Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями
Розглянутий на прикладі конвеєрного двигуна новий спосіб покращення пускових характеристик. Рассмотрен на примере конвейерного двигателя новый способ улучшения пусковых характеристик. A new way of improving starting characteristics is described by the example of a mine conveyor motor....
Saved in:
| Published in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143165 |
| 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: | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями / В.Д. Лущик, В.В. Кирьянов // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 1. — С. 17-19. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859732794823933952 |
|---|---|
| author | Лущик, В.Д. Кирьянов, В.В. |
| author_facet | Лущик, В.Д. Кирьянов, В.В. |
| citation_txt | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями / В.Д. Лущик, В.В. Кирьянов // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 1. — С. 17-19. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | Розглянутий на прикладі конвеєрного двигуна новий спосіб покращення пускових характеристик.
Рассмотрен на примере конвейерного двигателя новый способ улучшения пусковых характеристик.
A new way of improving starting characteristics is described by the example of a mine conveyor motor.
|
| first_indexed | 2025-12-01T13:58:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1 17
УДК 621.313
АСИНХРОННІ ДВИГУНИ ДЛЯ ШАХТНИХ КОНВЕЄРІВ З ПОКРАЩЕНИМИ
ПУСКОВИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ
Лущик В.Д., д.т.н., проф.
Донбаський державний технічний університет, кафедра "Електричні машини і апарати"
Україна, 94204, Алчевськ, пр. Леніна, 16
Кирьянов В.В.
ВАТ "Донецький електротехнічний завод"
Україна, 83030, Донецьк, вул. Таллінська, 1.
Розглянутий на прикладі конвеєрного двигуна новий спосіб покращення пускових характеристик.
Рассмотрен на примере конвейерного двигателя новый способ улучшения пусковых характеристик.
Зараз на прикладі суміщеної Для конвеєрних
двигунів важливим показником є пусковий момент,
який бажано мати як можна більшим.
Загальновідомо, що пускові властивості асинх-
ронних двигунів недосконалі. На протязі 120-літної
історії існування асинхронних двигунів чи не найос-
новніші зусилля були направлені на покращування їх
пускових характеристик. Виконано тисячі, десятки
тисяч наукових досліджень, зафіксовано тисячі патен-
тів по цій проблемі.
Удосконалення конструкції короткозамкнених
обмоток роторів проводилось в таких напрямках:
1. Оптимізація конструкції стержнів роторних
обмоток.
2. Удосконалення конструкції короткозамикаю-
чих кілець (короткозамикаючі кільця охвачуються
залізним екраном).
3. Ротори з масивним феромагнітним сердечни-
ком.
4. Дво і тришарові конструкції роторів.
Будь-яке поліпшення пускових характеристик в
асинхронних двигунах незмінно супроводжувалось
погіршенням енергетичних показників в номінально-
му режимі роботи. Якій конструкції роторної обмотки
віддати перевагу вирішувалось з урахуванням режиму
роботи асинхронного двигуна.
Але найкращою і найбільш поширеною констру-
кцією роторної обмотки для асинхронних двигунів з
покращеними пусковими властивостями продовжує
залишатись двоклітинна роторна обмотка, запропоно-
вана Доліво-Добровольским майже відразу після ви-
найдення ним трифазного асинхронного двигуна.
На сьогодні можна сказати, що знайдено рішен-
ня, яке дозволяє без погіршення енергетичних показ-
ників покращувати пускові властивості асинхронних
двигунів. Для цього потрібно конструктивно виконати
асинхронний двигун таким способом, щоб обмотки
статора і ротора виконували подвійну функцію, тобто
щоб вони були суміщеними 21 22 pp -полюсними
обмотками і при пуску створювали каскадний режим
роботи, а в номінальному режимі роботи каскадний
режим повністю (або майже повністю) зникав.
Каскадні асинхронні машини відомі давно [1, 2].
Якщо виконувати каскадну асинхронну машину в
одному магнітопроводі, їх обмотки для можливості
суміщення повинні бути різнополюсними.
Для асинхронного конвеєрного двигуна, який є
чотириполюсною машиною ( 42 1 =p ), 22 p - полюсне
поле, яке буде утворюватись при пуску, може бути
.8,6,22 2 =p Більш оптимально, якщо .22 2 =p Тобто
роторна обмотка повинна бути суміщеною
2422 21 =pp – полюсною обмоткою, при цьому
22 p – полюсне поле повинно обертатись зустрічно
12 p – полюсному полю.
21 22 pp – полюсної роторної обмотки буде по-
казаний принцип створення такої обмотки і її перева-
ги перед двома окремими обмотками.
На рис. 1 показані роторні обмотки, розміщені в
одних і тих же пазах ротора і зображені одна над дру-
гою. Обмотка 1 – 2р1-полюсна, 2р1 = 4 (рис. 1а), обмо-
тка 2 - 2р2-полюсна, 2р2 = 2 (рис. 1б), виконана такими
ж котушками, як і обмотка 1, тобто виконана із ско-
роченням кроку у = 0,5·τ2 = τ1. Обидві обмотки вико-
нані однаковим числом витків в котушках і однако-
вим проводом. Кожна обмотка займає половину пазо-
вого простору. Початки фаз обмотки 1 зміщені один
відносно другого на 240° ел. в 2р1-полюсному полі,
початки фаз обмотки 2 зміщені на кут 120° ел. в 2р2-
полюсному полі, тому струм І1 = І2, який протікає по
обом послідовно ввімкненим обмоткам, буде створю-
вати магнітні поля, що обертаються в протилежних
напрямах.
Роторні обмотки 1 і 2 можна об’єднати і створи-
ти одну суміщену обмотку. Це можливо зробити за-
вдяки тому, що обмотки виконані однаковими по ве-
личині котушками. Фази кожної із обмоток склада-
ються із двох послідовно ввімкнених котушок. В пе-
рших котушках всіх фаз обох обмоток струми напра-
влені в одному напрямі, в других котушках – в проти-
лежному. Тому МРС, створювана другими котушками
всіх фаз обмоток, дорівнює нулю, і другі котушки
виявляються зайвими. Залишаються послідовно ввім-
кнені тільки перші котушки, другі котушки зникають.
Суміщена обмотка, показана на рис. 1в, виконує такі
ж функції, як і дві обмотки, обмотка 1 і обмотка 2,
тобто при однаковому струмові І створює такі ж по
величині магнітні поля Φ1 і Φ2. В кожній котушці су-
18 Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1
міщеної обмотки в два рази більше витків (при не-
змінному діаметрі проводу), ніж в окремій котушці
кожної із обмоток. В половині пазів мідь відсутня,
витрата міді зменшується в два рази. Відповідно там,
де нема міді, пази можна не виконувати. Так як ЕРС
Е2 2р1-полюсного поля наводиться тільки в обмотці 1,
із якої залишилось три котушки зі збільшеним в два
рази числом витків, то ЕРС Е2, яка буде наводитись в
котушках суміщеної обмотки, не зменшується. Вра-
ховуючи, що повний опір Z1+Z2 суміщеної обмотки в
два рази зменшується, так як зменшується в два рази
число послідовно ввімкнених витків, то при незмін-
ному ковзанні s струм І2 в суміщеній обмотці суттєво
зростає і відповідно зростає електромагнітний момент
і потужність.
Рис. 1. Роторні обмотки каскадного асинхронного двигуна
Взагалі ж роторні короткозамкнені котушки до-
цільно виготовлять одновитковими із неізольованої
мідної шини, яка на кінцях зварюється.
У випадку з короткозамкненим ротором асинх-
ронного двигуна імітацію трьох короткозамкнутих
контурів можна здійснити, виконавши по три розрізи
на кожному із короткозамикаючих кілець [3].
Експериментальні дослідження були проведені
на асинхронних двигунах для шахтних конвеєрів
ВКДВ250LC4 потужністю 132 кВт і напругою
660/1140В, які виготовляє ВАТ "Донецький електро-
технічний завод". Двигун має зовнішній діаметр ста-
тора 368 мм, внутрішній – 244 мм, довжину осердя
580 мм, повітряний зазор δ=0,9 мм, числа пазів Z1=48,
Z2=42, обмотка двошарова, крок у=9 (1-10), число
провідників в пазу 4+4, число витків в фазі W1=64,
провід 2,8×7,1. Обмотка ротора – двоклітинна, верхні
стержні – латунні діаметром d=9 мм, нижні стержні –
мідні трапецієподібні, висота 34,3 мм, ширина 8,1×2,9
мм. Верхні і нижні короткозамикаючі кільця із міді.
В експериментальному двигуні для підвищення
ефективності каскадного режиму і для поліпшення
енергетичних показників верхні латунні стержні ро-
торної обмотки були замінені на мідні такого ж діаме-
тра: d=9 мм, і обидва верхні короткозамикаючі кільця
були розрізані навпроти зубців в трьох рівновіддале-
них одне від одного місцях. Розрізи одного коротко-
замикаючого кільця виконують навпроти розрізів
другого короткозамикаючого кільця. На рис. 2 пока-
зані розрізи між 42-м і 1-м пазами, між 14-м і 15-м
пазами, між 28-м і 29-м пазами.
Рис. 2. Схема розрізів верхніх короткозамкнених кілець
ротора
Так як неодмінною умовою існування каскадно-
го режиму є взаємодія 2р2-полюсного поля із статор-
ною обмоткою, статорну обмотку було виконано в
кожній фазі із двох паралельних віток із розміщенням
котушкових груп у вітках так, як показано на рис. 3.
Рис. 3. Принципова електрична схема фази статорної
обмотки
2р2–поле, створюване роторною обмоткою, на-
водить ЕРС Е2, показану у верхніх частинах пазів. Ця
ЕРС в котушкових групах фази складується і під її
дією протікає струм І2. При іншому варіанті розмі-
щення котушкових груп сумарна ЕРС в фазі дорівнює
нулю. Статорна обмотка з двома паралельними вітка-
ми в фазах була виконана числом провідників в пазу
8+8 проводом 1,4×7,1.
Асинхронний двигун працює так. При пуску в
верхній і нижній роторних обмотках виникають стру-
ми. Струм нижньої клітки створює 2р1-полюсне поле
(2р1=4), а так як індуктивний опір нижньої клітки при
пуску значно перевищує активний, електромагнітний
момент, створюваний нижньою кліткою при пуску,
незначний. Верхня клітка завдяки розрізам створює
не тільки 2р1-полюсне поле, а ще й 2р2-полюсне
(2р2=2), яке в паралельних вітках статорної обмотки
наводить ЕРС Е2, в статорній обмотці виникає струм
І2. Взаємодія цього струму з 2р2-полюсним полем
утворює додатковий електромагнітний момент. Цей
Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1 19
додатковий момент складується з основним при
швидкості ротора в діапазоні від n = 0 до n =
21
160
pp
f
+
⋅ .
В діапазоні швидкості від n =
21
160
pp
f
+
⋅ до n = n1 додат-
ковий момент діє зустрічно, тому в номінальному
режимі роботи від каскадного режиму роботи потріб-
но позбавлятись.
Частково каскадний режим нівелюється тим, що
в номінальному режимі роботи на повну потужність
починає працювати нижня клітка. Додатково можна
рекомендувати скріплювати місця розрізів стальними
пластинами товщиною 2÷3 мм, які будуть шунтувати
розрізи в номінальному режимі роботи, коли частота
струмів в роторі становить всього 0,5÷1 Гц.
Були виготовлені 2 асинхронні двигуни ВКДВ
250LC4: один в серійному виконанні, другий модерні-
зований, названий експериментальним, і обидва до-
сліджені в електромашинній лабораторії ДП "ХЕМЗ",
м. Харків.
Нижче приведена зведена таблиця даних випро-
бувань. Для одержання об’єктивних даних по енерге-
тичним показникам двох машин, що порівнюються
між собою, потрібно, щоб механічні втрати їх були
однаковими. В третьому стовпці приведені енергети-
чні показники експериментального двигуна з такими
же механічними втратами, як і в серійного двигуна.
Зведена таблиця результатів випробувань електродвигунів типу ВКДВ 250LC4
Дані випробувань
серійний експеримент експеримент
Позначення показника Розрахункові дані Дані по
ТУ
І ІІ ІІІ
Pн, кВт 132 132,09 132,34 132,940
U, В 660/1140 660/1140 660/1140 660/1140
І, А 152,2/87,9 146 148 148
cos φ 0,82 0,853 0,84753 0,84753
η, % 92,5 93,02 92,55 92,968
S, % 1,1 0,94 0,97 0,97
Ік / Ін 6,4 7,5 6,1 7,817
Мк/Мн 2,8 2,8 2,73 3,356
Ммак/Мн 3,0 3,0 3,42 4,28
τобм.стат,ºС 96 98
Рм1, кВт 3,26 3,35 3,35
Рм2, кВт 1,27 1,32 1,32
Рст, кВт 3,42 3,42 3,42
Рмех., кВт 1,25 1,85 1,25
Рдоб., кВт 0,71 0,715 0,715
∑Р, кВт 9,91 10,655 10,055
Р1, кВт 142 142,995 142,995
Rфст. при 20ºС 0,111 0,1095 0,111 0,111
І0, А 59 60 60
δ, мм 0,9 0,9 0,9
Вага, кг 865
ВИСНОВКИ
1. Пусковий момент в експериментального дви-
гуна збільшився порівняно з серійним на 23%.
2. Енергетичні показники практично залишились
незмінними.
ЛІТЕРАТУРА
1. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические ма-
шины. – Л.: Энергия. – 1973. – Ч. ІІ. – 648 с.
2. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины: Уче-
бник для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 928 с., ил.
3. Лущик В.Д. Суміщені електричні машини та апарати. –
К.: Техніка, 1993. – 203 с.
Надійшла 31.08.2008
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143165 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T13:58:16Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лущик, В.Д. Кирьянов, В.В. 2018-10-25T17:29:12Z 2018-10-25T17:29:12Z 2009 Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями / В.Д. Лущик, В.В. Кирьянов // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 1. — С. 17-19. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143165 621.313 Розглянутий на прикладі конвеєрного двигуна новий спосіб покращення пускових характеристик. Рассмотрен на примере конвейерного двигателя новый способ улучшения пусковых характеристик. A new way of improving starting characteristics is described by the example of a mine conveyor motor. uk Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електричні машини та апарати Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями Induction motors for mine conveyors with advanced startability Article published earlier |
| spellingShingle | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями Лущик, В.Д. Кирьянов, В.В. Електричні машини та апарати |
| title | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями |
| title_alt | Induction motors for mine conveyors with advanced startability |
| title_full | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями |
| title_fullStr | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями |
| title_full_unstemmed | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями |
| title_short | Асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями |
| title_sort | асинхронні двигуни для шахтних конвеєрів з покращеними пусковими властивостями |
| topic | Електричні машини та апарати |
| topic_facet | Електричні машини та апарати |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143165 |
| work_keys_str_mv | AT luŝikvd asinhronnídvigunidlâšahtnihkonveêrívzpokraŝenimipuskovimivlastivostâmi AT kirʹânovvv asinhronnídvigunidlâšahtnihkonveêrívzpokraŝenimipuskovimivlastivostâmi AT luŝikvd inductionmotorsformineconveyorswithadvancedstartability AT kirʹânovvv inductionmotorsformineconveyorswithadvancedstartability |