Влияние формы стержня ротора асинхронного тягового двигателя на тепловое состояние обмоток
Описание формы стержня обмотки ротора. Анализ средней температуры обмоток статора и ротора при работе на продолжительном режиме. Исследование влияния формы стержня и его температуры на сопротивление обмотки ротора. Моделирование тепловых процессов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.03.2018 |
| Размер файла | 94,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние формы стержня ротора асинхронного тягового двигателя на тепловое состояние обмоток
Тихонов Филипп Владимирович,
аспирант Московского государственного
университета путей сообщения, инженер
В Программе обновления эксплуатационного парка подвижного состава в 2008-2012 годах, принятой в 2008 году на заседании Научно-технического совета ОАО «РЖД», указано на необходимость создания нового подвижного состава на основе модульного принципа и унификации с электрической передачей переменного тока и асинхронным тяговым приводом [1], однако применение асинхронных тяговых электродвигателей (АТД) ставит ряд задач, связанных с расчетом машин. Известно, что электромеханические характеристики АТД во многом зависят от конструктивного исполнения отдельных его элементов. Особенностью режимов работы асинхронного двигателя на подвижном составе является пуск при нагрузке и широкий диапазон изменения нагрузки при эксплуатации. Следовательно, на пусковом режиме обмотка ротора должна обладать значительным сопротивлением; в то же время при увеличении частоты вращения ротора сопротивление его обмотки должно снижаться с целью уменьшения потерь и получения максимально возможного момента на валу.
Для увеличения сопротивления короткозамкнутой обмотки ротора в период пуска используется явление поверхностного эффекта, заключающееся в вытеснении тока в стержнях беличьей клетки к поверхности ротора [2]. Эффект данного явления может быть увеличен за счет применения в конструкции короткозамкнутой обмотки ротора стержней, форма которых способствует требуемому распределению тока по сечению проводника.
Однако кроме формы стержня, на сопротивление обмотки ротора значительно влияет его температура, значение которой во многом определяет рабочие характеристики двигателя, т.к. в процессе эксплуатации обмотки нагреваются и увеличиваются потери в двигателе. Использовав в конструкции АТД рациональную форму стержней ротора можно улучшить теплоотвод от них, снизить на рабочих режимах работы сопротивление обмоток, увеличит кпд двигателя и продлить срок его службы. В качестве примера влияния формы стержня на распределение температур в АТД рассмотрены два варианта стержней: трапецеидальный (рис.1,а) и прямоугольный (рис.1,б) [3].
Рис. 1. Формы стержней обмотки ротора
ротор статор обмотка стержень
Для расчетного исследования была разработана математическая модель АТД как теплового объекта. Моделирование протекания тепловых процессов в элементах машины выполнялось по методу эквивалентных тепловых схем для электровозного асинхронного тягового электродвигателя НБ-602 номинальной мощностью 1200 кВт [4]. Расчет проводился для продолжительного режима работы АТД, характеризующегося следующими параметрами:
- фазное напряжение Uф=620В,
- частота питающего напряжения f1=94Гц,
- фазный ток Iф=850А,
- температура охлаждающего воздуха Т0=-6,5єС.
Сравнительный анализ геометрических параметров стержней указанных типов показал, что стержень трапецеидального профиля имеет наибольшую поверхность теплоотдачи к охлаждающему воздуху Sто, превышающую поверхности теплоотдачи стержней прямоугольной формы в 3,6 раз. Величина поверхностей теплопередачи Sтп к сердечнику от стержней прямоугольной формы больше, чем у стержней трапецеидальной формы в 1,18 раз. Как следствие, теплоотдача к охлаждающему воздуху от трапецеидального стержня при равных частотах вращения ротора и расходах охлаждающего воздуха превышает теплоотдачу от прямоугольного в 5,4 раза.
В результате проведения математического моделирования работы АТД на указанном режиме установлено, что обмотки двигателя, в беличьей клетке которого применены стержни трапецеидальной формы, нагреваются меньше, чем в двигателе с прямоугольными стержнями (рис. 2). При этом средняя температура обмотки статора при применении стержней прямоугольной формы превышает среднюю температуру при применении стержней трапецеидальной формы примерно на 25єС, что, согласно правилу Монтзингера, влечет уменьшение срока службы изоляции и, как следствие, межремонтного пробега двигателя более чем в 2 раза.
Рис. 2. Средние температуры обмоток статора и ротора при работе на продолжительном режиме
На основании проведенных исследований можно заключить, что при выборе конструктивных параметров АТД необходимо учитывать влияние формы стержней ротора на тепловое состояние его обмоток.
Литература
1. Необходим инновационный прорыв. Программа обновления парка подвижного состава в 2008-2012 годах //Локомотив - 2008, №5. С 2-5.
2. Сергеев П. С. и др. 2 Проектирование электрических машин. Изд. 3-е, переработ, и доп. М., «Энергия», 1969. 632 с. с илл.
3. Вольдек А.И. Электрические машины. - 3-е изд., перераб. Л.:Энергия, 1978. 832 с., ил.
4. Стендовые испытания двигателя НБ-602 и преобразовательной установки электровоза ВЛ-80А-751 при имеющейся мощности. Технический отчет №ОАБ.122.091. 1974.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изоляция обмотки статора и короткозамкнутого ротора. Активные и индуктивные сопротивления обмоток. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с овальными закрытыми пазами. Расчет параметров номинального режима работы асинхронного двигателя.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 15.12.2011Выбор главных размеров статора, ротора и короткозамыкающего кольца. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора. Вентиляционный расчет двигателя с радиальной вентиляцией.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 15.10.2012Определение Z1, W1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду. Сечение проводников обмотки ротора.
реферат [383,5 K], добавлен 03.04.2009Определение главных размеров электромагнитных загрузок, числа пазов статора и ротора, витков в фазе обмотки и зубцовой зоны. Расчет магнитной цепи статора и ротора. Параметры асинхронного двигателя. Определение потерь и коэффициента полезного действия.
курсовая работа [956,2 K], добавлен 01.06.2015Определение размеров и выбор электромагнитных нагрузок асинхронного двигателя. Выбор пазов и типа обмотки статора. Расчет обмотки и размеры зубцовой зоны статора. Расчет короткозамкнутого ротора и магнитной цепи. Потери мощности в режиме холостого хода.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.09.2012Расчет и обоснование номинальной величины асинхронного двигателя. Размеры и зубцовая зона статора. Воздушный зазор и полюса ротора. Определение основных паромеров магнитной цепи. Превышение температуры обмотки статора. Характеристики синхронной машины.
курсовая работа [585,7 K], добавлен 21.02.2016Определение главных размеров двигателя, расчет сердечника и обмоток статора, параметров воздушного зазора, полюсов ротора, пусковой обмотки. Определение МДС обмотки возбуждения, ее расчет. Потери мощности, КПД и статическая перегруженность двигателя.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 14.05.2011Расчет параметров обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М. Клосса и в режиме динамического торможения.
курсовая работа [827,2 K], добавлен 23.11.2010Расчет основных размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора и намагничивающего тока. Расчет параметров схемы замещения. Индуктивное сопротивление фазы обмотки. Учет влияния насыщения на параметры. Построение пусковых характеристик.
курсовая работа [894,9 K], добавлен 07.02.2013Проектирование турбогенератора с косвенной водородной системой охлаждения, включающее создание обмоток статора и ротора и с непосредственным водородным охлаждением сердечника статора. Расчет намагничивающей силы и тока обмотки возбуждения при нагрузке.
курсовая работа [581,1 K], добавлен 12.01.2011Расчет параметров схемы замещения трехфазного асинхронного двигателя. Анализ его поведения при различных режимах работы. Построение электромеханической характеристики тока обмотки ротора и статора. Имитационное моделирование АД в программной среде MatLab.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 12.06.2015Расчет площади поперечного сечения провода обмотки статора, размера его зубцовой зоны, воздушного зазора, ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, потерь, пусковых характеристик с целью проектирования трехфазного асинхронного двигателя.
курсовая работа [945,2 K], добавлен 04.09.2010Образование вращающегося магнитного поля. Подключение обмотки статора к цепи переменного трехфазного тока. Принцип действия асинхронного двигателя. Приведение параметров вторичной обмотки к первичной. Индукция магнитного поля. Частота вращения ротора.
презентация [455,0 K], добавлен 21.10.2013Определение тока холостого хода, сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик электропривода, обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора.
контрольная работа [263,5 K], добавлен 14.04.2015Свойства и характеристики асинхронного двигателя. Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи. Параметры обмоток статора и короткозамкнутого ротора; активные и индуктивные сопротивления. Расчёт магнитной цепи. Режимы номинального и холостого хода.
курсовая работа [859,3 K], добавлен 29.05.2014Расчет пазов и обмотки статора, полюсов ротора и материала магнитопровода синхронного генератора. Определение токов короткого замыкания. Температурные параметры обмотки статора для установившегося режима работы и обмотки возбуждения при нагрузке.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.06.2014Первичная и вторичная обмотки трансформатора. Плотность тока в обмотках. Сечения стержня и ярма магнитопровода. Напряжение на один виток первичной обмотки при нагрузке. Число витков обмоток. Высота окна магнитопровода. Расчет укладки обмоток в окне.
контрольная работа [118,5 K], добавлен 26.10.2011Служебное назначение и особенности конструкции ротора. Оценка технологичности конструкции. Расчет усилия запрессовки ротора без вала на вал и выбор оборудования и оснастки для запрессовки. Маршрутная технология сборки. Расчет количества оборудования.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.01.2017Магнітне коло двигуна, визначення його розмірів, конфігурації, матеріалів. Розрахунок обмотки статора та короткозамкненого ротора, а також головних параметрів магнітного кола. Активні і індуктивні опори обмоток. Початковий пусковий струм і момент.
курсовая работа [284,5 K], добавлен 17.10.2022Сущность z1, w1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора. Особенности расчета ротора, магнитной цепи и зубцовой зоны. Расчёт пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с учётом влияния эффекта вытеснения тока.
курсовая работа [676,7 K], добавлен 04.12.2011
