Асинхронний каскадних двигун з суміщеною фазною обмотками на роторі

асинхронних каскадних Двігун З СУМІЩЕНОЮ фазнийОбмотки на РОТОРІ

УДК 621.313.3

ЛущикВ. Д., д. т. н. професор,

ІваненкоВ.С., магістр,

(ДонДТУ,Алчевськ, Україна)

КарапкаВ.Д., інженер

(ДП " Первомайськвугілля " ).

Анотація

Розглянутій восьміполюснійКаскадні асинхронний двигун з суміщеною фазною обмотками на роторі, Який маєКращі пускові характеристики. Досліджено весь спектр гармонік, Що створюютьсяКаскадні обмотки в роторі, и їх Вплив на роботу двигуна.

Ключові слова: асинхроннідвигун, фазна обмотка, ротор, каскадна обмотка, Секція.

експериментальніДослідження каскадних асинхронних двігунів з короткозамкненімі роторами Ізсуміщенімі обмотками підтверджують скроню Ефективність суміщення обмоток. Так,Наприклад, в двігуні ЕКВ4УС-2 для стругів потужністю Р 2 = 110 кВтвиробництва Первомайського електромеханічного заводу імені К. Маркса, пусковиймомент збільшівся в 1,53 рази, максимально - в 1,16, мінімальній - у 1,5 рази,провал в крівій моменту відсутній, знікає можлівість перекідання двигуна.Коефіцієнт корісної дії в номінальному режімі зріс на 1% завдякі збільшеннюпоперечного перерізу стержнів роторної обмотки, Що в звичайний Двігунсерійного виконан НЕ практікується Із-за погіршення пускових характеристик [1].

В конвеєрномудвігуні ВКДВ250LC4 потужністю 132 кВт, а кож в Двігун цієї ж серіїпотужністю 160 и 200 кВт В«Донецького електротехнічного заводуВ», пусковий моментзбільшівся на 23%, енергетичні Вінницький національний в номінальному режімі залиша незміні[3].

Альо найбільшефективне застосування каскадних властівостей має Місце в асинхронних Двігунз фазні обмотки на роторі. ЯКЩО в асинхронних Двігун з короткозамкненіміроторами каскадні Властивості при пуску вікорістовуються Частково, щоб НЕпогіршіті енергетичні Вінницький національний в номінальному режімі (розрізаютькороткозамікаючі кільця Тільки верхньої кліткі паза), то в асинхронних Двігунз фазні обмотки в роторі ми маємо можлівість вікорістаті каскадні Властивостіз максимально можлива ефектівністю. Так, наприклад, у двігуні МА36-52/6Фпотужністю 125 кВт Первомайського електромеханічного заводу, Виконання Ізсуміщенімі обмотками по каскадній схемі, пусковий струм при розімкненійроторній фазній обмотці зменшується в 1,66 рази, пусковий момент збільшується в1,82 рази порівняно з Двігун серійного виконан з накоротко замкненіміКонтактна кільцямі [1,2]. Енергетичні Вінницький національний в номінальному режіміабсолютно однакові порівняно з Двігун серійного виконан. Як показуютьРозрахунки, збільшення пускового моменту можна досягті в три рази, ЯКЩОстаторних обмотках віконаті кроком не у = 10, а у = 9.

Тому робота постворения и удосконалення асинхронних каскадних двігунів з фазні обмотки єВажливим и актуальність. Відомі випадка Із практики роботи гірнічіхелектромеханіків, коли на шахтах вікорістовують асінхронні двигуни не зкороткозамкненім, а з фазним ротором з оглянувши на невеликий пусковий струм ціхдвігунів. Якщо не потрібне регулювання швідкості, асінхронні каскадні двигуни зфазні обмотки можна Зробити безконтактним.

Розглянемопереконструювання восьміполюсного асинхронного двигуна ВАОК315М-8 в асинхронномуКаскадні двигун. Роторної обмотки в каскадному режімі при пуску поряд з 2р 1 -полюсніполем (2р 1 = 8) повинна утворюваті 2р 2 -полюсні поле, його призначення табуде обертатісь в зворотньому напрямі. Як показують результати теоретичних иекспериментальних досліджень, зворотню-обертове 2р 2 -полюсні полебуде утворюватісь, ЯКЩО на роторі віконаті n короткозамкненіх котушковіхгруп, де n = р 1 + р 2 [1]. Назвемо Цю обмотку каскаднихобмотки.

експериментБуло підтверджено, Що для ефективного суміщення обмоток число пар полюсів р 2 не повинно відрізнятісь от р 1 Більше Ніж у 2 рази и Може буті Якменше р 1 , так и Більше. Вибір оптимального значення р 2 для кожної конкретної машини в залежності від призначення цієї машини та умовїї роботи - ції Окрема Дослідження, його призначення та галі потрібно буде провести. У даноговипадка, по аналогії з вже дослідженім шестіполюснім Двігун МА36-52/6Ф,пріймаємо р 2 = 2р 1 , Звідки n = р 1 + р 2 =р 1 +2 р 1 = 3р 1 = 12. Для більш простої технологіївиконан каскадних котушковіх груп доцільно замкнути початки и Окрема кінці секційціх котушковіх груп и з'єднати їх шиною. Число пазів ротора Z 2 = 84 (всерійному двігуні Z 2 = 75). Каскадні обмотка займຠ≈ 43%пазового простору. Решт пазового простору займає тріфазна восьміполюснаХвильовий обмотка стрижневого типу, Яки віводіться на Контактні кільця. ПідШкірні парою полюсів 2р 1 -полюсного поля, створеня статорнихобмотки, знаходится три короткозамкнені каскадні котушкові групи. Щоб дізнатіся,які гармонікі, їх амплітудне значення і напр обертання, будуть створюватісьРоторні каскадних обмотки, достатності розглянуті спектр гармонік, Що створюютьсятрьома каскадних короткозамкненімі котушкамі.

Рисунок 1 - каскадніобмотка

На малюнку 1апоказана сінусоїдної форми індукція магнітного 2р 1 -полюсного поля,на малюнку 1б - три каскадні короткозамкнені котушкі, в якіх наводитися ЕРС 2р 1 -полюсніполем. ЕРС кожної секції візначаємо Як різніцю ЕРС стержнів, Що створюють данусекцію. ЕРС шкірного стрижня віраховуємо по формулі:

,

де Т - Просторовокоордината, Що візначається завбільшки Подвійного полюсного ділення, вираженістьчисло пазів поділок ротора, в нашому випадка:

;

ЕРС кожної секціївізначається, Як різніця ЕРС стержнів, котрі створюють Цю секцію:

, (1)

де y - кроксекції, для спроектованої обмотки y = 4; t - змінна величина, Що означає номерпаза, в якому лежить розглядуваній стрижень; t = 1,2,3,8,9,10,15,16,17. B m - амплітудне Значення магнітної індукції, пріймаємо B m = 1. Задопомог (1) знаходимо відносні Значення ЕРС секцій для даної Схеми обмотки:

Струмсекції візначається по формулі;

,

де Z З - Повний Опір секції.

ЯКЩОприйнятя повний Опір Всіх секції постійнімі Z З = const, тоді струми всекціях Будуть пропорційнімі ЕРС ціх же секцій. Це дозволяє побудуватірозподілення МРС дерло трьох каскадних котушок (рисунок 1в). Зважаючі, Щотріфазна система сінусоїдніх струмів, які протікають по секціям симетрично,значення МРС секцій 1,2,3,8,9,10,15,16,17 для заданої міті годині t запішемо так:

;

де І - діючеЗначення Струму котушкі;

W - числовітків секції, W = 1;

- кутова швідкість,;

- полюсні ділення ротора:

.

Вікорістовуючірозклад в ряд Фур'є для даної форми крівої МРС котушкі:

и враховуючіПросторово зсув кожної секції в 2р 1 -полюсного полі, одержимо виразіМРС кожної секції:

де - порядок гармонікі;

х - змінна Просторово координата;

Т 0 - кроккотушок, Т 0 = 4.

Для визначеннярезультуючої МРС кожної гармонікі достатності скластись відповідні гармонікідев'яти дерло секцій.

Перша гармоніка (= 1):

Поле, Щохарактерізується членом, обертається в зворотньому напрямівісі х і назівається лівобігучім полем. Сума лівобігучіх полів з відставаннямпо фазі на кут дорівнює нулю.

,

тобто першагармонічна складового є правобігуче поле, Що обертається в прямому напрямі вісіх. Друга гармонічна складового МРС, враховуючі, Що

...

Тут сумаправобігучіх полів з відставанням по фазі на кут дорівнює нулю. Зміщення на кут лівобігучіх полів зменшуєамплітуду Другої гармонікі на 25%.

Аналогічновизначаються ВСІ послідуючі гармонічні складові МРС.

Таким чином,розглядувана роторна обмотка створює два Основні обертові в Різні Сторонимагнітні поля числом полюсів 2р 1 = 8 та 2р 2 = 16. Відношенняамплітуді МРС 2р 1 -полюсного поля (перша гармонічна) до МРС 2р 2 -полюсногополя (друга гармонічна).

Малюнок 2 - Схемапаралельних віток Фазі статорної обмотки

статорних обмоткахпотрібно Виконала Із 2-х паралельних віток так, Як показано на малюнку 2а. 2р 2 -полюсні поле,створюване каскадних роторної обмотки, наводити в статорній обмотці ЕРС, Піддією якої протікає струм І 1.2 и створюється Додатковийелектромагнітній момент, Який напрямків узгоджено з електромагнітнім моментомМ 1 .

Для визначенняобмоткових коефіцієнта статорної обмотки відносно 2р 2 -полюсногополя скорістаємось універсальною методикою розрахунку обмоткових коефіцієнтів [1],згідно з Якою геометрична сума ЕРС Всіх активних сторін обмотки візначаєтьсяЯк:

,

де;

тут n - номераВсіх пазів контуру, в якіх при обході напр руху напрямків знизу вгору;

k - номери пазів, в якіхнапр руху напрямів зверху вниз,

- міжпазовій кут:

Для Фазі,показаній на малюнку 2а:

n = 1, 2, 3, 19,20, 21, 37, 38, 39, 55, 56, 57, 64, 65, 66, 46, 47, 48, 28, 29, 30, 10, 11, 12.

k = 8, 9, 10, 26,27, 28, 44, 45, 46, 62, 63, 64, 71, 72, 1, 53, 54, 55, 35, 36, 37, 17, 18,19.

обмотковихкоефіцієнт:

,

де N - число Всіхактивних сторін.

Висновки

У розглянутомувосьміполюсному каскадному двігуні завдякі більшому на 73% обмотковихкоефіцієнту статорної обмотки відносно 2р 2 - полюсного поля в порівнянніз шестіполюснім дослідженім Двігун пусковий момент буде дорівнюватімаксимальному.

Бібліографічнійсписок

1. Лущик В.Д. Суміщені електричної машини та апарати. - К.: Техніка, 1993. -203 с. Мова ріс.

2. Лущик В.Д. Асінхронні двигуни з фазним ротором зКаскадні властівостямі при пуску.// Електротехніка и електромеханіка, 2005,№ 2. - С. 39-41.

3. ЛущикВ.Д., Кирьянов В.В. Асінхронні двигунидля шахтних конвеєрів з покращення пускових властівостямі.// Електротехнікаи електромеханіка. - 2009. -№ 1.