Исследование асинхронных двигателей с экранированными полюсами с целью совершенствования конструкции

• Автор: Коробов, Геннадий Викторович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Е СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Область применения и конструкции однофазных асинхронных двигателей с экранированными полюсами
1.2. Асинхронные двигатели с экранированными полюсами, выпускаемые отечественной промышленностью и за рубежом
1.3. Краткий обзор теории и методов расчёта
Выводы и постановка задачи
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МИКРОЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
2.1. Основные допущения
2.2. Математическая модель магнитного поля в воздушном зазоре
2.3. Схема замещения магнитной цепи
2.4. Анализ работы АДЭ
2.4.1. Математическая модель микродвигателя
2.4.2. Расчёт рабочих характеристик
2.4.3. Инженерная методика расчёта пускового момента
Выводы
3. ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОДВИГАТЕЛЯ
3.1. Целевые функции оптимизации и ограничения на них
3.1.1. Формулировка задачи оптимального проектирования
3.1.2. Определение целевой функции оптимизации методом планирования эксперимента
3.1.3. Ограничения, налагаемые на параметры
3.2. Оптимизация конструкции двигателей с экранированными полюсами
3.2.1. Выбор и обоснование метода решения задачи оптимизации
3.2.2. Методика и алгоритм оптимизации двигателя

Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Определение параметров микродвигателя
4.2. Определение комплексных характеристик намагничивания по действующим значениям величин
4.3. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре двигателя
4.4. Исследование влияния параметров на рабочие характеристики двигателя
4.5. Рекомендации по проектированию
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Программа расчёта характеристик двигателя с
экранированными полюсами
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Программа расчёта коэффициентов при планировании
эксперимента
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Программа перехода от кодированных значений
факторов к реальным
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Программа оптимизации АДЭ
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Справка о внедрении

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последние годы наблюдается заметный рост интереса к электродвигателям переменного тока малой мощности. Это объясняется, во-первых, простотой и технологичностью конструкции этих машин, во-вторых, их высокой надёжностью и, в - третьих, всё расширяющейся областью их применения в быту и промышленности.
Основную долю среди микроэлектродвигателей переменного тока занимают однофазные явноплюсные асинхронные двигатели. Типичными представителями машин этого класса являются асинхронные электродвигатели с экранированными полюсами (АДЭ), асинхронные электродвигатели с аксиальным смещением полюсов (АДАС), асинхронные электродвигатели с асимметричным магнитопроводом статора (АДА). Наиболее весомую часть среди перечисленных составляют асинхронные электродвигатели с экранированными полюсами, имеющие наибольший пусковой момент в сравнении с асинхронными электродвигателями с аксиальным смещением полюсов и асинхронными электродвигателями с асимметричным магнитопроводом статора, в то время, как другие технико-экономические показатели отличаются незначительно. Как правило, такие двигатели выполняют с сосредоточенной обмоткой на статоре. Эта особенность конструкции - причина магнитной и электрической асимметрии. Очевидно, что в воздушном зазоре электродвигателя присутствует широкий спектр высших пространственных гармоник индукции со значительными амплитудами. Каждой гармоникой создаётся электромагнитный момент. В зависимости от амплитуды магнитной индукции высших пространственных гармоник результирующий электромагнитный момент отличается от момента, обусловленного первой пространственной гармоникой. Особенно сильное влияние оказывают третья и пятая пространственные гармоники [111,118]. Вот почему одной из основных задач, решаемых при разработке конструкции АДЭ, является задача уменьшения составляющих момента, обусловленных высшими

переменного тока, обладающих магнитной асимметрией (явнополюсностью) магнитопровода и электрической несимметрией фаз при учёте действия высших пространственных гармонических МДС.
Впервые в теории электрических машин развит системный подход к анализу всей совокупности электрических процессов в несимметричных и неидеальных электрических машинах. Суть метода заключается в поэтапном преобразовании исходных уравнений электрического равновесия, рассматриваемых фаз. Преобразование уравнений осуществляется в следующей последовательности:
1) переход к временным векторам фазных величин;
2) переход к симметричным составляющим прямой и обратной последовательности фазных временных векторов ротора;
3) переход к элементарным переменным статора и ротора, каждая из которых представляет составляющую лишь одной частоты;
4) специальное преобразование (унифицирование) элементарных переменных означает их приведение к общей частоте сети.
В качестве переменных рассматриваются составляющие токов и напряжений различных частот. Размерность системы уравнений параметрической модели определяется количеством учитываемых элементарных переменных. Большое внимание уделено разработке основ теории и анализу работы асинхронных двигателей с явнополюсным статором.
Для исследования АДЭ этот метод применяет Лавриненко В. А. [77].
Методам и способам анализа несимметричных машин, решению задач оптимизации, планирования эксперимента и т. д. посвящены и другие работы российских и зарубежных учёных [1,8,9,19,20,22,24,25,26,27,32,35,36,48,49,52, 61,64,87,95,101,102,105,106,109,114,119,124,125,127,136 и т. п.].
Выводы и постановка задачи
Для работы в различных приводах переменного тока отечественною промышленностью выпускаются однофазные асинхронные двигатели с