Асинхронный редукторный м-фазный электродвигатель. Многополюсные асинхронные двигатели


Как переделать асинхронный двигатель в генератор

Переделываем асинхронный двигатель под генератор для ветряка

Для того чтобы асинхронный двигатель стал генератором переменного тока надо чтобы внутри него образовывалось магнитное поле, это можно сделать путём размещения на роторе двигателя постоянных магнитов. Вся переделка и простая и сложная одновременно.

Сначало надо подобрать подходящий двигатель, который наиболее подойдёт для работы в качестве низкооборотистого генератора. Это многополюсные асинхронные двигатели, хорошо подходят 6-ти и 8-ми полюсные, низкооборотистые двигатели, с максимальными оборотами в режиме двигателя не более 1350об/м. Такие двигатели имеют наибольшее количество полюсов и зубцов на статоре.

Далее нужно разобрать двигатель и извлечь якорь-ротор, который надо сточить на станке до опредлённых размеров под наклеивание магнитов. Магниты неодимые, обычно клеят маленькие круглые магнитики. Сейчас я попробую расказать как и сколько магнитов клеить.

Для начала нужно узнать сколько у вашего мотора полюсов, но по обмотке это понять достаточно трудно без соответствующего опыта, поэтому количество полюсов лучше прочитать на маркировке двигателя, если она конечно имеется, хотя в большенстве случаев она имеется. Ниже приведён пример маркировки двигателя и расшифровка маркировки.

По марке двигателя. Для 3х фазных: Тип двигателя Мощность, кВт Напряжение, В Частота вращения, (синх.), об/мин КПД, % Масса, кг

обозначение асинхронных двигателей>

Например: ДАФ3 400-6-10 УХЛ1 400 6000 600 93,7 4580 Расшифровка обозначения двигателя: Д - двигатель; А - асинхронный; Ф - с фазным ротором; 3 - закрытое исполнение; 400 - мощность, кВт; б - напряжение, кВ; 10 - число полюсов; УХЛ - климатическое исполнение; 1 - категория размещения.

Бывает так, что двигатели не нашего производства как на фото выше, и маркировка непонятна, или маркировка просто не читаема. Тогда остаётся один метод, это посчитать сколько у вас зубцов на статоре и сколько зубцов занимает одна катушка. Если наприер катушка занимает 4 зубца, а их всего 24, то ваш мотор шестиполюсной.

Количество полюсов статора нужно знать для того, чтобы определиться с количеством полюсов при наклейке магнитов на ротор. Это количество обычно равное, то-есть если полюсов статора 6, то и магниты надо клееть с чередованием полюсов в количестве 6, SNSNSN.

Теперь, когда число полюсов известно надо рассчитать число магнитов для ротора. Для этого надо выссчитать длинну оружности ротора, по простой формуле 2nR где n=3,14. Тоесть 3,14 умножаем на 2 и на радис ротора, получается длинна окружности. Длее замеряем свой ротор по длинне железа, которое в алюминиевой оправке. После можно нарисовать полученную полосу с длинной и шириной, можно на компьютере и потом распечатать.

Терерь нужно определится с толщиной магнитов, она примерно равна 10-15% от диаметра ротора, например если ротор 60мм, то магниты нужны толщиной 5-7мм. Для этого магниты покупают обычно круглые. Если ротор примерно 6см вдиаметре, то магниты можно высотой 6-10 мм. Определившись какие магниты использовать, на шаблоне длинна которой равна длинне окрушности

Пример рассчёта магнитов для ротора, например диаметр ротора 60см, высчитываем длинну окружности =188см. Делим длинну на количество полюсов, в данном случае на 6, и получаем 6 секций, в каждой секции магниты вклеиваются одинаковым полюсом. Но это ещё не всё. Терепь надо высчитать сколько магнитов войдёт в один полюс, чтобы их ровно распределить по полюсу. Например ширина круглого магнита 1см,расстояние между магнитами около 2-3мм, значит 10мм +3=13мм.

Длинну окружности делим на 6 частей=31мм, это ширина одного полюса по длинне окружности ротора, а ширина полюса по железу, дапустим 60мм. Значит получается площаадь полюса 60 на 31 мм. Это получается 8 в 2 ряда магнитов на полюс с расстоянием между собой 5мм. В этом случае надо пересчитать количество магнитов, чтобы они как можно плотнее уместились на полюсе.

Сдесь пример на магнитах шириной 10мм, поэтому получается расстояние между ними 5мм. Если уменьшить диаметр магнитов например в 2 раза, то-есть 5мм, то они более плотно заполнят полюс вследствие чего увеличится магнитное поле от большего каличества общей массы магнитом . Таких магнитов(5мм) поместится уже 5 рядов , а в длинну 10, то-есть 50 магнитов на полюс, и общее количество на ротор 300шт.

Для того чтобы уменьшить залипание шаблон нужно разметить так, чтобы смещение магнитов при наклейке было на ширину одного магнита, если ширина магнита 5мм, то и смещение на 5мм.

>

Теперь когда с магнитами опрделились нужно проточить ротор, чтобы поместились магниты. Если высота магнитов 6мм, то стачивается диамет на 12+1мм, 1мм это запас на кривезну рук. Магниты можно разместить на роторе двумя способами.

Первый способ это предвартельно делается оправка, в которой сврлятся отверстия под магниты по шаблону, после оправка одевается на ротор, и магниты вклеиваются в просверленые отверстия. На роторе после проточки нужно дополнительно сточить на глубину равную высоте магнитов разделительный алюминиевые полоски между железом. А полученные бороздки заполнить отожжоными опилками смешаные с эпоксидным клеем. Это значительно уведличит эффективность, опилки будут служить дополнительным магнитопроводом между железом ротора. Выборку можно сделать отрезной машинкой или на станке.

Оправка для наклейки магнитов делается так, проточеный вал оборачивают полеинтеленом, потом наматывают слой за слоем бинт, пропитанный эпоксидным клеем, после стачивают на станке под размер и снимают с ротора, наклеивают шоблон и сверлют отверстия под магниты.После девают оправку обратно на ротор и наклеивают магниты Клеют обычно на эпоксидный клей Ниже на фото два примера наклейки агнитов, первый пример на 2-х фотоэто наклейка магнитов с помощъю оправки, а второй на следующей странице прямо через шаблон.На первых двух фотографиях хорошо видно и я думаю понятно как клеются магниты.

ротор асинхронного двигателя на магниты>

переделка асинхронного двигателя на магниты.>

На следующей странице продолжение. читать далее..,

www.otchelniki.ru

Асинхронный редукторный м-фазный электродвигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 448554

Союз Советских

Социалистических

Респтбчии (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 30.11.70 (21) 1497302/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.10,74. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 06.08.75 (51) М. Кл. Н 02k 17/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.313.33 (088,8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. А. Борисов, Л. М. Периков, А. В. Семернин и В. В. Яропольский (71) Заявитель (54) АСИНХРОННЫЙ РЕДУКТОРНЫЙ m-ФАЗНЫЙ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к асихронным редукторным электродвигателям, применяемым в системах автоматики.

Известны асинхронные редукторные электродвигатели, содержащие аксиально смещенные пакеты статора и ротора.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение расхода активных м атер и алов.

Эта цель достигается тем, что статор и ротор содержат 2m аксиально смещенных пакетов, причем 2(т — 1) внутренних пакетов попарно магнитосвязаны и магнитоизолированы от других пакетов. Статорная обмотка выполнена в виде (m — 1) катушек, расположенных между магнитопроводами каждой пары, и две катушки, расположенные между крайними магнитопроводами и соответствующими им соединительными магнитопроводами. Короткозамкнутые обмотки ротора и статора выполнены на каждой паре магнитопроводов.

На чертеже изображен трехфазный вариант электродвигателя.

Электродвигатель содержит шесть (равных по количеству 2m, где т — число фаз) магнитоизолированных пакетов 1 статора и шесть (т, е. тоже 2m) также магнитоизолированных пакетов 2 ротора. Пакеты статора расположены в корпусе 3 с аксиальными магнитопроводами 4 и 5 и четырьмя (т. е. равными m+1) кольцевыми фазными катушками возбуждения

6, каждая из которых осуществляет возбуждение соответствующих пакетов статора и соот5 ветствующих расположенных в их расточке пакетов ротора. Аксиальные магнитопроводы

7 и 8 обеспечивают прохождение магнитного потока в роторе, причем крайние магнитопроводы 4 на статоре и магнитопроводы 7 на ро10 торе образуют технологический зазор. Вал 9 ротора с подшипниками 10 центрируется посредством крышек 11 в корпусе 3. В пазах пакетов статора расположена короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки», состоящая

15 из трех катушек 12. Витки каждой катушки охватывают зубцы двух соседних магнитоизолированных друг от друга пакетов статора.

При этом замыкание витков в поперечной плоскости между магнитоизолированными па20 кетами отсутствует. В пазах пакетов ротора также размещена короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки», состоящая из трех катушек 13. Витки каждой катушки охватывают зубцы двух соседних магнитонзолирован25 ных пакетов ротора, при этом в поперечной плоскости между пакетами они не замыкаются. В случае необходимости иметь меньший момент инерции ротор выполняется без обмотки. Зубцы одного пакета ротора смещены по

30 углу относительно зубцов другого пакета ро448554 тора, магнитоизолированного от первого, на угол величиной

Л т (Л вЂ” Лс) где Лр — число зубцов ротора;

Z„ — число зубцов статора.

Зубцы двух магнитоизолированных пакетов статора совпадают по углу.

Принцип действия предлагаемого двигателя заключается в том, что под действием переменного m-фазного напряжения, подключенного к обмотке возбуждения, возникает пульсирующее магнитное поле в соответствующих фазах. Поле, созданное одной из фаз обмотки, имеет положение в пространстве в соответствии с положением наибольшей проводимости рабочего зазора, определяемым положением ротора относительно статора при заданной разнице зубцов ротора и статора, и трансформирует э.д,с. в короткозамкнутых обмотках (расположенных на соответствующих пакетах данной фазы) в плоскости, перпендикулярной вектору пульсирующего магнитного потока.

Соответствующий трансформируемой э. д. с. ток в указанных контурах короткозамкнутой обмотки охватывает пакеты соседних фаз.

При этом момент на валу в результате взаимодействия потока этих фаз с током в контурах будет наибольшим, если наибольшая величина этого тока в пространстве и во времени будет совпадать с наибольшей величиной потока указанных фаз. Пространственное совпадение наибольшей величины тока в контурах, индуцируемого от соседних фаз, с максимальным потоком настоящей фазы обеспечивается за счет сдвига зубцов ротора в пакетах этой фазы относительно соседних на

2;.

Z>m (Z> Z ) градусов, а совпадение наибольших величин тока и потока по времени обеспечивается фа2к зовым сдвигом каждой фазы на градусов, что и создает электромагнитный момент, пропорциональный произведению магнитного потока от обмоток возбуждения на ток в короткозамкнутых обмотках. Под воздействием этого момента происходит поворот ротора. С поворотом ротора на угол, равный одному зубцовому делению ротора, положение наибольшей магнитной проводимости в рабочем зазоре каждого пакета перемещается на угол в

360 эл. град. (При Лр — — Е,+1 электрические градусы равны геометрическим).

Таким образом, по сравнению с известным асинхронным редукторным двигателем конструктивные отличия предложенного двигателя обеспечивают увеличение действующего на валу асинхронного момента за счет работы основной гармоники магнитного потока с учетом

15 одновременной работы кромок многих зубцов (редукция момента) и, кроме того, за счет размещения короткозамкнутых обмоток как в пазах статора, так и в пазах ротора.

Предмет изобретения

Асинхронный редукторный m-фазный электродвигатель, содержащий статор с кольцевыми обмотками и аксиально смещенными маг25 нитопроводами с короткозамкнутыми обмотками и зубчатый ротор с короткозакмнутыми обмотками, содержащий аксиально и радиально смещенные зубчатые магнитопроводы, о т л ичающийся тем, что, с целью упрощения

30 конструкции и уменьшения расхода активных материалов, статор и ротор выполнены из

2m пакетов каждый, причем 2(m — 1) внутренних пакетов как на роторе, так и на статоре попарно соединены магнитопроводами и магни35 тоизолированы от других пакетов, а два крайних пакета ротора магнитно соединены с соответствующими им крайними пакетами статора посредством двух соединительных магнитопроводов, разделенных кольцевым воздуш40 ным зазором, причем короткозамкнутые обмотки расположены на каждой паре магнитоизолированных пакетов как статора, так и ротора, а статорная обмотка содержит т — 1 катушек, расположенных между каждыми

45 двумя магнитносоединенными магнитопроводами статора, и две катушки, расположенные между соответствующим крайним пакетом и соединительным магнитопроводом.

448554

Составитель В. Комаров

Техред М. Семенов

1 едактор В. Левятов

Корректор Н. Лебедева

Типография, ар. Сапунова, 2

Заказ 1601/18 Изд. № 1424 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Асинхронный редукторный м-фазный электродвигатель Асинхронный редукторный м-фазный электродвигатель Асинхронный редукторный м-фазный электродвигатель 

www.findpatent.ru

Диссертация на тему «Разработка и исследование многополосных однофазных асинхронных двигателей с сосредоточенными обмотками» автореферат по специальности ВАК 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

Электротехническая промышленность является ведущей отраслью народного хозяйства СССР. Ее продукция используется почти во всех промышленных установках, в сельском хозяйстве, в быту. Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, их эксплуатационные свойства имеют важное значение для всей экономики в целом.

Повышение культурного уровня и благосостояния советских людей вызывает необходимость расширения производства и совершенствования бытовых приборов, облегчающих условия труда и способствующих комфортному отдыху. К таким приборам относятся, в частности, приборы микроклимата, в которых в качестве приводных двигателей используются однофазные асинхронные двигатели различных конструкций, характерной особенностью которых является большое число полюсов (2р >16) при числе пазов на полюс и фазу равном единице.

Стремление довести до минимума число передаточных звеньев между двигателем и функционально-исполнительным механизмом часто приводит к разработке двигателей специальных исполнений. Высокие темпы роста производства этих двигателей и большие объемы их выпуска делают важной задачу улучшения их качества, снижения материалоемкости, повышения энергетических показателей. Этого можно добиться применением новых, более экономичных материалов, новой прогрессив* ной технологии. Экономия материальных и энергетических ресурсов может быть достигцута и за счет расчетной оптимизации.

Однако существующие методики расчета однофазных асинхронных двигателей, разработанные применительно к машинам с небольшим числом полюсов (2р ^ 6), не дают удовлетворительных результатов при использовании их для многополюсных однофазных асинхронных двигателей. Они не учитывают конструктивно-технологических особенноетей многополюсных машин, в первую очередь малую величину полюсного деления и относительно большое раскрытие пазов. Это приводит к неточному определению индуктивных параметров обмоток машин, связанных с магнитным полем в воздушном зазоре и полями рассеяния этих двигателей.

Отсутствие достаточно точных математических моделей приводило при разработке многополюсных однофазных асинхронных двигателей к большим затратам времени и расходам на макетирование, экспериментальные исследования и доводку.

В связи с этим возникает необходимость создания уточненных математических моделей с применением новых методов исследования электромагнитных и электромеханических характеристик, адекватно отражающих реальные физические процессы в машинах.

Перед диссертантом стояла задача создания математической модели многополюсных однофазных асинхронных двигателей с сосредоточенными обмотками, учитывающей их конструктивные и технологические особенности, бесконечный спектр пространственных гармонических магнитного поля в воздушном зазоре, и разработка на ее основе новых двигателей с улучшенными технико-экономическими показателями.

Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие основные вопросы:

1. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре многополюсных однофазных асинхронных двигателей с сосредоточенными обмотками.

2. Исследование магнитного поля рассеяния обмоток двигателей.

3. Уточнение индуктивных параметров двигателей.

4. Создание новой математической модели многополюсных однофазных асинхронных двигателей с сосредоточенными обмотками.

5. Создание комплекса алгоритмов и программ поверочных и оптимизационных расчетов многополюсных однофазных асинхронных двигателей.

6. Разработка многополюсных двигателей для потолочных вентиляторов с улучшенными технико-экономическими показателями.

Первая глава диссертации посвящена обзору конструкций, методов расчета и оптимального проектирования многополюсных однофазных асинхронных двигателей.

Во второй главе исследуется поле в воздушном зазоре многополюсных однофазных асинхронных двигателей с учетом их конструктивно-технологических особенностей. Проводится гармонический анализ поля.

В третьей главе результаты исследования магнитного поля в воздушном зазоре используются для определения индуктивных параметров двигателей. Записана система уравнений электрического равновесия однофазных двигателей с произвольным углом сдвига между фазами. На ее основе как частные случаи рассматриваются конденсаторные двигатели и двигатели с экранированными полюсами.

Четвертая глава посвящена определению индуктивного сопротивления пазового рассеяния короткозамкнутого витка, основанному на расчете методом конечных элементов магнитного поля тока в произвольно расположенном в пазу проводнике.

В пятой главе рассмотрены вопросы оптимизационного проектирования многополюсных однофазных асинхронных двигателей и выработаны рекомеццации по улучшению их энергетических и массо-габаритных показателей. Разработаны и внедряются в производство двигатели для потолочных вентиляторов ВПК15-"Союз", ВП9-"Зангезур" и ВП12-пЗанзе1,ури с улучшенными технико-экономическими показателями.

При исследовании многополюсных однофазных асинхронных двигателей в работе использованы аналитические, экспериментальные и численные методы, а также методы физического моделирования. Все расчеты проведены с применением ЭВМ. Программы для ЭВМ написаны на алгоритмическом языке ФОРТРАН и построены по блочному принципу.

Создание математической модели многополюсных однофазных асинхронных двигателей с сосредоточенными обмотками, опирающейся на исследование магнитного поля и теорию цепей, и на ее основе алгоритма и программ автоматизированного поиска оптимального варианта машины позволяет при разработке двигателей нового поколения обеспечить экономию энергетических и материальных ресурсов, повысить уровень качества и значительно сократить общие сроки проектирования с одновременным уменьшением объема макетных испытаний и доводочных работ.

I. ОБЗОР КОНСТРУКЦИИ МНОГОПОЛЮСНЫХ ОДНОФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОСОБЕННОСТИ ИХ РАСЧЕТА

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

www.dissercat.com

Исследование многополюсного асинхронного тягового частотно-регулируемого двигателя.

Другие журналы

Исследование многополюсного асинхронного тягового частотно-регулируемого двигателя.

# 05, май 2014 DOI: 10.7463/0514.0709521

авторы: профессор, д.т.н. Беспалов В. Я., профессор, д.т.н. Красовский А. Б., доцент к.т.н. Панихин М. В., доцент к.т.н. Фисенко В. Г.

УДК 621. 313. 323

Россия, МГТУ им. Баумана

МЭИ

Рассмотрены особенности применения тяговых асинхронных электродвигателей в трансмиссиях транспортных средств. Показано, что одним из важнейших этапов их проектирования является выбор числа полюсов. В тяговых электроприводах часто применяются двигатели с повышенным числом полюсов без всесторонней оценки такого решения. В статье исследованы динамические и энергетические характеристики многополюсного тягового асинхронного двигателя (ТАД), спроектированного и изготовленного для применения в индивидуальном электроприводе большегрузных колесных машин. Приведены описание основных функциональных элементов имитационной модели электропривода в среде Matlab с приложениями Simulink и SimPower Systems в структуре с векторным управлением и результаты имитационного моделирования его динамической механической характеристики. Установлено, что из-за повышенной частоты изменения токов многополюсного двигателя в области высоких скоростей происходит чрезмерное снижение момента, что снижает возможности выполнения требований заданной тяговой характеристики. Это является следствием искажения формы фазного тока двигателя в области высоких скоростей из-за неспособности источника силового питания компенсировать возрастающую по мере роста скорости ЭДС движения. Исследовано влияние повышенных частот токов на добавочные потери в двигателе. Анализ глубины проникновения электромагнитного поля в медный проводник обмотки статора на высокой частоте позволил установить значительное проявление скин – эффекта. Количественная оценка этому явлению дана по результатам численного расчета распределения электромагнитного поля в пазу статора. Установлено значительное увеличение добавочных потерь в двигателе и даны оценки степени ослабления потока из-за демпфирующего действия вихревых токов в шихтованной стали статора на повышенных частотах. Обоснован альтернативный вариант тягового асинхронного двигателя с улучшенными характеристиками. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании тяговых электроприводов транспортных средств на базе асинхронных двигателей.

Список литературы1. Златин П.А., Кеменов В.А., Ксеневич И.П. Электромобили и гибридные автомобили. М.: Агроконсалт, 2004. 416 с.2. Флоренцев С., Изосимов Д. Тяговый электропривод в гибридных транспортных средствах. Часть 1. Идеология проектирования КТЭО // Электронные компоненты. 2009. № 11. С. 13-18.3. Флоренцев С., Изосимов Д. Тяговый электропривод в гибридных транспортных средствах. Часть 2. Идеология проектирования КТЭО // Электронные компоненты. 2009. №.12. С. 65-73.4. Проектирование электрических машин: учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылов а. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа, 2002 . 757 с.5. Гольдберг О.Д., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. М.: Высшая школа,  2006. 430 с.6. Балагуров В. А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока: учеб. пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1982. 272 с.7. Boldea I., Nasar S.A. The Induction Machines Design Handbook. 2nd ed. CRC Press, 2009. 845 p.8. Quang N.P., Dittrich J.-A. Vector Control of Three-Phase AC Machines. Springer Berlin Heidelberg, 2008. DOI: 10.1007/978-3-540-79029-7 9. Marino R., Tomei P., Verrelli C.M. Induction Motor Control Design. Springer London, 2010. 351 p. DOI: 10.1007/978-1-84996-284-110. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1998. 704 с.11. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника. М.: МЭИ, 2009. 632 с.12. Герман-Галкин С.Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб.: КОРОНА-Век, 2008. 368 с.13. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / А.В. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов; Под ред. А.В. Иванова-Смоленского. М.: Энергоатомиздат, 1986. 216 с.

Публикации с ключевыми словами: имитационное моделирование, тяговый электропривод, многополюсный асинхронный двигатель, тяговая характеристика, скин-эффект, коэффициент увеличения добавочных потерь Публикации со словами: имитационное моделирование, тяговый электропривод, многополюсный асинхронный двигатель, тяговая характеристика, скин-эффект, коэффициент увеличения добавочных потерь Смотри также: Тематические рубрики:

www.technomag.bmstu.ru