Исследование синхронных двигателей с модулированным магнитным потоком и гладким гармоническим ротором

• Автор: Шевченко, Людмила Григорьева
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 160 с. : ил

Содержание
Введение
1. Общая характеристика и основы рабочего процесса электрических машин с модулированным магнитным потоком и гладким гармоническим ротором
1.1 .Особенности конструкции двигателей
1.1.1. Синхронные реактивные двигатели
1.1.2. Синхронные двигатели с вентильным
подмагничиванием (8Я — двигатели)
1.2.Принцип действия и основы рабочего процесса
1.2.1. Анализ магнитного поля в воздушном зазоре и электромагнитного момента по методу гармонических проводимостей
1.2.2. Магнитодвижущие силы обмоток
1.2.3. Обобщенная модель двигателя
1.2.4. Преобразование энергии в исследуемых двигателях
1.2.4.1. Синхронные реактивные двигатели
1.2.4.2. Двигатели с вентильным подмагничиванием
Выводы
2. Расчет магнитного поля двигателя с модулированным магнитным потоком и гладким гармоническим ротором
2.1 .Принятые допущения и граничные условия
2.2.Конформные преобразования исходной области воздушного
зазора на простую кольцевую область
2.3.Уравнение кривой поверхности ротора
2.4.Решение уравнения Лапласа в полярных координатах
методом разделения переменных
2.5.Решение краевой задачи в кольце
2.6.Определение коэффициентов Фурье

2.7.0пределение напряженности и индукции магнитного поля
в воздушном зазоре
2.8.Сравнение полученных результатов с результатами
численного расчета
Выводы
3. Расчет и исследование основных характеристик двигателя с модулированным магнитным потоком и гладким
гармоническим ротором
3.1 .Определение электромагнитного момента через изменение
энергии магнитного поля
3.2.Определение электромагнитного момента через
электромагнитные силы
3.3.Оптимизация геометрических соотношений зубцово-пазовой зоны
3.4.Влияние числа фаз на электромагнитный момент
3.4.1. Шестифазный двигатель
3.4.2. Четырехфазный двигатель
3.4.3. Трехфазньш двигатель
3.5.Влияние формы тока фаз на электромагнитный момент
3.6.Электромагнитный момент при насыщенной магнитной системе
3.7.Индуктивные параметры и гютокосцепления
Выводы
4. Экспериментальные исследования
4.1.Исследование электромагнитного момента
4.2.Исследование индуктивных параметров
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Введение
В последние годы значительно увеличился интерес к электрическим машинам, преобразование энергии в которых осуществляется за счет модуляции магнитного потока, вызванной как неравномерной проводимостью воздушного зазора, так и применением специальных дробных зубцовых обмоток, обеспечивающих в воздушном зазоре магнитные поля различной полюсности. Это связано в первую очередь со значительными успехами в развитии силовой полупроводниковой техники (IJBT и MOSFET - транзисторов) и появлением быстродействующих микропроцессорных средств управления. Такие машины могут эффективно работать только совместно с полупроводниковым преобразователем и датчиком положения ротора.
Первые электрические машины данного класса, принцип действия которых основан на взаимодействии ферромагнитных тел в магнитном поле, известен еще с конца прошлого века. Это и предложенная Jla Кур конструкция двигателя, известная под названием " колеса Ла Кура" [74], и двигатель, в котором сила притяжения непосредственно обеспечивала вращательное движение, созданный в 1867 г. П. Фроманом [28]. Первый двигатель по сути дела представлял собой синхронную явиополюсную машину, работающую без возбуждения. Вначале они так и назывались "синхронные двигатели без возбуждения". В последние годы наибольшее распространение в иностранной литературе получило наименование "reluctance motors" (двигатели магнитного сопротивления), а в отечественной - "синхронные реактивные двигатели" (СРД) [74]. Внимание к этим двигателям привлекла простота конструкции и высокая надежность в работе. По конструктивному исполнению СРД очень близки к асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором. От обычных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором СРД отличаются лишь конструкцией сердечника ротора. Электромагнитный момент вращения в таких двигателях возникает за
с основными гармониками согласно табл. 1.2, постоянная - согласно (1.9). Для избежания возникновения сил одностороннего тяжения двигатель выполняется с двумя, обычно последовательно включёнными "элементарными" обмотками и с двумя полюсами на роторе. Данные рабочих гармоник такого двигателя приведены в табл. 1.3.
Таблица
Данные обмоток четырехфазных синхронных двигателей с вентильным подмагнич иванием
г, 8

ч 1 2/3 3/5 4/7
Р1 6
р2 2
Ро 4
Шестифазные двигатели. В случае чётного числа катушек С в фазной зоне обмотка шестифазного двигателя собирается также, как и четырёхфазного. Фаза разбивается на две полуфазы, в которые соответствующим образом включаются вентили (рис. 1.10). В случае нечётного числа катушек в фазной зоне "элементарная” обмотка располагается в т = 3 фазных зонах. Каждая фаза располагается в одной фазной зоне (рис. 1.14). Поэтому "элементарная" обмотка рассматриваемого двигателя должна состоять из двух "элементарных" зубцовых дробных обмоток. Для устранения сил одностороннего тяжения, так же как и в четырёхфазном двигателе, двигатель выполняется с двумя такими последовательно включёнными "элементарными" обмотками.
Данные рабочих гармоник шестифазного двигателя приведены в табл. 1.4.