Размещено на http://www.allbest.ru/

Азово-черноморская государственная агроинженерная академия

О ДЕЙСТВИИ НИЗШЕЙ ГАРМОНИКИ НА ПУСК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Павлов Андрей Александрович

ассистент

г. Зерноград, Россия

Аннотация

Приведены результаты анализа МДС двухслойной полюсопереключаемой обмотки, содержащей значительную амплитуду низшей гармоники. Исследовано действие низшей гармоники на пуск асинхронного двигателя.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, полюсопереключаемая статорная обмотка, гармоники мдс, момент при пуске двигателя от низшей гармоники

In the article, the results of the analysis of the two-layer pole-switching winding, containing considerable amplitude of lower harmonics are shown. We have also investigated the effect of lower harmonics on the start of an induction motor.

Keywords: induction motor, pole-switching stator winding, mmf harmonics, lowest harmonics engine start moment

МДС статорных обмоток асинхронных двигателей наряду с основной гармоникой, определяющей число пар полюсов р, содержат и множество других гармоник н, отрицательно влияющих на пуск двигателей.

Действие гармоник на пуск асинхронного двигателя оценивают на основе схем замещения с параметрами статорной обмотки, приведёнными к роторной обмотке [1].

Относительный момент от гармоники

где для основной гармоники р и для гармоники:

k_{об 2} и k_{об 2н} - обмоточные коэффициенты роторной обмотки;

F_m и F_mн - амплитуды гармоник;

s и s_н - скольжение ротора;

R₂ и R_2н - активные сопротивления роторной обмотки;

х ₂ и х _2н - индуктивные сопротивления роторной обмотки;

- приведённое к ротору сопротивление взаимоиндукции (f - частота тока; Z₂ - число пазов ротора; D и l - диаметр и длина статора; д и k_д - воздушный зазор и коэффициент воздушного зазора; k_м - коэффициент насыщения магнитной цепи).

Соответственно относительный пусковой момент от гармоники

МДС статорной обмотки на 10/6 полюсов (рисунок 1) при большем числе полюсов содержит значительную амплитуду низшей гармоники.

Рисунок 1 - Схема обмотки на 10/6 полюсов (k_{об 10}/k_{об 6} = 0,73/0,90)

Амплитуды гармоник в долях малых ступенек МДС при 2р = 10 (рисунок 2)

Рисунок 2 - Основная гармоника, низшая гармоника и первые высшие гармоники МДС при 2р =10

Оценим действие низшей гармоники на пуск двигателя АИР 132S10/6 при большем числе полюсов.

Данные базового двигателя АИР 132S6: D = 0,154 м; l = 0,115 м; w = 68 - число витков на фазу; k = 1,33; д = 0,6 мм; Z₂ = 56 - число пазов ротора; D₂ = 0,1533 м - диаметр ротора; В_д = 0,85 Тл - индукция в воздушном зазоре; k = 1,44; b_ск = 9,0 мм - скос пазов ротора; D_к = 0,131 м - диаметр замыкающих колец роторной обмотки; h_кл = 0,02 м и l_кл = 0,01 м - высота и длина элемента замыкающих колец; Q_c = 72 мм ^{2 -} сечение стержня роторной обмотки; Q_к = 220 мм ² - сечение элементов замыкающих колец.

При переключении полюсов соотношение витков, потоков и индукций в воздушном зазоре:

С учётом малой индукции принимаем k = 1,25.

Скосу пазов ротора на угол _ск = 360⁰b_ск/D₂ = 360⁰ 9,0/(3,1416 153,3) = 6,73⁰ соответствует обмоточный коэффициент роторной обмотки

Приведённое к ротору сопротивление взаимоиндукции

Согласно рисунку 3 (h₁ = 18,3 мм, h₂ = 0,75 мм, r₁ = 2,25 мм, r₂ = 1,2 мм, b = 1,5 мм) коэффициент проводимости рассеяния паза ротора [2]

Рисунок 3 - Форма и размеры паза ротора

Коэффициент проводимости рассеяния замыкающих колец

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

где

- коэффициент дифференциального рассеяния роторной обмотки.

Коэффициент проводимости рассеяния скоса пазов

где зубцовое деление ротора

Индуктивное сопротивление роторной обмотки:

х ₂ = 7,9flл₂ = 7,9fl(л_{п 2} + л_{д 2} + л_кл + л_ск) • 10^-6 =

= 7,9 • 50 • 0,115 (2,23 + 1,72 + 0,14 + 1,56) • 10^-6 = 2,57 • 10^-4 Ом.

Активное сопротивление стержня, активное сопротивление замыкающих колец, приведённое к току стержня, и активное сопротивление роторной обмотки (г_а = 24 См/мкм (Сименс/микрометр) - удельная проводимость алюминия при 75⁰ С с учётом особенностей технологии заливки пазов ротора алюминием):

R₂ = R_с + R_кл = 0,753 • 10^-4 Ом.

Для гармоники н = 1:

л_{п 2н} = л_{п 2};

где

Индуктивное сопротивление роторной обмотки:

х _2н = 7,9flл_2н = 7,9fl(л_{п 2} + л_{д 2н} + л_клн + л_ск) • 10^-6 =

= 7,9 • 50 • 0,115 (2,23 + 0,85 + 3,35 + 1,56) • 10^-6 = 3,63 • 10^-4 Ом.

Активное сопротивление замыкающих колец, приведённое к току стержня, и активное сопротивление роторной обмотки для гармоники н = 1:

R_2н = R_с + R_клн = 0,87 • 10^-4 Ом.

Скольжение ротора относительно гармоники = 1 и относительный момент от этой гармоники (рисунок 4):

Рисунок 4 - Вид относительного момента от низшей гармоники

Выводы

магнитодвижущий обмотка асинхронный гармоника

1. Двигатели на 10/6 полюсов с соединением фаз по схеме ХД/ХХХ позволяют полностью использовать габарит базового двигателя, а по соотношению индукций в полной мере подходят для привода вентилятора.

2. Низшая гармоника МДС при большем числе полюсов не оказывает отрицательного действия на пуск двигателя.

Литература

1. Богатырев Н.И. Электрические машины переменного тока / Н.И. Богатырев, В.Н. Ванурин, О.В. Вронский - Краснодар. КубГАУ, 2007. - 301 с.

2. Гурин Я.С. Проектирование серий электрических машин / Я.С. Гурин, Б.И. Кузнецов - М.: Энергия, 1978. - 480 с.

Размещено на Allbest.ru