Динамо-машины  Электрические машины, экономичность 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

Реактивная полоса с размерами, мм........:

Воздушный зазор между индуктором и реактивной полосой, мм . .

Количество пазов......................

Размеры паза:

высота, мм.......................

ширина, мм.......................

210Х,

По приведенным данным можно оценить еще один характер ный параметр использования линейных двигателей - отношенц, силы тяги к полной площади рабочего зазора, К/ = f/Хобш- Счит raquo;, So6m = 2/ /) = 5,3-10 см, имеем /С , = 3800/5300 0,7 H/cJ Выпускаются мелкими и средними сериями линейные асинхроц ные двигатели в странах СЭВ. На рис. 3.4 показана конструктив, ная схема линейных электродвигателей (типа ЛИД-ММ 14/3,8 ЛИД-ТС 150/8,4), выпускаемых в НРБ [109]. Их технически] данные приведены в табл. 3.3. Это односторонние машины вторичной частью типа laquo;сэндвич raquo;: на обращенной к индуктору поверхности массивной стальной полосы 2 закреплена алюминие вал полоса (J). При этом следует еще учесть и то, что мащищ эти предназначены для кратковременной работы (например, да, типа ЛИД-ММ 13/3,8 ПВ равно 15% при 30 включениях в час)

Таблица 3.3. Технические данные двигателей, выпускаемых в НРБ

параметр

Тяговое усилие при пуске fН Номинальное напряжение (/ , В Номинальный ток /, А Частота /, Гц

Потребляемая мощность W, кВт Линейная синхронная скорость v, м/с Масса индуктора т, кг КПД

cos ((

Энергетический фактор т)С05ф

ЛИД-ММ 14/3,8

380 5,0 50 1,4 3,8 14 0,1 0,38 0,04

ЛИД-ТС 150/8,4

1500

20 8,4

43 0,16 0,62J 0,1

Ряд полезных расчетных соотношений для относительно тих( ходных машин приводится в [8]. Из условия половинного запс. нения пазов крайних полюсов и пропорциональности между cw и квадратом индукции (или квадратом числа витков w) выводи значение коэффициента снижения эффективности индукт i а-а= (2р- 1,5)/2р. Снижение эффективности при четырех

Рис. 3.4. Конструктивная схема линейных электродвигателей, выпускаемых 78

десной машине 37,5%, при шестиполюсной - 25%, при десяти-ролюснои -15/0. Поскольку увеличение числа полюсов при одном том -же большом зазоре уменьшает весьма существенное для использования машины отношение т/б возможности выбора числа . uvnB довольно огпаницрны Ыггшппв-лглла t, е .

----------- laquo;/ V/ raquo;vi laquo;vvii\ 11-1 Doiyjuua числа

олюсов довольно ограничены. Исследования на большом числе ыполненных машин показали существенное снижение коэффици-jjTa использования полезной площади воздушного зазора (при ланных электромагнитных нагрузках, определяемых произведением линейной нагрузки А на индукцию в зазоре Д) при увеличении этого зазора, особенно для малых синхронных скоростей (малых значений т/6).

На рис. 3.5 зазор 6 соответствует базовому значению 10 мм. Если учесть, что при / = 50 Гц значения синхронных скоростей У = 3;6; 12 м/с достигаются соответственно при т = 30; 60; 120 мм, то неудивительно, что для б = 46i машина при синхронной скорости Vc = 3 м/с используется в 2,5 раза хуже, чем при = = 12 м/с.

В [8] приведены кривые максимальных значений КПД двигателей для разных зазоров при различных синхронных скоростях. При не очень большом зазоре в 10-12 мм (выше указывалась необходимость и в зазорах около 50-100 мм) уже при = = 6 м/с Т1 lt; 0,4, а ticosq? lt; 0,1.

Подробные сведения по применению этих двигателей для низких скоростей и инженерная методика их расчета даны в [53]. Разбираются в основном односторонние ЛАД с шихтованной или массивной вторичной частью. Шихтованная вторичная часть состоит из алюминиевых пластинок толщиной 3 мм, скрепленных с пластинами из стали толщиной 6 мм. Опытно определено наилучшее соотношение между шириной электропроводящего элемента части by и шириной магнитопроводного элемента Ь для создания наибольшей силы как

63 = Ь + 2т/л. , (3.20)

He. 3

fHT Относительный коэффици-

ИмосГ* * Дчгателя в за- от синхронной скорости

Воздушный зазор, пп

Рис. 3.6. Зависимость силы притяжения от воздушного зазора

1MF,1

Рис. 3.7. Зависимость усилия и тока от i душного зазора

Односторонние ЛАД со стал ными массивными вторичными стями нашли применение в диао, зоне скоростей 0,7-1,5 м/с, nanpj мер, для привода мелких механи мов. Такой односторонний Лд имеет нормальную силу притяни, ния между первичными и втори, ными частями. Нормальная сил, может в 10 раз превышать усилц тяги. Характерное изменение нор. мальной силы от воздушного зазо ра показано на рис. 3.6. Типичные характеристики низкоскоростных промышленнц плоских ЛА.1Х показаны на рис. 3.7-3.9. ЛАД используется д, натяжения алюминиевой полосы. Усилие ЛАД, направленное про тив движения полосы, дает возможность избежать повреждещ поверхности. А.люминиевая полоса выполняет роль вторичной час ти ддя девяти ЛАД. Толщина алюминиевой полосы 0,5-1,4 и каждый ЛАД создает усилие 60 Н.

Для горизонтального перемещения используется ЛАД в кок вейерах. Для угольного конвейера первичные части можно раси лагать на расстоянии до 3 м. Воздушный зазор составляет окш 0,5 см, и первичная часть питается током с частотой 10 Гц. ЛИ имеет пусковое усилие 8,4 кН и длительное усилие 4 кН.

Плоский ЛАД длиной 21 см и шириной 9 см используется автоматического открывания дверей. Плоский ЛАД может служи также для поднятия труб на сталелитейных заводах. Teopi двусторонних ЛАД подробно разобрана в [106]. Рассматривают

во во

Вт 500

Рис. 3.8. Зависимость усилия от линейного напряжения

го W 60 80 ioo

Рис. .3.9. Зависимость усили raquo; подводимой мощности

310. Механические характеристики ЛАД

как низкоскоростные машины, для которых магнитное число Рейнолвдса

так и высокоскоростные, для которых

tl; здесь V - линейная скорость; q - удельное объемное сопротивление вторичного элемента.

Влияние концевого эффекта иллюстрируется рис. 3.10 для машины высокоскоростной (пунктирные кривые) и низкоскоростной (сплошные кривые). Уменьшение вторичного сопротивления гг успешно достигается введением короткозамкнутых контуров во вторичную часть машины [65]. Исследовались машины ЛАД-1 (натуральный образец) и ЛАД-3 (расчет) для конвейерных поездов, а также ЛАД-2 для привода межцеховой транспортной системы. Установка короткозамкнутых контуров вместо реактивной шины позволила практически удвоить мощность в одних и тех же габаритных размерах (с 0,88 до 1,65 кВт - у ЛАД-1 и с 46,2 до 100 кВт у ЛАД-3 при vc ~ 6 Н- 6,3 м/с) и увеличить ее примерно в 1,5 раза - с 8,5 до 12,5 кВт у ЛАД-2 при v, == 10 м/с. Результаты исследования указанных машин, а также экспериментальной модели с короткозамкнутыми контурами приведены в табл. 3.4.

Продолжение табл.

Экспериментальные данные.

В [45] при введении понятия laquo;добротность машины raquo; указано что сила, развиваемая в машине, равна произведению тока / щ магнитный поток Ф, в свою очередь ток создается напряжением (, а поток - током / поэтому произведение отношений 1/V j ф , является мерой качества машины. Добротность G определяв ется как , ,

G-k-L-

где к - коэффициент пропорциональности. Замечая, что (/ = \/R (проводимость), а Ф = L (индуктивность), получае raquo;

Для машины переменного тока, в которой скорость пропорцио нальна угловой частоте со, а мощность равна произведению силь на скорость, получаем для G выражение

G = aL/R,

где коэффициент пропорциональности выбран равным единив Добротность индукционной поступательной машины с листовш элементом оказывается равной

где / - частота; р - полюсный шаг; g - ширина зазора; Q удельное поверхностное сопротивление вторичного элемента. Оч( видно, что при большой ширине зазора добротность машины мо raquo; но увеличить, увеличивая полюсный шаг. В цитате сохраняв обозначения и индексацию первоисточника.

Покажем некоторую неабсолютность такого обязывающего звания, как добротность, и его определенную неуниверсальНоС относительно типов машин и режимов их работы [72].

Действительно, во-первых, равенство I/U= \/R справедл *! только, например, для машин постоянного тока в пусковом ре ме. Далее если принять, что =/wL = с Фа), то Ф/1 = 1

j,i = /, как у машины постоянного тока с последовательным озбу reg; режима пуска действительно имеем

G-k-=ki=kT Для простой петлевой обмотки, например, когда а=р, имеем

Тогда для повышения добротности требуется увеличение 7 а пои этом ухудшаются динамические показатели машины. Впрочем, и введение множителя (о вместо к еще обостряет противоречие между таким значением добротности и динамическими показателями, ибо, если электромеханическая постоянная време-

ни. в разбираемом случае 7m = w, то (о = Т - и

принятая для приводов добротность D (представляющая собой угловое ускорение привода в рад/с - чем оно больше, тем лучше динамические показатели) умножается на постоянные времени, каждая из которых при увеличении ухудшает динамические показатели.

Вопросы теории, методики расчета, конструкции линейных электрических машин, как уже указывалось, освещены в многочисленных отечественных и зарубежных изданиях. Значительное внимание этим вопросам уделяют и реферативные журналы, например, в обзоре laquo;Итоги науки и техники raquo; [1], а также в [711 даются соответствующие обширные библиографические данные. Но следует указать, что прогнозы широкого внедрения этих машин, завершения создания на их базе в 80-е годы нашего столетия высокоскоростного наземного транспорта сейчас, в конце указанного десятилетия, реализованы лишь в малой степени. В публикации реферативного журнала laquo;Электрические машины и трансформаторы raquo; № 10 за 1986 г. [10] по материалам трудов состоявшейся в Лондоне конференции института инженеров- ехаников (июнь 1985 г.), рассмотревшей современное состояние и перспективы применения линейных электродвигателей, приво-ятся данные о ЛАД с тяговой силой (на единицу площади тивной зоны) от 0,3 до 0,6 Н/см, сообщается о различных устройствах с Л Д. В Ванкувере, Скарборо (Канада) и Детройте

ША) действуют колесные транспортные системы с ЛАД, раз-сов Canadien Urban Transportation Development Corp.

iecTHo с Metro Canada и испытанные на полигоне в Кинг- iiac* анада). Пропускная способность систем от 12 до 20 тыс. (,*иров. Питание ЛАД от инверторов, максимальная тяговая

16 кН, максимальное произведение г со5ф=0,4. В аэропорту