Книга посвящена основным вопросам прогк-тирования асинхронных микродвигателей с ко-роткозамкнутым ротором трехфазного и однофазного тока.
Изложены, основы электромагнитного и элементы теплового расчетов, а также некоторые особенности конструкции асинхронных микродвигателей.
Рекомендуются единые методика выбора основных размеров и схема расчета для всех типов трехфазных и однофазных машин. Приведены расчетные формулы и необходимые для практических расчетов материалы с учетом новейших советских и зарубежных исследований в этой области.
Принятые методы расчета различных типов машин иллюстрируются примерами.
Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов электротехнических и энергетических вузов и может быть полезной для инженеров, проектирующих микромашины.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Возрастающее применение машин малой мощности в промышленности, сельском хозяйстве, для автоматических и счетно-решающих устройств, для привода разнообразных механизмов, а также для бытовых 'Приборов побудило авторов написать книгу по расчету асинхронных микродвигателей.
Книга предназначена в качестве учебного пособия при курсовом и дипломном проектировании студентов втузов и может быть также использована инженерами и техниками, проектирующими микромашины. В книге использованыолыт курсового и дипломного проектирования микромашин в Московском энергетическом институте, расчетные методики Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (ВНИИ ЭМ), опыт создания единых серий микродвигателей, а также советская и зарубежная литература.
Книга включает результаты многолетних научных исследований, проведенных авторами в лаборатории микро-машин МЭИ, руководимой [проф. Ю. С. Чечетом), работы которого во многом способствовали развитию теории и методики расчета электрических микромашин.
Авторы считают приятным долгом поблагодарить заведующего кафедрой электрических машин, заслуженного деятеля науки, проф. Г. Н. Петрова за весьма ценные указания и советы.
Авторы выражают благодарность инж. Н. А. Мушкето-ву за содействие в подборе материалов и ряд полезных замечаний, а также технику Т. П. Ильиной за помощь в оформлении рукописи.
Работа между авторами распределена следующим образом: введение, гл. 1, 2, 8, 9 и приложения написаны совместно, гл. 4—7 и 12, § 13-2, 13-3 и 13-5—Е. М. Лопухиной и гл. 3, 10, 11, § 2-4, 13-1 и 13-4—Г. С. Сомихиной.
Поскольку настоящее пособие является первой попыткой обобщить и систематизировать материалы по расчету асинхронных микродвигателей общего применения и создать единую методику расчета двигателей трехфазного и однофазного тока, естественно, оно не может быть лишено недостатков, и авторы с признательностью примут все замечания, направленные на его улучшение.
Авторы
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.......................... 3
Введение............................ 7
Глава первая. Определение главных размеров...... 19
1-1. „Машинная постоянная" и коэффициент использования . . 19
1-2. Электромагнитные нагрузки . ............ 25
1-3. Наружный и внутренний диаметры статора, расчетная
длина, воздушный зазор................. 28
Глава вторая. Обмотка, пазы и ярмо статора...... 33
2-1. Выбор числа пазов статора и ротора.......... 33
2-2. Выбор типа обмотки.................. 36
2-3. Расчет обмоток статора................. 47
2-4. Расчет „синусной" обмотки............... 54
2-5. Пазы и ярмо статора ,................. 62
Глава третья. Пазы, ярмо и беличья клатка ротора . . 65
3-1. Выбор параметров обмотки ротора........... 65
3-2. Выбор формы и расчет паза ротора........... 70
3-3. Расчет коэффициента скоса.............. 72
Глава четвертая. Сопротивления обмоток статора и ротора ......................... 73
4-1. Сопротивления статора................ 73
4-2. Сопротивления ротора................. 87
Глава пятая. Расчет магнитной цепи........... 91
Глава шестая Расчет пэтерь............... 96
6-1. Потери в стали..................... 97
6-2. Учет влияния потерь в стали на величину тока в статоре 100
6-3. Механические потери . . . • ....... ..... 101
6-4. Электрические потери.................. 102
6-5. Добавочные потери.......... ..... 104
Глава седьмая. Схема замедения главной фазы..... 101
Глава восьмая. Расчет вспомогательной фазы...... 107
8-1. Общие предпосылки................. 107
8-2. Сопротивления вспомогательной обмотки........ 108
8-3. Расчет коэффициента трансформации и фазосдвигающего
элемента для конденсаторного двигателя ........ 110
8-4. Выбор коэффициента трансформации и расчет пусковых
элементов однофазных двигателей............ 116
8-5. Круговая диаграмма пускового тока однофазных двигателей с пусковыми элементами ............ 127
Глава девятая. Расчет рабочих характеристик и кривой
момента........................ 131
5
9-1. Характеристики двигателя при эллиптическом, круговом
и пульсирующем поле. Энергетическая диаграмма .... 133
9-2. Расчет скольжения холостого хода и уточнение величины
номинального скольжения ................145
Глава десятая. Однофазные схемы включения трехфазного асинхронного двигателя ........... 147
10-1. Общие предпосылки.................. 147
10-2. Параметры схем замещения двухфазной машины, производной от трехфазной................ 149
10-3. Конденсаторный двигатель............... 152
10-4. Однофазный двигатель с пусковой емкостью...... 154
10-5. Однофазный двигатель с пусковым сопротивлением . . 154 Глава одиннадцатая. Некоторые особенности конструкции асинхронных микродвигателей........ 155
Глава двенадцатая. Тепловой расчет закрытых асин-
хроных микродвигателей.............. 167
12-1. Методика теплового расчета.............. 167
12-2. Формуляр теплового расчета трехфазных асинхронных
микродвигателей при длительном режиме........ 170
Глава тринадцатая. Примеры расчета.......... 180
13-1. Расчет однофазного двигателя с пусковым сопротивлением ............-....... 180
13-2. Расчет однофазного двигателя с пусковой емкостью . 212 13-3. Расчет конденсаторного двигателя с постоянно включенной емкостью .................... 218
13-4. Расчет „синусной" обмотки.............. 232
13-5. Тепловой расчет закрытого обдуваемого асинхронного
микродвигателя .................... 240
Литература........................... 245
П риложения:
1 Зависимость Н~ f (3) для листовой электротехнической стали Э11 и Э12..........................248
2. Номинальные диаметры d, сечения S и веса G 1 км круглой об-
моточной меди . . .................... 248
3. Толщины изоляции обмоточных проводов, мм........ 249
4. Изоляция для всыпной обмотки статора (нормальная изоляция класса А) двигателей единой серии. Напряжение до 500 в . . 250
5. К расчету потерь в стали ротора..............251
6.(6-1—6-7). Обмоточные данные микродвигателей единой серии нулевого, первого, второго и третьего габаритов ....... 251
С-8—6-9. Основные размеры асинхронных микродвигателей единой
серии нулевого, первого, второго и третьего габаритов .... 282
7-1—7-2. Установочные размеры асинхронных микродвигателей единой серии нулевого, первого и второго габаритов .... 290—291
&-1 и 8-2. Конденсаторы рабочие и пусковые.........292—293
9. Асинхронные малогабаритные трехфазные и однофазные электродвигатели малой мощности серий АВ и ABE.......294
10. Асинхронные однофазные микродвигатели с короткозамкиутым ротором с пусковым сопротивлением ............ 296
11. Асинхронные однофазные микродвигатели с короткозамкнутым ротором конденсаторные.................303
12. Основные обозначения....................308
ВВЕДЕНИЕ
Электрические машины малой мощности — сравнительно новая область машиностроения, появившаяся в СССР около 20 лет назад и развивающаяся в настоящее время бурными темпами. Особенно велика перспектива ее роста в связи с решениями XXI съезда партии и семилетним перспективным планом развития народного хозяйства Советского Союза.
К микромашинам относятся электрические машины мощностью от долей ватта до 500 вт. Их можно разделить на две основные группы: 1) микромашины общего применения и 2) специальные микромашины, применяемые для автоматических устройств, самолетных, судовых и других механизмов управления.
Основными потребителями машин общего применения являются легкая (текстильная, .кожевенная и др.), пищевая, медицинская промышленность, сельское хозяйство, предприятия общественного питания, быт. Они применяются также как вспомогательные силовые двигатели в различных автоматических устройствах.
Асинхронные микродвигатели с короткозамкнутым ротором, как трехфазные, так и однофазные, являются самыми распространенными типами двигателей переменного тока. Они применяются для привода мелких станков, центрифуг, компрессоров, насосов, вентиляторов, конторских машин, звукозаписывающих и звукоснимающих аппаратов, машин для стрижки овец и дойки коров, холодильных машин, стиральных машин, соковыжималок, сушилок и др.
Особенно широкое распространение получили однофазные асинхронные двигатели, поскольку для их работы достаточно наличия однофазной коммунальной сети.
Асинхронные микродвигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами машин, в частности с коллекторными:
1) относительная простота конструкции и невысокая стоимость производства;
7