Разработка и электромагнитный анализ полюсопереключаемой обмотки на 8/4 полюса обмоток

Аннотация

Актуальность: cовершенствование двухскоростных асинхронных двигателей является актуальной задачей для электроприводов механизмов, технологический процесс которых предусматривает работу при двух фиксированных скоростях вращения. Применение раздельных обмоток статора ограничивает использование пазового пространства и увеличивает расход обмоточных и изоляционных материалов. Вместе с тем в однообмоточных конструкциях необходимо обеспечить согласование магнитных индукций в воздушном зазоре, симметрию фаз и приемлемый гармонический состав МДС при обеих полюсностях. Это обусловливает необходимость разработки полюсопереключаемых обмоток, обеспечивающих эффективное использование активной части двигателя в обоих скоростных режимах.

Цель: разработка и расчётное обоснование трёхфазной полюсопереключаемой обмотки с соотношением чисел полюсов 8/4 при 48 пазах статора, обеспечивающей согласование магнитных индукций в воздушном зазоре и симметрию фаз при обеих полюсностях, с последующей реализацией в экспериментальном образце двухскоростного асинхронного двигателя.

Методы: использованы анализ существующих схем полюсопереключаемых обмоток и метод дискретно-заданных пространственных функций, основанный на совместном рассмотрении токораспределений обмоток различной полюсности. Построение ППО выполнено на основе базовой схемы «Y-Δ/YY» с выделением части катушек в дополнительные ветви.

Результаты: разработана схема трёхфазной ППО с соотношением чисел полюсов 8/4 при 48 пазах статора. Обеспечена симметрия фаз при обеих полюсностях. Обмоточные коэффициенты составили 0,691 в четырёхполюсном режиме и 0,876 в восьмиполюсном режиме, коэффициенты дифференциального рассеяния - 2,0 и 1,4 % соответственно. Пространственные распределения МДС близки к синусоидальным; по результатам гармонического анализа чётные гармоники отсутствуют. Отношение магнитных индукций в воздушном зазоре Bδ8/Bδ4 составило 1,15. По расчётным данным на ЧП «Energy Motors» изготовлен экспериментальный образец двухскоростного двигателя на базе магнитопровода серийной машины 4А200L4У3 с 48 пазами статора, 38 пазами ротора и длиной пакета статора 215 мм. Изготовление образца подтвердило конструктивную реализуемость предложенного решения.