способ моделирования продольного поля поперечных токов ротора асинхронного двигателя с массивным или двухслойным ротором

Формула изобретения

Способ моделирования продольного поля поперечных токов ротора асинхронного двигателя с массивным или двухслойным ротором, отличающийся тем, что в зазор асинхронного двигателя с массивным или двухслойным ротором вводится "решетка" из фольги или другого листового металла, с длиной, равной длине ротора асинхронного двигателя с массивным ротором или гильзы асинхронного двигателя с двухслойным ротором, причем поперечные проводящие полосы "решетки" перекрывают двойное полюсное деление, а густота полос возрастает от среднего сечения к торцам подобно расчетной плотности поперечных токов ротора исследуемого асинхронного двигателя, число полос и их ширина определяются минимально допустимой величиной просвета между соседними полосами у края "решетки", а ширина всех полос одинакова.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области проектирования асинхронных двигателей и может быть использовано для экспериментальной проверки результатов теоретических исследований электромагнитных процессов в асинхронных двигателях с массивным или двухслойным ротором (АДМР и АДДР).

Роторы АДМР и АДДР (фиг.1а, б) не имеют беличьей клетки, их сердечники выполняют одновременно роль магнитопровода и вторичной обмотки. Их вторичные токи могут замыкаться в поперечном направлении по всей длине ротора, так что, помимо продольной, они имеют и поперечную составляющую (фиг.2). Поперечные токи ротора создают продольное поле [4], линии которого замыкаются в осевых плоскостях (фиг.3) перпендикулярно пластинам пакета статора и наводит в них вихревые токи, замыкающиеся в плоскости пластин статора по путям с малым электрическим сопротивлением. Продольное поле ротора не может быть компенсировано основным полем машины и осуществляет возврат части энергии, полученной ротором из цепи статора, назад, в пакет статора и тратится на выделение тепла в пластинах и на потери в стали. Это явление приводит к дополнительному нагреву сердечника статора и снижению кпд и cos , что должно быть учтено при проектировании АДМР и АДДР и расчете их рабочих характеристик.

Характер распределения поперечных токов ротора зависит от конструкции машины, ее относительных размеров, материала ротора, режима работы, скольжения и т.д. При теоретическом исследовании этих явлений приходится делать целый ряд допущений, поэтому расчетные данные для рассматриваемых типов машин требуют существенной экспериментальной проверки наличия продольного поля и его конфигурации.

В современной литературе, даже специальной [1, 2, 3], вопросы о поперечных токах и их продольном поле вообще не рассматривались.

Целью изобретения является получить способ создания в зазоре машины продольного поля, аналогичного продольному полю поперечных токов роторов различных конструкций.

Указанная цель достигается следующим путем: в зазоре АД располагается система вспомогательных проводников, имитирующих поперечные токи ротора рассматриваемой конструкции, питающаяся от внешней сети; эти проводники создают в зазоре машины продольное поле, подобное продольному полю ротора.

Для имитации поперечных токов ротора АДМР в зазор машины (при незапитанном статоре) вводится специальная "решетка" (фиг.4).

"Решетка" изготавливается из фольги или другого листового металла, например, путем травления. "Решетка" должна питаться от постороннего однофазного источника с частотой 50 Гц. Для АДМР ее длина равна длине пакета статора L, поперечные проводящие полосы "решетки" перекрывают вдоль окружности ротора двойное полюсное деление 2 . Обе половины "решетки", находящиеся по разные стороны среднего сечения ротора, соединены последовательно, все полосы каждой из половин параллельны и имеют одинаковую ширину b_пол. Густота "решетки" возрастает от среднего сечения к торцам подобно плотности поперечных токов ротора исследуемой машины (рассчитывается теоретически). Число полос n и их ширина b_пол определяются допустимой величиной просвета между соседними полосами у края "решетки". "Решетка" должна быть изолирована от сердечников статора и ротора изоляционным покрытием.

По "решетке", введенной в зазор машины при незапитанном статоре (I ₁=0) и неподвижном роторе (n₂=0), пропускается ток I_реш, и в зазоре машины образуется продольное магнитное поле, подобное продольному полю поперечных токов ротора.

Величина тока I _реш определяется через расчетную амплитуду плотности поперечных токов неподвижного ротора (l) у торца машины (l=l₁) из соотношения

К достоинствам предлагаемого метода можно отнести следующее.

1. Введение решетки в зазор АД при незапитанном статоре позволяет моделировать поперечные токи на поверхности ротора АДМР и АДДР.

2. Решетка создает модель продольного поля при отсутствии в зазоре составляющих основного поля АД.

3. Измерение радиальной (нормальной) составляющей продольного поля в зазоре позволяет проверить правильность теоретических расчетов плотности поперечных токов роторов различных конструкций и характеристик продольного поля.

Литература

1. Постников И.М. Проектирование электрических машин. Киев: Гос. издательство технической литературы УССР, 1960.

2. Луковников B.C., Олейников A.M., Стрельников А.Н. Асинхронные двигатели с двухслойным ротором. М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Куцевалов В.М. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами. М.: Энергия, 1966.

4. Могильников B.C. Продольный магнитный поток рассеяния в асинхронных электрических машинах с проводящими гильзами в воздушном зазоре. Труды СВВМИУ, №21, Севастополь, 1965.