Open AccessInfluence of Thermal and Electromagnetic Processes in Double-Layer Rotors on the Efficiency of Asynchronous Motors
Author(s) -
N.M. Shaitor,
B. A. Yakimovich,
A. V. Gorpinchenko,
S I Solomennikova
Publication year - 2021
Publication title -
vestnik iževskogo gosudarstvennogo tehničeskogo universiteta/vestnik ižgtu imeni m.t. kalašnikova
Language(s) - Russian
Resource type - Journals
eISSN - 2413-1172
pISSN - 1813-7903
DOI - 10.22213/2413-1172-2021-2-114-123
Subject(s) - asynchronous communication , layer (electronics) , thermal , materials science , mechanical engineering , automotive engineering , physics , computer science , engineering , composite material , telecommunications , thermodynamics
Рассмотрены актуальные вопросы эффективного использования асинхронных двигателей с двухслойными роторами. Целью исследования является установление причинно-следственных связей тепловых и электромагнитных процессов в двухслойных роторах с характеристиками асинхронных электрических двигателей, определяющих области их эффективного применения. Вентиляционный и тепловой расчеты электродвигателей произведены с использованием метода эквивалентных тепловых схем. Решена задача по расчету аксиального распределения температур в двухслойном роторе. Установлено, что температуры двухслойного ротора в среднем в 1,7 раза выше температур короткозамкнутого ротора, при этом температуры в центральной части могут превышать половину температуры точки Кюри железомедного сплава двухслойного ротора. Акцентируется внимание на повышенное нагревание, неравномерное поле температур и температурную зависимость магнитных свойств активного материала двухслойного ротора. Электромагнитный расчет производился методом конечных элементов с учетом температурной зависимости кривых намагничивания материала ротора и его температурного портрета. Результаты расчета свидетельствуют о вытеснении магнитного поля на периферию двухслойного ротора, поскольку снижение индукции в воздушном зазоре наиболее горячей зоны превышает 15 %, а в железомедном сплаве активной части ротора - 35 %. Искажение магнитного поля в неравномерном температурном поле авторы объясняют явлением наведенной температурной магнитной анизотропии в активном материале ротора, которая прекращает свое влияние в равномерном температурном поле при охлаждении ротора. По этой причине не рекомендуется перегружать двигатели с двухслойным ротором и применять их в длительных режимах работы без снижения номинальной нагрузки на 15…20 %. В кратковременных режимах эти двигатели имеют преимущество, если продолжительность работы не превышает 70 % постоянной времени нагрева двигателя. В приводах с частыми пусками они эффективны во всем диапазоне нормированных значений продолжительностей включения 15…60 % - при независимом охлаждении, и в нижнем диапазоне продолжительностей включения 15…25 % - при самовентиляции.