автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Исследование однофазных асинхронных двигателей с пусковой ферромагнитной обмоткой в установившихся и переходных режимах

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ РГб ОД (Технический университет)

На правах рукописи

- 5 ИЮН 1995

Нора Мамани Веларде

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДЕИГАТЕЛЕЙ С ПУСКОВОЙ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ОБМОТКОЙ 3 УСТАНОВИВШИХСЯ И ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ

Специальность 05.09.01 - Электрические машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ус* и.

О-^ СХллл. 1

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре электромеханики Московского энергетического института (Технического университета)..

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

- Лауреат государственной премии, заслуженный деятель Науки и , техники РФ, доктор технических наук, профессор ГОПЫЛОВ И.П.

- доктор технических наук, профессор Мамедов Ф.А.

- кандидат технических наук, доцент Артемьев В.А.

- А./0 Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики.

Защита диссертации состоится "/^ " ^¡¿^Р 1995г. в¡4 часов в аудитории у на заседании Диссертационного Совета К 053.16.04 при Московском энергетическом институте (Техническом университете).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим присылать по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., 14. Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического университета).

Автореферат разослан " Л-1 аи? 1995г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета К 053.16.04

к.т.н.

Морозов В.А.

0Щ.4Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Акягальносуь ?виы. Электродвигатели мвлой мощности с пуско» емяг оланемгакя х?яссовой продукцией. С ростом произвол-

ен зв и расширения областей применения однофазных асинхронных двигателей (ОАД) возникает проблема сокращения дефицитных активных катерадан и экономии электроэнергии. Решением указанной проблемы может стать поиск новых инженерных решений, одним из которых являются ОАД с пусковой обмоткой, выполненной из ферромагнитного и.чтери&лв.

При использовании стали в качестве проводникового материала следует учитывать специфику, вносимую ее магнитными свойствами и более высоким, чем у меди электрическим сопротивлением. Так обмотка из ферромагнитного провода,кроме создания магнитодвижущей силы и выполнении роли пускового сопротивления, осуществляет маг-з;тное закрытие паза, увеличивает эквивалентные сечения зубцов, а также рвссеякис основного магнитного потока.

Ввиду упомянутых особенностей необходимо уточнение параметров и разработка достоверных методик расчета пусковых и эксплуатационных характеристик таких ОАД.

Цусковая обмотка подключается к сети кратковременно,поэтому возникает необходимость углубленного изучения протекания энергетических процессов при пуске ОАД с целью отыскания внутренних резервов по улучшению пусковых и энергетических характеристик и определения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности в динамике. Динамический КПД и коэффициент мощности определяют габариты, стоимость и целесообразность применения тех или иных пусковых элементов ОАД. Углубленный анализ энергетических показателей вызывается также необходимостью поиска новых конструктивных решений.

Создание приемлемых конструкций ОАД с ферромагнитной пусковой обмоткой для цужд бытовой техники, улучшение их качественных показателей прежде всего связаны с созданием совершенных математических моделей и методик расчета, адекватно отражающих явления, присущие реальному объекту.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей и методов исследования установившихся и переходных процессов ОАД с отключаемой пусковой обмоткой из ферромагнитного провода.

Задачи исследования.

1. Разработка математических моделей ОАД и реализация их моделей на АВМ и ЦВМ.

2. Выявление в установившемся режиме особенностей работы ОАД, обусловленных применением ферромагнитного провода, анализ электромагнитных процессов и уточнение параметров схемы замещения.

3. Исследование переходных и установившихся процессов ОАД с отключаемой пусковой обмоткой в однофазном и двухфазном режимах работы.

4. Разработка методики расчета энергетических показателей рассматриваемых ОАД в динамике.

5. Выдача рекомендаций по пересчету цусковой и рабочей обмоток однофазных ОАД серии 4А и АИ.

Методы исследования. В работе использованы математические и численные методы исследования ОАД с применением ЭВМ. На основе метода симметричных составляющих разработаны математические модели ОАД и проведены исследования установившихся и переходных режимов работы. Метод аналогового моделирования использован при исследовании динамики ОАД с пусковыми обмотками из стального и медного проводов. Метод численного моделирования ОАД в системе симметричных составляющих, реализованный в виде программ.выполненных на языке Фортран,применен для оценки характеристик и показателей в переходных режимах.

Научная новизна. Новизна научных результатов определяется тем, что большинство из них получено автором впервые.

1. Разработаны математические модели, алгоритмы и программы расчета динамических характеристик ОАД по методу симметричных составляющих в различных системах координат.

2. Выполнен анализ токов", составляющих момента и мощности в установившемся и переходном режимах» .

3. Получены выражения для определения.мгновенных и средних значений полной, активной и реактивной мощностей, а также коэффициентов мощности и полезного действия в динамике.

4. Проведено исследование динамических и энергетических показателей ОАД с пусковыми обмотками из ферромагнитного и медного проводов в режиме пуска.

5. Разработана методика расчета обмоточных данных пусковой

и рабочей обмоток, определяющая оптимальное соотношение чисел витков этих обмоток. ......

Практическая ценность. Разработаны новые математические модели ОАД в различных системах координат, которые реализованы на вна-лого-вычислительном комплексе АВК-31 и на персональных компьютерах 1ВЫ-РС. Определено минимальное время включения пусковой обмотки, обеспечивающее устойчивый пуск двигателя при различных моментах инерции и нагрузки. Получены расчетные выражения энергетических показателей ОДЦ в динамике. Уточнена методиха расчета параметров рабочей обмотки и проведен анализ статических характеристик ОАД с ферромагнитной пусковой обмоткой. Определены амплитуды пульсирующих составляющих моментов в установившихся и переходных режимах. Разработана методика пересчета обмоточных данных пусковой и рабочей обмоток.

На защиту выносятся

1. Математические модели ОАД в различных координатных системах.

2. Основные положения методики расчета обмоточных данных и параметров рабочей обмотки.

3. Результаты численного моделирования пускового ¡ежима ОАД на ¿Ш и ЦВМ.

4. Энергетические характеристики и показатели в динамике.

5. Результаты экспериментальных исследований опытных образцов

ОАД.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях: "Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов" (г.Бишкек, 1991), "Электроприводы переменного тока" (г.Екатеринбург, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные работы.

Структура диссертации. Диссертационная работа содержит 130 страниц машинописного текста, 75 рисунков, 13 таблиц на (Л страницах, список использованной литературы из 84 наименований на 8 страницах. Общий объем диссертации 202 страницы.Работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

СОДЕРЖАНИЕ РАКШ

Во. введении показано, что разработка и исследование ОАД с пусковой ферромагнитной обмоткой является в настоящее время актуальной задачей. Обоснована практическая ценность и научная но-

- б -

виэна решаемой проблемы. Сформулирована цель и основные задачи диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены математические модели ОАД с отключаемой пусковой обмоткой на основе теории обобщенного электромеханического преобразователя. Дифференциальные уравнения модели строятся при следующих допущениях: отсутствие насыщения магнитной цепи, потери в стали и на вихревые токи пренебрежимо малы, магнитное поле в воздушном зазоре плоскопараллельно и распределено синусоидально, обмотка ротора, выполненная в виде беличьей клетки, заменена двумя эквивалентными обмотками,параметры фаз статора и ротора приведены к числу витков фазы А. Математическая модель ОДЦ в системе координат (, />), связанных со статором и заторможенным ротором, приведена на рис. I.

Система дифференциальных уравнений ОДЦ имеет вид

с ц^м^3"^1

иь.с 0 Мй 0

0 0 ми X ¿зд

0 МП М(л)г Йг+ив ЬгЬ)г

0 -маг мь -ийг Йг+ив

Здесь ии5р .= =и/К _ напряжения на фазах

статора, #5«с=/?$/1, ~ Йь& 'к*, =

= , Ц/З ъе> / К - приведенные активные сопротивления и полные индуктивности фаз статора и ротора, М - вэаимоиндуктив-ноеть между фазами статора и ротора, ¿л* , е-г/5 - то-

ки в соответствующих фазах, К - К0&)/{\,\/# Код) - коэффициент трансформации, СОг - угловая частота вращения ротора,Ъ-я/^-оператор дифференцирования.

Уравнение движения

1/р • МЛ, )-Мй, (2)

где 3 - момент инерции вращающихся масс, приведенный я ротору, р - число пар полюсов, - момент нагрузки. При отключении фазы В, электромеханические процессы описываются также системой (I) без уравнения равновесий напряжений^« фазы В при подстановке в нее 1а =0. В диссертационной работе на основе системы (I)

и соотношений для потокосцеплений

¿ек+М ¿дг ' где

И~Л,р> получены математические модели ОАД, записанные относительно потокосцеплений, что более удобно при моделировании на ЭВМ.

Переход от системы (I) к системе симметричных составляющих осуществляется с помощью комплексной матрицы СС], определяющей преобразование токов ОАД в осях ( «< , ув ) к симметричным составляющим ( р , П )

г^мсиы Ы-ЛчЩЩ]!}.

где [1Рп] =ГьР , I бп, 1гР, 1гп ] - векторы в то-

ках в координатах (р , л ).

Формулы преобразования вектора напряжений и матрицы сопротивлений имеют вид

[иРг>Ыс] />]=[с] С[с]

Тогда [1/рп] = [¿рп] [Грп], (4)

где [ирп^= С^р, иъп, 0 , 0~\ , Ь - символ транспонирования матрицы, [С, ]- комплексно-сопряженная матрица, индекс р относится к прямой последовательности, а Л - к обратной.

В результате преобразований подучена система дифференциальных уравнений для пространственных векторов токов и напряжений

О - ЙЛгр

(б)

О ^ЯЛт^В^т-^г^гп

После разложения пространственных векторов на составляющие Fкp-fl(¿^-hjfк/>^, (7)

где F = (U,t,D, i=(U,L,f), К— St Г,

и разделения реальных и мнимых частей получена система ОАД по методу симметричных составлявших в скалярной форме.

Usd <=(Ru. +Ru)¿ ш +Ь für-(Ru +L ид ) ¿s ¿г,

Usßt = (RM+Ru)Lsfit+Dfsß/+(Ra+LuD)is/>i, "(8)

О -fír i г dt +D +r<u -Cúrtr/i/, 0 - Rrirfi/ -t-DVr/U +ü)r VrdS,

, Us/>2=(Rs¿+Rv)Uf¿ +l)fsp¿-(Rv+LvD)¿s/}/,

O = Rr Lr*¿ +DYr¿2.-cúrУ'У/и , (9)

O-Rr ¿rfi¿ +D^r/i¿ +á)rfr¿2,

Выражение для электромагнитного момента Мэ -Mi =/>M((lsfi/ir*/-¿u/trfl/) +

+ ( i S/32 ¿U2 - L s ¿z L rpz) +

+ (ls.fi/ Lr¿¿ -ls*4Lr/s¿)+(¿ S/S¿ ¿r¿/ -¿sct/¿/y3¿) ^

Здесь

Ru-(Rp-Ru.y¿t Lv = (LSia-¿s¿)/¿, Us¿t,/z —Uftt Cos(co,t t f+%), f=ar¿ iß У/к), V$fif,/>2=- Um S¿n(a)d + fHo), Uwfl^+{t/K¿)'/¿ ,

IJme - амплитуда напряжения сети на фазе А, % - начальная фаза, верхний знак относится к системе напряжений прямой последовательности, нижний - к обратной. Пространственная модель ОАД в системе симметричных составляющих изображена на рис. 2. Она имеет две пары обмоток на статоре и на роторе, причем в обмотки статора каждой последовательности включены сопротивления Zv -= Rv+ju)iLv и источники тока другой последователь-

ности.

Система (8 ) - (9), записанная в неподвижной координатной системе, преобразована затем к двум вращающимся в противополож-

ные стороны с синхронной угловой скоростью Сд/ координатным системам («Л./ , ), ( , Дэ). Для этого все члены каждого уравнения системы умножаются на свой оператор поворота б. ^ к. После преобразований получена математическая модель ОАД,записанная в двух координатных системах.

При отключении фазы В ток ¿^=0, что приводит к условию

-Ьыг. , В результате система (8 ) - (9 ) пре-

образуется к виду /

0={Яг+1гЪ)1п<+М ¿%н-СОг(М, (П)

< 0=(Яг +1~ГЪ)Ш2 -С0г(мс+1г ¿г/32),

0=(Яг +1/-Й ) + Ыг(м1ш ^¿/-¿л^),

0-(Яг+ид) + +0йг(м1$*2+и ¿г<* г), Мэ-2рМ 1ь*<(1г/}/

Определены начальные условия для интегрирования этой системы на основании того, что потокосцепления и угловая скорость в момент отключения фазы В не изменяются.-

Во второй главе рассмотрены особенности работы однофазного АД с ферромагнитной обмоткой в установившемся режиме. Исследования выполнены применительно к однофазным двигателям на базе серийных двигателей 4А и АИ с помощью метода симметричных составляющих.

Использование для пусковой обмотки ферромагнитного материала приводит к перераспределению потоков основного и рассеяния, так как ферромагнитный провод, выполняя роль пускового сопротивления при пуоке, в рабочем режиме образует дополнительный магнитный контур для рассеяния потока, создаваемого главной обмоткой. Часть основного потока, проходя через стенки паза по ферромагнитным проводникам пусковой обмотки, замыкается через ее лобо-

вые части, образуя шунтирующий контур (рис. 3). Это приводит к увеличению индуктивного сопротивления рассеяния рабочей обмотки статора, которое равно

Хь*=Хога+Х*> (12)

ЗдесьХ&/)- индуктивное сопротивление рабочей обмотки,вызванное пазовым, дифференциальным и лобовым рассеянием, Хш - индуктивное сопротивление, вызванное щунтированием основного потока. В работе предложена методика расчета этого сопротивления. Проведенные исследования показали, что индуктивное сопротивление рассеяния рабочей обмотки возрастает на 20-30$, что приводит к снижению ЭДС и кратностей пусковых и максимальных моментов. ЭДС может быть увеличена путем изменения обмоточных данных фазы А.

В связи с этим рассмотрены вопросы влияния параметров обмоток на пусковые и рабочие свойства. Исследования проведены при сохранении коэффициента заполнения паза путем варьирования диаметра и числа проводников в пазу.

По разработанному алгоритму, учитывающему свойства, ферромагнитного материала проводников цусковой обмотки и нелинейный характер изменения индуктивного сопротивления рассеяния рабочей обмотки (рис. 4), проведены расчеты рабочих характеристик ОДЦ.

Установлено, что с целью компенсации отрицательных последствий магнитного шунта (уменьшение магнитного потока в воздушном зазоре) и сохранения энергетических показателей в рабочем режиме и цусковых характеристик, необходимо снижать индуктивное сопротивление Хы. • уменьшая число витков рабочей обмотки. При постоянном коэффициенте заполнения паза это приводит к увеличению диаметра провода. В результате снижаются электрические потери и, следовательно, возрастает КПД. При уменьшении числа витков рабочей обмотки на 3-4% достигается увеличение КПД на 4-7% у ОАД с пусковой обмоткой из стального провода по сравнению с базовыми двигателями при сохранении остальных характеристик на требуемом уровне.

Проведенные на ЭВМ расчеты токов прямой и обратной последовательностей ОДЦ показали, что ток прямой последовательности опережает напряжения прямой последовательности, а ток обратной последовательности в диапазоне больших скольжений отстает от напряжения своей последовательности на угол больший 90°. Такое поведение токов объясняется наличием в схеме замещения по методу

симметричных составляющих комплексного сопротивления, обусловленную кесиыметрией фаз ^(Хер/К-Хел)]/2 вызванного неравенством активных Rsй,& и индуктивных сопротивлений рассеяния Хел,8 фаз А и В статора.

Из-за наличия в ОАД двух круговых полей,вращающихся в противоположные стороны,в электромагнитном момёнте, кроме основных моментов к М2 присутствует цульсирующая составляющая момента Мр от взаимодействия этих полей. В работе проведены расчеты этой составляющей и сделана оценка неравномерности скорости вращения из-за пульсации момента.

С целью сохранения унификации ОАД в работе предложена методика пересчета медной обмотки на стальную, которая позволяет по известной геометрии статора и ротора определить число витков цусковой и рабочей обмоток согласно требованиям пусковых и рабочих характеристик. Были проведены серии расчетов для реально существующих ферромагнитных проводников.

На основании данных расчета были изготовлены пять ОАД с цусковой обмоткой из стального провода .диаметром 0,45 и 0,5 мм. Двигатели выполнены на базе серийного двигателя 4АИШ56 и испытаны в соответствии с правилами типовых испытаний электродвигателей. В таблице приводятся технические характеристики испытанных двигателей и требования технических условий.

Таблица

Характеристики двигателей для привода стиральных машин с ферромагнитной обмоткой

Наименование Единица Требования ТУ Результаты

параметра измерения испытаний

Номинальная частота

вращения об/мин 1360Л380 1384-1392

Номинальный ток А 1,13-1,59 1,09-1,15

кпд % 29,1-37,0 39,1-40,9

Коэффициент

мощности 0,59-0,65 0,605-0,617

Кратность пусково-

го момента о/е 0,85-1 1,44-1,54

Кратность пусково-

го тока о/е 7,5-9,0 5,53-5,58

Продолжение таблицы

Кратность макси-

мального момента о/е 1,53-1,7 1,68-1,6

Превышение темпе- °С

ратуры обмотки не более 80 48-57

(Перегрев во время цуска цусковой стальной обмотки за 30 с составил 30°С, а медной - 60°С.

Из приведенной таблицы следует, что ОАД с пусковой ферромагнитной обмоткой отвечают требованиям ТУ и имеют улучшенные энергетические и пусковые свойства.

В третьей главе проводится анализ электромеханических переходных процессов ОАД. Расчетные исследования проводились на АВМ и ЦВМ. В первом случае рассматривалась модель несимметричного обобщенного электромеханического преобразователя (I) - (9) в неподвижной координатной системе ( , Р ), связанной с осями обмоток статора. Во втором случае на ЦВМ исследовались системы дифференциальных уравнений однофазного АД, составленные по методу симметричных составляющих (8-10) и (II).

На основе обобщенной модели, записанной относительно токов и потокосцеплений на аналого-вычислительном комплексе АВК-31 набрана универсальная аналоговая модель ОАД с отключаемым пусковым элементом. Разработано отключаемое логическое устройство, позволяющее в любой заданный момент времени или при любой частоте вращения отключать пусковую обмотку.

Проверка адекватности аналоговой модели осуществлялась путем сравнения рассчитанных по схеме замещения рабочих характеристик однофазного двигателя, выполненного на базе серийного двигателя 4ААЕ56Л4, с результатами моделирования на АВК-31.Показано, что сходимость результатов лежит в пределах допустимых для инженерных расчетов.

На АВК-31 проведена проверка реализуемости моделей несимметричных АД, которая в значительной степени зависит от правильного выбора .знаков напряжений, фаз напряжений, ЭДС вращений и момента. Проведенные исследования позволили сформулировать рекомендации по реализуемости моделей на аналого-вычислительном комплексе в зависимости от рассмотренных комбинаций знаков при моменте, ЭДС вращения и фазах напряжений.

На АВМ моделировались три динамических режима ОАД со стальной и медной пусковыми обмотками: пуск двигателя на холостом ходу, пуск под нагрузкой и режим короткого замыкания при заторможенном роторе. Установлено, что из-за несимметрии приложенных напряжений и фаз статора наблюдаются колебания электромагнитного момента и скорости вращения с двойной синхронной частотой почти на протяжении всего пуска. Причем пульсации момента и частоты вращения ротора увеличиваются при приближении к установившемуся значению. Проведенные исследования показали, что в ОАД с ферромагнитной пусковой обмоткой по-иному протекают переходные процессы, чем в ОАД с медной обмоткой. Уменьшаются колебания в кривой частоты вращения ротора, что обусловлено уменьшением пульсирующих моментов во временных зависимостях электромагнитного момента, изменяются формы токов в пусковой и рабочей фазах. Они представляют собой колебательные процессы с апериодическими составляющими, что наиболее характерно для тока рабочей обмотки, как при пуске на холостом ходу, так и под нагрузкой. Время пуска двигателя с ферромагнитной обмоткой сокращается.

В работе было найдено минимальное (граничное) время включения цусковой обмотки, обеспечивающее устойчивый разгон ОАД при различных соотношениях моментов инерции и нагрузки.

В качестве примера на рис. 5 представлены расчетные кривые изменения частоты вращения ротора, электромагнитного момента и токов в фазе А при пуске ОАД с последующим отключением пусковой фазы В. Исследование влияния шунтирующего сопротивления на процесс разгона показало, что при увеличении индуктивного сопротивления фазы А возрастает амплитуда колебаний пульсирующего момента в установившемся режиме, одновременно отмечается уменьшение ударных токов во время пуска на холостом ходу и под нагрузкой на 15-20При цуске под нагрузкой увеличивается на 20$ время разбега двигателя до установившейся скорости. Появление дополнительного индуктивного сопротивления в цепи статора приводит к изменению формы электромагнитного момента при коротком замыкании. Ударное значение момента уменьшается на 15% вследствие уменьшения токов короткого замыкания в фазах.

На основе математической модели по методу симметричных составляющих осуществлено исследование динамических характеристик ОАД на персональном компьютере ГВМ-РС. Моделирование ОАД прове-

Электромагнитные переходные процессы при разгоне однофазного асинхронного двигателя с последующим

дено в неподвижных и вращающихся в противоположные стороны с синхронной угловой скоростью координатных системах. На рис. б представлены кривые изменения угловой скорости и составляющие электромагнитного момента при пуске, а на рис. 7-9 составляющие токов в этих системах. Токи во вращающейся системе координат не имеют гармонических колебаний частоты и стремятся к постоянным значениям,равным амплитудам симметричных составляющих в установившемся режиме. Отсюда следует, что математическая модель в системе симметричных составляющих позволяет более детально описать переходный процесс и оценить влияние составляющих моментов и токов.

В четвертой главе диссертационной работы изложены результаты исследования влияния электромеханических переходных процессов на энергетические характеристики ОАД. Проведенный анализ работ и обзор литературы по определению активной, реактивной и полной мощности при несинусоидальном питании электротехнических устройств показал, что наиболее перспективными методами расчета энергетических показателей ОАД являются следующие методы: метод, основанный на применении векторного анализа при нахождении полной мощности и ее составляющих, метод средних интегральных форм и метод выделения из полного тока статора квадратурной составляющей.

Согласно первому методу напряжения и токи симметричного ОАД заменяются результирующими векторами. Различные мощности выражаются с помощью указанных векторов следующим образом: активная мощность равна скалярному произведению векторов, реактивная мощность - векторному произведению, а полная мощность -произведению модулей векторов. Применение этих формулировок к математической модели ОАД, записанной в системе симметричных составляющих, позволило получить выражения для определения энергетических характеристик в динамике.

Мгновенная активная, реактивная и полная мощности рассчитываются через составляющие токов и напряжений прямой и обратной последовательностей как

О.г-ииги^-УьР2-

„ ш„

01 - + "/¿¿а, < с ¡р;,

Мгновенная механическая мощкосчч.

Мгновенный дикеюгезский КЦД рр к коэффициент иощяостет Кг,3

На рис. 10 представлены зависимости полной »ловкости и ее составляющих, а на рис. 11 - зависимое?« л О АД с

пусковой обмоткой кз стельного провода.

Оценка характеристик ОАД в системе I Л , /3 } б:.аа проведена по методу средних интегральных форм, согласно которому мощности, потребляемые ОАД из сети равны:

Р= '/К / л

г-г

1-7 '

где и - мгновенные значения напряжений и токов фаз.

Эти величины позволяют определить мгновенный К1Щ и коэффициент мощности.

В данной главе также проанализированы пульсирующие составляющие полной мощности, найденные через симметричные составляющие токов и напряжений и показана связь этих мощностей с реактивной мощностью ОАД.

ЗАКЛШЕШЕ

I. Проведенные исследования ОАД показали целесообразность замены медных пусковых обмоток на ферромагнитные обмотки. Такая замена позволяет увеличить КОД на 3-7%, улучшить пусковые свойства, уменьшить нагрев пусковой и рабочей обмоток и сократить расход медного провода на 30%. В условиях дефицита дорогостоящей меди последнее обстоятельство приводит к снижению стоимости двигателя.

- 20 -

2. Исследование статических характеристик ОАД показало, что вследствие шунтирующего действия пусковой обмотки из стального провода в рабочем режиме основной магнитный поток и максимальный моиэнт уменьшаются, а номинальное скольжение увеличивается. Установлено, что для компенсации снижения магнитного потока,число витков рабочей обмотки у существующих двигателей необходимо уменьшить на 2-3%, что позволит сохранить или несколько улучшить энергетические показатели ОАД.

3. Разработаны математические модели ОАД по методу симметричных составляющих, которые позволяют более подробно исследовать составляющие электромагнитного момента, токов и потребляемой мощности.

4. Исследования динамических характеристик, выполненные на аналоговой (АВК-31) и цифровой (РС) вычислительных машинах показали, что пиковые значения электромагнитных моментов и токов ОАД с медной и стальной обмотками зависят от фазы включения и превосходят номинальные момент и ток в 3,5-4 и 4-6 раз соответственно.Время пуска ОАД обоих типов составляет 7-12 периодов напряжения сети.

5. Впервые дана методика расчета энергетических соотношений и коэффициента мощности и полезного действия в динамических режимах, что позволяет судить об экономичности преобразования энергии ОАД при пуске.

6. Проведенная оптимизация обмоточных данных ОАД позволила получить пусковые и рабочие свойства, удовлетворяющие техническим требованиям, что подтверждено испытаниями опытных образцов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы.

1. Синицын А.И., Нора Мамани Веларде. Оптимизация процесса реверса асинхронного двигателя на АВК-ЗУ/Сборник научных трудов. МЭИ, Мг 1969- №196.- С.61-66.

2. Копылов И.П., Синицын А.И., Нора Мамани Веларде. К вопросу исследования динамических и энергетических показателей однофазных асинхронных двигателей с пусковым сопротивлением на аналоговых вычислительных машинах.//У1 Всеоюз.научно-техн.конф. "Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов: Тез. докл. » Бишкек, 1991. -с.14.

3. Копылов ИЛ., Мощинский Ю.А., Нора Мамани Веларде. Математическая модель однофахного асинхронного двигателя по методу симметричных составляющих./Д научно-техн.конф. "Электроприводы переменного тока": Тез.докл. -Екатеринбург, 1995, -С.82-85.

Подписано к печати Л - »/VI ///

Печ. л. Тираж /С/С/ Заказ Чд]

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13.