СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ПОЛЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ТОКОВ РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С МАССИВНЫМ ИЛИ ДВУХСЛОЙНЫМ РОТОРОМ Российский патент 2008 года по МПК G06G7/63 H02K1/22 

Изобретение относится к области проектирования асинхронных двигателей и может быть использовано для экспериментальной проверки результатов теоретических исследований электромагнитных процессов в асинхронных двигателях с массивным или двухслойным ротором (АДМР и АДДР).

Роторы АДМР и АДДР (фиг.1а, б) не имеют беличьей клетки, их сердечники выполняют одновременно роль магнитопровода и вторичной обмотки. Их вторичные токи могут замыкаться в поперечном направлении по всей длине ротора, так что, помимо продольной, они имеют и поперечную составляющую (фиг.2). Поперечные токи ротора создают продольное поле [4], линии которого замыкаются в осевых плоскостях (фиг.3) перпендикулярно пластинам пакета статора и наводит в них вихревые токи, замыкающиеся в плоскости пластин статора по путям с малым электрическим сопротивлением. Продольное поле ротора не может быть компенсировано основным полем машины и осуществляет возврат части энергии, полученной ротором из цепи статора, назад, в пакет статора и тратится на выделение тепла в пластинах и на потери в стали. Это явление приводит к дополнительному нагреву сердечника статора и снижению кпд и cosϕ, что должно быть учтено при проектировании АДМР и АДДР и расчете их рабочих характеристик.

Характер распределения поперечных токов ротора зависит от конструкции машины, ее относительных размеров, материала ротора, режима работы, скольжения и т.д. При теоретическом исследовании этих явлений приходится делать целый ряд допущений, поэтому расчетные данные для рассматриваемых типов машин требуют существенной экспериментальной проверки наличия продольного поля и его конфигурации.

В современной литературе, даже специальной [1, 2, 3], вопросы о поперечных токах и их продольном поле вообще не рассматривались.

Целью изобретения является получить способ создания в зазоре машины продольного поля, аналогичного продольному полю поперечных токов роторов различных конструкций.

Указанная цель достигается следующим путем: в зазоре АД располагается система вспомогательных проводников, имитирующих поперечные токи ротора рассматриваемой конструкции, питающаяся от внешней сети; эти проводники создают в зазоре машины продольное поле, подобное продольному полю ротора.

Для имитации поперечных токов ротора АДМР в зазор машины (при незапитанном статоре) вводится специальная "решетка" (фиг.4).

"Решетка" изготавливается из фольги или другого листового металла, например, путем травления. "Решетка" должна питаться от постороннего однофазного источника с частотой 50 Гц. Для АДМР ее длина равна длине пакета статора L, поперечные проводящие полосы "решетки" перекрывают вдоль окружности ротора двойное полюсное деление 2τ. Обе половины "решетки", находящиеся по разные стороны среднего сечения ротора, соединены последовательно, все полосы каждой из половин параллельны и имеют одинаковую ширину b_пол. Густота "решетки" возрастает от среднего сечения к торцам подобно плотности поперечных токов ротора исследуемой машины (рассчитывается теоретически). Число полос n и их ширина b_пол определяются допустимой величиной просвета между соседними полосами у края "решетки". "Решетка" должна быть изолирована от сердечников статора и ротора изоляционным покрытием.

По "решетке", введенной в зазор машины при незапитанном статоре (I₁=0) и неподвижном роторе (n₂=0), пропускается ток I_реш, и в зазоре машины образуется продольное магнитное поле, подобное продольному полю поперечных токов ротора.

Величина тока I_реш определяется через расчетную амплитуду плотности поперечных токов неподвижного ротора δ_α(l) у торца машины (l=l₁) из соотношения

К достоинствам предлагаемого метода можно отнести следующее.

1. Введение решетки в зазор АД при незапитанном статоре позволяет моделировать поперечные токи на поверхности ротора АДМР и АДДР.

2. Решетка создает модель продольного поля при отсутствии в зазоре составляющих основного поля АД.

3. Измерение радиальной (нормальной) составляющей продольного поля в зазоре позволяет проверить правильность теоретических расчетов плотности поперечных токов роторов различных конструкций и характеристик продольного поля.

Литература

1. Постников И.М. Проектирование электрических машин. Киев: Гос. издательство технической литературы УССР, 1960.

2. Луковников B.C., Олейников A.M., Стрельников А.Н. Асинхронные двигатели с двухслойным ротором. М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Куцевалов В.М. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами. М.: Энергия, 1966.

4. Могильников B.C. Продольный магнитный поток рассеяния в асинхронных электрических машинах с проводящими гильзами в воздушном зазоре. Труды СВВМИУ, №21, Севастополь, 1965.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании асинхронных двигателей. Технический результат состоит в обеспечении возможности создания в зазоре асинхронного двигателя продольного поля, аналогичного продольному полю поперечных токов роторов различных конструкций, например массивных, двухслойных. В зазоре асинхронного двигателя располагается система вспомогательных проводников, имитирующих поперечные токи ротора рассматриваемой конструкции, и питающаяся от внешней сети. Эти проводники создают в зазоре двигателя продольное поле, подобное продольному полю ротора. Для имитации поперечных токов ротора асинхронного двигателя с двухслойным ротором в его зазор при незапитанном статоре вводится специальная "решетка", изготовленная из фольги или другого листового металла. "Решетка" должна питаться от постороннего однофазного источника с частотой 50 Гц. Для асинхронного двигателя с массивным ротором ее длина равна длине пакета статора. Поперечные проводящие полосы "решетки" перекрывают вдоль окружности ротора двойное полюсное деление. Обе половины "решетки", находящиеся по разные стороны среднего сечения ротора, соединены последовательно. Все полосы каждой из половин параллельны и имеют одинаковую ширину. Густота "решетки" возрастает от среднего сечения к торцам подобно плотности поперечных токов ротора исследуемой машины и рассчитывается теоретически. По "решетке" пропускается ток и в зазоре машины образуется продольное магнитное поле, подобное продольному полю поперечных токов ротора. 4 ил.

Способ моделирования продольного поля поперечных токов ротора асинхронного двигателя с массивным или двухслойным ротором, отличающийся тем, что в зазор асинхронного двигателя с массивным или двухслойным ротором вводится "решетка" из фольги или другого листового металла, с длиной, равной длине ротора асинхронного двигателя с массивным ротором или гильзы асинхронного двигателя с двухслойным ротором, причем поперечные проводящие полосы "решетки" перекрывают двойное полюсное деление, а густота полос возрастает от среднего сечения к торцам подобно расчетной плотности поперечных токов ротора исследуемого асинхронного двигателя, число полос и их ширина определяются минимально допустимой величиной просвета между соседними полосами у края "решетки", а ширина всех полос одинакова.