三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與分析—以礦用電機(jī)為例

李艷

摘 要：三相異步電動(dòng)機(jī)作為最常使用的礦用電機(jī)，其正常運(yùn)行對(duì)保證企業(yè)的正常生產(chǎn)具有重要意義。本文以煤礦刮板輸送機(jī)為例進(jìn)行異步電機(jī)的設(shè)計(jì)，同時(shí)使用RMxprt軟件對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了仿真分析。

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；RMxprt軟件；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.182

0 引言

隨著綜合開采機(jī)械化的提高，越來(lái)越多的三相異步電機(jī)在煤礦井下得到使用，電機(jī)的功率范圍7.5kW-1000kW。電機(jī)的工作功率直接影響到煤礦的生產(chǎn)能力，是制約煤礦產(chǎn)量增長(zhǎng)的重要因素之一，因此設(shè)計(jì)安全可靠的三相異步電機(jī)對(duì)保證煤礦的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)

本文以煤礦刮板輸送機(jī)為例進(jìn)行三相鼠籠式異步電機(jī)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)功率為7.5kW，用雙速電機(jī)取代單速電機(jī)驅(qū)動(dòng)井下輸送機(jī)可省去液力耦合器，消除噴油著火的隱患，使礦井安全得到進(jìn)一步保障。

下圖1是三相異步電機(jī)原理圖。當(dāng)給電機(jī)加三相電源后，三相對(duì)稱定子繞組流過(guò)三相對(duì)稱電流，這時(shí)電機(jī)氣隙圓周上會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)是磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，稱為同步轉(zhuǎn)速n1，它與電源頻率f1及電機(jī)極對(duì)數(shù)p有如下關(guān)系：

1.1 尺寸的選擇

電機(jī)的尺寸是指電機(jī)電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的有效尺寸，在異步電機(jī)中為定子內(nèi)徑Dil和定子鐵心有效長(zhǎng)度lef。

異步電動(dòng)機(jī)有效部分的體積Dillef可根據(jù)選定的電機(jī)利用系數(shù)C值確定，也可按選定的線負(fù)荷A及氣隙磁通密度Bδ來(lái)確定，A及Bδ稱為電機(jī)的電磁負(fù)荷。

對(duì)異步電機(jī)

式中m為定子相數(shù)；IN為定子額定相電流；E為滿載時(shí)定子繞組每相電動(dòng)勢(shì)。如果忽略繞組阻抗壓降，則E=UN（額定相電壓）；Kdp為繞組系數(shù)。有關(guān)異步電機(jī)相關(guān)系數(shù)可參照相關(guān)異步電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，其中Bδ≈0.6～0.8T。

1.2 定子及轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)計(jì)

2 三相異步電動(dòng)機(jī)仿真分析

本文采用RMxprt對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，仿真4/8極雙速三相鼠籠異步電機(jī)，在求解參數(shù)設(shè)置過(guò)程中，有些仿真狀態(tài)參數(shù)不同，具體見(jiàn)下表1所示。RMxprt軟件的仿真步驟是首先應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)RMxprt工程文件然后，將上一章選定的電機(jī)參數(shù)根據(jù)軟件要求進(jìn)行填寫或選擇，分別設(shè)定轉(zhuǎn)子和定子的相關(guān)參數(shù)及槽型。

通過(guò)RMxprt軟件對(duì)4/8雙速異步電機(jī)進(jìn)行仿真便可以得到仿真結(jié)果，將仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可知：4極三相異步電動(dòng)機(jī)性能高于8極性能，運(yùn)行狀態(tài)以4極為主，偶爾情況以8極運(yùn)行。然后比較電指標(biāo)中功率因數(shù)和效率兩項(xiàng)可知，4/8雙速異步電機(jī)功率因數(shù)和效率隨電樞長(zhǎng)度增加而減少，但影響較小。

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