Введение 11
1. Обзор литературы 12
2. Средство моделирования 14
3. Программа моделирования 19
4. Моделирование 20
4.1. Базовая модель с короткозамкнутой обмоткой ротора, выполненной из алюминиевого сплава 20
4.2. Базовая модель с литой короткозамкнутой обмоткой ротора, выполненной из медного сплава 29
4.3. Асинхронный двигатель с изолированной обмоткой ротора, с короткозамкнутыми витками на полное полюсное деление, выполненной из алюминиевого сплава 36
4.4. Асинхронный двигатель c изолированной обмоткой ротора, с короткозамкнутыми витками на полное полюсное деление, выполненной из медного сплава 45
4.5. Асинхронный двигатель c изолированной обмоткой ротора с короткозамкнутыми витками, на половину полюсного деления , выполненной из алюминиевого сплава 54
4.6. Асинхронный двигатель c изолированной обмоткой ротора с короткозамкнутыми витками на половину полюсного деления выполненной из медного сплава 62
5. Анализ результатов исследования 69
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 71
7. Социальная ответственность 84
Заключение: 107
Список литературы: 108
Приложение A 110
В настоящее время наибольшее распространение получили асинхронные двигатели. Их широкое применение в первую очередь обуславливается простотой в обслуживании, эксплуатации, простотой конструкции, низкой стоимостью и высокой надежностью.
В 1888 году Тесла представил миру свой первый опытный образец асинхронного двигателя. Однако широкое применение он не получил из-за низких технических показателей в момент запуска двигателя. Современная конструкция вращающего трансформатора, в том виде, в котором мы знаем его сегодня, была разработана французским инженером П. Бушеро, разработавшем аналог современного асинхронного двигателя.
Доливо-Добровольский выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток - ограниченный пусковой момент. Он также назвал причину этого недостатка - сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция электродвигателя с фазным ротором.
Актуальность настоящей работы обусловлена всё более увеличивающимися требованиями к повышению энергетических характеристик у электрических машин. Так как во многих электроприводах требуется изменение частоты вращения, то использование асинхронных двигателей с частотным преобразователем является приоритетным из-за большего кпд таких двигателей.
Для увеличения энергетических характеристик асинхронного двигателя, работы ведутся в нескольких направления, таких как замена материала обмотки ротора или изменение её вида и конфигурации. Поэтому в данной работе было принято провести моделирование нестандартных обмоток ротора с целью сравнения их с базовой моделью, которая представляет из себя стандартный асинхронный двигатель.
В результате моделирования и расчетов были получены энергетические характеристики представленных моделей. Моделирование всех моделей производилось в программе Ansys Maxwell в transient режиме, так как эта программа учитывает материалы и их свойства, позволяет задавать вращение ротора и позволяет графически выводить данные такие как магнитные поля, плотности тока, а также частоту вращения. Во время расчета нестандартных обмоток ротора были произведены доработки базовой модели до нестандартных моделей, путём изменения ротора двигателя. Во время выполнения данной работы были получены определенные параметры машины, такие как потери, графики тока и напряжения, частота вращения и момент, основываясь на которых мы рассчитали энергетические характеристики двигателей.
Результаты показывают, что целесообразно использовать лишь медную литую обмотку ротора, так как она имеет больший кпд чем у всех исследуемых машин, и способна развивать больший номинальный момент в тех же габаритах. Использование же нестандартных короткозамкнутых обмоток ротора не даёт существенных преимуществ в плане энергетических характеристик.
Во время экономического анализа исследования был проведен анализ ресурсоэффективности проекта, проведенная по интегральному показателю, который дал высокий результат (4,9 по 5-бальной шкале), что говорит об эффективности реализации исследовательского проекта.
Раздел социальной ответственности описывает рабочее место персонала лаборатории/цеха, деятельность которых подразумевает активное использование комплекса устройств диагностики. Проанализированы опасные и вредные факторы производственных работ. Рассмотрены меры по предотвращении чрезвычайных ситуаций.
