WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Рисунок 6. Графические зависимости выходные параметров ВТСП двигателя
от тока статора при отсутствии (а) и наличии (б) ВТСП элементов

а)

б)

Рисунок 7. Сопоставление графических зависимостей параметров ВТСП двигателя
от тока статора, рассчитанных: а аналитически, б численно

После проведения численного расчета двухполюсного ВТСП двигателя со слоистым сердечником и радиальными ПМ на роторе были вычислены его основные параметры: E0 = 219 В, Xad = 15,2 Ом, Xaq = 7 Ом, P2max = 9 кВт; cos  = 0,99. В сравнении со структурой композитного слоисто-блочного ротора, в данной схеме существенно выросла анизотропия, и cos  достиг максимального значения 0,99. Это позволяет сделать вывод о том, что в тех случаях, когда необходимо получить высокие значения коэффициента мощности, целесообразно использовать схему со слоистым сердечником и радиальными ПМ. На рис. 8 представлены зависимости выходных характеристик ВТСП двигателя со слоисто-блочным сердечником и радиальными ПМ от тока статора при отсутствии и наличии ВТСП элементов. При использовании такой конструктивной схемы ротора также наблюдается увеличение значений основных параметров. Мощность возросла на 50 – 60%, а КПД и cos  близки к единице.

Для применения в составе высокодинамичных приводов представляют интерес четырехполюсные конструкции ВТСП двигателей. Проведенный анализ показал, что они имеют более высокие динамические и массоэнергетические характеристики по сравнению с двухполюсными машинами. Кроме того, в четырехполюсных двигателях эффект качания ротора менее выражен, и, следовательно, они обладают более высокой устойчивостью при повышенной нагрузке.

а)

б)

Рисунок 8. Зависимости выходных характеристик ВТСП двигателя с оболочкой из ПМ
от тока статора при отсутствии (а) и наличии (б) ВТСП элементов

В работе были проведены детальные численные расчеты магнитных полей и параметров различных конструктивных схем четырехполюсных ВТСП электродвигателей. Конструктивные схемы роторов некоторых ВТСП электродвигателей показаны на рис. 9.

а)

б)

в)

Рисунок 9. Конструктивные схемы роторов четырехполюсных ВТСП двигателей:
а, б с радиальными ПМ; в с тангенциальными ПМ

В качестве примера на рисунках 10 и 11 представлены результаты численного расчета четырехполюсных ВТСП электродвигателей с радиальными и тангенциальными ПМ.

Из анализа этих характеристик для ВТСП двигателя с радиальными ПМ видно, что при использовании ВТСП вставок его максимальная мощность увеличилась на 10 – 15%, а коэффициент мощности остался прежним. В машине с тангенциальными ПМ наблюдается более существенный рост мощности при использовании ВТСП элементов в структуре ротора — на 20 – 30%. Максимальное значение cos  также увеличилось до значения 0,95.

Анализ полученных характеристик показал, что несмотря на то, что в тангенциальной конструкции при использовании ВТСП элементов в роторе процент увеличения мощности более высокий, тем не менее, ее максимальное значение оказалось ниже, чем у ротора с радиальными ПМ.

В этой связи, использование четырехполюсных ВТСП двигателей с радиальными ПМ в составе высокодинамичных приводов более перспективно.

а)

б)

Рисунок 10. Сопоставление выходных характеристик ВТСП двигателя
с радиальными ПМ от тока статора: а без ВТСП, б с ВТСП

а)

б)

Рисунок 11. Сопоставление выходных характеристик ВТСП двигателя
с тангенциальными ПМ от тока статора: а без ВТСП, б с ВТСП

Пятая глава диссертации посвящена экспериментальным исследованиям серии синхронных ВТСП двигателей с постоянными магнитами. В работе детально описаны макетные образцы двух- и четырехполюсных ВТСП двигателей и этапы проведения экспериментов на автоматизированном испытательном комплексе для криогенных электрических машин. Аналитические и численные исследования двух- и четырехполюсных ВТСП двигателей с ПМ показали, что они обладают более высокими энергетическими показателями по сравнению с электродвигателями традиционного исполнения. Для проверки полученных теоретических результатов были проведены экспериментальные исследования опытных моделей ВТСП электродвигателей с последующим сравнением их результатов с расчетами. В этой связи были спроектированы и изготовлены макетные образцы двух- и четырехполюсных ВТСП двигателей и модифицирован испытательный комплекс для проведения экспериментальных исследований.

Общий вид экспериментального стенда с криостатом и тормозным устройством представлен на рис. 12.

Макетные образцы серии синхронных ВТСП электродвигателей представлены на рис. 13. Их основные параметры приведены в табл. 1.

Порядок проведения экспериментальных работ включал в себя несколько основных этапов: подготовку экспериментального стенда и автоматизированной системы измерения к работе, охлаждение экспериментального ВТСП электродвигателя до температуры жидкого азота и технологический запуск на холостом ходу, запуск ВТСП электродвигателя под нагрузкой, регистрацию и первичную обработку экспериментальных данных в реальном масштабе времени.

Рисунок 12. Общий вид криостата и тормозного устройства

а)

б)

в)

г)

Рисунок 13. Макетные образцы серии экспериментальных ВТСП двигателей

ОСНОВНЫЕ Параметры ВТСП двигателей Таблица 1

 

Двухполюсные

Четырехполюсные

 

1

2

3

4

Номинальные параметры

Мощность, кВт

10

4

15

15

Фазное напряжение питания, В

220

220

220

220

Частота, Гц

50

50

200

200

Число фаз

3

3

3

3

Частота вращения, мин-1

3000

3000

6000

6000

Коэффициент мощности

0,88

0,80

0,95

0,98

Геометрия машины

Диаметр ротора, мм

81,5

62

83

83

Активная длина статора, мм

100

80

78

78

Диаметр расточки статора, мм

82

62,7

84

84

Воздушный зазор, мм

0,25

0,35

0,5

0,5

Магнитный зазор, мм

2

1,35

2,5

2,5

Другие параметры

Окружная скорость ротора, м/с

25,6

19,5

52,15

52,15

Полная масса двигателя, кг

20,5

8

15,15

15,4

1 — с композитным слоисто-блочным ротором; 2 — со слоистым сердечником и радиальными ПМ; 3 — с радиальными ПМ; 4 — с тангенциальными ПМ.

В качестве примера на рис. 14 представлены экспериментальные зависимости выходных характеристик двухполюсного ВТСП электродвигателя с композитным слоисто-блочным ротором от тока статора при отсутствии (рис. 14а) и наличии (рис. 14б) ВТСП элементов. Видно, что в последнем случае мощность увеличивается на 40%.

U = 220 В, n = 3000 мин-1

а)

б)

Рисунок 14. Экспериментальные выходные характеристики двухполюсного
ВТСП двигателя с композитным слоисто-блочным ротором: а без ВСТП; б с ВТСП

Экспериментальные исследования двухполюсного синхронного ВТСП электродвигателя со слоистым сердечником и радиальными ПМ в роторе проводились при различном напряжении питания. Мощность машины в номинальном режиме составила 5 кВт при значении КПД 99%. Следует отметить, что высокий КПД этого ВТСП двигателя остается стабильным при возрастании нагрузки до значения, соответствующего опрокидывающему моменту.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»