Асинхронный электропривод с улучшенными виброшумовыми характеристиками

• Автор: Ананьев, Сергей Станиславович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Г лава 1. Основные подходы к разработке ЭП с улучшенными виброшумовыми характеристиками
1.1 .Современная постановка проблемы снижения шумов и вибраций электрических машин
1.2.Виды шумов и вибраций в электрических машинах и методы
борьбы с ними
1.3.Применение многофазного асинхронного ЭП для снижения уровня шумов и вибраций
1.4.Заключение
Глава 2. Разработка математических моделей для анализа статических, динамических и виброшумовых характеристик многофазного ЭП
2.1 .Разработка математической модели многофазного АД
2.2.Расчет магнитного поля воздушного зазора многофазного АД
2.3.Расчет радиальных сил в воздушном зазоре многофазного АД
2.4. Заключение
Глава 3. Моделирование и анализ несимметричных режимов работы многофазного АД
3.1.Обзор основных видов несимметричных режимов работы
многофазного АД
3.2.Моделирование процессов, протекающих в многофазном АД при обрыве одной или нескольких фаз
3.3.Анализ работы многофазного АД при его питании от трехфазного источника
3.4. Анализ работы многофазного АД при несимметрии в системе
фазных напряжений
3.5. Заключение

Глава 4. Разработка системы управления многофазным АД с
улучшенными виброшумовыми характеристиками
4.1 .Разновидности систем управления асинхронных ЭП
4.2.Синтез системы векторного управления многофазным АД
4.3. Разработка векторной системы управления многофазным АД с улучшенными виброшумовыми характеристиками
4.4.Разработка частотно-токовой системы управления многофазным АД
с улучшенными виброшумовыми характеристиками
4.5. Заключение
Глава 5. Исследование системы ЭП с многофазным АД
5.1.Исследование виброшумовых и регулировочных характеристик многофазного асинхронного ЭП с векторным управлением
5.2.Исследование виброшумовых и регулировочных характеристик многофазного асинхронного ЭП с частотно-токовым управлением
5.3.Исследование характеристик многофазного асинхронного ЭП в несимметричных режимах работы
5.4. Заключение
Заключение
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Современное промышленное производство характеризуется высокой производительностью труда, а также массовым применением сложного автоматизированного оборудования, неотъемлемой составной частью которого является электропривод (ЭП), который, являясь необходимым элементом многих машин и механизмов, определяет в основном их технические и экономические показатели. Одним из перспективных направлений в развитии привода является разработка систем переменного тока, выполненных на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (АД) при питании их от статических преобразователей частоты. Это определено рядом преимуществ данных систем перед приводами постоянного тока, которые заключаются в меньшей стоимости и металлоемкости АД, лучших энергетических, массогабаритных и рядом других показателях [1, 2, 3, 4] при большей надежности. При этом одна из актуальных задач при разработке современного ЭП заключается в снижении уровня вибраций и шумов асинхронной машины.
Шум электрических машин и пути его устранения - это относительно старая, но все еще актуальная и сложная проблема. Напряженная борьба с шумом обусловлена как чисто физиологической причиной, то есть стремлением создать бесшумную рабочую среду, так и чисто технической, так как любой шум вызван вибрацией частей машины. Вибрирующие части испытывают большее напряжение и часто являются причиной отказов, а также старения машин. Кроме того, вибрации машин передаются через фундамент и могут в больших машинах быть причиной вибрации всего агрегата.
Шумы в электрических машинах по создающему их источнику могут быть по существу разделены на механические и магнитные [5]. К источникам механического шума относятся, например, подшипники, вентиляторы и другие элементы машины: распорки в каналах ротора, щетки и т.д. Причины механического шума одинаковы как в электрических, гак и в неэлектрических

короткозамыкающих колец и дифференциация индуктивности рассеяния для различных пространственных гармонических. Поэтому в настоящей работе для решения рассматриваемой задачи эта- модель была скорректирована в плане уточнения описания электромагнитных процессов в роторной цепи. Кроме того, для упрощения конечных расчетных уравнений было выполнено приведение ротора к обмотке статора.
При выводе уравнений математической модели двигателя будем считать, что в общем случае /л-фазная статорная обмотка выполнена в виде m/N TV-фазных симметричных групп. Пространственный сдвиг между осями соседних фаз в TV-фазной группе составляет 2n/N эл. рад., оси одноименных фаз этих групп смещены по окружности статора на ж/т эл. рад. Роторная обмотка симметрична, при этом пространственный сдвиг между ее отдельными фазами, образованными двумя соседними стержнями, составляет 2n/F эл. рад.
Принимая во внимание сказанное, для к-й фазы г'-й Аг-фазной группы статора и/-й фазы ротора можно записать:
àVs*
llsik *"

/ . йц/гГ
0 = Rrkf ~ Kcr(f-1) + Z'r(;+1) /+
(2.1)
(2.2)
4f,i = 44* + 4, ZËË«(»0*.» COS7tn
1-Х j-1 n

- M m b(n)irj coss nx + m

1-і'

, І-? І

(2.3)

rf=Lrl‘rf -4fc(ZV(/-,) +Z'r(/+,))+MrZÊC(«K/ COS2 Л +
+мт X Z Z ôoo4, cosi ~m+mi
Ы1 j- n
)= /1
F 1-Х
F N m
При этом соотношение для электромагнитного момента имеет вид:
~т/Ы N Г

iljL
2 дх
(2.4)
(2.5)
і=і *=1 /-і
Здесь ыда іф), цгф) — соответственно напряжение фазы статора, ток и потокосцепление фазы статора (ротора); Ьт М,т Мг - взаимоиндуктивности