Специфика торцовых БСМ проявляется в их основном расчетном уравнении, несколько отличающемся от аналогичного уравнения (1.43) для машин цилиндрической конструкции, так как проводники обмотки якоря ориентированы по радиусу. Действительно, согласно (1.40) и (1.3), имеем, например, для БСМ, изображенной на рис. 3.16,
с18==т1(1Е^ (3.14)
й^==4^о'®А/Ф5, (3.15)
где элементарное приращение потока одного полюса на бесконечно малом элементе радиуса д.г
с1Ф^=В^Х(1г=В^(л012р)с1г. (3.16) Выражая ток из (1.41) как
!==л^А/N==л^Л/(2тV^^) (3.17)
и подставляя записанные выше формулы в (3.14) с учетом }== ==рп/60, получим
с18=1гпВ^Ас1г, (3.18)
где 1г определяется по (1.45).
Поскольку на разных радиусах /==сопз1, согласно (3.17) имеем ЛД=соп81;, и, следовательно, максимальная линейная нагрузка реализуется на минимальном диаметре якоря 0\, т. е.
у^^О.б^+Кп^+^+гУо.б^+Кт^!)];
Кт==н.эи)5/А:2. (7.44)
Формула для магнитного числа Рейнольдса легко приводится к вводимому в § 7.4 выражению (7.17). Используя (7.43) и (7.44),
нетрудно показать, что при Кт»1, когда у^1г(\-}-1)-/^5К.т, индукция в роторе уменьшается в е раз на глубине
Дд==(0,511ои)5)-0.5, (7.45)
называемой глубиной проникновения. Последнее соотношение уже использовалось в § 7.4.
Из (7.45) следует, в частности, что при пуске двигателя, питаемого от сети с частотой /==50 Гц, значение Дв= 1...3 мм, а в рабочем режиме (5»0,05) Ад»5... 15 мм. При /=400 Гц эти значения уменьшаются почти втрое.
Если распределение магнитной индукции и напряженности известно, можно найти распределения тока в роторе по (7.14) и электромагнитных сил как Т==]хВ, а затем определить электромагнитный момент двигателя. Следует иметь в виду, что в пределах активного слоя ротора магнитная проницаемость стали ц изменяется и даже ее среднее значение |и.ср заранее неизвестно. Поэтому при строгом анализе можно использовать итерационный метод, задаваясь (Хср и корректируя его в процессе расчетов с помощью зависимости (1==ц(Я) для материала ротора.
В инженерной практике при анализе АМ с массивным ротором обычно используют схемы замещения АМ (см. рис. 1.13), вводя в них интегральные параметры вторичной цепи, которые, по Л. Р. Нейману, имеют вид
/?2=2д^р/га1 (Vг)^о)'2•/0,5р.ш8/з/р•, (7.46)
^2=(о,/а,)/?2, (7.47)
где коэффициенты а,г и Ох учитывают изменение ц и потери на гистерезис (йг»1,4; йж%;0,85), Ар учитывает влияние торцовых частей ротора.
При пуске, когда х== 1, имеем малые значения Ав и большие Кч', что улучшает пусковые свойства двигателя. Поэтому АД с массивным ротором хорошо приспособлены для режимов с частым пуском (например, в системах автоматического управления). В системах управления часто применяют конструкцию двигателя с полым ферромагнитным ротором, поскольку электромагнитное взаимодействие осуществляется лишь в пределах толщины Ад, а внутренняя часть массивного ротора является нерабочей.
В качестве силовых агрегатов двигатели со сплошным ротором применяются редко из-за низких значений КПД. Последнее связано с тем, что вторичный ток течет по ферромагнитному материалу, обладающему повышенным удельным сопротивлением, причем толщина токового слоя на поверхности ротора мала, а скольжение относительно велико. Значения коэффициента мощности соаср у АД с массивным ротором также меньше, чем у обычных АД. Например, для АД с массивным ротором при мощностях 50...500 Вт имеем 5» 0,3...0,4, т]=0,2...0,3, со5ф==0,6.
Для борьбы с поперечным краевым эффектом (см. § 7.4) на наружной поверхности массивного ротора в ряде случаев фрезеруются продольные пазы, предотвращающие появление заметных тангенциальных токов. Иногда используют АД с омедненным сплошным ротором.
§ 7.6. Каскадные БЭМ
1 '"""Каскадные БЭМ представляют собой объединение на одном валу двух машин с электрически связанными обмотками роторов. Обычно, по крайней мере одна из машин, входящих в состав каскадной машины, является асинхронной.
На рис. 7.23 приведен эскиз асинхронной каскадной БЭМ, состоящей из двух асинхронных машин, у которых роторные обмотки / и 4 замкнуты друг на друга с перекрещиванием фаз (инверсные обмотки). Статорная обмотка
2 первой машины включается в сеть, а р^ 723. Эскиз асинхронной статорная обмотка 3 второй машины — каскадной машины на регулируемое сопротивление. Такая каскадная машина является по существу асинхронным двигателем с улучшенными пусковыми и регулировочными характеристиками. Вторая машина выполняет роль бесконтактного регулировочного звена, с помощью которого можно изменять приведенное активное сопротивление вторичной цепи асинхронной машины и смещать характеристики Мэм(к) (см. рис. 1.14) и п(М) (см. рис. 7.2, б) с целью увеличения пускового момента или регулирования частоты вращения. Роторные обмотки могут выполняться стержневыми. Достоинством каскадного АД является также то, что он характеризуется повышенным числом пар полюсов, включающим число пар полюсов обоих каскадов; это важно при разработке тихоходных асинхронных двигателей.._|
Каскадная БЭМ (рис. 7.23) может использоваться и как асинхронный генератор со стабилизацией частоты методом подгрузки (см. § 7.3), у которого статорная обмотка первой машины соединена с основной нагрузкой, а статорная обмотка второй машины —
с регулируемым сопротивлением. Этот же тип БЭМ позволяет генерировать ток постоянной частоты в обмотке 3 при переменной частоте вращения ротора, если питать обмотку 2 током регулируемой частоты от отдельного преобразователя. Такие машины представляют интерес для установок, имеющих переменную частоту вращения вала привода (например, авиационных).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.