Цилиндрические линейные асинхронные двигатели для привода погружных плунжерных насосов

• Автор: Соколов, Виталий Вадимович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

• 1. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЛИНЕЙНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
• ДЛЯ ПРИВОДА ПОГРУЖНЫХ ПЛУНЖЕРНЫХ НАСОСОВ: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЛАД
2Л. Методики электромагнитного расчета ЦЛАД
2ЛЛ. Электромагнитный расчет ЦЛАД методом Е-Нчетырехполюсников
2Л .2. Электромагнитный расчет ЦЛАД методом конечных элементов
Ф 2.2. Методика расчета циклограмм работы ЦЛАД
2.3. Методика расчета теплового состояния ЦЛАД
3. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ ИСПОЛНЕНИЙ ЦЛАД ДЛЯ ПРИВОДА ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ
3.1. ЦЛАД с внутренним расположением вторичного элемента
3.2. Обращенный ЦЛАД с подвижным индуктором
3.3. Обращенный ЦЛАД с неподвижным индуктором
• 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЛАД
4.1.Оценка возможностей улучшения характеристик ЦЛАД с мас-Ф сивным вторичным элементом при низкочастотном питании
4.2. Анализ влияния величины открытия паза индуктора на показатели ЦЛАД
4.3. Исследование влияния толщины слоев комбинированного ВЭ на показатели ЦЛАД с внутренним расположением вторичного элемента

4.4. Исследование влияния толщины слоев комбинированного ВЭ на показатели обращенного ЦЛАД с подвижным индуктором
4.5. Исследование влияния толщины слоев комбинированного ВЭ на показатели обращенного ЦЛАД с неподвижным индуктором
4.6. Исследование энергетических показателей ЦЛАД при работе в возвратно-поступательном режиме
5. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ЦЛАД ДЛЯ ПРИВОДА ПОГРУЖНЫХ ПЛУНЖЕРНЫХ НАСОСОВ
5.1. Анализ и сравнение технико-экономических показателей ЦЛАД
5.2. Сравнение теплового состояния ЦЛАД
6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
6.1. Экспериментальные исследования ЦЛАД
6.2.Создание стенда для испытания линейного электропривода на основе ЦЛАД
6.3.Разработка опытно-промышленного образца ЦЛАД
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ ПЕРЕЧЕНЬ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Цилиндрические линейные асинхронные двигатели (ЦЛАД), называемые иногда коаксиальными, могут составлять основу электроприводов возвратно-поступательного движения, как альтернативы приводам с механическими преобразователями вида движения (типа винт-гайка или шестерня-рейка), а также пневматическим и, в ряде случаев, гидравлическим приводам. По сравнению с указанными типами приводов линейные электроприводы с непосредственной передачей электромагнитного усилия подвижному элементу обладают лучшими регулировочными свойствами, повышенной надежностью, требуют меньших эксплуатационных затрат. Как следует из литературных источников [1,3,4,18], ЦЛАД находят применение при создании электроприводов целого ряда производственных механизмов: коммутационной аппаратуры (например, разъединителей в системах электроснабжения метрополитенов); толкателей или сбрасывателей, используемых в поточных линиях; плунжерных или поршневых насосов, компрессоров; раздвижных дверей и оконных фрамуг цехов или теплиц; различных манипуляторов; шиберов и заслонок; метательных устройств; механизмов ударного действия (отбойные молотки, пробойники) и т. п. Указанные возможности линейных электроприводов поддерживают устойчивый интерес к их разработке и исследованию. В большинстве случаев ЦЛАД работают в кратковременных режимах работы. Такие двигатели можно рассматривать не как преобразователи энергии, а как преобразователи силы. При этом такой показатель качества, как коэффициент полезного действия отходит на второй план. В то же время в циклических электроприводах (приводы насосов, компрессоров, манипуляторов, отбойных молотков и т.п.) двигатели работают в повторнократковременных и продолжительных режимах. В этих случаях задача повышения технико-экономических показателей линейного электропривода на основе ЦЛАД становится актуальной.
3.2. Обращенный ЦЛАД с подвижным индуктором
Недостатки традиционных конструкций необращенных цилиндрических линейных асинхронных двигателей, выраженные в невысоких удельных показателях вынуждают прибегать к нестандартным техническим решениям. Одним из основных недостатков необращенных конструкций в условиях ограниченного внешнего диаметра двигателя является недостаточно развитая активная поверхность, обуславливающая невысокие удельные показатели усилия и мощности. Обращенные конструкции ЦЛАД, в которых вторичная часть охватывает индуктор, имеют более развитую активную поверхность и более высокие удельные показатели, поэтому применение таких ЦЛАД в условиях ограничения внешнего диаметра может дать серьезные преимущества. В обращенной конструкции вторичным элементом двигателя может служить его массивный стальной корпус. Дополнительное высокопроводящее покрытие внутренней части корпуса дает дополнительные улучшения характеристик. В такой конструкции площадь активной поверхности двигателя значительно увеличивается по сравнению с необращенной конструкцией, при этом удается получить большие значения усилия и мощности с единицы объема двигателя при одинаковых значениях плотности тока в обмотке индуктора [27,29-30].
Конструкция индуктора обращенного ЦЛАД является более технологичной и надежной по сравнению с традиционными конструкциями. Один из вариантов конструкций предложен на рис. 3.2 и рис. 3.3. В этом варианте предварительно набираются и закрепляются на остове индуктора шихтованные пакеты ярма, наружная поверхность которого протачивается под требуемый размер (равный внутреннему диаметру штамповок зубцов). Затем поочередно на ярмо одеваются отштампованные из электротехнической стали пластины зубцов (в количестве, соответствующем толщине зубца), а также изолированные и отформованные катушки обмотки. Сформированная таким образом активная зона индуктора закрепляется нажимными шайбами, кото-