автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Исследование асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами методом передаточных функций

«=г

о

из

I—

со СП

ег>

На правах рукописи

ЗАХАРЕНКО АНДРЕЙ БОРИСОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С МАССИВНЫМИ ФЕРРОМАГНИТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ МЕТОДОМ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ

Специальность 05.09.01 - электромеханика

А ВТО РЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1998

Работа выполнена на кафедре электромеханики Московского Энергетического института (технического университета).

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент ЛОПУХИНА Е.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор ЗЕЧИХИН Б.С. кандидат технических наук, доцент КЕЛИМ Ю.М.

Ведущая организация: Научно-производственное

предприятие "ВНИИЭМ" (г. Москва)

Защита состоится "/5 " мая, 199<£ г. в аудитории _ в ( У час. Р& мин, на заседании диссертационного

совета К 053. 16. 04 Московского Энергетического института (технического университета).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Е-250, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ. Автореферат разослан 199^?г.

Ученый секретарь диссертационного

совета К 053. 16. 04 ¡Ьи^{г В.А.МОРОЗОВ

ОБЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Специфические требования к электроприводу породили целый ряд модификаций асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами с симметричным питанием и конденсаторных:

- экранированные асинхронные двигатели, в которых ротор, статор или ротор и статор вместе герметизированы с помощью металлического экрана;

- быстроходные малошумные асинхронные двигатели, роторы которых выполнены из массивной стали (с пазами и без них), что придает роторам высокую механическую прочность;

- асинхронные двигатели с многослойными роторами, ротор которых состоит из нескольких концентрических слоев, часть которых монолитна;

- электромагнитные тормоза и муфты скольжения с массивным якорем и др.

Конденсаторные двигатели с монолитными роторами используются в приводах небольшой мощности, например, в бытовых электроприборах: стиральных машинах и пылесосах со значительно улучшенными виброакустическими показателями; и в системах автоматики, где требуются сверхвысокие частоты вращения или широкий диапазон их ре1улирования. В настоящее время асинхронный двигатель с массивным ротором применяется также для привода шлифовального оборудования, подмогочных устройств эмаль-станков и любительской звукозаписывающей и фотокиноаппаратуры. В целом ряде случаев, когда электрическая машина работает в условиях высокого давления, глубокою вакуума, а1рессивной среды, высоких температур, применяют сплошной ферромагнитный ротор. В качестве примера можно указать на двигатели для перекачки горячей серной кислоты, для привода автоклавов газовых смесителей.

В последнее время круг- применений трехфазных и конденсаторных асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами значительно расширился блаюдаря мягкой механической характеристике, хорошим

пусковым свойствам и лучшим виброакустическим показателям, что свидетельствует об актуальности диссертационной работы.

Целью работы является создание уточненных математических моделей поверочных и оптимизационных расчетов асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами при трехфазном и однофазном питании с учетом эффекта насыщения и магнитного гистерезиса, а также выработка рекомендаций по применению указанных двигателей. В связи с этим в работе поставлены следующие задачи:

1. Обоснованно выбрать метод исследования.

2. Сформулировать допущения для создания расчетной модели указанного класса машин и разработать математический аппарат выбранного метода передаточных функций.

3. Провести численный учет насыщения, конечной длины модели и потерь на гистерезис.

4. Составить алгоритмы и пакеты программ, реализующие метод передаточных функций для расчета электромеханических характеристик асинхронных двигателем с массивными ферромагнитными элементами различных конструктивных исполнений при трехфазном и однофазном питании.

5. Осуществить проверку адекватности созданной математической модели.

6. Создан» методику многокритериальной оптимизации рассматриваемого класса машин.

Методы исследования. В работе использованы аналитические, численные, численно-аналитические и экспериментальные методы исследования. Расчет электромагнитного поля в массивных ферромагнитных элементах и электромеханических характеристик асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами проведен с помощью слоевого численно-аналитического метода передаточных функций, объединяющего два широко распространенных подхода к исследованию электрических машин: теорию электрических цепей с сосредоточенными параметрами и теорию магнитных полей с распределенными параметрами. При анализе

конденсаторных двигателей с массивными ферромагнитными элементами указанный метод применялся в сочетании с аналитическим методом симметричных составляющих. Распределение характеристик поля было найдено также при помощи численного метода конечных элементов. Правильность основных теоретических положений проверена экспериментально. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с требованиями ГОСТ к определению электромеханических и виброакустических характеристик асинхронных двигателей.

Научная новизна работы :

1. Для выбранной степени идеализации массивного ферромагнитного элемента предложена математическая модель электромагнитной волны в виде решения дифференциальных уравнений второго порядка, учитывающих эффекты насыщения и магнитного гистерезиса.

2. Предложена методика разбиения массивных ферромагнитных элементов на тонкие слои, определяемая требуемой точностью.

3. Предложена методика анализа электромагнитного поля и расчета электромеханических характеристик асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами при симметричном и однофазном питании, позволяющая не вводить схему замещения слоя, а пользоваться постоянными интегрирования как передаточными функциями.

4. Предложена методика многокритериальной оптимизации асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами по последовательно проверяемым ограничениям.

Практическая ценность работы. Разработана инженерная методика расчета асинхронных машин с массивными ферромагнитными элементами. Учет насыщения и гистерезиса в массивном элементе позволяет вычислять характеристики асинхронной машины с более высокой точностью, что дает возможность уменьшить удельный вес физического моделирования в процессе проектирования и снизить его стоимость и продолжительность. Сравнение расчетных и экспериментальных результатов подтверждает справедливость

ociiobhmx положений, рекомендуемых для практическою использования.

Реализация результатов работы. Проведенные исследования были использованы в опытно-конструкторских работах, выполненных в НПП ВНИИЭМ и АО "Корпорация "Агрегат" при проектировании асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами на роторе и электромагнитных муфт скольжения с массивными якорями.

Апробация работы. Основные результаты настоящей работы докладывались и обсуждались на II Международной Конференции по электромеханике и элсктротехнологии - Крым, 1996; ежегодных научно-технических конференциях студентов и аспирантов ВУЗов России "Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве" - М.,1997; М.,1998.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель электромагнитной волны в виде решения дифференциальных уравнений второго порядка, учитывающих эффекты насыщения и магнитного гистерезиса.

2. Методика разбиения массивных ферромагнитных элементов на гонкие слои, определяемая требуемой точностью.

3. Методика анализа электромагнитного поля и расчета электромеханических характеристик асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами при симметричном и однофазном питании, заданных размерах и обмоточных данных, позволяющая не вводить схему замещения слоя, а пользоваться постоянными интегрирования как передаточными функциями.

4. Методика многокритериальной оптимизации асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами по последовательно проверяемым ограничениям.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня используемой литературы и двух приложений. Общий объем диссертации - 186 стр., в том числе: 179 стр. основного текста, иллюстрированного

30 рисунками, 14 таблицами, и 7 стр. приложений. Список литературы включаег 144 названия на 14сгр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена обзору литературы. Первая печатная работа, посвященная этому классу машин появилась в 1896 г. и принадлежала М.О.Доливо-Добровольскому. Большой вклад в теорию машин с ферромагнитными элементами внесли И.С.Брук, К.И.Шенфер, Л.Р.Нейман, И.М.Постников, В.М.Куцсиалов. Предложенные ими методики расчета носили теоретический характер и не давали нужной точности, так как отсутствие вычислительной техники не позволяло учесть все значащие факторы. В последнее время появился ряд фундаментальных работ, сделанных с использованием ПЭВМ. Среди них можно отмстить докторские диссертации А.И.Инкина и Е.А.Брынского. Однако ряд кардинальных вопросов остается недостаточно изученным: требует уточнения методика расчета трехфазных двигателей с массивными ферромагнитными элементами; отсутствует достаточно точная инженерная методика расчета конденсаторных двигателей с массивными ферромагнитными элементами; не было попыток создания методики и алгоритма многокритериальной оптимизации этого класса машин.

Вторая глава диссертационной работы посвящспа решению двумерной полевой задачи в сплошной ферромагнитной среде. В отличие от большинства предыдущих работ, задача решалась в цилиндрической системе координат относительно векторного магнитного потенциала. Была аналитически найдена его осевая составляющая. Расчетная модель была получена при следующих допущениях:

1. Обмотка статора эквивалентирована тонким токовым слоем с линейной плотностью рогор - совокупностью

слоев.

2. Сердечник статора - шихтованный и сю магнитная проницаемость достаточно велика.

3. Пренсбрсгастся высшими пространственными и временными гармониками. Расчет ведется по первой гармонической, влияние высших гармонических учитывается введением добавочных потерь и дифференциального рассеяния.

4. Явление гистерезиса учитывается введением в рассмотрение комплексной магнитной проницаемости ферромагнетика.

' 5. Перемещение ротора происходит только в I и 111 С1ЩПЛ.Щ.МОМ па и|>;ш.||С1 щи.

Тангенциальная составляющая векторного магнитного потенциала была учтена численно - при помощи коэффициента краевого эффекта, а радиальная составляющая не учитывалась. Наряду с этим была учтена зависимость магнитной проницаемости от радиуса путем разбиения массивного элемента на слои. Расчеты показали, что при выборе достаточно малой толщины слоя пренебрежение радиальной составляющей векторного магнитного потенциала является допустимым.

Для расчета используются тангенциальная составляющая напряженности и радиальная составляющая индукции магнитного поля. Для областей, где протекают вихревые токи (акт ивная среда):

"Л') --^Иф, .('(')■'('))- Л,,И')■'■(<))] + + «('')•[#, ,(/(<)•'•('))- А^ „, (О '-(О)]} схр(-У/^) (1)

(2)

где /— помер слоя; коэффициент краевого эффекта;

У {>) — ~]р{})(7Ы\}< - постоянная слоя для кругового поля,

- Ч ■

для эллиптического поля; скольжение слоя относительно поля era гора:

для большой оси эллипса 5</(/)= *<■/(')" ' + s . (3)

для малой оси эллипса 0= ^/t' + 5 . И)

s - срсднеее значение скольжения; коэффициент формы эллиптического поля

МО = К(')- + S2r(/)), (5)

МО и Bjг(0 - радиальные составляющие индукций прямог о и обратного полей.

Для областей, где вихревые токи не протекают (пассивная среда) характеристики поля имеют вид:

МО = -(г(<) '(>)'' + ЩА0 ")схр(-у^) (7)

При этом удалось не вводить схему замещения слоя, а пользоваться постоянными интегрирования как передаточными функциями. Для активной среды постоянные итерирования для (/ - I)- го и /-го слоев модели имеют вид:

D(i)

_ k:(i~^C(i-l)jn(y{i--\)r(i))+D{i-I) -Ni<{r(i - О"

MO

xir(' -') • Кг (л> -') • КО) + ч,' - о • мМ' ~') • ко)]

- К) -

г(,) = -')•[<'(/-- 0'(ф М' -1)- мДИ'- ОКО)

• (9) '('))=л .,М'М'))-л. .М'И))

Для начала счета приходится выразить передаточные функции первою сдоя через характеристики поля:

г(|)-Яг(|) 4 2 •/,(!)• //„(I)

/■/'•лИ'МО) ^0)

/но

/V „(/(»)■■'(«))„ / м ,.чч .. / „ч „чч {10)

J (г(\).г(\)) К ММ))- МД/О ЧО)

Г(1)= ./>0М0)кхокомо- мм ОКО)

(II)

В третьей главе содержатся алгоритмы поверочных расчетов трехфазных и однофазных двигателей и описание составленных па их основе пакетов программ.

Для машин с массивным ферромагнитным ротором и симметричным питанием расчет характеристик проводится для ряда скольжений ротора следующим образом: задаемся на нижней границе модели тангенциальной составляющей напряженности

//ДО ч магнитной проницаемостью я(0< проводим расчет по слоям ротора и зазора, используя передаточные функции и определяя для каждою из них магнитную проницаемость по характеристике намагничивания. Определяем эквивалентное сопротивление разветвления ротора и зазора, ЭДС машины и ток, который в нем протекает.

и«

(13)

Рис.!. Схема замещения фазы

Потери в стали статора учтены в схеме замещения сопротивлением значения параметров обмотки статора

находятся традиционным методом. Результатом расчета схемы замещения является определение напряжения на ее зажимах. Если найденное значение отличается от заданного более чем на величину требуемой точности £, то проводится коррекция напряженности на нижней границе модели с использованием рекуррентной формулы и расчет повторяется. По распределению характеристик поля находим потери в роторе, электромагнитную мощность, момент на валу, энергетические показатели и др. электромеханические показатели.

Исследование двигателей, питаемых от однофазной сет осложняется наличием в машине прямого и обратного полей. Расчет параметров разветвления ротора и зазора г,'ч и -I, , гоков и ЭДС для прямого и обратного полей главной фазы Л, а также напряжений фаз проводится с учетом неравномерности насыщения от их совместного действия по большой и малой осям эллиптического поля. Характеристики вспомогательной фазы находятся по методу симметричных составляющих. Для каждою из слоев по формуле 5 рассчитывают коэффициент формы эллиптического поля к е,, а затем скольжение этого слоя относительно поля статора -чг1 по большой и малой осям эллиптического поля (формулы 3, 4). При этом учитывается неравномерность угловой скорости поля на один оборот,

обусловлснная сю эллиптичное] ыо. Среднее значение скольжения для всех слоев - одинаково.

Для большой оси эллипса магнитная проницаемость определяется по алгебраической сумме напряженностей Н\р(!) прямого и Я,„(/') обратного полей, для малой - по разности. Итерационный процесс идет по трем переменным: напряжениям фаз и углу между ними.

В четвертой главе приведены результаты проверки адекватности разработанной математической модели симметричных и конденсаторных двигателей. Она была проведена на примере отрезка серии АИРГ отечественных машин с массивными роторами, выпускаемых АО Мосэлектромаш г.Лобня и зарубежных двигателей, например, производства Южной Кореи. Сравнения результатов экспериментов и расчетных данных показали, что их расхождение находится в пределах 8 - 12%, что вполне приемлемо для инженерных расчетов с учетом технологического разброса для данного уровня мощности. Следует отметить, что отношение индуктивного и активного сопротивлений ротора и зазора при пуске примерно соответствует значению 0.6, принятому в теории Л.Р.Неймана и В.М.Куцевалова, однако это значение не остается постоянным при изменении скорос ти ротора.

Были проверены сравнительные испытания двигателей АИР56А4 (таблица I) и АИС71В4 с массивным ферромагнитным и шихтованным короткозамкнутым роторами при двух типах питания. Они показали, что при простой замене ротора "беличья клетка" на массивный ферромагнитный происходит уменьшение максимальной полезной мощности в 3 - 5 раз, при снижении общего уровня звука и виброускорспия на 3 - 5 дБ.

Для получения лучших показателей двигателей с массивными ферромагни тными роторами была поставлена задача их оптимизации. Независимыми переменными бтмш приняты:

конструктивный коэффициент к„, равный отношению внутреннего и внешнего диаметров листа статора, и длина сердечника ста тора /ч .

Таблица 1.

Сравнение электромеханических характеристик двигателя АИР56А4 с различными роторами при двух типах питания

Тип питания

Трехфазное Однос >азное

Режим Величина Б.к. МФР Б.к. МФР

/s.A - 0.29 - 1.28

0.39 0.35 1.12 1.28

холостого Ps, Вт - 36 - 276

хода 50 18 240 276

COß<ps, - 0.19 - 0.98

o.e. 0.19 0.16 0.97 0.98

/.v, А - 0.45 - 1.44

0.95 0.52 1.36 1.38

Рх. Вт - 184 - 310

475 180 290 300

пусковой cos<pv. - 0.62 - 0.98

o.e. 0.76 0.52 0.97 0.99

M, Нм - 0.74 - 0.78

1.34 0.77 0.45 0.69

г,;, ом - 512 - 222

- 334 - 139

s, o.e. - 0.48 - 0.45

0.24 0.53 0.49 0.48

/Я,А - 0.41 - 1.00

макси- 0.66 0.43 1.28 1.06

мальной Вт _ 35.8 _ 15.6

мощности 175.6 33.8 37.8 14.7

на МНм - 0.44 - 0.18

валу 1.47 0.46 0.47 0.18

Ц, o.e. 0.26 0.07

0.55 0.27 0.14 0.06

cos0>s-, - 0.51 - 0.99

o.e. 0.73 0.44 0.98 0.97

Примечание. В числителе - расчетные значения, в знаменателе -экспериментальные данные.

Критерии оптимизации: масса электротехнической стали статора, масса стали ротора, масса меди обмотки статора, кратность пускового тока статора, энергетические показатели.

При проведении оптимизации сохранялась "привязка" номинальной полезной мощности к высоте оси вращения, принятая в серии ЛИР, считалась заданной кратность пускового момента. Геометрия листа статора выбиралась исходя из минимума магнитною напряжения статора при известном коэффициенте использования листа по результатам частной оптимизации, предложенной Е.МЛопухиной и

Г.А.Семенчуковым. Алгоритм оптимизационного расчета включает две итерации, связанные с принятыми ограничениями: исходя из заданной индукции в зубце и коэффициента заполнения паза подбирается число витков и диаметр провода обмотки статора; кратность пусковою момента определяет длину пакета статора. Таким образом, сам метод оптимизации можно условно назвать оптимизацией по последовательно проверяемым ограничениям. Следует отмстить, что при оптимизации используется поверочный расчет по методу передаточных функций.

На рис.2 показаны зависимости, характеризующие процесс оптимизации для двигателя с внешним диаметром листа статора 89 мм и 2р=4. Минимум длины сердечника статора наблюдается при приблизительном равенстве масс стали статора и ротора , л : С',.,. „). Скачки массы меди обмотки статора „ v определяются переходом на новый поминальный диаметр провода обмотки статора.

По предложенной методике оптимизации были проведены расчеты отрезка серии двигателей с массивными ферромагнитными роторами из стали 3 высот осей вращения 50, 56, 63мм, 2р=2 (таблица 2) и 2р=4. Для получения заданной кратности пускового момента у двигателя с массивным ферромагнитным ротором необходимо увеличение сю длины по сравнению с традиционной конструкцией в среднем в 1.4 - 1.6 раза, при этом поминальный КПД снижается примерно па 30%.

к, . o.e g. «г

054 058 058 0 в0 082 0в«к,,0« оы „я 05в „„ 0(в 0e4ki>0, 1. coaf. о в

Рис.2. Зависимости /л и критериев оптимизации от конструктивного коэффициента кп = I) / 1)а

Одним перспективных улучшения асинхронных

из наиболее способов характеристик двигателей с массивными ферромагнитными роторами является выполнение двухслойного ротора, верхний слой которого - магнитная втулка из сплава с оптимальными 054 ои 0Й о в« к „о! электромагнитными свойствами,

а нижний - сердечник из электротехнической стали. Оптимизация отрезка серии таких двигателей показала, что по своим характеристикам эти машины занимают промежуточное

положснис между двигателями с массивным ротором и "беличьей клеткой".

Таблица 2.

Сравнение основных характеристик оптимизированных двигателей с массивным ферромагнитным ротором из стали 3 и двигателей серии АИР с шихтованным короткозамкнутым ротором при трехфазном питании и 2р=2

И, мм 50 56 63

Тип ротора Б.к. МФР Б.к. МФР 1 Б.к. | МФР

Номинальный режим

Рн' Вт 90 180 370

/л. А 0.30 0.42 0.51 0.59 0.92 1.16

Лл. А/мм 8.66 5.39 7.22 5.20 6.49 5.91

О,-, А- ." К. - 35.3 - 36.9 - 56.6

Б, О.С. 0.11 0.22 0.08 0.18 0.08 0.17

о.е. 0.60 0.45 0.68 0.60 0.72 0.64

со о.е. 0.75 0.72 0.78 0.76 0.85 0.77

Кратности моментов и тока

о.е. 2.2 2.2 2.2

о.е. 2.2 2.2 2.2

кип. о.е. 1.8 2.2 1.8 2.2 1.8 2.2

о.е. 4.5 2.0 4.7 2.5 5.0 2.6

Конструктивные и обмоточные данные

/>„. мм о.е. 80 89 100

0.550 31 0.563 0.545 0.562 0.553 0.560

Л,-, мм 62 47 57 ~ 173 ~ 50 74

(/„. о.е. 245 182 169 133 120

мм 0.21 0.315 0.3 0.38 0.425 0.5

с;,,. кг 0.60 1.08 1.18 1.23 1.51 2.00

с,,е К1 0.20 1.07 0.31 1.36 0.46 2.14

^ „ V. кг 0.250 0.47 0.443 0.71 0.762 1.00

Для приводов бессальииковых насосов, имеющих с двигателями общую рабочую полость, применяются асинхронные экранированные двигатели. Рассматривались четыре типа конструкции ротора таких машин. На примере двухполюсного двигателя с номинальной полезной мощностью 5.5 кВт, питаемою от ссги частотой 50 Гц, было показано, что наилучшие свойст ва обеспечивает трехслойный ротор с магнитной гильзой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана модификация слоевого численно-аналитического метода передаточных функций. На основе анализа преимуществ и недостатков определена область его применения по сравнению с численными и аналитическими методами. Получившие в настоящее время развитие численные методы конечных разностей и конечных элементов, обеспечивая достаточную точность, имеют относительно медленную сходимость и требуют значительного времени счета. Альтернативные им аналитические методы имеют относительно невысокую точность, но позволяют получить удобный для анализа результат. Таким образом, численные и аналитические методы дополняют друг друга.

2. Предложенный метод сочетает простоту определения параметров массивных ферромагнитных элементов методами теории поля, как результат решения системы уравнений Максвелла, с наглядностью расчета схем замещения методами теории цепей.

3. Показано, что для создания математического аппарата метода передаточных функций, поставленную полевую задачу следует решать как двумерную, а факторы, которыми пренебрегли при построении расчетной модели, учесть числено:

- конечную длину расчетной модели при помощи коэффициента краевого эффекта;

- изменение магнитной проницаемости по толщине массивного ферромагнитного элемента путем разбиения его на слои;

потери на гистерезис с использованием комплексной характеристики намагничивания.

4. При анализе распределения характеристик поля по слоям удалось не вводить схему замещения слоя, а пользоваться найденными из граничных условий постоянными интегрирования как передаточными функциями. Это позволило значительно упростить методику расчета и, как следствие, сократить затраты врсмспн при счете па ПЭВМ.

5. Метод передаточных функций применен к питаемым от однофазной сети асинхронным двигателям с массивными ферромагнитными элементами с двухфазными и трехфазными обмо1ками с штора и емкостными фазосмсщающими элементами. Для расчета этих несимметричных машин удалось, сочетая метод передаточных функций с методом симметричных составляющих, учесть эллиптичность электромагнитного поля и вызванную сю неравномерность насыщения каждого слоя ротора по осям эллипса. Предложен оригинальный алгоритм, содержащий для конденсаторных машин - итерации по трем переменным, для машин, питаемых от т рехфазной сет и - только по одной.

6. Проверка адекватности математической модели асинхронных двшагелей с массивными ферромагнитными элементами на основе метода передаточных функций была проведена с помощью серии поверочных расчетов зарубежных и отечественных двигателей (отрезка серии АИР - трехфазных и однофазных), короткозамкнутый рогор которых был заменен на массивный ферромагнитный. Учитывая возможный технологический разброс, расхождение экспериментальных и расчетных данных оказалось достаточно низким (8 - 12%), что подтверждает применимость предложенного метода и позволяет рекомендоват ь его для поверочных расчетов.

7. Достаточная адекватность и быстродействие предложенной модели поверочного расчета позволили создать метод оптимального проектирования двигателей с массивными и многослойными роторами по последовательно проверяемым ограничениям. Проведена многокритериальная оптимизация отрезка серии двигателей высот осей вращения 50, 56, 63мм 2р=2, 2р=4.

8. При выполнении двигателей с массивными роторами на той же высоте оси вращения, что и у традиционных машин, с теми же требованиями по кратности пускового момента, приходится увеличивать их длину в 1.4 - 1.6 раза при снижении номинального коэффициента полезного действия в среднем на 30%.

9. Наиболее эффективным способом улучшения характеристик двигателей с массивными ферромагнитными роторами является их замена на двухслойные, верхний слой которых - массивная втулка, а нижний выполняется шихтованным из электротехнической стали. При этом возможно выполнение этих двигателей в одних габаритах с традиционными короткозамкнутыми. Подтверждено, что с точки зрения номинальных, пусковых и виброакустических характеристик наилучшие показатели обеспечивает двухслойный ротор из сплава типа СМ с оптимальными для этого типа машин и уровня мощности электромагнитными свойствами.

10. Предложенная методика расчета асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами различных конструктивных исполнений может быть рекомендована для проектирования этих машин и выработки рекомендаций по их применению в зависимости от требований конкретною привода.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Лопухина Е.М., Захаренко А.Б. Автоматизированный расчет асинхронных двигателей с многослойными роторами методом передаточных функций //Электротехника. - 1995. - № 5. -с 52 - 59.

2. Лопухина Е.М., Захаренко А.Б. Слоевой метод анализа и его применение для расчета асинхронных двигателей с ферромагнитным ротором // Электротехника.-1996.-№ 3.- с. 15- 20.

3. Лопухина Е.М., Захаренко А.Б. Исследование асинхронных двигателей с многослойными роторами методом передаточных функций // II Международная Конференция по

элек тромеханике и электрогсхноло! ии. Тезисы докладов. - Часть I. - Крым, 19%. - с. 147.

4. Иэосимов Д.Б. Лопухина Е.М., Захаренко А.Б. Предварительная оптимизация размеров активных частей асинхронных электродвигателей для регулируемого привода // Электричество. - 1996. - № 11. - с. 38 - 44. (Работа опубликована в Великобритании в журнале Electrical Tccnology - 1996. - Nb 4. -с.79-91)

5. Захаренко А.Б., Лопухина Е.М. Математическое моделирование асинхронных конденсаторных двигателей с массивным ферромагнитным ротором // Московская студенческая научно-техническая конференция "Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве". Тезисы докладов. - М.: Издательство МЭИ, 1997. - с. 119.

6. Лопухина Е.М., Захаренко А.Б., Тараненко E.H. Исследование соотношений размеров и параметров оптимизированных асинхронных исполнительных микродвигателей //Электротехника. - 1997. №4. - с. 12 - 18.

7. Лопухина Е.М., Захаренко А.Б. Математическое моделирование асинхронных двигателей с многослойными роторами методом передаточных функций //Электричество.-1997. - N 5. - с. 30 - 33.

8. Лопухина Е.М., Ссменчуков P.A., Захаренко А.Б. Исследование асинхронных конденсаторных двигателей с массивным ферромагнитным ротором методом передаточных функций // Электротехника. - 1997. № 6. - с. 10 -16.

9. Захаренко А.Б., Лопухина Е.М. Математическая модель асинхронных двигателей с массивным ферромагнитным ротором как основа проект мою расчет а // Ежегодная научно-техническая конференция студентов и аспирантов ВУЗов России "Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве". Тезисы докладов. Том 2. - М.: Издательство МЭИ, 1998. - с. 156.

Псч. л. 12 £

Тираж ¡00 Зака.) /55

Типография МИН. Красноказарменная, I'!.