Анализ электромагнитной подсистемы

Анализ работоспособности электромагнитной подсистемы асинхронного двигателя выполняется на основе расчета рабочих и пусковых характеристик. Он включает в себя три этапа: расчет магнитной цепи, расчет параметров схемы замещения и непосредственно расчет характеристик.

Расчет магнитной цепи выполняется по амплитудным значениям индукций основной гармонической пространственного распределения магнитного поля. Учет уплощения магнитного поля проводится методом Пунга с использованием специально рассчитанной кривой намагничивания для зубцов. Синусоидальность пространственного распределения индукций в ярмах учитывается с помощью специальной кривой намагничивания для них.

Параметры схемы замещения рассчитываются для номинального режима работы двигателя. Их значения принимают постоянными при изменении нагрузки двигателя от холостого хода до номинальной. При скольжениях больше номинального следует учесть возможные изменения величин ряда параметров, вызванных эффектом вытеснения тока в стержнях обмотки ротора и насыщением коронок зубцов по­токами пазового рассеяния.

Значения параметров схемы замещения в относи­тельных единицах позволяют судить о правильности выбранных размерных соотношений в машине и ее обмоточных данных. Результаты расчета параметров схемы замещения должны быть обязательно обсуждены с руководителем проекта, после чего можно перейти к расчету характеристик двигателя.

Расчет рабочих характеристик двигателя проводится по величинам параметров для номинального режима. После построения характе­ристик уточняют номинальные ток статора, скольжение, КПД и .

Пусковые характеристики двигателей с короткозамкнутыми роторами рассчитывают с учетом влия­ния эффекта вытеснения тока в пазах ротора и насыщения коронок зубцов полями пазового рассея­ния, корректируя для этого соответствующие параметры схе­мы замещения.

5.3. Разработка конструкции. Синтез механической и тепловентиляционной подсистем

Основным материалом для разработки конструкции асин­хронного двигателя являются заводские чертежи машины заданного исполнения по степени защиты (ГОСТ 17494-87), способу охлаждения (ГОСТ 20459-87) и способу монтажа (ГОСТ 2479-79), которые имеются в кабинете проектиро­вания. В [6] рассмотрены этапы конструирования асинхронных двигателей, анализируются типовые конструкторские решения для деталей и сборочных единиц, даются рекомендации по их выбору, приведены конструкции и их краткое описание для основных исполнений асинхронных двигателей.

Подобрав заводской чертеж и получив консультацию у руководителя проекта о возможности его использования, как основы для конструкторской проработки проектируемой машины, нужно детально изучить об­щую компоновку двигателя, уяснить назначение отдельных узлов и деталей, их конструкцию, познакомиться с другими возможными вариантами конструктивного исполнения этих же деталей в аналогичных машинах. Большую помощь в этой работе окажут стенды с деталями электрических машин и учебные плакаты, имеющиеся на кафедре электромехани­ки. Лишь после этого можно приступить к составлению чер­тежа, начав эту работу с вычерчивания активных частей машины по размерам, полученным при расчете.

Масштаб чертежа желательно выбрать таким, чтобы про­дольный и поперечные виды машины разместились на одном листе формата 24. Однако следует иметь в виду, что при выполнении проекта малых машин нецелесообразно выби­рать масштаб более 2,5:1, а при выполнении проекта круп­ных машин — масштаб меньше чем 1:5. В этих случаях число листов с общими видами машин может быть умень­шено или, соответственно, увеличено.

При конструировании механической подсистемы асинхронного двигателя необходимо обратить особое внимание на увязку размещения активной части машины с установочными и присоединительными размерами, на конструкторские и технологические решения, обеспечивающие выполнение выбранного воздушного зазора с эксцентриситетом не более 10-15%.

При конструировании проверяются размерные соотноше­ния, полученные или принятые ранее при расчетах, причем в процессе разработки конструкции в них могут быть внесены частичные изменения, например, изменено количество или диаметр аксиальных каналов в сердечнике ротора или их расположение. Так как в проекте не проводится подробный механический расчет всех деталей, размеры отдельных кон­структивных элементов двигателя могут быть определены приближенно на основе размерных соотношений заводского чертежа, взятого за основу при конструировании. Необходимо обратить внимание на замыкающие размеры основных размерных цепей, чтобы они не были чрезмерно велики или малы [4].

При синтезе тепловентиляционной подсистемы машины необходимо обеспечить требуемый расход охлаждающего воздуха в вентиляционных контурах в соответствии с заданным способом охлаждения.

На чертежах двигатель должен быть представлен в про­дольном и поперечном видах с разрезами. На продольном виде разрез в большинстве случаев выполняется в верхней части чертежа до осевой линии. На поперечном виде разрез выполняется справа от осевой линии через сердечники ста­тора и ротора. На этих разрезах должны быть показаны кон­струкция сердечников корпуса, торцевых щитов, вала, под­шипниковых узлов, расположение лобовых частей обмоток статора и ротора, конструкция и расположение диффузоров и вентилятора, контактных колец и т. п.

Кроме общих видов должны быть начерчены зубец и паз статора и ротора в увели­ченном масштабе с указанием размеров и расположения проводников и пазовой изоляции и, по согласованию с руководителем, элемент схемы обмотки ста­тора или условная схема соединений катушечных групп одной фазы. При проектировании двигателя с фазным рото­ром обязательно выполняется условная схема обмотки ста­тора (или одной ее фазы) и полная схема-развертка обмот­ки ротора. На этом же чертеже приводятся рабочие и пус­ковые характеристики двигателя. Пусковые характеристики (зависимость тока и момента от скольжения) строятся в от­носительных единицах.

На этом же листе графически отображаются результаты, полученные при выполнении исследовательской части про­екта.

По указанию руководителя объем графической части проекта может быть расширен с целью более четкой разра­ботки конструкции отдельных узлов машины.

Все чертежи должны быть выполнены в соответствии с правилами Единой системы конструкторской документации ЕСКД. На каждом листе в правом нижнем углу необходи­мо поместить основную надпись (угловой штамп). Специфи­кация, содержащая 15-20 наименований основных деталей конструкции, располагается либо на листе № 1 над основ­ной надписью, либо выполняется на отдельном листе форма­та 11 и подшивается в конце текста пояснительной записки.