Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Проектирование электрических машин переменного тока

Предварительный выбор размеров асинхронных машин при проектировании - Проектирование электрических машин переменного тока

Оглавление
Проектирование электрических машин переменного тока
Требования, предъявляемые к проектируемой машине
Основные элементы конструкции
Формулировка задачи проектирования
Магнитная цепь
Рассеяние обмоток возбуждения
Магнитное поле в сердечнике статора и ротора
Ток ротора и поле в воздушном зазоре под нагрузкой
Обмотки статоров
Схемы статорных обмоток
Транспозиция элементарных проводников статорной обмотки
Роторные обмотки
Обмотки асинхронных машин
Основные условия разработки конструкции
Основные конструктивные элементы статоров
Основные конструктивные элементы роторов
Вопросы конструкции, связанные с системой охлаждения
Турбогенераторы
Основные параметры турбогенераторов
Параметры возбуждения и охлаждающей воды
Общая компоновка турбогенераторов
Особенности конструкции обмотки статора турбогенераторов
Особенности конструкции обмотки ротора турбогенераторов
Задание по проектированию
Основные принципы проектирования обмоток с непосредственным охлаждением
Основные размеры
Электрические нагрузки
Магнитные нагрузки
Обмоточные данные ротора
Предварительный выбор размеров асинхронных машин при проектировании
Конструктивное исполнение асинхронных общепромышленных серий
Конструктивное исполнение асинхронных двигателей для особых условий эксплуатации
Диаметр и длина сердечника явнополюсных синхронных машин
Конструктивное исполнение явнополюсных синхронных машин
Конструктивное исполнение полюсов явнополюсных  роторов гидрогенераторов
Конструктивное исполнение явнополюсных синхронных  компенсаторов
Оптимизация проекта
Проектирование гидрогенераторов с помощью ЭВМ
Проектирование асинхронных машин с частотным управлением на минимум веса
Проектирование асинхронных двигателей на минимум приведенной стоимости

ГЛАВА ВОСЬМАЯ АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
8-1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР РАЗМЕРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Асинхронные машины являются наиболее массовым типом электрических машин переменного тока из применяемых в промышленности и используются главным образом в качестве двигателей как общепромышленного применении, так и специализированного. Очень редко асинхронные машины используются и качестве генераторов, так как при этом они должны потреблять на сети реактивную мощность для возбуждения. Ни один другой тип электрических машин не отличается таким разнообразием конструкций и модификаций как по условиям эксплуатации, так и по условиям установки (главные из них были описаны в шестой главе), таким диапазоном мощностей (от долей ватта до десятков тысяч киловатт) и скоростей вращения (от нескольких десятков до десятков тысяч оборотов в минуту).
По электромагнитным характеристикам различают двигатели с обычными требованиями (кратность максимального момента 1,7—2,2; пускового 0,9) к повышенными требованиями к характеристике момента. В связи с этим применяются несколько типов роторов: короткозамкнутые роторы с одной беличьей клеткой (при отсутствии особых требований); короткозамкнутые глубокопазные и двухклеточные роторы, позволяющие получить большой пусковой момент за счет явления вытеснения тока, но имеющие несколько худшие по сравнению с одноклеточными рабочие характеристики; двигатели с массивным ротором (с практически равномерной моментной характеристикой) и, наконец, двигатели с фазным ротором, позволяющие получить большой пусковой момент при малом пусковом токе за счет включения в цепь ротора на время пуска внешних сопротивлений.
При массовом производстве общепромышленных типов асинхронных двигателей малой и средней мощности крупные машины изготовляются мелкими сериями, а очень крупные — по индивидуальным заказам; кроме того, некоторые модификации могут не изготовляться в массовом производстве, однако масштабы производства и применения асинхронных двигателей настолько велики по сравнению с другими типами машин, что при их проектировании на первое место выступает экономический подход. Этому способствует еще и то обстоятельство, что асинхронные машины по роду своего применения редко бывают машинами предельной мощности (в отличие от турбо- и гидрогенераторов или синхронных компенсаторов), и поэтому некоторые ограничения на основные размеры не накладываются в процессе разработки проекта, а это позволяет варьировать переменные в более широком диапазоне и затрудняет получение лучшего из приемлемых, или оптимального, решения. С другой стороны, при разработке индивидуальных заказов довольно часто можно выполнить машину на уже имеющихся сердечниках и решить вопрос, какой из типоразмеров лучше подходит для применения.
Для асинхронных машин справедливы все соотношения между основными размерами, параметрами и нагрузками, полученные во второй главе настоящей книги, и, следовательно, справедливы все закономерности конструктивных рядов, если их относить к полной мощности якоря асинхронной машины. Примеры таких рядов приведены на рис. 2-9. Из этих рисунков видно, что зоны допустимых значений главных размеров (τ, τl) имеют заметную ширину, причем все ограничения при этом выдерживаются. Аналогичный разброс — заметную ширину — можно проследить в зонах значений технико-экономических показателей (масса на единицу мощности и т. п.). Такой разброс значений главных размеров, их отклонения от теоретического ряда вызваны, во-первых, конечностью диапазона типоразмеров, о чем уже говорилось, а, во-вторых, тем обстоятельством, что экономические показатели не всегда могут быть достаточно точно учтены в начале проектирования

 Выбор главных размеров по среднестатистическим данным построенных машин.

Воспользовавшись кривыми рис. 2-9, можно определить значения τl, τ, l, hп и других геометрических размеров активной зоны якоря (статора) асинхронной машины, а также значения электромагнитных и тепловых нагрузок. Ориентируясь на известный прогресс в электромашиностроении, можно принять нагрузки несколько большими или размеры несколько меньшими средних значений, однако почти всегда можно быть уверенным в том, что приемлемый вариант машины удовлетворяет всем ограничениям. Выбор размеров по данным кривых, подобных рис. 2-9, не исключает учета прогресса в электромашиностроении нс только, так сказать, вслепую, но и с выбором его направления. Такие кривые могут быть построены по опорным точкам, полученным в результате проектирования серий машин, рассчитанной на еще не созданные, но уже разрабатываемые изоляционные материалы, стали, новые методы охлаждения и тому подобные усовершенствования, или скорректированы по каталожным данным фирм, частично уже применяющих эти усовершенствования.
Б. И. Кузнецов [8-1, 8-2] проанализировал данные ряда серин асинхронных манят и установил зависимости мощности от размеров, выбрав за базисную величину наружный диаметр якоря Da:

где т' в среднем составляет 0,8 для защищенного исполнения и 0,5 для закрытого обдуваемого, а k зависит от качества применяемых материалов и для более прогрессивных конструкций растет с увеличением коэффициента ад. полпенни пазов медью и допустимого нагрева обмотки в соответствии с уравнениями, рассмотренными в главе 2.
Однако выбор размеров по средним зависимостям не дает ясного ответа на вопрос об экономичности машины, и для экономического подхода к выбору главных размеров этот метод дает возможность сузить зону поиска, но не окончательно провести поиск.
Выбор размеров при подборе имеющихся штампов сердечников сводится к выбору типоразмеров, ближайших к среднему значению, по кривым рис. 2-9 с пересчетом параметров в относительных единицах (см. § 8-2). Длина в этих случаях выбирается по ограничениям Мmax, cos φ и т. п.

Рис. 8-2. К определению среднего значения проводимости рассеяния

  1. Определение зоны изменения главных размеров для экономического выбора размеров. Экономический выбор главных размеров по минимуму приведенной стоимости подробно описан ниже (см. § 10-6). Он основан из определении для каждого возможного значения Dl отношения D, доставляющего экстремум приведенной стоимости. Значение Dl определяется индукцией в зазоре и числом витков обмотки ω, зона изменения DI может быть предварительно определена по кривым рис. 2-9 в зависимости Р/р.

Как можно заметить из рис. 2-9, зона изменения τl в зависимости от Г р достаточно широка; это значит, что возможно достаточно большое число комбинаций главных переменных τ, l, w1, удовлетворяющих ограничениям.
Для правильного выбора τ и / , а также для дальнейших расчетов нужно уточнить заранее заданную или выбранную в процессе проектирования величину cos φ, проверить возможность ее реализации. Если значение cos <р в начале проектирования определено правильно, то расчет параметров асинхронной машины можно уверенно вести в относительных единицах, так же как для синхронной машины (см. гл. 9) задаваться размерами активной зоны и проверять их по тепловым ограничениям, не опасаясь, что уточнение cos φ по круговой диаграмме внесет существенные поправки в проведенные расчеты.
Крайние точки зоны изменения в среднем учитывают ряд ограничений (по размерам, электромагнитным и тепловым нагрузкам и т. п.). Для ограничения числа допустимых сочетаний при выборе размеров по минимуму приведенной стоимости удобно воспользоваться диаграммой на рис. 8-3.
Кривые, ограничивающие зоны изменения τ и l, дают в сочетании очень большую зону допустимых комбинаций произведения τl при заданном значении Р/р. Однако, если воспользоваться ограничением, представленным кривой во II квадранте,



 
« Продолжительность сушки электрических машин   Пропитка и сушка электродвигателей »
электрические сети