Развитие методики проектирования асинхронных двигателей малой мощности в части расчета реактивных моментов

• Автор: Луценко, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Г лава 1 Анализ современных способов расчета реактивных моментов

в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором

1.1 Реактивные моменты в асинхронных машинах

1.2 Обзор способов расчета электромагнитных сил в электрических

машинах

1.3 Использование численных методов для расчета реактивных моментов

1.4 Аналитический подход к определению реактивных моментов в

асинхронных двигателях

1.5 Выводы и постановка задачи

Глава 2 Расчет реактивного момента, возникающего при пуске
асинхронного двигателя
2.1 Основные задачи расчета и описание объекта исследования
2.2 Расчет пускового момента асинхронного двигателя численным
методом
2.3 Расчет реактивного момента через приращение проводимости
воздушного зазора машины
2.4 Анализ результатов исследования
Г лава 3 Исследование возможности устранения реактивных
моментов в асинхронных двигателях
3.1 Обзор способов борьбы с реактивными моментами
3.2 Анализ зависимости величины реактивного момента от угла
поворота ротора

3.3 Учет влияния скоса пазов ротора на реактивный момент
асинхронного двигателя
3.4 Влияние соотношения чисел пазов статора и ротора на величину
реактивного момента
3.5 Влияние минимизации реактивных моментов на КПД
асинхронных двигателей малой мощности
3.6 Выводы и рекомендации для проектирования
Глава 4 Экспериментальное подтверждение достоверности
проведенных теоретических исследований
4.1 Исследования влияния положения ротора на величину пускового
момента асинхронного двигателя 4АА57А2УЗ
4.2 Исследование влияния скоса пазов на величину реактивного
момента
4.3 Практическое подтверждение возможности применения
предложенной методики расчета реактивных моментов, возникающих в асинхронных машинах, к другим типам электрических машин
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время стала заметной тенденция повышения требований к энергоэффективности электрических машин. Она вызвана всеобщим стремлением человечества к сокращению расходов медленно возобновляемых ресурсов. Особо остро эта проблема затрагивает асинхронные двигатели малой мощности, которые имеют наибольшее распространение в различных отраслях промышленности. Сегодня многие производители данных машин поставили перед собой задачу разработки новых энергоэффективных асинхронных двигателей. Они делают основной акцент на повышение коэффициента полезного действия путем использования новых технологических и конструктивных решений, но не уделяют достаточного внимания вопросам оптимального проектирования электромагнитной системы машины.
В большой мере коэффициент полезного действия асинхронного двигателя зависит от степени проявления потерь мощности, вызываемых рядом дополнительных сил и моментов. Исследованию этих явлений посвящено много работ таких авторов, как Вольдек А.И., Домбровский В.В., Геллер Б., Иванов-Смоленский А.И., Каасик П.Ю., Куракин A.C., Юферов Ф.М. Результаты их трудов нашли широкое отражение в решении проблемы оптимизации асинхронных двигателей по энергетическим характеристикам. Однако с момента опубликования работ этих авторов прошло уже более 30 лет. Сегодня появились новые средства научного анализа и решения прикладных задач. Поэтому разработка современных методик, позволяющих учитывать влияние дополнительных сил и моментов в асинхронных двигателях, даст возможность оценить степень их влияния на энергетические характеристики машины.
Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя во многом зависит от жесткости механической характеристики. Чем больше жесткость рабочей части механической характеристики, тем меньше номинальное скольжение и выше коэффициент полезного действия машины. Однако в этом случае

2.2 Расчет пускового момента асинхронного двигателя численным методом
Применение метода конечных элементов позволяет проводить анализ электромагнитного поля трехмерных моделей, однако, это требует больших затрат времени и более трудоемко в сравнении с решением двумерной задачи. Поэтому для ускорения процесса исследования проведем анализ поля поперечного сечения магнитной системы двигателя.
Для анализа поля машины и последующего расчета электромагнитного момента необходимо задать свойства материалов. В асинхронных двигателях к материалам, участвующим в электромагнитном преобразовании энергии, относятся следующие: электротехническая сталь магнитопроводов статора и ротора, медь обмотки статора, алюминий клетки ротора и воздух, который окружает всю магнитную систему и является проводником магнитного потока между ротором и статором.
В двигателе 4АА63А2УЗ магнитопровод изготовлен из электротехнической стали марки 2013. Согласно ГОСТ 21427.2-83 эта сталь имеет магнитные свойства, приведенные в таблице 2.2. Однако этих данных не достаточно для построения характеристики намагничивания, поэтому для более точного учета магнитных свойств стали воспользуемся аппроксимированными значениями индукции и напряженности, данным в работе [26]. Для проведения анализа следует использовать характеристику намагничивания стали 2013, которая строится по точкам, приведенным в таблице 2.3.
Таблица 2.2 - Магнитные свойства стали 2013 согласно ГОСТ 21427
Марка стали Магнитная индукция, Тл, не менее, при напряженности магнитного поля, А/м
1000 5000 10000
2013 1,54 1,72 1