Введение к работе
Актуальность работы. Однофазные асинхронные двигатели (ОАД) широко применяются в народном хозяйстве и особенно в битовых приборах. Наиболее массовыми являются ОАД малой мощности от единиц до нескольких сотен ватт. Потребительский спрос на электробытовые товары, в которых используются разнообразные ОАД, далеко не полностью удовлетворен и имеет тенденцию к увеличению.
Одной из областей, где широко применяются асинхронные двигатели малой мощности, является холодильное оборудование, бытовое и торговое. Специальные электродвигатели для привода компрессоров холодильных агрегатов выпускаются в массовых масштабах, в связи с чем даже небольшое снижение материалоемкости и энергопотребления дает значительную экономию ресурсов. Предъявляемые к холодильным агрегатам требования зависят как от компрессора, так и от приводного двигателя, ряд параметров компрессора определяется основными техническими данными применяемого двигателя.
В компрессорах холодильников, как и в ряде других производственных механизмов, нагрузка на валу приводного электродвигателя является переменной периодической, и он работает в кваэиустано-вившемся режиме- Для таких режимов особенно актуален правильный расчет и выбор электродвигателя с учетом характера переменной нагрузки, когда частота ее изменения такова, что двигатель все время находится в переходных режимах. Это может привести при определенных частотах к резонансным явлениям, отрицательно сказывающимся на работе двигателя.
Для приводов ротационных и цилиндрических компрессоров в бы-товыхи торговых холодильниках в настоящее время широко используются асинхронные конденсаторные двигатели с рабочей и пусковой емкостями, обладающие по сравнению с другими типами ОАД лучшими рабочими и пусковыми свойствами. Однако в этих двигателях возникают трудности, связанные е отключением пускового конденсатора. Они решаются при применении позистора, пмполнящего роль добавочного сопротивления и отключапцего элемента одновременно.
Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей работы является исследование и разработка методики анализа и синтеза однофазных асинхронных конденсаторных двигателей, предназначэнных для работы в герметичных ротационных компрессорах в условиях переменной нагрузки.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
провести анализ требований, предъявляемых к двигателю со сто-}юны компрессора, выявить наиболее перспективные схемные и конструктивные речения;
провести анализ методов исследования асинхронных двигателей, в первую очередь ОЛД, и обосновать с учетом предъявляемых со стороны компрессора требований выбор подхода к их математическому моделированию;
реализовать выбранные математические модели, разработав алгоритмический и программный комплекс для ПЭВМ и ЕО ЭВМ;
на основе экспериментальных и расчетных исследований оценить адекватность применяемой математической модели;
провести анализ Факторов, влиягацих на характеристики ЗАД при характерной для привода компрессора периодической нагрузке;
дать рекомендации по улучшению показателей машины.
Методы исследований. В работе использованы аналитические, численные и экспериментальные методы исследования. При разработке математической модели применялись современные методы исследований: теория обобщенного электромеханического преобразования энергии, численные методы интегрирования системы диЗДеренциальных уравнений, методы планирования эксперимента.
Экспериментальные исследования механических характеристик ОАД проводились на специализированной установке АШ-5, разработанной в Каунасском политехнической институте.
Научная новизна. Обоснован выбор математической модели и на этой основе разработан алгоритмический и программный комплекс для расчета ОАД с позисторним пуском, работающих при периодической нагрузке, с учетом нелинейной температурной характеристики позисто-ров.
Проведен сравнительный анализ влияния периодической нагрузки на характеристики ОАД малой мо-іпности и асинхронных двигателей средней и большой штрюсти, выявлены присудив двигателям малой мощности особенности.
Аналитически обосновано, что индуктивности рассеяния статора и ротора могут быть объединены при анализе их влияния не только на статические, но и на динамические характеристики ОАД.
Методами планирования эксперимента исследовано влияние активных и индуктивных параметров на характеристики ОАД. Выявлено, что наиболее значимыми являются индуктивности рассеяния.
Покапано, что при периодическом"нагрузке для определения резонансної частоти нагрузки ОАД ('алой моцио^ти сотою воспользоваться ТРМИ ЖЄ СООТНО:іЄНИЯМИ, ЧТО И ДЛЯ MV.'HH б0ЛЬ":ИХ »<0"ШОСТ?Я.
Практическое значение результатов работ;.!. Применение разработанных -алгоритмов it програй.» расчета д\;{ с периэдическо.1 нагру.-яко? позволяет на етадии расчетного проектирования улучшить их технико-оконл.'нческие показатели с учетом специфики работы двигателя и гер^отпчюм ротационном компрессоре при одновременном сокращении объемов макетних испытания и уменьшении сроков проектирования и внедрения двигателей н производство.
Предлагаемая методика расчета квнэнустнновивчихся и переходных прзцессоя при периодической нагрузке в асинхронных конденса торных двигателях является универсально! и woiceT быть испольэова-на не толі.ко дп ротационных, но и дія портневих кої/пресоров, а также для других природо» с аналогичное нагрузкой.
Полученные при анализе работы алектродвигателя ДАі)-ІЗІ-2Ь0-3,0 рекомендації: позволили по рысить его КПД с '.'9, Г'', до Ь0,'."у'..
Проведенные окспериментпльные и численные иееледогания поэи-еторного пупка асинхронних двигателей г. рабочим и пу с ко пни конденсатором подтвердили перспективность его применения, показали адекватность чатематическо! модели, разработанной с учетої' нелинейно! температурної! характеристики поэиетора.
Реализация работы. Проведенные исследования являются соста-нної частью і'С'.Г, ііілюлііжімоіі отраслевое лабораторией олектротех-ники ка'едри электромеханики Ю.",.
Созданные пакети приграли внедрени и используются в ЮН при внполнении курсових и дипломних проектов.
Апробаци." тбзты. Основные положения диссертационно Л работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на 6-й Всесоюзной научно-технической конірренции "Динамические ржимн работы электрических малин и электроприводов" (г.Бишкек, І9УІ г.).
Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 2 печатных работах.
Структура и об-hcw работы. Диссертаци -иная работа состоит из введенні, четырех глав, заключения, списка литературы (IJ8 наименовали!). '.)на содержит IJ'J страниц ма-:ино: .'сного текста, 4о рисунков и 13 таблиц.
Основные положения, выносимые на защиту:
анализ схемных реяоний ОАД для привода компрессора холодильника и обоснование выбора наиболее перспективных;
алгоритм и программный комплекс для анализа асинхронных конденсаторных двигателей с поэисторным пуском, работающих в условиях переменной нагрузки, с учетом нелинейности температурной характеристики позкстора;
результаты анализа характеристик ОАД малой мощности с поэисторным пупком в условиях работы при периодической нагрузке;
рекомендации по выбору параметров, обеспечивающих улучшение энергетических показателей ОАД при переменной периодической нагрузке.
