Моделирование параметров электрических машин

Переменного тока в разработанной программе

В основе программы проектирования и моделирования основных параметров асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором положена методика расчета И.П. Копылова /1/. Техническое задание на учебное проектирование асинхронного дви­гателя содержит номинальные дан­ные проектируемой машины, указа­ния о режиме ее работы, конструктивной форме исполнения, степени защиты от воздействия окружаю­щей среды, системе охлаждения (Рис. 4.10). Помимо этого могут быть заданы также дополнительные требования к проектируемому двигателю, на­пример наименьшие допустимые значения кратности максимального и минимального моментов, а для двигателей с короткозамкнутыми роторами также предельные значе­ния пускового тока и наименьшие значения пусковых моментов. В от­ношении требований, не оговорен­ных в задании, спроектированная машина должна удовлетворять со­ответствующим ГОСТ.

Проектирование новой машины начинают с выбора базовой модели, на которую ориентируются при про­ведении всех расчетов, начиная с выбора главных размеров, и при разработке конструкции отдельных узлов. В качестве базовой модели обычно выбира­ется конструкция двигателя одной из новых серий, выпускаемых в нас­тоящее время. Например, при про­ектировании асинхронных двигате­лей общего назначения малой и средней мощности (до 400 кВт) в качестве базовой модели следует выбирать конструкцию двигателей серии 4А предусмотренного в техни­ческом задании исполнения.

 

Рис. 4.10. Блок ввода исходных данных в программе

 

В начальной стадии проектиро­вания при выборе главных разме­ров и электромагнитных нагрузок необходимо учесть дополнительные требования технического задания (Рис. 4.11).

Если проектируемая машина долж­на иметь большой максимальный момент, то индуктивное сопротив­ление ее обмоток не должно быть большим, поэтому в такой машине нецелесообразно выбирать малое значение индукций, большую линей­ную нагрузку, узкие и глубокие па­зы и т.п.

Требования к пусковым харак­теристикам машин с короткозамкнутым ротором следует обязательно учитывать при выборе конфигура­ции пазов ротора. Так, узкие и глу­бокие пазы с сужающейся верхней частью обеспечивают большое уве­личение расчетного активного со­противления ротора при пуске и большие пусковые моменты, но одновременно при таких пазах возрас­тает индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора и умень­шаются перегрузочная способность двигателя и коэффициент мощности при номинальном режиме.

 

Рис. 4.11. Возможность учета дополнительных требований

технического задания на проектирование

 

Полностью учесть все требова­ния технического задания к характе­ристикам двигателя при выборе раз­меров магнитопровода и обмотки машины, не ориентируясь на дан­ные выпущенных машин, невозмож­но. Поэтому перед началом расчета следует детально изучить конструк­цию базового двигателя, критически оценить принятые в ней соотноше­ния размеров, уровни электромаг­нитных нагрузок и другие данные и лишь после этого приступить к рас­чету.

Вывод результатов расчета рассмотренного раздела, которые необходимы для последующих этапов выполнения методики проектирования электрической машины представлен на рисунке 4.12.

 

 

Рисунок 4.12 – Блок вывода результатов расчета блока

«выбор главных размеров проектируемой

Электрической машины»

 

Расчет асинхронных машин на­чинают с определения главных раз­меров: внутреннего диаметра стато­ра D и расчетной длины воздушного зазора . Размеры D и  связаны с мощностью, угловой скоростью и электромагнитными нагрузками вы­ражением машинной постоянной:

,

(4.1)

где , ,  – коэффициенты.

В начальный период расчета двигателя все величины, входящие в выше приведенное уравнение, кроме синхронной угловой скорости, неизвестны. Поэтому рас­чет проводят, задаваясь на основа­нии имеющихся рекомендаций зна­чениями электромагнитных нагру­зок (А и ), коэффициентов ( ,  и ), и приближенно определя­ют расчетную мощность . Остают­ся два неизвестных (D и ), одно­значное определение которых без дополнительных условий невозмож­но. Таким условием является отно­шение  или более употребитель­ное в расчетной практике отношение . Это отношение в значитель­ной степени определяет экономиче­ские данные машин, а также оказы­вает влияние на характеристики и условия охлаждения двигателей.

Анализ показывает, что у боль­шинства выполненных асинхронных двигателей общего назначения от­ношение  изменяется в достаточно узких пределах. Поэтому для опре­деления D и  можно предвари­тельно выбрать то или иное отноше­ние , характерное для заданного исполнения и числа полюсов маши­ны. Это позволит однозначно опре­делить главные размеры, исходя из зависимости (4.1). Однако внутренний диаметр статора непосредственно связан оп­ределенными размерными соотно­шениями с наружным диаметром статора D_a, в свою очередь опреде­ляющим высоту оси вращения h, значение которой при проектирова­нии новых двигателей может быть принято только из стандартного ря­да высот, установленных ГОСТ (рис. 4.13).

Наружный 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 и увязке этого раз­мера с наружным диаметром стато­ра и последующем расчете внутрен­него диаметра статора D.

В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей по­следовательности.

Высоту оси вращения предвари­тельно определяют по графикам зависимости согласно заданному исполнению двигателя.

Из ряда высот осей вращения берут ближайшее к предварительно найденному мень­шее стандартное значение h. Следу­ет иметь в виду, что ГОСТ 13267-73 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.

 

Рис. 4.13. Моделирование главных размеров

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: