МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

MATHEMATICAL MODELS OF VALVE MOTORS

Golondrina Elvira Resawn

student, Ulyanovsk technical University

Russia, Ulyanovsk

АННОТАЦИЯ

Математические модели.

ABSTRACT

Mathematical model.

Ключевые слова: Вентильный двигатель, математическая модель.

Keywords: Valve engine, mathematical model.

Вентильный двигатель (ВД) – это электродвигатель, в котором коллекторно-щеточный узел заменен бесконтактным полупроводниковым коммутатором, управляемым датчиком положения. ВД работают от сети постоянного тока [1].

Математическая модель – математическое представление реальности [2], один из вариантов модели как системы, исследование которой позволяет получать информацию о некоторой другой системе.

Для решения задачи были предложены следующие математические модели:

1. Математическая модель, которая составлена в среде Elcut восьмиполюсного ВДПМ со статором идентичным статору асинхронной машины АИР132М8 (синтез статора асинхронной машины малой мощности и ротора с постоянными магнитами);

Для данной модели были рассчитаны и исследованы:

• Изменения индукции в воздушном зазоре СДПМ, в которых были выделены два частных случая совпадения осей зубца и магнита, а также магнита и паза, влияющие на распределение и величину магнитной индукции;
• Определение коэффициента рассеивания магнитного поля;
• Определение коэффициента насыщения магнитного поля;
• Исследование гармонического состава магнитного поля СДПМ, анализ высших гармоник;
• Исследование зависимости вращающего момента машины от угла нагрузки.

2. Математическая модель, которая составлена в среде Elcut вентильного индукторно-реактивного двигателя ВИРД-160В.

Для данной модели были рассчитаны и исследованы:

• Рассчитаны индуктивности катушек в обмотках статора;
• Изменения индукции в воздушном зазоре ВИРД;
• Получение и исследование зависимости вращающего магнитного момента машины от угла поворота ротора. Анализ угловых положений ротора d, dq, q. Исследование зависимости статического электромагнитного момента в пусковом режиме M = (Ɵ,J). Исследование индуктивности и магнитного потока катушки в разных положениях ротора.

3. Математическая модель, которая составлена в среде Elcut классического вентильного двигателя с четырьмя постоянными магнитами на роторе.

Для данной модели были рассчитаны и исследованы:

• Изменения индукции в воздушном зазоре ВДПМ;
• Исследование зависимости вращающего момента ВДПМ от угла нагрузки;
• Исследование потокосцепления с обмоткой фазы статора;
• Исследование момента двигателя при несимметричной установке ротора.

На основе сравнения ВДПМ с восемью постоянными магнитами на роторе и ВДПМ с четырьмя постоянными магнитами можно сделать следующие выводы:

• Приведенные результаты моделирования в пакете Elcut магнитного поля в зазоре электродвигателей имеют схожие пульсации магнитного поля, что в свою очередь приводят к пульсациям электромагнитного момента. Данные явления способствуют возникновению некоторой вибрации в машине и усилению магнитного и акустического шума, производимой машиной.
• Частным исследованием вибрации производимой машиной, было исследование момента двигателя при несимметричной установке ротора (ВДПМ 4-мя постоянными магнитами). В ходе проведенной работы была получена зависимость среднего отклонения вращающего момента Mƍ от люфта ротора в 0,1мм. Момент приведенной пульсации (биение ротора) составил примерно 10% от среднего вращающего момента ротора. Что является весьма ярким показателем к высоким требованиям точного технологического производства, для достижения высокого качества выпускаемой продукции.

Дальнейшее исследование данной зависимости представляет особый интерес для улучшения технологии и качества производства.

• Гармонический анализ магнитного поля в зазоре показал, что для совершенствования технических характеристик и эксплуатационных свойств двигателя с постоянными магнитами, необходимо проводить оптимизацию ширины шлица паза между зубцами статора. Данное исследование еще раз подчеркивает необходимость определения наиболее рациональных конструктивных размеров пазов статора для дальнейшего совершенствования электрических машин.

Список литературы:

1. «Вентильные электродвигатели», конспекты лекций Вятского государственного университета (ВятГУ). [Электронный ресурс] — Электрон. дан. —сайт «В универе» учебные материалы для студентов /Статьи в рубрике Электротехника/Специальные электрические машины,-2018- Режим доступа: https://vunivere.ru/work14943/page9 (дата обращения: 06.02.2018)
2. «A mathematical representation of reality»(Encyclopaedia Britanica)
3. А.И. Вольдек «Электрические машины». Учебник для студентов высш. техн. учебн. Заведений.
4. ELCUT ® Моделирование двумерных полей методом конечных элементов Версия 5.10 Руководство пользователя 2012 ООО «Тор» Санкт-Петербург.