考虑感应电动机模型的质量偏心单盘转子系统Sommerfeld效应及不平衡响应分析

发布时间：2021-01-04 01:29

　　Sommerfeld效应是由于非理想原动机在转子系统临界转速附近无法提供足够的动力而产生的一种非线性跳跃现象。研究了由感应电动机驱动的一个质量偏心单盘转子系统的Sommerfeld效应及不平衡响应。将感应电动机的动力学模型引入到转子系统中,建立了电动机-转子系统动力学模型。在充分考虑电动机与转子系统相互作用的基础上,得到了供电频率与转子转速之间的关系表达式,并进行了稳定性分析。对具有不同质量偏心的电动机-转子系统的不平衡响应进行了分析,并基于Matlab/Simulink进行了仿真验证。结果表明:当转子偏心质量与转子总质量的质量比η<0.026时,电动机能够提供足够动力使转子系统平稳通过临界转速,电动机-转子系统不会出现Sommerfeld效应;当质量比满足0.026<η<0.083时,在转子系统临界转速附近,电动机所提供的最大电磁转矩小于转子系统平稳通过临界转速所需输出转矩,电动机-转子系统出现Sommerfeld效应;当η>0.083时,随着感应电动机供电频率的增加,电动机将无法提供足够的动力使转子系统通过临界转速,转子系统转速将始终低于临界转速。通过研究,... 

【文章来源】：机械工程学报. 2020年17期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

电动机-转子结构示意图

转子刚度k/(N·m1)2.97×105转子阻尼比ξ0.0498圆盘偏心半径r/m0.05电动机转动惯量J/(kg·m2)0.02电动机极对数np3电动机定子电阻Rs/Ω40电动机转子电阻Rr/Ω12.6电动机定子自感系数Ls/H1.21电动机转子自感系数Lr/H1.22定子与转子互感系数Lm/H1.116电动机阻尼系数fc/(Nms·rad1)0.005电动机额定电压Un/V220电动机额定频率fn/Hz503.1理论分析当η=0.02时，电动机-转子系统的供电频率-转速曲线以及供电频率-幅值的响应曲线，如图2所示，图中f*为量纲一供电频率（f*=f/fn）。根据图2a可知，随着感应电动机供电频率的增加，电动机供电频率与转子转速之间呈现近似线性关系，没有出现跳跃现象。在图2b中，当f*=0.782(f=39.1Hz)时，转子系统的幅值达到最大值，同样未见跳跃现象。在电动机-转子系统中，电动机所提供的电磁转矩一部分用于维持转子系统的转动，一部分用于维持转子系统的振动，由于η较小，共振点前后转子系统振动所需电磁转矩变化不大，最终导致λ=1处的f*-λ曲线出现微小的变化。图3为Λ随供电频率的变化曲线，可以看出随着供电频率由0.4增加到1，Λ值始终小于0，说明计算得到的ω均为稳定解，可以进一步说明电动机-转子系统未出现非线性跳图2电动机-转子系统动态特性(η=0.02)图3电动机-转子系统稳定性分析(η=0.02)图4电动机-转子系统动态特性(η=0.026)图5电动机-转子系统稳定性分析(η=0.026)

2所示，图中f*为量纲一供电频率（f*=f/fn）。根据图2a可知，随着感应电动机供电频率的增加，电动机供电频率与转子转速之间呈现近似线性关系，没有出现跳跃现象。在图2b中，当f*=0.782(f=39.1Hz)时，转子系统的幅值达到最大值，同样未见跳跃现象。在电动机-转子系统中，电动机所提供的电磁转矩一部分用于维持转子系统的转动，一部分用于维持转子系统的振动，由于η较小，共振点前后转子系统振动所需电磁转矩变化不大，最终导致λ=1处的f*-λ曲线出现微小的变化。图3为Λ随供电频率的变化曲线，可以看出随着供电频率由0.4增加到1，Λ值始终小于0，说明计算得到的ω均为稳定解，可以进一步说明电动机-转子系统未出现非线性跳图2电动机-转子系统动态特性(η=0.02)图3电动机-转子系统稳定性分析(η=0.02)图4电动机-转子系统动态特性(η=0.026)图5电动机-转子系统稳定性分析(η=0.026)

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于胞映射算法的转子-挤压油膜阻尼器系统多目标优化设计[J]. 张微,韩兵兵,李响,孙建桥,丁千.  机械工程学报. 2019(19)
[2]整体式弹性环挤压油膜阻尼器结构设计与转子过临界实验研究[J]. 张力豪,何立东,陈钊,万方腾,丁继超.  振动与冲击. 2019(18)



本文编号：2955875