Поисковые исследования характеристик и свойств специальных типов асинхронных машин с массивным ротором на основе наноматериалов

• Автор: Кручинина, Ирина Юрьевна
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 118 с. : ил.

• Введение

ГЛАВА I. Требования к материалам массивного ротора

1.1 Требования к материалам магнитопровода электрической машины

1.2. Традиционные материалы, применяемые для совершенствования характеристик двигателей с массивным ротором

1.3. Перспективы наноматериалов

1 -4. Характеристики различных материалов, использованных для исследования

электромагнитных параметров и напряженного состояния массивных

роторов асинхронных машин

1.4.1. Характерные особенности материала, полученного с использованием

95?
нанотехнологии
^ Выводы
ГЛАВА II. Исследование характеристик электромагнитного поля асинхронной машины с массивным ротором
2.1. Физическая и математическая модели
2.2. Граничные условия
2.3. Вычисление локальных и интегральных величин магнитного поля
2.4. Подход к расчету характеристик асинхронного двигателя с массивным ротором по результатам решения задачи распределения электромагнитного

поля численным методом
2.4.1. Определение исходных величин токовой нагрузки и задание

исходных данных
2.5. Этапы практической реализации задач распределения поля на ЭВМ с
помощью МКЭ
2.6. Результаты исследований электромагнитного поля асинхронных машин с

массивным ротором
2.6.1. Описание моделей для расчетов электромагнитного поля

2.6.2. Основные проектные и исходные данные для моделирования ^ характеристик сверхвысокоскоростного генератора-двигателя и
асинхронного двигателя малой мощности

2.6.3. Построение сетки
2.6.4. Определение рационального соотношения свойств материала ротора
2.6.5. Результаты расчетов
2.7. Сравнительный анализ расчетных характеристик различных асинхронных

двигателей с массивным ротором
2.8. Оценка погрешности электромагнитных расчетов
Выводы
ГЛАВА III. Исследование напряженного состояния массивного ротора асинхронной машины
3.1. Моделирование напряженного состояния массивного ротора
3.2. Исследование напряженного состояния конструкции массивного
ротора асинхронных машин, выполненного из различных материалов
3.2.1. Модель для исследования механической прочности
3.2.2. Анализ напряженного состояния массивного ротора, выполненного из материалов различных типов
3.3. Погрешности прочностных расчетов
Выводы
ГЛАВА IV. Результаты эксперимента
4.1. Программа испытаний. Режим холостого хода
4.2. Режим короткого замыкания
4.3. Оценка результатов эксперимента
Выводы
Заключение
Литература
Приложения

Наиболее широко применяемым на практике классом электрических машин являются машины переменного тока, и особенно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Данный тип машин изготавливается и применяется на практике до частот вращения 3000-5000 об/мин. Для них существуют регламентирующие показатели энергетической эффективности. В этой связи актуальной задачей проектировщиков новых типов электрических машин на современном этапе развития электромашиностроения является создание оборудования с усовершенствованными характеристиками, повышенной эффективности. Однако существуют области применения электрических машин, в которых достижение высоких показателей эффективности не является первоочередной задачей. На первый план выступают вопросы упрощения технологии или механической прочности.
Например, при необходимости применения высокооборотного двигателя или генератора встает вопрос о конструктивном решении, так как на первый план выступают проблемы обеспечения необходимой механической прочности. В этой связи возникает идея использования конструкции массивного ротора (так как поковка ротора может быть выполнена из высокопрочной стали и выдерживать значительные механические напряжения).
Изучение специфических характеристик массивного ротора началось на ранней стадии машиностроения [78]. Теория и практика расчета машин со сплошным цилиндрическим ротором, их особенности отражены в работах М.О. Доливо-Добровольского, К.И. Шенфера, И .С. Брука, З.Б. Неймана, А.И. Важнова, Е.Я. Казовского, И.М. Постникова, И.А. Сыромятникова, В.А. Марактанова, В.М. Куцевалова, P.A. Лютера. Из зарубежных авторов этими вопросами занимались Р. Рюденберг, А.И. Вудд, К. Конкордия, Д. Ангст, К.П. Ковач, И.И. Рац [3].

определенными магнитными свойствами.
Исследовались 2 вида моделей с характерной для каждого варианта конструкций геометрией.
Например, на рис. 2.2. представлена модель сверхвысокоскоростного двигателя с массивным металлокерамическим ротором.
Рис. 2.2,Модель 1 для исследования свойств материала ротора двигателя.
Модель представляет собой поперечное сечение магнитопровода и состоит из четырех концентрических зон (спинки статора, воздушного зазора, поверхностного слоя ротора, внутреннего слоя ротора) и концентрической зоны обмотки статора с дискретными частями.
В качестве исходных данных использованы предварительные расчетные величины.
2.6.2. Основные проектные и исходные данные для моделирования
характеристик сверхвысокоскоростного генератора-двигателя и асинхронного двигателя малой мощности
При числе пар полюсов 2р = 2 частота электрической сети составит 9000 Гц. Для применяемой керамики при допустимой окружной скорости -240 -300 м/с диаметр ротора принимается равным 10,6 мм, что при осевой