Abstract
Однофазні колекторні двигуни (ОКД) із послідовним збудженням мають просту конструкцію та невелику вартість, тому перспективні щодо застосування для приводу приладів побутової техніки та електричного ручного інструменту. Це зумовлює необхідність створення математичних моделей ОКД, які дали б змогу як розробляти нові, так і модернізувати наявні зразки таких двигунів. Мета статті – створення інженерної математичної моделі магнітного стану ОКД із використанням колових методів. Вихідними параметрами для цієї моделі є розміри магнітного кола, обмоткові дані та миттєві значення струмів статора і якоря. Розроблена модель дає змогу визначити криву поля у повітряному проміжку ОКД, а також розрахувати магнітні індукції на всіх інших ділянках магнітного кола ОКД. Математичну модель магнітного стану ОКД розглянуто на прикладі найпоширенішої двополюсної конструкції. Магнітний стан ОКД подано вичерпною заступною схемою магнітопроводу із зосередженими параметрами. Окремі ділянки магнітопроводу, в межах яких магнітне поле вважається однорідним, замінені магнітними опорами. Нелінійні магнітні опори (НМО) відповідають феромагнітним ділянкам магнітопроводу та зубцевій зоні якоря, а постійні магнітні опори (ПМО) – ділянкам повітряного проміжку та ділянкам, де протікають потоки розсіяння. НМО представлені нелінійними характеристиками як залежностями намагнічувальнх сил (НС) від магнітного потоку – F [Ф]. Активний шар якоря ОКД під полюсами в площині, яка перпендикулярна до осі обертання двигуна, поділено на m рівномірних секторів. Заступна схема магнітного кола ОКД містить НМО ділянок ярма статора, полюсів статора, зубцевого шару якоря, ярма якоря, а також ПМО ділянок повітряного проміжку і можливих шляхів замикання потоків розсіяння. Для складання системи рівнянь, яка описує заступну схему, використано метод контурних потоків. Систему нелінійних алгебричних рівнянь можна розв’язати, зокрема, ітераційним методом Ньютона. Запропонована математична модель магнітного стану ОКД може бути основою для розроблення математичних моделей розрахунку перехідних режимів та статичних характеристик цього типу двигуна.
Publisher
Lviv Polytechnic National University
Subject
General Earth and Planetary Sciences,General Environmental Science
Reference10 articles.
1. Pustola J. Maszyny komutatorowe dla automatyki. Warszawa: Wydawnictwa naukowo-techniczne, 1971, 316 s.
2. Karaliūnas B. Computer modeling of the characteristics and magnetic field of single-phase commutator motor. Proc. of the XV Int. Conf. on Electromagnetic Disturbances, EMD. Technologija. Kaunas - Bialystok, 2008, рp. 61-64. URL:http: www_actawm_pb_edu_plvol2no3karaliunas.pdf.
3. Dmitrievskii V., Prakht V., Kazakbaev V., Sarapulov S. Optimal design of a high-speed single-phase flux reversal motor for vacuum cleaners. Energies, 2018, 11, 3334, 13 p. DOI: 10.3390/en11123334; URL: www.mdpi.com/journal/energies.
4. Cros J., Viarouge P., Chalifour Y., Figueroa J. A new structure of universal motor using soft magnetic composites. IEEE transactions on industry applications. Vol. 40, No. 2, march/april 2004, рp. 550-557. URL: https://www.researchgate.net/publication/3171746_A_New_Structure_of_Universal_Motor.
5. Пуйло Г. В., Пирковский С. Н., Бабийчук О. Б. Проектный синтез однофазных коллекторных двигателей с адаптацией обобщенного показателя качества. Lviv Polytechnic National University Institutional Repository. 2003, C. 176-181. URL: http://ena.lp.edu.ua.