DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-55-63
УДК 621.396.6
ББК 31.264.5
А.Ю. АФАНАСЬЕВ, В.Г. МАКАРОВ, С.В. ИГНАЕВ, А.А. ПЕТРОВ
Ключевые слова
синхронный двигатель, реактивный ротор, повышенная скорость вращения, электромагнитное возбуждение, электромагнитный момент
Аннотация
Актуальной задачей для многих предприятий нефтегазохимического и топливно-энергетического комплекса, использующих в своих технологических процессах насосы, вентиляторы и компрессоры, является повышение скорости вращения этих турбомеханизмов. Увеличение скорости вращения таких механизмов связано с повышением их производительности. Довольно часто получение повышенных скоростей вращения является актуальной задачей как для устройств автоматики, так и для специальной техники.
Целью исследования является анализ возможности построения синхронных двигателей с реактивным ротором и разным количеством фаз обмотки статора, а также с неподвижной обмоткой возбуждения переменного тока, которая находится между ротором и статором.
Материалы и методы. Объектом исследования являются синхронные двигатели с реактивным ротором, имеющие повышенную скорость вращения. В работе применялись методы теоретических основ электротехники, теории электромеханического преобразования энергии. Расчеты выполнены с использованием среды программирования Turbo Pascal.
Результаты исследования. Основными результатами исследования являются предложенные конструктивные решения синхронных двигателей с реактивными роторами и различным числом фаз обмотки статора от одного до шести, а также математическое описание электромагнитных процессов, с помощью которого в системе Turbo Pascal проведен расчет моментных характеристик. При разработке математического описания электромагнитных процессов в синхронных двигателях с реактивными роторами и числом фаз обмотки статора от одного до шести использовались аналитические методы теоретических основ электротехники и теории электромеханического преобразования энергии. На основании проведенных исследований показана возможность получения скорости вращения ротора 6000 об./мин при частоте 50 Гц, в то время как серийно выпускаемые синхронные и асинхронные двигатели не позволяют получить скорости вращения более 3000 об./мин при питании от сети той же частоты. Доказаны целесообразность и эффективность применения неподвижной обмотки возбуждения переменного тока, которая находится между ротором и статором. Проведен расчет моментных характеристик синхронных двигателей с числом фаз обмотки статора от одной до шести.
Выводы. В ходе исследования выявлена особенность синхронного двигателя с однофазной обмоткой статора, заключающаяся в том, что момент двигателя может создаваться только обмоткой возбуждения без участия обмотки статора.
Литература
Сведения об авторах
Афанасьев Анатолий Юрьевич – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры электрооборудования, Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Россия, Казань (afanasieveo@mail.ru).
Макаров Валерий Геннадьевич – доктор технических наук, заведующий кафедрой электропривода и электротехники, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия, Казань (vg_makarov@mail.ru).
Игнаев Станислав Владимирович – магистрант кафедры электрооборудования, Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева, Россия, Казань (ignaev99@gmail.com).
Петров Алексей Андреевич – аспирант кафедры электрооборудования, Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Россия, Казань (PetrovAlekse95@mail.ru).
Формат цитирования
Афанасьев А.Ю., Макаров В.Г., Игнаев С.В., Петров А.А. Синхронные электродвигатели с реактивными роторами и повышенной скоростью вращения // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 2. – С. 55–63. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-55-63.
