ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ МАШИН

GENERAL INFORMATION ABOUT THE AUTOMATED DESIGN OF ASYNCHRONOUS MACHINES

Vladislav Amirov

student, Department of Automated Electric Drive, Electromechanics and Electrical Engineering, Orenburg State University,

Russia, Orenburg

Alexander Padeev

scientific adviser, Candidate of Sciences in Technology, associate professor, Orenburg State University,

Russia, Orenbur

АННОТАЦИЯ

Статья рассказывает о системах автоматизированного проектирования асинхронных машин, методах, применяемых в этих системах, а также достоинствах и недостатках данных систем.

ABSTRACT

The article talks about computer-aided design systems for asynchronous machines, the methods used in these systems, as well as the advantages and disadvantages of these systems.

Ключевые слова: асинхронный двигатель; экранированные полюса, метод конечных элементов.

Keywords: asynchronous motor; shielded poles, finite element method.

Рост промышленного производства повлиял на повышение требований, которые предъявляются к современным технологиям. Благодаря этому прослеживается повышенная динамика развития компьютерных средств автоматизации проектирования и производства электрических машин.

Всё это обусловлено стремлением повысить и улучшить техническое производство, оборудование, работающее на этом производстве, повышению качества выпускаемой продукции, росту производительности труда.

В настоящее время однофазные асинхронные двигатели малой мощности с экранированными полюсами хорошо распространены как в быту, так и в промышленности. Однако исследованиям однофазных двигателей с экранированными полюсами уделено мало внимания, что видно по количеству выпущенной литературы. И совсем не уделено внимание созданию программного обеспечения в области проектирования однофазных машин.

Также не уделено внимание вопросу создания математической модели в системе Matlab. В известной литературе по Matlab уделяется внимание только проектированию классических электрических машин таких как: трёхфазные асинхронные двигатели, машины постоянного тока, синхронные машины и трансформаторы.

Основой для создания программа расчёта асинхронного двигателя с экранированными полюсами будет [1]. Однако в ней есть существенный недостаток, а именно: отсутствие теплового расчёта асинхронных двигателей с экранированными полюсами. Тепловой расчёт и оценка тепловой нагрузки будет выполнятся по [2]. Так как задачей впускной квалификационной работы стоит создание программного обеспечения, то работы по оптимизации конструктивных параметров и созданию на их основе математической модели как в [4] не будет выполнятся. Также в данной работе не буду рассматриваться вопросы различного вида нессиметрии [5] и расчёт оптимальной формы магнитного поля в воздушном зазоре и поиска оптимальной геометрии листов статора [6].

В настоящее время существует ряд программ для расчёта и проектирования магнитных полей различной степени точности и доступности. Например: Finite Element Method Magnetics (бесплатная), ELCUT, Ansys maxwell (модуль RMxprt).

Программа Finite Element Method Magnetics (магнитные расчеты способом конечных элементов, сокращенно FEMM) позволяет выполнять на компьютерах расчет плоскомеридианных (несимметричных) и плоскопараллельных стационарных/квазистационарных магнитных, и стационарных электростатических полей. Программа даёт возможность определять цепные и полевые параметры и строить картины. Преимуществами данного ПО также является лёгкость освоения.

ANSYS Maxwell — это современный, высокопроизводительный программный комплекс, дающий возможность моделирования как двумерных, так и трехмерных электромагнитных полей, применяемый для анализа электрических машин и других электромеханических и электрических механизмов различного применения и назначения. Ядром ANSYS Maxwell – является метод конечных элементов, задача которого состоит в нахождении единственного распределения электромагнитного поля в конкретной расчётной точке при заданных условиях. Редактор шаблонов машин RMxprt позволяет производить многочисленные машинно-ориентированные, основанные на шаблоне интерфейсы. С помощью данного модуля можно смоделировать следующие типы: различные виды электрических машин, а также машины с различным возбуждением, универсальные коллекторные двигатели, бесщеточные двигатели постоянного тока, двигатели и генераторы с регулируемой частотой вращения ротора, вентильно­индукторные двигатели, генераторы с когтеобразными роторами, машины аксиального типа) [7].

ELCUT — это программа позволяющая выполнять анализ и моделирование МКЭ (методом конечных элементов). Численный анализ и моделирование, применяемое в производстве, даёт возможность избегать дорогих и долгих натурных испытаний, ускоряет, добовляет и иллюстрирует процесс разработки и проектирования, способствует развитию инженерной интуиции [8].

Все эти программы имеют ряд преимуществ и недостатков. Для выпуска электрических машин на заводе-изготовители таких программ будет недостаточно так как необходимо учитывать специфику выпускаемой продукции. Данные программы будут полезны в качестве дополнения к уже разработанному программному комплексу, описанному в следующей главе. Итогом работы программы будет спроектированный однофазный асинхронной двигатель с экранированными полюсами, параметры которого будут являться входными данными для ANSYS Maxwell.

ANSYS Maxwell поможет визуализировать данные, полученные при работе расчётной программы, и показаться пользователю возможные пути улучшения расчёта.

Список литературы:

1. Ермолин, Н.П. Электрические машины малой мощности: учеб. посо-бие для вузов / Н.П. Ермолин.- 2-е изд., испр. и доп. - М. : Высш. шк., 1967. - 504 с.
2. Лопухина, Е.М., Семенчуков, Г.А. Автоматизированное проектиро-вание электрических машин малой мощности. – М.: Высш. шк., 2002. – 511с.
3. Проектирование электрических машин: учеб. для вузов / под ред. И.П. Копылова.- 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2005. - 767 с.
4. Коробов, Г.В. Исследование асинхронных двигателей с экранированными полюсами с целью совершенствования конструкции: диссертация канд. техн. наук. Воронеж, 1998, 146 с.
5. Сентюрихин, Н.И. Разработка средств и методов улучшения технико-эксплуатационных показателей асинхронных двигателей с экранирован-ныими полюсами: диссертация канд. техн. наук. Москва, 1984, 261 с.
6. Чуев, С.Г. Разработка и исследование асинхронных двигателей с экранированными полосами бытового назначения: диссертация канд. техн. наук. Москва, 1984, 213 с.
7. https://cae-expert.ru/product/ansys-maxwell
8. Дубицкий С.Д., Поднос В.Г. ELCUT – инженерная система моделирования двумерных физических полей // CADmaster - 2001. - №1. - с.17-21.