Совершенствование методов расчета асинхронных тяговых двигателей с целью улучшения их энергетических характеристик и снижения пульсаций электромагнитного момента

• Автор: Пустоветов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 273 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАБОТ ПО ЧАСТОТНО-
УПРАВЛЯЕМЫМ АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ДВИГАТЕЛЯМ ПРИ НЕСИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЕ НАПРЯЖЕНИЯ (ТОКА). ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Потери мощности в частотно-регулируемых асинхронных тяговых двигателях
1.1.1. Особенности возникновения дополнительных потерь
мощности в стали асинхронной машины
1.1.2. Особенности возникновения дополнительных потерь
мощности в обмотках асинхронной машины
1.2. Влияние несинусоидальной формы напряжения (тока) на
электромагнитный момент асинхронной машины
1.3. Методы расчёта характеристик асинхронного двигателя
в квазиустановившемся режиме, использующие эквивалентную схему замещения
1.4. Конструктивные и схемные решения по снижению дополнительных потерь мощности и пульсации
электромагнитного момента асинхронной машины
Выводы по 1-й главе. Цель и задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В КВАЗИУСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ.
ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ
2.1. Исследование эквивалентной Т-образной схемы замещения с учётом временных гармоник
2.2. Основные выражения для токов, электромагнитного
момента, потерь мощности
2.3. Исследование структуры дополнительных потерь в стали
2.4. Исследование влияния электрического контакта
стержней короткозамкнутой обмотки ротора с листами магнитопровода

2.5. Теоретическое исследование асинхронных и синхронных
составляющих электромагнитного момента
2.6. Сравнение результатов расчёта и анализ кривых напряжения, тока и электромагнитного момента
по различным методикам
2.7. Исследование синхронных электромагнитных моментов, обусловленных высшими временными гармониками
магнитной индукции
Выводы по 2-й главе
3. РАСЧЁТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И МОМЕНТА АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ
3.1. Номинальный режим асинхронной машины при питании
от инвертора напряжения
3.2. Теоретическое исследование момента и потерь в номи-
нальном режиме работы асинхронной машины при питании от инвертора тока
3.3. Теоретическое исследование пускового режима работы
асинхронной машины при питании от инвертора напряжения
3.4. Исследование энергетических характеристик и момента в
пусковом режиме работы асинхронной машины при питании от инвертора тока
3.5. Выбор рациональных вариантов широтно-импульсной
модуляции напряжения асинхронной машины
Выводы по 3-й главе
4. КОНСТРУКТИВНЫЕ СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ПОТЕРЯМИ
В АСИНХРОННОЙ МАШИНЕ
4.1. Короткозамкнутая обмотка с расслоёнными короткоза-
мыкающими кольцами
4.2. Короткозамкнутая обмотка с многовитковыми секциями
Выводы по 4-й главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ДОКУМЕНТОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Применение асинхронных машин с частотным управлением на железнодорожном транспорте (как в качестве тяговых, так и в качестве вспомогательных) стало реальностью и фактическим стандартом в Западной Европе (особо выделить следует ФРГ) и США. Работы в этом направлении ведутся в Японии, Швейцарии, Финляндии, Италии, Швеции и других государствах. Россия (СССР), являясь одним из пионеров в области асинхронного тягового электропривода (грузовые магистральные электровозы ВЛ80а и ВЛ86ф, тепловоз ВМЭ1А-024), имеет солидный задел в его разработке [68 - 70], скоростной поезд “Сокол”, электропоезд ЭН-3 и пассажирский электровоз ЭП-10 - последние тому подтверждения. Однако, если создание рациональных конструкций асинхронных машин общепромышленного назначения и способы управления ими опираются на практически вековой опыт электромашиностроения, то оптимальное проектирование частотно-регулируемых асинхронных машин находится в стадии накопления и обобщения первых результатов. Как экспериментальные, так и теоретические исследования частотно-управляемых асинхронных машин актуальны: при одних и тех же массогабаритных показателях асинхронные тяговые двигатели (АТД) имеют по сравнению с коллекторными машинами мощность на 40-50% выше, КПД на 1,5-3% выше, степень использования активных материалов (по удельному расходу на единицу полезной мощности) соответственно 1,5-3 кг/кВт и 8-10 кг/кВт; переход на асинхронные двигатели даёт возможность в 2-2,5 раза сократить применение цветных металлов и более, чем в 2 раза изоляционных материалов [4, 6]. К преимуществам АТД следует отнести незначительный объём технического обслуживания, полную силу тяги при трогании с места при низком числе оборотов, отсутствие временного ограничения процесса трогания с места [61]. По данным [80] тепловоз с АТД имеет по сравнению с аналогичным локомотивом с двигателями постоянного тока на 30% большую силу тяги, на 35% лучшее сцепление с

Гі ІЮіЬа

) і (О ії_о
г'гД

Гік І кЮіЬаи
Рис. 1.9. Схема замещения АД согласно[30, 73]
а) для первой гармоники;
б) для высших временных гармоник