DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-93-101
УДК 621.396.6
ББК 31.264.5
С.В. ИГНАЕВ, В.Г. МАКАРОВ
Ключевые слова
синхронный двигатель, повышенная скорость вращения, эксцентричный ротор, биения, момент неуравновешенности, балансировка ротора
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена широким применением турбомеханизмов (насосов, вентиляторов, компрессоров) в различных отраслях промышленности. Для электроприводов этих механизмов актуальной задачей является повышение скорости вращения двигателей. Эта задача связана с увеличением производительности турбомеханизмов, что сказывается на увеличении объёмов производства выпускаемой продукции. Однако серийно выпускаемые электродвигатели переменного тока при частоте сети 50 Гц имеют скорости вращения не более 3000 об./мин. С целью получения удвоенной скорости вращения спроектирован синхронный двигатель с шестифазной обмоткой статора и реактивным ротором. При питании от общепромышленной трехфазной сети 50 Гц он имеет скорость вращения 6000 об./мин. Однако вследствие эксцентричной конструкции ротора вал двигателя имеет существенные биения, вызванные маятниковым моментом. Эти биения могут привести к разрушению подшипников и преждевременному выходу синхронного двигателя из строя.
Целью исследования является анализ способов балансировки эксцентричного ротора высокоскоростного синхронного двигателя.
Материалы и методы. В работе использовались аналитические методы теоретической механики и теории электромеханического преобразования энергии. Механический расчет выполнен с использованием программы Компас 3D.
Результаты исследования. Проанализированы картина моментов, возникающих вследствие эксцентричности ротора, а также способы компенсации момента неуравновешенности ротора. Установлено, что зависимость момента неуравновешенности от угла поворота ротора является гармонической функцией. Следовательно, для компенсации дисбаланса необходимо создать момент, изменяющийся в противофазе по отношению к моменту неуравновешенности ротора. Показано, что наиболее рациональными способами компенсации биений ротора являются балансировка эксцентриками и компенсация дополнительным электромагнитным моментом, созданным при помощи магнитного поля. На основании сравнительного анализа эффективности этих методов показаны их достоинства и недостатки. Рассмотрен принцип компенсации момента неуравновешенности ротора с помощью дополнительного электромагнитного момента, создаваемого обмоткой статора.
Выводы. Показаны эффективность и целесообразность балансировки ротора при помощи воздействия магнитным полем.
Литература
Сведения об авторах
Игнаев Станислав Владимирович – магистрант кафедры электрооборудования, Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева, Россия, Казань (ignaev99@gmail.com).
Макаров Валерий Геннадьевич – доктор технических наук, заведующий кафедрой электропривода и электротехники, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия, Казань (vg_makarov@mail.ru).
Формат цитирования
Игнаев С.В., Макаров В.Г. Балансировка эксцентричного ротора синхронного двигателя // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 2. – С. 93–101. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-93-101.
