книги из ГПНТБ / Куцевалов, В. М. Электромагнитный расчет бесконтактных синхронных электродвигателей с внешним магнитопроводом
.pdfВ.М.Куие6алоВ Л.А. Ковалюк
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
РАСЧЕТ
БЕСКОНТАКТНЫХ
СИНХРОННЫХ
ЭАЕКТРОДВИГАТЕАЕЙ С ВНЕШНИМ МАГНИТОПРОВОДОМ
/
Академия наук Латвийской ССР Физико-энергетический иноти'тут
В.М.Куцевалов
Л.А.Ковалюк
t
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ БЕСКОНТАКТНЫХ СИНХРОННЫХ ЭЛЕКГРОДІЗИГАТЕЕЕЙ С Ш И Ш » МАГШТ0ПР0Б0Д0М
Издательство "Зинатне’ Рига 1973
|
|
|
т |
публичная |
|
|
|
|
Гос. |
||
|
|
|
иаучноÖ K |
--тсV |
-.ун•■ \^': йснвщ |
|
|
|
библиото--г*. л. • СР |
||
~ & с ? |
и |
п ' S П |
ч и т а л |
; |
о г о :з.Ра д а |
г Г с < , |
'•'■■■■ |
||||
Р / - / O J &
УДК 621. 313. 323 ,
В .М . К у ц ѳ в а л о в , Л .А . К о в а л ю к . ЭЛЕКТРОМАГ
НИТНЫЙ РАСЧЕТ БЕСКОНТАКТНЫХ СИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ВНЕШНИМ МАГНИТОПРОВОДОМ. Рига, "Зинатнѳ", 1973, 88с.
Приведена иѳтодика электромагнитного расчета бесконтакт ных синхронных электродвигателей о внешним магнитопроводом.
Необходимый для расчета справочный материал дан в виде таб лиц, графиков в соответствии с международной системой еди ниц СИ. Табл. 2 , илл. 27, библ. 104 назв.
© Издательство "Зинатне", 1973
- 3 - 10 |
- |
159 |
М 8 П ( Н ) |
- |
73 |
Вв е д е н и е
Внастоящее вреия наиболее распространенными электродви
гателями переменного тона являются асинхронные двигатели,
простые по конструкции, технологичные в производства и об ладающие высокой надежностью в эксплуатации. Низковольтные
асинхронные электродвигатели мощностью от U ,12 до 400 квт потребляют более 40 % всей электрической энергии, вырабаты ваемой энергосистемами страны [ і0 2 ] .
Однако асинхронные электродвигатели уже не могут удовлет ворять требованиям ряда конкретных приводов, в частности,
таких, в которых: I ) по условиям технологии целесообразно
постоянство скорости вращения двигателя независимо от вели чины его нагрузки; 2) по условиям технологии невозможно осу ществить достаточно полную загрузку двигателя; 3) приводы получают питание от протяженных и сильно разветвленных се
тей |
, и др. |
[і04] . |
|
ные |
В таких приводах определенные преимущества имеют синхрон |
||
двигатели. |
синхронные |
||
|
Отечественной промышленностью изготавливаются |
||
реактивные |
двигатели типа PC мощностью 1 ,1 ; 1 ,5 |
; 3 ,0 и |
|
4 ,0 |
квт на |
1500 об/мин. Однако у этих двигателей низкие энер |
|
гетические |
показатели - к . п . д . , c o s f и малая перегрузоч |
||
ная |
способность. |
|
|
|
Относительно двигателей с электромагнитным возбуждением |
||
до недавнего времени существовало мнение о нецелесообразности их применения при мощностях менее 50 - 100 квт и з -за большей сложности конструкции и меньшей надежности, обусловленной наличием щеточно-контактного устройства.
|
|
|
|
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ БЕСКОНТАКТНЫХ СИНХРОННЫХ |
Таблица |
I |
|||||||||
|
|
|
|
|
и СЭ 42-4 |
||||||||||
Тип |
|
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ УНИФИЦИРОВАННОЙ СЕРИИ СДБ, МАШИН СОУ 31-4 |
|||||||||||||
|
При |
номинальной |
нагрузке |
|
_ 1 |
_ |
Г* |
Перегру- |
Асинхронный |
пуск |
|||||
электро- |
мощ- |
СКО- |
ток |
статора |
(a)j |
* |
|
зочная |
■ ^пуск |
Мпуск |
Мвх |
||||
двигателя |
|
способ- |
|||||||||||||
|
ноетъ, |
роетъ |
при |
напряжении |
|
|
|
ноетъ |
|
|
|
|
|||
|
КВТ |
|
врашения, |
|
ЗЬОв |
■ |
С05*Р |
|
^‘макс^нои |
■ Цшм |
^ о м |
мном |
|||
СДБ 31-4 |
1 ,5 |
|
об/мин |
220в |
|
||||||||||
|
1500 |
5 ,0 |
2 ,9 |
7 8 ,0 /1 ,0 ' |
|
|
|
|
|
|
|||||
СДБ 41-4 |
3 ,0 |
|
1500 |
9 ,0 . |
5 |
,2 |
8 7 ,0 /1 ,0 |
|
|
|
|
|
|
||
СДБ 51-4 |
5 ,5 . |
|
1500 |
16,6 |
9 |
,6 |
8 8 ,0 /1 ,0 |
|
Не менее |
Не |
бо- |
Не меНе ме- |
|||
СДБ 71-4 |
11,0 |
|
1500 |
32,6 |
18,8 |
8 9 ,0 /1 ,0 |
|
1 ,5 |
лее |
3 |
нее |
нее |
|||
СДБ 81-4 . |
20,0 |
|
1500 |
58,5 |
33,4 |
9 1 ,0 /1 ,0 |
|
|
|
|
0 ,8 |
0,25 |
|||
СДБ 91-4 |
40,0 |
|
1500 |
116,0 |
66,8 |
9 1,5 /1 ,0 |
|
, |
|
|
|
|
|||
СДБ 81-6 |
17,0 |
|
1000 |
48,1 |
28,8 |
8 9 ,7 /1 ,0 |
|
2 ,0 |
0 ,7 |
0,23 |
|||||
СОУ 31-4 |
1 ,5 |
|
1500 |
5 ,0 |
2 ,9 |
7 8 ,0 /1 ,0 |
|
1 ,3 |
|||||||
СЭ 42-4 |
3 ,0 |
|
1500 |
9 ,0 |
5 ,2 |
87,0/0,995 |
|
1 ,5 |
3 ,0 |
0 ,8 |
0,24 |
||||
х)
Значения к .п .д . даны с учетом потерь на возбуждение.
КГ
56
91 ,
Г56
265
396
500
396
36
57
7
Латвийской ССР совместно с Истриноким отделением ВНИИЭМ. По сравнению с распространенными типами асинхронных машин рас сматриваемые электродвигатели оказываются болве экономичны ми в эксплуатации, хотя имеют больший вѳо и отоимость.
Повышенный вѳо электродвигателей СДБ обусловлен унифика цией основных узлов и деталей с бесконтактными оинхронныыи генераторами серии СГВ.
Разработка бесконтактных синхронных электродвигателей спе
циализированного исполнения (без унификации с другими маши нами) позволяет приблизить их вес и стоимость к соответству
ющим |
по |
мощности асинхронным двигателям типа А02. |
В качеотве и |
|||||||||||
примера таких машин могут служить электродвигатели CUJ 31-4 |
||||||||||||||
СЭ 4 2 -4 , |
технические данные которых приведены также в таблице I |
|||||||||||||
|
2 , |
Конструктивные |
особенности |
бесконтактных |
синхронных |
|||||||||
Рассмотрению |
|
электродвигателей |
|
синхронных бес |
||||||||||
конструктивных особенностей |
||||||||||||||
[контактных машин о |
когтеобраэными |
полюсами |
посвящен ряд работ |
|||||||||||
г, |
4 , 7 |
- |
ІО , |
13, |
16 - |
19, |
22, |
25 |
- |
32, |
3 4 , 42 - |
44, 46, 52, |
||
58, |
||||||||||||||
60, |
64, |
68, |
76, |
8 3 , |
87, |
8 9 , |
96, |
І О І , |
104 ]. |
|
||||
Среди известных конструктивных решений бесконтактных син хронных машин с электромагнитным возбуждением наиболее прос тую конструкцию имеет бесконтактная машина о когтѳобравными полюсами и внешним магнитопроводом. В качеотве примера на рис, 1-3 показаны варианты конструкции бесконтактной машины этого типа.
Статор бесконтактного синхронного двигателя не имеет прин ципиальных отличий от статоров обычных синхронных или асин хронных двигателей.
8
F u c. I . Устройство бесконтактного синхронного электро двигателя СО 51-6 первой опытной серии, разра ботанной в ФЭП АН ЛатвССР [52] : I - статор с обмотками (главной и дополнительной)} 2 - не подвижные обмотки возбуждения; 3 - ротор с мас сивными когтеобразными полюсами.
Рис. 2 . Устройство бесконтактного,синхронного электродви гателя СДБ 81-4: I - статор с обмоткой; 2 - не подвижные обмотки возбуждения; 3 - ротор с мас сивными когтеобразными полюсами [104] .
9
Рис. 3 . Устройство бесконтактного синхронного электро двигателя СЭ Л2-4.
Стальная |
станина может быть выполнена ребристой (р и с .1 ,2 ) |
или гладкой |
(рис. 3 ) . |
Двигатель охлаждается потоком воздуха от вентилятора, рас
положенного на втором (нерабочем) конце вала и закрытого ко жухом, который направляет поток охлаждающего воздуха вдоль станины.
Ротор состоит из двух насаженных на вал ( р и с .' I , 2) или
сваренных между собой полюсных систем (рио. 3 ) .
Кольцевые выступы стальных подшипниковых щитов, охватыва
ющие цилиндрические части полюсных систем |
ротора, |
образуют |
с последними два дополнительных воздушных |
зазора |
между вра |
щающейся частью магнитопровода индуктора - полюсными система ми с когтеобразными полюсами - и неподвижной его частью -
подшипниковыми щитами и станиной.
На кольцевых выступах подшипниковых щитов размещаются ка тушки обмотки возбуждения,.что значительно упрощает конструк цию этой обмотки по сравнению с обмоткой ротора обычного яв нополюсного исполнения, в особенности при большом числе полю сов .
Поскольку обмотка возбуждения располагается на значитель-
IQ
hoM расстоянии от активных поверхностей полюсов, в машине име
ются развитые магнитные потоки рассеяния, относительная вели
чина которых оказывается более высокой, чем в роторе обычной
явноиолюсной конструкции.
Распределение магнитных потоков в бесконтактном синхрон-
Рис. 4 . |
Потоки рассеяния индуктора машины о когтеобразны |
||||
|
|
ми полюсами и внешним магнитопроводом: Ф - |
полный |
||
|
|
магнитный поток машины; Ф - полезный поток; |
Фбв - |
||
|
|
поток рассеяния обмотки возбуждения; Фбя - поток |
|||
|
|
внешнего рассеяния полюсов; Фбп - поток межполюс |
|||
|
|
ного рассеяния; Фбц - поток рассеяния по торцам |
|||
|
|
цилиндров полюсных систем [7 6]. |
|
|
|
Стремление уменьшить потоки рассеяния в роторе привело к |
|||||
тому, |
что |
в |
ряде машин вализготавливается |
из немагнитной |
|
ч. |
или |
же |
' |
между полюсными |
|
стали |
сварным с немагнитной вставкой |
||||
системами.
С той же целью выполняют сварную конструкцию роторов без
сплошного вала (см . рис. 3 ) .
В бесконтактных машинах рассматриваемого типа оказывается
нецелесообразным увеличение относительной длины* болееЛ =0,6^4
4 0 ,6 5 , т .к . это приводит к уменьшению магнитной индукции в
*Относительная длина Л представляет собой отношение актив
ной длины t(j- к диаметру расточки статора Б |
, т .е . Л - - ^ |