Лопухина Е. М.
Асинхронные исполнительные микродвигатели для систем автоматики
Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебного пособия для студентов электротехнических специальностей вузов
МОСКВА
ВЫСШАЯ ШКОЛА
1988
Рецензенты: кафедра электромашинных и электромагнитных устройств автоматики Московского института радиотехники, электроники и автоматики (зав. кафедрой — доц. Н. В. Петропольский); д-р техн. наук, проф. Л. И. Столов
Лопухина Е. М. Асинхронные исполнительные микродвигатели для систем автоматики: Учеб. пособие для электротехн. спец. вузов. Москва: Высшая школа, 1988.
В учебном пособии рассматриваются теория асинхронных исполнительных двигателей, современные методы их проектирования и испытания. Приводятся уравнения исполнительных двигателей при работе от источников напряжения и тока при различных схемах включения и способах управления, используемые в качестве математических моделей для оптимизационных и поверочных расчетов на ЭВМ. Проектирование исполнительных двигателей с различными типами роторов иллюстрируется примерами. Специальная глава посвящена решению задач на пересчет двигателей для других условий работы.
Зав. редакцией Н. И. Хрусталева.
Редактор И. А. Кузьмина.
Мл. редакторы Е. В. Судьенкова, Г. Г. Бучина.
Художник А. Б. Левкин.
Технический редактор 3. В. Нуждина.
Корректор Р. К. Косинова
© Издательство «Высшая школа», 1988
Содержание книги
Асинхронные исполнительные микродвигатели для систем автоматики
Основные обозначения
Предисловие
Введение. Анализ технических данных асинхронных исполнительных микродвигателей, выпускаемых в СССР, и перспективы их развития
§ В.1. Классификация асинхронных исполнительных микродвигателей
§ В.2. Области применения исполнительных двигателей и предъявляемые к ним требования
§ В.З. Анализируемые технические данные исполнительных двигателей
§ В.4. Асинхронные исполнительные двигатели повышенной и промышленной частоты
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
Глава 1. Основные уравнения исполнительных двигателей при различных схемах включения и способах управления
§ 1.1. Выбор метода теоретического исследования исполнительных двигателей
§ 1.2. Метод симметричных составляющих для двухфазных асинхронных машин с электрической и пространственной асимметрией
§ 1.3. Схемы замещения двухфазных асинхронных машин с электрической и пространственной асимметрией
§ 1.4. Основные уравнения исполнительных двигателей при питании от источника напряжения и различных способах управления
§ 1.5. Основные уравнения исполнительных двигателей при питании от источника тока и смешанном питании
Глава 2. Исследование статических и динамических характеристик исполнительных двигателей
§ 2.1 Анализ статических характеристик исполнительных двигателей при различных схемах включения и способах управления. Условия получения кругового вращающегося поля
§ 2.2. Критерии непрерывного устойчивого регулирования и отсутствия самохода
§ 2.3. Динамические характеристики исполнительных двигателей
Глава 3. Исследование электромагнитного поля в исполнительных двигателях с полым ротором и определение сопротивления ротора
§ 3.1. Аналитическое исследование исполнительных двигателей с полым немагнитным ротором и расчет параметров
§ 3.2. Особенности определения параметров в исполнительных двигателях с ферромагнитными роторами
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ.
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ АСИНХРОННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ С ЗАДАННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
Глава 4. Исследование влияния параметров исполнительных двигателей на их характеристики
§ 4.1 Принципы параметрического метода расчета и направления его развития
§ 4.2. Относительные параметры схемы замещения
§ 4.3. Исследование влияния параметров на выходные характеристики исполнительных двигателей методами математического моделирования
§ 4.4. Полиномиальные зависимости выходных показателей исполнительных двигателей от параметров
§ 4.5. Исследование влияния параметров на статические и динамические свойства, удельные и энергетические показатели исполнительных двигателей
Глава 5. Синтез исполнительных двигателей параметрическим методом
§ 5.1. Последовательность расчета исполнительных двигателей параметрическим методом и оптимальные относительные параметры
§ 5.2. Выбор оптимальных относительных параметров и определение главных размеров исполнительных двигателей
§ 5.3. Особенности расчета исполнительных двигателей с ротором типа «беличья клетка»
§ 5.4. Проектирование исполнительных двигателей с минимальной электромеханической постоянной времени
§ 5.5. Проектирование исполнительных двигателей с учетом параметров полупроводникового усилителя
§ 5.6. Сравнение исполнительных двигателей с полым и короткозамкнутым роторами
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ.
ПРОЕКТНЫЕ И ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ АСИНХРОННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
Глава 6. Постановка задач проектирования и выбор конструктивных и технологических решений
§ 6.1. Общие и частные задачи проектирования. Техническое задание
§ 6.2. Конструктивные схемы исполнительных двигателей
§ 6.3. Применяемые материалы
§ 6.4. Подшипники и смазки
§ 6.5. Конструкция и технология изготовления исполнительных двигателей с полым немагнитным ротором
§ 6.6. Конструкция и технология изготовления исполнительных двигателей с ротором типа «беличья клетка»
§ 6.7. Влияние конструкторско-технологических факторов на свойства и выходные характеристики исполнительных двигателей
§ 6.8. Надежность. Причины отказов исполнительных двигателей и пути повышения надежности
Глава 7. Общие вопросы расчета
§ 7.1. Геометрия машины. Пазы статора и ротора
§ 7.2. Обмотки
§ 7.3. Расчет магнитной цепи и потерь в стали
§ 7.4. Расчет потерь и коэффициента полезного действия
§ 7.5. Определение массы машины
§ 7.6. Определение момента инерции
Глава 8 Методика расчета выходных характеристик исполнительных двигателей
§ 8.1. Расчет электромеханических характеристик исполнительных двигателей при различных схемах включения
§ 8.2. Алгоритм поверочного расчета исполнительных двигателей с «беличьей клеткой» и с полым немагнитным ротором на ЭВМ
§ 8.3. Программа и исходные данные для поверочного расчета исполнительных двигателей с различными типами роторов
Глава 9. Тепловой расчет
§ 9.1. Общие предпосылки теплового расчета
§ 9.2. Удельный тепловой поток
Глава 10. Примеры расчета исполнительных двигателей с различными типами роторов
Глава 11. Частные задачи расчета исполнительных двигателей и примеры их решения
§ 11.1. Изменение условий работы
§ 11.2. Изменение схемы включения, напряжений, материала ротора
§ 11.3. Пересчет исполнительных двигателей на повышенную частоту сети
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ.
ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ АСИНХРОННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
Глава 12. Постановка задачи оптимизации исполнительных двигателей и выбор метода поиска оптимального варианта
§ 12.1. Обзор методик оптимизации
§ 12.2. Исходные данные. Критерии оптимизации и ограничения
Глава 13. Алгоритмы и программы оптимизации исполнительных двигателей и их реализация
§ 13.1. Многокритериальная оптимизация исполнительных двигателей
§ 13.2. Оптимизация исполнительных двигателей с заданными свойствами по минимуму массы
§ 13.3. Подсистема расчетного проектирования исполнительных двигателей и примеры расчетов на ЭВМ
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ АСИНХРОННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ
Глава 14. Методика испытаний исполнительных двигателей
§ 14.1. Назначение и классификация испытаний. Программы испытаний
§ 14.2. Методика определения основных характеристик исполнительных двигателей
§ 14.3. Автоматизация испытаний
Приложения
Приложение 1. Свойства материалов и комплектующих изделий
Приложение 2. Технические и габаритные данные, размеры и обмоточные данные исполнительных двигателей
Список литературы
Предметный указатель
ПРЕДИСЛОВИЕ
Всемерная интенсификация и повышение эффективности производства требуют развития систем автоматики, робототехники, гибких автоматизированных производств, в которых широко применяются электрические микромашины.
Технический уровень многих автоматических устройств и приборных систем зависит от асинхронных исполнительных двигателей (ИД). Они охватывают большой круг управляемых микромашин с электрической и пространственной асимметрией повышенной (f=400 Гц и более) и промышленной частот, полезной мощностью от сотых долей до десятков ватт, отличающихся конструкцией, схемами включения обмоток, источниками питания, способами управления, выполняемыми функциями и условиями эксплуатации.
Написание этой книги вызвано тем, что непрерывно совершенствуются и создаются исполнительные двигатели нового поколения, отвечающие возрастающим требованиям все расширяющихся областей их применения. Решение возникающих при этом сложных задач оптимизации ИД потребовало новых подходов к их проектированию, применения современных математических методов, в частности, таких, как планирование эксперимента, теория линейных векторных пространств и других, широкого использования вычислительной техники.
Необходимо было также обратить внимание на требования, предъявляемые к активизации и повышению эффективности учебного процесса для подготовки будущих инженеров — творцов научно-технического прогресса. Поэтому большое внимание в книге уделено методике изложения материала, рассмотрению проблемных вопросов, общих и частных задач проектирования, способствующих выработке умения использовать полученные знания и доводить решение до реализации.
Особое место в книге занимают вопросы, связанные с применением ЭВМ в оптимизационных и поверочных расчетах ИД, позволяющих углубить процесс проектирования, повысить качество проектируемых машин, сократить сроки их разработки.
Изложение материала книги основано на системном подходе при автоматизированном проектировании ИД, реализуемом при одновременном учете требований к техническим показателям, выбору материалов, конструкции, схемных и технологических решений, оценке экономических факторов; комплексном подходе к проектированию двигателей и автоматической системы; разработке с использованием параметрического принципа универсальной математической модели, охватывающей различные типы ИД с полым и короткозамкнутым роторами, и построении на ее основе подсистемы расчетного проектирования, позволяющей синтезировать с помощью ЭВМ машины с заданным по условиям применения комплексом свойств.
«Учебное пособие соответствует программе курса «Инженерное проектирование и САПР электрических машин» и отражает опыт работы автора в МЭИ по разработке теории и методов расчета микромашин, методике проведения различных видов учебных занятий в этой области, включая и работу студенческого научного семинара. Оно ставит своей целью не только обучение студентов современным методам и навыкам проектирования, но и стимулирование их творческой самостоятельной работы, направленной на углубленные исследования и выработку новых идей и предложений.
Книга предназначена для студентов электротехнических специальностей политехнических, электротехнических и приборостроительных вузов и факультетов при выполнении ими курсовых и дипломных проектов, а также учебно-исследовательских работ. Она может быть полезна аспирантам и инженерам, проектирующим и применяющим электромашинные элементы автоматики.
Автор считает приятным долгом поблагодарить д-ра техн. наук, проф. Л. И. Столова и заведующего кафедрой электромашинных и электромагнитных устройств автоматики МИРЭА доц. Н. В. Петропольского за весьма ценные замечания и советы.
Автор
Скачать книгу "Асинхронные исполнительные микродвигатели для систем автоматики". Москва, издательство Высшая школа, 1988
|
