Содержание к диссертации
Введение
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕОРИИ АСИНХРОННЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ 14
2.1. Магнитное поле в двигателях явно полюсной конструкции. 15
2.2. Учет высших гармонических в АДЭП и методы уменьшения их влияния 33
2.3. Методы расчета параметров и характеристик двигателей, обладающих различными видами несимметрии 38
2.4. Магнитный шунт и экранирующий виток в АДЭП 48
2.5. Насыщение магнитной цепи и потери в стали АДЭП 53
2.6. Основные выводы 55
3. ПРЕДПРОЕКТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С
ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ 61
3.1. Анализ геометрических соотношений и конструктивных особенностей двигателей с экранированными полюсами 62
3.2. Параметры и схемы замещения несимметричных асинхронных двигателей 75
3.3. Исследование влияния конструктивных параметров магнитной цепи АДЭП и свойств применяемых материалов на выходные показатели 86
3.4. Уровень качества существующих машин 93
3.5. Основные выводы 99
4. РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ВОЗДУШНОМ ЗАЗОРЕ ОДНОФАЗНОГО
АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ 103
4.1. Магнитное поле в двигателе с шунтами постоянного сечения 104
4.2. Магнитное поле в двигателях с шунтами переменного сечения 109
4.3. Методика экспериментального исследования магнитного поля в АДЭП 128
4.4. Основные выводы 143
5. ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С
ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ 145
5.1. Методы оптимального проектирования двигателей 145
5.2. Выбор критерия оптимальности 150
5.3. Частные задачи оптимизации 159
5.3.1. Оптимизация обмоточных данных и длины машины 160
5.3.2. Оптимизация геометрии ротора 165
5.4. Поверочные расчеты АДЭП
5.5. Исследование влияния независимых переменных и оптимизационные расчеты АДЭП серии ІДВЛВ 177
5.6. Основные выводы
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература 195
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Магнитное поле в двигателях явно полюсной конструкции.
- Анализ геометрических соотношений и конструктивных особенностей двигателей с экранированными полюсами
- Магнитное поле в двигателе с шунтами постоянного сечения
- Методы оптимального проектирования двигателей
class1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕОРИИ АСИНХРОННЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ class1
Магнитное поле в двигателях явно полюсной конструкции
Асинхронные явнополюсные микродвигатели по своей природе являются машинами несимметричными. Исследованию их магнитного поля посвящено большое число работ, отличающихся методологией подхода, широтой охвата проблемы.
В работах начального периода исследований [iV?] пространственное распределение МДС статора представляется имеющим вид, близкий к прямоугольному, и заменяется математическим рядом, т.е. используется метод гармонического анализа, впервые примененный для расчета поля в асинхронных двигателях с экранированными полюсами еще Р.Трикеем в 1936 году I Ij. В работах [_1, 2, 4, 5, 7 1 в дальнейшем рассматривается только первая гармоническая из-за сложности математического аппарата метода гармонического анализа для расчетов без применения ЭВМ.
Дополнительный спектр высших гармоник поля возникает в воздушном зазоре из-за зубчатости ротора. На необходимость учета этого явления указывает А.И.Вольдек в I 54]. В частности, для расчета проводимости зазора при двусторонней зубчатости [4IJ можно воспользоваться произведением проводимости от зубчатости ротора при гладком статоре на проводимость от зубчатости статора при гладком роторе, что существенно упрощает расчеты и вносит незначительную погрешность.
В 60-е годы для описания магнитного поля большое распространение получили дифференциальные уравнения [в, 9]. Стержни беличьей клетки ротора представлялись в виде сплошного и равномерного по толщине цилиндра, сопротивление которого задавалось эквивалентным полному сопротивлению всех стержней "беличьей клетки". Такая замена при допущениях отсутствия насыщения стали, синусоидальности токов и напряжений и равномерности воздушного зазора позволяет составить дифференциальные уравнения. В [[в] эта задача решается в ортогональной системе координат.
class2 ПРЕДПРОЕКТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С
ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ class2
Анализ геометрических соотношений и конструктивных особенностей двигателей с экранированными полюсами
Разработка методики оптимального проектирования асинхронных двигателей с экранированными полюсами требует провести статистический анализ основных конструктивных размеров магнитопро-водов АДЭП. Использование относительных величин позволяет оценить интервалы изменения параметров, наметить зону поиска оптимального варианта, проследить стремление проектировщиков к выбору определенных геометрических соотношений в машине. Целесообразность учета такого опыта обусловлена тем, что разработчики опытным путем обычно приближаются к оптимальным вариантам.
Двигатели с экранированными полюсами отличаются высокой надежностью, простотой конструкции и изготовления, отсутствием добавочных пусковых элементов и сложных пусковых устройств, дешевизной. Однако, являясь, по своей природе, машинами, обладающими всеми видами несимметрии, имеют сравнительно невысокие энергетические показатели ( р=Ю-гЗО%;Кп = 0,3-гО,6; К = 1,1 -г 1,3 ). Наличием несимметрии обусловлен сам принцип их работы.
В рамках НИР, выполняемой в МЭИ,автором диссертационной работы проведен патентный поиск за I960 -83 годы. Рассмотрено более ста патентов и авторских свидетельств ведущих капиталистических стран: США, Великобритании, ФРГ, Франции, Канады, Японии, а также СССР, стран СЭВ. Основными направлениями технического прогресса в этой области можно считать разработку новых конструктивных решений магнитной системы двигателя с целью улучшения формы магнитного поля в воздушном зазоре АДЭП и повышения его выходных показателей, а также создание новых прогрессивных методов технологии изготовления отдельных узлов АДЭП и сборки двигателя.
class3 РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ВОЗДУШНОМ ЗАЗОРЕ ОДНОФАЗНОГО
АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ class3
Магнитное поле в двигателе с шунтами постоянного сечения
Для расчета магнитной цепи АДЭП с гладкими шунтами, согласно схеме замещения (рис. 4.I.), необходимо знать еще ве шну ф щ , она определена через Вши-ид/ - минимальную величину магнитной индукции в шунте и Muj - магнитную проницаемость шунта - или угловой коэффициент аппроксимирующей прямой. При известных значениях Оціьгік и ріці расчет магнитной цепи шунта проводится методом последовательных приближений. При этом предварительно задан коэффициент насыщения зубцов ротора k?MR который в дальнейшем уточняется. люсе
Для определения Війтуй (Y)UJ удобно воспользоваться методом планирования эксперимента _ПЗІ. Получены полиномиальные зависимости указанных величин от пяти факторов: индукции в noli п ширины полюса vr\ , длины іщ и толщины Аш маг нитного шунта, величины воздушного зазора
Результаты расчетов по полиномам можно распространить на ряд двигателей, отличающихся размерами магнитной цепи статора. Диапазоны изменения независимых переменных представлены в таблице 4.1.
class4 ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С
ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ class4
Методы оптимального проектирования двигателей
Решение задачи оптимального проектирования двигателей массового производства с высокой точностью и малыми затратами является одной из важнейших проблем анализа и синтеза этих изделий на стадии конструирования. Обычно толчком к отдельным усовершенствованиям любой машины служат новые требования, предъявляемые к ней, а также недостатки, постоянно выявляемые в существующей конструкции. Проектирование машины по заданному критерию оптимальности ускоряет процесс ее совершенствования и способствует устранению недостатков конструкции еще на стадии разработки.
С математической точки зрения оптимальное проектирование асинхронных микродвигателей может быть отнесено к задачам нелинейного программирования, которые формулируются следующим образом или минимум функции цели г(х) и выполняются ограничения Q L . Независимые переменные j-j (х} выбираются таким образом, чтобы с учетом рада заданных или принятых величин Гсреды) полностью определить размеры и обмоточные данные АДЭП. Ті -мерная область существования оптимального варианта F{x) ограничивается лимитерами (Х\ , заданными в виде неявных функций. К основным заданным величинам относятся определяемые техническим заданием: номинальная мощность гц ; число пар полюсов Р ; частота сети j ; номинальное напряжение Т/н . К ним также можно отнести
свойства применяемых материалов, тип обмотки статора, число и форму пазов ротора, некоторые другие геометрические соотношения, определяемые конструкцией АДЭП. Величину наружного диаметра статора, регламентируемую ГОСТ и связанную с высотой оси вращения также следует считать заданной, так как она может принимать лишь 2+3 фиксированных значения.
Специфичность конструкции двигателей с экранированными полюсами заключается в том, что в них имеется большой набор геометрических и электрических величин, которые могут влиять на выходные показатели АДЭП. В случае двигателя с одним КЗ витком на полюсе и равномерным воздушным зазором такими параметрами являются: длина активной части статора -us » число витков обмотки возбуждения We, ; удельное сопротивление материала ротора 9ц ; величина угла экранирования oL ; угол сдвига осей обмоток статора У4 ; ширина полюса или полюсного наконечника ъх\ ; толщина спинки статора Ксиъ Ї сопротивление КЗ витка на статоре Гд ; величина воздушного зазора о ; толщина магнитного шунта Дш ; длина магнитного шунта ищ ; внутренний диаметр статора /б .
Похожие диссертации на Разработка средств и методов улучшения технико-экплуатационных показателей асинхронных двигетелей с экранированныими полюсами
