CC BY
11
УДК 621.313.17.001.2
Хай М.В., ® к.т.н., доцент, [email protected] Харчишин Б.М., к.т.н., с.н.с., хЬхЬ@ро1упе1 Кау. иа Нацюнальнийутеерситет "Льегеська полтехшка", Льеге
МОМЕНТНИЙ ДВИГУН ЕЛЕКТРОМ'ЯСОРУБКИ ПРЯМОГО ПРИВОДУ
Запропоноеано еикористоеуеати моментний деигун магнтоелектричного збудження з зубцееим ротором ктьцееого типу е електром 'ясорубц прямого приеоду. Наеедено осноет електромагштш стее1дношення, схему обмотки та дослгджено зубцее1 пульсацп моменту.
Ключовi слова: електромЯсорубка, моментний деигун, схема обмотки, пульсацп моменту.
Постановка проблеми.
Зусилля розробниюв електропобутово! техшки в напрямку вдосконалення приводу м'ясорубки спрямоваш на вилучення iз застосування швидкохщних двигушв, поеднаних з редукторами, яю вщзначаються низькою надiйнiстю, пiдвищеним шумом та складною технолопею виготовлення. Низью показники надiйностi зумовленi як технолопчними особливостями виготовлення швидкохiдних колекторних двигушв змшного струму, ввiмкнених безпосередньо в мережу, так i експлуатацiйними режимами роботи, що характеризуються аварiйними перевантаженнями, часто аж до повно! зупинки м'ясорубки (режими короткого замикання двигуна). Iнодi захист двигунiв вiд таких режимiв здiйснюють виконанням найдешевшо! ланки редуктора такою, що виходить з ладу при перевантаженш.
Формулювання цшей статт та аналiз дослвджень 1 публжацш.
Сказане вище наштовхуе на необхщшсть створення безредукторно! електром'ясорубки з двигуном прямого ввiмкнення у мережу, здатним витримувати короткочаснi режими короткого замикання.
Таким вимогам задовольняе моментний двигун постшного струму магнiтоелектричного збудження iз застосуванням з'еднання секцiй, характерного для неперехресних обмоток [1,2] (див. рис.1), що забезпечуе тихохщшсть електром'ясорубки прямого приводу. Зважаючи на застосування дешевих феритових постiйних магнiтiв, доцшьно для пiдвищення сумарного магнiтного потоку електрично! машини вiдмовитися вiд гладкого якоря [3] i виконати його iз зубцями, на яких намоташ секци у виглядi звичайних котушок. Завдяки низькiй частотi перемагнiчування магштопровщ якоря можна виконувати з нешихтованого магнiтом'якого залiза.
® Хай М.В., Харчишин Б.М., 2010
109
Основш електромагштш сшввщношення
Електрорушшна сила обмотки такого якоря, як сума е.р.с. вЫх витюв, за кутово! швидкостi обертання а
2 p
E = а — ФдwKоб ■ ^, к
де Ф^ - середнiй робочий потж, що протiкаe через кожну пару полюЫв;
р - кшькють пар полюсiв; 5 - кшькють секцiй з w витками; Kоб - обмотковий коефщент.
Стала електрично! машини для середнього на полюснш подiлцi значення магштно! щдукцп пов^ряного промiжку В§
110
Е 1
СМ = — = ~ В8 об 5,
а к
де I - активна довжина (робоча довжина магшту);
О - розрахунковий дiаметр розточки якоря.
Електромагштний момент двигуна [4]
М = - в5 ]^птКоб5К3, к
де 7 - густина струму в провщниках обмотки;
8„ - корисна площа паза;
К3 - коефiцieнт заповнення корисно! площi паза мiддю.
Дослiдження зубцевих пульсацш моменту
Магнiтна провiднiсть пов^ряного промiжку мiж кожним полюсом та зубцевим якорем при обертанш постшно змiнюeться, в результатi чого виникають пульсаци величини магнiтного потоку, що призводить до пульсацiй моменту.
Дослiдження зубцевих пульсацш моменту виконано за допомогою створено! математично! моделi за наступних допущень: магнiтний опiр магнiтопроводiв дорiвнюe нулю, провiднiсть мiж набiжним i збiжним краем зубця та полюсом змшюеться лiнiйно, пропорцiйно до кута повороту, магшторушшна сила постiйного магшту, що припадае на повiтряний промiжок, не залежить вiд кутового положення ротора.
Значення зубцевого моменту у функци кута повороту якоря а визначаеться за формулою [3, 5]
М2 = F„2 • До
v да да у
де Fn - магшторушшна сила постшного магшту, що припадае на пов^ряний промiжок;
дДх дДу
- та- - похщна за кутом повороту а вщносно! сумарно! провiдностi
да да
мiж зубцями якоря та полюсами вщповщно для N та S полярности
Зважаючи, що на величину
уда да;
впливае не сама величина
магнiтноl провiдностi мiж якорем та полюсами, а тшьки и змiна, можна знехтувати малою за величиною провщшстю пазового простору i розглянути тiльки зубцеву - Х(а), амплiтудне значення яко! дорiвнюе Д0, коли весь зубець проектуеться на полюс, а характер змши ll вiд кута повороту а близький до
111
рiвнобедреноl трапеци (рис.2) з основою УП+У, де У i У - кутова ширина магшту i зубця вiдповiдно. Позначення на рисунку 2 у дужках вщповщають випадку, коли У < У. Бiчнi сторони трапеци вщповщають наростанню та спаданню магштно! провщност пiд час набiгання та зб^ання зубця якоря пiд полюс i описуються рiвняннями
= Л0
Л = Ар
а
' У
а
Ргп
Ху =
Ху = Х0
А Л
1 - а
У
г
\
а
У
якщо У > У;
якщо У < У .
п
Окремо просумувавши магштш провiдностi пiд однополярними полюсами, отримуемо двi залежностi Хх(а) та Ху(а), близькi до синусощ, що лежать у протифазi i мають стльну постiйну складову (кривi 1 i 2 на рис.3). Рiзниця похщних цих величин за кутом повороту а (крива 3) характеризуе вщносне значення зубцевого моменту.
Рис. 2. Залежшсть магштно*! проввдносп м1ж зубцем та полюсом у функщ! кутового перем1щення
112
ЯХ,Яу>
в.о.
1,5 -■
дЯу)
Рис. 3. До визначення величини зубцевих пульсацш моменту двигуна з кшькктю полюсiв 2р = 14 i секцш $ = 11
Ампл^удне значення зубцевого моменту при вщомш м.р.с. Fn можна
визначити за ампл^удою
дяХ дя
у
да да
. Частота зубцевих пульсацш моменту
дорiвнюе добутку кшькосп пар полюЫв та зубцiв.
На рисунку 4 наведено встановлеш за допомогою математично! моделi залежностi значень зубцевого моменту двигуна (кшькють пар полюЫв 2р=14, секцiй б=11, дiаметр розточки D=0,2 м, активна довжина 1=0,04м ) вiд вщносно! ширини зубця (вщношення ширини зубця до величини зубцево! подiлки) для рiзних значень вщносно! ширини магнiту р т (вiдношення ширини полюса до величини полюсно! подiлки). З графiкiв видно, що мiнiмальних значень зубцевий момент набувае при вщноснш ширинi зубця р z =0,65.. .0,85.
0
113
Мг, Нм 2т
1.5-
0.5-
в.о.
Рис. 4. Залежшсть зубцевого моменту ввд вщносно!* ширини зубця ¡3 ■ для значень вщносно!* ширини полюса 3 т
Висновки.
Моментний двигун постшного струму магнiтоелектричного збудження, який запропоновано використати в електром'ясорубщ прямого приводу, цшком задовольняе режимам И роботи. Математична модель для дослщження зубцевих пульсацiй моменту дозволяе з достатньою точнiстю визначати !х характер, ампл^уду та частоту залежно вщ кiлькостi полюсiв, зубцiв, величини вщносно! ширини полюса та зубця i може бути використана у проектних розрахунках.
Л1тература
1. Завгородний В.Д., Черепаняк М.В., Чучман Ю.И. А.с. СССР №1175004, Б.И., 1985, №31. 2. Завгородний В.Д., Чучман Ю.И. А.с. СССР № 1690106, Б.И., 1991, №41. 3. Харчишин Б.М., Хай М.В., Басараб О.В. Моментний двигун кшьцевого типу безредукторно! електром'ясорубки. // Електроенергетичш та електромехашчш системи. Вкник Нащонального ушверситету „Львiвська полггехшка". Вип. 544. 2005. - С. 145-148. 4. Завгородний В.Д., Харчишин Б.М., Черников В.И. Особенности проектирования дисковых моментных двигателей по критерию минимума потерь. Электроэнергетические и электромеханические системы. Вестник Львовского политехнического института -Вып. N244. -1990. -С.46-48. 5. Харчишин Б.М. Розроблення та дослщження нових конструкцш електромехашчних перетворювачiв для пневмо-гiдропiдсилювачiв: дис... канд. техн. наук: 05.09.01 / Харчишин Богдан Михайлович. - Львiв, 2003. -154 с.
Стаття надшшла до редакцИ 8.04.2010
114
