По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.31

Теория асинхронных двигателей и перспективы их развития

Крутских С.В. ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», E-mail: krutskihsv@bk.ru

Рассмотрена теория асинхронных двигателей и методы их расчета с учетом современных возможностей. Показаны основные положения, используемые при расчете асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Показано, что совершенные методики расчета асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в большей или меньшей степени затрагивают расчет электромагнитного поля. Для расчета поля используется численный метод конечных элементов, поскольку он обладает следующими преимуществами: получать точный результат в определении электромагнитного вращающего момента, несмотря на возможную погрешность определения векторных магнитных потенциалов.

Литература:

1. Абрамкин Ю.В. Теория и расчет пондеромоторных и электродвижущих сил и преобразования энергии в электромагнитном поле. – М.: Изд-во МЭИ, 1997. – 208 с.

2. Максвелл Д.К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. – М.: Гостехиздат, 1954. – 688 с.

3. Тамм И.Е. Основы теории электричества. 9-е изд. – М.: Наука, 1976. – 620 с.

4. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах: Учеб. пособие для вузов по спец. «электромеханика». – М.: Высш. шк., 1989. – 312 с.

5. Вольдек А.И. Электрические машины: Учеб. для студентов высш. техн. учебн. заведений. – Л.: Энергия, 1974. – 840 с.

6. Геллер Б., Гамата В. Высшие гармоники в асинхронных машинах / Пер. с англ. под ред. З.Г. Каганова. – М.: Энергия, 1981. – 352 с.

7. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учеб. для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 928 с.

8. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. – М.: Логос, 2000. – 607 с.

9. Костенко М.П., Пиотровский Л. М. Электрические машины. В 2-х ч. Ч. 2. – Машины переменного тока. Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений. – Л.: Энергия, 1973. – 648 с.

10. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 2: Асинхронные и синхронные машины. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 416 с.

11. Шумов Ю.Н., Сафонов А.С. Энергосберегающие электрические машины (обзор зарубежных разработок) // Электричество. – 2015. – № 4. – С. 45–55.

Асинхронный двигатель является по праву основой современного электропривода. Такое преимущественное положение ему придает ряд специфических черт: простота конструкции, надежность, отсутствие скользящих контактов и невысокая себестоимость изготовления. В 1889 г. М.О. Доливо-Добровольский получил патент на первую работоспособную конструкцию трехфазного асинхронного двигателя. Эта конструкция с небольшими доработками сохранила свои основные черты и в настоящее время. Основная идея заключалась в том, что обмотка ротора была помещена в ферромагнитный сердечник. До этого клетка ротора размещалась в воздухе. Этим способом, как очевидно современным исследователям, достигалось значительно лучшее сцепление полей обмоток статора и ротора. Как показали последние исследования, в этом направлении остались некоторые резервы. Поясним причины, по которым они долгое время оставались неизученными.

Конструкция двигателя, обладая кажущейся простотой, скрывает за собой сложные процессы электромеханического преобразования энергии электромагнитного поля, которые описываются системой уравнений Максвелла в частных производных [1–4].

Условные сокращения переменных, входящих в систему уравнений (1) – (4), известны:

– вектор напряженности электрического поля [В/м];

– вектор магнитной индукции [Тл];

– вектор напряженности магнитного поля [А/м];

– вектор плотности электрического тока [А/м2 ];

– вектор электрической индукции [Кл/м2 ];

ρ – плотность электрического заряда [Кл/м3 ].

Уравнения в частных производных дополняют следующими соотношениями, которые учитывают свойства среды:

В этих выражениях: γ – удельная проводимость среды; ε – абсолютная диэлектрическая проницаемость; µ – абсолютная магнитная проницаемость. В анизотропных средах эти величины являются тензорами второго ранга [1, 3].

Уравнения поля в отличие от обыкновенных дифференциальных уравнений имеют в общем случае множество линейно независимых друг от друга решений. В каждом конкретном случае, определяемым режимом работы, в электрической машине существует единственная картина поля, чему соответствует единственное решение. Выбор единственного решения, удовлетворяющего поставленной задаче, осуществляется с помощью граничных условий [1, 3].

Для Цитирования:
Крутских С.В., Теория асинхронных двигателей и перспективы их развития. Главный энергетик. 2017;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: