ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013
2
– организовать работу ДВС в оптимальном режиме по топливной
эффективности и выбросам;
– осуществить автономный ход на электротяге, используя только
энергию накопителя;
– повысить комфортность автомобиля (снизить шум, вибрацию,
улучшить управляемость) и КПД трансмиссии;
– повысить надежность и ресурс механической системы тормо-
жения и работы автомобиля в целом.
Приведем некоторые исходные данные анализируемого тягового
асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором: мощ-
ность на валу
Р
н
= 60 кВт; число полюсов 2
р
= 30; частота тока в об-
мотке статора
f
н
= 500 Гц при номинальной частоте вращения
n
н
=
= 2000 мин
–1
;
f
max
= 1250 Гц при
n
max
= 5000 мин
–1
; высота элементар-
ного проводника обмотки статора 3,55 мм.
При столь высоких частотах тока возникает вопрос о добавочных
потерях в АД. В связи с этим был выполнен расчет электромагнитно-
го поля в пазу статора АД. Глубина проникновения поля в медный
проводник обмотки статора при номинальной и максимальной часто-
те составляла соответственно
500
0 Cu115 н
1
3, 515 мм;
h
g f
=
=
πμ
h
1250
= 2,2 мм.
Здесь
μ
0
— магнитная проницаемость воздуха;
g
Cu115
— удельная
проводимость меди при температуре 115
°
С, соответствующей пре-
дельной температуре нагрева изоляции класса
Н
.
Как видим, при номинальной частоте глубина проникновения
равна высоте проводника, а при максимальной — существенно
меньше ее. Следовательно, в проводниках обмотки статора имеет ме-
сто ощутимое проявление скин-эффекта.
Для его количественной оценки были выполнены численные рас-
четы электромагнитного поля в пазу статора. Результаты этих расче-
тов представлены на рис. 1.
Установлено, что коэффициент
k
ф
увеличения электрических по-
терь в обмотке статора при номинальной частоте
k
ф500
= 1,21, а при
максимальной
k
ф1250
= 2,15. Такое увеличение потерь для номинальной
частоты находится в пределах допустимого, а для максимальной —
чрезмерным. Это накладывает более жесткие требования на систему
охлаждения и класс изоляции обмоток.
В обмотке ротора вследствие низкой частоты тока в рабочих ре-
жимах добавочными электрическими потерями можно пренебречь.
Тем не менее для снижения частоты тока в обмотке статора (повы-
шения КПД двигателя) представляется целесообразным примерно
вдвое уменьшить число полюсов двигателя.
1 3,4,5