Развитие научных основ моделирования и анализа электромагнитных процессов для систем проектирования асинхронных двигателей с токопроводящим слоем ротора

• Автор: Анненков, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 296 с. : ил.

Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ТОКОПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМ РОТОРА

1.1. Базовые конструкции и классификация

1.2. Основные области применения

1.3. Анализ и тенденции развития теории, концепция электромагнитного расчёта

1.4. Выводы и постановка задач исследования

Глава 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ДИСКРЕТНЫХ ОБЛАСТЯХ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ РОТОРА
2.1. Распределение электромагнитного поля на зубцовом делении в пазу и в поверхностном слое массивного зубчатого ротора
2.2. Плоско - параллельный закон распределения плотности тока на участках сплошного неферромагнитного токопроводящего слоя постоянной толщины
2.3. Соотношения между составляющими плотности токов и геометрия перфорированного полого ротора
2.4. Выводы

Глава 3. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

3.1. Содержание и возможности метода, особенности исследования асинхронных двигателей с токопроводящим слоем ротора
3.2. Допущения и математический аппарат анализа, программное средства, способ учёта механической мощности и описание моделей
3.3. Выбор конечных элементов, оценка точности результатов
3.4. Выводы
Глава 4. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
РАСЧЁТА И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ
4Л. Параметры и структуры моделей, содержание методики ® электромагнитного расчёта на основе методов теории цепей
4.2. Программная реализация методики электромагнитного расчёта
на основе методов теории цепей
<**§ 4.3. Особенности применения программных средств
обеспечения расчётов методом конечных элементов
4.4. Выводы
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ И СВОЙСТВ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ РОТОРА НА ПАРАМЕТРЫ И
ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ
® 5.1. Анализ зависимостей составляющих результирующего сопротивления
поверхностного слоя ферромагнитного массива зубчатого
ротора от конструктивных и режимных параметров
#. 5.2. Связь конструктивных размеров и свойств неферромагнитного
токопроводящего слоя с напряжённостью поля и электрическим сопротивлением его участков
5.3. Влияние конструктивных и режимных параметров на тяговоэнергетические показатели двигателей с разомкнутым магнитопроводом
# 5.4. Выводы и рекомендации по проектированию
Глава 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
6.1. Программа экспериментов, пусковые, рабочие и механические характеристики двигателей с массивным ротором
6.2. Средства испытаний и характеристики двигателей с полым ротором
6.3. Методика испытаний, экспериментальная установка и характеристики двигателей с разомкнутым магнитопроводом
6.4. Сопоставление результатов экспериментальных и расчётных

исследований и выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. - Численное моделирование электромагнитных процессов в асинхронных двигателях с токопроводящим слоем ротора
Приложение Б. - Структурные схемы программ электромагнитного
расчёта на основе методов теории цепей
Приложение В. - Параметры асинхронных двигателей
с различными конструкциями массивного ферромагнитного ротора
Приложение Г. - Параметры асинхронных двигателей
с разомкнутым магнитопроводом
Приложение Д. - Акты о внедрении
связывающих параметры двигателя с входными данными, необходимыми для создания его конечно-элементной модели, что позволяет направленно учитывать количественные результаты полевого расчёта (в том числе насыщение участков магнитной цепи), полученные на предыдущем этапе [27].
Выражения, необходимые для проведения оценочных расчётов, являются результатами аналитического исследования электромагнитных процессов областей АД с токопроводящим слоем ротора, имеющих конкретные геометрические размеры и физические свойства, которые являются входными параметрами при построении конечно-элементных моделей.
Если анализ реальной конструкции на основе МКЭ связан с повышенными затратами времени создания и расчёта конечно-элементных моделей, особенно для случаев, когда необходим трёхмерный (3-0) анализ, возможно применение методики на основе теории цепей, которую следует рассматривать как приближённый вариант МКЭ. Данный подход в части анализа сохраняет по возможностям преимущества классического подхода на основе электрических схем с сосредоточенными параметрами, а по точности приближается к численному методу конечных элементов.
1.4. Выводы и постановка задач исследования
Главной особенностью АД с МФР является сложный характер распределения параметров электромагнитного поля во вторичной цепи, связанный с затуханием электромагнитной волны в ферромагнитном массиве (поверхностным эффектом). АД с МФР по своим энергетическим показателям в номинальном режиме работы уступают серийным АД основного исполнения. Вместе с тем-экскаваторный вид механической характеристики АД с МФР позволяет им устойчиво работать в широком диапазоне изменения скоростей вращения нагрузки при более высоком энергетическом факторе на повышенных скольжениях, чем у АД единых серий. АД с МФР, имеющие более высокий динамический к.п.д. по сравнению с АД единых серий (в том числе АД с вытеснением тока