автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Трехскоростные асинхронные электродвигатели

Pïb V»

7 \\ V.. • "

'' ' ОЛЕСЬКИй ДЕРЖАВHl/117! ПОЛ1ТЕХН1ЧНИИ УН1ВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

ШАХ! H А5ДАШ1А ТАРЕК С IОРЛАНI Я]

ТРЬ0ХШВИЛК1 CHI AClIHXPuHHI ЕЛЕКТРОДВИГУНИ 05.09.01 - електричш машини.

АВТОРЕФЕРАТ

дисертац1У на эдобуття наукового ступеня кандидата техн1чних наук

ОДЕСА - 1997.

. ДисертеЩя с рукописом.

Робота виконана в Одееысому державному пол1текн1чному уШверситет! на каФгдрГ електрнчкик машин

Науковий кер1вник -.доктор текн1чник наук, псоФвсор Захаров М. К.

OilulfiHi опоненти - доктор техн1чник наук, професор Воптек A.A.

кандидат текн1чнии наук, доцент Рад 1 мов I.M.

Пров1дне п1.зприсмствп - кйле колективне п1дпркеиство "Екотон" м. Kitl'b.

Захист в1дбудеться 199? р. в J? год.

на зас1данн1 спец1ап1зовано!" вченоУ роди Д 05.06.03.

у ОДПУ, и. Одеса, пр. Т. Г. Кевченка 1, корп. 2. ауд. 115 у.

3 дисертац1 ею южна ознайоюпмся в б1бл1отец1 ОДНУ.

Автореферат роэЮланкй "^ " _OfL_ 1997 р.

Вчечий секретар спец!ал1 зевано!" ьчено!' ради, кандидат техк1чних доцент

наук,

Андршенко O.A.

ЗАГАЛЬКА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТА Актуадътрть. Асиниронн! електродвигуни САД). найб1. широко викориетовуаан! перетворкеач! електрично* енерг! 'i в механ1чну. складають основу електроприьода 51льшост1 ме-хан1зм1в в ycix галузях промислового виробкицтва i в clльському господарств1. Для покращення технолог1чних 1 эк-сплуатац1йних властивостей.багатъох електромекан1чних систем, використовуван1 в них одношвидк1сн1 АД доц1льно з^Лня-ти на багатошвидк!сн1. Найб! лыиии ефект при- цьому дося-гасться при використанн1 в АД багатошвидк1сних полюсопереш-кзсмих обмоток (ППО). Зам1на в |5агатошвидк1сних двигунах розд1льних обмоток сполученими полюсоперемикасмими дас мож-лиь1сть п1двицити використання плоиЦ паэ1в, знизити питому витрату активних матер1ал1в, спростити технолоПю виготов.пе-, ння 1 п1двищити ,-х ексллуатац1йну над!йн1сть. Одним з npio-ритетних метод!в, мо дозволяюггь найб1льш просто отримати схеми, як1 в1дпов1даюггь 1снуючим вимогам, г метод фазово!' модуляцП' СИМ). Реал1эац1я даного методу може зд1йснюватися граФо-анал1тичним та векторно-табличним засобами СВТЗ).

На тепер1шн1й час в патентн1й л1тератур1 наявна велика к!льк1сть схем ППО. Але докладних досл1джень схем дамих обмоток. анал1зу ix електромагн1тних властивостеа.4' техн1ко - економ1чно\' еФективност1 використання в трьохшвидк!сних АД • до цих nlp не прводилосо. Кр1м того, в наявних роботах в1дсутн1й опис методик Формування схем ППО. Тому робота по всеб1чному досл1дженню тръохшвидк1сних АД з прошсловими та запатентованими схемами обмоток, а також створення 1 дос-л1дження нових схем високоеФектавних ПШ, с актуальною.

Щд'ю ВОТ т с досл1дження Лснуючих трьохшвидк! ских АД 1 розробка нових конструкций високоефективнин електродви-

гун1в ШЛЯХОМ ВИКОрИСТаННЯ В НИХ ОРИПНЭЛ! (их тръохшвид-к1сних полюсоперемикасмих обмоток.

Осипrh 1 япиппння 1ШГЯРТВ1ИЙОНПТ ипДпти!

- Створеннй нових схем трьохшвидк1сних ППО з р1эними сп1ва1дношеннями чисел пар полос 1в С при р1зник числах паз1а статора 1 р!зних схемах кокуталШ на основ! 1снусчих не-

тод1в 1 способ1в формування багатошвидк!сн;(х ППО.

- Лнал1з електромагн1тних властивостей отримзних схем ТрЬОХШЬИДК!СН1(Х ППО.

- Разробка алгоритма 1 программ аатоматизоьаного лроек-туаання полюсоперемика<^чих трьокшвидк1сних обмоток на задан1 техн!чн1 умови.

- Проекта! доел!дження трьохигеидк!сних АЛ з 1снуючими ) ковши схемами ППО, а такой пор!вняння 1'х техн1ко-еко-нон . .них покаэь..к1Е.

- Експеримептальн! досл!дження трьохшвидк1сни>( АД з по-люеоперемикасмими обмотками.

Методолог1чн1 основи роботы Зазуються на теоретычним положениях: метода . Фазсро'1 модуляц1 V, теорП несинусоУ-глльних Функц1й, векторного анал1зу, ыатода симетричних складових та !нших розд1л!в теорП електричних машин.

Експериментальн! доел!дження проводились на макетних зразках трьохфазних трьохша;<дк!сних АД.-Шукова новизна иоботи;.

-- Розроблен1 методики формування трьохшвидк1сних ППО э р1зними- сп!вв1дношенняии чисел пар полюс!в, при використаиг' р1зних схем эовн1шньо1' комутацП", на основ1 в и кори стан н> гра^ — анал1тичого 1 векторно - табличного засоб1в метод« фазово1' модуляц11'.

- Запропонований ряд ориг!нальних, високоефективни): схем ППО з р1зними числа».™ пар полюс!в (7:5:2, 5:4:1, 4:.2:1, 4:3:2 1 3:2:1) при р1зник числах паз1в статора (36, 48, 54. 72) та з р1зники схемами зовн1шньо\' комутац!!').

- Обгрунтована методика Формування трьохшвидк!сних ППО з Т-пйд1бною схемою зовн1шньо1' комутацП" 1 отриман! анал1тичн1 вирази для розрахунк!в НДС несиметричних обмоток в тому числ! 1 при Т-под1бному сполученн1 фаз.

- Проведен! досл!дження електромагн1тних, електроме-хан1чних 1 експлуатац1йних властивостей трьохшвидк1сних АД з р!эними схемами статорних обмоток 1 виконано пор1вняння Ух техн1ко-економ1чних яоказник!в.

- Розроблений алгоритм автоматизовансго проектувачня сииетричних трьохФаиник ППО для р'зних сп1вв1дношень чу$-гя пар полос1а 1 схем завШшньоУ комутацП регламентованих за р1внем коеФ1ц1снт1в розпод1лення для робочо!" гармон!ки, а також створена прогрома для автоматизованого проекТування трьохшвшШсних iTO.

Ррдктиицу ч1нн1тъ тботи скл'ацахлъ:

- Розроблен1 ориг1нальн1 схеми трьохшвидк1ених ПП при р1знмх сп1вв1д'нош8ннях чисел полюс1в, чисел паз1в i схем ко-мутацП".

- Результата проектних досл1джень трьохшвидк1 сних АЛ з р1зними схемами статорних обмоток.

- Методика лобудування схем Т-под1бних обмоток 1 анал1зу i'x електромагн 1 тких властивостей.

- Алгоритм * програма автоматизированого г.роектування симетричних трьохшвидк!сних ППО.

Ррчулт»тятц- пгтппяпкрццд: методики та ма"*?р1али дисертз-ц1пно1' роботи використовуюггься в науково-досл1дницьких роботах кафедри електричних машин ОДПУ. а також е учбовому про-цес1 на дан1й кафедр! при курсовому 1 дипломному прсекту-ванн1.

Апообаи1я поботи; ochobhI положения 1 результата дисер-тац1йно1' роботи допов1дались 1 обговорюаались на 28. 23 1 30-1й науково-техн1чних .<онФеренц1 ях студент1в 1 молодих досл1дни.<1в кафедри ЕМ ФАЕП ОДПУ,'. на пауковому сем1нар1 АН Укра1'ни по проблем1 наукових основ електроенергетики С КмУв -1994). а також на науков1й конФеренцП по електромехан1»1 СЛьв1в - 1996). • . ■

Публ1 КПиГпо матер1алагЗ| дисертацП' опубл1 кован i 3 «рукованих робДт. . •'

СШУЮТОЗ_I nrt' га роВоти! дисертац1я складасться э

вступу, п'яти глав тексту, висновку. списку л1тератури, цо м1 стать 82 найменування. ,додатк1в. Робота загальним об'смом .220 ctopIhok. м1 стать 100 crop, основного тексту, 63 те пищ. 67 малшк!а 1 2 додатки.-

ЗМ1СГ гшли

У в ступ! обгрунтована актуальн1сть теми дисертацП'. викладен! основн1 науков! 1 практичн1 результати робота, то виносяться до захисту.

й газршЩ г'лпш: зд"»снен1 огляд 1 анал1з л1тературних джерел (враховуючи патентну л1тературу) по том! дисертацП', На основ! пор1вняння техн!чних даних 1 характеристик промно-лових зроэк1в трьохшаидк1сннх асинхронних електродвигуШв. покажи! можливост1 покрашення Ух тенн 1 ко-еконоы! чних влас-тшостей. Проаналкзован! схеии зовн1шнъо! комутац11' НПО I техн1чн1 дан1 трьохшвидк]сних обмоток. Роэглянут! основн1 положения теор1У 1 приницип1в Формування двохшвидк! сних. фа-■ зовомодульоваких ППО, призначених для використания в трьох-

э •

' швидк1сних.АЛ. Визначен1 Ц!ль 1 основн1 завдання дисер-т. ц1йноУ роботи.

Лпугя рпянл присвячена розробц1 I Фориуванню полюсопе-реиикасиих обмоток. тръохшвидк1сних асинхронних електродви-гун1в.

Показано, шо побудування граФоанал1тични« способом по матоду Фазовой мэдуляцП сииетричних трьохшвидк1сних ППО з! схемами •зовн1шньо\' комутацЦ' оСУ)т/Ут и «ШГП/ЧЧ пр: 12 1 15 вив!дних к1нцях. можливо для ППО. числа пар полюс1в яких зв'язан! м1ж собою залежн1стю Ра - Рг*Рз, при некрат-ност! Ух числу Фаз. 0триыан1 за допомогою даного способу ориПнальн! схеми трьохшвидк1сних ППО э переишсанняи чисел пар-гкшсс 1 в у в1дношенн1 7:5:2 1 5:4:1 при р1зних значениях чисел паз!в статора, що масть висок! значения обмоточних коеф1ц1снт!в по робочии гармон1кам на вс!х полюсностях.

Показано, що побудова симэтричних трьохитидк!сиих ППО з р!зшлми значениями коеФ1ц!снт1в перемикання, в тоыу числ1 1 при кратаост1 одного з чисел полюс1в числу фаз. зд1йснено на основ! векторно - табличного заособу (ВТЗ).

Запропоновано новий п!дх1д до побудови табличных моделей розпод1лень активних котушечних стор!н (АКС) фаз обмоток без побудови Ух векторних д!аграм пазових ЕДС. Це спро-аус пронес формування ППО 1 дозволяс зд1йснювати Ух автомз-

тизоване проектування.

ПростороЕе розгюд! лепня Фаз будь-якт трифазноУ' обертки эображустъся табличною моце.ч'ю CM1J):

all. а12, а13, ... alj KU = a21, n22, a23. ... a2j

!aU. ai2. a!3, ... alj Кожей елемент таблиц1 Ml J в1дпов1дае номеру одьМсУ з pIbhomIpho розпод!ленкх уподовж пов1тряного зазору АКС. Ви-падкова 1-та стрдка уявлгс собою сполучення з Cq) котушеч-них CTOplH, зм1щених в »/асштаб! першо'1 прссторово!' гармон1~ ки в1дносно одна одно! на кут cC=3S0»p/Zl. Кокний j-й стов-бчик с сполученням з С2р) котушечних ctopIh сп1внадаючих. по Фаз1, або здвинутих на 180° в1дносно початког.их АКС. Алгоритм нумерацП' елемент1в таблиць Ml J Фаз А. В, С 120° фазо-вих зон для р1зн. ч чисел пар пол! 1в можна скласти на ochobI сл1дуючих вираз1в.

MaU = i + ci - l)«tp, ' mbij =» j + ci - i)*tp + q = maij + q.

McU - J + Cl - l>Xp + 2q = MAU + 2q, де." qCkD = Zl/3p(k) - число паз! в на полюс 1 120° Фазу для к - го числа пар полюс1в С к - 1. 2. 3): ^

т.р - Z/2p<k) - полюсне розпод1лення по рабочим гармошкам: ' ... . р(Ю - число пар полюс1в - рД, р2, рЗ: 1 - порядковий номер рядка, що зШнпеться в!д 1 до р<к) (при по б удов! таблиць для пер1оду Zl/2):

J - порядковый номер стоабця.що зм1нюсться в1д 1 до qCk^ Якщо 1 - парне число, то необх1дно присвоУти елвмен-¡м таблиц1 даного рядка в!д'сш1 значения.

Якда в результат! розрахунк!в елемент та6лиц1 alj>Zl/2, то в тоблиц1 необх1дно записати нова значения елеиенте» С alj)' - |alj[ - Zl/2. При пйрних числах pCk) iieoGxl дно присвйУти новому знч-че'-чю г дмзнта (alj)' початксвид знак рядка, а при нелегких чи<_лах Ы. к) - пропиикния знак.

Маючи табличний запис номер1в котушечних стор1н для в1япов1дних чисел пар полюс1в та знаючи закон перемикання ППО, визначений схемою зовн1шньо!' комутацП', можливо Форму-лювати р!зн1 вар1анти розпсШлень фаз ППО.

Розроблен1 методики формування симетричних трьохшвид-к1сних ППО з переыиканням чисел полюс1в в в!дноиюнн1 8: 4:2, 8:6:4 1 6:4:2 при використанн1 р1зних схем зовн1шньоТ кому-тацП [аСУ)/УУ/УУ, аСУ)/УУ/УУУУ, оСУ)/УУ/а, о(У)/оСУ)/УУ, оС У) СУ)/оСУ)].

0триман1 р!зи1 вар1анти розпод1лень симетричниХ трьох-швидк1сних ППО з вказаними значениями коеФ1ц1снт1в переми-кання при р1зних значениях чисел паз1в статора 1 схемах зов-н11ш-:ьо! комутацП'.

В таблиц1 1 ¡Ъиведен1ономера АКС фаз трьохшвидк1сних П"Г) э 2р=8:4:2, разм1щено'1 в 36 пазах статора С запис зд!йснений для половини паз!в статора).

Таблица 1.

Фаза 2р=8 2р=4 2р=2 .

1 2 Г! 1 2 3 4 5В 1 2 3 4 5 6

-7 г-1.0-11-12-13-14-15 7 8 9 10 11 12

А 10 11 1?

-14 -15 -16

4 6 -13 14 15 16 17 18 13 14 15 16 17 18

В -8 -9 -10 -4 -5 -В -7 -8 -9 -1 -2 -3 -4 -5 -е

13 14

-17 -18 -1

7 В Я 7 8 9 10 И 12 -7 -8 -9 -10-11-12

Г -2 -3 -4 -16-17-18 -1 -2 -3 -13-14-15-16=12^13

16 17

-11 -12 -13

Для отримання симетричн! обштки в кожнш фаз1 табл. i вид!лясться по 21/6 елемент1в, котр! займакггь однакове положения в1дносно вертикальних 1 горизонтальних в1сей таблиц1 Страниц! фазових зон). В даному випадку мае м!сце р!вняння коеф1ц!снт!в розпод!лення по робочим гармон!каы 1 кут!в

здвигу м1ж в!сями фаз ППО. Вид1 лен1 номера АКС в фазах ППО

п!дкреслен1. Ц1 номера дозволяють отримати числовий ряд П1.0

1 эд1йсн)РЕати розпод1лення ко ту шок по фазам 1 по г1лкам пе-ремикання трьохшвидк1сно1' обмотки (мал. 1).

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

1-3 4-6 7-9 10-12. 13-13 16-18 19-21 22-24 25-27 гт 3i-33 34-36,

0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 е

0 5 4 3 2 1 0 5 4 3 2 1

0 5 1 0 2 1 3 2 4 3 5 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ч. Р.

N паз1в pl=4 р2=2 рЗ=1 N к. гр.

2С1'

0

Мал.1. .

3 табл.1 видно, ыо при перемиканн! трьохшвидк1сно1' обмотки зм1н»хться т1льки знак перед окремими номерами АКС. Це говорить про нёобх1дн1сть зм1ни напрямку струму в них при перемиканн1 обмотки. Для зовн1шньоТ комутац1V под1бних ППО можут бути застосован1 схемы oCY)/YY/YY, o(Y)/YY/YYYY. Побу-дова симетричних тръохшвидк1сних ППО. э числом пар полюс1в к-атниМ трьом i.,M використанн1 под1бних схем комУгацП", вик-ликало розширеиня фазових зон при дан1й полюснсст1 С до 180°). Це викликас зменшенИя обмоточного киоф1ц1снта при дан1й частот1 обертання. Створенню симетричних чрьохшвид-к1сни« ПЛО.мо мають висо*с1 значения обмоточних кое01и1снт1в по робочмм гармон1кам на вс1х числах пар полюс1в. в тому ЧИ1..Л 1 при р=3. сприяло застосування.схем комутацН э пос-л1довним э'сднанням котушок Фаз на двох чи трьох полисное-

тях [ СКОЛ! оСУ)/ы. У)Л'У, оСУ)'/оС У)/оСУ)]. В данмх схемах пе-ремиконня полюс!в в1дбувасться не т1льки за ракунок зм!ни налрямку струму в окоеммх котушках, але 1 шлихом лерероэ-под!лення котушок в фазах трьохшвидк!сно!' ППО. Це викликас деяке п1двишення числа ~ив!дних к1нц1в ППО Св1д 15 до 18). Показано, що в трьсхшвидк!сних ППО, з'сднаник за схемою оСУ)/оСУ)/а(У) 1 маючих в залежност1 в1д схеми сполучення Фаз С15 - 13) вивод1в, мэжливо зменшити число вивод!в до 12, я>ацо обштк» при р=3 з'сднувагги в У с трьома паралельни-ми г1лкаыи, при незм1иному розпод1ленн1 АКС в фазах'ППО.

Проведений гармон1чний анал!з електроыагн1тних власти-востей вс1х розроблених схем трьохшвидк1сних ППО э р!зними сп1вв1дношеннями чисел пар полюс1в 1 розм1щених в р!зних

4

числах паз1в стачора. о

Разроболений, на основ1 ВТС, алгоритм автоматизованого проектуьання симетричних трьохшвидк1сних ППО при заданих сп1вв1дношеннях чисел пар полюс1в, паз1в статора 21 I схемах зовн1шньо1" комутацП, ' регламентованих по ■" р!вню коеФ1ц1снт1в розпод1лення для робочо! гармон1ки магн!тного поля. Створбна програма на алгоритм! чному' язику С1, для ав-томатизацП проектування трьохшвидк! сних ППО з схемам ¿СУ)/УУ/УУ, £>СУ)/УУ/УУУУ, У/УУ/о. Яана програма дозволяс визначиги, при зодан1й фазов!й зон1 вс1 вар!анти роз-под1лень АКС в фазах трьохшвидк1сних ППО, для заданих сп!вв1днсшень чисел пар.полюс!в 1 р!зних значень чисел паз!в статора.

й тпрт!й глай! розглядаються трьохывидк1сн1 ППО з вико-ристанням Т-под1бних схем зовн1шньоУ комутацП.

3 метою зменшення числа вив1дних к1нц1в в1д обмотки 1 отримання високих значень обмоточних коеф1ц1снт!в в трьох-1явидк!сних ■ ППО при числ! пар полюс 1 в. кратному трьом. фази. обмотки можна вмикати по Т-под!бн1й схем! С мал.2). При такому в1ккненн1 обмо гка може розглядатися як трифазна, несиметрична або як двофазна, штучно приведена до трьохФазноУ. Для отримання в ц1й схем1 симетричноУ системи л!н1йних ЕРС Сабо МРС) при живленн! в!д трифазно!' мареж!

необх!дно щоб: Kwa»Wa = KwoWc = (KwB«V&)/f3.

Тод! Т-под1бну обмотку можна назвати правильною año зовн1ынъосиматричною. В кращому випадку при зовн1ш"!й Сл1н1йн1й) симметрП' дат 'обмотки несиметричн1 внутр1фэзно 1 в склад1 ïx MPC Св магн1тному .пол13 виникають складов 1 нульово!' поел!довност1, в деякому ступен1 вони пог!рщ/ють електромагн!тн1 властивост! машмни. Якщо ж гаометрична

структура Т-подi оноÏ обмотки несиметркчна Сл!н!йна асимет-р!я). то кр!м нульово!" ' посл1 до-bhoctI в MPC 1 магн!тному пол1, створному такою обмоткою, будуть !снувати 1 протилежт по-щ Wc&p~ сл1довкост1» ffi0 ! стотно .впли-

Кал.2. веггь на електромагн1тн! i елох-

тромехан!чн1 властивост! лвиг.'.)1в.

Запропонован1', методика проектування трьохшвидк1сних ППО с Т-под!бною схемою зовн!шньоУ комут^цП, а також. засо-Би ïx. симетрування. Показано, то .астосувакня ВТС побудови розпод!лення АКС обмоток, дозволяс Фориувати симетричн! трьохшвидк1сн1 ППО э 5-ма вив1лними к1нцями, шо мають висск! значения обмоточних косф1ц!снт!в по робочим гармон1кам на сс!х числах пар полюс)в. при одношаровому та двоыаровому ви-конанн1' обмоток.

Виклалена метод и i.а анал!зу елсктромагн!тних влаотизос--тей несиметричних обмоток 1 отриман! анал1тичи1 вирази для ;х)зрахунк1в MPC Т-под1бних обмоток. При анал1з1 електромлг-н1тних зластивостей Т-под1бних обмоток викорисговупться геор1я нес1Шусо1'дальних функШй, векторний анал1з та метод :иметричних складових. MPC Фаз обмоток розкладаються в ряди îvp'e, знахоанться ампл!туди Fví ) просторов! кути VM окре-г.м гармон1к в1дносно системм ортогонапьннк координат I по :умам прсекц!и. Еек.^р1в на в1сях X 1 Y визначаюп'ься ампл1ту-' v.i 1 фазов! кутк гармон1йних складових MPC фаз, по яким виз-1ачакггься симетр1'.чн1 складов1 С прямо- 1 протилёжнообертасмП нульов! посл!дзвкост! MPC обмоток.

У BipHiiK Т-под1бник обмотках нульоа! сюидов1 MPC 1 магн1тного поля практично не впливають на значения електро-магн)ть..х момент1в двигун1ь, так як не створюоть реэультую-чого магн!тного потоку, але викликають перерозпод1лення магнитного ноля в статор! i внасл1док цього поПрщуоть магн1тн1 властивост! машни.

Аыпл1туди складових MPC, створених Т-под1бною обмоткою, цо живиться трифазним струмом при v=p,. можна визначити вико-' риетовуючи вире С

•IJ S3

Fnp^v-o) - -Г Ib«Wb«Kwb ■+ — СIc»Vc*Kvc + IA«Va«Kwa)].

Fp ' 2

Г2 ПЗ Fo6pcv-d) « -[ ib»wb»'Kwb - — CIc*Vfc»Kuc + lA»WA*KWA3].''

ÏÏP 2

•Л2

РОО-с> » <- 4СС1в«ив.Кив)2 + С1с«Ыс«Кис - 1А^А»КиА)2].

Кр

Яюдо в Т-под1бн1й обмотц1 Ув*Кив =-Гз»\»/А»КУА='

а струми в фазах однаков1 С1А=1в=1с) 1 зм1щен! в час! на

кути 21Г/3, ампл1туда прямообертаемоУ робочоК гармон1ки МРС

буде дор!внювате" ••'.•'

'2^12 , „ ,, г. 9* 1в«Кив«Ув ■ '

Рпр(у-и->)=-•1в*Кив*Ув= — '-:-

]Гр р

Пооталеша складова Рпрото-о) « 0.

• ^ , „ 1 ' Нулъова складова - —1в»Ув«Кив « -БтоС*«»).-

„ ' ^Р 2 ^

Прийнявши в екв!валентн!й симетричн!й £хем1 обмотки .Ус»Кис •+ Уд»КУА' 4.Ув«Кив .« Ув»Кив(1 +' 3»\>/1»1М, '

при РлрСУ)»---«II. Сп1вв!дношення м1ж амг^лтудами

робсчих гармон1к ЙРС. при э'сднанн1 фаз обмотки в симетрич-ну э1рку 1 при Т-под1бн1й. схем1, буде дор!внтати РпрС0,9.3 •

ИпрСУ) " (1 ♦ 2ЛГ>1,35 .

Отжв, .при однакпвих числах ефективних витк1в, в Т-под1бн1й 1 симетричн'1 трифазн1й обмотц!. ампл1туда робо-чэ* гармоники НОС в симеаричн!й обмоти! на 8Х б!лыие, н!ж у

в1рн1й Т-под1бн!й.

На основ! розроблено! методики анал1зу МРС несиммрич-них обмоток була скорегована програма розрахунк!в трифаэнин АД, по як1й зд1йснений ¿нал!з електромагн!тних властивосигй ряду трьохшвидк1сних ППО з Т-под1бною схемою з'сднання фаз.

Ышверта глава присвячена проектним досл1дженням трьох-швид!с1сних АД з р1знмми схема»/и етаторних обмоток Спромисло-вими, запатентованими, розробленими в дан!й дисертацП' схемами ППО). Розрахунки електродвигун1в э ППО проводились за до помогаю оозроблено?' на кафедр1 елект<ричних машин 0ДГ1У программ розрахунк1в асинхроннмх к.?, електродвигун! в. Дан-на програма м1стить у соб1 ряд п1 дпрогре. „ самост!йно реал!-зуючих окрем1 етапи розрахунку двмгуна. П!дпрограма гар-мон!йного анал1зу ППО CGAP,M) м1стить розрахунки порядкового складу, коеф1ц!снт1в розпод1лення. обмоточнмх коеф1ц1снт1в 1 ампл1тудних значень складових ! ^К! прямого' та протилежного напряшс1ч обертання. Окрема п1дпрограма эдШснюс розрахунок магн1тного кола двигуна при р1зних ЕЙ;, л також розрахуьок основних 1 додаткових втрат в ст." :1 при холостому ход1 для V=p. П1дпрограма розрахунку параметр1в маши в р!зних ' режимах 1 розрахунку Yi: робочих та пускових характеристик перед-бачас визначення параметр!в в заданому режим! з урахуванням вит1снення струму в стержнях ротора 1 'насичення по шляхам розс1яння магн1тного поля. ЗдШснюстъея також визначення додаткових асинхроннмх момент!в 1 втрат, створених вшцими гармошками МРС.. '

Проведен1 досл1дження промислових трьохшвидк1сних АД дозволили оц1нита ефектмвн1сть застосоеаних в даних машинах р1зних обмоток. Показано, що на деяких висотах в1сей обертання ul двигуни маюггъ п1двищен1 питом! вмтрати активних ма-

тер1ал1в 1 знижен1 енергетичн! показники, що говорить про

с

недовикористання активного об'сма в цих машинах.

Показано, що ¿лстосування в трьохшзидк1сних АД роз-. д1льних обмоток, з цалими коеФ1шентами перрмикання в - двош-видк1сн1й ППО сприяс зниженню питомих Битрат 'активних матер! ал 1 в до 14% i п!двкщенню використання маыин СКэ) до 2%

пор1вняно з промисловими зразками. Викорисчання в цих же двигунах трьохшеидк1сних ПГЮ заметь двох розд1льних обмоток доо^оляс значно'змйнъшити ïx питом! витраги активних матер! ал i в (до 30%) 1 п!двищити енергетичн! коеф!ц1енти даних jjiauMH Сдо 10%).

В результат! проведених досл1джень встановлений р1вень значень обмоточних даних схем ППО, що дозволяе створювати трьохшвидк1сн1 двигуни з рац!ональними величинами електро-магн!тних нава! ьдань. 0огрунтован1 рекомендацП по викор. с-тлнню конкречних схем ППО в трьохшвидк!сних електродвигунах.

К п'ят!й глав! приведен! результата експериментальних досл1джень та випробувакь- тръохшвицк1сних АД. Як об'скти досл1джень використовувались трьохшвидк1сн! АД типа АМУ 132 S4 э розробленою ППО при 2р=8:6:4 в 36 пазах з1 схемою, зов-nitiHboï комутацП' o/VY/YYYY, а також трьохфэзний АД типа А41-б:4 з обмоткою, цо перемикасться по Т-под!бн!й схем1. Досл1дження трьохфазного АД АМУ 132S4 з,трьохшвидк1сною ППО ■проводилось на Новокаховському ВО' Южелектромаш 1 показало

■ добр! експлуатац1йн1 якост1 машни. В таблиц! 2 представлен! пор1вняння розрахованих i експеи.л<ентальних значень ном1-нальних параметра електролвигуна. Результата випроьувань 1 розракунк!в niдтеерлили оЬ'грунтован1стъ . використовуваних програм розрахунк1в к. з. АД.

ДослГдшння Трьохфазьиго двигуна А41-6:4 э Т-под1бною схемою проводились на кафедр1 ЕМ ОДПУ на ' спец1альному макет!. Нетою досл1джень була перев1рка теоретичних поло-лань, шо м1стяться в.запропонован1й робот!.

В силу того, що Т-под1бн1 обмот й 1!есиие.тричн1.' в про цес1 досл1дження ïxhïx властивосгей вим1рявся стр>м, напру-га та потужн!сть в клжн1й фаз1.. 31ставлення в1дносних значень ампл1туд гармон1чних ослав пих MPC Т-под1бно! обштки, розрахованих по результатам lcnn гу холостого ходу 1 по ско-ригованШ програм* гьрмон' люгс анап! зу MPC трьохфаэних об-

■ маток п1дтвердияи теоретачн! пололь.шя проведено го анал!зу.

Тяблиця 2.

Величина Раэм1р~ Н1СТЬ Експерииент Розрахунок

2р - 1 . 6 4 8 6 4

Ш В 380 220 220 380 220 220

Р2Н кВт 1.4 1.8 '4.5 1.4 1.8 4.5

о.е. 0.692 0.74 '0.808 0.710 0.73 0.82

. ККД ' X 71.5 76.9 84.4 73.0 78.5 06.0

11 А 2.48 4.54 10.0 2.3 4.65 9.50

5н % 6.4 4.4 4.5 5. А 3.7 3-6

СЗК - о УУ УУУУ О УУ УУУУ

Реж. роб. - Б1 Б1 51.. 51 51 .

' К1 о.е. 3.05 3.85 6.24 3.4 4.0 6.75

Кп о.е. 1.10 1.10 2.43 1.0 1.0 2.3

Кп1п о.е. 1.08 1.1 2.24 1.0 1.0 2.15

Ктах ■ о.е. 1.75 2.05 о. 14 1.7. 1.9 3.0

В-Вавяпмвс до. дисергаШйноУ робота м1стяться тс кет программ для автоцатизованого проекту¿ания симетричних трьоквшидк1сних ГШ 1 про то коли I .-.пообувенъ трьохшгаидк1сних АД с НПО. • ' •

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТА РОБЕЛИ,

1. Розроблен! методики формування. тръохшвидк1сних ГШ э р!экими сп1вв1дношеннями чисел пар полюс1в. при використанн! р1сЦ1их схем зовн1шньоУ комутацП. на основ1 використання граФо-анал1 точного та ве кто рно-таблична го засоб!в метода фа-зоео1' модуляцП. . .

СОоРмований. на основ1 метода СМ, ряд ноаих високдефек-тивних схем трьохшш:к1сних ПРО з числами пар полюс!в 7:5:2 1 5:4:1 при р!зних значениях чисел паз!в статора. -

3. ОтриманI. а основ! викорнстання ВТЗ, ориг1нальн1 симет-ричн! ППО с числами пар полюс!в #¿1, 4:3:2 1 3:2:1 при р!зних значениях чисел паэ!н статора. 1 схемах . зовн!шньо* комутгцП". ...

4. Розроблениа алгоритм авто матизо вано го . проектуовання Т9ьохи!Еидк1сних ПГЮ.при р!зних сп!8в!дношеннях чисел пар пэ-

,шс1в I паз1в статора. з1 схемами зовн1шныЛ коммутацП о/УУ/УУУУ, У/УУ/УУ, У/УУ/а. Створена програма автоматизова-ного г.^ектування симетричних тръохшвидк\"снйх ППО. на задан 1 числа полюс1в 1 числа паз1в статора.

Б. Заг.ропонована методика формування трьохшвидк! сних ППО э використанням Т-под1бних схем зовн1шньо\' ксмутацП при числах полюс!в кратних числу Фаз, а тахож методика симетруван-ня под!бних схем обмоток.

6. Отриман! уз- гадьнет вирази для розрахунк1в МЛС неси!.. "г-ричних обмоток, враховуючи Т-под1бн1.

7. Лроведен1 проекта! досл1дження електромагн1тних, електро-механ1чних 1 ёксплуатац1йних властивостей трьохшвидк1сних АД промислоаих зразк!в, а також явигун1в с запатентованими ран1ш 1 розробленими в дан!й дисертацП' схемами ППО. .*

8. Показано, то використання однообмоточних ППО эам1сть дво-обмоточник дозволяс значно зменыити питом1 витрати актив-них матер! ал 1 в. п1двищити енергетичн1 1 техн1кОг-економ1чн1 показникм Двигун1в.

9. В результат! проектних досл1джень обгрунтован! рекоменда-ц1У по використанию конкретних с:..м ППО, в тръохшвидк1снич асинхронних елекгродвигунах.

10. ^зультати експериментальних до£л1джень двигун1в з ППО п1дтвердили основн! теоретичн! положения 1 розрахован1 сп!вз1дношення. що м1йтять0я в робот1.

Основний зм1ст дисертац!К в1дображено в сл1дуючих пуб-л1кац1ях:

.1.. Шахин А; Т., Уэрдани К. Эффективность даухсКоростного асинхронного двигателя с полюсоперек ючаемыми обмотками /' Электромашиностроение и электрооборудование: Респ. иежвед. научн.-техн. сб. - 1995.- вып. 47. - с. 90-94.

2. Захаров М.К., . Шахин . А. Т. • Трехскоростные полюсо переключаемые обмотки с 1-образными ' схемами внешней коммутации // Злектосмава' "(строение и электрооборудование:' Респ. шжвед.научн.-техн. сб..- 19и». - вып.47* - с. 101-107.

3. Шахин А. Т. О -ехнико - экономической эффективности Использования в трехскоростных асинхронных электродвигателях

ППО//Электромашиностроение и электрооборудование: Респ. меж-вед, научн. -техн. сб. - 1996. - вып. 48. - с. 74-77.

4. Шахин А. Т. Трехскоростные асинхронные электродвигатели с полюсопереключаемыми раздельными и с Т-образными обмотками// Электромашиностроение и.электрооборудование: Респ. межвед. научн.-техн. сб. - 1996. - вып. 48. - с. 70-73.

5. Захаров М. К.. Беликова Л. Я., Иахин А. Т.

Автоматизированное проектирование трехфазных симметричных

многоскоростных ППО, сформированных векторно- табличным

способом// Електромехан1ка теор!я 1 практика,— Тез. докл. нау—

ково-техн. конф. -Лъв1в-Спавсък, 25-Г"1 вересйя 1996. с. 84-86.

».

• V

Аннотация

Шахин Абдалла Тарек. Трехскоростные асинхронные двигатели. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.01 - "Электрические машины". Одесский Государственный Политехнический унип^рситст. Одесса 1997 г.

Целью диссертационной работы является исследование су-ществуших трехскоростных асинхронных двигателей и со еда: же новых конструкций бысокоэФ&эктивных электродвигателей путем использования в них оригинальных трехскоростных полюсолерек-лючаемых обмоток. •

Abstract

Shahln Abdallah Tareq. Thi-ee-speed Induction electric motors. Ph.D. Dissertation in speciality 05.U9.01 -Electrical machines. Odessa state politechnlcal university. Odessa. 1997. '

. The aim of dissertation is to research the industrial three speed induction motors and to dlslgn anew constructions of high-efflctlv electric motors by using in it anew three speed pole-sultchiii. windings.

КЛЕЭЧОВ1 CJiOEa.'-

эсинхронн1 електродвигуни, полюсоперемикасм! обмотк!. ак-tmbhI катушечн1 сторони. к!льк1сть пар полюс1в, схема зов-HiEHboï комутацП. техн1ко-економ1чн! показники.