателей с ротором типа беличья клетка следует выбирать правильное число пазов ротора и площадь паза с целью получения необходимого активного сопротивления ротора; соответствующие рекомендации приведены выше.

После выбора основных геометрических размеров составляют эскиз вырубки листа статора и определяют площадь пазов, а затем по формуле (5) для двигателя с ротором типа беличья клетка и по формуле (17) для двигателя с полым немагнитным ротором оценивают значения удельного пускового момента. Далее, определив по кривым допустимую тепловую нагрузку корпуса, находят пусковую мощность и пусковой момент и проверяют их соответствие требованиям технического задания на проектирование. При некотором несоответствии и наличии запаса по величине электромеханической постоянной времени можно поднять пусковой момент, увеличив диаметр расточки.

Расчет обмоточных данных.

По геометрическим размерам магнитопровода, числу пар полюсов, удельному электрическому сопротивлению обмоток и их обмоточным коэффициентам определяют относительные параметры схемы замещения и находим . Задавшись допустимыми потерями в двигателе для пускового режима, определяем индуктивное сопротивлениеиз уравнения:

(18)

Далее по величине и типу обмотки находим обмоточные данные обмотки возбуждения, сечение провода и проверяем плотность тока в обмотке. В случае, если плотность тока превосходит допустимую величину, необходимо задаться меньшими потерями в пусковом режиме и пойти на некоторое уменьшение в пускового момента, либо выбрать следующий габаритный размер машины. В некоторых случаях управляемые двигатели проектируются для различных мощностей обмоток возбуждения и управления. Это обстоятельство может быть учтено введением в уравнение (18) поправочного коэффициента.

Расчет характеристик двигателя.

Расчет характеристик двигателя сравнительно легко проводиться при амплитудном и фазовом способах управления. Для этого определяем величины, характеризующие пусковой режим: , а также степень нелинейности механической характеристики µ. Затем строим механические характеристики двигателя. В малогабаритных машинах необходимо учесть потери холостого хода, динамические постоянные двигателяи Т определяют по величинам, и максимальную полезную мощность. Расчет рабочих характеристик двигателя: потребляемого тока, мощность, к.п.д. иcosφ как функции угловой скорости вращения, можно выполнить по эквивалентной схеме, находят токи iв и iy при различных значениях U. При наличии электрического стола эти значения токов можно получить непосредственно по показаниям приборов.

Более трудоемким оказывается расчет характеристик управляемого двигателя, если в качестве фазосдвигающего элемента используется емкостный двигатель напряжения. В этом случае существенное облегчение можно получить при помощи эквивалентной схемы, собранной на электрическом столе.