Разработка однофазного синхронного двигателя с постоянными магнитами с экранированными полюсами на статоре тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат технических наук Арфа, Халед
- Специальность ВАК РФ05.09.01
- Количество страниц 168
Оглавление диссертации кандидат технических наук Арфа, Халед
ВВЕДЕНИЕ.
Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
ПУСКОВОГО И РАБОЧЕГО РЕЖИМОВ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
1.1. Краткие обзор материалов постоянных магнитов.
1.2. Основные магнитные системы и конструкции синхронных двигателей с постоянными магнитами. -И
1.3. Выбор конструктивного варианта синхронного двигателя с постоянными магнитами с асинхронным пуском.
1.4. Электромагнитные моменты, действующие в пусковом и рабочем режимах синхронных двигателей с постоянными магнитами и асинхронным пуском.
1.5. Постановка задачи.
Глава 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПУСКОВОГО И РАБОЧЕГО РЕЖИМОВ
СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ НА СТАТОРЕ
2.1. Методы анализа электромагнитных процессов, происходящих в СДПМ с экранированными полюсами. 32.
2.2. Пусковой режим СДПМ с экранированными полюсами.
2.2.1. Асинхронный режим невозбужденной синхронной машины.
2.2.2. Генераторный режим возбужденной синхронной машины.
2.3. Синхронный режим СДПМ с экранированными полюсами
2.4. Анализ работы СДПМ с экранированными полюсами с учетом высших пространственных гармоник.Ы
2.5. Вхождение в синхронизм СДПМ с экранированными полюсами на статоре .$
Выводы по главе
Глава 3. ПАРАМЕТРЫ И КОЭФФИЦИЕНТЫ, ВХОДЯЩИЕ В УРАВНЕНИЯ СДПМ
С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ
3.1. Расчет магнитной цепи СДПМ с экранированными полюсами.
3.1.1. Расчет магнитной цепи в зоне расположения постоянных магнитов.
3.1.2. Расчет магнитной цепи в зоне расположения короткозамкнутой обмотки ротора.
3.2. Магнитные поля экранирующей обмотки.W
3.3. ЭДС, наводимых постоянными магнитами в обмотках статора.
3.4. Индуктивные и активные параметры обмотки возбуждения и ротора. ./
3.5. Параметры экранирующей обмотки статора.
Выводы по главе 3 .Л
Глава 4. ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕМ ДВИГАТЕЛЯ
4.1. Выбор системы относительных единиц./344.2. Расчет параметров двигателя.А
4.3. Расчет характеристик двигателя.
4.4. Экспериментальное исследование двигателя.
4.5. Оценка разработанной методики расчета.
Выводы по главе 4 . .М
Глава 5. ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ И ПАРАМЕТРОВ
ДВИГАТЕЛЯ НА ЕГО ПУСКОВЫЕ И РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
5.1. Влияние размеров и магнитных свойств постоянного магнита на пусковые и рабочие характеристики двигателя.
5.2. Влияние пространственного расположения экранирующей обмотки и ее параметры на пусковые и рабочие характеристики двигателя.455"
5.3. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на пусковые и рабочие характеристики двигателя
Выводы по главе 5 .И
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электромеханика и электрические аппараты», 05.09.01 шифр ВАК
Разработка синхронных двигателей с тангенциальным расположением постоянных магнитов при питании от статического преобразователя2003 год, кандидат технических наук Сиссоко Модибо
Высокоиспользованные электрические машины для современной энергетики: проблемы создания и исследований2013 год, доктор технических наук Кручинина, Ирина Юрьевна
Электромеханические преобразователи энергии с модулированным магнитным потоком1999 год, доктор технических наук Шевченко, Александр Федорович
Электрические машины с малоотходным магнитопроводом: Разработка основ теории электромагнит. расчета, мат. моделей, программ и конструкций1992 год, доктор технических наук Грюнер, Аркадий Иванович
Многополюсный магнитоэлектрический двигатель с дробными зубцовыми обмотками для электропривода погружных насосов2012 год, кандидат технических наук Салах Ахмед Абдель Максуд Селим
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка однофазного синхронного двигателя с постоянными магнитами с экранированными полюсами на статоре»
В последние годы в качестве микродвигателей переменного тока для электроприводов с постоянной частотой вращения все боль -шее применение находят синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ). Такие двигатели с успехом используются в различного рода лентопротяжных механизмах, часах, бытовой аппаратуре и схемах автоматики.
Однако при часто применяемом на практике однофазном питании СДПМ требуют установки фазосдвигающэго элемента, что увеличивает стоимость и массогабаритнне показатели электропривода в целом. Для однофазных двигателей переменного тока мощностью от 0,5 до 10 Вт наиболее дешевой и технологически простой конструкцией является конструкция с экранированными полюсами на статоре. В связи с этим исследование возможности и целесообразности использования статоров уже разработанных серий асинхронных двигателей с экранированными полюсами для создания СДПМ представляет практический интерес. Правомерность постановки такой задачи обусловлена существованием сравнительно большого числа серий асинхронных двигателей с короткозамкнутым витком на полюсе и однотипичностью основных требований, предъявляемых к статорам машин переменного тока.
Научная новизна
- Впервые в отечественной практике рассмотрен вопрос о возможности и целесообразности применения для СДПМ конструкции статора с экранированными полюсами.
- Проведен анализ пусковых , рабочих и синхронизирующих свойств двигателя, направленный на выявление перспективности его использования в электроприводах малой мощности.
- Разработана методика расчета пусковых и рабочих свойств двигателя.
Практическая ценность
В результате выполненных исследований обоснована возможность и целесообразность использования статора с экранированными полюсами для СДПМ.
Основные результаты работы могут быть рекомендованы для использования на Московском электромеханическом заводе МЭЗ-I, во ВНИИЭМе и в НИИЧАСПРОМе.
Anpnrtamr^ рдботн
Диссертационная работа и ее разделы докладывались и обсуждались на:
- научном семинаре кафедры электрических машин МЭИ в 1984 г.;
- заседании кафедры электрических машин МЭИ в 1984 г.
ТТублшгятрга
По результатам выполненных исследований опубликована I статья.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов по работе, содержание которых изложено на страницах машинописного текста, иллюстрирована 33 рисунками, имеет библиографический список, включающий
Похожие диссертационные работы по специальности «Электромеханика и электрические аппараты», 05.09.01 шифр ВАК
Развитие методов анализа устойчивости работы и переходных процессов синхронных двигателей малой мощности2000 год, доктор технических наук Кононенко, Константин Евгеньевич
Разработка средств и методов улучшения технико-эксплуатационных показателей асинхронных двигетелей с экранированныими полюсами1984 год, кандидат технических наук Сентюрихин, Николай Иванович
Исследование асинхронных двигателей с экранированными полюсами с целью совершенствования конструкции1998 год, кандидат технических наук Коробов, Геннадий Викторович
Синхронизированные однофазные асинхронные машины2004 год, кандидат технических наук Горностаева, Светлана Сергеевна
Влияние геометрии зубцовой зоны на рабочие характеристики асинхронных двигателей малой мощности2006 год, кандидат технических наук Кононенко, Анастасия Валентиновна
Заключение диссертации по теме «Электромеханика и электрические аппараты», Арфа, Халед
Выводы по главе 5
1. Показано, что с увеличением степени возбужденности машины ухудшаются синхронизирующие свойства СДПМ с экранированными полюсами, что позволяет сделать вывод о нецелесообразности использования для исследуемого двигателя постоянные магниты с высокими значениями остаточной индукции.
2. Из сравнения влияния степени возбужденности машины и относительной длины магнита вытекает целесообразность применения конструкции с экранированными полюсами в .двигателях окси
ГПмлко.п а ^В.НАКС.И
0(1£ . 2,0
Ь(Ю ,
0,45. 0,40 * -1-1-1—
О 0,i о,г 0/3
Рис. 5.9. Влияние г я на пусковые характеристики двигателя.
Рис.5.10. Влияние на синхронизирующие и рабочие свойства двигателя. альной конструкции в диапазоне мощностей от 0,5 до 10 Вт.
3. Показано, что угол расположения экранирующей обмотки и ее активное сопротивления мало влияют на рабочие характеристики двигателя и что выбор r>Sft и Y должен производиться с точки зрения обеспечения момента входа в синхронизм.
4. Показано, что активное сопротивление обмотки ротора оказывает слабое влияние на характеристики двигателя в синхронном режиме, хотя оно сильно влияет на пусковые и синхронизирующие свойства двигателя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Сравнение радиальной и аксиальной конструкций СДПМ с асинхронным пуском позволило определить зону применимости аксиальной конструкций СДПМ. Для бытовых двигателей с числом пар полюсов 2 рг 4-, рассчитанных для работы от сети с промышленной частотой, целесо« образно применять аксиальную конструкцию при мощности от долей Ватта до 20 Вт.
2. Разработанная методика исследования СДПМ с экранированными полюсами на статоре позволила получить уравнений равновесия напряжений электрических цепей, токов и электромагнитных моментов двигателя в пусковом и рабочем режимах.
3. Достаточно хорощее совпадение экспериментальных и расчетных результатов подтвердило адекватность предлагаемой методики, правомерность принятых в ней допущений и достоверность полученных результатов. Это показывает целесообразность использования предлагаемой методики при оценки влияния некоторых факторов на свойства двигателя.
4. На основе полученных результатов, выявлено влияние относительных размеров и свойств постоянных магнитов на характеристики двигателя. Показана нецелесообразность использования для СДПМ с экранированными полюсами на статоре магнитов с высокими значениями остаточной индукции.
5. Исследовано влияние пространственного расположения экранирующей обмотки и ее активного сопротивления.Показано, что параметры экранирующей обмотки не влияют существенно на рабочие свойства двигателя и что выбор параметров обмотки экранирования должен производиться с точки зрения обеспечения пуска и в^ода в синхронизм двигателя. Тот же самый вывод сделан для активного сопротивления обмотки ротора.
6. В результате проведенных исследований установлено, что
СДПМ аксиальной конструкции целесообразно выполнять на базе статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми витками на полюсах в диапазоне мощностей от 0^5 до 10 Вт.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Арфа, Халед, 1984 год
1. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф., Ларионов А.Н. Электрические машины с постоянными магнитами. - М.: Энергия, 1964. - 480 с.
2. Бертионов А.И. Электрические машины авиационной автоматики. М.: Оборонгиз, 1961. - 429 с.
3. Кантор А.С. Постоянные магниты. М.: ОНТИ, 1938. - 58 с.
4. Разумовский Н.Н. Расчет магнитов. Вестник электропромышленности, 1930, Jfc 12, с.8-13.
5. Сорокер Т.Г. Магнитоэлектрические машины переменного тока: Автореф.канд.дисс. М.: МЭИ, 1946. - 32 с.
6. Уриновский Д.С. Синхронный двигатель с постоянными магнитами: Автореферат канд.дисс. М.: ВНИИЭМ, 1950. - 32 с.
7. Колесников В.П. Некоторые вопросы теории, проектирования и расчета синхронных микродвигателей с постоянными магнитами: Автореферат канд.дисс. М.: МЭЙ, 1966. - 22 с.
8. Осин И.Л. Некоторые вопросы теории и проектирования синхронных микродвигателей с постоянными магнитами: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1969. - 21 с.
9. Осин И.Л., Колесников В.П., Юферов Ф.М. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1976. - 231 с.
10. Осин И.Л., Безрученко В.А. и др. Электромагнитный момент синхронного .двигателя с постоянными магнитами в асинхронном режиме. Электричество, 1977, Ш 4, с.80-83.
11. Безрученко В.А., Мощинский Ю.А., Якушкин Р.Х. Оптимизация основных параметров синхронных микродвигателей с постоянными магнитами. Тр./Моск.энерг.ин-т, 1977, вып.314, с.87-90.
12. Беспалов В.Я., Кузнецов В.В. Учет высших пространственных гармоник поля при расчетах некоторых типов синхронных микродвигателей с постоянными магнитами на роторе. Тр./Моск.энерг.ин-т, 1979, вып.410, с.72-76.
13. Honsinger V. 3. f^rmanenh— /г»Ct^net machinesas^richnonous operation -E EE^J— user /\fpar.
14. W Sysh, 4Ш3 93, jo. yfSoS- JSV3.
15. Келин H.A. Эффективность применения постоянных магнитов в изделиях электротехники. Электротехника, 1981, № II, с.25-28.
16. Бертинов А.И. Авиационные электрические генераторы. -М.: Оборонгиз, 1959. 594 с.
17. Постоянные магниты /Под ред. Ю.М.Пятина. М.: Энергия,1971. 148 с.
18. Альтман А.Б. Постоянные магниты из порошков. Электричество, 1954, № 6, с.49-51.18. Тге. Ра*
19. J JM. CesQ/и/с /эегюаие-п f' ~ плле^лс/" rnoh^rs. blew УогК, Мс £ ГйМ/ fffffl Book CorrtfG-ny) JEZp,
20. Юферов Ф.М., Колесников В.П. Сравнение свойств синхронных микродвигателей различных типов. В сб.: Труды 1У Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу. - М.-Л. :Гос-энергоиздат, 1966, т.1.
21. Charke<£, F. M(nlchares тоЫгл . /гос . Inst. Eitc .1. MoP.SSj fJ'H j p.
22. Юферов Ф.М., Мощинский Ю.А. Экспериментальное сравнениесинхронных двигателей различных типов. Тр./Моск.энерг.ин-т,1972, вып.138, с.93-98.22.
23. В>бкгу /) . Hew f-f/'^A Ре,*Jot-wo*ic,e designs Joy S^cUronouS rmohors . EitcSro -f- fecJinoPofitj} p.
24. Пат. 2525455 (США), fiohor jor s^r^chronov* илс^иоЬ'ои fyio f~ors1. Me.tr i № F.24. Пат. 1096.482 (ФРГ).
25. Пат. I0I8I43 (ФРГ). го*тоУог /и/Л e/Vw*yHAc^neh's^hen poPerj vtrschene,/* as\fctr / \A}a.Qe>ho*%
26. Пат. 3521097 (США). S^Jhro^s1. Trio }~o Г /1. Trthfes 7~~. A.
27. Пат. 1093475 (ФРГ). bzh*» synchro»rnotor / M<XSS*-r1. E.
28. Микродвигатели для систем автоматики /Под ред.Э.А.Лодоч-никова, Ф.М.Юферова. М.: Энергия, 1969. - 272 с.
29. Анфиногентов О.Н.,Беспалов В.Я., Мощинский Ю.А. Анализ установившихся режимов электрических машин с электрической и магнитной асимметрией. Изв.вузов. Эпектромех., 1983, № 3, с.24-32.
30. Пат. 3.209.185 (США). Sc?m<J cfa&hmg л^^алсМ**1. Draper А. Е'
31. Ермолин Н.П. Электрические машины малой мощности.
32. М.: Высшая школа, 1967. 504 с.
33. Хрущев В.В. Электрические микромашины. Л.: Энергия, 1969. - 288 с.
34. Чечет Ю.С. Электрические микромашины автоматических устройств. М.: Энергия, 1964. - 423 с.
35. Адаменко А.И. Методы исследования несимметричных асинхронных машин. Киев: Наукова думка, 1969.
36. Иванов-Смоленский А.В. Исследование и расчет асинхронной многофазной машины с несимметричной обмоткой на статоре. -Тр./Моск.энерг.ин-т, 1951, вып.7.
37. Ефименко Е.И. Исследование асинхронных машин с пространственной и магнитной асимметрией методом симметричных составляющих: Автореферат, канд.дисс. М.: МЭИ, 1971. - 21 с.
38. Владимиров Э.В. Разработка и исследование математических моделей асинхронных микродвигателей с магнитной асимметрией: Автореферат канд.дисс. М.: МЭЙ, 1978. - 21 с.р^^скгу. иг/лупе^ .- froc.IEE } 4313} №. JZo, /i/г 9.
39. Ефименко Е.И. Особенности физического процесса в асинхронных машинах с магнитной асимметрией. В кн.: Электрические машины. - Чебоксары, 1977, вып.2.
40. Ефименко Е.И. Метод анализа асинхронных машин с магнитной асимметрией. Электричество, 1978, № 9, с.59-63.
41. Ефименко Е.И. Новый метод анализа асинхронных режимов явнополюсных синхронных машин. Изв. АН СССР. Энерг. и транеп., 1980, В 3, с.I06-II7.
42. Ефименко Е.И., Владимиров Э.В. Расчет магнитной цепии полей двигателя с экранированными полюсами. В кн. : Электрические машины.- Чебоксары, 1276, вып. I.
43. Лопухина Е.М., Сомихина Г. С. Расчет асинхронных электродвигателей однофазного и трехфазного тока.-Мв-Л.:Госэнергоиздат, 1961.- 312 с.
44. Ефименко Е.И. Параметры статорных обмоток двигателя с экранированными полюсами.- В кн.: Электрические машины.- Чебоксары, 1У76,вып.I.p/\s, M4.J м- 93, "2 4.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.