Содержание к диссертации
Введение
I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МАГНИТНОЙ
ЦЕМ ОДНОФАЗНОГО АСИНХРОННОГО МИКРОДВИГАТЕЛЯ С АСИНХРОННЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ СТАТОРА
1.1. Вводные замечания и постановка задачи 12.
1.2. Исследование геометрии спинок статора микродвигателя 47
1.3. Исследование геометрии полюсов микродвигателя 21
Выводы по главе 34
2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВОЗДУШНОМ ЗАЗОРЕ ОДНОФАЗНОГО АСИНХРОННОГО МИКРОДВИГАТЕЛЯ С АСИММЕТРИЧНЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ СТАТОРА 37
2.1. Предварительные замечания 37
2.2. Магнитное поле в воздушном зазоре однофазного асинхронного микродвигателя в режиме короткого замыкания
2.3. К определению магнитного поля в воздушном зазоре однофазного асинхронного микродвигателя при вращающемся роторе 55
2.4. Особенность исследования магнитного поля однофазного асинхронного микродвигателя с асимметричным магнитопроводом статора 65
2.5. Гармонический анализ магнитной индукции в воздушном зазоре микродвигателя АДА 75
Выводы по главе 78
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОФАЗНОГО
АСИНХРОННОГО ШЖРОДВИГАТЕЛЯ С АСИММЕТРИЧНЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ СТАТОРА 80
3.1. Предварительные замечания
3.2. Анализ параметров электрических схем замещения 82.
3.3. Определение вращающего момента микродвигателя с учетом высших пространственных гармоник S1
3.4. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных 92
Выводы по главе 95
4. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДНОФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ РЛИКРОДВИГАТЕЛЕЙ С АСИММЕТРИЧНЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ СТАТОРА 96
4.1. Общие проектные вопросы 96
4.2. Определение оптимального сочетания основных геометрических размеров
4.3. Оптимизация конфигурации полюсов и воздушного зазора
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
- Вводные замечания и постановка задачи
- Магнитное поле в воздушном зазоре однофазного асинхронного микродвигателя в режиме короткого замыкания
- Анализ параметров электрических схем замещения
- Определение оптимального сочетания основных геометрических размеров
class1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МАГНИТНОЙ
ЦЕМ ОДНОФАЗНОГО АСИНХРОННОГО МИКРОДВИГАТЕЛЯ С АСИНХРОННЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ СТАТОРА class1
Вводные замечания и постановка задачи
Исследованию однофазных асинхронных явнополюсных микродвигателей посвящено большое количество работ советских авторов -Т.Г. Сорокера и Е.М. Лопухиной /10/1 П.А. Баскутиса ДІ/, Н.М. Ермолина Д2/, В.И. Мельникаса ДЗ/, П.И. Коотраускаса /9/, В.И. Каткявичюса Д4/, Е.И. Ефименко Д5/, Н.Е. Голубкова Дб/, П.Ю. Каасика, В.В. Иванова /17/ и др., а также зарубежных авторов -С. Чанга /18/, П. Трикея Д9/, Р. Перрета и М. Полужадова /20, 21/, X. Оака /22/, X. Иордана, X. Бауша и Г. Альтенбернда /23/ и др. До применения ЭВМ при проектировании, математическое описание явлений асинхронных явнополюсных микродвигателей строилось на базе классической теории электрических машин без учета насыщения стали, неравномерности воздушного зазора и не учитывая высшие гармонические магнитного поля Д2, 18, 19/. В более поздних работах к исследованию микродвигателей с экранированными полюсами применяется метод гармонических проводимостей Д5, 23/. Этот метод позволяет учесть неравномерность воздушного зазора. Недостатком метода является сложность достаточно точного учета неодинакового демпфирования ротором разных гарлонических магнитного поля, а также насыщения полюсных наконечников и полюсных перемычек /9/. В работах /9, 13, 14, 24, 25, 26/ при исследовании явнополюсных микродвигателей, применяется метод эквивалентных магнитных схем, позволяющий достаточно точно учесть насыщение элементов магнитной цепи. Суть метода состоит в том, что электромагнитная система микродвигателя по предполагаемым путям магнитных линий разбивается на элементарные участки, которые представляются в эквивалентной схеме замещения в виде комплексных магнитных сопротивлений и источников ЩО.
Исследованию однофазных асинхронных микродвигателей с асимметричным магнитопроводом статора посвящены работы П.И. Кост-раускаса /9/, Р.Д. Мукулиса /27/, Т.Г. Шимкевичюса /28/, З.Н. Тураускаса /29/, А.И. Яницкиса /30/, Д.А. Строгина /31/, А.И. Дегутиса /32/ и др. В /27/ проведено экспериментальное исследование распределения магнитного поля в теле статора. На основании этих исследований составлена упрощенная магнитная схема замещения, позволяющая определить основные магнитные потоки микродвигателя АДА. Там же дано выражение начального пускового вращающего момента. При исследованиях принято, что кривая распределения магнитной индукции под главными явновыраженными полюсами имеет синусоидальную форму. Проведенные дальнейшие экспериментальные исследования /33, 34, 35, 36, 37, 31/ магнитного поля в воздушном зазоре показали наличие резко выраженных пространственных гармонических. Исследования показали зависимость формы магнитного поля от величины воздушного зазора /36, 31/, сопротивления обмотки ротора /36,37/, насыщения магнитной цепи /36/, скольжения /33/. Проведенные исследования /ЗІ/ дали вполне обоснованные рекомендации по выбору величины воздушного зазора в электродвигателях АДА.
Магнитное поле в воздушном зазоре однофазного асинхронного микродвигателя в режиме короткого замыкания
Построение математической модели магнитного поля в воздушном зазоре однофазного асинхронного явнополюсного микродвигателя связано с решением общего вопроса изучения электромагнитного состояния всех элементов магнитной цепи микродвигателя. Например, величина магнитного потока, проходящего из края главного полюса через воздушный зазор в ротор и замыкающегося через дополнительный полюс и широкую спинку микродвигателя АДА зависит от ряда факторов: от величины магнитного сопротивления обмотки ротора этому потоку, величины воздушного зазора, величины магнитных сопротивлений тех частей статора и ротора по которым проходит данный магнитный поток /30/.
Вследствие реакции короткозамкнутой обмотки ротора магнитное поле в воздушном зазоре однофазного асинхронного микродвигателя со сосредоточенной обмоткой на явновыраженных полюсах в режиме короткого замыкания вытесняется к краям полюсов /35/. На рис. 2.1 показано распределение магнитного поля в воздушном зазоре однофазного асинхронного явнополюсного микродвигателя в режиме короткого замыкания при различных параметрах короткозамкнутой обмотки ротора.
Короткозамкнутую обмотку ротора однофазного асинхронного микродвигателя можно представить в виде развернутой клетки, каждое окно (зубец ротора) которой пронизывается определенным элементарным магнитным потоком /39/.
class3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОФАЗНОГО
АСИНХРОННОГО ШЖРОДВИГАТЕЛЯ С АСИММЕТРИЧНЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ СТАТОРА class3
Анализ параметров электрических схем замещения
При определении сопротивления намагничивания обмотки и , расположенной по оси С , предполагается, что потери на пере-магничивание отсутствуют и ЭДС Ео отстает от тока ТтЬна 90. Тогда индуктивное сопротивное сопротивление намагничивания обмотки и равно где Aqо- постоянная составляющая удельной магнитной проводимости по оси ,. где Zhqn - магнитное сопротивление п -ого элементарного участка по пути прохождения силовых линий по магнитной цепи статора (дополнительным полюсам, шунту, межполюсному пространству, полюсным наконечникам и воздушному зазору) согласно рис. 3.3, без учета потерь в стали.
Следует отметить, что по предлагаемой методике, сопротивления намагничивания находятся при известном потокораспределении в магнитопроводе. Определение сопротивлений намагничивания при вращающемся роторе, ввиду изменения потокораопределения, требует уточнения.
Добавочное сопротивление Zjb электрической схемы замещения определяется согласно /9/ исходя из того, что фиктивная обмотка в питается тем же напряжением, что и обмотка возбуждения по продольной оси
Определение оптимального сочетания основных геометрических размеров
При создании серии явнополюсных микродвигателей или разработке единичного микродвигателя первоочередной задачей является определение оптимальных значений главных геометрических размеров, конфигурации полюсных наконечников и воздушного зазора, фазосдвигающих элементов.
Для определения главных размеров (внутреннего диаметра статора и длины сердечника) электрических машин пользуются машинными постоянными, которые зависят от электромагнитных нагрузок, напряжения, частоты вращения, типа изоляции, системы охлаждения, стоимости материалов, надежности работы машины, суммы капитальных и эксплуатационных затрат и других факторов /8/.
Учитывая то обстоятельство, что явноголюсные микродвигатели АДА и явнополюсные микродвигатели с экранированными полюсами АДЭ применяются для привода тех же приборов с легкими условиями пуска и выполняются в открытом исполнении с хорошим обдувом собственным вентилятором либо вентилятором прибора, а также, что микродвигатели АДЭ выпускаются уже несколько десятилетий и по опыту их проектирования предложены зависимости, определяющие главные размеры Л2,79/; для определения главных размеров микродвигателей АДА были использованы те же зависимости /27, 30/. Однако опыт проектирования микродвигателей АДА (серия однофазных асинхронных электродвигателей типа АДА) и микродвигателей с экранированными полюсами (серия однофазных асинхронных электродвигателей типа АДЭ), накопленный в ВО ВНЙИМЭМ позволил выявить некоторые различия в их главных размерах. В табл. 4.1 приведено сравнение некоторых параметров, характеризующих микродвигатели серий АДА. и АДЭ мощностью от 2,5 до 25 Вт.
При практически тех же габаритах (объеме микродвигателя), энергетических, весовых, а также моментных характеристиках микродвигатели типа АДА имеют в 1,2 - 1,3 раза больший внутренний диаметр статора, чем микродвигатели типа АДЭ при примерно той же длине машины. Средняя магнитная индукция в воздушном зазоре и линейная нагрузка в микродвигателях АДА меньше в 1,1 - 1,3 раза /6/. Это связано с спецификой конструкции магнитной цепи микродвигателя АДА, Для достижения желаемых пусковых свойств, ширина узкой спинки микродвигателей АДА выполняется в 1,8 - 2,2 раза меньше ширины широкой спинки, примерно равной ширине спшки микродвигателей АДЭ. Кроме того с увеличением внутреннего диаметра увеличивается поверхность охлаждения и возрастает способность машины рассеивать потери /8/. Поэтому нагрев обмоток микродвигателей серии АДА ниже чем микродвигателей серии АДЭ, что повышает их надежность в эксплуатации.
