Влияние расшихтовки сердечника статора на выходные характеристики асинхронного двигателя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 265 1973

ВЛИЯНИЕ РАСШИХТОВКИ СЕРДЕЧНИКА СТАТОРА НА ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

А. Г. ВЭРЭШ, А. Д. НЕМЦЕВ

(Представлена научным ¡семинаром кафедр .электрических машин и общей электротехники)

Воздушный зазор в асинхронных двигателях является одним из важных параметров, влияющих на выходные характеристики (Мш Мм, iK, cos ф и к. п. д.) асинхронного двигателя. При теоретическом исследовании и расчете асинхронных двигателей обычно предполагают, что воздушный зазор между статором и ротором постоянен. Но уже при изготовлении электродвигателя возникает неравномерность зазора, вызванная зубчатостью статора, эксцентриситетом ротора относительно расточки статора и гребенчатостью пакета статора.

Гребенчатость или расшихтовка обусловлена отклонениями внутреннего диаметра листа статора в штампе D3 и диаметра шихтовочного стакана Di (рис. 1), на котором шихтуются и скрепляются в пакет листы

a) BJ

Рис. 1

статора. Величина воздушного зазора определяется промежуточным размером между В! и 03 и наружным диаметром ротора — 02.

Имеется ряд работ [1—5], посвященных исследованию влияния неравномерности воздушного зазора на технические характеристики элек-

тродвигателей. Однако в большинстве своем исследователи учитывали изменение воздушного зазора только от зубчатости статора и эксцентриситета ротора относительно расточки статора.

Целью данной работы является определение влияния расшихтовки на выходные характеоистики двигателей 3-го и 4-го габаритов серии А02.

В работе [4] авторы получили аналитическое выражение для определения изменения воздушного зазора от расшихтовки

= mi +*) ' (1)

где

Выражение (1) справедливо при выполнении следующих условий [4]:

41- = 0,1 2 и = 0,2 1,6 , (3)

b b

где

6i и 62—размеры воздушного зазора между поверхностью ротора и возможными смещениями листов статора, вызванными технологическими допусками в шихтовочном стакане и листах статора; Ь = 0,5 мм — толщина электротехнической стали. Для рассматриваемых двигателей была проведена проверка условий (3), результаты расчетов представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, условия (3) выполняются для всех двигателей. Поэтому можно использовать выражение (1). Пример расчета для определения влияния расшихтовки на воздушный зазор для двигателя А02-32-2. Схема а. Из табл. 1

Di - 106_n.o27, D2 = 105 ми9 D3 = Юб+^о мм ? . О РЭ" Di 106,060 — 105,973

Di - L)2 105,973 - 105,0 1

Относительное изменение воздушного зазора от расшихтовки

л 0,178 =liQ9f

8Н " in(l+A) " m 1,178 т. е. увеличение на 9%, Схема б. Из табл. 1

Di - 106_о,о4о, D2 — 105 ммч D3 - 10б+°-П60 мм 106,060 — 105,960

105,960 — 105,0

- 1,10,

0,208,

8Э 0,208

бн in 1,208

е. увеличение на 10,0%.

>> > > > > >

о о о о о о

ю ьо Ю К) го

4^ Со '¿0 СО

>—• 1— 1—» —

ьо ьо ьо ьо

о ю О) ю

со

со ю ьо —' о

со СО 10 сп

о о о о о о

I

о о о о

сл

р о

Оо

& ^

сл ^

о о о о о о о о

о о ю о о о о о о

4*. Ю

сл О -Ч О -VI О

2 СО ЕЗ о

СО Ю К-» сл

Со СО 00 о

!+ 1+ !+ 1+ !+ 1+

р о о о о о

о о о о о о

СО со со

сл СЛ сл

СО ЬЭ ю >-—» о

4^ СО СО ю ЬО СП

О О О о о о

+ +

о о

о о

сп с»

+ +

о о

О о

СП оо

+ + Я О

Оо ^ 00

о о о о

сп оо

о о о о

"со со СЛ ю

ее со оо оо

СП о СП

+ +

о О О О СП СО

о

"го

00 05

о о 4- ■ о о

"со 00 со V)

сл СП сг>

+ +

о о до О) оо

о

ОС СП

о О — о о

о СП сл Ът со

-ч СО

о со со ■ч

о о о о р о

V СП со со СЛ

N0 ю >1

со со СО со со Со

4^

оо

о о о о о о

Со со сл ьо "бо

ю 1С 00 оо 00 со

•<1 о о о о

о о —* о р р

СП о СП "СЛ со

ю ¡•о СП СП СП о

о о о о

^ о о р р о

4^ СЛ со "со сл

со со оо оо ос 00

ю сл о о о

о о ; . р о

ОС 00 со V] V]

СП СП СЗ СП С)

4^ 4^ о I— о

Тип двигателя

Номинальный размер

Предельное отклонение

О

Номинальный размер

Предельное отклонение

О

Номинальный размер

Предельное отклонение

к Оо

Ой о?

^ \9>

к о

£ г

1=1 »

О X

ГО

0\

и

К

л

»5

Результаты по расчету влияния расшихтовки на изменение номинального воздушного зазора для 3-го и 4-го габаритов серии А02 приведены в табл. 2.

Таблица 2

Тип двигателя

Увеличение эквивалентного воздушного зазора В %

для схемы а

для схемы б

А02-31 (2)-2

А02-31 (2)-4 (6) Л02-41 (2)-2 А02-41 (2)-4 (6, 8)

9,0 10,0

15,0 17,0

8,0 9.0

13,5 15,5

Для подтверждения достоверности полученных результатов был проведен эксперимент. Задача эксперимента заключалась в определении действительного сдвига листов пакета статора в радиальном направлении. Для этой цели пакеты статоров разрезались пополам по продольной оси и поверхность среза шлифовалась. Измерения проводились с помощью микроскопа. Результаты измерения представлены в табл. 3.

Таблица 3

Величина от- Частота

п/п носительного сдвига, мм 3-габарит 4-габарит

1 0,025 123 142

2 0,050 63 194

3 0,075 12 42

4 0,100 1 20

5 0,125 1 4

6 0,150 — 2

Для этих данных по выражению

— - X]

- 21п, _ (4>

были рассчитаны средние значения сдвига листов для третьего х.^ и четвертого х4 габаритов: х3 —0,0368 мм\ х4 = 0,0476 мм.

Если принять во внимание то, что воздушный зазор определяется разностью диаметров шихтовочного стакана и ротора, то полученные средние значения сдвига листов пакета статора свидетельствуют о том, что действительная величина воздушного зазора увеличивается в среднем на 0,0368 мм у двигателей третьего габарита и на 0,0476 мм у двигателей четвертого габарита, что составляет соответственно 12/2% и 13,6% для 4, 6 и 8-полюсных машин. Данные, полученные экспериментально, незначительно отличаются от расчетных, которые приведены в табл. 2.

Так как величина воздушного зазора значительно увеличивается за счет расшихтовки, то количественное определение влияния расшихговки на выходные характеристики асинхронных двигателей представляет практический интерес. Это можно сделать с помощью коэффициентов влияния входных параметров на выходные [5]. Результаты расчета по определению влияния изменения воздушного зазора за счет расшихтовки на выходные характеристики приведены в табл. 4.

Таблица 4

Изменение выходных характеристик < асинхронного двигателя, %

Тип двигателя Для схемы а Для схемы б

м„ Мм 1к к.п.д. СОЙ ф мп Мм 1к к.п.д. СОБ ф

А02-31-2 5,22 2,32 2,61 — 0,081 — 0,520 5,81 2,58 2,90 — 0,090 — 0,578

А02-31-4 8,48 3,88 4,23 — 0,282 — 1,750 9,60 4,40 4,80 — 0,320 — 1,980

А02-31-6 6,62 3,03 3,30 — 0,593 — 3,200 7,50 3,44 3,74 — 0,672 —3,620

А02-32-2 5,87 2,63 2,94 — 0,055 — 0,370 6,52 2,92 3,26 —0,061 — 0,412

А02-32-4 9,17 4,26 4,58 — 0,206 —1,420 10,40 5,00 5,20 — 0,233 —1,615

А02-32-6 7,30 3,40 3,64 — 0,447 — 2,790. 8,27 3,86 4,13 — 0,507 — 3,160

А02-41-2 5,23 2,38 2,61 — 0,046 — 0,398 5,88 2,68 2,94 —0,052 — 0,448

А02-41-4 8,30 3,73 4,15 — 0,225 — 1,010 9,50 4,28 4,75 — 0,144 — 1,155

А02-41-6 7,08 3,24 3,54 — 0,408 — 3,290 8,12 3,72 4,07 — 0,468 — 3,780

А02-41-8 8,07 3,74 4,03 — 0,857 — 5,860 9,28 4,29 4,63 — 0,982 — 6,730

А02-42-2 5,91 3,02 2,95 — 0,029 — 0,252 6,65 3,40 3,32 — 0,032 — 0,283

А02-42-4 8,92 4,08 4,47 — 0,129 — 1,570 10,20 4,68 5,13 — 0,149 —1,805

А02-42-6 7,51 3,46 3,76 — 0,360 — 3,140 8,63 3,97 4,33 — 0,414 — 3,620

А02-42-8 8,32 3,88 4,16 — 0,676 — 5,130 9,55 4,45 4,77 — 0,776 — 5,900

Анализируя данные, представленные в табл. 4, видим, что увеличение воздушного зазора за счет расшихтовки приводит к значительным изменениям выходных характеристик и составляет 15-4-90% от допусков на Мп, Мм, 1К, соэф и к.п.д., установленных ГОСТом 183-66. Поэтому увеличение воздушного зазора за счет расшихтовки необходимо учитывать при проведении электрического расчета асинхронных двигателей. Это позволит повысить точность расчета технических характеристик. Кроме того, знание величины, на которую увеличивается воздушный зазор за счет расшихтовки, позволит более обоснованно подойти к назначению допусков на технологическую оснастку (шихтовочный стакан и штампы для вырубки железа).

ЛИТЕРАТУРА

1. А. Н. Ко стыл ев и др. Способы измерения неравномерности воздушного зазора в индукторном генераторе. «Электротехника», 1971, № ю.

2. А. П. Воскресенский. Влияние неравномерности воздушного зазора на характеристики асинхронного двигателя. «Вестник электропромышленности», 1957, № 5.

3. Н. А. К и к л е в и ч. Влияние неравномерности воздушного зазора на характеристики и эксплуатационную надежность асинхронных электродвигателей. «Электричество», 1949, № 12.

4. Ф. П. Д а в и д я н, А. А. Т е р з я н. Магнитное поле зазора в продольном сечении электрических машин с учетом технологических отклонений. «Электричество», 1971, № 10.

5. О. П. Муравлев, Э. К. Стр е льбицкий, Обеспечение необходимой точности при производстве асинхронных двигателей. «Электротехника», 1966, № 7.