丁東++閻明

摘 要： 文章介紹了球磨機(jī)用TMW2200-32 10kV IP54三相同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程。通過具體分析和試驗(yàn)，詳細(xì)介紹了此型號(hào)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能參數(shù)。

關(guān)鍵詞： MQY4654溢流型球磨機(jī)用同步電動(dòng)機(jī) 電磁計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐步增大，與之配套的生產(chǎn)設(shè)備也向著大型化方向發(fā)展，因而拖動(dòng)大型機(jī)械設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率也隨之越來越大，高電壓等級(jí)、高功率、大容量、高性能電機(jī)的發(fā)展方向成為最重要的方向之一，這促使電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)紛紛向高壓電機(jī)行業(yè)靠攏，以提高企業(yè)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

一、適用范圍

TMW2200-32 10kV IP54三相同步電動(dòng)機(jī)適用于球磨機(jī)，也可用于拖動(dòng)特性相似的其他機(jī)械設(shè)備。

二、主要技術(shù)數(shù)據(jù)及特征

⑴ 電機(jī)外殼的防護(hù)等級(jí)為IP54。

⑵ 電機(jī)冷卻方式為軸﹑徑向混合通風(fēng)的空-上水冷（集電環(huán)為空冷）。

⑶ 電機(jī)安裝方式為IM7311，具有座式滑動(dòng)軸承，箱式結(jié)構(gòu)，電機(jī)軸伸采用GB756標(biāo)準(zhǔn)圓柱形，用一個(gè)平鍵與主機(jī)連接。

電機(jī)定額為連續(xù)工作制S1（連續(xù)）。

電機(jī)額定電壓為10000V。

電機(jī)額定頻率為50Hz。

電機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

額定功率：2200kW

額定轉(zhuǎn)速：187.5r/min

效率：95%

功率因數(shù)：0.9（超前）

在額定電壓下，失步轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值為：2.0

在額定電壓下，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值為：0.6

在額定電壓下，標(biāo)稱牽入轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值為：0.6

在額定電壓下，堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比的保證值為：7.0

三、電磁計(jì)算

根據(jù)本臺(tái)電機(jī)的功率2200 kW﹑轉(zhuǎn)速187.5r/min來確定機(jī)座號(hào)為2600，再由電壓等級(jí)10kV，來決定定子沖片的內(nèi)﹑外徑尺寸及沖片開槽的寬高，按照所選取的沖片開槽尺寸與10 kV電機(jī)的絕緣要求來選取定子線規(guī)的尺寸，通過調(diào)節(jié)其定子線圈匝數(shù)，并聯(lián)路數(shù)，鐵心長(zhǎng)，以滿足50W-400號(hào)硅鋼片對(duì)磁密的要求，并保證定﹑轉(zhuǎn)子的溫升和起動(dòng)性能；

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該電機(jī)采用臥式結(jié)構(gòu)，座式滑動(dòng)軸承，電機(jī)軸伸為標(biāo)準(zhǔn)圓柱形，電機(jī)頂部裝有空-水冷卻器，內(nèi)部帶空間加熱器，底部帶底板。（外形圖見附圖1）

（一）定子，包括機(jī)座、定子鐵心、定子線圈

（1）機(jī)座

機(jī)座是電機(jī)定子中的主要結(jié)構(gòu)件。由多個(gè)加工后的鋼板單件焊接而成，起承受冷卻器重量、定子重量，固定鐵心的作用。

（2）定子鐵心

定子鐵芯使用50W-400硅鋼片疊壓而成，全圓由18張扇形片拼成，整圓共216槽，沖片疊壓系數(shù)不低于0.95。沖片和機(jī)座采用一定的間隙配合，借機(jī)座內(nèi)筋板及拉緊螺桿緊固。.壓裝后，由定子壓圈壓緊，壓圈與機(jī)座在每個(gè)對(duì)應(yīng)拉緊螺桿處焊50長(zhǎng)。

（3）定子線圈

定子繞組為雙層疊繞組，為削弱5、7次諧波電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過計(jì)算取節(jié)距1～7。整個(gè)定子采用VPI真空加壓浸漆工藝，繞組端部和直線部位固化成整體，從而減小匝間短路的可能，同時(shí)，浸漬漆充分占滿槽內(nèi)空間，提高散熱性能。

定子測(cè)溫元件采用：WZPD10×100-3B（單支三線制），分度號(hào)：Pt100鉑熱電阻，每相2只，共6只；

（二）轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子支架、磁極鐵芯、磁極線圈、風(fēng)扇

（1）轉(zhuǎn)軸

轉(zhuǎn)軸材質(zhì)采用35CrMo，經(jīng)過機(jī)械計(jì)算確定各段軸徑、軸長(zhǎng)，使其機(jī)械性能滿足以下幾點(diǎn)：

允許撓度為氣隙的百分?jǐn)?shù)不超過6%；

軸承及軸肩處按疲勞計(jì)算的相當(dāng)應(yīng)力不超過500；

選取軸徑時(shí)，軸承的計(jì)算負(fù)載不超過其允許的負(fù)載；

（2）轉(zhuǎn)子支架

轉(zhuǎn)子支架材料采用ZG230-450鑄造而成。將旋轉(zhuǎn)整流裝置和三相交流勵(lì)磁機(jī)分別安放在轉(zhuǎn)子支架的兩側(cè)。

（3）磁極鐵芯

磁極鐵芯由材質(zhì)為1.5mm厚A3鋼板的磁極沖片疊壓而成。阻尼條材質(zhì)為黃銅。阻尼條和阻尼環(huán)之間用銀焊料（HLAgCu30-25）焊滿，不得有間隙；裝配后阻尼環(huán)兩端雙面搪錫（HLSnPb58-2）長(zhǎng)40。

（三）交流勵(lì)磁機(jī)

實(shí)際上交流勵(lì)磁機(jī)就是一個(gè)與主電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的小型同步發(fā)電機(jī)，主要作用是為主電機(jī)（經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流盤整流后）提供勵(lì)磁電流。交流勵(lì)磁機(jī)的設(shè)計(jì)基本和主電機(jī)相同，不同的是勵(lì)磁機(jī)的磁極在勵(lì)磁機(jī)定子上。轉(zhuǎn)速與主電機(jī)相同，選取合適的極數(shù)、勵(lì)磁機(jī)定子內(nèi)徑、鐵芯長(zhǎng)和比較合適的定轉(zhuǎn)子線規(guī)。

由于用戶電機(jī)基礎(chǔ)尺寸的限制，在設(shè)計(jì)過程中考慮將交流勵(lì)磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)整流盤分別置于主電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩側(cè)。還要考慮到主電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)和整流盤接線的位置確定勵(lì)磁機(jī)出線位置。

（四）旋轉(zhuǎn)整流盤

旋轉(zhuǎn)整流盤的作用是將交流勵(lì)磁機(jī)產(chǎn)生的三相交流電，經(jīng)過整流后轉(zhuǎn)換成直流電，為電機(jī)提供勵(lì)磁電流。

（五）空-水冷卻器

空-水冷卻器由冷卻器箱體和外購(gòu)的冷卻器組成。冷卻器箱體由鋼板焊接而成。冷卻器容量由電機(jī)的額定功率和計(jì)算效率選?。?/p>

Pa=PN×（1/η-1）

PN———電機(jī)的額定功率

η——電機(jī)的計(jì)算效率

冷卻器進(jìn)水溫度28℃

冷卻器出風(fēng)溫度40℃

空-水冷卻器用耐熱橡膠帶密封，用螺栓固定在機(jī)座上。

五、性能指標(biāo)

電機(jī)試制后，經(jīng)本公司試驗(yàn)站檢測(cè)，其主要性能指標(biāo)如下：

由上表可見，該產(chǎn)品性能指標(biāo)，機(jī)械結(jié)構(gòu)均達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳世坤：《電機(jī)設(shè)計(jì)》第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

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[4]機(jī)械工程手冊(cè)與電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)：《電機(jī)工程手冊(cè)》第4卷.

[5]機(jī)械電子工業(yè)部上海電器科學(xué)研究所全國(guó)旋轉(zhuǎn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處：《中國(guó)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)宣貫資料》.