Примечание. Буквенные обозначения в соответствии с серией 4А.

Вопросам унификации в новой серии РА уделено особое внима­ние, поскольку только на одной высоте оси вращения количество типоисполнений двигателей превышает несколько тысяч. Основным достоинством серии РА является возможность выпуска асинхрон­ных двигателей, удовлетворяющих требованиям ГОСТ, DIN и SENELBC и при максимальной унификации отдельных узлов и де­вшей машины [11].

Внедрение профильной экструзионной станины в серии РА позволило снизить трудоемкость изготовления, повысить качество и снизить массу двигателя за счет лучшего теплосъема с поверхности станины. Экструзионные станины позволили отказаться от чистовой обработки замков статора, а также уменьшить аксиальную дли­ну станины, так как они нарезаются из заготовки, получаемой с металлургических заводов.

Применение экструзионных станин на ЯЭМЗ ограничивалось диаметром 132 мм из-за технологических возможностей завода, но такие станины могут применяться и для больших высот, если это потребуется заказчикам.

Основной недостаток экструзионных станин — их более высокая стоимость по сравнению с литыми станинами.

В табл. 9.7 приведены основные показатели трехфазных асинх­ронных двигателей серии РА с короткозамкнутым ротором (степень защиты IP44, IP34, U_1л ≤ 660 В).

Таблица 9.7. Показатели трехфазных асинхронных двигателей серии РА

с короткозамкнутым ротором (степень защиты IP44, IP54, U ≤ 660 В)

Тип АД	2р	Р2н, кВт	Вδ, Тл	A1 А/см	J1, А/мм2	ηн, %	cos φн	Dн1	D1	l1	S	Z1/Z2
								мм
РА71	2 4 6	0,55 0,37 0,25	0,90 0,85 0,83	173 210 220	7,0 5,7 6,2	72,0 65,0 60,0	0,80 0,66 0,55	120	62 70 70	50 55 55	0,3 0,3 0,3	24/17 24/17 36/28
РА80	2 4 6	1,1 0,75 0,55	0,85 0,87 0,80	208 225 228	8,2 8,0 8,3	75,0 73,0 67,0	0,87 0,70 0,66	120 140 140	62 90 95	75 50 55	0,3 0,3 0,3	24/17 36/28 36/28
РА90	2 4 6	2,2 1,5 1,1	0,83 0,77 0,80	235 224 228	6,7 7,9 8,0	84,0 78,0 73,0	0,88 0,80 0,73	140	76 90 95	82 90 95	0,3 0,4 0,3	24/17 36/28 36/28
РAIOO	2 4 6	3,0 3,0 1,5	0,89 0,80 0,79	265 220 251	7,2 7,5 8,0	83,0 82,0 75,0	0,86 0,81 0,75	140	76 90 95	95 130 125	0,3 0,4 0,3	24/17 36/28 36/28
РА112	2 4 6	4,0 4,0 2,2	0,66 0,75 0,80	230 260 241	5,8 5,0 7,2	83,5 86,5 79,5	0,88 0,84 0,79	206	117 129 145	90 90 70	0,6 0,45 0,35	36/28 36/28 54/44
РА 132	2 4 6	7,5 7,5 5,5	0,68 0,87 0,83	215 289 279	5,8 5,5 8,0	87,0 88,5 82,0	0,89 0,84 0,78	206	117 129 145	130 145 140	0,6 0,45 0,35	36/28 36/28 54/44
РА160	2 4 6	15,0 15,0 11,0	0,80 0,80 0,90	290 329 300	5,2 5,3 5,6	90,0 90,0 87,5	0,90 0,87 0,83	273	155 172 185	110 130 140	0,8 0,5 0,45	36/28 48/38 54/50
РА 180	2 4 6	22,0 22,0 15,0	0,80 0,86 0,90	300 345 313	5,4 5,5 5,7	91,0 91,0 89,5	0,90 0,88 0,80	273	155 172 185	180 185 180	0,8 0,5 0,45	36/28 48/38 54/50
РА200	2 4 6	37,0 30,0 22,0	0,73 0,81 0,77	344 385 350	4,0 4,9 5,2	90,5 91,5 89,0	0,89 0,83 0,85	296	163 185 209	215 200 210	0,9 0,55 0,45	36/28 48/40 72/56
РА225	2 4 6	45,0 45,0 30,0	0,67 0,85 0,82	348 392 400	4,2 4,7 5,3	92,0 92,0 89,5	0,90 0,87 0,86	296	163 185 209	265 290 240	0,9 0,55 0,45	36/28 48/40 72/56
РА250	2 4 6	55,0 55,0 37,0	0,67 0,98 0,75	355 362 377	3,8 6,1 5,7	93,0 92,5 90,5	0,92 0,88 0,85	344 400 344	190 240 240	240 200 240	1,1 0,8 0,6	48/40 60/50 72/56

---

Освоение серии РА позволило сократить зависимость России от импорта и развить экспорт асинхронных двигателей. Технико-эко­номические показатели двигателей серии РА соответствуют или превосходят лучшие аналоги зарубежных фирм, а цены на продук­цию значительно ниже, чем у конкурентов.

9.5. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ И РАСЧЕТ ОБМОТКИ СТАТОРА

Техническое задание на учебное проектирование асинхронно­го двигателя содержит номинальные данные проектируемой ма­шины и указания о режиме ее работы, исполнении по способу монтажа, степени защиты от воздействия окружающей среды и системе охлаждения. Кроме того, могут быть заданы также до­полнительные требования к проектируемому двигателю, напри­мер наименьшие допустимые значения кратности максимального и минимального моментов, а для двигателей с короткозамкнутыми роторами также предельные значения пускового тока и наи­меньшие значения пусковых моментов. В отношении требований, не оговоренных в задании, спроектированная машина должна удовлетворять соответствующим ГОСТам. Методические указа­ния к курсовому проекту см. в 1.7.

Проектирование новой машины начинают с выбора базовой мо­дели, на которую ориентируются при проведении всех расчетов, на­чиная с выбора главных размеров, и при разработке конструкции отдельных узлов. За базовую обычно выбирается конструкция дви­гателя одной из новых серий, выпускаемых в настоящее время. Например, при проектировании асинхронных двигателей общего назначения малой и средней мощности (до 400 кВт) в качестве базовой модели следует выбирать конструкцию двигателей серии 4А или АИ и исполнения, предусмотренного в техническом задании.

В начальной стадии проектирования при выборе главных размеров и электромагнитных нагрузок необходимо учесть дополнительные требования технического задания. Если проектируемая машина должна иметь большой максимальный момент, то индуктивное сопротивление ее обмоток не должно быть большим, поэтому в такой машине нецелесообразно выбирать малое значение индукций, большую линейную нагрузку, узкие и глубокие пазы и т.п.

Требования к пусковым характеристикам с короткозамкнутым ротором следует обязательно учитывать при выборе конфигурации пазов ротора. Так, узкие и глубокие пазы с сужающейся верхней частью обеспечивают большое увеличение расчетного активного сопротивления ротора при пуске и большие пусковые моменты, но при таких пазах возрастает индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора и уменьшаются перегрузочная способность двигателя и коэффициент мощности при номиналь­ном режиме.

Полностью учесть все требования технического задания к характеристикам двигателя при выборе размеров магнитопровода и об­мотки машины, не ориентируясь на данные выпущенных машин, невозможно. Поэтому перед началом расчета следует детально и изучить конструкцию базового двигателя, критически оценить при­нятые в ней соотношения размеров, уровни электромагнитных нагрузок и другие данные и лишь после этого приступить к расчету. Расчет асинхронных машин начинают с определения главных разме­ров: внутреннего диаметра статора D и расчетной длины магнитоп­ровода l_δ. Размеры D и l_δ связаны с мощностью, угловой скоростью и электромагнитными нагрузками выражением машинной постоян­ной:

---

(9.1)

В начале расчета двигателя все величины, входящие в (9.1), кро­ме синхронной угловой скорости, неизвестны. Поэтому расчет проводят, задаваясь на основании имеющихся рекомендаций значения­ми электромагнитных нагрузок (А и В_δ), коэффициентов (α_δ, k_В и k_oб), и приближенно определяют расчетную мощность Р'. Остаются два неизвестных (D и l_δ), однозначное определение которых без до­полнительных условий невозможно. Таким условием является отно­шение l_δ/D или более употребительное в расчетной практике отно­шение λ = l_δ /τ. Это отношение в значительной степени определяет экономические данные машин, а также оказывает влияние на харак­теристики и условия охлаждения двигателей.

У большинства выпускаемых асинхронных двигателей общего назначения отношение λ, изменяется в достаточно узких пределах. Поэтому для определения D и l_δ можно предварительно выбрать то или иное отношение λ, характерное для заданного исполнения и числа полюсов машины. Это позволит однозначно определить глав­ные размеры, исходя из (9.1). Однако внутренний диаметр статора непосредственно связан определенными размерными соотношения­ми с внешним диаметром статора D_a, в свою очередь, определяю­щим высоту оси вращения h, значение которой при проектировании новых двигателей может быть принято только из стандартного ряда высот, установленных ГОСТом.

Внешний диаметр статора должен также соответствовать опре­деленным условиям, налагаемым требованиями раскроя листов электротехнической стали с наименьшими отходами при штампов­ке. С учетом этих требований при ручном расчете асинхронного двигателя более целесообразным является выбор главных размеров, основанный на предварительном определении высоты оси враще­ния, увязке этого размера с внешним диаметром статора и последу­ющем расчете внутреннего диаметра статора D.

В связи с этим выбор главных размеров проводят в следующей последовательности.

Высоту оси вращения предварительно определяют по рис. 9.18, а или б для заданных Р₂ и 2р в зависимости от исполнения двигателя.

Из ряда высот осей вращения (см. табл. П 6.2) принимают бли­жайшее к предварительно найденному меньшему стандартному зна­чению Л. Следует иметь в виду, что ГОСТ определяет стандартные высоты осей вращения независимо от назначения и конструктивно­го исполнения асинхронных двигателей, поэтому высота оси враще­ния любого проектируемого двигателя должна быть равна одному из этих значений.

Зависимость (9.1) показывает, что при одной и той же длине l мощность P' изменяется пропорционально D². Поэтому машину при выбранной высоте оси вращения выгодно выполнять с возможно большим диаметром. Максимально возможный диаметр D_а должен быть D_a ≤ 2(h – h_1min), где h_1min — минимальное расстояние от стали сердечника статора до опорной плоскости машины (рис. 9.19), включающее толщину корпуса b_корп и расстояние от корпуса до опорной плоскости h₂. Если машина выполняется со сварной стани­ной, то допустимое расстояние h_1min уменьшается. В том случае, когда h₁ >> h_1min, в нижней части корпуса оребренных двигателей ис­полнения со степенью защиты IP44 размещают несколько охлажда­ющих ребер, высота которых может быть меньше, чем у располо­женных на верхней и боковых частях корпуса.

---

Обычно расстояние h₁ выбирают равным или несколько боль­шим h_1min, значения которого для двигателей с различной высотой оси вращения h приведены на рис. 9.19. При выборе D_a должно быть учтено также требование использования для штамповки рулонной или листовой электротехнической стали стандартных размеров с наименьшими отходами.

Рис. 9.18. Высота оси вращения h двигателей

различных мощности и частоты вращения:

а — со степенью защиты IP44;

б — со степенью защиты IP23

Внешние диаметры сердечников статоров двигателей серий в зависимости от высоты оси вращения при учебном проектировании могут быть приняты по данным табл. 9.8.

Рис. 9.19. К выбору наружного диаметра D_c статора (а).

Минимально допустимое расстояние h₁ от сердечника

статора до опорной поверхности двигателя в зависи­мости

от высоты оси вращения двигателей со станиной (б):

1 — литой; 2 — сварной

Таблица 9.8. Внешние диаметры статоров асинхронных

двигателей различных высот оси вращения

h, мм	56	63	71	80	90
Da, мм	0,08— 0,096	0,1—1,08	0,116—0,122	0,131—0,139	0,149—0,157
h, мм	100	112	132	160	180
Da, мм	0,168—0,175	0,191-0,197	0,225—0,233	0,272—0,285	0,313—0,322
h, мм	200	225	250	280	315	255
Da, мм	0,349—0,359	0,392—0,406	0,437—0,452	0,52-0,53	0,59	0,66

Внутренний диаметр статора D в общем случае можно опреде­лить по внешнему диаметру, высотам ярма (h_a) и зубцов (h_z) статора:

D = D_a — 2(h_a + h_z).

На данном этапе расчета размеры h_a и h_z неизвестны. Поэтому для определения D используют эмпирические зависимости. При од­ном и том же уровне индукции на участках магнитопровода в маши­нах с одинаковым D высота ярма статора будет пропорциональна потоку, а следовательно, обратно пропорциональна числу полюсов машины (прямо пропорциональна полюсному делению). Принимая, что размеры пазов не зависят от числа полюсов машины, получаем приближенное выражение

D = K_DD_a. (9.2)

Значения коэффициентов К_D, приведенные в табл. 9.9, характе­ризуют отношения внутренних и внешних диаметров сердечников статоров асинхронных двигателей серий 4А и АИ при различных числах полюсов и могут быть использованы для предварительного определения D вновь проектируемой машины.

Таблица 9.9. Отношение К_D = D/D_a, в асинхронных двигателях

в зависимости от числа полюсов

2p	2	4	6	8	10—12
КD	0,52—0,6	0,62—0,68	0,7—0,72	0,72—0,75	0,75—0,77

Далее находят полюсное деление τ, м:

τ = πD/2p (9.3)

и расчетную мощность Р, В • А:

P' = mIE = P₂ (9.4)

где Р₂ — мощность на валу двигателя, Вт; k_E — отношение ЭДС об­мотки статора к номинальному напряжению, которое может быть приближенно определено по рис. 9.20.

Предварительные значения η и cos φ, если они не указаны в задании на проектирование, находятся по ГОСТу. Приближенные значения η и cos φ могут быть приняты по кривым рис. 9.21.

---

Предварительный выбор электромагнитных нагрузок А, А/м, и B_δ, Тл, должен быть проведен

Рис. 9.20. Значения коэффициента K_E

Рис. 9.21. Примерные значения КПД и cos φ асинхронных двигателей:

а — со степенью защиты IP44 и мощностью до 30 кВт;

б — со степенью защиты IP44 и мощно­стью до 400 кВт;

в — со степенью защиты IP23

особо тщательно, так как они определяют не только расчетную длину сердечника, но и в значительной степени характеристики машины. При этом если главные размеры машины зависят от произведения АВ_δ [см. (9.1)], то на характеристики двигателя оказывает существенное влияние также и соотношение между этими величинами. Рекомендации по выбору А и В_δ представлены в виде кривых на рис. 9.22—9.24 для машин различных мощности и исполнения. На каждом из рисунков даются области их допустимых значений. При выборе конкретных значений А и В_δ в пределах рекомендуемой области следует, руководствуясь приведен­ными выше замечаниями, учитывать требования технического задания к хактеристикам проектируемого двигателя.

Коэффициент полюсного перекрытия α_δ и коэффициент формы поля k_В в асинхронных машинах определяются степенью уплощения кривой поля в зазоре, возникающей при насыщении зубцов статора и ротора, и могут быть достаточно достоверно определены то­пь ко после расчета магнитной цепи. Поэтому для расчета магнитной цепи удобнее рассматривать синусоидаль­ное поле, а влияние уплощения учесть при расчете магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи.

Рис. 9.22. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей

со степенью защиты IP44 при высоте оси вращения:

а – h ≥ 132 мм; б – h = 150…250 мм;

в – h ≥ 280 мм (с продуваемым ротором)

Рис. 9.23. Электромагнитные нагрузки асинхронных двигателей

со степенью защиты IP23 при высоте оси вращения:

а – h = 160…250 мм; б – h ≥ 280 мм;

Рис. 9.24. Электромагнитные нагрузки асинхрон­ных

двигателей высокого напряжения со степе­нью защиты IP23

Основываясь на этом, значения коэффициентов предварительно принимают равными:

α_δ = 2/π ≈ 0,64; k_В = π/(2 ) = 1,11.

Предварительное значение обмоточного коэффициента k0e\ вы­бирают в зависимости от типа обмотки статора. Для однослойных обмоток k_oб1 = 0,95...0,96. Для двухслойных и одно-двухслойных об­моток при 2р = 2 следует принимать k_oб1 = 0,90... 0,91 и при большей полюсности k_oб1 = 0,91. ..0,92.

Синхронная угловая частота двигателя Ω, рад/с, рассчитывается по формуле

Ω = 2π или Ω = 2π (9.5)

где n₁ — синхронная частота вращения, об/мин; f₁ — частота пита­ния, Гц.

Из (9.1), с учетом значения α_δ , расчетная длина магнитопровода, м,

. (9.6)

Критерием правильности выбора главных размеров D и l_δ слу­жит отношение λ = l_δ /τ, которое обычно находится в пределах, пока­занных на рис. 9.25 для принятого исполнения машины. Если λ ока­зывается чрезмерно большим, то следует повторить расчет для ближайшей из стандартного рада большей высоты оси вращения А. Если К слишком мало, то расчет повторяют для следующей в стан­дартном раду меньшей высоты h.

---

Смотрите также файлы

• Глава 11 Проектирование машин постоянного тока.doc

• Глава 12 Системы автоматизированного проектирования электрических машин.doc

• Обложка.doc

• Огавление.doc

• Предисловие.doc