CC BY
37
ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ
ОБМОТОК МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Исмоилов И.К.1, Туйчиев З.З.2, Байназаров Б.Б.3, Турсунов Д.А.4, Эралиев Х.А.5, Аппаков Д.Ш.6 Email: [email protected]
'Исмоилов Иброхим Келдибоевич — ассистент;
2Туйчиев Зафаржон Зокирович — ассистент; 3Бойназаров Бекзод Бахтиёрович — ассистент; 4Турсунов Дониёр Абдусалимович — ассистент; 5Эралиев Хожиакбар Абдинаби угли — ассистент,
кафедра электроэнергетики; 6Аппаков Дилмуроджон Шамил угли — студент, спецалъностъ; электроэнергетика, энергетический факультет, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан
Аннотация: трудно представить себе работу без электрических машин на данный момент. Электрические машины - главная задача во всех сферах. Электрические машины и асинхронные двигатели в основном используются на переменном токе. Следовательно, эффективное использование асинхронных машин приводит к очень высокой производительности в энергосистеме. В этой статье также рассматривается проблема энергосбережения путем замены обмоток асинхронного двигателя, работающего на переменном токе. Электродвигатели останутся основными потребителями в будущем. Вот почему важно экономить энергию на электродвигателях.
Ключевые слова: магнитное поле, электрических машин, асинхронных двигателей, обмотки, воздушном зазоре.
THE INCREASE IN EFFICIENCY AS A RESULT OF CHANGES IN THE MAGNETOMOTIVE FORCE OF THE WINDINGS OF AC MACHINES Ismoilov I.K.1, Toychiev Z.Z.2, Boynazarov B.B.3, Tursunov D.A.4, Eraliev Kh.A.5, Appakov D.Sh.6
'Ismoilov Ibrohim Keldiboevich — Assistant; 2Toychiev Zafarjon Zokirovich — Assistant; 3Boynazarov Bekzod Bakhtiyorovich — Assistant; 4Tursunov Doniyor Abdusalimovich — Assistant; 5Eraliev Khojiakbar Abdinabi ugli — Assistant, DEPARTMENT OF ELECTRIC POWER; 6Appakov Dilmurojon Shamil ugli — Student, SPECIALTY; ELECTRICITY, FACULTY OF ENERGY, FERGHANA POLYTECHNIC INSTITUTE, FERGHANA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: it is hard to imagine working without electric cars at the moment. Electric cars are the main task in all areas. Electric machines and induction motors are mainly used on alternating current. Therefore, the efficient use of asynchronous machines leads to very high performance in the power system. This article also addresses the issue of energy conservation by replacing the windings of an asynchronous AC motor. Electric motors will remain the main consumers in the future. That is why it is important to save energy on electric motors.
Keywords: magnetic field, electric machines, induction motors, windings, air gap.
УДК 62'.3'3
Рекомендованные молодыми учёными практические методы повышения эффективности работы асинхронных двигателей, внедряются в производство.
Из электрических машин переменного тока, асинхронные машины, в основном используются в качестве асинхронных двигателей для того чтобы привести в движение
машины и механизмы в разных сферах народного хозяйства. В основном, асинхронные двигатели бывают однофазные и трёхфазные [1].
У однофазных асинхронных двигателей мощность небольшая (10^600 Вт) и в основном они используются в бытовых электрических приборах. Трёхфазные асинхронные двигатели в основном используются в разных сферах народного хозяйства. Принцип работы асинхронного двигателя основан на взаимодействия магнитного поля проводника с магнитными полями создаваемыми токами. Магнитное поле асинхронного двигателя создаётся на основании проходящими по проводнику трехфазного тока. Это магнитное поле является вращающимся магнитным полем [2].
Магнитодвижущая сила одной обмотки, установленной в статоре или роторе машины переменного тока, создаёт пульсирующее магнитное поле в воздушном зазоре. Необходимо, чтобы каждая обмотка снабжаемая синусоидальным напряжением, создавала в воздушном зазоре магнитодвижущую силу, изменяющуюся по форме близкой к синусоиде. Если напряжение не будет синусоидальной, т.е. магнитодвижущая сила будет распространена несинусоидальное, будут высшие гармоники в составе магнитного потока, создаваемой магнитодвижущей силой, а это ухудшает энергетические показатели машины. На практике обмотки подсоединяются к синусоидальному напряжению. Рассмотрим, как следует изготовить обмотку, чтобы в этих условиях магнитодвижущая сила обмотки была синусоидальной [1].
а) Сначала остановимся на характере распространения и значении магнитодвижущей силы, создаваемой двухполюсной машиной, собранной простым образом. Здесь все витки касающиеся фаз А - Х устанавливаются на двух пазах, расположенных на диаметральной поверхности (рис 1-а). Если ток направляется от начала фазной обмотки А на конец Х, то создаётся двухполюсный магнитный поток. Этот магнитный поток показан на рисунке силовых линий. Каждая силовая линия магнитного потока охватывается всеми витками ю фазной обмотки. Тогда сила намагничивания катушки FF=гю. Когда ток будет максимальным, магнитодвижущая сила тоже достигнет максимального значения:
Ррт = 1щ ш=л/21ш. (1 - 1)
Представим, что магнитное сопротивление ферримагнитных частей в магнитной цепи равняется нулю, сила намагничивания обмотки в основном расходуется на преодоление сопротивления магнита в воздушном зазоре. Тогда рассеяние магнитодвижущей силы будет по окружности статора в форме прямоугольного четырёхугольника (рис 1-б). Создаётся магнитодвижущая сила одинакового значения в каждой точке воздушного зазора, т.е. F=0,5FF. Распределив в ряд Фурье магнитодвижущую силу прямоугольной формы, на неё можно смотреть в качестве суммы синусоид. Когда ток максимален, амплитуду магнитодвижущей силы первой гармоники сосредоточенной обмотки, можно записать так:
р1 = (^1 ш = 0, 9 I ш. (1 - 2)
Рис. 1. Поперечный разрез статора двухполюсной машины с сосредоточенной обмоткой (а), диаграмма распространения магнитодвижущей силы по окружности статора возникает е обмотке (б)
Очень заметно, что магнитодвижущая сила в сосредоточенной обмотке не бывает в форме синусоиды. Поэтому такая обмотка на практике применяется очень редко [1].
б) Магнитодвижущая сила распределённой обмотки. В машинах переменного тока с целью улучшения рассеивания магнитного потока, некоторые обмотки фаз устанавливаются в нескольких пазах сердечника. Тогда улучшаются и условия охлаждения обмотки. На рисунке 2-а показана обмотка, установленная в 6 пазах ^=3) двухполюсной машины. Такую магнитодвижущую силу распределённой обмотки, с числом витков и сдвинутой в
пространстве на угол а=пЬ/т, можно определить, как сумму магнитодвижущих сил трёх
собранных обмоток. В вышеуказанной формуле: Ь - расстояние между осями соседних паз. Форма рассеивания суммы магнитодвижущих сил будет прямоугольно-ступенчатой (рис. 2-б).
Рис 2. Поперечный разрез статора двухполюсной машины с распределённой обмоткой (а), диаграмма
рассеивания магнитодвижущей силы по окружности статора, создаваемой этой же обмоткой (б)
Сумму магнитодвижущих сил 1,3 и амплитуд других гармоник, магнитодвижущую силу некоторых обмоток лежащих в пазах 2 - 2',3 - 3',1 -1', можно определить с суммой соответстующих векторов амплитуд гармоник Рп 1х, Рп2х, Рп3х. Тогда Рп 1х, Рп2х и РпЗх первые гармоники магнитодвижущих сил, будут сдвинуты между собой на угол а, третьи гармоники на угол 3 а. Амплитудное значение суммы магнитодвижущей силы первой гармоники:
^ = 2 й 5 £п ( ца/2 ) ,
Здесь: R - радиус круга нарисованного на концах векторов Рп 11 ва Рп2 1. Этот радиус определятся из условия 2 й 5 £ п( а/2) = Рп 11 = Рп2 1 = Рп3 1 = 0,9 . Таким образом,
Р1 =0,9-^ш или в общем виде (подставив q вместо 3 в знаменателе):
р — 0 д-ы!>Шяа/2) 1 ' qsin(я/2) '
Значит, сумма магнитодвижущих сил в распределённой обмотке, амплитуда первой гармоники отличается от сосредоточённой обмотки на:
/1 = 0,91шКт1,
При подключении обмотки статора асинхронного двигателя в сеть, электрическая энергия передаётся из статора в ротор посредством магнитного поля. Асинхронный двигатель произведённый заводом мощностью 45 кВт, с частотой вращения 1500 об/мин и имеющий 48 пазов, потребляет при работе ток 23 А без нагрузки, а при работе с нагрузкой ток 46 А [3].
Рис 3. Развернутая схема
Результаты взятые при повторной обмотке асинхронного двигателя мощностью 45 кВт.
Обмотка в 2 секциях включает в себе 8 проводов сечением 1,25 микрометров, с 10 витками при 12 катушках.
Вставив каждую обмотку по числу шагов 1-10-12, оставляя промежуток через каждые 12 шагов, при работе этот двигатель будет потреблять ток 18 А без нагрузки, а при работе с нагрузкой - ток 40 А. В результате этой работы коэффициент полезного действия будет повышен, при работе без нагрузки будет сбережен ток 4-5 А, а при работе с этим меньше используется 5 А тока [4-15].
Список литературы / References
1. Архипцев Ю. Ф., Котеленец Н. Ф. Асинхронные электродвигатели.
2. Привалов Е.Е. Диагностика асинхронных двигателей электроэнергетического оборудования. Москва-Берлин, 2015.
3. Пономаренко О.И., Холиддинов И.И. Влияние несимметричных режимов на потери мощности в электрических сетях распределенных систем электроснабжения // ЭНЕРГЕТИК. № 12, 2015.
4. Kholiddinov I.Kh. Electric Power Quality Analysis 6-10/0.4 kV Distribution Networks // Energy and Power Engineering, 2016. 8. Ст. 263-269.
5. Узбеков М.О., Туйчиев З.З, Бойназаров Б.Б., Турсунов Д.А., Халилова Ф.А. Исследование термического сопротивления солнечного воздухонагревателя с металлической стружкой // Научно-технический журнал «Энергосбережение и водоподготовка», 2019. № 4. С. 29-33. (05.00.00 № 97. РИНЦ 2018, IF:0,32).
6. Uzbekov M.O. Thermal balance of the solar air heater with a heat sink of metal shavings // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. Vol. 6, Issue 5. May, 2019 С. 9246-9254 (05.00.00 № 8. Global Impact Factor 2018, IF:6,12.
7. Uzbekov M.O., Ismoilov I.K., Sharipov M.S. Research by airflow of metal shavings used in a solar air heater as a heat receiver // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. Vol. 6, Issue 5. May, 2019. С. 9061-9065 (05.00.00 № 8). Global Impact Factor 2018, IF:6,12).
8. Uzbekov M.O. Possibilities of increasing the efficiency of the heat receiver of ics from metal shavings // Computational nanotechnology, 2019. № 2. С. 138 -140 (01.00.00 № 60. РИНЦ 2018, (IF:0,172).
9. Boynazarov B.B., Tursunov I., Makhkamov A., Rakhmonov M., Umarov I. Generating electricity using sterling engines at condensing heat stations // «international scientific review of the problems and prospects of modern science and education» (Boston. USA. October 22-23, 2019). С. 39-42.
10. Туйчиев З.З., Исмоилов И.К., Турсунов Д.А., Бойназаров Б.Б. Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения // Проблемы науки-Москва. № 10 (46), 2019. Ст. 11-14.
11. Халилова Ф.А., Бойназаров Б.Б. Характеристика дугогасящих реакторов, применяемых для компенсации емкостных токов замыкания // Проблемы науки. Москва. № 10 (46), 2019. Ст. 7-11.
12. Жабборов Т.К., Насретдинова Ф.Н., Бойназаров Б.Б., Эргашев К.Р. Электрические цепи содержащие нелинейные элементы и методы их расчёта // Вестник науки и образования. Москва, 2019. № 19 (73). Часть 2. Ст. 10-13.
13. Жабборов Т.К., Насретдинова Ф.Н., Назиржонова Ш.С., Хомиджонов З.М., РахимовМ.Ф., Бойназаров Б.Б. Использование системы аскуэ для повышения энергетической эффективности процессов анализа потребления электроэнергии // Вестник науки и образования. Москва, 2019. № 19 (73). Часть 2. Ст. 13-16.
14. Жалолиддинова Н.Д., Исмоилов И.К., Гофурова А.Б., Сайдалиева Д.Н. Система аскуэ (автоматизированная система контроля и управления энергопотреблением) // Вестник науки и образования, 2019. № 14 (68). Часть 2, 24-26.
15. Жалолиддинова Н.Д., Исмоилов И.К., Гофурова А.Б., Сайдалиева Д.Н. Контроль и учёт энергопотребления на предприятиях // Вестник науки и образования, 2019. № 14-2 (68).
