Выполнить эскизный проект вентильного индукторного двигателя со следующими данными:
номинальная мощность Рном = 3 кВт;
номинальное напряжение звена постоянного тока Ud = 530 В;
номинальная частота вращения nном = 3000 об/мин;
число фаз m = 3;
число пар полюсов по первой гармонике поля p1 = 1;
внешний диаметр статора Dа = 140 мм (предполагается размещение магнитопровода ВИД в корпусе асинхронного двигателя RA100M2У3).
1. Число зубцов статора
ZS = 2p1 m q1 = 2∙3∙1 = 6 .
2. Число зубцов ротора
.
3. Зубцовые деления статора и ротора:
рад
или 
о
;
рад
или
о
.
4. Угловые значения ширины зубцов статора и ротора:
βS = 0,45 tZS =0,45×1,047=0,471 рад = 27 о ,
βR = 0,5 tZS =0,5×1,571=0,524 рад = 30 о .
5. При одиночной коммутации с учетом того, что поток при переходе из зубца в ярмо разветвляется на две части, минимальную высоту ярма статора можно выбрать равной половине ширины зубца ротора. Принимаем отношение высоты ярма к ширине зубца статора khaS = 0,6 , а отношение высоты зубца статора к его ширине – khZS = 2,0.
В дальнейшем, при окончательном выборе длины сердечников и числа витков в катушке обмотки, эти коэффициенты при необходимости могут быть уточнены.
6. Диаметр расточки статора
мм .
7. Определяем размеры зубцов и ярма статора:
ширина зубца статора
мм ;
высота ярма статора
мм ;
высота зубца статора
мм .
8. Принимаем величину воздушного зазора такой же, как и у АД, в корпусе которого необходимо выполнить ВИД (описание АД серии RA приведено в табл. 9.7 [3]): δ = 0,3 мм.
9. Размеры зубцов и ярма ротора:
внешний диаметр ротора
зубцовое деление ротора
мм ;
ширина зубца ротора
мм .
Высоту зубца ротора и высоту ярма ротора выбираем из следующих соотношений (2.23) и (2.24):
=
(20…30) 0,3 = 6…9 мм
,
haR = (0,5…1,5) bZR = (0,5…1,5)16,21 = 8,1…24,3 мм .
Принимаем hZR = 9 мм и haR = 10 мм.
10. Максимальная ширина паза ротора, мм
мм .
Минимальная ширина паза статора
мм .
Проверяем выполнение условий:
bПR_max > bZS,
bПS_min > bZR.
Убеждаемся, что ширина зубцов статора и ротора меньше ширины противолежащих пазов. Это необходимо для получения высокого значения коэффициента Kλ.
elmech.mpei.ac.ru
Параметры, характеризующие работу машины в номинальном режиме, называются номинальными. К номинальным параметрам ВИД относятся номинальная мощность Рном, Вт, номинальная частота вращения nном, об/мин, номинальный момент Мном, Н×м, номинальное напряжение Uном, В, число фаз ВИД, номинальный КПД hном.
Частота вращения n связана с угловой скоростью ω:
Мощность Р, момент М и угловая скорость ω связаны между собой известным соотношением
P = Mω . (1.13)
Пригодность двигателя для конкретного применения определяет механическая характеристика, которая отображает зависимость частоты вращения от момента при постоянном напряжении источника питания:
n = f (M) при U = const . (1.14)
Примерный вид механической
характеристики изображен на рис. 1.6. Заметим, что
механическая характеристика ВИД похожа на аналогичную
характеристику двигателя постоянного тока (ДПТ)
последовательного возбуждения с той разницей, что
характеристика ДПТ, имеющая гиперболический характер, в
области малых частот вращения расположена в зоне больших
моментов, – двигатель работает с перегрузкой. В отличие от
этого в ВИД при малых частотах вращения срабатывает
токоограничение (см. рис. 1.5), и характеристика принимает
вертикальный характер. ВИД принципиально не боится режимов
короткого замыкания.
Наряду с вышеперечисленными следует отметить и другие важные показатели и характеристики, которые имеют большое значение при проектировании ВИД.
Важной характеристикой магнитной несимметрии ВИД является коэффициент Кλ, равный отношению максимальной и минимальной магнитных проводимостей зазора:
. (1.15)
Этот коэффициент в значительной степени характеризует энергетические возможности ВИД, он определяет электромагнитный момент и мощность машины. При проектировании ВИД стремятся получить возможно бóльшие значения этого коэффициента. В реальных ВИД (с учетом насыщения стали) удается получить Кλ = 7…10 [2].
При проектировании ВИД весьма важным является выбор угла включения фазы. От этого зависит форма фазного тока и ее изменение в зависимости от нагрузки. В конечном итоге угол включения влияет на энергетические показатели ВИД. Заметим, что угол отключения фазы зависит от угла включения.
elmech.mpei.ac.ru
|
1. Выполнить эскизный проект вентильного индукторного двигателя в соответствии с исходными данными, приведенными в табл. П.1 для индивидуального варианта задания. 2.* Уточнить максимальный момент моделированием магнитного поля в поперечном сечении двигателя. 3.* Рассчитать полевым методом минимальную магнитную проводимость зазора и сравнить полученное значение со значением, вычисленным по приближенной формуле, приведенной в методических указаниях. 4. Построить временные зависимости изменения коэффициента магнитной проводимости зазора, напряжения, потокосцепления, тока и вращающего момента на цикле коммутации одной фазы ВИД. - Пункты задания, выполняемые по специальному указанию преподавателя Таблица П.1. Варианты проектных заданий ВИД
Примечания: 1) все двигатели должны быть рассчитаны на класс нагревостойкости изоляции F; 2) в табл. П.1: Рном – номинальная мощность двигателя, nном – номинальная частота вращения, Ud – напряжение источника постоянного тока, ZS – число зубцов статора, ZR – число зубцов ротора, Da – внешний диаметр статора, δ – величина воздушного зазора.
|
elmech.mpei.ac.ru
Вентильные индукторные электроприводы (ВИП) - это сочетание индукторной машины и полупроводникового преобразователя, являющихся новым витком в развитии электромеханики регулируемого электропривода. В конструкции ВИП материалоемкость снижена в 1,7 раза, применены энергосберегающие технологии, позволяющие экономить электроэнергию порядка 30-40%.ООО «Аксиома Света» совместно с ООО «ПромЭлКом» занимается разработкой конструкторской документации и изготовлением вентильно-индукторного привода (ВИП). Наше сотрудничество с учеными УНПК ЮРГТУ г. Новочеркасск на сегодняшний день позволило изготовить целый ряд индукторного привода мощностью от 1 кВт до 2000 кВт.
Технология изготовления и применения управляемого ВИП является передовой и наиболее перспективной в области силового электропривода. Индукторный двигатель имеет простую и надёжную конструкцию. Ротор - зубчатый без обмоток, не имеет стержней и постоянных магнитов, набирается из листов электротехнической стали. Статор - зубчатый, шихтованный, обмотка в виде катушек, устанавливаемых на зубцы (полюсы) и объединённых в несколько фаз. Катушки не имеют пересекающихся лобовых частей, что повышает их долговечность и обеспечивает легкую ремонтопригодность (достаточно заменить одну катушку, вышедшую из строя, при этом соседние катушки остаются нетронутыми).
Питается индукторный двигатель от блока управления, с применением IGBT транзисторов, путём поочерёдной подачи импульсов напряжения на катушки по сигналам от датчика положения ротора, что обеспечивает формирование электромеханической характеристики практически в любом диапазоне. Изменением частоты следования импульсов на разные фазы регулируется частота вращения ротора в широких пределах при сохранении неизменным КПД. Изменением длительности импульсов напряжения регулируется момент и мощность двигателя.
Естественная характеристика индукторного двигателя схожа с характеристикой машины постоянного тока с последовательным возбуждением, что даёт возможность получать повышенные моменты для низкооборотных механизмов. Программно-управляемая микропроцессорная система позволяет осуществлять коррекцию естественно падающей механической характеристики при реализации электропривода для тяговой, вентиляторной, крановой, экскаваторной и другими типами нагрузок.
Индукторный двигатель характеризуется длительной и безотказной работой в динамических режимах с частыми пиками и остановками. При этом пуск механизма осуществляется плавно. В ИД отсутствуют пусковые токи. При запуске величина токов не превышает номинальных значений. Максимальная частота управляющих импульсов не превышает 250 - 300 Гц.
www.axiomasveta.com
В основе принципа действия ВИД лежит физическое явление, проявляющееся в том, что на ферромагнитное тело в магнитном поле действует механическая сила притяжения, которая стремится переместить это тело в область с наибольшей интенсивностью поля. Эта сила называется электромагнитной силой.
ВИД с числом фаз m≥3 имеет магнитную систему, выполненную таким образом, что при любом положении ротора найдется группа катушек, при возбуждении которых ротор придет в движение. Это подразумевает отсутствие так называемых “мертвых зон”, в которых ни одна из катушек не имеет возможности создания вращающего момента, что наиболее нежелательно при пуске двигателя. Поэтому необходимо, чтобы число зубцов статора ZS было не равно числу зубцов ротора ZR. Подробнее о том, как выбираются ZS и ZR, будет сказано в п. 2.3.
Общепринятое обозначение конфигурации ВИД
состоит из дроби, в числителе которой указывается число зубцов
статора, а в знаменателе – число зубцов ротора. На рис. 1.2
показана картина магнитного поля в поперечном сечении ВИД
конфигурации 6/4 при включении (возбуждении) фазы A-x.
При этом ротор под действием электромагнитных сил будет
вращаться в направлении против часовой стрелки. При
последовательной периодической коммутации фаз вращение ротора
будет осуществляться со средней угловой скоростью,
пропорциональной частоте коммутации.
При возбуждении какой-либо фазы ротор двигателя стремится занять согласованное положение, при котором индуктивность возбужденной фазы будет максимальной. Соответственно положение ротора, при котором индуктивность возбужденной фазы минимальна, называется рассогласованным. В случае одиночной коммутации, когда в каждый момент времени к источнику постоянного напряжения подключена только одна фаза, согласованным будет положение, при котором ось зубца ротора совпадает с осью возбужденного зубца статора, и рассогласованным будет положение, при котором ось паза ротора совпадает с осью возбужденного зубца статора.
Согласованное положение ротора является положением устойчивого равновесия, а рассогласованное – положением неустойчивого равновесия.
Угловое положение ротора принято характеризовать углом рассогласования θ. За начало отсчета этого угла разными исследователями принимаются угловые положения, соответствующие или согласованному, или рассогласованному положению сердечников. Этот вопрос не является принципиальным, однако данную особенность необходимо учитывать. В данном пособии за начало отсчета угла θ принимается согласованное положение сердечников статора и ротора, при котором имеет место максимальная индуктивность фазы, и, таким образом, при отсутствии рассогласования θ=0о.
Взаимное положение сердечников ВИД характеризуется магнитной проводимостью воздушного зазора под возбужденным зубцом Λδ, которая в общем случае определяется как
Г , (1.1)
где Фδ – магнитный поток, проходящий через зазор, Вб; Fδ – падение МДС в зазоре, А .
Величина Λδ зависит от конфигурации двигателя, степени насыщения его магнитной цепи, размеров зубцовой зоны сердечников и их взаимного положения.
Зависимость магнитной проводимости зазора
от углового положения ротора приведена на рис. 1.3. Здесь
пунктиром показана реальная зависимость, а сплошной линией – ее
кусочно-линейная аппроксимация, которую мы будем использовать
для упрощения последующего рассмотрения процессов, происходящих
в двигателе.
Электромагнитный момент, действующий на ротор ВИД, равен частной производной от энергии магнитного поля W (или коэнергии W′) по углу поворота ротора θ при фиксированных потоках Ф (или токах i ) [1]:
|Ф=const
= 
|i=const (1.2)
или
. (1.3)
Из (1.3) видно, что момент определяется не только током, но и зависимостью Λδ(θ), приведенной на рис. 1.3. Она, а именно крутизна изменения магнитной проводимости зазора при повороте ротора, определяет электромагнитный момент ВИД.
Проведем анализ работы ВИД исходя из упрощенного представления переходного процесса на цикле коммутации одной фазы.
Для получения положительного вращающего момента в двигательном режиме в соответствии с (1.3) напряжение питания на фазу должно быть подано на интервале нарастания магнитной проводимости Λδ.
После включения фазы по ней потечет ток, ограниченный активным сопротивлением и индуктивностью фазы, соответствующей текущему положению ротора. Под действием МДС обмоток в магнитопроводе возникнут магнитные потоки. Сцепляясь с витками катушек фазы, они будут определять потокосцепление фазы. В активном объеме двигателя возникнет магнитное поле, интенсивность которого будет максимальной в области возбужденных зубцов статора. Ферромагнитный ротор в магнитном поле, созданном возбужденными катушками фазы, под действием электромагнитных сил придет во вращение, стремясь занять положение, соответствующее максимальной индуктивности фазы.
Вращение ротора приведет к изменению суммарного магнитного потока, сцепленного с витками катушек (т.е. потокосцепления Ψ катушек), в которых в соответствии с законом электромагнитной индукции наведется ЭДС:
. (1.4)
При питании фазы от источника постоянного напряжения Ud уравнение электрического равновесия контура будет иметь следующий вид:
(1.5)
или, с учетом (1.4),
, (1.6)
где Ψ – потокосцепление фазы; iФ – ток в фазе; RФ – электрическое сопротивление фазы.
Ток в фазе определяется потокосцеплением и индуктивностью фазы:
. (1.7)
Если пренебречь падением МДС в магнитопроводе, то индуктивность в простейшем случае будет определяться магнитной проводимостью зазора следующим соотношением:
, (1.8)
где w – число витков в фазе.
Рассмотрим процессы на цикле коммутации фазы при работе двигателя в режиме непрерывного вращения с постоянной скоростью. Время t [с] связано с углом поворота ротора γ [рад] и скоростью вращения ω [рад/с] соотношением
. (1.9)
Ограничимся рассмотрением процессов в одной фазе, принимая допущение, что электромеханическое преобразование энергии в каждой фазе ВИД происходит независимо от других фаз.
Для упрощения будем пренебрегать активным сопротивлением фазы, полагая RФ = 0. В этом случае формула (1.6) принимает вид
. (1.10)
Включение фазы осуществляют до начала сближения зубцов статора и ротора в момент времени, близкий к рассогласованному положению. Это дает возможность току нарасти до требуемой величины, пока индуктивное сопротивление фазы минимально.
Допустим, что включение фазы на напряжение Udпроисходит в момент времени tвкл (рис. 1.4). Потокосцепление, определяемое по (1.10), будет нарастать по линейному закону. В соответствии с (1.7) и (1.8) для принятой аппроксимации кривой магнитной проводимости зазора (рис. 1.3) ток, ограниченный только активным сопротивлением фазы и минимальной индуктивностью, будет быстро нарастать по линейному закону до момента времени tнач. В момент времени tнач, соответствующий началу перекрытия зубцов, начнется нарастание индуктивности, что приведет к некоторому уменьшению скорости нарастания или даже спаданию тока в фазе в зависимости от величины полного электрического сопротивления фазы и частоты вращения ротора.
Подача на фазу управляющего напряжения прекращается в момент времени tоткл. Время работы фазы tраб = tоткл – tвкл определяется углом работы фазы γраб :
. (1.11)
В момент времени tоткл силовые ключи коммутатора отключают фазу от источника питания, и потокосцепление фазы линейно уменьшается до нуля (рис. 1.4). В случае пренебрежения активным сопротивлением фазы интервал спадания потокосцепления (tоткл¸t0) будет равен интервалу его нарастания (tвкл¸tоткл).
С момента времени tоткл ток в фазе, который не может в индуктивной цепи измениться скачком, начинает спадать, протекая через обратные диоды и заряжая конденсатор (см. рис. 1.1). Энергия магнитного поля катушек переходит в механическую энергию и в энергию электрического поля конденсатора. На следующем цикле коммутации эта энергия конденсатора будет использована для увеличения энергии магнитного поля катушек следующей фазы.
Основная роль обратных диодов состоит в защите силовых ключей коммутатора от опасных перенапряжений, возникающих при разрыве цепи с индуктивностью. Посредством этих диодов к фазе после ее отключения оказывается приложенным напряжение обратной полярности. Этот режим, когда спадание тока ускоряется благодаря обратному напряжению, приложенному к фазе, называется режимом расфорсировки.
На интервале от tоткл до tНmax ток уменьшается на фоне увеличения индуктивности до тех пор, пока в момент времени tHmax зубцы статора и ротора полностью не перекроются.
Рис. 1.4. Цикл коммутации ВИД
Если ширина зубца ротора больше ширины зубца статора, то в принятой выше аппроксимации кривой магнитной проводимости зазора будет явно выраженная горизонтальная площадка, соответствующая максимальной проводимости Λδmax (см. рис. 1.3). Ширина этой площадки соответствует разности ширины зубцов ротора и статора.
На интервале (tHmax¸tKmax) ток, согласно формуле (1.7), будет изменяться по линейному закону.
Наконец, на интервале времени от tKmax до t0 ток нелинейно уменьшается до нуля.
Характер изменения электромагнитного момента на цикле коммутации можно выявить аналогичными рассуждениями, используя для анализа формулу (1.3) с учетом того, что Fδ = iw, и соответствующие зависимости тока и магнитной проводимости зазора, описанные выше.
На интервале (tвкл¸tнач) при постоянной проводимости зазора Λδmin момент равен нулю. На интервале (tнач¸tоткл) электромагнитный момент изменяется пропорционально квадрату тока с некоторого значения Mmax. На временнóм интервале от tоткл до tНmax момент уменьшается, а на интервале (tНmax¸tKmax), при постоянной проводимости зазора Λδmax, он вновь принимает нулевое значение. Если углы включения и отключения фазы выбраны таким образом, что ток в фазе имеет место и на участке уменьшения проводимости зазора, то электромагнитный момент, согласно формуле (1.3), будет иметь тормозной характер, уменьшаясь до нуля вместе с током в фазе (см. рис. 1.4).
Выше был рассмотрен одноимпульсный режим работы, когда скорость вращения ротора достаточно высока, и ток не успевает нарасти до предельно допустимого значения за время, проходящее от начала включения фазы до начала увеличения фазной индуктивности.
При относительно небольшой скорости
вращения так же, как и при пуске двигателя, ток на интервале (tвкл¸tнач)
успевает достигнуть предельного значения Iп,
и тогда в действие вступает режим широтно-импульсной модуляции
(ШИМ) фазного напряжения, устанавливающий режим
токоограничения. Этот режим проиллюстрирован на рис. 1.5.
Одноимпульсный режим является наиболее оптимальным с точки зрения эффективного электромеханического преобразования энергии, и ВИД стараются спроектировать таким образом, чтобы его номинальный режим работы был одноимпульсным.
elmech.mpei.ac.ru
ВИД отличается простотой конструкции электромеханической части и схемы электронного преобразователя, однако, несмотря на эту простоту, в вопросах проектирования ВИД есть определенные сложности, связанные с особенностями электромеханического преобразования энергии. Даже при работе ВИД в номинальном режиме с установившейся скоростью вращения имеют место непрерывные переходные процессы, которые связаны с последовательной перекоммутацией фаз. Имеет место значительная несинусоидальность электрических и магнитных величин. Это не позволяет использовать для расчета ВИД те классические методики, которые применяются при проектировании традиционных ЭМ [3], поэтому вопрос разработки новых расчетных методик для ВИД является актуальным.
Специфические особенности ВИД связаны с явно выраженной зубчатостью структуры сердечников статора и ротора и малым зазором между ними. Это приводит к локальному насыщению головок зубцов сердечников, которое проявляется при частичном перекрытии зубцов (рис. 1.8). Локальное насыщение вызывает увеличение эквивалентного воздушного зазора из-за того, что поверхность зубцов, примыкающая к зазору, сильно насыщается. Кроме того, распределение магнитной индукции в воздушном зазоре ВИД резко несинусоидально и существенно меняется в зависимости от углового положения ротора. Это значительно усложняет проектирование и расчет параметров и характеристик ВИД, а также определение законов управления этими машинами.
Специфические особенности устройства и работы ВИД специально учитываются не только на этапе электромагнитного расчета, но и на других этапах проектирования. Например, при тепловом расчете в учет принимаются такие особенности конструкции ВИД, как сосредоточенные обмотки, зубчатая структура сердечников, безобмоточный пассивный ротор. Расчет температур ведется либо по упрощенным аналитическим формулам, используемым при проектировании традиционных ЭМ, либо по тепловым схемам замещения, либо численным методом. При вентиляционном расчете для вычисления аэродинамических сопротивлений и вентиляционных потерь следует учитывать зубчатость сердечников и конструктивные особенности конкретного ВИД.
Особую важность при проектировании ВИД приобретают виброакустические расчеты. Шумы и вибрации, как следствие пульсаций вращающего момента и действия радиальных сил магнитного тяжения, являются существенным недостатком ВИД. Для обеспечения требований по показателям шума и вибраций необходимо внимательно подходить к вопросу синтеза ВИД на всех этапах проектирования. Уровень шума и вибраций можно минимизировать выбором оптимального алгоритма коммутации, угла включения фазы, тщательным проектированием зубцовой зоны сердечников. Виброакустические расчеты достаточно трудоемки и сложны, их можно выполнить численным методом или по инженерным методикам, изложенным в пособиях по расчету и проектированию машин.
Наконец, вспомним, что ВИД представляет собой электромеханический преобразователь, объединенный с системой управления, поэтому при уточненных расчетах параметров и характеристик ВИД необходим взаимный учет влияния двигателя и электронного преобразователя, например, при помощи программных комплексов Matlab, KREAN [4] и др.
В связи с невозможностью применения классических методик расчета ЭМ и отсутствием достаточного опыта проектирования ВИД важным инструментом в этой ситуации становятся пакеты прикладных программ для численного моделирования магнитного поля, например Ansys, Maxwell, Flux, FEMMЕ, ELCUT [5] и др. Квалифицированно используя эти программы, можно весьма точно рассчитать параметры и характеристики ВИД различных конструкций и конфигураций.
Наиболее точный расчет всех характеристик ВИД возможен путем непосредственного решения системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы преобразования энергии в двигателе, при известном распределении магнитного поля в его активных частях. Такой подход можно реализовать с использованием компьютерной поддержки и современного программного обеспечения, но его недостатком является чрезвычайно высокая трудоемкость и повышенные требования к компьютерным ресурсам.
elmech.mpei.ac.ru
41. Выберем электротехническую сталь для сердечников ВИД, оценив частоту тока в обмотке статора и частоту перемагничивания ротора.
Частота тока в фазе
=
200 Гц .
Частота вращения поля
=
12000 об/мин .
Частота перемагничивания ротора
=
250 Гц .
Как видим, частота тока в фазе высока, поэтому к подбору материала магнитопровода следует подойти тщательно, выбирая сталь с наименьшими удельными потерями. Для уменьшения потерь на вихревые токи желательно иметь возможно меньшую толщину листов стали.
Выберем высоколегированную горячекатаную изотропную сталь 1513 толщиной листов 0,35 мм [3]. Эта сталь имеет плотность γFe = 7550 кг/м3 и удельные потери pуд = 1,05 Вт/кг.
42. Масса меди
mCu = γCuSK_max kзм Lвит_ср ZS 10 – 9 = 8900×385,17×0,356×254,14×6×10 – 9 = 1,838 кг,
где γCu = 8900 кг/м3 – плотность меди.
43. Масса стали:
зубцов статора
mZS = γFe hZS bZS ZS lδ 0,95×10 – 9 = 7550×23,10×17,11×6×72,5×0,95×10 – 9 = 1,274 кг;
ярма статора
maS = γFe π (Da – haS) haS lδ 0,95×10 – 9 =
= 7550×3,1416 (140 – 10,26)10,26×72,5×0,95×10 – 9 = 2,247 кг;
зубцов ротора
mZR = γFe hZR bZR ZR lδ 0,95×10 – 9 = 7550×9×18,811× 4×72,5×0,95×10 – 9 = 0,364 кг;
ярма ротора
maR = γFe π (DRi + haR) haR lδ 0,95×10 – 9 =
= 7550×3,1416(34,682 + 10)10×72,5×0,95×10 – 9 = 0,754 кг.
Масса стали статора
mS = mZS + maS =1,274 + 2,247 = 3,521 кг.
Масса стали ротора
mR = mZR + maR = 0,364 + 0,754 = 1,118 кг.
Масса стали
mFe = mS + mR = 3,521 + 1,118 = 4,639 кг.
44. Суммарная масса активных частей
mакт = mCu + mFe = 1,838 + 4,639 = 6,477 кг.
45. Электрические потери в обмотках ВИД
PЭЛ = IК2 RK ZS = 4,6332× 1,772 × 6 = 228 Вт.
46. Определяем индукцию в стальных участках магнитопровода:
в ярме статора
=
1,42 Тл ;
в зубце ротора
=
1,55 Тл ;
в ярме ротора
=
1,458 Тл .
47. Потери в стали статора
=
=
=
189 Вт .
Потери в стали ротора
=
=
=
75 Вт.
Потери в стали
PC = PCS + PCR = 51,70 + 10,78 = 264 Вт.
48. Суммарные потери в ВИД
Pсумм = PЭЛ + PC = 228 + 264 = 492 Вт.
49. Коэффициент полезного действия ВИД
=
0,86.
50. Ток на входе инвертора (окончательно)
=
6,61 А .
51. Построим зависимости основных электрических величин на цикле коммутации ВИД в соответствии с соображениями, изложенными в п. 2.19.
Выделим значения, необходимые для построения зависимостей электрических величин и момента на цикле коммутации фазы.
Характерные угловые значения:
γраб = 0,524 рад; γ1 = 0,288 рад; βS = 0,471 рад;
γ2 = 0,236 рад; γ3 = 0,288 рад.
Другие значения:
Ud = 530 В;
Ψmax = WK Фmax = 213×2,008 = 427,7 мВб;
IK_max = 15,58 А ;
IK_откл = 3,043 А ;
Mmax = p1 L2 (IKmax)2 = 1×0,501 (15,58) 2 = 121,61 Н×м;
Mоткл = p1 L2 (IK_откл)2 = 1×0,501 (3,043) 2 = 4,64 Н×м;
=
=
=
1,41 Н×м,
=
=
=
0,94 Н×м
.
Примерный вид основных величин на цикле коммутации фазы соответствует приведенному на рис. 2.2.
Основные показатели спроектированного
вентильного индукторного двигателя приведены в табл. 3.1. В
этой же таблице приведены показатели асинхронного двигателя, в
корпусе которого предполагается размещение ВИД. Оба эти
двигателя при питании от электронных преобразователей могут
быть использованы в составе систем регулируемого
электропривода. Не останавливаясь на сравнении электронных
преобразователей, предназначенных для работы с ВИД и АД,
уделим внимание сопоставлению самих двигателей.
Спроектированный ВИД имеет меньшую длину магнитопровода, чем АД, и более высокое значение КПД. ВИД отличается от АД отсутствием электрических потерь в роторе, простотой и технологичностью конструкции, лучшими массогабаритными характеристиками. Все это дает основание предполагать, что спроектированный двигатель обладает высокими технико-энергетическими показателями и может составить серьезную конкуренцию АД при выборе электродвигателя для системы регулируемого электропривода.
elmech.mpei.ac.ru
