Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
л T
о,чт
'00 ISO
zoo
250 3CO А, А/SM .
Рис. 4.5. Зависимость удельной массы активных материалов асинхронного генератора от линейной нагрузки:
P„=1000 B-A; cosq)=0,9; f=400 Гц;
=3; ?=3; = 1,4 Тл;
P= ha'
1; ?/ф=115 В; B1 = 10 А/мм2; Х=0,8
AP
M1
(P3M)374
гр>/4„8/4
(4.16)
L = IJIu=IIP=V1^= 1/Яз/4, (4.17)
где М& — масса активных материалов.
Удельные потери на единицу мощности (при В& = const и Ja = const) пропорциональны корню четвертой степени произведения из мощности и куба частоты вращения, т. е. с увеличением частоты вращения удельные потери падают и КПД возрастает.
Намагничивающий ток прямо пропорционален линейным размерам, а ток нагрузки прямо пропорционален второй степени линейных размеров.
139
Следовательно, относительное значение намагничивающего тока im = Im/hu обратно пропорционально линейным размерам, т. е. относительный намагничивающий ток снижается с увеличением мощности, что соответствует возрастанию соэфд у асинхронных машин. Точно так же действует повышение частоты вращения, если учесть, что с увеличением п при f=const уменьшается отношение б'/т.
T а б 'л и ц а 4.3
Р„ Вт 25 50 к 100 200 500 750 1000
COS «уд 0,40 0,53 0,53 0,62 0,63 0,70 0,70 0,76 0,76 0,77 0,77 0,77 0,78 0,78
M01 и г/к В-А
Если предусмотрена работа асинхронной машины в двигательном режиме, то приходится задаваться предварительно значениями КПД и коэффициента мощности cos фд. Рекомендуемые значения т| и соэфд для трехфазных асинхронных двигателей частотой /=400 Гц и числом полюсов 2р = 4 в функции мощности приведены в табл. 4.3.
При р=1 значения ц и cos фд больше, чем в таблице. Так, например, при P2=IOOO Вт ті = 0,79, cos фд = 0,86.
Для асинхронных машин отношение длины машины к диаметру X=IJD-Xi выбирается большим, чем для синхронных машин, т. е. асинхронные машины выполняются относительно длиннее, чем синхронные, при том же числе полюсов. ¦ Существует зона оптимального значения Xi, в которую укладывается наименьшее значение массы и стоимости производства при заданных энергетических показателях. На основе теоретических изысканий и практического их подтверждения для асинхронных машин установлены следующие оптимальные величины для Xi=f(p) при условии, что окружная скорость и маховой момент (GD2) не ограничивают выбора размера диаметра:
Рис. 4.6. Зависимость удельной массы асинхронного генератора от отношения IJD:
Рн=1000 B-A; cosq)=0,9, f=400 Гц; m=3; ?=3; р=1; ?/ф=115 В; /,„= = 10 А/мм2; B1=IA Тл
X1 = IJD =1,6/7-2/3,
K=IJx--
¦-Vp-
(4.18) (4.19)
140
Оптимальная величина Xi при данном значении числа пар полюсов зависит также от диаметра (мощности) машины — снижается при увеличении диаметра. Оптимум отношения Xi уменьшается с увеличением мощности. Выбор отношения Xi в нарушение геометрического подобия часто определяется условиями охлаждения машины.
Применительно к асинхронным генераторам небольшой мощности зависимости удельной массы от отношения длины якоря к его диаметру иллюстрируются кривыми, приведенными на рис. 4.6.
Как показывают исследования, асинхронные генераторы должны иметь меньшие значения Xt, чем асинхронные двигатели, для обеспечения малых номинальных скольжений.
По выбранной величине Хг определяется расчетная длина якоря
I1 = I1D. (4.20)
При этом проводится проверка этого размера по требуемой величине ЭДС генераторного режима
I1 = (E^l^Pm1)I[KKJWa1A B1D*). ' (4.21)
Длину активной части якоря в первом приближении можно принять равной расчетной.
§ 4.3. ВЫБОР ЧИСЛА ПАЗОВ СТАТОРА И РОТОРА
Необходимое число витков в фазе определяется по ЭДС генераторного режима
®фі = E ^KKJf1) = KU ^1I(AKKJ(Ih), (4.22)
где Фъ = щх11Вь-Ю-4.
В асинхронных машинах коэффициенты а; и в зависимости от насыщения обычно находятся в пределах аг = 2/я-=-0,76 и &ф = = 1,11-=-1,065. В большинстве случаев коэффициент насыщения ka=FJF0^\,b. Тогда аг и К можно определить в зависимости от k„ по уравнениям
U1 = 0,443 + 0,194^, K = 1,18-0,07^. (4.23)
Предварительно можно взять: а»~0,715 и &ф»1,09. Выбор числа пазов на статоре z\ для асинхронных машин тесно связан с выбором числа пазов на роторе Z2. Соотношение между z\ и Z2 для двигателей должно быть выбрано, исходя из следующих соображений:
1. Отсутствие провалов в кривой M = f(n), обусловленных паразитными асинхронными и синхронными моментами от тангенциальных сил.
2. Минимальная шумнос^ь при работе двигателя, возникающая под действием радиальных сил.
3. Минимальные добавочные потери в стали зубцов.
Для снижения асинхронных паразитных моментов при пуске и вращении двигателя соблюдаются следующие неравенства:
141
а) при пуске
Z7 ф Z1; г2ф-^-г1;
Z2 ф2гг; Z2 ф 2IU1Pg,
где g — любое положительное число; а) при вращении двигателя
Z2ф 2/Ti1Pg + 2/7; г2фг1-\-2р; г2ф2г1аг2р; Z2 ф — Z1+/?;
Z2 ф Z1+ р.
Для того чтобы избежать появления радиальных сил, нужно - соблюдать неравенства
г2ф 2/га,^+1; Z2ф 2In1Pg + р +1; г2ф 2m1pg-\-2p-\rl.
Для асинхронных машин с короткозамкнутым ротором соотношения чисел пазов на статоре и роторе применяются в соответствии с данными табл. 4.4 [16].
