41. Выберем электротехническую сталь для сердечников ВИД, оценив частоту тока в обмотке статора и частоту перемагничивания ротора.
Частота тока в фазе
=
200 Гц .
Частота вращения поля
=
12000 об/мин .
Частота перемагничивания ротора
=
250 Гц .
Как видим, частота тока в фазе высока, поэтому к подбору материала магнитопровода следует подойти тщательно, выбирая сталь с наименьшими удельными потерями. Для уменьшения потерь на вихревые токи желательно иметь возможно меньшую толщину листов стали.
Выберем высоколегированную горячекатаную изотропную сталь 1513 толщиной листов 0,35 мм [3]. Эта сталь имеет плотность γFe = 7550 кг/м3 и удельные потери pуд = 1,05 Вт/кг.
42. Масса меди
mCu
= γCu SK_max
kзм
Lвит_ср
ZS
10 – 9 = 8900×385,17×0,356×254,14×6×10
– 9 = 1,838 кг,
где γCu = 8900 кг/м3 – плотность меди.
43. Масса стали:
зубцов статора
mZS
= γFe
hZS
bZS
ZS
lδ
0,95×10
– 9 = 7550×23,10×17,11×6×72,5×0,95×10
– 9 = 1,274 кг;
ярма
статора
maS
= γFe
π
(Da – haS)
haS lδ
0,95×10
– 9 =
=
7550×3,1416
(140
– 10,26)10,26×72,5×0,95×10
– 9 = 2,247 кг;
зубцов
ротора
mZR
= γFe
hZR bZR
ZR lδ
0,95×10
– 9 = 7550×9×18,811×
4×72,5×0,95×10
– 9 = 0,364 кг;
ярма
ротора
maR
= γFe
π
(DRi + haR)
haR lδ
0,95×10
– 9 =
=
7550×3,1416(34,682
+ 10)10×72,5×0,95×10
– 9 = 0,754 кг.
Масса стали статора
mS
= mZS
+ maS
=1,274 + 2,247 = 3,521 кг.
Масса стали ротора
mR
= mZR
+ maR
= 0,364 + 0,754 = 1,118 кг.
Масса стали
mFe
= mS
+ mR
= 3,521 + 1,118 = 4,639 кг.
44. Суммарная масса активных частей
mакт
= mCu
+ mFe
= 1,838 + 4,639 = 6,477 кг.
45. Электрические потери в обмотках ВИД
PЭЛ
= IК2
RK
ZS
= 4,6332 ×
1,772 ×
6 = 228 Вт.
46. Определяем индукцию в стальных участках магнитопровода:
в ярме статора
=
1,42 Тл ;
в зубце ротора
=
1,55 Тл ;
в ярме ротора
=
1,458 Тл .
47. Потери в стали статора
=
=
=
189 Вт .
Потери в стали ротора
=
=
=
75 Вт.
Потери в стали
PC
= PCS
+ PCR
= 51,70 + 10,78 = 264 Вт.
48. Суммарные потери в ВИД
Pсумм
= PЭЛ
+ PC
= 228 + 264 = 492 Вт.
49. Коэффициент полезного действия ВИД
=
0,86.
50. Ток на входе инвертора (окончательно)
=
6,61 А .
51. Построим зависимости основных электрических величин на цикле коммутации ВИД в соответствии с соображениями, изложенными в п. 2.19.
Выделим значения, необходимые для построения зависимостей электрических величин и момента на цикле коммутации фазы.
Характерные угловые значения:
γраб
= 0,524 рад;
γ1 = 0,288 рад;
βS
= 0,471 рад;
γ2
= 0,236 рад;
γ3 = 0,288 рад.
Другие значения:
Ud
= 530 В;
Ψmax
= WK
Фmax
= 213×2,008
= 427,7 мВб;
IK_max
= 15,58 А ;
IK_откл
= 3,043 А ;
Mmax
= p1
L2
(IKmax)2
= 1×0,501
(15,58) 2 = 121,61 Н×м;
Mоткл
= p1
L2
(IK_откл)2
= 1×0,501
(3,043) 2 = 4,64 Н×м;
=
=
=
1,41 Н×м,
=
=
=
0,94 Н×м
.
Примерный вид основных величин на цикле коммутации фазы соответствует приведенному на рис. 2.2.
Основные показатели спроектированного
вентильного индукторного двигателя приведены в табл. 3.1. В
этой же таблице приведены показатели асинхронного двигателя, в
корпусе которого предполагается размещение ВИД. Оба эти
двигателя при питании от электронных преобразователей могут
быть использованы в составе систем регулируемого
электропривода. Не останавливаясь на сравнении электронных
преобразователей, предназначенных для работы с ВИД и АД,
уделим внимание сопоставлению самих двигателей.
Спроектированный ВИД имеет меньшую длину магнитопровода, чем АД, и более высокое значение КПД. ВИД отличается от АД отсутствием электрических потерь в роторе, простотой и технологичностью конструкции, лучшими массогабаритными характеристиками. Все это дает основание предполагать, что спроектированный двигатель обладает высокими технико-энергетическими показателями и может составить серьезную конкуренцию АД при выборе электродвигателя для системы регулируемого электропривода.
