WSTĘP
Analiza maszyny indukcyjnej należy dziś do problematyki klasycznej, o bogatej literaturze książkowej [2,12,15, 17, 23, 24, 26, 59, 60] i publikacyjnej. W ujęciu klasycznym zakłada się symetrię magnetyczną (obwodu magnetycznego) i elektryczną (uzwojeń), a także monoharmoniczność sprzężeń magnetycznych uzwojeń stojana i wirnika. Modele takie umożliwiają uzyskanie technicznie wartościowych wyników obliczeń dla bardzo szerokiego spektrum przypadków pracy maszyny. Tym niemniej istnieje cała dziedzina zjawisk niewytłumaczalnych na gruncie modelu symetrycznego monoharmonicznego. Wśród tych zjawisk wymienić można: generowanie przez maszynę prądów o obcych częstotliwościach (różnych od częstotliwości zasilania), odkształcenie napięć fazowych silnika, momenty pasożytnicze typu asynchronicznego i synchronicznego, niezrównoważony naciąg magnetyczny rdzenia ferromagnetycznego w maszynie z cen-trycznie ułożyskowanym wirnikiem.
Analiza tych zjawisk, zwłaszcza przy równoczesnym dopuszczeniu niesy-metrii i poliharmoniczności indukcyjności, jest na tyle skomplikowana, że w1 dostępnych monografiach [12, 14, 62, 65] z reguły przyjmuje się założenie np. o symetrii wirnika. Ponadto, powszechną praktyką w opracowaniach książkowych jest dostarczenie podstaw teoretycznych analizy określonych zjawisk, z pozostawieniem Czytelnikowi opracowania konkretnych narzędzi obliczeniowych.
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie bilansu harmonicznych jako jednolitej metody analizy wspomnianych wyżej zjawisk specjalnych oraz dostarczenie gotowego narzędzia obliczeniowego w postaci programów tworzących pakiet AS (do analizy maszyny ASynchronicznej). Dzięki temu Czytelnik uzyskuje wgląd w podstawy teoretyczne bilansu harmonicznych, a zarazem jest zwolniony ze żmudnego rozpracowywania wszystkich zależności szczegółowych (bez czego nie byłoby możliwe stworzenie wspomnianego narzędzia obliczeniowego). Dołączony pakiet programów należy przeto traktować jak integralną część książki.
Bilansem harmonicznych zwykle określa się analizę własności maszyny indukcyjnej klatkowej pracującej w stanie ustalonym [55] przy stałej prędkości obrotowej wirnika. Można wprawdzie [44] tę analizę uogólnić na stan ustalony, przy którym prędkość obrotowa maszyny pulsuje wokół wartości średniej, ale
Tytuł: KOMPUTEROWA
ANALIZA MASZYNY INDUKCYJNEJ Z WYKORZYSTANIEM
BILANSU IARMONICZNYCH
Autor: Jan Rusek
Wydawnictwo i rok wydania: AGH Kraków 2000
Stan: -bdb przytarcia okladki
Oprawa: miekka
Ilość stron i format: 262 str
16,5x24 cm
Ilustracje: rys.
Spis treści:
SPIS TREŚCI
Wstęp 7
1. Ogólne równania bilansu harmonicznych 11
Wstępne zależności ogólne 11
Równania napięciowe silnika klatkowego 13
2. Bilans harmonicznych maszyny symetrycznej
bez gałęzi równoległych 19
Harmoniczne składowych symetrycznych napięcia zasilania .. 19
Macierze rezystancji 21
Macierze indukcyjności 22
Przykład macierzy indukcyjności stojan — wirnik 25
Równania bilansu harmonicznych 26
Przykład bilansu harmonicznych 30
Moment elektromagnetyczny 32
Maszyna monoharmoniczna z wirnikiem niesymetrycznym . . 37
3. Model uwzględniający użlobkowanie stojana
i wirnika 43
Równania bilansu harmonicznych 43
Moment elektromagnetyczny 46
Wyniki pomiarów i obliczeń 47
Pakiet AS — charakterystyka 51
Program pal — parametry równań bilansu
harmonicznych 55
Zbiór wejściowy pal.el 55
Indukcyjności silnika wzorcowego 65
Macierze połączeń dla alternatywnych uzwojeń stojana 68
3
6. Program rr2 — rezystancje uszkodzonej klatki 77
Zbiór wejściowy rr2.e2 77
Rezystancje uszkodzonego wirnika w składowych
symetrycznych 79
7. Program cr4 — prądy w postaci spektralnej 81
Zbiór wejściowy cr4.e4 81
Prądy silnika symetrycznego 87
8. Program sp7 — wykres rozkładu spektralnego prądów . 93
Zbiór wejściowy sp7.e7 93
Wykres rozkładu spektralnego prądów 95
9. Program plO — przebiegi prądów w funkcji czasu 99
Zbiór wejściowy plO.eO 99
Prąd zasilania i prądy gałęziowe 102
10. Niesymetrie w wirniku silnika jednokłatkowego 107
Przerwy prętów klatki 108
Przerwy segmentów pierścieni klatki 116
11. Niesymetrie uzwojenia stojana 119
Zadana niesymetria zasilania 119
Impedancja dodatkowa w zasilaniu 121
Przerwa w gaięzi równoległej 122
Różne zwojności cewek 125
Zwarcie zwojowe — zbiór palsloto.e 127
Uzwojenie ułamkowe 133
12. Program rbl5 — impedaneja pręta klatki 139
Zbiór wejściowy rbl5.el5 139
Prądy stojana 143
Klatka odlewana aluminiowa naśladująca podwójną 144
13. Silnik dwuklatkowy 147
13.1. Charakterystyka częstotliwościowa rezystancji
i indukcyjności prętów klatek 147
Prądy stojana i wirnika 150
Składowa „diagnostyczna" (l-2s)f0 151
Analiza silnika dwuklatkowego bez korzystania
z programu rbl5 153
13.5. Wirnik z dwoma klatkami przesuniętymi o pół podziałki
żłobkowej 154
4
Klatka z pierścieniem mosiężnym i miedzianym 156
Wirnik z prętami biernymi 157
Składowa „diagnostyczna" (3-2s)/0 przy zasilaniu z dwóch faz . 160
Sekwencje odbić w prądach stojana i wirnika 162
Zasady obliczania charakterystyk częstotliwościowych
klatki podwójnej 165
14. Strumień sprzężony z cewkami pomiarowymi 167
Model matematyczny 167
Zbiór wejściowy fe5.e5 168
Strumień różnicowy przy uszkodzonych prętach 171
Siła elektromotoryczna w cewkach pomiarowych 174
Strumień cewek pomiarowych silnika dwuklatkowego 177
Strumień różnicowy przy uszkodzonym segmencie
pierścienia zwierającego 178
14.7. Rozkład pola przy skośnych żłobkach 178
15. Obwiednia strumienia sprzężonego z cewkami
pomiarowymi 183
Zbiór wejściowy en6.e6 183
Obwiednia przebiegu strumienia cewek zębowych
i średnicowych 183
16. Rozkład indukcji wzdłuż przyszczelinowego obwodu
rdzenia stojana 187
Zbiór wejściowy bd8.e8 187
Indukcja i kwadrat wartości indukcji pod kolejnymi
zębami stojana 188
Indukcja i kwadrat jej wartości przy uzwojeniu ułamkowym . 190
Indukcja i kwadrat jej wartości przy zwarciu zwojowym 191
Zbiór wyjściowy bd8.x 192
17. Spektrum sił radialnych i tangencjalnych 195
Fala kwadratu indukcji 195
Fala sił tangencjalnych 199
Odkształcenia jarzma od sił radialnych i tangencjalnych 200
Siła niezrównoważonego naciągu magnetycznego 205
18. Siły tangencjalne 207
Zbiór wejściowy tall.ell 207
Zbiór wyjściowy tall.x 207
5
19. Siły i odkształcenia jarzma 211
Zbiór wejściowy rtl2.el2 211
Zbiory wyjściowe rtl2.i, al2s i wl2s 214
Odkształcenie jarzma w funkcji czasu i w funkcji
numerów zębów 217
Naciąg magnetyczny i odkształcenia jarzma przy
uszkodzonym pręcie 218
Niezrównoważony naciąg magnetyczny w maszynie
0 uzwojeniu ułamkowym stojana 221
19.6. Siła naciągu magnetycznego na wirnik przy
zwarciu zwojowym 222
19.7. Odkształcenia eliptyczne jarzma przy zwarciu zwojowym .... 224
20. Moment elektromagnetyczny 227
Zbiór wejściowy tv9.e9 oraz zbiory wyjściowe tq9s i tv9.i .... 227
Charakterystyka mechaniczna silnika symetrycznego 229
Charakterystyka mechaniczna przy uszkodzonym pręcie
1 klatce bez skosu 231
Charakterystyka mechaniczna silnika z uzwojeniem
ułamkowym 233
Silnik dwuklatkowy, bez skosu żłobków,-w przypadku
przerwy trzech prętów w klatce górnej 234
21. Napięcia fazowe i zwojowe 237
Deklarowanie napięć wyjściowych w zbiorze pal.el 237
Napięcie fazowe i zwojowe silnika o uzwojeniu ułamkowym
stojana 239
22. Silnik dwufazowy i kondensatorowy 241
Charakterystyka mechaniczna silnika dwufazowego 241
Silnik kondensatorowy o zadanej przekładni zwojowej
obu pasm fazowych 246
22.3. Dobór przekładni zwojowej obu pasm i kondensatora
dla s = 0,025 250
22.4. Dobór przekładni zwojowej obu pasm i kondensatora
dla s = 1 252
Zakończenie 257
Literatura 259
J
Uwaga! Na zdjęciach wokół liter możliwe charakterystyczne zniekształcenia - wynikają z konieczności kompresji zdjęć. W rzeczywistości zniekształcenia nie występują. (Czasami przy cz-b zdjęciach możliwe artefakty powodowane przez skaner - charakterystyczne pasy.) Możliwe też błędy w zapisie - z powodu niedoskonałości odczytu OCR, za co przepraszam i licze na wyrozumiałość.
