автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Электромагнитные параметры асинхронных машин со скосом пазов

-НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕШЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ЩЕКТГОДИНАШИ

На правах рукописи

МАКАРЕНЮ Дмитрий Васильевич

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННЫХ МАЛИН СО СЮООМ ПАЗОВ

Специальность: 05.09.01 - Электрические машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кйев - 1994

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Одесском институте инженеров морского флота.

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

3AXAF0B ¡¿¡хайл Константинович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

АДАКШЮ Алексей Иванович

- доктор технических наук, профессор • ШШЮВ Юрий Дмитриевич

- доктор технических наук, профессор ГОВСТЕНЬ Виктор Александрович

Ведущее предприятие - СПКГБ электродвигателей Ш "Укр-электромад" йгнисгерства шяиностроения, военгда-проииленного комплекса и конверсии Украины, г.Харьков.

Защита состоится JiiMML.____IVdtfv. в час.

на заседании специализированного ученого совета Д 016.30.04 при Институте электродинамики HAH Украины, по адресу: 252680, г.Киез-57, пр-кт Шбеды, 56, тел. совета 446-91-15.

С диссертацией ¿¿окно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики HAH Украина.

Автореферат разослан 199/г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, доктор технических наук У Г.Й.ФВДОРЕНШ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основу парка электрических двигателей Украины и других прозышленно развитых стран составляет асинхронные" двигатели, потреблятвде свыше 40 % всей электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране. Из этого вытекает особое народнохозяйственное значение развития теории и практики конструирования этих электродвигателей.

В печати высказывается мнение, что электромагнитные резервы совершенствования асинхронных двигателей, в основном, исчерпаны. Шесте с тем в последние годы в области теории асинхронных машин получены ноше результаты, свидетельствуищиэ о том, что до полной разработки теории и исчерпания электромагнитных резервов совершенствования асинхронных двигателей еде далеко. Это во многом относится к асинхронным двигателям со скосом пазов, составлявших основу парка современных асинхронных мааин.

Результирующее поле основной гармонической составляйся в воздуаном зазоре асинхронной малины со скосом пазов, работавшей под нагрузкой, представляет собой, в обвзм случае, неоднородное, сложное по характеру распределения в пространстве квазистационарное магнитное поле (рие.1).

Электромагнитные поля, подобные имеваему место в воздушном зазоре асинхронного двигателя со скосом лазов, широко распространены в природе и технике.

Анализ литературных источников показал, что для этих областей знания также ,;ак и теории электрических машин характерным является то, что до сих пор не известен механизм взаимодействия проводника с результирующим магнитным полем, не известны свойства электрических цепей в рассматриваемых полях, не разработаны основы теории магнитных измерений в этих полях, от-

РИС.1. Полуволны результирующего магнитного поля в воздушном зазоре асинхронного двигателя со скосом пазов для различных значений скольжения $ . Многоугольники ЭДС проводника обмотки статора (1>, ротора (2). Плоскости определяющие в аксиальном направлении симметрии геометрическую <А), электромагнитную (В). -—• эксперимент,----суоэствуюяее пред-

ставление.

сутствуют фундаментальные исследования изложенных проблем. Сложившееся положение вынудило перейти в рассматриваемых полях к "точечный" методам магнитных измерений, к "точечным" методам анализа и расчета электромагнитных устройств. Это не могло не привести х кризисным явлениям - возможности утраты информации при измерениях, созданию иллюзии об исчерпании электромагнитных резервов совершенствования технических устройств, неопределенности при принятии ресэний в экстремальных условиях и другим отрицательным последствиям.

При определенных условиях в воздушном зазоре асинхронного двигателя со скосом пазов, работающего под нагрузкой, имеет место значительный избыток энергии результируюлего магнитного поля по сравнению с тем же двигателем без скоса пазов. Однако до настоящего времени не найдены пути практического использования этого избытка энергии.

Особое значение правильное понимание особенностей электромагнитных явлений и свойств электрических цепей в рассматриваемых результирующих .магнитных полях приобретает в связи с происходящим становлением и развитием микропроцессорных систем асинхронных электроприводов с векторным управлением.

Без комплексного рассмотрения нзяок&нных и других проблем теории асинхронных злзктрическйх каши со скосом пазов нельзя выявить реально еупестзуссйе, порспактяамые электромагнитные резервы повывэняя технического уровня асинхронных электродвигателей.

Целью работы

является разработка научных основ трехмерного системного анализа электромагнитных процессов, имеющих место в асинхронных машинах со скосом пазов, и на этой основа поиск электромагнитных резервов совершенствования асинхронных машин путем разра-

ботки основной научной концепции работы, заключающейся в трехмерной системной взаимосвязи элвктромаг^итшх параметров обмоток асинхронной машины со скосом пазов и параметров волн подей, формирующих результирующее магнитное пола машины; разработки теории электрических цепей, находящихся в рассматриваемых полях; разработки теорий и практики магнитных измерений в рассматриваемых магнитных полях с применением индукционных преобразователей; разработки теории и методики расчета асинхронных машин со скосом пазов ках развитие теории и методики расчета асинхронных машин на базе основной научной концепции работы; разработки конструкции, методики расчета модификаций асинхронных электродвигателей, базирующихся на электромагнитных явлениях, имеввдх место в асинхронных машинах со скосом пазов.

Для достижения данной цели оказалось необходимым решить следующие задачи:

изучить теоретически и экспериментально механизм взаимодействия проводника с квазистационарным неоднородным сложным по характеру распределения а пространстве результирующим магнитным толем (применительно к асинхронным маиинам со скосом пазов);

исследовать свойства электрических цепей, находящихся в рассматриваемых полях. Разработать теории электрических цепей, находящихся в рассматриваем» полях;

разработать применительно к магнитным измерениям а воздушном зазоре асинхронных машин с использованием ичдукциоиных преобразователей теории магнитнсс измерений, методику расчета одиночных и систем индукционных измерительных преобразователей, практику магнитных измерений;

провести комплексное теоретическое и экспериментальное

исследование электромагнитная процессов в асинхронных электрических машинах со скосом пазов, разработать математическую модель электромагнитных процессов, имеющие место в асинхронных малинах со скосом пазов, базирующуюся на отказе от допущений общей теории асинхронных машин, на соответствующих современному уровни знания и возможностям вычислительной техники;

разработать теорию, методику расчета асинхронных машин со скосом пазов как развитие теории и методики расчета асинхронных машин на базе основной научной концепции работы;

на основе результатов проведенных исследований разработать конструкцию, методику расчета модификаций асинхронных электродвигателей повышенного технического уровня, основывающихся на электромагнитных явлениях, имевших место в асинхронных машинах со сносом пазов. Провести экспериментальное исследование опытных партий таких двигателей.

Степень.метойследовалия . В диссертационной работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований .

Методологические основы работы базируются на достижениях различных наук и прежде всего теоретической электротехники, технической электродинамики, теории электрических малин,- эле-хтрических измерений, методов вычислительной математики.

Экспериментальные исследования проведены как на лабораторных физических моделях, так и на опытных партия;: асинхронных машин, а также на серийно выпускаемых асинхронных электродвигателях.

Теоретическая ценность .работы. В работе разработаны научные основы трехмерного системного анализа электромагнитных процессов, имеющих место в асинхронных машинах со скосом па-

зов. На базе проведенных теоретических и экспериментальных исследований получили дальнейшее развитие теория электрических цепей, теория электрических малин.

Научная новизна работы. Основным научным вкладом работы является создание научной концепции о трехмерной системной взаимосвязи электромагнитных параметров обмотож и параметров волн полей, формирующих результирующее магнитное поле асинхронных машин со скосом пазов. При этом был вскрыт механизм взаимодействия проводника с результирующим квазистационарным электромагнитным полем, сформированном волнами со взаимно-пересекающимися фронтами. Создана теория электрических цепей в рассматриваемых полях и изучены свойства этих цепей. Создана теория магнитных измерений в рассматриваемых полях с применением одиночных и систем индукционных преобразователей конечных размеров, разработаны соответствующие средства, методы и расчетные методики. Установлены закономерности и явления, определяющие особенности электромагнитных процессов, имеющих место в асинхронных машинах со скосом лазов, разработана математическая модель электромагнитных процессов в этих машинах, создана теория и методика расчета асинхронных машин со скосом пазов, как развитие общей теории и методики расчета асинхронных малин на базе основной научной концепции работа.

Разработаны конструкция, методика расчета модификаций асинхронных двигателей поваленного технического уровня, базирующихся на электромагнитных явлениях, имеющих место в асинхронных машинах со скосом пазов. Проведено экспериментальное исследование опытных партий асинхронных двигателей новых конструкций.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволяет:

отказаться от "точечных" методов анализа и расчета электромагнитных устройств в сложных по характеру распределения в пространстве результирующих квазистационарных магнитных полях; разрабатывать но вые направления создания конструкций асинхронных двигателей повышенного технического уровня, а также проектировать эти двигатели на основе трехмерного системного анализа электромагнитных процессов, имегоих место в этих машинах; проектировать системы индукционных преобразователей, а также одиночные преобразователи конечных размеров для магнитных измерений заданной точности в рассматриваешь полях.

Теоретические и экспериментальные исследования завершены созданием теории, расчетной методики асинхронных машин со скосом пазов, учитывающих особенности реально имзвекх место электромагнитик процессов з этих малинах. Разработаны конструкции, методика расчета модификаций асинхронных двигателей поваленного технического уровня. Проведено испытание опытных партий двигателей. Разработана теория, методика расчета одиночных и систем кндукцио.чькх преобразователей для магнитных измерений в рассматриваемых полях.

Результаты работы яспог.ьзов&ны в научно-исследовательской и конструкторской практике ряда КБ, НИН, заводов.

Реализация работы в .громьтсленнасти. Результаты работа использованы в ряде организаций стран СНГ, заникавдихея разработкой, исследованием и проектированием асинхронных машин, таких как СПКГЗ электродвигателей Ш "Укрэлехтромаш", ОЭК АН Молдовы, НИИЭМ и других.

С применением результатео диссертации спроектированы

одно- и двухскоростные асинхронные двигатели повышенного технического уровня запущенные в серийное производство.

На защиту выносятся результаты, полученные лично автором диссертации:

основная научная концепция диссертации, заключающаяся в трехмерной системной взаимосвязи электромагнитных параметров обмоток асинхронных машин со скосом лазов и параметров волн полей, форнирутаих результирущее магнитное поле ыаоины;

теория электрических цепей, находящихся в рассматриваемых полях;

теория и практика магнитных измерений в рассматриваемых полях о применением индукционных преобразователей;

асинхронные иапины со скосом пазов - теория, методика расчета, хак развитие обсей теории асинхронных машин, методики их расчета на базе основной концепции ргботы;

модификации асинхронных двигателей повышенного технического уровня, основанные на электромагнитных явлениях, имеювих место в асинхронных малинах со скосом пазов - конструкция, методика расчета, результаты теоретического и экспериментального исследования.

Достоверность научных положений работы подтверждена физически обоснованной и математически корректной постановкой и решением изучаемых проблем, применением строгих физических и математических методов анализа, достаточно хорошей сходимостью расчетных и экспериментальных данных.

Основные теоретические и экспериментальные результаты диссертации прошли теоретическую, экспериментальную проверку в научно-исследовательских организациях, в промышленности, подучили положительное отгывы, а также используются в практической деятельности.

Апробация „работа. Основные научные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены:

на Юбилейной научной сессии в Шсшем машино-электротех-ническом институте, ЕЬсшеы народном военно-морском училище им.Н.И.Вапцарова (НРБ, 1969г.); на И Международном симпозиуме по теоретической электротехнике (¡.Ьсква, 1985г.); на 1-ой Всесоюзной конференции по теоретической электротехнике (Ташкент, 1987г.); на Всесоюзной конференции "Современные проблемы электромеханики" (I,Ьсква, 1989г.); на 2-ой республиканской межвузовской научно-технической конференции по электротехнике (Запорожье, 1969г.); на заседании Московской городской секции НТО по электрическим машинам (1989г.); на семинаре "Электрические машины" Института электродинамики АН Украины (19Э0г.); на семинаре кафедры Электрические машины Одесского политехнического института (1969г.); на научных конференциях в Одесском институте инженеров -морского флота (1969-•1993 гг.).

публикации. По теме диссертации опубликовано 23 статей з журналах и сборниках и 8 отчетов по научно-исследовательским работам.

Ст£Укту£а_и_об5ем_2аботы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, приложения. Всего рукопись содержит 454 страницу, имеется 117 рисунков и 16 таблиц. Список литературы зклвчглэт 212 наименований.

0ЭД2ШАЖЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность и народнохозяйственное значение проблемы, решению которой пссвппена диссертационная работа, сформулированы цель, задачи и методы исследования.

Изложены основные результаты, которые выносятся на закиту.

Первая глава, посзяаена изучению состояния проблемы и формулировке задач исследования.

Поиск электромагнитных резервов совершенствования асинхронных маиин поставил на повестку дня вопрос о переходе от "точечного" к трехмерному, системному методу анализа электромагнитных процессов. Для этого ахазалось необходишм отказаться, на базе фундаментальных исследований, от ряда допусе-ний, принятых при разработке теории асинхронных малин в начальный период ее становления и не соответствующих современному уровню знаний и возможностям вычислительной техники. Рассмотрение выявило необходимость отказаться от допущения о том, что фронт волны результирующего магнитного поля асинхронной малины, в о беем случае, во "всех режимах работы параллелен оси пазов обмотки статора; отказаться от допущения о независимости электромагнитных параметров обмоток ыагины и параметров волн полей, формирующих результирующее магнитное поле машины, а также других, что дает возможность приступить к разработке теории, методов анализа электромагнитных процессов, методик расчета электромеханических и энергетических характеристик асинхронных машин со скосом пазов адекватных реально имеющим иесто электромагнитным процессам а малине.

Анализ литературных источников свидетельствует о том, что в настоящее время не известен механизм взаимодействия проводники с неоднородным, сложным по характеру распределения в пространстве результирующим магнитным полип, сформированном волнами со взаимнопересеяавсимйся фронтами. & разработана теория электрических цепей, находящихся в рассматриваемых магнитных полях. Это привело, в частности, к тому, что современные расчетные методики электромагнитных устройств

базируются на "точечных" математических моделях, но разработана теория я практика «агнитннх измврзний в рассматризаемпс полях с применением индукционных измерительных преобразователе.! следствием чего может явиться утрата информации при Магнитка измерениях в асинхронных «аминах со скосом пазов и другие кризисные явления.

Отсутствует сведения о закономерностях изменения электромагнитных величии, опредоляешх результирующим магнитным полем основной гармонической составлявшей намагничизасгих сил асинхронной мапикк со скосом пазоэ.

В асинхронный малинах со скосом пазоз, рабстаютх под нагрузкой, имеют место значительные резервы энергии результирующего, магнитного поля, кетоды практического использования которых з настоясаэе время не разработаны.

Не изучено зляяние перераспределения полей осногноЯ и шевих гармонических составляющих на основи-го и добавочное потерн, & так^э на поперечине тоги и сбусловгенше ида потери.

Отсутствует знание а поникани-з сущности электромагнитных процессов ямесотх место в работающих пол. НЕ^зузкой асинхронных -малинах со скосом п.азов.

Не изучена возможность и необходимость учета з расчетных методиках и конструкции электрических маш-.н характерных особенностей результирующего магнитного поля, сформированного волнами со взаямнопересекающикися френтьми, а такде ооой;>: свойств, приобретаемых электричс■схими цепями в рассматриваемое магнитных полях.

Проведенный анализ свидетельствует, что в настмозе время не разработаны теория и методика расчета асинхронкдс меаин со скосом пазов, учитывающие особенности электромагнитных процессов, имеющих место в этих машинах.

- - 14 -

Сформулированы задача исследования. -Вторад главд посвящена изучению механизма взаимодействия проводника с квазнсталдонарнш магнитный паяем интерференции, сформированной волнами со взязмношресокающимися фронтами. Ио-сяодовадась эффективность взаимодействия проводника о полем интерференции, которая определялась как

(I)

__>1 и<(Ж>1

'ОН I с ■..;" -1 > ■.у,' У ■ ■; '■ и •;. •:■; ■..:■.; :, где Ео - ЭДС щ»водншса, Еаводщмая рвзультиру131Шй ыагяитнш полем; -наибольшее значение ЭДО, которм, давно» тале

могло бы навести в проводнике; - ЭДС, наводимая результи-

рующим полем в I -ои элементарном.участка проводника. ,

Для проводников, расположении* вдоль фронта вола поля напряженностью * участвующего в формировании рззультарулзего, распространяющегося в линейной среда латентного поля, коэффициент эффективности определится как

(2)

О* .';•>* 01

где - напряженность, результирующего магаитаого поля; - соответственно модули проекцийвекторов Но (а пределах даи-ны проводника с учетом пространственного раоцредаленияполя Н0 я ориентации в вей проводника) на оса прямолинейной декартовой системы координат; х - текущая координата, прн.этсызначенае X" о соответствуотточке, в которой волны полей, формируших результирующее попе, находятся в^ цротивофазе; »¿?2 "" коо1®а" натн крайних точек проводника здоль.осв X » ;

При анализе предполагалось, что Н±>Н2 * где/Уй - на-пряаенность второго штатного пола, участвугаэго в формировании результирующего поля. Результаты исследований Для слу-

чая /"/¿//^ => 0,99 я длине проводника £=2гаг отражены на рис.2. При? эхом - коэффициент эффективности для про-

водников ориентированных вдоль фронта ваян напряженностью Н^,

Эффективность вэгл&одействия проводника о полем интерференции «а линейно, неоднозначно и глубоко зависит от длины проводника, угла взаимного скоса Фронтов волн, формирующих поле интерференции, ориентации. проводника относительно фронтов волй пояей/4 ,Н2 » зон поля» которые проходит проводник с ростом его длины и последовательности их чередования, положения в пространство иачаяыюй «очки отсчэта длкщ проводника. Особенно низкие значения коэффициентов Кд^ приобрета-

ют проводники в зона поля интерференции с центром в точке Х-О при сидаетртчнои их расположения относительно этой точки. Установлено, что

Эффективность взаимодействия проводников с полем интерференции нелинейно, неоднозначно и глубоко сависнт от уровня от-нопения А^/А^. При этом вид закономерности изменения К&р с ростом величина Н%/Н£ зависит как от геометрии проводника, так и даншх волнполей, формируювппс лолэ интерференции.

* Одному и тому же проводнику в рассматриваемом поле интер. ференции соответствует; не одна диаграмма направленности, как ото имеет место в плоскопараллельных полях, а бесчисленное множество, определяемых данными волн полей, формируют:х полз интерференции, а также зоной результирующего,поля, в которой находится проводник.

Квазистационарное магнитное поле, сформированное полями со взаимнопересекагедемися фронтами волн, является неоднородным по уровни эффективности взаимодействия проводника с ре-ауяьтмрувдии полем.

, Установлено, что в рассматриваемом поле, в общем случае,

м

Gl

'У,В 4t0 -0,8 -0,6 '0,11 -0,2 о 0,2 01¡ 0,6 а8 /,0 «2

Рис. 2. Зависимость K&pj,Кот ллиш проводника (положения его в пространстве)

ЛЛЛ Afj/Л^« 0,99. I. — a¿ » 0; -0,025; З.-о- а^ ~0,05; 4. -*- ¿^ = -0,0X5; Ъ.ЪЦ » -0,25; 6.-и- Ql = -0,4; 7.-О- - -0,6; 0. ->- <7у== -0,8; 9. -1,0; . ю. = -1,025; U.a¿ «= -1,075; 12. Q¿ « -1,15; 13. Qj - -1,2.--H3<PJ---КЭ<Р2.

, где£ - время. Характер зависимостей зависит от уровня/Д/г^ , угла взаимного скоса фронтов волн, геометрии проводника.

Эффективность взаимодействия проводника с полем интерференции определяется его формой.

Нелинейность среды распространения рассматриваемого поля интерференции существенно влияет на эффективность взаимодействия проводника с полем.

Экспериментальная проверка установленных положений была прозедена путем исследования эффективности взаимодействия проводника с результирующим магнитным полем а воздушном зазоре асинхронного электродвигателя со скосом пазов. При этом была предусмотрена возможность плавного изменения уровня Ип/^! » изменения зон поля интерференции, в которой находится проводник и др. Результаты эксперимента качественно и количественно подтвердили данные теоретического анализа.

В третьей главе исследованы свойства электрических цепей, находящихся в квазистационарных неоднородных пересекающихся магнитных полях..

3 линейной среде при относительном перемещении зон результирующего мггнитного поля, сформированного волнами со вза-имнопересекающимися фронтами, и одновиткового электрического контура, ЗДС контура при заданном уровне отношения оп-

. рвделится как

Периодически изменяющаяся во времени эффективность взаимодействия электрического контура с результирующим магнитным полем является причиной возникновения значительной амплитудной модуляции ЭДС контура низкочастотным сигналом сложной форда,

являющегося функцией как геометрии контура, так и данных волн полей, формирующих результирующее магнитное поле.

Для суждения о спектре гарюнических составляющих ЭДС,' определяемых периодически мзменяющейся во времени эффективностью взаимодействия контура'с результирующим полем на ЭВМ . осуществлялось разложение зависимостей в ряд Эйлера-

Фурье с помощью интерполяционного процесса Эйткена-Лагранжа. Гармонический анализ показал, что зависимости Кэф^ в общем случае описываются сходящимся рядом, а состав которого входя? кулевая, четные и нечетные "гармонические составляющие. Амплитудный спектр модулирующего .сигнала является; функцией геометрических данных волн полей, формирующих результирующее, магнитное поле. - .• •': '*■;. -'

. ^дулкрующему. сигналу, соответствуют две'боковые, полосы ■ гармонических составляющих'ЭДС, частотный'спектр которых оп-, ,' ределяется частотным спектром иодулирующего.,^сигнала- В кривой. ЭДС контура генерируются как высшие, так и низшие гармонические составляющие в том числе к субгаркошки. Эти гармонические составляющие обусловлены не соответствующей модуляцией поля, а генерируются как результат взаимодействия контура с перераспределенным в пространства результирующим полем.

Нелинейность среды существенно я неоднозначно сказывается на гармоническом составе ЭДС контура, обусловленном зависимостью &эф(£).

Уровень всех , гармонических составляющих рядакроме нулевой, можно свести к минимум, если длина проводника (активной стороны контура) будет соответствовать О.^ = 1.0 .

Для контура, длина активной стороны которого соответствует значениям 0,05, влиянием ка кривую ЭДС гармонических составляющих, обусловленных зависимостью » во многих

случаях можно пренебречь.

• Зависимость с/К$2>(£У(/£ предстазляет собой периодическуо знакопеременную, сяожнуп по характеру изменения во времени функцию. Вид зависимое:;:с/^Сч.р^уД/Й определяется уровнем А^/Л^Г, углом влажного скоса фронтов волн полей , М>; длиной проводника, ориентацией проводника в' простракстзе.

Зависимости соответствуют дзе боковые по-

лосы гармонических составлявших ЭДС, частотный спектр которых определяется частотным спектром модулируссего сигнала.

Нелинейность среды распространения результирующего магнитного поля неоднозначно и существенно влияет на амплитудное характеристики частотного спектра исследуемых зависимостей.

. Результаты теоретического и экспериментального анализа свидетельствуют, что в случае влияния на величину 2ДС контура одновременно обоих слагаемых формулы (3) возникает зависимость форьы кодулируапего сигнала, помимо установленных факто--.ров для отдельных слагаемо:, от частоты основного сигнала. 3 области низк'х значений угловой частоты^ увеличение значений частоты основного сигнала соответствует тенденции сглаживания кривой моду.-л^тетго сигнала. При 157 р-^д/с форма кривой модулирующего сигнала определяется практически только первым слагаемым форели (3).

Влияние нелинейности среды распространения результирующего поля на модулирующий сигнал при одновременном воздействии на величину ЭДС контура обоих слагаешх фориугк (3) носит многоплановой, неоднозначный характер.

Потокосцепление обмотки статора мапита с результирующим магнитным потоком могло определить как

где ^ - потокосцепление обмотки статора с ее потоком рас-

сеяния; потокосцепление обмотки статора с потоком взаимоиндукции машины Ф0

На основании (4)

где Ьд - полная индуктивность обмотки статора; Ь^^- индуктивность, соответствующая потоку рассеяния обмотки статора;

Ь/^ индуктивность бзаиыоикдукции,. соответствующая потоку взаимоиндукции.

Из сопоставления формул (1)-(5) следует, что коэффициент входит в состав индуктивности , которая в свою очередь входит в состаз полной индуктивности . Аналогично можно показать, что коэффициент входит в состав полной

индуктивности обмотки ротора 1*22- Следовательно, при заданной геометрии электрических цепей, индуктивности обмоток асинхронной машины со скосом пазов нелинейно и глубоко зависят от данных волн полей, формирующих результирующее поле в воздушном зазоре машины и, в частности, от отнопения намагничивающих сил обмоток (¿¡/^ » зависящего от токов в обмотках малины.. В соответствии с действующей классификацией, электрические цепи, параметры которых существенно зависят от токов, являются нелинейными.

В общем случае, в линейных электрических цепях с током и без тока, находящихся в распространяющимся в линейной среде результирующем квазистационарном магнитном поле, сформированном полями со взаимнопересекавиимися фронтами волн, наблюдается целый ряд явлений принципиально невозможных, в линейных цепях, а именно;

амплитуда выходного сигнала непропорциональна амплитуде входного сигнала вследствие амплитудной модуляции выходного • сигнала; при плавном изменении параметров входного сигнала мо-

:тст иметь место практически скачкообразное лз^энение выходного сигнала; при действии на входе цепи синусоидального сигнала з выходном сигнале возникают дополнительные полосы гармонических составлявших, отсутствующе во входном сигнале; в обсзм случае, изменение частоты входного сигнала приводит к изменению характеристик частотного спектра выходного сигнала, а также другие явления.

Установлена системная трехмерная взаимосвязь электромагнитных параметров электрических цепей под током, находящихся в рассматриваемом реэульигругаазм полз и участвуших з его формировании, и параметров волн полей, формирующих результирующее магнитное поле. Результаты проведенного анализа дают возможность классифицировать электрические цепи, находящиеся в результирующем магнитном поле, сформированном волнами со взаимно-пересекаюсяиися фронтами, как, в сбпсм случае, нелинейные электрические цепи.

Глава четвертая посвягена изучении проблемы магнитных измерений в результируспем квазястчционарном неоднородном «агнитном поле, сформированном в сл.чя'я; со Езаякнопересокад;:;!-мися фронтами (применительно к магнитным язмерен'-'ч:! в воздушном зазоре асинхронных катин со скосом пазов, работсюз'х пол нагрузкой, с применением индукционных преобразователей).

Показано, что при разработке конструкции индукционного измерительного преобразователя учет только градиента схаг.лр-ного поля значений индукции рассматриваемого результирующего магнитного поля, как это принято в настоящее время, не достаточен - необходим учет всех особенностей распределения в пространстве трехмерного результирующего магнитного поля,

Установлено, что каждой зоне результирующего магнитного поля соответствуют, при заданном уровне отношения индукций

полей, формирующих результирующее полоВ2(В,, свои закономерности изменения величина магнитного потока фа и наводимых им ЭДС в функции геометрии актизной части сторон индукционного преобразователя.

Результаты исследования дали возможность математически• описать зависимость точности магнитных измерений в рассыатри-ваеи;х полях от параметров волн полей, формирующих результирующее магнитное поле, и геометрических данных индукционного преобразователя.

Проведенный анализ показал, что в рассматриваемых магнитных полях точность магнитных измерений с использованием плоских индукционных преобразователей определяется не.столько суммарной длиной провода-обмотки,. как ото считается в настоящее время, сколько размерами, формой активных сторон преобразователя, ориентацией их в магнитном поле.

Полная длина провода одювиткового плоского индукционного преобразователя без ферромагнитного сердечника, сконструированного на основе проведенных исследований в десятки раз болыпз рекомендуемой в настоящее время, что обеспечивает резкое поЕЫиение чувствительности преобразователя при достаточном уровне точности магнитных измерений.

Точность магнитных измерений с использованием систем ичцукционных преобразователей в пределах.зоны результирующего магнитного поля ограниченной длины, определяется не только индукционным преобразователем, находящимся з наиболее слокной по характеру пространственного распределения области результирующего поля, но совокупностью магнитных измерений всех индукционных преобразователей, входящих в систецу.

Для всего диапазона скольяешй з двигательном регзшэ асинхронных меп;:н со скосом пазов, и всего возможного дкапа-

зона значений, скоса пазов, для магнитных измерений в воздушном зазоре асинхронных малин со скосом пазов может блть рекомендована измерительная система из пяти последовательно располо- • женных в аксиальном направлении раз.'ых плоских пассивных индукционных преобразователей без ферромагнитного сердечника, активные стороны которых сориентированы вдоль оси волн поля напряженностью И/,

При малых значениях угла сдвига по фазе векторов ЦЦС F¿ и минус Рп (менее 2 эл.град.) и высоких значениях отнопения//^//^ (0,97 и выше) целесообразно использование измерительной системы, состоясей из четного числа индукционных преобразователей ( Д/ = 4, в некоторых случаях N = 2), как обеспечиваютцую тем большую точность магнитных измерений, чем выше уровень отношения /"^/Ь^ (рис.3).

Разработана методика расчета системы плоских индукцион-щх преобразователей для магнитных измерений з воздушном зазо-' •ре асинхронных малин со скосом пазов, работавших под нагрузкой, при этом удалось снизить в несколько раз число преобразователей, зхсдящих в систему.

Рассмотрена проблема применения плоских пассивных индукционных преобразователей в качестве первичных измерительных преобразователей в микропроцессорных системах Е2.:торного управления асинхронными электроприводами.

Разработана теория и практика магнитных измерений в "мертвой" зоне рассматриваемого поля.

Пятая_глава посвящена разработке теории, методики расчета асинхронных малин со скосом пазов, как развитие теории, методики расчета асинхронных малчн на базе основной научной концепции работы.

Разработка теории асинхронных мачтн со скосом пазов осуществлялась на основе отказа от ряда допущений, введенных

io 20 30o 0 1° 20 за § О

to го зоож.арл.

20 О^жчрод.

R:c.3. Уровень погрешности магнитных измерения для измеритель на систем = 0,1). I = 0,8; 2. H J И, = 0,9;

в теория электрических магин з иачлль:кй период ее стаксзлени л вследствие недостаточности сведений и слабого развития вычислительной техники. Из них основные:

1. Отказ с? допущения о том, что результирующее магнитное полз основной гармонической составляло:! по сзопм параметрам но изменяется вдоль оси пазоз обмотки статора со всех ре-яглмах работы казикы. 3 математической модели мсеи;-! будет учтено реально существующее трехмерное результяругщзе магнитное полэ.

2. Учет в математической модели реально существующего результирующего магнитного поля выявил необходимость отказа при записи системы уравнений от допущения о том, что электромагнитные параметры обмоток и параметры волн полей, формирующих результирующее магнитное поле мащины, ззаимокезависини. В рассматриваемых магнитных полях имеет место глубокая трехмерная системная взаимосвязь электромагнитных параметров обмоток малины и параметров зог.н полей, формирующих результирующее магнитное поле машины.

3. Отказ от допущения о том, что в асинхронных малинах со скосом пазоз имеет ыесто совпадение плоскостей, определяющих з аксиальном направлении геометрическую и злектромагниткуз симметрии малины (рис .1).

4. Отказ от допущения о том. что результирующее магнитное поле машина со скосом пазов может б-мть подразделено к:-> два поля: неизменное по своим характеристикам вдоль оси мгея-ш и определяющее величину электромагнитного момента, а так-7.в переменную его часть,-определяющую уровень рассеян:**:

кк, обусловленный скосом пазоз. Отказ от этого допущения основан на том, что оно не соответствует физике электромагнитных процессов, имеющих место з игпикэ5 к, кгл следствие, может

привести к опибкам з расчетной практике.

3 асинхронных малинах со скосом пазов пространственное несовпадение плоскостей, определяветс в аксиальном направлении симметрию геометрии малины и симметрию элехтроиагнитних процессов, приводит к возвдкковениа дополнительного.электромагнитного усилия меяду контурами с токоа обмоток к, как следствие, дополнительному взаимному пространственному скецению этих контуров. Дополнительное смепение контуров изменяет энергию поля в Еоздуаном зазоре малины, изменяет электромагнитные параметры, выходные характеристики.малины. Уровень взаимного снесения контуров является функцией данных геометрии машины и данных волн полей, формирующих резуг.ьтирутаее магнитное поле малика.

Установлены закономерности изменен:«? основных электромагнитных величин асинхронных машн оо скосом пазов, определяете результирующим магнитным полем основной гармонической составляющей .

Ка основании (I), (2) формула для коэффициента скоса пазов обмотки статора записывается с учетом насысекпя стали мавдш на пути основного потока следующим образом

Кск{=-

0.5 . {

софгсЦ у

0,5 л

ггО,5

'с/х

Slnfazck sb(V+ßc*x) )

{ Q5

( \ thfi + к3- z*cos(0+ßcKZ$F^dz/;

В (6) - К =FjF; > fQO ~ малшщ в режиме идеального холостого, хода (в относительных единицах); О - угол сдвига по фазе ВДС Fr и минус; Рс,к~ У145® окоса пазов.

Отдельные результаты анализа отражены на рис.4. На рис.4 коэффициент КСК2 ~ коэффициент скоса пазов обмотки ротора. Теоретический анализ и эксперимент свидетельствуют о том, что для асинхронных машин со скосом пазов зависимости Kcf</ ~<f{ßcK)

KcHs-ftPcx}' полученные с учетом реально существующих особенностей электромагнитных процессов, описываются системами кривых, при этом кадиая из кривых, входящая в систему, определяется совокупным влиянием как данных геометрии машины, таз? и параметров волн полей, формирующих результирующее магнитное поле малину. При заданном значении ßc« двигатель по мере изменения скольжения переходит с одной кривой на другую в связи с зависимостью от сколькения данных волн полей, формирующих результирующее магнитное поле.

Обмоточные коэффициенты, коэффициент приведения параке?-ров вторичной цепи к первичной в асинхронной малине со скосом пазоэ описываются системами кривых. При этом каждая из хрихых, входящая в систему, определяется совокупным влиянием как данных геометрии ыаииш, так и данных зол к полей, формирующих результирующее магнитное пола малины.

В асинхронных машинах со скосом пазов электромагнитные параметры обметок и параметра волн полей, фориирувщкх резуль-

О до № 270 360 Ях^лграё.

Рис»4» Зависимость Кскс обмоток асинхронной машны от угла$СК и уровня отношения. а)^ =¿7°; б) = 3 эл.град. 1.К =0,99; 2. К =0,97; З.К =0,93; 4.К = 0,9; 5.К «0,8; 6. по суэествуюцим представлениям.

тирующее магнитное поле малины, находятся в трехмерной системной взаимосвязи.

В рассматривавши машинах установлено явление электромагнитной лультилликация скоса- пазов, выракавщееся, в частности, в возможности выхода значений на восходящую ветвь зависимости — при углах360 эл.град, и одновременном повышении уровня энергии магнитного поля, что особенно проявляется приЩ/?> 3 эл.град, (рис.1, рис.4).

Величина результирующего магнитного потока основной гармонической составлявшей в воздушном зазоре асинхронной машины со скосом пазов является функцией, в частности, как данных геометрии ыашны, так и параметров, волн полей, формирующих ре-зультирующре магнитное поле. В общем случае, увеличение угла скоса пазов приводит к усилению магнитного потока результирующего магнитного поля основной гармонической составляющей машины. Величины ЭДС обмоток асинхронной малины.со скосом пазов, наведенные результирующим магнитным полем основной гармонической составляющей, зависят как от данных, в частности, геометрии машины, так и параметров волн полей, формирующих результирующее магнитное поле.

Экспериментально изучены поля пространственных высших гармонических составлявших в воздушном зазора асинхронного короткозамкнутого электродвигателя со скосом пазов, работавшего под нагрузкой. Установлено, что, в отличие от результирующего магнитного поля основной гармоники, поля высших гармонических составляющих в воздушном зазоре машины с ростом скольжения существенно не перераспределяются. Причиной этого является низкое значение уровня отнопения ВДС^.//^. , формирующих результирующее магнитное поле„

На-базе основной научной концепции диссертации разрабо-

тана математическая модель, описывающая электромагнитные процессы в асинхронной калине со скосом пазов, ^тематическая модель представляет собой нелинейную систему трансцендентных интегральных уравнений., позволяющая осуществить, трехмерный системный анализ электромагнитных процессов в асинхронном двигателе при любом значении скольжения.'Для рспе;ыя система уравнений был применен итерационный метод Ньютона, как давший лучший результат, по сравнении с другими-слтцествуюетми, по • . времени счета на ЭВМ.

Признаком реиения системы уравнений является стабилизация величины дополнительного, электромагнитного.усилия, -действую-' сего между контурами с током обмоток.машины, по мере измене- . ния взаимного пространственного положения рассматриваемых контуров. •--"'•'. : - _ • V ■

Разработана методика расчета асинхронных малин со скосом-пазов, как развитие современной.методики расчета асинхронных мапхн на базе основной научной концепции работы. В основу ые-; тод:!ки расчета положена изложенная выше математическая модель, описывающая электромагнитные процессы в асинхронной мазине.со . скосом пазов; методы расчета основных и добавочных потерь з стали и меди малины, учитывающие трехмерное распределение результирующего магнитного поля основной и выспих гармонических составлявших, влияние на электромагнитные процессы явления электромагнитной мультипликации скоса пазов; пространственного, несовпадения плоскостей, определяющих■в аксиальном направлении геометрическую и электромагнитную симметрия мешида и др. При этом, в частности, при расчете потерь от поперечных токоз, учитываются не только потери определяемое высщими гармоническими составляющими, но также потери от поперечных токов основной гармонической составляющей.

Штата дтес?р.<т посвяцвяа теоретическому а экспериментальному . ясслэдозаяив модафакацай'асвнхрочшпс электродвигателей, основзя-• нах на явлениях, гдезлщи место в асгпхронппх мапанах со скосом па-зоз.' .'-.'"

Установлено, что совокупность электромагнитных явлений, лмеэ-щах место в асянхрснпнх мапанах со скосом пазов, обусловливает , для 2сох ицезцах место в машинах урозной отношения п зна-

чений углов. О в /диапазоне^ ¡¿Д^ ¿- 30 эл.град. ухудшение . злектрокоханачосхлд характеристик. Диапазону значений 30

эл.град.-а.уровня р» . 0,9; £= -3 эл.град. стзечаот со-

вокупность электромагнитных явлений, прежде всего язланзе элактро-■ магнитной мультипликации скоса пазов, улучшавшее элактромзхЕНДче-••. скде.хграктарзстакя мазаны,, прэтом чем выше уровень , мень-

ше задачина угла ',тем при ывнызк значения угла £}ск происходят улудзенде характэрдстпк йашшы.

. Зазгсамость С0С-Р0№.ная в относительных едини-

цах, описывается на одной кризоЗ, а системой кривых, газдая из которых определяется совокупны:.?'"вляявлэа давних гаекзтрия машины п параметров волн долей, • фоциарупци результпрукшое ыагногнсэ пола 'касанн (рг.с.5). Кадия дз. зависимостей М-'РСРск) зосходедззэ часть, ваход ка хоговуэ является йушшдей урозной

- Прозэденнне дсслэдоЕачяя докаг-аля возкожаость и целесоойраз-ность создааля па основе электромагнитных явленна, Елапгах место а асиндрсвнвх казанах со скосом пазов, модификация. асдигронных эязкзродвагаталей. о ■уцучдэнааэд дусягавп, здброакустачоскиш зарагтвряошкамл. Дан'мгах-двигателей в режиме пуска уровень •> 0,9; 3 эл.град.; 30 эл. грая.

Устапозлено, что вдоль оса ь'дякаы со скосом пазоз, работаэ-сэз в зона номинальной нагрузил, можно выделить дзо примерно

Л

а 0,8 ОМ

0 1, 1/ (и /1 /

} И И

1 ть /3

! / / 1

\\nT--7 и / ' 7-4/

ш /

те /

Ч\ч 7 * -

I М/ 1 1

л

Мл=0

О 1/5 90 ¿55

Зб ОМ 0,2

И •зЛ (з Д

N ! / г

к к Ч / /

V о \ ь /

\ лих /

4? \ \] 5 J /

N \ 1 Ч у

\ у \ N / / \

О 45 90 135 уЗщзл.фад.'

Рис. 5. Зависимость отнопения ¡Ч/М^З^^ О от у г т.е.ро^

в)0 = I эл.град.; 3 эл.град.; €)& = 7 эл.град; 15 эл.град. 1.^//5=С,99; 2.^/^ = 0,97; С.93; = 0,9; = 0,0.

---супестэующее представление, --- большее

значение О , - меньшее значение О .

равные зоны, соответствующие полонено длиеы пакета стали кащш -зону поганенного значения гезузгтарушего магнитного потока основной гармонической составляющей, значений COS í'п по сравнении с той .та машиной без скоса пазов (для заданного значения скольге-ния) а зону понвжонг.»:* значений потока и COSf^. Здесь % -угол сдвига по фазе тока J2 относительно ЭДС • Одновременно зоне повышенных значений потока и COS соответствует? поеу-шенпсе значение коэффициента , пониженное значение приве-

денных значений активного, реактивного и полного сопротивлений обмола ротора (рас.б)..

Установлено, что половина длины мгтик со скосом пазов, обла-дашая повнашшаа эяектромагадтшми. параметрами имеет, как правило, повкпэнноэ сцепление обмоток с розультдрупззм магнитным лого-ком в зазоре при всох значениях скольжения, пониженной величиной приведенных значений активного, реактивного п полного солротивло-ний обмотки ротора. В связи с этим целесообразно, с точка зрения повышения величины электромагнитного момента матн^п при заданном скольгвши; выполнение взаимного. скоса пазов лигз на части детш се пакета стали.

- Приведено экспериментальное исследование опытных партий асинхронных электродвигателей о частичном сг.осом пазов с фазЕцм а короткозаккнутш роторами.

Теоретическое и эхсперзиентальпое исследование показало, что у асинхронных электродвигателей со скосом пазов на длизе 0,3-0,5 обпей длина пакета стати прз рационально вобранной галичане угла скоса пазов (в диапазоне 11*35 эл.грап.) происходит улучшение электроиеханичэскпх и виброаяустичэских характеристик.

Разработана изтодака расчета асинхронных электродвигателей с частичным скосом пазов.

Кск| Хек 2 10

0,999

0,998

0,997

0,996

0$951

м ■

\KaaJ-

0,98

О,% Щ

0,9Я

эл. ярад.

80

60

НО

0$\ го

о,г о,ц о,б

Рис.5. Распределение электромагнитных параметров вдоль оси

двигателя Рнш « 2,2 кВт;; р * 2 (Д:^-0,3491 эд.рад.) при номинальной нагрузке.

значение ф^ в режиме V -холостого хода; 2,2* ; 3 - ось волны

А-<СК{ у 5 ~*скг ):'6

I, 2'-дяя двигателя с А « 0. \

- 35 -

ОСНОВНЫЕ РЕЗдашн и выводы

Развитие теории а практика электромашиностроения, задачи, поставленные перед отраслью, экономикой страны, выдвинули на повестку дня вопроо об отказе, аа базе фундаментальных исследований, от рада допущений, введенных в теорию электрических машин в начальный период ее развитая вследс*вие ограниченности как сведений, тая а возможностей вычислительной техника.

Поставдеяшге в диссертации задача реиалиоь в рамках одной дала - разработка яаучанх основ трехмерного системного анализа электромагнитннхпроцессов, шеищах место в асинхронных каганах со скосом пазов и поиска на этой базе электромагнитных резервов совершенствования асинхронных машин; Разработанные научные осно-ш анализа и вскрытые электроаыаитные резерва нашли себе при-ыэнениэ прапроеятироваявд'сери&шх асаягрояных электродвигателей различиях модификаций н яра создавай новях модификапай асинхронных машин. /

Получена сладувдгэ основные выводы а результаты. I. Проведаннсэ теоретическое а экспериментальное исследона-sae позволяло: ; v;

■, разработать научную еонгопцею о трехмерной системной взаимосвязи элехтроаатнатнах параметров обмоток асинхронных машин со скосом пазоэ И параметров волн полей, фоширушах результирующее магаитзов пода иавана;

разработать теорию электрических цепей з рассматриваемых полях; ■■..'.-,".

разработать теории магнитных измерений в рассматриваемых полях с применение« индукционных преобразователей, разработать соответствующие средства, методы а расчетные методики;

установить закономерности изменения основных элэнтроматаит-ных величин, определяемых результирующим магнатннм полем асин-

гроаяой мапиня со сксссм пазов;

разработать теорагэ я иотоддку расчзта асинхронных катал со скосом пазов, как развитие тоордд и котодака расчета асинхронных капан на базе основной научной концопша работа;

разработать конструкта а методику расчета модафакащй асинхронных дзггатвлей, основанных ка электрокагнатнЕХ явлениях, клещах касто в гсгзхрсннкх ыадпшах со.скосом пазов.

2. Б квазасзапасваряом магнитной поле анторферонпда, сфопи-розанном поляки со взаимнспересвжаэишяхся 'фронтаки вола, эффок-тавкость взаимодействия проводника с полем дЕтерфераЕцаа нелинейно д глубоко заЕИсат ог геометрических параметров .волн полей, форетрухпах результирующее поле, гесшгричэсках данных проводалха.

Рассматриваемое квазисташонарноо неоднородное магнитное поле является неоднородном до уровню эффективности взадмодейстзая проводника с результгрухвам полем. . .

Дгаграгл'л. направленности проводника в поле интерференции, в оозем случае, является функплей геоиетраческах данных проводника я во,'ш дачей, формирующих рэзультирудаеэ пате.

3. 3 злэктраческах падях, находящихся в рассматриваемых ре-

■ зультарушмс квазастащонаршх ь'агнатнкх полях возникав? яглзная, которые црангшшально ве могут клеть места в лилейных данях (не-ланеЫая а неоднозначная зависимость амплитуд входного и выходного сигналов, возможность скачкообразного изменения и др.).

Индуктивность элвхтрачесгацс цепей, находящихся в рассматриваемых полях, нелинейно в неоднозначно зависит от совокупности ряда одновременно действу щах факторов (параметров волн, форка-рутешс результирующее кагнитное доле, геометрии проводников активной часта контуров, магнитных свойств среда).

Установлена системная взаимосвязь индуктивности злегггрпчэ-сгох цепей, находящихся з расстригаемом результирующем магнитном поле, л параметров золн полей, форгирующих результирующее магнитное пола. Результаты проводэнного исследования дают возможность хлассифицаровать электрические цепи, расположенные в результирующем магнитном голе, сформированном волнами со взаимноотре-секакшгшся фронтами, как, в общей случае, нелинейные электрические цепи.

4. В рассматриваемом результирущем квазистадаояарном магнитном пахе электрические параметра яатушк индукционных измерительных преобразователей загасят от параметров волн поагей, форми-рущциЕ результирующее доле.

Результирующее Езазастационарноэ магнитное поле, сформированное полями со взашднспересэкащтися фронтами волн, является неоднородным по уровни точности магнитных измерений с использованием одной и того яэ индукционного преобразователя.

Разработана методика расчэта плоских матовиткокпс индукционных преобразователе!} конечннг размеров, предназначенных для магнитных язаврзнай в рассматриваемых магнитол полях, пе требующих усиления вшсодаого сигнала.

Разработана методика расчета систем плоских индукционных измерительных преобразователей для магнитных измерений в воздуп-поа зазора асинхронных малая со скосом пазов, работающих под нагрузкой» При этои удалось снизить з несколько раз число преобразователей, входящих з систему.

5. Разработана теория асинхронных машин со скосом пазов как развитие теории асинхронных ши на базе основной научной концепции' работа.

Установлена закономерности изменения основных электромагнит-

ншс величин, сщхздаляеинх рэзультирудам шгнитным иолам основной гармонической составляющей асинхронной мапаян со скосом пазов.

Обмоточные коэффициенты, коэффициенты скоса пазов ^ск^ • ^скч, коэффициент приведения параметров вторичной цепа к первичной в асинхронной .малине со скосом пазов описываются системами кривых, при этом каядая из кривых, входящих в систему, определяется совокупным влиянием как данных геометрии машины, так а параметров волн полей, сортирующих результирующее магнитное поле машины.

В асинхронных машлах со скосом пазов плоскости, определяющие в аксиальном направлении симметрии геометрии машины и симметрию электромагнитных процессов, в общей случае, не совпадают, что-приводит к возникновению дополнительного электромагнитного усилия между контурами с токами обмоток и, как следствие, дополнительному взаимному смещению этих контуров. Дополнительное смещение контуров изменяет энергию поля в воздушном зазоре машины, изменяет электромагнитные параметры а выходные характеристики малины.

В асинхронных калганах установлено явление электромагнитной культипли;ации скоса пазов, выражающееся, в частности,''в возможности выхзда значений Кс>( на восходящую ветвь зависимости

РС^ск) ЯР* углах рск 360 эл.град. и одновременном • повышении уровня эаергаи магнитного поля, что особенно проявляется при 0,9; 3.эл.град.

Разработана математическая модель электромагнитных процессов асинхронной мадипы, учитыважзая вскрытие в процесса анализа явления а закономерности.

Разработана методика расчета асинхронных "-я™и со скосом пазов, как развитие современной расчетной методика на базе основной научной концепции работы.

6. Дтя асинхронных макин диапазон значений ¿7 -с ^ 30 эл.

* СК

град, отвечает ухудшению электромеханических характеристик, обу-

словленное электромашатшмз явлениями, амапшаи место в машинах со скосом пазов; зоне значений 30 эл.град, и уровня

/£//¡^7 0,9; 0 ±. 3 э л .град, отвечают электромагнитные явления, улучшашие электромеханячесхне характерасгшсн машнн, причем чэн вше уровень отношения , кайле велгаша угла & , тем

Л ¿

пря коныдах значениях угла _/Зск происходит улучпенне характеристик ыапшн.

Зависимость Д^г » построенная в относительных еди-

ницах, описывается не одной кривой, а системой кривых,, каядая из которых определяется совокупным вдкяшюы данных геометрия машина а параметров волн полей, форлруазддх рэзультирушэа ыагнгтяое полз.

На основе электромагнитных явлений, шеших место в асинхронных машинах'со скосом пазов, возможно создаете модифияадаи асинхронных электродвигателей о улучшивши пусковыми характеристиками. Для этих двигателей в реашэ пуска уровень > 0,9; & 3 эл.град. 30 эл.град.

Установлено, что в асинхронных ыашвах со скосом пазов, работавши: под нагрузкой, всегда с^иэствует вдоль оса маканы зона поназенных значэнаЗ элактрсмашатных параметров, занпиагсая примерно половину длины пакета стала каяашн.

Обоснована возможность создания на базе электромагнитных явлений, клегних ыосто в асинхронных штанах со сксоом пазов, модификация асанхрошшх злохтродвигателзй с часгачнкм скосом пазов, обладашгс улучаеншая элэятромбханлчэснимз ваброаяу тиче-сяпмд характеристиками. Диапазон рациональных ззачона!^ 0,5 ^^ 0,8; И^Д^ 35 эл.град.

Разработана методика расчета асинхроннах малин о частичным сносом газов, базирующаяся на основной научной кснцэяпдв работы.

П5БЛШШЩ ПО ТЕМЕ ДОСЕИЗДЩ

1. Макаренко Д.З.- Экспериментальное исследование аксиальных усилия я асинхронных электродвигателях со скосом паоов. //Электротехническая промышленность. - 1967. - Вып.277. - С.3-4.

2. Макаренко Д.З. Экспериментальное исследование магнитного поля в асгяхронной кашне со скосом пазов // Электротехническая промышленность. - 1967. - Бал.292. - C.9-I0.

3. Макаренко Д.В. Экспериментальное исследование аксиаяьннх усилий в судовых электродвигателях. //Судовые машины а механизмы. /Одасск.ин-т инж.мор.флота. - 1957. -Выл.1. - C.I89-I96.

4. Макаренко Д.З. О зубцовсы рассеянии электрических машн. -//Электромашиностроение а электрооборудование. - 1967. -

Вып.5. - С.20-29.

5. Макаренко Д.В. Особенности расчета магнитного поля судовых ' электродвигателей со скосом пазов. //Судовые машины и механизмы. /Одэсск.ин~т Ш5.кор.флота. - 1968. - Вып.2. - С.289-296.

6. Макаренко Д.З. Об аксиальных усилиях з электрических ые.шах со скосом пазов. //Электрсшшаностроениа и электрооборудование. - 1969. - Вап.7. - С.75-83.

7. Макаренко Д.В. До розрахувку втрат в1д пояеречнпх струыХв в асанхроанах двигунах. //Енергетаха. - Одаса. - 1969. - С.24-29.

8. Макаренко Д.В. К вопросу о добазочных потерях в судознх асан-зрсннкх электродвигателях. // Судошэ ыягдн« а механизмы. /Одэзсн.ин-т анх.ыор.фдота. - 1970. - Выл.3. - С.258-267.

9. Захаров М.К., Макаренко Д.З., Суховой А.К. До питания про гармон!чнай склад е.p.c. обмоток аскнхронвих машин. //Электро-малааобудування I ЕлектрообгадзанЕЯ. - 1971. - Выд.13. -

С.55-58.

10. Уакаренко Д.В. К вопросу о матнитомеханачвских потерях в судовых асинхронных наганах. //Судовые иавинн и механизмы. /Одосск.

пн-т 2НЗ.мор.флота. - 1371. - Вып.4. - С.265-272. II,. Макаренко Д.В, К вопросу ьыбора величины скоса пазов в асинхронных электродвигателях. /Л!атерпата научной конференции молодых ученых /Одесск.ич-т Епк.мор.фяота. - 1971. - Бып.2. -С.231-233.

12. Захаров М.К., Макаренко Д.В., Сухоцкий А.К. К расчету моментов высших гаршзчоских в асинхронных машинах. //Электромашиностроение и электрооборудование. - 1572. - Вып.14. - С.79-83.

13. Макаренко Д,В, К расчету коэйбицаента скоса пазов асгахронных машин. //Электромашиностроение а электрооборудование. - Ш72. - Вия,14, - С.83-89.

14. Макаренко Д.В. К расчету величины переходного сопротивления в асинхронных электродвигателях. //Электромашиностроение и электрооборудование. - 1972. - Зшт.15. - С.93-97.

15. Макаренко Д.В. Высшие гармонические в асинхронных машинах. //Электромашиностроение и электрооборудование. - 1973. -Вып. 17. - С.66-73.

16. Макаренко Д.В., Кочэнко Б.С., Чэк А.Б. Исследование тепловой несимиэтриз электрических манпн со скосом пазов. //Электрсма-шиностроенао я электрооборудование. - 1973. - Вып.17. -

С.38-104.

17. Макаренко Д.В. К выбору двигателей электроприводов подъо;.по-транспортного оборудования морских портов. //Морские порты. -1978. - Внп.П. - С. 106-109.

18. Макаренко Д.В. Исследование эффективности взаимодайствая проводника с электромагнитным полем интерференции. //Лзв.вузов. Электромеханика. - 1985. - а 8. - С.23-30.

19. Макаренко Д.В. К измерения индукции розультирущего переменного магнитного ноля. // Техническая электродинамика. - 1985. -Л 4.-- С.96-101.

20. Макаренко Д.В. К вопросу о сцеплении обмоток асинхронной машины с рэзулсгирушим магнитным полем. //Электромашиностроение и электрооборудование. - 1985. - Внп.39. - С.75-82.

21. Макаренко Д.В. Экспериментальное исследование эффективности взаимодействия проводника с результирующим магнитным полем. //Теоретическая электротехника, г- 1986. - Вып.40. - C.6I-69.

22. Макаренко Д.В. Экспериментальное исследование возможности повшення КПД крановых асинхронных электродвигателей. //Вопросы проектирования и эксплуатации инженерных сооружений и оборудования портов: Сб.науч. трудов Одесск.ин-та ш. ыор. флота. -М.. IS86. - С. 137-140.

23. Макаренко Д.В. Гармонический состав ЭДС проводника в результирующем магнитном поле. //Техническая электродинамика. -1987. - № 2. - С.21-27.

24. Макаренко Д.В. Об эффективности взаимодействия проводника о результирущиы электромагнитным полем. // Изв. вузов. Электромеханика. - 1988. - X 5. - С.21-28.

25. Макаренко Д.В. К исследованию магнитного поля асинхронного электродвигателя со скосом пазов. //Электромашиностроение и электрооборудование. - 1989. - Вып.43. - C.I2I-I28.

26. Макаренко Д.В. Закономерности изменения электромагнитных величин при скосе пазов асинхронных машин. //Техническая электродинамика. - 1989. - * 4. - С.73-80.

27. A.c. 655036 СССР »И-31%02 К 17/02. Асинхронный электродвигатель. /Макаренко Д.В. - Ä 2405289/24-07; Заявлено 21.09.75; Оцубл. 30.03.79. Бол. 6 12//Огкрытия. Изобретения. - 1979.Л 12. - С.206.

28. A.c. 7S6998 СССР.1И!3Й02 К Г7/02. Асинхронный электродвигатель. Д!акареако Д.В. - Л 2678I27/24-C7; Заявлено 25.10.78; Опубл. 15.01.81, Бш. У- 2//0ткрития. Изобретения. - 1981. -

а 2. - С.238.

29. A.c. I7I29I0AI СССР. 01 ЗЯ/02. Индукционный преобразователь для магнитных измерений в воздушном зазоре асинхронной машины. /Макаренко Д.В. - Л 4652821/2Г; Заявлено 20.02.89; Опубл. 15.02.92., Бюл. Л 66 //Изобретения. - 1992. № 6.

30. A.c. I8I0850 СССР. 01 33/00. Индукционный преобразователь для магнитных измерений в воздушном зазоре асинхронной машины. /Макаренко Д.В. - X 4898828/21; Заявлено 02.01.91. Опубл. 23.04.93., Бш. & 6 //Изобретения. - 1993. - 5 15.

31. Захаров М.К., Макареако Д.В. Влияние скоса пазов на электромагнитные и электромеханические характеристики асинхронных к.з. электродвигателей. //Ёбилейна научна сессия /Высш. маши-ноэлектр технич. ин-г, Высш. народное военно-морское училище Н.И.Валцарова. - НЕБ, Варна, 1970. - ТЗ. - C.I49-I62.

32. Макаренко Д.В. К расчету параметров схема замещения вторичного тока асинхронных машин. /Одесск.ин-т инж.мор.флота. - Одесса, 1984. - 12 с. - Деп. а 3/0 "Мортехинформреклама", В 326 мф-Д34.

33. Макаренко Д.В. Экспериментальное исследование распределения результирующего магнитного поля в зазоре асинхронных электродвигателей. /Одосск.ив-т инж.кор. флота. - Одесса, 1984. -

21 о. - Деп. в В/О "Моргезинфориреклама", В 367 м$-ДВ4.

34. Макаронко Д.В. Коэффициенты скоса пазов судовых асзнхронвнх машин. /Одесск.ин-т иЕ5.ыор.флота. - Одесса, 1989. - 17 с. -Деп. а В/О "Мортехинформрекяама" Л 1005-иф.

35. Макаренко Д.В. К расчету параметров вторичной пеги судовых асинхронных машин со скосом пазов. /Одэсск.ин-г инж.мор.флота. -Одесса, 1989. - 10 с, - Деп. в В/О "Мортехивформреклама"

. 1004-мф.

36. Захаров Ы.К., Макаренко Д.В. Потери и моменты от поперечных tokol шсших гармоник а асинхронных электродвигателях с ко-

роткозазяснутым ротором. //Тезисы докладов 2-Й республиканской' межвузовской н аучно-технпчвской конференция ПО элактротахви-ке. - Днепропетровск, 1969. - С.35-36,

37. i'/лкаронко Д.В. К вопросу о причинах нёлздайноста электрических пеней. //Тез.докл. Ш Международн. симпозиума по теор. элактротехн. - Ь!.. IS85. - С.92-93.

38. Макаренко Д.В. Электрические цепи в пересекающихся неоднородных магнитнкх полях. //I Всесоюзная конференция по таopeт. электротехнике. /Тезисы докладов и сообщений. - Ташкент, 1937. - C.I58-I6I.

39. Захаров М.К., Макаренко Д.В. Закономерности изменения электромагнитных величин асинхронных машин со скосам аазов. //Все-соозная конференция ж 100-летию изобретения трехфазного асинхронного двигателя (современные проблемы электромеханики) /Тезисы докладов. - М., 1989. - С.52.

Лиушй вклад автора: В работах, написанных в соавторстве, ¡9, 12, 1£, 31, 36, 3s] автору диссертации принадлежит ведущая роль, которая заключается в постановке задач и исследования, определения теоретических и экспериментальных положений для решения этих задач, подготовке выводов и редактированию.

Соискатель

Макаренко Д.В. Электромагнитные параметры асинхронных машин со скосом пазов.

Дисертац{я на здобуття наукового ступеня доктора техМчних наук за спецгальн!стю 05.09.01 - електричн1 маиини. Гнститут електро-динам!ки НАН Укра'1'ни, Ки1в, 1994.

Захищаеться 35 наукових праць i 4 авторських св1доцтва, у яких м!стяться теоретичнг та експериментальн! досл1даення наукових основ трим!рного системного анал!зу електромагн!тких процес!в, що мають м1сце в асинхронних машинах at скосом пазtв. Обгрунтовуеться можлив!сть створення модиф{кац!й асинхронних електродвигун1в, як! базуються на електромагн!тних явлениях, до мають Micqe в асинхронних машинах з! скосом na3i в. Резуль-тати роботи застосован! при проектуванШ сер1йних асинхронних електродвигун!в р!зних кодиф1кац!й та при магн!тних в1:м!рюваннях. Ключов{ слова:

трм.прний системний анал!з, асинхронна машина, скос паз}в.

Makarenko L.Y. Electromagnetic paraneters of induction machines with skewed slots.

The thesis is submitted for a doctor's degree of technical sciences on the speciality 05.09.01 - electrical machines, the Institute of Electrodynamics of the Ukrainian National Academy of Sciences, Kiev, 1994.

35 scientific works and 4 author's certificates are defended. They contain theoretical and experimental researches of the scientific principles of three-dimensional system analysis of the electromagnetic processes taking place in the induction machines with skewed slots. The possibility of creation of the Induction eotore modifications based on the electromagnetic effects that take place in, the induction machines with skewed slots is substantiated. The results of the work wer» employed in projecting of serial induction motors of various modifications and in magnetic measuring.