Исследование магнитного поля и расчет параметров пазов статора асинхронной машины

• Автор: Дуюнов, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 193 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. Особенности электромагнитных процессов высокоиспользованных асинхронных двигателей различных конструктивно-технических решений
ЕЕ Обзор методов исследования электромагнитных процессов
электрических машин
1.2. Анализ основных конструктивных типов асинхронных двигателей нетрадиционного технического решения
1.3. Специфические признаки влияния конструктивных факторов и насыщения магнитопровода на характер распределения магнитного поля асинхронных машин
2. Физико-математическое моделирование двумерного магнитного
поля паза статора
2.1. Исследование стационарного магнитного поля в локальной области активного объёма "занятая током часть паза -шлицевая зона - воздушный зазор’’ методом конечных элементов
2.2. Аналитическое решение уравнения Пуассона при различных граничных условиях в области шлицевой зоны паза
2.2.1. Магнитная энергия, индуктивность, коэффициент
магнитной проводимости
3. Исследование влияния конструктивных факторов на магнитную энергию и коэффициент магнитной проводимости пазов различной конфигурации
3.1. Анализ влияния характера распределения касательной составляющей магнитной напряженности в области
шлицевой зоны на значение магнитной энергии
3.2. Закономерность влияния относительного открытия на коэффициент магнитной проводимости
3.3. Картины линий равного уровня векторного магнитного потенциала и его составляющих
4. Эквивалентная схема замещения и электромагнитный расчет трехфазных асинхронных короткозамкнутых двигателей
различных модификаций
4.1. Эквивалентная схема замещения асинхронного двигателя
4.2. Алгоритм и результат электромагнитного расчета двигателей различных модификаций
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время ОАО ЭЛСИБ (г. Новосибирск) и другими электромашиностроительными предприятиями России выпускаются электрические машины, особенности конструкции которых требуют существенных уточнений, а в ряде случаев разработки новых методик их электромагнитного расчета, что предопределяет актуальность постановки и решения новых теоретических и научно-исследовательских задач. На современном этапе развития электрических машин, как показывает анализ научно-технической литературы, к содержанию и форме представления результатов решения таких задача предъявляется комплекс требований, в частности:
- на основе современного знания и с использованием современных инструментальных средств отражать электромагнитные процессы;
- обладать наглядностью и возможностью установления связей с традиционными для классической теории электрических машин формами представления аналитических выражений и приемами моделирования;
- достаточно легко состыковываться с другими моделями, которые широко используются при проектировании электрических машин.
Рассмотренная в диссертационной работе задача исследования магнитного поля сформулирована в контексте проблемы совершенствования методов электромагнитного расчета асинхронных машин. Классическая теория электрических машин использует одно из основополагающих понятий "индуктивность пазового рассеяния". При определении этого базового параметра обычно исходят из расчета стационарного одномерного магнитного поля в пазах с допущением об идеализации магнитопровода и с последующим уточнением результатов, учитывающим эффекты искажения поля в областях пазов, прилегающих к воздушному зазору. Во всех случаях энергетическое состояние паза (а следовательно, и индуктивность пазового рассеяния) традиционно характеризуется единственной составляющей энергии магнитного поля, которая определяется путем интегрирования удельной энергии по объему. Представление об энерге-
тическом состоянии паза со сторонними токами может быть расширено и практически использовано за счет введения понятия о составляющих магнитной энергии паза, имеющих наглядный физический смысл. Тема диссертационной работы сформулирована в рамках исследований, проводимых в Новосибирском государственном техническом университете в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ (тема 1.23.97Д).
Цель работы. Математическое моделирование стационарного магнитного поля паза статора асинхронной машины при различных граничных условиях с целью определения и анализа параметров паза - индуктивности, коэффициента магнитной проводимости.
Задачи работы. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
- исследовать магнитное поле в локальной области активного объема электрической машины "занятая током часть паза - шлицевая зона - воздушный зазор" в пределах зубцового деления статора численным методом и определить приближенные граничные условия для занятой током части паза с целью решения уравнения Пуассона аналитическим методом;
- решить уравнение Пуассона для расчетной модели паза статора аналитическим методом при различных граничных условиях в области шлицевой зоны, на основе которого определить расчетные формулы магнитной энергии, индуктивности, коэффициента магнитной проводимости;
- выбрав в качестве критерия оценки значения магнитной энергии, определенные на основе численного и аналитического методов, установить диапазоны соотношений геометрических размеров расчетных моделей, при которых приближенные аналитические выражения обеспечивают высокую точность количественного определения параметров пазов;
- определить закономерность влияния относительного открытия на коэффициент магнитной проводимости пазов различной конфигурации, обеспечив физически наглядную интерпретацию с помощью картин магнитного поля;

Рис. 2.8. Силовые линии магнитного поля при цст /ju0 = 200 В результате выполненных исследований по целевым критериям анализа получено: при решении задачи аналитическим методом можно принять М,cm =00, но следует учесть, что Нх (х, /г) Ф const при х е [0; Ъ/2].