Материал: Системы электропривода с торцовыми электродвигателями (80

Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технолог

Вариант с заменой более «длинного» АД (Х=0,9) на ТАД с параметрами d =0,4;

Сопоставление АД и ТАД по удельным массам

Оценка двигателя по массе активных частей, приходящейся на единицу выходной мощности является .важной в решении вопроса о его широком применении в электроприводе [3,5]. Удельная масса может быть определена по формуле

Если допустить, что средняя плотность активных частей двигателей одинакова уд = у, то для определения соотношения удельных масс ТАД и АД можно применить формулу

Формула (4) сопоставления по мощностям S уже получена (при условии п = пд). Объем активных частей ТАД можно выразить .через средний диаметр Dp и

АД:УЛ = - D 2 - / - ( l + k*)2, гдек*= 2\\А1Ю - относительная величина двойного слоя 4

статора, сформированного высотой зубца и спинкой. Подставив V , Уд и выражение обратное (4) в (15), получим

Если при замене АД на ТАД в первом приближении пренебречь изменениями режимных параметров cos<£, rj ; считать, что кЕ «кЕ д , то для соотношения удельных масс останется зависимость только от конструктивных параметров :

В этой формуле фигурирует осевая длина h только одной элементарной пары «статор-ротор» - число таких пар на отношение удельных масс не влияет. Из формулы (17) следует, что снижение удельной массы ТАД по отношению к

№ 1/265 (531) ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

удельной массе АД может быть достигнуто увеличением Dp/ D. Уже было показано, что этот путь приводит к уменьшению роста мощности ТАД по сравнению с АД и поэтому нецелесообразен. Выигрыш ТАД по удельным массам произойдет при выполнении неравенства

Последнее неравенство может быть использовано как рекомендация при оптимальном проектировании ТАД в виде (18) или в абсолютных значениях осевой длины h:

h<^.(l+ k - ) ' . D 4 р

Пример. АД мощностью 75 кВт имеет DH= 393 мм; D = 211 мм; X = 0,9 (Si = 88 кВА)

k* = (D„ - D) / D = (393-211) /211= 0.863.

Если предпринять замену этого двигателя на ТАД с а = 0,8; b = 1; Dp/ D= 1,6 , то

Т.е. для рассмотренного двигателя снижение удельной массы при его замене на ТАД наступит лишь тогда, когда h будет меньше 211- 1,11= 235 мм. Расчетный диаметр

Dp= 1,6-211 = 338 мм, что при d = 0,4 даст D2 = 483 мм. Согласно ранее произведенным оценкам мощность S2 такого ТАД будет в 1,56 раза больше исходного АД, т.е. «183 кВА.

Оценка увеличения намагничивающего тока

Увеличение диаметра и числа полюсов асинхронного двигателя приводит

к

увеличению намагничивающего тока и, как следствие, к снижению коэффициента мощности [1]. Поскольку массовое проявление этого процесса негативно сказывается на электроснабжении электропривода, представляет интерес, насколько сильным он будет при замене АД на ТАД. Оценить намагничивающие токи позволяют формулы:

¥R , F- намагничивающие силы; кобд , к0б - обмоточные коэффициенты обмоток статора; рд , р - число пар полюсов обмоток статора АД и ТАД соответственно.

Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технол

Если индукции в воздушном зазоре считать одинаковыми: В3д = Ва, то при одинаковых коэффициентах насыщения и величинах воздушного зазора ¥Д = F, и отношение токов намагничивания может быть представлено формулой

(19)

Р д - W l

При одинаковых величинах напряжения и частоты питания, коэффициентах формы поля и отношений э.д.с. обмотки к номинальным напряжениям

Отношение магнитных потоков можно получить, приравнивая в первом приближении выражения индукции в воздушном зазоре:

Отсутствие соотношений частот вращения в формуле (22) и сопутствующих допущений о равенстве мощностей или частот вращения позволяет считать эту формулу более универсальной, чем (4), (7), (12) и (15). Согласно этой формуле замена «коротких» АД на ТАД и увеличение расчетного диаметра Dp дадут большее значение намагничивающего тока, большее снижение коэффициента мощности, и следовательно таких шагов следует избегать. Для примера, при d = 0,4; Х = 0,9; Dp/D =1,6

Если же избежать этих шагов не удается, то для увеличения cos<£ ТАД необходимо снабдить батареей конденсаторов, разумеется, уменьшая в целом эффективность его использования. Таким образом, замена «коротких» АД на ТАД дает не столь однозначные результаты, как это могло бы быть при сопоставлении этих двигателей только по их мощности и частоте вращения.

Выводы.

Использование ТАД позволяет получить электропривод с уменьшенной частотой вращения по сравнению с электроприводом на двигателях общепромышленных серий и, в ряде случаев, либо полностью отказаться от

№1/265 (531) ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

использования редукторов, либо перейти на редукторы с меньшим передаточным числом.

Наиболее целесообразной конструкцией ТАД, имеющего минимальную частоту вращения, следует считать конструкцию с одним диском статора и двумя дисками ротора.

Литература 1. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. 5-е издание - Ростов н/Д: Феникс, 2004.- 480 с.

2.Загрядцкий В.И., Кобяков Е.Т., Степанов Ю.С. Торцовые асинхронные электродвигатели и совмещенные электромеханические агрегаты. - М.: Машиностроение - 1, 2003.- 287 с.

3.Бут Д.А. Основы электромеханики. - М.: Изд-во МАИ, 1996.- 468 с.

4.Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: Высшая школа, 1985.-

252с.

5.Свечарник Д.В. Электрические машины непосредственного привода: Безредукторный электропривод - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 208 с.