Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Виноградова Людмила Евгеньевна

Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами
<
Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Виноградова Людмила Евгеньевна. Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами : ил РГБ ОД 61:85-5/2180

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Современное состояние вопроса о волновых процессах в трехфазных цепях с распределенными параметрами. постановка задачи .

1.1 Схемы замещения и уравнения обмоток электрических машин, кабелей и воздушных линий 10

1.2 Частотные зависимости волновых параметров цепей 14

1.2.1 Трехфазный генератор с обмоткой стержневого типа, высоковольтный двигатель 15

1.2.2 Низковольтный короткозамкнутый двигатель со всыпной обмоткой 20

1.2.3 Трехфазная кабельная линия 25

1.2.4 Трехфазная воздушная линия 29

1.3 Методы исследования волновых процессов 30

1.4 Собственные частоты переходных процессов

в трехфазных цепях 35

1.5 Постановка задачи 42

Глава П. Математическая модель трехфазных цепей с распределенными параметрами при электромагнитных переходных процессах .

2.1 Основные допущения 49

2.2 Уравнения переходных процессов трехфазных цепей с распределенными параметрами 51

2.3 Граничные условия 55

2.4 Начальные условия 63

2.5 Аппроксимация начальных условий 70

Глава Ш. Собственные частоты волновых процессов в трехфазных цепях с распределенными параметрами, зависящий от частоты.

3.1 Частотные уравнения и собственные числа при вырожденной нагрузке 76

3.2 Частотные уравнения при произвольной нагрузке...87

3.3 Решение частотных уравнений при вырожденной нагрузке 92

3.4 Алгоритм расчета собственных частот при вырожденной нагрузке и частотной зависимости волновых параметров 99

3.5 Расчет собственных частот при произвольной нагрузке и частотной зависимости волновых параметров 104

Глава ІV. Определение волновых параметров трехфазных цепей по конструктивным данным .

4.1 Определение среднего расстояния между проводниками в пазу 114

4.2 Расчет емкостных параметров всыпных обмоток 120

4.3 К расчету частотных зависимостей активно-индуктивных волновых параметров 128

Глава V. Расчет волновых параметров, собственных частот и напряжений в трехфазных цепях с распределенными част0тн03ависимыми параметрами .

5.1 Исследование математической модели волновых процессов 134

5.2 Алгоритм расчета волновых параметров, собственных частот и напряжений в обмотках электрических машин .139

5.3 Алгоритм расчета волновых параметров, собственных частот и напряжений в трехфазных воздушных линиях и кабелях 147

Глава VI Расчетно-экспериментальное исследование переходных процессов в трехфазных цепях с распределенными параметрами .

6.1 Об условном распределении проводников в пазу 154

6.2. Экспериментальное определение волновых параметров 165

6.3. Экспериментальное определение собственной частоты переходного процесса 171

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 174

Литература

Введение к работе

Проектирование электрических машин, кабелей, воздушных линий, организация их экономичной и надежной эксплуатации требуют решения широкого круга задач, в состав которых входят определение рационального уровня изоляции, разработка защитной аппаратуры, отстройка от резонансных явлений, повышение точности контрольно -измерительной аппаратуры, совершенствование методов расчета, обеспечение надежности объекта на стадии проектирования, ускорение этапа конструкторских разработок. Решение этих задач неразрывно связано с исследованием переходных волновых процессов в трехфазных цепях с распределенными параметрами, возникающих при эксплуатационных и аварийных коммутациях.

Изучению волновых процессов в обмотках электрических машин, в многопроводных воздушных и кабельных линиях посвящены работы Р.Рюденберга, С.Хаяси, Г.Н.Петрова, М.П.Костенко, М.В.Костенко, З.Г.Каганова, О.Д.Гольдберга и др. Коммутационные перенапряжения (КП) - опасное явление, разрушающее оборудование, снижающее качество его работы, приводящее к травматизму людей, к экономическим потерям [10,89,130,150,163,175 ] . Они оказывают постепенное разрушающее влияние на изоляцию обмоток электрических машин [11,13,96,104,129,155,158,192 ] . Необходимость обеспечения высокого качества работы ЛЭП [72,103] , асинхронных двигателей (АД) на стадии проектирования [57,69,116] требует глубокого ограничения КП.

Однако защита от некоторых видов коммутаций предусмотрена нормативами недостаточно [ 115,133 J , а по отдельным видам коммутаций вообще нет данных о характере перенапряжений [80] .

Необходимость предусматривать возможные уровни КП на стадии проектирования особо подчеркивается в [і50,І6б] , т.к. в противном случае возможны большие затруднения после сооружения и пуска

установки, вплоть до полной невозможности обеспечить ее надежную эксплуатацию. Большое количество работ посвящено экспериментальному изучению КП в линиях [30,55,132,137,141,173] и в электрических машинах [40,44,96,106,125,128,151,168,177,180, 192,200] . Много теоретических работ как фундаментальных [8, 47,67,108] , так и содержащих решение конкретных задач, например, [35,53] . При этом в расчетах используются экспериментальные частотные характеристики систем, что повышает точность [47 ] , но не позволяет исследовать объект на стадии его проектирования.

При изучении перенапряжений особо следует выделить задачу определения их частотного спектра, так как эта информация расширяет область практического применения получаемых решений. Характеристики перенапряжений (кратность, крутизна фронта) необходимы при-рациональной координации изоляции [ 72,143] и проектировании защит на определенный уровень КП типа разрядников или ограничителей [10,46,120,134,174,181 ] . Знание спектра собственных частот расширяет возможности конструирования защитной аппаратуры, снабженной фильтрами [124,136,189,190] , фильтрации помех при определении места повреждения [118,179, 201], уменьшения погрешности контрольно-измерительной аппаратуры [154,176,1851 , отстройки от резонанса линии с другими объектами [ 139,193] .Таким образом, несмотря на значительные успехи в теоретических и экспериментальных исследованиях, до настоящего времени остается актуальной проблема расчета собственных частот трехфазных цепей с распределенными параметрами, особенно в том случае, когда волновые параметры таких систем зависят от частоты. Расчет собственных частот трехфазных цепей с частотнозависимыми параметрами при учете ненулевых граничных условий представляет сложную задачу. В литературе отсутствуют

данные по разработке аналитической методики расчета собственных частот и перенапряжений в трехфазных цепях с распределенными параметрами, зависящими от частоты. Имеется в виду задача проведения всех расчетов по конструктивным данным цепей еще на стадии их проектирования, что существенно его ускоряет и удешевляет ; а также задача полной алгоритмизации вычислений и создания соответствующей программы для дШ,

Настоящая работа посвящена аналитическому исследованию частот собственных колебаний, возникающих в трехфазных цепях с распределенными параметрами и сложными граничными условиями, при их различных коммутациях.

В первой главе производится обзор работ по исследованию волновых процессов в обмотках электрических машин, кабельных и воздушных линиях. Рассмотрены схемы замещения таких цепей и частотные зависимости их параметров. Сформулированы цель работы, задачи и границы исследований.

Во второй главе получена математическая модель трехфазной цепи с распределенными параметрами при электромагнитных переходных процессах, обоснованы принятые допущения.

Третья глава посвящена исследованию собственных частот волновых процессов в трехфазных цепях с распределенными параметрами, зависящими от частоты. Найдены спектры собственных чисел таких цепей. Получены уравнения для определения спектров собственных частот при учете частотной зависимости волновых параметров, вырожденной нагрузке (холостой ход или короткое замыкание) и произвольной нагрузке.

В четвертой главе определяются волновые параметры обмоток электрических машин по их конструктивным данным.

Пятая глава посвящена исследованию волновых процессов в трехфазных цепях с распределенными параметрами. Приводятся

алгоритмы расчета волновых параметров, собственных частот и перенапряжений в обмотках электрических машин, воздушных и кабельных линиях.

Результаты экспериментальных исследований приведены в шестой главе. Таблицы распределения проводников в эквивалентном круглом пазу дополняют конструктивные данные информацией, необходимой при расчете волновых параметров, собственных частот и перенапряжений. С целью проверки теоретических исследований приводятся результаты расчета волновых параметров при первой собственной частоте обмотки, измеренной по волновому процессу.

В приложении I приведены комментарии к программе, в приложении 2 - текст программы расчета волновых параметров и собственных частот на языке ФОРТРАН-4. Алгоритм расчета собственных частот при произвольной нагрузке для воздушных и кабельных линий, а также для электрических машин вынесен в приложение 3.

Новизну настоящей работы составляют :

единый подход на основе дифференциальных уравнений длинной линии к трехфазным симметричным воздушным и кабельным линиям, а также обмоткам высоковольтных генераторов и двигателей и низковольтных ДД ;

совместное применение метода Фурье и операторного к расчету спектров собственных частот трехфазных цепей с распределенными частотнозависимыми параметрами ;

- широкий охват возможных вариантов схем эксплуатационных и аварийных коммутаций с учетом как вырожденных, так и сложных граничных условий ;

методики и алгоритмы расчета волновых частотнозависимых параметров, собственных частот и перенапряжений по конструктивным данным трехфазных цепей при нулевых и ненулевых начальных условиях ;

- метод и алгоритм вычисления корней трансцендентных комплексных частотных уравнений, учитывающих сложные граничные условия.

Эти положения выносятся автором на защиту. Практическая ценность полученных в работе результатов обусловлена возможностью широкого применения разработанной методики расчета собственных частот и перенапряжений для анализа спектральных свойств и волновых явлений в генераторах с обмотками стержневого типа, высоковольных и низковольтных асинхронных двигателях, силовых трехфазных кабелях и симметричных воздушных линиях по их конструктивным данным, что подтверждено соответствующей справкой о внедрении.

Трехфазный генератор с обмоткой стержневого типа, высоковольтный двигатель

Входные данные, необходимые для расчета волновых параметров по методике [34,52 J : Wc - число витков в секции, Wrp - число витков в группе пазов, охваченных общим магнитным потоком, (-Lt Щ - размеры і -х участков путей магнитной линии в статоре и роторе (мм), Of йб - воздушный зазор и его ширина под зубцом статора (мм ), Ц - общая длина пути магнитной линии в воздухе (мм), in - длина стали статора (или ротора) без учета вентиляционных каналов (м), 2щ}25% - толщина стального листа и примыкающего к нему слоя изоляции (мм), - число секций в фазе, (] - общее количество групп с разными числами витков в группе, #гр - число групп пазов в одной параллельной ветви фазовой обмотки с одинаковым числом витков в группе, 47 - длина витка в секции (м), П - периметр витка, обращенный к стенкам паза (м), Wm - число последовательных витков в фазовой обмотке (или в одной ее параллельной ветви), р - число пар полюсов машины, Z - полюсное деление (м), Un - шаг по пазам (м), Zn - полюсное деление в пазах (м), /7) - число фаз, включенных параллельно, f - число параллельных ветвей в фазе, с - длина одной параллельной ветви (м), h$ о - высота и ширина обмоточного провода одного витка без изоляции (м), On - расстояние от меди обмотки до стенки паза (м), иа - то же до дна паза (м), Wr\, WQ - число элементарных проводников у стенки и дна паза, Сет- & - длина стали статора, включая вентиляционные каналы (м), ід- длина лобовых частей секции (м), Оиъ толщина межвитковой изоляции (м). 4 - ко цие„Т, _ ,„« краевой кТ в лобоВНХ частях секции (для отечественных двигателей 3 б кВ, II 15 габаритов К / =1,15 +1,20 ), йй - коэффициент "дальних связей" между несмежными в лобовой части секции (для указанных выше машин Та = 1,3 1,7 в зависимости от числа витков в секции).

Пересчет параметров секции на І м длины обмотки (последовательное соединение t- и ) проводится по формулам :

Проводимость изоляции Q для низковольтных асинхронных двигателей допустимо принять равной нулю. Исключение составляют двигатели, работающие во влажной среде (например, шахтные [43] . Но в этом случае параметр 8 зависит от относительной влажности и температуры воздуха и принципиально не может быть определен по конструктивным и обмоточным данным.

Известна попытка применения методики расчета активно-индуктивных волновых параметров высоковольтного двигателя к низковольтному [102] . В [49] указывается, что из-за неучета взаимоиндукции между витками одной секции погрешность определения перенапряжения может достигать порядка 10 % и выше. Более точные результаты получаются при учете потокосцеплений, замыкающихся как в сердечнике, так и в пазу (охватывая то или иное количество витков), а также в проводнике [П4]

Входные данные по методике [109] для расчета емкостных параметров всыпных обмоток : ц3 - диаметр провода и проводника (мм), bus - толщина пазовой изоляции (мм), Ц - длина витка (м), Sn - число проводников в пазу, W7 - длина пазовой части проводника (м), П - периметр паза в свету (мм), ?2 - относительная диэлектрическая проницаемость фиктивной однородной среды, расположенной между проводниками, ± - относительная диэлектрическая проницаемость изоляции проводника, ЦаП 0,7-г 0,73 - коэффициент заполнения паза.

Входные данные, необходимые для расчета активно-индуктивных параметров всыпных обмоток по методике [ИЗ] (последовательное соединение 2, L ): Тії ]У Ті " электрическая проводимость материала проводника, пазовой изоляции сердечника, itUi i - магнитная проницаемость тех же элементов, П. - число проводников в секции, Опаа, - площадь паза (мм2),

Методы исследования волновых процессов

Обмотка электрической машины представляется однородной длинной линией или цепной схемой, а параметры схемы замещения вычисляются по простым инженерным формулам, эмпирически подобранным, в которых некоторые коэффициенты определены численно для различных серий машин на основании статистической обработки экспериментальных данных. Сюда же можно отнести получение статистических параметров перенапряжений из математического эксперимента, состоящего в многократном просчитывании математической модели системы для различных значений параметров и коммутаций [41,135, 178] .

Перейдем теперь в краткому описанию расчетных методов, базирующихся на исследовании математической модели трехфазной цепи с распределенными параметрами. Во всех случаях коэффициенты, входящие в уравнения, определяются параметрами схемы замещения, которые находятся либо экспериментально [8,47,77,107,108,111] , либо расчетным путем по конструктивным данным [ 22,33,39,81,113, 126,196 ] Поэтому в дальнейшем не останавливаемся на способе получения этих параметров.

Частотный метод. По схеме замещения цепи составляют выражения передаточной функции и затем через интеграл Фурье строятся выражения для напряжений и токов в переходном режиме [47,122,186] . При этом, очевидно, для практического вычисления интеграла Фурье необходимо знать зависимости параметров в широком диапазоне частот, начиная от 00=0 [ 47 ].

Метод бегущих волн (Даламбера).

Наилучшим образом соответствует физической картине переходных процессов в цепях с распределенными параметрами [93,108] . Вместе с тем, прямое применение метода Даламбера к решению смешанных задач используется, как правило, для линий без потерь и для неискажающих линий. В других случаях нельзя говорить о распространении волны в точном смысле слова, так как ее форма сильно меняется при перемещении [3,100] В этих случаях переходят к модальным каналам, для каждого из которых характерна своя скорость распространения. При этом становится возможным учесть зависимость волновых параметров линии от частоты [ 7,108,145,167 ] . Этим методом рассчитывается амплитуда перенапряжений при первом пробеге волны. Учет отражений и преломлений волн на последующих отрезках времени ведет к усложнению алгоритмов и быстрому возрастанию объема вычислений. Кроме того, остается невыясненным спектр собственных частот, знание которого необходимо для решения ряда вопросов.

Метод стоячих волн (Фурье).

При решении инженерных задач применяется метод Фурье, дающий представление решения в виде бесконечной суммы гармоник -стоячих волн. Основной недостаток метода состоит в том, что при решении ряда задач получаются не ортогональные собственные функции [ 165 ] и это не позволяет определять коэффициенты Фурье независимо друг от друга. Видимо с этим связано сравнительно малое количество работ [53,60,164,187] , в которых решение проводится методом Фурье. Кроме того, своеобразие задач с изменяющимися граничными условиями приводит к известному явлению Гиббса [ 66 ] , так как начальные функции напряжения и тока, удовлетворяющие докоммутационным граничным условиям, приходится раскладывать в ряды по собственным функциям, удовлетворяющим послекоммутацион-ным граничным условиям. Практически вычисления при наличии явления Гиббса удается выполнить суммированием рядов средними арифметическими [66] или методом множителей Ланцоша [ 74 ] . Положительное свойство метода состоит в возможности сравнительно быстрого определения спектра собственных частот системы, знание которого необходимо для последующего вычисления амплитуд перенапряжений, а также имеет большое самостоятельное значение в связи с другими вопросами. Это прежде всего касается задач отстройки от резонансов и фильтрации помех в защитной и контрольно-измерительной аппаратуре, о чем было сказано во введении.

Отметим, что в отличие от частотного метода [ 47 ] , при использовании метода Фурье для расчета перенапряжений достаточно (в соответствии с теоремой Дирихле [100])иметь значения дискретного спектра собственных частот и значения волновых параметров системы на этих частотах.

Операторный метод. Наиболее эффективный метод получения решений, так как свободен от необходимости последовательного получения коэффициентов рядов и поэтому не зависит от ортогональности собственных функций. Операторный метод удобен еще возможностью автоматического учета начальных и граничных условий [65,75 ] . Решения, полученные операторным методом, могут быть представлены в виде как бегущих, так и стоячих волн. Для получения оригинала по теореме разложения необходимо также, как и в методе Фурье, определять спектр собственных частот.

Уравнения переходных процессов трехфазных цепей с распределенными параметрами

Ниже построена математическая модель волновых электромагнитных процессов в трехфазных цепях, состоящая из системы дифференциальных уравнений состояния цепи, граничных и начальных условий. В настоящем параграфе описан и в некоторой степени обоснован ряд основных допущений, принятых при построении математической модели.

1) Дифференциальные уравнения считаем линейными. Как известно [ 79 ] , дифференциальные уравнения длинной линии получаются линейными относительно токов, напряжений и их производных в силу их вывода из уравнений Максвелла. Таким образом, возможная нелинейность может содержаться только в зависимости коэффициентов уравнений длинной линии от величин токов и напряжений. В принципе наличие этих зависимостей невозможно отрицать, особенно в тех практически важных случаях, когда вблизи линии имеется магнитопровод ( JU = JU (i) ) или еегнетодиэлект-рик ( і -(и.) ) . Вместе с этим следует отметить и тот факт, что физические процессы намагничивания магнитопровода или поляризации диэлектрика обладают определенной инертностью и, следовательно, роль этих факторов в математической модели снижается с увеличением частот собственных колебаний при волновых явлениях.

На основании этого замечания, а также оговаривая, что полученные в работе результаты относятся к трехфазным цепям, переходные процессы в которых ожидаются на частотах порядка от единиц до сотен кГц, считаем в дальнейшем коэффициенты в уравнениях не зависящими от величин токов, напряжений или их производных.

В линиях высокого напряжения, особенно при определенных погодных условиях, возникает коронирование проводов. Учету этого явления посвящен ряд работ [ 68,83,140,142,153,161 ] . При этом математическая модель линий существенно изменяется из-за введения вольт-кулонной характеристики Q=j (и) и появления нелинейности в телеграфных уравнениях. Оставаясь в рамках линейной постановки задачи, мы не учитываем явление короны и этим ограничиваем применение нашей методики к линиям и обмоткам низкого и среднего напряжения.

Отметим еще, что хотя физически обоснованное отвлечение от нелинейных зависимостей и приводит к известному расхождению теоретических результатов с экспериментальными данными, это расхождение невелико, что подтверждается рядом исследований [51,102,114] и практически не превышает 10 %, Для электрических машин, в частности, линейность их параметров по отношению к напряжению и току доказана в [ 34,52,76].

2) Считаем послекоммутационные граничные условия возникающими мгновенно. При реальных коммутациях, особенно при размыкании цепи, неизбежно возникает другой процесс. В случае низких напряжений и небольших токов этот процесс быстро гаснет сам, в противном случае, цепи обычно снабжаются дугогасящими устройствами, время срабатывания которых имеет порядок 0,01 с. Пренебрежение этой величиной означает, что получаемые теоретически величины перенапряжений имеют смысл оценки сверху реальных перенапряжений, так как очевидно, если представить изменение сопротивления контакта в точке размыкания бесконечно медленным от Z=- 0 до 2-»-оо f то в этом случае переходный процесс будет вообще отсутствовать. При нашей постановке задачи важно, что конечное время коммутации не повлияет на спектр собственных частот цепи.

3) При расчете любой коммутации для магнитной проницае мости магнитопровода берем то значение, которое существовало на момент коммутации с учетом подмагничивания от предшество вавшего стационарного режима. При этом в качестве требуемого значения ft- в расчет можно вводить величину, снятую как с верхней, так и с нижней ветви петли гистерезиса. В случае же подключения цепи без тока берем начальное значение jL по основной кривой намагничивания.

4) Поверхностный эффект учитываем по приближенным форму лам. При частотах волновых процессов для уточнения математи ческой модели желателен учет зависимости активного сопротивле ния на единицу длины t от частоты. В том случае, когда выражает активное сопротивление, эквивалентное потерям на вих ревые токи в стали (приложение к электрическим машинам), по тери в меди, в том числе с учетом поверхностного эффекта, от брасываются, так как они не превышают I % от потерь в стали ( [52] , стр.38).

Решение частотных уравнений при вырожденной нагрузке

При расчете параметров Zt L и С всыпной обмотки необходимым элементом расчета является определение среднего расстояния между проводниками в пазу. Эта математическая задача сводится к построению равномерного распределения конечного числа точек на плоской области, ограниченной произвольным контуром, причем под равномерностью подразумевается равенство расстояний между каждой точкой и ближайшими из окружающих ее точек или ограничивающим контуром. Такая задача даже при указании вида - "упаковки" ( треугольная сетка, квадратная сетка и т.д.) не имеет точного решения [105 J . Приближенные формулы, применяемые некоторыми авторами [12,102,109] , дают результат, значительно отличающийся от экспериментального.

Для построения инженерной методики дадим приближенный расчет среднего расстояния между витками по конструктивным данным двигателя. Будем считать, что центры проводников располагаются на линиях, подобных друг другу и внутреннему контуру пазовой изоляции.

Ввиду неупорядоченного залегания проводников всыпной обмотки в пазу расстояние между ними является случайной величиной.При практических расчетах наиболее вероятные результаты получаются в том случае, если во все формулы подставить математическое ожидание этой случайной величины. Это математическое ожидание, имеющее смысл среднего расстояния D между проводниками, несмотря на вероятностный характер может быть определено без применения методов теории вероятностей.

При расчете будем предполагать, что проводники в пазу рас полагаются равномерно, т.е. расстояния и (рис.4.1) между любой парой ближайших друг к другу проводников с учетом их соб ственной изоляции, а также между проводником , ближайшим к пазо вой изоляции, и её внутренним контуром одинаковы. Во многих практических случаях отдельные проводники могут соприкасаться и тогда 5 = О . Совершенно очевидно, что при всыпной укладке проводов, в общем случае, 5ф О . При произволь ной форме паза описанная равномерная укладка проводников невозможна. Поэтому при точной математической постановке этой задачи следовало бы потребовать минимизации максимального-отличия различных 8 друг от друга. Однако в подобной постановке появляются значительные математические трудности решения этой задачи [105 ] , заключающиеся в получении аналитической формулы или алгоритма составления упомянутых разностей 1" /

Таким образом, для практического решения задачи определения J) в любом случае приходится идти на упрощения, нарушающие до некоторой степени требование одинаковости расстояний

Получим аналитические формулы для расчета J0 по.конструктивным данным двигателя для случаев круглого и прямоугольно-га паза, принятым как две предельные модели конфигурации реальных пазов. При расчете в числе исходных выбраны: S -площадь паза в свету (шг) ; П - периметр паза (мм) ; &/з - радиус изолированного провода (мм) ; ит - толщина пазовой изоляции (мм) ; П - число элементарных проводников в пазу ; И - высота паза (мм). Для круглого паза линии расположения центров проводников будут концентрическими окружностями (рис.4.1а) которые ниже кратко именуются нитями. Нитью называем контур, подобный контуру паза и проведенный по геометрическим центрам проводников. Радиус окружности круглого паза, эквивалентного по площади реальному, равен

Прямоугольным пазом целесообразно заменять равновеликие пазы с углами, так как именно в углах может наблюдаться наибольшее отклонение истинного расстояния между проводниками от среднего.

В заключение укажем порядок использования результатов нас тоящего параграфа. Ниже построены алгоритмы вычисления активно индуктивных параметров %1 (параграф 4.3) и емкостных волновых параметров С , К , (параграф 4.2). Предложенная ме тодика расчета Z п L базируется на известных результа тах [ ИЗ 3 , дополняя их и доводя до алгоритма. При этом, как и в [ИЗ 3 используется понятие эквивалентного (по площади, за нимаемой обмоткой) круглого паза. Следовательно, в этом случае эквивалентным круглым пазом заменяется любой паз, как овальный, так и с углами.

При расчете емкостных волновых параметров С и К наиболее существенными величинами, влияющими на точность результатов, являются расстояние 23 и число 01 .В связи с этим при определении Т следует пользоваться эквивалентным пазом (круглым или прямоугольным), более близким к реальному пазу.

Похожие диссертации на Собственные электромагнитные колебания в трехфазных цепях с распределенными параметрами