Пульсация потенциала общей точки трехфазной и пятифазной обмоток двигателя относительно «нуля» преобразователя

Аннотация

Цель исследования — определение характера пульсаций потенциалов общей точки трехфазной и пятифазной обмоток двигателя (схема соединения обмоток — «звезда») относительно «нуля» преобразователя. 

Одним из «резервов» снижения вибраций электромагнитного происхождения электродвигателя с вращающимся полем является увеличение числа фаз рабочей обмотки. Предмет исследования — пятифазная обмотка двигателя, подключенная к мостовому преобразователю, а именно, — её способность к снижению вибраций электромагнитного происхождения (по сравнению с трехфазной обмоткой).

Изучен режим пульсаций потенциалов общей точки и предложен подход к оценке амплитудной модуляции пространственно-временного вектора напряжения трехфазной и пятифазной обмоток под воздействием пульсации потенциала общей точки относительно «нуля» преобразователя.

При проведении теоретических исследований использован метод разложения в ряд Фурье, а также методы векторного анализа. Для подтверждения теоретических результатов проведены экспериментальные исследования макетных образцов трехфазного и пятифазного синхронных двигателей с индукторами на основе постоянных магнитов.

Основные результаты показывают, что при увеличении количества фаз рабочей обмотки двигателя с вращающимся полем, подключенного к мостовому преобразователю, амплитуда пульсации потенциала общей точки относительно «нуля» преобразователя уменьшается, а частота пульсации возрастает. Произведение амплитуды пульсации на частоту остается неизменной величиной. Предполагается, что пульсация потенциала общей точки многофазной обмотки двигателя относительно «нуля» преобразователя формирует амплитудную модуляцию пространственно-временного вектора напряжения. При увеличении количества фаз обмотки амплитуда модуляции уменьшается, а частота модуляции увеличивается.

Пятифазный двигатель имеет меньший уровень пульсаций потенциала общей точки рабочей обмотки относительно «нуля» преобразователя по сравнению с трехфазным двигателем. Это позволяет предположить снижение уровня вибраций электромагнитного происхождения при простом алгоритме работы преобразователя. Результаты могут быть использованы при создании электротяги с векторным управлением на основе многофазных двигателей.

При увеличении количества фаз амплитуда пульсаций потенциала общей точки многофазной обмотки относительно «нуля» преобразователя уменьшается, а частота пульсаций возрастает. Так, амплитуда пульсаций пятифазной обмотки по сравнению с трехфазной обмоткой меньше в 5/3 раз, а частота пульсаций возрастает, соответственно, в 5/3 раз. При увеличении количества фаз рабочей обмотки амплитудная модуляция результирующего пространственно-временного вектора напряжения снижается. Этот фактор положительно влияет на вибрации электромагнитного происхождения.