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目前,由于我国尚无耐氟,耐油、高起动转矩、高效率、低噪声的全封闭制冷压缩机专用三相异步电动机系列,使结构先进的全封闭制冷压缩机系列得不到批量生产。现根据我厂几年来生产3FY4Q全封闭制冷压缩机专用三相异步电动机(以下简称专用电机)的实践谈谈该类电机的几个设计问题。
一、全封闭制冷压缩机对专用电机的要求
全封闭制冷压缩机的结构如图所示。由于专用电机与压缩泵安装在同一密封壳内,并且有单臂轴承安装特点,因此专用电机的性能及可靠性将直接影响整机的先进性。根据压缩机系统的实际工况,专用电机需满足以下要求:
1.为适应制冷系统的冷凝和蒸发过程中的停止——起动力矩和负荷的变化,专用电机须有较高的最大转矩和起动转矩。(比一般电机高15%~20%)。
2.应能在高温、高压以及氟里昂冷冻油气液腐蚀下长期工作。
3.压缩机系统有相当部分用于房间空调,为减少噪音污染,专用电机噪声要低。
4.为保证制冷系统“单位功率制冷量”这一主要指标,专用电机效率要高。
二、主要尺寸比λ的选择
众所周知,电机的主要尺寸比为
λ=ιeff/τρ
式中ιeff——电机有效铁芯长度;
τρ——电机极距。
λ值的大小与电机的运行性能、经济性、工艺性等密切相关。在选用专用电机的λ值时应主要考虑以下方面的问题。
专用电机有单臂轴承悬装特点,压缩泵一类机械总希望“飞轮惯性短”大一些。
M=GD2
式中,G——飞轮重量;
D——为飞轮惯性直径。
因此,在安装空间允许情况下可适当压缩专用电机的主要尺寸比。
另外,根据电机学原理,电机的最大转矩Mm =1/Ω1·{3 U21/2[γ1+√γ21+(x1+x’2)2] }和起动转矩 Mst=1/Ω1 ·[3U21γ’2/(γ1+γ’2)2+(x1+ x’2)2]
式中Ω1——同步角速度,
U1——外施相电压,
γ1:x1——定子相电阻和定子漏电抗,
γ’2:x’2——折合后的转子电阻和漏电抗。是随总漏抗
x=(x1+x’2)的减少而增大,最大转矩Mm可看作与总漏抗x成反比(因在一般电机中γ1《x。而总漏抗又正比于漏抗系数:
Cx=μ08πf1(w1κdρ1)2/ρ·ιeff
式中μ0——空气磁导率,f1——电源频率,
w1κdρ1——每相有效串联匝数,
ρ——极数。
根据上式可知,电机的总漏抗正比于有效铁芯长度。即x∝ιeff∝λ
因此缩小电机的主要尺寸比有利于提高最大转矩和起动转矩。当然提高转子电阻,减少定子匝数,增加定转子槽数等也是提高最大转矩和起动转矩的有效措施,这些措施的选择和处理方法与一般电机无异,设计者可根据具体情况兼之并用。
通过以上分析,设计时适当压缩主要尺寸比λ,可使专用电机满足以下几点:
1.适应单臂轴承悬装特点。
2.“飞轮惯性矩”明显增加,使压缩机系统运转平稳。
3.总漏电抗减少,有利提高起动转矩和过载能力。
4.有利于转子槽形的选择设计,从而可改善起动性能。
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