隔爆型单相异步电动机设计及研究.pdf

《电气防爆》2014年9月第3期
隔爆型单相异步电动机设计及研究
范乐,任宁宁2,玉佳彬2,郝萍
(1.河南工业职业技术学院,河南南阳,473000;
2南阳防爆集团股份有限公司,河南南阳,473000)
[关键词] Magnet;正孩绕组;单相双值电容异步电动机;铸铜转子
[摘要]介绍了额定功率为1kW的铸铜转子单相电容启动和运转的空调压缩机用隔爆
型异步电动机的设计方案,利用 Magnet电磁仿真对电机的设计方案进行有限元建模验证分
析,并搭建了电机仿真所需要的外围电路。通过仿真,得到了电机满載情况下的电流曲线、启
动转速-时间曲线、力矩一时间曲线、堵转转矩曲线及堵转电流曲线。
中图分类号]TM357[文献标识码]A[文章编号]1004-9118(2014)03-0008-04
Design and Research of Flameproof Single-phase Asynchronous Motor
Fan Le Ren Ning-ning, Yu Jia-bin, Hao Ping
(1. Henan Polytechnic Institute, Nanyang Henan 473000;
2. Nanyang Explosion Protection Group Co, Ltd. Nanyang Henan 473000)
Key words: magnet; sinusoidal winding; single-phase dual-value capacitor asynchronous
motor; cast copper rotator
Abstract It introduces the design procedures of single-phase dual-value capacitor asyn
chronous motor with rated power of lk W. Magnet simulation software is adopted to conduct finite e
ement validation for the design proposal and establish the external circuit for simulation. The current
curve, starting speed -time curve, torque-time curve, locked rotor torque and locked rotor current
in full -load condition are recorded by simulation
0引言
通用化及系列化,本文所设计的隔爆型单相异步
电动机采用成熟的YB2的防爆结构。
单相异步电动机由于只需要单相交流电源供
单相异步电动机的绕组并非只有一套绕组,
电,还具有结构简单、价格低廉、噪声振动小、运行为了产生启动转矩,单相异步电动机定子上一般
可靠等优点。因此,广泛应用于小型机床、轻工设有炳套绕组,套为主绕组,另一套为副绕组(启
备、商业机械、食品加工机械、医疗卫生器械、家用动绕组)。转子和三相异步电动机的笼型结构一
电器、日用机电用具等方面,例如,洗衣机、电风样。当定子绕组接到单相交流电源以后,便在电
扇、冰箱、空调、电动工具、仪器仪表、多功能小型机气隙中产生旋转磁场,从而产生电磁转矩]。
机床等2,上述单相电机主要用在非防爆的场
单相异步电动机根据其启动及运行方式的不
合,鉴于本文所设计的单相电机所用场合较特殊,同主要有:单相电阻启动异步电动机、单相电容启
用户要求电机采用防爆结构。考虑产品零部件的动异步电动机、单相电容运转异步电动机、单相电
收稿日期]2014-03-10
[作者简介]范乐,女,1985年生,硕士,研究方向为特种电机设计及控制。
研究与设计?隔爆型单相异步电动机设计及研究
容启动和运转异步电动机(双值电容单相异步电
表1电机具体实施方案參数
动机)及单相罩极式异步电动机。
同心式
额定功率/kW1.0
绕组形式
本文所设计的单相异步电机用于空调压缩
正弦绕组
机。由于电机的运行环境对铝具有腐蚀作用,结
额定电压/V220
定子铁芯长/mm
合电机实际运行及工作状况的需要,设计了额定
频率/H
50「定子冲片内/外径/mm65/132
功率为1kW的铸铜转子单相电容启动和运转异
极对数/p
定转子槽数
24/30
步电动机。采用 Magnet软件对该电机的设计方
硅钢片牌号150W470
气隙长度/mm
0.3
案进行验证分析4-3),结果表明,电机的各项性能
两极的隔爆型铸铜转子单相异步电动机。根据K“之围は
指标均达到预期目标,电机启动及运行性能较好,
由图1可知,槽距角为m/12。设Z1、Z2、Z3
能够很好地满足实际运行工况的要求。
Z4、Zs分别为主绕组第1档、第2档、第3档、第4
1设计方案的确定
档、第5档的I
数
主绕组
波绕组系数为,可由式(1)计算
本文所设计的电机是一台额定功率为1kW
Z2sina2 +Zasina3+ ZASINA, Zssinas
Z1+2+3+Z4+Z
机实际运行工况,方案确定为双值电容单相异步
电动机,该种电机不仅具有较好的启动性能又具
式中:
有较好的运行性能,从而能够较好地满足系统的
z71、Z2、Zる、4、Z5一第1档至第5档匣数
需要。
A1、A2、A3、A4、A一第1档至第5档电角度的
电机防爆结构设计:采用密封轴承,端盖采用
3T 5 7m 9m 11m
不配外盖结构,隔爆面设置在端盖上。电机的端
半,其值分别为っム24~24~24~24
盖与轴承内盖铸成一体,其优点是电机结构简单、
结合式(1)及线数百分比可求出:
易加工、隔爆面简单、轴贯通部分同轴度高。接线
K1=0.806
盒采用YB2所用的M接线盒。电机机座、端盖、
同理采用上述方法计算副绕组的绕组系数
接线盒等外壳材质采用YB2电机所用的HmT250为:Kp=0.855
(I类)或灰铸铁H200(dⅡ类)。
2有限元建模
电机的电磁设计:单相异步电动机的气隙磁
场中谐波磁场含量多、级次低且幅值大,谐波磁场
根据所设计电机的几何尺寸及设计参数在
很有可能使电机启动困难、温升高、效率低、振动CAD中绘制电机的几何模型,然后将绘制好的图
及噪声加大6-7”。为了能够有效地削弱电机气隙形保存为DXF格式,并导入 Magnet中建立仿真
磁场中诸波的含量,本文对电机的主幅绕组进行模型,建立好的仿真模型如图2所示。
了精心设计,其绕组接线图如图1所示。这种绕
通过合理设计电机绕组,使电机不仅具有足
组形式不仅可提高电机槽的利用率,同时也能提够大的启动转矩和尽可能小的启动电流,同时,考
高电机的出力。为了尽可能地削弱各种谐波磁虑绕组温升问题,主副绕组应尽可能的具有相同
场,避免启动时死点的产生,采用正弦绕组;为解的电流密度"”2。由式(2)确定主绕组每极导
决启动时启动转矩各点不均的问题,绕组档数定体数Zmo
的较多,即主绕组为5档,副绕组为4档?。电