НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Krasovskiy_A.pdf (1448.96Кб)

Рассмотрены особенности применения тяговых асинхронных электродвигателей в трансмиссиях транспортных средств. Показано, что одним из важнейших этапов их проектирования является выбор числа полюсов. В тяговых электроприводах часто применяются двигатели с повышенным числом полюсов без всесторонней оценки такого решения. В статье исследованы динамические и энергетические характеристики многополюсного тягового асинхронного двигателя (ТАД), спроектированного и изготовленного для применения в индивидуальном электроприводе большегрузных колесных машин. Приведены описание основных функциональных элементов имитационной модели электропривода в среде Matlab с приложениями Simulink и SimPower Systems в структуре с векторным управлением и результаты имитационного моделирования его динамической механической характеристики. Установлено, что из-за повышенной частоты изменения токов многополюсного двигателя в области высоких скоростей происходит чрезмерное снижение момента, что снижает возможности выполнения требований заданной тяговой характеристики. Это является следствием искажения формы фазного тока двигателя в области высоких скоростей из-за неспособности источника силового питания компенсировать возрастающую по мере роста скорости ЭДС движения.
Исследовано влияние повышенных частот токов на добавочные потери в двигателе. Анализ глубины проникновения электромагнитного поля в медный проводник обмотки статора на высокой частоте позволил установить значительное проявление скин – эффекта. Количественная оценка этому явлению дана по результатам численного расчета распределения электромагнитного поля в пазу статора. Установлено значительное увеличение добавочных потерь в двигателе и даны оценки степени ослабления потока из-за демпфирующего действия вихревых токов в шихтованной стали статора на повышенных частотах. Обоснован альтернативный вариант тягового асинхронного двигателя с улучшенными характеристиками. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании тяговых электроприводов транспортных средств на базе асинхронных двигателей.

Список литературы
1. Златин П.А., Кеменов В.А., Ксеневич И.П. Электромобили и гибридные автомобили. М.: Агроконсалт, 2004. 416 с.
2. Флоренцев С., Изосимов Д. Тяговый электропривод в гибридных транспортных средствах. Часть 1. Идеология проектирования КТЭО // Электронные компоненты. 2009. № 11. С. 13-18.
3. Флоренцев С., Изосимов Д. Тяговый электропривод в гибридных транспортных средствах. Часть 2. Идеология проектирования КТЭО // Электронные компоненты. 2009. №.12. С. 65-73.
4. Проектирование электрических машин: учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П. Копылов а. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа, 2002 . 757 с.
5. Гольдберг О.Д., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. М.: Высшая школа,  2006. 430 с.
6. Балагуров В. А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока: учеб. пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1982. 272 с.
7. Boldea I., Nasar S.A. The Induction Machines Design Handbook. 2nd ed. CRC Press, 2009. 845 p.
8. Quang N.P., Dittrich J.-A. Vector Control of Three-Phase AC Machines. Springer Berlin Heidelberg, 2008. DOI: 10.1007/978-3-540-79029-7
9. Marino R., Tomei P., Verrelli C.M. Induction Motor Control Design. Springer London, 2010. 351 p. DOI: 10.1007/978-1-84996-284-1
10. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1998. 704 с.
11. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника. М.: МЭИ, 2009. 632 с.
12. Герман-Галкин С.Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб.: КОРОНА-Век, 2008. 368 с.
13. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / А.В. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов; Под ред. А.В. Иванова-Смоленского. М.: Энергоатомиздат, 1986. 216 с.