Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя
Представлены результаты сопоставительного анализа электромагнитного момента и радиальных электромагнитных сил для четырехфазного вентильно-реактивного двигателя (ВРД) с числом полюсов 16/12 при различных вариантах конфигурации зубцовой зоны статора. Показано, что выбор формы зубца статора является м...
Saved in:
| Date: | 2006 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2006
|
| Series: | Електротехніка і електромеханіка |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142694 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя / В.В. Рымша, И.Н. Радимов, Чан Тхи Тху Хыонг // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 2. — С. 56-58. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142694 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1426942025-02-09T15:27:29Z Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя Influence of stator tooth zone configuration on electromagnetic torque and radial electromagnetic forces in a switched reluctance motor Рымша, В.В. Радимов, И.Н. Чан Тхи Тху Хыонг Електричні машини та апарати Представлены результаты сопоставительного анализа электромагнитного момента и радиальных электромагнитных сил для четырехфазного вентильно-реактивного двигателя (ВРД) с числом полюсов 16/12 при различных вариантах конфигурации зубцовой зоны статора. Показано, что выбор формы зубца статора является многокритериальной задачей, решение которой необходимо осуществлять с учетом специфики нагрузки электропривода с ВРД. Наведено результати порівняльного аналізу електромагнітного моменту та радіальних електромагнітних сил для чотирифазного вентильно-реактивного двигуна (ВРД) з числом полюсів 16/12 при різноманітних варіантах конфігурації зубцевого шару статора. Показано, що вибір форми зубця статора є багатокритеріальна задачею, вирішення якою необхідно здійснювати з урахуванням специфіки навантаження електроприводу з ВРД. Results of comparative analysis of electromagnetic torque and radial electromagnetic forces for a four-phase switched reluctance motor (SRM) with the number of poles equal to 16/12 for various stator tooth zone configurations are presented. It is shown that selection of the stator tooth shape is a multicriterion problem that must be solved with an allowance for specific character of electrical SRM drive load. 2006 Article Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя / В.В. Рымша, И.Н. Радимов, Чан Тхи Тху Хыонг // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 2. — С. 56-58. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142694 621.313.13 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Рымша, В.В. Радимов, И.Н. Чан Тхи Тху Хыонг Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя Електротехніка і електромеханіка |
| description |
Представлены результаты сопоставительного анализа электромагнитного момента и радиальных электромагнитных сил для четырехфазного вентильно-реактивного двигателя (ВРД) с числом полюсов 16/12 при различных вариантах конфигурации зубцовой зоны статора. Показано, что выбор формы зубца статора является многокритериальной задачей, решение которой необходимо осуществлять с учетом специфики нагрузки электропривода с ВРД. |
| format |
Article |
| author |
Рымша, В.В. Радимов, И.Н. Чан Тхи Тху Хыонг |
| author_facet |
Рымша, В.В. Радимов, И.Н. Чан Тхи Тху Хыонг |
| author_sort |
Рымша, В.В. |
| title |
Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя |
| title_short |
Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя |
| title_full |
Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя |
| title_fullStr |
Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя |
| title_full_unstemmed |
Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя |
| title_sort |
влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142694 |
| citation_txt |
Влияние конфигурации зубцовой зоны статора на электромагнитный момент и радиальные электромагнитные силы вентильно-реактивного электродвигателя / В.В. Рымша, И.Н. Радимов, Чан Тхи Тху Хыонг // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 2. — С. 56-58. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT rymšavv vliâniekonfiguraciizubcovojzonystatoranaélektromagnitnyjmomentiradialʹnyeélektromagnitnyesilyventilʹnoreaktivnogoélektrodvigatelâ AT radimovin vliâniekonfiguraciizubcovojzonystatoranaélektromagnitnyjmomentiradialʹnyeélektromagnitnyesilyventilʹnoreaktivnogoélektrodvigatelâ AT čanthithuhyong vliâniekonfiguraciizubcovojzonystatoranaélektromagnitnyjmomentiradialʹnyeélektromagnitnyesilyventilʹnoreaktivnogoélektrodvigatelâ AT rymšavv influenceofstatortoothzoneconfigurationonelectromagnetictorqueandradialelectromagneticforcesinaswitchedreluctancemotor AT radimovin influenceofstatortoothzoneconfigurationonelectromagnetictorqueandradialelectromagneticforcesinaswitchedreluctancemotor AT čanthithuhyong influenceofstatortoothzoneconfigurationonelectromagnetictorqueandradialelectromagneticforcesinaswitchedreluctancemotor |
| first_indexed |
2025-11-27T09:30:26Z |
| last_indexed |
2025-11-27T09:30:26Z |
| _version_ |
1849935352427446272 |
| fulltext |
56 Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №2
УДК 621.313.13
ВЛИЯНИЕ КОНФИГУРАЦИИ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА НА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ И РАДИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ
СИЛЫ ВЕНТИЛЬНО-РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Рымша В.В., д.т.н., доц.
Одесский национальный политехнический университет
Украина, 65044, Одесса, пр. Шевченко, 1, ИЭЭ, кафедра электрических машин
Научно-производственное предприятие "Одесмонтажспецпроект"
Украина, 65005, Одесса, ул. Дальницкая, 23
тел.(048) 738-58-55, E-mail: rimsha@omsp.od.ua, npo@omsp.od.ua
Радимов И.Н., к.т.н., доц.
Научно-производственное предприятие "Одесмонтажспецпроект"
Украина, 65005, Одесса, ул. Дальницкая, 23
тел.(048) 738-58-55, E-mail: npo@omsp.od.ua
Чан Тхи Тху Хыонг
Одесский национальный политехнический университет
Украина, 65044, Одесса, пр. Шевченко, 1, ИЭЭ, кафедра электрических машин
Наведено результати порівняльного аналізу електромагнітного моменту та радіальних електромагнітних сил для
чотирифазного вентильно-реактивного двигуна (ВРД) з числом полюсів 16/12 при різноманітних варіантах конфігу-
рації зубцевого шару статора. Показано, що вибір форми зубця статора є багатокритеріальна задачею, вирішення
якою необхідно здійснювати з урахуванням специфіки навантаження електроприводу з ВРД.
Представлены результаты сопоставительного анализа электромагнитного момента и радиальных электромагнит-
ных сил для четырехфазного вентильно-реактивного двигателя (ВРД) с числом полюсов 16/12 при различных вариан-
тах конфигурации зубцовой зоны статора. Показано, что выбор формы зубца статора является многокритериальной
задачей, решение которой необходимо осуществлять с учетом специфики нагрузки электропривода с ВРД.
В [1] проказано, что конфигурация зубца статора
оказывает существенное влияние на форму зависимо-
сти электромагнитного момента (ЭММ) от положения
ротора вентильно-реактивного двигателя (ВРД). Ис-
следования проводились при неизменной МДС об-
мотки статора ВРД с соотношением чисел полюсов
статор/ротор=16/12 для пускового режима или режи-
ма перегрузки, характеризующихся глубоким насы-
щением магнитной системы двигателя. В результате
исследований сделан вывод о том, что наименьшая
величина пульсаций ЭММ обеспечивается при вы-
полнении статора с трапециевидной формой зубца.
В то же время следует отметить, что такая форма
зубца статора ухудшает технологию обмоточных ра-
бот, уменьшает объем межполюсного пространства и,
следовательно, заполнение паза медью, что, в конеч-
ном итоге, приводит к снижению полезной мощности
ВРД. Кроме этого, представляет практический инте-
рес оценить влияние формы зубца статора на величи-
ну радиальных электромагнитных сил (ЭМС) при
эксцентриситете ротора.
Исходя из того, что во многих приложениях оп-
ределяющим является не величина пульсаций ЭММ в
пусковых режимах (например, при вентиляторной
нагрузке электропривода), а средний ЭММ cpM за
период коммутации, была поставлена задача сравнить
рабочие свойства ВРД, а именно: cpM , коэффициента
пульсаций пульс.K , а также величины радиальных
электромагнитных сил (ЭМС), возникающих при экс-
центриситете ротора, для следующих трех вариантов
исполнения зубцов статора (рис. 1):
вариант 1 - трапециевидный зубец с углом на-
клона стенок 5° (рис. 1, а);
вариант 2 - трапециевидный зубец с углом на-
клона стенок 2,5° (рис. 1, б);
вариант 3 - зубец с параллельными стенками
(рис. 1, в).
Сравнительный анализ проводился при неизмен-
ных для всех вариантов геометрических размерах ак-
тивной части ВРД (см. таблицу).
Таблица
Геометрические размеры ВРД
Наименование
Внешний диаметр статора, мм 130
Диаметр ротора, мм 80
Активная длина, мм 80
Воздушный зазор, мм 0,25
Коэффициент полюсного перекрытия статора 0,5
Коэффициент полюсного перекрытия ротора 0,42
Расчетные исследования проводились с исполь-
зованием полевых математических моделей [2]. Элек-
тромагнитный момент и радиальные ЭМС определя-
лись методом "eggshell" [3].
Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №2 57
а)
б)
в)
Рис. 1. Варианты исполнения зубца статора ВРД 16/12
На рис. 2 представлены зависимости ЭММ M в
функции механического угла поворота ротора Θ .
Данные зависимости приведены для рассмотренных
выше исполнений зубца при двух значениях МДС
обмотки статора: 350 А и 700 А. Величина МДС 350
А соответствует режиму работы двигателя, близкому
к номинальному. Из рис. 2 видно, что в этом случае
зависимости )(Θ= fM практически совпадают. В
случае удвоенной МДС эти зависимости также совпа-
дают в момент включения транзисторов ( o25,11=Θ )
и заметно отличаются друг от друга в момент их вы-
ключения ( o75,3=Θ ).
Данные рис. 3, отражающие изменение cpM в
зависимости от плотности тока J в обмотке статора,
получены с учетом увеличения площади окна и, соот-
ветственно, МДС фазы при последовательном пере-
ходе от варианта 1 зубца статора к варианту 3.
Например, при 210 ммAJ = МДС фазы для ва-
рианта 1 равна 678 А, а для варианта 3 – 786 А.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 1.25 2.5 3.75 5 6.25 7.5 8.75 10 11.25 12.5 13.75 15
3
2
1
П е р и о д к о м м у т а ц и и
град,Θ
НмM,
Рис. 2. Зависимости )(Θ= fM для номинального тока и
режима двухкратной перегрузки по току
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20 25
НмMcp ,
2, ммАJ
1
2
3
Рис. 3. Зависимости )(cp JfM =
Из представленных на рис. 3 зависимостей сле-
дует, что при заданной плотности тока большая вели-
чина cpM обеспечивается при выполнении зубца ста-
тора с параллельными стенками (вариант 3).
Для этих же значений J выполнены расчеты
пульс.K , определяемого по формуле:
cp
minmax
пульс. 2 M
MM
K
⋅
−
= ,
где maxM и minM - максимальный и минимальный
моменты на периоде коммутации. Результаты пред-
ставлены на рис. 4, откуда видно, что при малом
уровне насыщения магнитной цепи ВРД пульс.K мало
отличается для разных вариантов исполнения зубца
статора и находится в пределах 5%. С ростом элек-
тромагнитных нагрузок пульсации ЭММ резко воз-
растают, в особенности для варианта зубца с парал-
лельными стенками.
58 Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №2
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 5 10 15 20 252, ммАJ
..,. еоKпульс
1
2
3
Рис. 4. Зависимости )(пульс. JfK =
Представленные выше расчетные исследования
проводились для идеального исполнения ВРД, в кото-
ром воздушный зазор выполнен полностью симмет-
ричным. На практике же наблюдается отклонение
зазора от симметричного, вызванное как технологиче-
скими, так и иными причинами. Радиальный эксцен-
триситет воздушного зазора приводит к небалансу
радиальных ЭМС, действующих на ротор ВРД. В ре-
зультате этого возникает некомпенсированная сила
одностороннего магнитного притяжения, увеличи-
вающая нагрузку на механические части двигателя.
Радиальные ЭМС исследовались для трех вари-
антов исполнения зубца статора при смещении ротора
от оси вращения на величину δΔ . В качестве примера
на рис. 5 представлены результаты расчетов макси-
мальных значений небалансных радиальных сил
maxF , имеющих место при согласованном положении
полюсов ротора и возбуждаемых полюсов статора, в
зависимости от плотности тока J при эксцентрисите-
те δ⋅=Δδ 1,0 (рис. 5, а), δ⋅=Δδ 3,0 (рис. 5, б),
δ⋅=Δδ 5,0 (рис. 5, в), где 25,0=δ мм - воздушный
зазор при отсутствии эксцентриситета.
Из рис. 5 видно, что наибольшее значение неба-
лансной силы наблюдается при выполнении зубца
статора трапециевидным, с углом наклона стенок,
равным o5 , а наименьшее – при выполнении зубца с
параллельными стенками.
ВЫВОДЫ
1. Выполнение зубца статора ВРД трапециевид-
ной формы позволяет существенно снизить величину
пульсаций ЭММ ВРД в режиме перегрузки.
2. При выполнении зубца статора с параллель-
ными стенками обеспечивается наибольшее значение
среднего ЭММ.
3. Наибольший небаланс ЭМС, вызываемый
эксцентриситетом ротора, имеет место при трапецие-
видной форме зубца статора ВРД.
4. Выбор конфигурации зубцовой зоны статора
двигателя является многокритериальной задачей, при
решении которой необходимо учитывать особенности
нагрузки электропривода с ВРД.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 4 8 12 16 20 242, ммАJ
HF ,max
1
2
3
а)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 4 8 12 16 20 24
HF ,max
2, ммАJ
3
1
2
б)
0
100
200
300
400
500
600
700
0 4 8 12 16 20 24
HF ,max
2, ммАJ
1
2
3
в)
Рис. 5. Зависимости )(max JfF = при var=Δδ
ЛИТЕРАТУРА
[1] Рымша В.В., Радимов И.Н., Малеваный О.Е. Анализ
конфигурации зубцовой зоны вентильно-индукторного
двигателя // Вісник Східноукраїнського національного
університету. – 2003. - № 4 (62). – С. 76-82.
[2] Радимов И.Н., Рымша В.В., Малеваный О.Е. Модели-
рование режимов работы вентильного индукторного
двигателя // Електротехніка і електромеханіка. – 2002.
– № 2. – С. 60-64.
[3] Рымша В.В., Радимов И.Н., Порайко А.С. Расчет ста-
тического электромагнитного момента вентильно-
реактивного двигателя модифицированным методом
натяжений // Електромашинобудування та електрооб-
ладнання. – 2003. – Вип. 60. – С. 35-38.
Поступила 29.08.2005
|