У дома Стелаж Цилиндричен линеен асинхронен двигател в задвижването на високоволтови прекъсвачи. CLD. Mitsubishi Electric EDM Drive Control System Цилиндричен линеен двигател като ръкопис

Цилиндричен линеен асинхронен двигател в задвижването на високоволтови прекъсвачи. CLD. Mitsubishi Electric EDM Drive Control System Цилиндричен линеен двигател като ръкопис

Като ръкопис

Баженов Владимир Аркадиевич

Цилиндричен линеен асинхронен двигател в високо задвижванепревключватели за напрежение

Специалност 05.20.02 - електротехнологии и електрообзавеждане в

дисертации за научна степен

кандидат на техническите науки

Ижевск 2012 г

Работата е извършена във федералната държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "Ижевска държавна селскостопанска академия" (FGBOU VPO Ижевска държавна селскостопанска академия)

Научен ръководител: кандидат на техническите науки, доцент

Владикин Иван Ревович

Официални опоненти: Воробьов Виктор Андреевич

доктор на техническите науки, професор

ФГБОУ ВПО МГАУ

тях. В.П. Горячкина

Бекмачев Александър Егорович

кандидат на техническите науки,

Ръководител проект

ЗАО "Радиант-Елком"

Водеща организация:

Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "Чувашка държавна селскостопанска академия" (FGOU VPO Чувашка държавна селскостопанска академия)

Защитата ще се проведе 28 » май 2012 г. в 10 часа на заседание на дисертационния съвет KM 220.030.02 в Ижевската държавна селскостопанска академия на адрес: 426069, Ижевск, ул. Студентска, 11, каб. 2.

Дисертацията може да бъде намерена в библиотеката на FGBOU VPO Ижевска държавна селскостопанска академия.

Публикувано на уебсайта: www.izhgsha/ru

научен секретар

дисертационен съвет Н.Ю. Литвинюк

ОБЩО ОПИСАНИЕ НА РАБОТАТА

Уместност на темата.С прехвърлянето на селскостопанското производство на промишлена основа изискванията за нивото на надеждност на електрозахранването значително се повишават.

Целевата комплексна програма за подобряване на надеждността на електрозахранването на селскостопанските потребители /TsKP PN/ предвижда широкото въвеждане на оборудване за автоматизация на селските разпределителни мрежи от 0,4 ... 35 kV, като една от най-големите ефективни начинипостигане на тази цел. Програмата включва по-специално оборудване на разпределителните мрежи с модерно комутационно оборудване и задвижващи устройства за тях. Заедно с това се предполага, че основното комутационно оборудване в експлоатация ще бъде широко използвано.

Най-разпространени в селските мрежи са маслените превключватели (VM) с пружинни и пружинни задвижвания. От експлоатационния опит обаче е известно, че VM устройствата са един от най-малко надеждните елементи. разпределителни апарати. Това намалява ефективността на сложната автоматизация на селските електрически мрежи. Например, в изследванията на Сулимов М.И., Гусев В.С. беше отбелязано, че 30 ... 35% от случаите на релейна защита и автоматизация (RPA) не се изпълняват поради незадоволителното състояние на задвижванията. Освен това до 85% от дефектите се отчитат от VM 10 ... 35 kV с пружинни задвижвания. Изследователите Зул Н.М., Палюга М.В., Анисимов Ю.В. имайте предвид, че 59,3% от отказите на автоматичното повторно затваряне (AR) на базата на пружинни задвижвания възникват поради спомагателни контакти на задвижването и прекъсвача, 28,9% поради механизми за включване на задвижването и поддържането му във включено положение. Незадоволителното състояние и необходимостта от модернизация и разработване на надеждни задвижвания са отбелязани в трудовете на Гриценко А.В., Цвяк В.М., Макарова В.С., Олиниченко А.С.

Снимка 1 - Анализ на повреди в електрозадвижвания ВМ 6…35 kV

Има положителен опит в използването на по-надеждни електромагнитни задвижвания на постоянен и променлив ток за VM 10 kV в понижаващи подстанции за селскостопански цели. Електромагнитните задвижвания, както е отбелязано в работата на G.I. Melnichenko, се сравняват благоприятно с други видове задвижвания по своята простота на дизайна. Въпреки това, като задвижвания с директно действие, те консумират много енергия и изискват обемна батерия и зарядно устройство или токоизправител със специален трансформатор от 100 kVA. Поради посочения брой функции, тези устройства не са намерили широко приложение.

Ние анализирахме предимствата и недостатъците на различните дискове за CM.

Недостатъци на електромагнитните задвижвания постоянен ток: невъзможността за регулиране на скоростта на движение на сърцевината на затварящия електромагнит, голямата индуктивност на намотката на електромагнита, което увеличава времето за включване на превключвателя до 3..5 s, зависимостта на теглителната сила от позицията на ядрото, което води до необходимостта от ръчно превключване, акумулаторна батерияили токоизправител с висока мощност и големите им размери и тегло, който заема до 70 m2 в полезна площ и др.

Недостатъци на електромагнитните задвижвания с променлив ток: висока консумация на енергия (до 100 ... 150 kVA), голямо напречно сечение на захранващите проводници, необходимостта от увеличаване на мощността на спомагателния трансформатор в съответствие с условието за приемливо падане на напрежението, зависимостта на захранване на първоначалната позиция на сърцевината, невъзможност за регулиране на скоростта на движение и др.



Недостатъците на индукционното задвижване на плоски линейни асинхронни двигатели са: големи размери и тегло, пусков ток до 170 A, зависимост (драматично намалена) на теглителната сила от нагряването на бегача, необходимостта от висококачествено регулиране на междината и сложност на дизайна.

Горепосочените недостатъци липсват при цилиндричните линейни асинхронни двигатели (CLAM) поради техните конструктивни характеристики и показатели за тегло и размери. Ето защо предлагаме да ги използваме като захранващ елемент в задвижвания тип PE-11 за маслени прекъсвачи, които според данните на Западно-Уралския отдел на Ростехнадзор за Удмуртската република в момента са в експлоатация в баланса на енергоснабдителни предприятия тип ВМП-10 600 бр., тип ВМГ-35 300 бр.

Въз основа на изложеното следва следното Обективен: повишаване на ефективността на задвижването на високоволтови маслени прекъсвачи 6 ... 35 kV, работещи на базата на CLAD, което позволява да се намалят щетите от недостиг на електроенергия.

За постигането на тази цел бяха поставени следните изследователски задачи:

  1. Извършете анализ на прегледа на съществуващите проекти на задвижвания за прекъсвачи за високо напрежение 6 ... 35 kV.
  2. Разработване на математически модел на CLA на базата на триизмерен модел за изчисляване на характеристиките.
  3. Определете параметрите на най-рационалния тип задвижване въз основа на теоретични и експериментални изследвания.
  4. Провеждане на експериментални изследвания на тяговите характеристики на прекъсвачи 6 ... 35 kV, за да се провери адекватността на предложения модел към съществуващите стандарти.
  5. Да се ​​разработи конструкцията на задвижването на маслени прекъсвачи 6 ... 35 kV на базата на TsLAD.
  6. Извършете проучване за осъществимост на ефективността на използването на централната контролна зала за задвижвания на маслени прекъсвачи 6 ... 35 kV.

Обект на изследванее: цилиндричен линеен асинхронен електродвигател (CLAM) за задвижващи устройства на превключватели на селски разпределителни мрежи 6 ... 35 kV.

Предмет на изследване: изследване на тяговите характеристики на CLIM при работа в маслени прекъсвачи 6 ... 35 kV.

Изследователски методи.Теоретичните изследвания бяха проведени с помощта на основните закони на геометрията, тригонометрията, механиката, диференциалното и интегралното смятане. Естествените изследвания бяха проведени с превключвателя VMP-10 с помощта на технически и измервателни инструменти. Експерименталните данни са обработени с помощта на програмата Microsoft Excel.

Научна новост на работата.

  1. Предлага се нов тип задвижване на маслени прекъсвачи, което позволява да се повиши надеждността на тяхната работа с 2,4 пъти.
  2. Разработена е техника за изчисляване на характеристиките на CLIM, която, за разлика от предложените по-рано, позволява да се вземат предвид крайните ефекти на разпределението на магнитното поле.
  3. Обосновават се основните конструктивни параметри и режими на работа на задвижването на прекъсвача ВМП-10, които намаляват недозадаването на електроенергия на потребителите.

Практическата стойност на работатасе определя от следните основни резултати:

  1. Предложена е конструкцията на задвижването на прекъсвача VMP-10.
  2. Разработена е техника за изчисляване на параметрите на цилиндричен линеен асинхронен двигател.
  3. Разработена е техника и програма за изчисляване на задвижването, които позволяват изчисляване на задвижванията на превключватели с подобни конструкции.
  4. Определят се параметрите на предлаганото задвижване за ВМП-10 и др.
  5. Разработен и тестван е лабораторен модел на задвижването, което позволи да се намалят загубите от прекъсване на захранването.

Внедряване на резултатите от изследванията.

Работата е извършена в съответствие с плана за научноизследователска и развойна дейност на FGBOU VPO CHIMESH, регистрационен номер № 02900034856 "Разработване на задвижване за високоволтови прекъсвачи 6 ... 35 kV". Резултатите от работата и препоръките са приети и използвани в Производствено обединение "Bashkirenergo" S-VES (получен е акт за изпълнение).

Работата се основава на обобщаване на резултатите от изследвания, проведени независимо и в сътрудничество с учени от Челябинския държавен селскостопански университет (Челябинск), Специалното конструкторско технологично бюро „Продмаш“ (Ижевск) и Ижевската държавна селскостопанска академия.

Защитени са следните разпоредби:

  1. Тип задвижване на масления прекъсвач на базата на CLAD.
  2. Математически модел за изчисляване на характеристиките на CLIM, както и силата на теглене в зависимост от конструкцията на канала.
  3. Методология и програма за изчисляване на задвижването на прекъсвачи от типа VMG, VMP с напрежение 10 ... 35 kV.
  4. Резултати от изследванията на предложения дизайн на задвижването на масления прекъсвач на базата на CLAD.

Апробация на резултатите от изследването.Основните положения на работата бяха докладвани и обсъдени на следните научни и практически конференции: XXXIII научна конференция, посветена на 50-годишнината на института, Свердловск (1990 г.); международна научно-практическа конференция "Проблеми на енергийното развитие в условията на производствени трансформации" (Ижевск, FGBOU VPO Ижевска държавна селскостопанска академия 2003); Регионална научно-методическа конференция (Ижевск, Ижевска държавна селскостопанска академия, 2004 г.); Актуални проблеми на механизацията селско стопанство: материали от юбилейната научно-практическа конференция "Висше агроинженерно образование в Удмуртия - 50 години." (Ижевск, 2005 г.), на годишните научно-технически конференции на преподаватели и служители на Ижевската държавна селскостопанска академия.

Публикации по темата на дисертацията.Резултатите от теоретичните и експериментални изследвания са отразени в 8 печатни произведения, включително: в една статия, публикувана в списание, препоръчано от ВАК, два депозирани доклада.

Структура и обхват на работата.Дисертацията се състои от въведение, пет глави, общи изводии приложения, представен на 138 страници от основния текст, съдържа 82 фигури, 23 таблици и списъци с литература от 103 заглавия и 4 приложения.

Във въведението се обосновава уместността на работата, разглежда се състоянието на проблема, целта и задачите на изследването и се формулират основните положения, представени за защита.

В първа главаизвършен е анализ на дизайна на превключвателите.

Инсталирано:

Основното предимство на комбинирането на задвижването с CLA;

Необходимост от допълнителни изследвания;

Цели и задачи на дисертационния труд.

Във втората главаразгледани са методите за изчисляване на CLAD.

Въз основа на анализа на разпространението на магнитното поле е избран триизмерен модел.

Намотката на CLIM в общия случай се състои от отделни намотки, свързани последователно в трифазна верига.

Разглеждаме CLA с еднослойна намотка и симетрично разположение на вторичния елемент в пролуката по отношение на сърцевината на индуктора. Математическият модел на такъв LIM е показан на фиг.2.

Правят се следните предположения:

1. Намотаващ ток, положен по дължина 2т, се концентрира в безкрайно тънки токови слоеве, разположени върху феромагнитните повърхности на индуктора, и създава чисто синусоидална пътуваща вълна. Амплитудата е свързана с известна връзка с линейната плътност на тока и токовия товар

, (1)

- стълб;

m е броят на фазите;

W е броят на завоите във фазата;

I - ефективна стойност на тока;

P е броят на двойките полюси;

J е плътността на тока;

Cob1 - коефициент на намотка на основния хармоник.

2. Първичното поле в областта на фронталните части се апроксимира с експоненциалната функция

(2)

Надеждността на такова приближение до реалната картина на полето се доказва от предишни проучвания, както и от експерименти върху модела LIM. Възможна е замяна L=2 s.

3. Началото на неподвижната координатна система x, y, z се намира в началото на навитата част на входящия ръб на индуктора (фиг. 2).

С приетата постановка на проблема, н.с. намотките могат да бъдат представени като двойна серия на Фурие:

Kob - коефициент на навиване;

L е ширината на реактивната шина;

Общата дължина на индуктора;

– ъгъл на срязване;

z = 0.5L - a - зона на промяна на индукция;

n е редът на хармоника по напречната ос;

е редът на хармониците по надлъжната ос;

Намираме решението за векторния магнитен потенциал на токовете. В областта на въздушната междина A удовлетворява следните уравнения:

За SE уравнение 2, уравненията имат формата:

(5)

Уравнения (4) и (5) се решават по метода на разделяне на променливите. За да опростим проблема, даваме само израза за нормалния компонент на индукцията в празнината:

Фигура 2 - Изчислителен математически модел LIM без отчитане

разпределение на намотките

(6)

Общата електромагнитна мощност Sem, предадена от първичната към междината и SE, може да се намери като потока на нормалния Sy компонент на вектора на Пойнтинг през повърхността y =

(7)

Където РЕм= RдСЕм- активен компонент, отчитащ механичната мощност P2 и загубите в SE;

QЕм= азмСЕм- реактивен компонент, отчита основния магнитен поток и разсейването в междината;

СЪС- сложни, спрежения със СЪС2 .

Теглителна сила Fx и нормална сила Еприза LIM се определя въз основа на максвеловия тензор на напрежението.

(8)

(9)

За да се изчисли цилиндричен LIM, трябва да се зададе L = 2c, броят на хармониците по напречната ос n = 0, т.е. всъщност решението се превръща в двумерно, по X-Y координати. В допълнение, тази техника позволява правилно да се вземе предвид наличието на масивен стоманен ротор, което е нейното предимство.

Процедурата за изчисляване на характеристиките при постоянна стойност на тока в намотката:

  1. Теглителната сила Fx(S) се изчислява по формула (8);
  2. механична мощност

Р2 (S)=Fх(С) ·= Фх(S) 21 (1 – С); (10)

  1. Електромагнитна мощност СЕм(S) = PЕм(S) + jQЕм(С)се изчислява съгласно израза, формула (7)
  2. Загуба на мед в индуктора

Рел.1= mI2 rf (11)

Където rf- активно съпротивление на фазовата намотка;

  1. ефективност без да се вземат предвид загубите в стоманата на сърцевината

(12)

  1. Фактор на мощността

(13)

където е импедансният модул на последователната еквивалентна верига (фиг. 2).

(14)

- индуктивно съпротивление на утечка на първичната намотка.

По този начин е получен алгоритъм за изчисляване на статичните характеристики на LIM с късо съединен вторичен елемент, което позволява да се вземат предвид свойствата на активните части на конструкцията при всяко зъбно деление.

Разработеният математически модел позволява:

  • Приложете математически апарат за изчисляване на цилиндричен линеен асинхронен двигател, неговите статични характеристики на базата на подробни еквивалентни схеми за електрически първични и вторични и магнитни вериги.
  • Да се ​​оцени влиянието на различни параметри и конструкции на вторичния елемент върху тяговите и енергийните характеристики на цилиндричен линеен асинхронен двигател.
  • Резултатите от изчисленията позволяват да се определят като първо приближение оптималните основни технически и икономически данни при проектирането на цилиндрични линейни асинхронни двигатели.

В трета гл "Изчислително-теоретични изследвания"резултатите от числените изчисления на влиянието на различни параметри и геометрични размеривърху енергийните и тяговите характеристики на CLAD с помощта на математическия модел, описан по-рано.

Индукторът TsLAD се състои от отделни шайби, разположени във феромагнитен цилиндър. Геометричните размери на индукторните шайби, взети при изчислението, са показани на фиг. 3. Броят на шайбите и дължината на феромагнитния цилиндър се определят от броя на полюсите и броя на слотовете на полюс и фаза на намотката на индуктора CLIM.

Параметрите на индуктора (геометрия на зъбния слой, брой на полюсите, разделяне на полюсите, дължина и ширина) бяха взети като независими променливи, параметрите на вторичната структура бяха вида на намотката, електрическата проводимост G2 = 2 d2, както и като параметрите на обратната магнитна верига. Резултатите от изследването са представени под формата на графики.

Фигура 3 - Индукторно устройство

1-Вторичен елемент; 2-гайка; 3-уплътнителна шайба; 4- намотка;

5-корпус на двигателя; 6-намотка, 7-шайба.

За разработваното задвижване на прекъсвача недвусмислено се дефинират следните:

  1. Режим на работа, който може да се характеризира като "старт". Времето на работа е по-малко от секунда (tv = 0,07 s), може да има многократни стартирания, но дори и в този случай общото време на работа не надвишава секунда. Следователно електромагнитните натоварвания са линейно токово натоварване, плътността на тока в намотките може да се вземе значително по-висока от приетата за електрически машини в стационарно състояние: A = (25 ... 50) 103 A / m; J = (4…7) A/mm2. Следователно термичното състояние на машината може да бъде пренебрегнато.
  2. Захранващо напрежение на намотката на статора U1 = 380 V.
  3. Необходима теглителна сила Fx 1500 N. В същото време промяната в усилието по време на работа трябва да бъде минимална.
  4. Строги ограничения на размерите: дължина Ls 400 mm; външен диаметър на статора D = 40…100 mm.
  5. Енергийните показатели (, cos) нямат значение.

По този начин изследователската задача може да се формулира по следния начин: за дадени размери да се определят електромагнитните натоварвания, стойността на проектните параметри на LIM, осигуряващи необходимата теглителна сила в интервала 0,3 С 1 .

Въз основа на формираната изследователска задача основният показател на LIM е теглителната сила в интервала на приплъзване 0,3 С 1 . В този случай теглителната сила до голяма степен зависи от конструктивните параметри (броя на полюсите 2т, въздушна междина , немагнитна дебелина на цилиндъра д2 и неговата електропроводимост 2 , електропроводимост 3 и магнитна проницаемост 3 на стоманен прът, който действа като обратна магнитна верига). За конкретни стойности на тези параметри теглителната сила ще бъде недвусмислено определена от линейното текущо натоварване на индуктора, което от своя страна при U = констзависи от разположението на зъбния слой: брой слотове на полюс и фаза р, броя на навивките в бобината УДа сеи успоредни клонове a.

По този начин силата на тягата на LIM е представена чрез функционална зависимост

Ех= f(2р,, , д2 , 2 , 3 , 3 , q, Wк, А, а) (16)

Очевидно някои от тези параметри приемат само дискретни стойности ( 2p,, q, Wк, а) и броят на тези стойности е незначителен. Например, броят на полюсите може да се разглежда само 2p=4или 2p=6; следователно много специфичните деления на полюсите = 400/4 = 100 mm и 400/6 = 66,6 mm; q = 1 или 2; а = 1, 2 или 3 и 4.

С увеличаване на броя на полюсите началното сцепление намалява значително. Намаляването на теглителното усилие е свързано с намаляване на разделението на полюсите и магнитната индукция във въздушната междина B. Следователно оптималното е 2p=4(фиг. 4).

Фигура 4 - Теглителна характеристика на CLAD в зависимост от броя на полюсите

Промяната на въздушната междина няма смисъл, тя трябва да бъде минимална според условията на работа. В нашия вариант = 1 мм. Въпреки това, на фиг. 5 показва зависимостта на теглителната сила от въздушната междина. Те ясно показват спада на силата с увеличаване на клиренса.

Фигура 5 Теглителната характеристика на CLA при различни стойности на въздушната междина ( =1,5 mm и=2,0 mm)

В същото време работният ток се увеличава ази намалени енергийни нива. Относително свободно варираща остава само електропроводимостта 2 , 3 и магнитна проницаемост 3 VE.

Промяна в електропроводимостта на стоманения цилиндър 3 (фиг. 6) теглителната сила на CLAD е с незначителна стойност до 5%.

Фигура 6

електрическа проводимост на стоманен цилиндър

Изменението на магнитната проницаемост 3 на стоманения цилиндър (фиг. 7) не води до съществени промени в теглителната сила Fх=f(S). При работно приплъзване S=0,3 теглителните характеристики са същите. Стартовата теглителна сила варира в рамките на 3…4%. Следователно, като се има предвид незначителното влияние 3 И 3 върху теглителната сила на CLA, стоманеният цилиндър може да бъде изработен от магнитно мека стомана.

Фигура 7 Теглителна характеристика на CLA при различни стойности хмагнитна пропускливост (3 =1000 0 И 3 =500 0 ) стоманен цилиндър

От анализа на графичните зависимости (фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7) следва заключението: промените в проводимостта на стоманения цилиндър и магнитната проницаемост, ограничаващи немагнитната междина, е невъзможно да се постигне постоянство на теглителната сила Fx поради малкото им влияние.

Фигура 8 Теглителна характеристика на CLA при различни стойности

електропроводимост SE

Параметър, с който можете да постигнете постоянно теглително усилие Ех= f(2р,, , д2 , 2 , 3 , 3 , q, Wк, А, а) TSLAD, е електрическата проводимост на вторичния елемент 2. Фигура 8 показва оптималните екстремни варианти на проводимостта. Експериментите, проведени върху експерименталната инсталация, позволиха да се определи най-подходящата специфична проводимост в рамките =0,8 107 … 1.2 107 см/м.

Фигури 9…11 показват зависимости F,Iпри различни стойности на броя на завъртанията в бобината на намотката на индуктора CLIM с екраниран вторичен елемент ( д2 =1 mm; =1 мм).

Фигура 9 Зависимост I=f(S) за различни стойности на числото

се завърта на намотка


Фигура 10. Пристрастяване cos=f(S)Фигура 11. Пристрастяване= f(S)

Същите са и графичните зависимости на енергийните показатели от броя на завъртанията в купите. Това предполага, че промяната в броя на завъртанията в намотката не води до значителна промяна в тези показатели. Това е причината за липсата на внимание към тях.

Увеличаването на теглителната сила (фиг. 12), тъй като броят на завъртанията в намотката намалява, се обяснява с факта, че напречното сечение на проводника се увеличава при постоянни стойности на геометричните размери и коефициента на запълване на слота на индуктора с мед и лека промяна в текущата стойност на плътността. Двигателят в задвижванията на прекъсвача работи в режим на стартиране за по-малко от секунда. Следователно, за задвижване на механизми с голяма начална теглителна сила и краткотраен режим на работа е по-ефективно да се използва CLA с малък брой завъртания и голямо напречно сечение на проводника на намотката на индуктора.

Фигура 12. Теглителната характеристика на CLIM за различни стойности на числото

бобината на статора се завърта

Въпреки това, при често включване на такива механизми, е необходимо да има марж за отопление на двигателя.

По този начин, въз основа на резултатите от числения експеримент, използвайки горния метод за изчисление, е възможно да се определи с достатъчна степен на точност тенденцията в промяната на електрическите и тяговите показатели за различни променливи на CLIM. Основният показател за постоянството на сцеплението е електропроводимостта на покритието на вторичния елемент 2. Промяната му в рамките на =0,8 107 … 1.2 107 Cm / m, можете да получите необходимата характеристика на сцепление.

Следователно, за постоянството на тягата на CLIM е достатъчно да се зададат постоянните стойности 2p,, , 3 , 3 , q, A, a. Тогава зависимостта (16) може да се трансформира в израза

Ех= f(K2 , Ук) (17)

Където K \u003d f (2p,, , д2 , 3 , 3 , q, A, a).

В четвърта глописан е методът за провеждане на експеримента на изследвания метод на задвижване на прекъсвача. Експериментални изследвания на характеристиките на задвижването бяха проведени на високоволтов прекъсвач VMP-10 (фиг. 13).

Фигура 13. Експериментална настройка.

Също така в тази глава се определя инерционното съпротивление на прекъсвача, което се извършва по методологията, представена в графично-аналитичния метод, като се използва кинематична диаграмапревключвател. Определят се характеристиките на еластичните елементи. В същото време дизайнът на масления прекъсвач включва няколко еластични елемента, които противодействат на затварянето на прекъсвача и ви позволяват да натрупате енергия, за да изключите прекъсвача:

  1. Пружини за ускоряване ЕPU;
  2. Освободете пружината ЕОТ;
  3. Еластични сили, генерирани от контактни пружини ЕКП.

Общият ефект на пружините, които се противопоставят на силата на двигателя, може да се опише с уравнението:

ЕOP(x)=FPU(x)+FОТ(x)+FКП(Х) (18)

Силата на опън на пружина най-общо се описва с уравнението:

ЕPU=kx+F0 , (19)

Където к- коефициент на твърдост на пружината;

Е0 - сила на предварително натягане на пружината.

За 2 ускоряващи пружини уравнение (19) има формата (без претенция):

ЕPU=2 кгх1 (20)

Където кг- коефициент на твърдост на ускоряващата пружина.

Силата на отварящата пружина се описва с уравнението:

ЕОТ=k0 х2 +F0 (21)

Където к0 - твърдост на отварящата пружина;

х1 , Х2 - движение;

Е0 - сила на предварително опъване на отварящата пружина.

Силата, необходима за преодоляване на съпротивлението на контактните пружини, поради лека промяна в диаметъра на гнездото, се приема за постоянна и равна на

ЕКП(x)=FКП (22)

Като се вземат предвид (20), (21), (22), уравнение (18) приема формата

ЕOP=kгх1 +k0 х2 +F0 +FКП (23)

Еластичните сили, генерирани от отварящите, ускоряващите и контактните пружини, се определят чрез изследване на статичните характеристики на масления прекъсвач.

ЕВМС=f(IN) (24)

За изследване на статичните характеристики на превключвателя е създадена инсталация (фиг. 13). Направен е лост с кръгъл сектор, за да се елиминира промяната в дължината на рамото при промяна на ъгъла INзадвижващия вал. В резултат на това, когато ъгълът се промени, рамото за прилагане на сила, създадено от лебедката 1, остава постоянно.

L=f()=конст (25)

Да се ​​определят коефициентите на твърдост на пружината кг, к0 , бяха изследвани съпротивителните сили на включване на прекъсвача от всяка пружина.

Изследването е проведено в следната последователност:

  1. Изследване на статичната характеристика при наличие на всички пружини z1 , z2 , z3 ;
  2. Изследване на статичните характеристики при наличие на 2 пружини z1 И z3 (ускорителни пружини);
  3. Изследвайте статичните характеристики при наличие на една пружина z2 (изключваща пружина).
  4. Изследвайте статичните характеристики при наличие на една ускоряваща пружина z1 .
  5. Изследвайте статичните характеристики при наличие на 2 пружини z1 И z2 (ускорителни и разединителни пружини).

Освен това в четвърта глава се извършва дефинирането на електродинамичните характеристики. Когато токовете на късо съединение протичат по веригата на прекъсвача, възникват значителни електродинамични сили, които пречат на включването, значително увеличават натоварването на задвижващия механизъм на прекъсвача. Извършено е изчисляване на електродинамичните сили, което е извършено по графично-аналитичен метод.

Аеродинамичното съпротивление на въздуха и хидравличното изолационно масло също се определя по стандартния метод.

Освен това се определят характеристиките на предаване на прекъсвача, които включват:

  1. Кинематична характеристика h=f(c);
  2. Предавателна характеристика на вала на прекъсвача v=f(1);
  3. Предавателна характеристика на ходовия лост 1=f(2);
  4. Трансферна характеристика h=f(xT)

където в - ъгълът на въртене на задвижващия вал;

1 - ъгълът на въртене на вала на прекъсвача;

2 - ъгълът на въртене на траверсния лост.

В пета главабеше извършена оценка на техническата и икономическа ефективност от използването на CLCM в задвижвания на маслени прекъсвачи, което показа, че използването на задвижване на маслени прекъсвачи на базата на CLCM позволява да се увеличи тяхната надеждност с 2,4 пъти, да се намали консумацията на електроенергия с 3,75 пъти в сравнение с използването на стари дискове. Очакваният годишен икономически ефект от въвеждането на CLAD в задвижвания на маслени прекъсвачи е 1063 рубли / изкл. със срок на изплащане на капиталовите инвестиции за по-малко от 2,5 години. Използването на TsLAD ще намали недостига на електроенергия за селските потребители с 834 kWh на превключване за 1 година, което ще доведе до увеличаване на рентабилността на енергоснабдителните компании, което ще възлиза на около 2 милиона рубли за Удмуртската република.

ИЗВОДИ

  1. Определена е оптималната теглителна характеристика за задвижване на маслени прекъсвачи, което позволява да се развие максимална теглителна сила, равна на 3150 N.
  2. Предложен е математически модел на цилиндричен линеен асинхронен двигател, базиран на триизмерен модел, който позволява да се вземат предвид ръбовите ефекти на разпределението на магнитното поле.
  3. Предлага се метод за замяна на електромагнитно задвижване със задвижване с CLAD, което позволява да се повиши надеждността с коефициент 2,7 и да се намалят щетите от недостатъчното снабдяване с електроенергия от енергоснабдителните компании с 2 милиона рубли.
  4. Разработен е физически модел на задвижване на маслени прекъсвачи тип VMP VMG за напрежение 6 ... 35 kV и са дадени техните математически описания.
  5. Разработен и произведен е пилотен образец на задвижването, което позволява да се реализират необходимите параметри на прекъсвача: скорост на затваряне 3,8 ... 4,2 m/s, изключване 3,5 m/s.
  6. Според резултатите от изследването, техническо заданиеи прехвърлен на Bashkirenergo за разработване на работна проектна документация за ревизия на редица нискомаслени прекъсвачи от типа VMP и VMG.

Публикации, изброени в списъка на ВАК и приравнени към тях:

  1. Баженов, В.А. Усъвършенстване на задвижването на високоволтовия прекъсвач. / В.А. Баженов, И.Р. Владикин, А.П. Коломиец // Електронно научно и иновативно списание "Инженерен бюлетин на Дон" [Електронен ресурс]. - №1, 2012г стр. 2-3. – Режим на достъп: http://www.ivdon.ru.

Други издания:

  1. Пястолов, А.А. Разработка на задвижване за високоволтови прекъсвачи 6…35 kV. /А.А. Пястолов, И. Н. Рамазанов, Р. Ф. Юнусов, В. А. Баженов // Отчет за изследователска работа (арт. № GR 018600223428, инв. № 02900034856. - Челябинск: ХИМЭШ, 1990. - С. 89-90.
  2. Юнусов, Р.Ф. Разработка на линейно електрозадвижване за селскостопански цели. / Р.Ф. Юнусов, И.Н. Рамазанов, В.В. Иваницкая, В.А. Баженов // XXXIII научна конференция. Резюмета на докладите - Свердловск, 1990, стр. 32-33.
  3. Пястолов, А.А. Задвижване на масления прекъсвач с високо напрежение. / Юнусов Р.Ф., Рамазанов И.Н., Баженов В.А.// Информационна листовка No 91-2. - ЦНТИ, Челябинск, 1991. С. 3-4.
  4. Пястолов, А.А. Цилиндричен линеен асинхронен двигател. / Юнусов Р.Ф., Рамазанов И.Н., Баженов В.А.// Информационна листовка No 91-3. - ЦНТИ, Челябинск, 1991. Стр. 3-4.
  5. Баженов, В.А.Избор на акумулиращ елемент за прекъсвач ВМП-10. Актуални проблеми на селскостопанската механизация: материали от юбилейната научно-практическа конференция "Висше агроинженерно образование в Удмуртия - 50 години". / Ижевск, 2005. С. 23-25.
  6. Баженов, В.А.Разработване на икономично задвижване на маслен прекъсвач. Регионална научна и методическа конференция Ижевск: FGOU VPO Ижевска държавна селскостопанска академия, Ижевск, 2004. С. 12-14.
  7. Баженов, В.А.Подобряване на задвижването на масления прекъсвач VMP-10. Проблеми на развитието на енергетиката в условията на индустриални трансформации: Сборник с доклади от Международна научно-практическа конференция, посветена на 25-годишнината на Факултет „Електрификация и автоматизация на селското стопанство“ и катедра „Електротехника на селскостопанското производство“. Ижевск 2003, с. 249-250.

дисертации за научна степен кандидат на техническите науки

Предаден на снимачната площадка през 2012г. Подписано за печат 24.04.2012 г.

Офсетова хартия Headset Times New Roman Format 60x84/16.

Том 1 печат.л. Тираж 100 бр. Заповед № 4187.

Издателство на FGBOU VPO Ижевска държавна селскостопанска академия Ижевск, ул. Ученик, 11

Специалност 05.09.03 - "Електрически комплекси и системи"

Дисертации за научна степен кандидат на техническите науки

Москва - 2013 2

Работата е извършена в катедра "Автоматизирано електрозадвижване"

Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "Национален изследователски университет "MPEI".

Научен ръководител: доктор на техническите науки, професор Масандилов Лев Борисович

Официални опоненти: доктор на техническите науки, професор в катедрата по електромеханика, Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование NRU MPEI

Беспалов Виктор Яковлевич;

Кандидат на техническите науки, старши научен сътрудник, главен специалист на филиал "ЛифтАвтоСервиз" на МГУП "МОСЛИФТ"

Чупрасов Владимир Василиевич

Водеща организация: Федерално държавно унитарно предприятие „Всеруски електротехнически институт на името на V.I. Ленин"

Защитата на дисертационния труд ще се състои на 07.06.2013 г. от 14:00ч. 00 мин. в зала M-611 на заседание на дисертационния съвет D 212.157.02 във Федералната държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "NRU MPEI" на адрес: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, 13.

Дисертацията може да бъде намерена в библиотеката на FGBOU VPO NRU MPEI.

Научен секретар на дисертационния съвет Д 212.157. Кандидат на техническите науки, доцент Tsyruk S.A.

ОБЩО ОПИСАНИЕ НА РАБОТАТА

УместностТеми.

40 - 50% от производствените механизми имат работни органи с постъпателно или възвратно-постъпателно движение. Въпреки това, в момента електрическите двигатели от ротационен тип се използват най-често в задвижванията на такива механизми, които изискват допълнителни механични устройства, които преобразуват въртеливото движение в транслационно движение: колянов механизъм, винт и гайка, зъбно колело и рейка и др. , В много случаи тези устройства са сложни възли на кинематичната верига, характеризиращи се със значителни загуби на енергия, което усложнява и оскъпява задвижването.

Използването в задвижвания с транслационно движение на работния орган вместо двигател с въртящ се ротор на съответния линеен аналог, който дава директно праволинейно движение, позволява да се елиминира трансмисионният механизъм в механичната част на електрическото задвижване. Това решава проблема с максималното сближаване на източника на механична енергия - електродвигателя и изпълнителния механизъм.

Примери за индустриални машини, в които понастоящем могат да се използват линейни двигатели, са: подемни машини, устройства за възвратно-постъпателно движение като помпи, превключващи устройства, кранови колички, врати на асансьори и др.

Сред линейните двигатели най-простите по дизайн са линейните асинхронни двигатели (LAM), особено от цилиндричен тип (CLAM), които са обект на много публикации. В сравнение с въртящите се асинхронни двигатели (AM), CLIM се характеризират със следните характеристики: отвореността на магнитната верига, което води до появата на надлъжни ръбови ефекти и значителната сложност на теорията, свързана с наличието на ръбови ефекти.

Използването на LIM в електрически задвижвания изисква познаване на тяхната теория, което би позволило да се изчислят както статични режими, така и преходни процеси. Въпреки това, към днешна дата, поради отбелязаните характеристики на техните математическо описаниеима много сложна форма, което води до значителни трудности, когато е необходимо да се извършат редица изчисления. Поради това е препоръчително да се използват опростени подходи за анализ на електромеханичните свойства на LIM. Често за изчисления на електрически задвижвания с LIM, без доказателства, се използва теория, която е характерна за конвенционалните IM. В тези случаи изчисленията често са свързани със значителни грешки.

За изчисления на електромагнитни течнометални помпи Voldekom A.I. е разработена теория, основана на решението на уравненията на Максуел. Тази теория послужи като основа за появата на различни методи за изчисляване на статичните характеристики на CLIM, сред които може да се открои добре известният метод за аналогово моделиране на многослойни структури.

Този метод обаче не позволява изчисляване и анализ на динамични режими, което е много важно за електрическите задвижвания.

Поради факта, че безредукторните електрически задвижвания с CLIM могат да бъдат широко използвани в индустрията, техните изследвания и разработки представляват значителен теоретичен и практически интерес.

Целта на дисертационния труд е развитието на теорията на цилиндричните линейни асинхронни двигатели с помощта на метода на аналогово моделиране на многослойни структури и приложението на тази теория за изчисленията на статичните и динамичните характеристики на електрическите задвижвания, както и развитието на на честотно регулирано безредукторно електрическо задвижване с CLA за автоматични врати с широко приложение в индустрията.

За постигане на тази цел в дисертационния труд бяха поставени и решени следните въпроси. задачи:

1. Изборът на математическия модел на CLIM и разработването на методология за определяне на обобщените параметри на CLIM, съответстващи на избрания модел, с помощта на които изчисленията на статичните и динамичните характеристики осигуряват приемливо съгласие с експериментите.

2. Развитие на метода експериментална дефиниция CLAD параметри.

3. Анализ на особеностите на приложение и разработване на електрозадвижвания на базата на системи FC-TSLAD и TPN-TSLAD за асансьорни врати.

4. Разработване на варианти на схеми на безредукторния задвижващ механизъм за плъзгащи се врати на асансьорна кабина с CLA.

Изследователски методи. За решаване на проблемите, поставени в работата, бяха използвани: теорията на електрическото задвижване, теоретичните основи на електротехниката, теорията на електрическите машини, по-специално методът на аналогово моделиране на многослойни структури, моделиране и развитие чрез средства на персонален компютър в специализирани програми Mathcad и Matlab, експериментални лабораторни изследвания.

Валидността и надеждността на научните положения и заключения се потвърждават от резултатите от експериментални лабораторни изследвания.

Научна новостработата е както следва:

използвайки разработения метод за определяне на обобщените параметри на нискоскоростен CLIM, е обосновано неговото математическо описание под формата на система от уравнения, което позволява да се извършват различни изчисления на статичните и динамичните характеристики на електрическо задвижване с CLIM;

предложен е алгоритъм за експериментален метод за определяне на параметрите на ИМ с въртящ се ротор и CLA, който се характеризира с повишена точност при обработка на резултатите от експериментите;

в резултат на изследванията на динамичните свойства на CLAD беше разкрито, че преходните процеси в CLAD се характеризират с много по-малко колебания, отколкото в AD;

използването на CLAD за безредукторно задвижване на асансьорни врати позволява проста операцияв системата FC–CLAD, за формиране на плавни процеси на отваряне и затваряне на вратите.

Основният практически резултат от дисертацията е следният:

разработен е метод за определяне на обобщените параметри на нискоскоростен CLIM, който позволява извършването на изследвания и изчисления по време на експлоатацията и разработването на електрически задвижвания;

резултатите от изследването на нискочестотни CLIM потвърдиха възможността за минимизиране на необходимата мощност на честотния преобразувател, когато се използват в безредукторни електрически задвижвания, което подобрява техническите и икономическите характеристики на такива електрически задвижвания;

резултатите от изследването на CLIM, свързан към мрежата чрез честотен преобразувател, показаха, че задвижването на вратата на асансьора не изисква спирачен резистор и спирачен ключ, тъй като CLIM няма режим на регенеративно спиране в използваната честотна зона за работата на задвижването. Липсата на спирачен резистор и спирачен ключ позволява да се намалят разходите за задвижване на вратата на асансьора с CLA;

за еднокрили и двукрили плъзгащи се врати на кабината на асансьора е разработена схема на безредукторния задвижващ механизъм, която се сравнява благоприятно с използването на цилиндричен линеен асинхронен двигател, характеризиращ се с транслационно движение на подвижния елемент, за транслационното движение на крилата на вратата.

Апробация на работата. Основни резултатиработата беше обсъдена на заседанията на катедра "Автоматизирано електрозадвижване" NRU "MPEI", докладвана на 16-та международна научно-техническа конференция на студенти и докторанти "Радиоелектроника, електротехника и енергетика" (Москва, MPEI, 2010 г.) .

Публикации. По темата на дисертацията са публикувани шест печатни труда, включително 1 в публикации, препоръчани от Висшата атестационна комисия на Руската федерация за публикуване на основните резултати от дисертации за научните степени на доктор и кандидат на науките, и 1 патент за полезен модел е получен.

Структура и обхват на работата. Дисертацията се състои от въведение, пет глави, общи изводи и списък с литература. Брой страници - 146, илюстрации - 71, брой препратки - 92 на 9 страници.

Във въведениетообосновава се актуалността на темата на дисертационния труд, формулира се целта на работата.

В първа главапредставени са дизайните на изследваните CLAD. Описан е метод за изчисляване на статичните характеристики на CLIM чрез метода на аналогово моделиране на многослойни структури. Разглежда се развитието на безредукторни задвижвания за врати на асансьорни кабини. Посочени са характеристиките на съществуващите електрически задвижвания на асансьорни врати, поставени са изследователски задачи.

Методът за аналогово моделиране на многослойни структури се основава на решаването на система от уравнения на Максуел за различни области на линейни асинхронни двигатели. При получаване на основните изчислителни формули се приема, че индукторът в надлъжна посока се счита за безкрайно дълъг (ефектът на надлъжния ръб не се взема предвид). Използвайки този метод, статичните характеристики на CLIM се определят по формулите:

където d 2 е външният диаметър на вторичния елемент на CLIM.

Трябва да се отбележи, че изчисленията на статичните характеристики на CLIM с помощта на формули (1) и (2) са тромави, тъй като тези формули включват променливи, които изискват много междинни изчисления за определяне.

За два CLIM с еднакви геометрични данни, но различен брой навивки wf на намотката на индуктора (CLIM 1 - 600, CLIM 2 - 1692), съгласно формули (1) и (2), са изчислени техните механични и електромеханични характеристики при f1 50 Hz, U1 220 V Резултатите от изчислението за CLAD 2 са показани на фиг. 1.

В нашата страна в повечето случаи нерегулираните електрозадвижвания са сравнително сложни механична частсъс сравнително проста електрическа част. Основните недостатъци на такива задвижвания са наличието на скоростна кутия и сложна конструкция на механично устройство, което преобразува въртеливото движение в транслационно, по време на което възниква допълнителен шум.

Във връзка с активното развитие на преобразувателната технология се наблюдава тенденция за опростяване на кинематиката на механизмите с едновременно усложняване на електрическата част на задвижването чрез използването на честотни преобразуватели, с помощта на които стана възможно да се формират желани траектории на движение на вратата.

Така през последните години за вратите на съвременните асансьори се използват регулируеми електрически задвижвания, които осигуряват почти безшумно, бързо и плавно движение на вратите. Пример за това е задвижване на врати с честотно управление. Руско производствос блок за управление тип BUAD и асинхронен двигател, чийто вал е свързан към механизма на вратата чрез задвижване с клиновиден ремък. Според редица специалисти известните регулируеми задвижвания, въпреки предимствата си пред нерегулираните, имат и недостатъци, свързани с наличието на ремъчна предавка и сравнително високата им цена.

Във втората главае разработена техника за определяне на обобщените параметри на CLIM, с помощта на която е обосновано нейното математическо описание под формата на система от уравнения. Представени са резултатите от експериментални изследвания на статичните характеристики на CLAP. Анализирани са характеристиките на CLIM с композитни SE. Проучена е възможността за производство на нискочестотни CLADS.

Предлага се следният подход за изследване на електрическо задвижване с CLIM и неговото математическо описание:

1) използваме формулите (1) и (2), получени с помощта на метода на аналогово моделиране на многослойни структури за статичните характеристики на CLIM (механични и електромеханични) и изчисляваме тези характеристики (виж Фиг. 1);

2) върху получените характеристики избираме две точки, за които фиксираме следните променливи: електромагнитна сила, ток на индуктор и комплексно фазово съпротивление за една от тези избрани точки (виж фиг.

3) смятаме, че статичните характеристики на CLIM могат да бъдат описани и с формули (5) и (6), които са дадени по-долу и съответстват на стационарното състояние на конвенционален асинхронен двигател с въртящ се ротор и се получават от неговия диференциал уравнения;

4) ще се опитаме да намерим обобщените параметри, включени в посочените формули (5) и (6) на статични характеристики, като използваме две избрани точки;

5) замествайки намерените обобщени параметри в посочените формули (5) и (6), ние напълно изчисляваме статичните характеристики;

6) сравняваме статичните характеристики, намерени в параграф и параграф 5 (виж Фиг. 2). Ако тези характеристики са достатъчно близки една до друга, тогава може да се твърди, че математическите описания на CLAD (4) и AD имат подобна форма;

7) използвайки намерените обобщени параметри, е възможно да се напишат както диференциалните уравнения на CLAD (4), така и формулите на различни статични характеристики, които са по-удобни за изчисления, произтичащи от тях.

Ориз. Фиг. 1. Механични (а) и електромеханични (б) характеристики на CLIM Приблизителното математическо описание на CLIM, което е подобно на съответното описание на конвенционалния IM, във векторна форма и в синхронна координатна система, има следната форма:

Използвайки резултатите от решаването на система (4) в стационарни условия (при v / const), се получават формули за статични характеристики:

За намиране на обобщените параметри на изследваните CLIM, включени в (5) и (6), се предлага да се приложи известният метод за експериментално определяне на обобщените параметри на Т-образната еквивалентна схема за IM с въртящ се ротор от променливи на два стационарни режима.

От изрази (5) и (6) следва:

където k FI е независим от приплъзването коефициент. Записвайки отношения от вида (7) за две произволни фишове s1 и s2 и разделяйки ги едно на друго, получаваме:

При известни стойности на електромагнитните сили и токовете на индуктора за две приплъзвания, от (8) се определя обобщеният параметър r:

С допълнително известна за един от фишовете, например s1, стойността на комплексното съпротивление Z f (s1) на еквивалентната схема на CLAD, формулата за която може да бъде получена и в резултат на решаване на система (4) в стабилни условия, обобщените параметри и s се изчисляват, както следва:

Стойностите на електромагнитните сили и токовете на индуктора за две приплъзвания, както и комплексното съпротивление на еквивалентната верига за едно от приплъзванията, включени в (9), (10) и (11), се предлагат да бъдат определени по метода на аналоговото моделиране на многослойни структури съгласно (1), (2 ) и (3).

С помощта на посочените формули (9), (10) и (11) бяха изчислени обобщените параметри на CLIM 1 и CLIM 2, с помощта на които, освен това, с помощта на формули (5) и (6) при f1 50 Hz , U1 220 V, техните механични и електромеханични характеристики (за CLAD 2 са показани с криви 2 на фиг. 2). Също така на фиг. Фигура 2 показва статичните характеристики на CLAD 2, определени по метода на аналоговото моделиране на многослойни структури (криви 1).

Ориз. Фиг. 2. Механични (а) и електромеханични (б) характеристики на CLIM От графиките на фиг. От фиг. 2 се вижда, че криви 1 и 2 практически съвпадат една с друга, което означава, че математическите описания на CLIM и IM имат сходен вид. Следователно при по-нататъшни изследвания е възможно да се използват получените обобщени параметри на CLIM, както и по-прости и по-удобни формули за изчисляване на характеристиките на CLIM. Валидността на използването на предложения метод за изчисляване на параметрите на CLIM също беше допълнително проверена експериментално.

Възможността за производство на нискочестотни CLADS, т.е. проектиран за повишено напрежение и направен с увеличен брой завъртания на намотката на индуктора. На фиг. Фигура 3 показва статичните характеристики на CLIM 1 (при f1 10 Hz, U1 55 V), CLIM 2 (при f1 10 Hz, U1 87 V) и нискочестотния CLIM (при f1 10 Hz и U1 220 V , криви 3), който има броя на завъртанията, намотките на индуктора са 2,53 пъти по-големи от тези на TsLAD 2.

От показаните на фиг. 3 от графиките показва, че при същите механични характеристики на разглеждания CLIM в първи квадрант, CLIM 2 има повече от 3 пъти по-малък индуктивен ток от CLIM 1, а нискочестотният CLIM има 2,5 пъти по-малък от CLIM 2 , По този начин се оказва, че използването на нискочестотен CLIM в безредукторно електрическо задвижване позволява минимизиране на необходимата мощност на честотния преобразувател, като по този начин подобрява техническите и икономически характеристики на електрическото задвижване.

1, фиг. Фиг. 3. Механични (а) и електромеханични (б) характеристики на ЦЛАД 1, В трета глразработи метод за експериментално определяне на обобщените параметри на CLAP, който се реализира по прост начинпри стационарен SE и ви позволява да определите параметрите на CLIM, чиито геометрични данни са неизвестни. Представени са резултатите от изчисленията на обобщените параметри на CLIM и конвенционалния IM с помощта на този метод.

В експеримента, чиято схема е показана на фиг. 4, намотките на двигателя (BP или TsLAD) са свързани към източник на постоянен ток. След затваряне на ключа K токовете в намотките се променят във времето от първоначалната стойност, определена от параметрите на веригата, до нула. В този случай зависимостта на тока във фаза А от времето се записва с помощта на токов сензор DT и, например, специализирана платка L-CARD L-791, инсталирана в персонален компютър.

Ориз. 4. Схема на експеримента за определяне на параметрите на IM или CLIM В резултат на математически трансформации е получена формула за зависимостта на спада на тока във фазата на CLIM, която има формата:

където p1, p2 са константи, свързани с обобщените параметри s, r и CLIM или AD, както следва:

От формули (12) и (13) следва, че видът на преходния процес на намаляване на тока на CLIM зависи само от обобщените параметри s, r и.

За да се определят обобщените параметри на CLIM или IM според експерименталната крива на спад на тока, се предлага да се отделят три равноотдалечени времеви точки t1, t2 и t3 върху нея и да се фиксират съответните стойности на токовете. В този случай, като се вземат предвид (12) и (13), става възможно да се състави система от три алгебрични уравнения с три неизвестни - s, r и:

чието решение е препоръчително да се получи числено, например по метода на Левенберг-Марквард.

Експериментите за определяне на обобщените параметри на IM и TsLAD бяха проведени за два двигателя: IM 5A90L6KU3 (1,1 kW) и TsLAD 2.

На фиг. Фигура 5 показва теоретичните и експерименталните криви за намаляване на тока на CLIM 2.

Ориз. Фиг. 5. Криви на спад на тока за CLIM 2: 1 – крива, изчислена от обобщените параметри, получени във втора глава; 2 – крива, изчислена по обобщени параметри, които се получават в резултат на експерименталното им определяне CLAD.

Четвърта глава разкрива особеностите на природата на преходните процеси в CLAD. Разработено и изследвано е електрическо задвижване на базата на системата FC–CLAD за асансьорни врати.

За качествена оценка на характеристиките на естеството на преходните процеси в CLIM е използван добре известен метод, който се състои в анализ на коефициентите на затихване, характеризиращи зависимостите на променливите на IM с въртящ се ротор с постоянна скорост.

Най-голямо влияние върху скоростта на затихване (колебания) на преходните процеси на променливи TsLAD или HELL има най-малкият коефициент на затихване 1. На фиг. Фигура 6 показва изчислените зависимости на коефициентите на затихване 1 от електрическата скорост за два CLIM (CLIM 1 и CLIM 2) и два IM (4AA56V4U3 (180 W) и 4A71A4U3 (550 W)).

Ориз. Фиг. 6. Зависимости на най-ниския коефициент на затихване 1 за CLAD и IM. Фигура 6 показва, че коефициентите на затихване на CLIM са практически независими от скоростта, за разлика от коефициентите на затихване на разглеждания AM, за които 1 при нулева скорост е 5–10 пъти по-малко, отколкото при номинална скорост. Трябва също да се отбележи, че стойностите на коефициентите на затихване 1 при ниски скорости за двата разглеждани IM са значително по-ниски, отколкото за CLIM 1 (с 9–16 пъти) или CLIM 2 (с 5–9 пъти). Във връзка с гореизложеното може да се приеме, че реалните преходни процеси в CLAD се характеризират с много по-малка флуктуация, отколкото в IM.

За да се тества направеното предположение за по-ниската флуктуация на реалните преходни процеси в CLIM в сравнение с IM, бяха извършени редица числени изчисления на директни стартирания на CLIM 2 и IM (550 W). Получените зависимости на момента, силата, скоростта и тока на ИМ и CLIM от времето, както и динамичните механични характеристики потвърждават предходното предположение, че преходните процеси на ИМ се характеризират с много по-малко трептене от това на ИМ. IM, поради значителна разлика в най-ниските им коефициенти на затихване (фиг. 6). В същото време динамичните механични характеристики на CLIM се различават по-малко от статичните, отколкото при IM с въртящ се ротор.

За типичен асансьор (с отвор 800 mm) беше анализирана възможността за използване на нискочестотен CLAD като задвижващ двигател за механизма на вратата на асансьора. Според експерти, за типичните асансьори с ширина на отвора 800 мм, статичните сили при отваряне и затваряне на вратите се различават една от друга: при отваряне те са около 30 - 40 N, а при затваряне - около 0 - 10 N. преходните процеси на CLIM имат значително по-малко флуктуации в сравнение с IM, осъществяването на движението на крилата на вратата с помощта на нискочестотния CLIM чрез превключване към съответните механични характеристики, според които CLIM ускорява или забавя до се взема предвид дадена скорост.

В съответствие с избраните механични характеристики на нискочестотния CLAD беше извършено изчисляване на неговите преходни процеси. При изчисленията се приема, че общата маса на електрическото задвижване, определена от масите на CE TsLAD и вратите на кабината и шахтата на типичен асансьор (с отвор 800 mm), е 100 kg. Получените графики на преходни процеси са показани на фиг. 7.

Ориз. Фиг. 7. Преходни процеси на нискочестотния CLIM при отваряне (a, c, e) Характеристиката P осигурява ускорение на задвижването до постоянна скорост от 0,2 m/s, а характеристиката T осигурява спиране от постоянна скорост до нула. Разгледаният вариант на управление на CLIM за отваряне и затваряне на врати показва, че използването на CLIM за задвижване на вратата има редица предимства (плавни преходни процеси с относително просто управление; липсата на допълнителни устройства, които преобразуват въртеливото движение в транслационно). и т.н.) в сравнение с използването на конвенционален IM и следователно от значителен интерес.

Задвижването на вратата на асансьорната кабина с конвенционален IM или CLAD, както беше отбелязано по-горе, се характеризира с различни съпротивителни сили при отваряне и затваряне на вратите. В същото време задвижващата електрическа машина може да работи както в двигателен, така и в спирачен режим в процеса на отваряне и затваряне на вратите на асансьора. В дисертацията е направен анализ на възможността за пренос на енергия към мрежата при работа на CLA в спирачни режими.

Показано е, че CLAD 2 изобщо няма режим на регенеративно спиране в широк честотен диапазон. Дадена е формула за определяне на граничната честота, под която няма генераторен режим с връщане на електроенергия в мрежата на ИМ и ЦЛАД. Проведените изследвания на енергийните режими на работа на CLR ни позволяват да направим важен извод: при използване на CLR, свързан към мрежата чрез честотен преобразувател, не са необходими спирачен резистор и спирачен ключ за задвижване на вратите на асансьора. Липсата на спирачен резистор и спирачен ключ позволява да се намалят разходите за задвижване на вратите на асансьора с CLAD.

Петата глава предоставя преглед на съществуващите задвижвания на асансьорни врати.

Разработени са варианти на схеми на безредукторния задвижващ механизъм за плъзгащи асансьорни врати с CLAD.

За еднокрили и двукрили плъзгащи се врати на кабината на асансьора се предлага използването на разработеното безредукторно задвижване с CLAD. Схема на механизма на такова задвижване при еднокрили врати е показана на фиг. 8, а, при двойни врати - на фиг. 8, б.

Ориз. Фиг. 8. Схеми на задвижващия механизъм на плъзгащите се еднокрили (а) и двукрили (б) врати на кабината на асансьора с CLIM: 1 - CLIM, 2 - индуктор CLIM, 3 - вторичен елемент на CLIM , 4 - референтна линийка, 5, 6 - крила на вратите, 7, 8 - блокове на кабелната система, Предложен технически решенияправят възможно създаването на безредукторни задвижвания за плъзгащи се еднокрили или двукрили врати, по-специално асансьорни кабини, които се характеризират с високи технически и икономически показатели, както и надеждна и евтина работа при използване на проста и сравнително евтина цилиндрична линейна електродвигател с постъпателното движение на движещ се елемент за формиране на постъпателното движение на крилата на вратата.

За предложените варианти на безредукторни задвижвания на еднокрили и двукрили плъзгащи се врати с CLAD е получен патент за полезен модел № 127056.

ОБЩИ ИЗВОДИ

1. Разработена е техника за определяне на обобщените параметри, включени в диференциалните уравнения на CLAD, която се основава на изчисления по метода на аналоговото моделиране на многослойни структури и метода за определяне на променливите на BP от показателите на двете му стационарни -държавни режими.

2. Използвайки разработения метод за определяне на обобщените параметри на нискоскоростен CLIM, е обосновано неговото математическо описание под формата на система от уравнения, което позволява извършването на различни изчисления на статичните и динамичните характеристики на електрическото задвижване с CLIM.

3. Използването на нискочестотен CLIM в безредукторно електрическо задвижване позволява минимизиране на необходимата мощност на честотния преобразувател, което подобрява техническите и икономически характеристики на електрическото задвижване.

4. Предложен е метод за експериментално определяне на обобщените параметри на CLAD, който се характеризира с повишена точност при обработката на резултатите от експериментите.

5. Използването на CLAD за безредукторно задвижване на асансьорни врати позволява с просто управление в системата FC–CLAD да се формират плавни процеси на отваряне и затваряне на вратите. За да се реализират желаните процеси, е необходимо да се използва сравнително евтин честотен преобразувател с минимален набор от необходими функции.

6. Когато се използва CLCM, свързан към мрежата чрез честотен преобразувател, задвижването на вратата на асансьора не изисква спирачен резистор и спирачен чопър, тъй като CRCM няма режим на регенеративно спиране в честотната зона, използвана за работата на шофиране. Липсата на спирачен резистор и спирачен ключ позволява да се намалят разходите за задвижване на вратите на асансьора с CLAD.

7. За еднокрили и двукрили плъзгащи се врати, главно за кабината на асансьора, е разработен безредукторен задвижващ механизъм, който се сравнява благоприятно с използването на цилиндричен линеен асинхронен двигател, характеризиращ се с транслационно движение на подвижния елемент, за извършване на транслационното движение на крилата на вратата. За предложените варианти на безредукторни задвижвания на еднокрили и двукрили плъзгащи се врати с CLAD е получен патент за полезен модел № 127056.

1. Масандилов Л.Б., Новиков С.Е., Кураев Н.М. Характеристики на определяне на параметрите на асинхронен двигател с честотно управление.

// Бюлетин на MPEI, № 2. - М.: Издателство MPEI, 2011. - С. 54-60.

2. Патент за полезен модел № 127056. Masandilov L.B., Kuraev N.M., Fumm G.Ya., Zholudev I.S. Задвижване на плъзгащи се врати на кабината на асансьора (опции) // BI № 11, 2013 г.

3. Масандилов Л.Б., Кураев Н.М. Характеристики на избора на конструктивни параметри на асинхронен двигател с честотно управление // Електрическо задвижване и системи за управление // Сборник на MPEI. Проблем. 683. - М.: Издателство MPEI, 2007. - С. 24-30.

4. Масандилов Л.Б., Кураев Н.М. Изчисляване на параметрите на Т-образната еквивалентна схема и характеристики на цилиндрични линейни асинхронни двигатели // Електрическо задвижване и системи за управление // Сборници на MPEI. Проблем. 687. - М.: Издателство MPEI, 2011. - С. 14-26.

5. Масандилов Л.Б., Кузиков С.В., Кураев Н.М. Изчисляване на параметрите на еквивалентни схеми и характеристики на цилиндрични линейни асинхронни и MHD двигатели // Електрическо задвижване и системи за управление // Сборник на MPEI.

Проблем. 688. - М.: Издателство MPEI, 2012. - С. 4-16.

6. Байдаков О.В., Кураев Н.М. Модернизация на електрическото задвижване по системата TVC-AD с квазичестотно управление // Радиоелектроника, електротехника и енергетика: Шестнадесета межд. научно-техн конф. студенти и специализанти: сборник. отчет В 3 тома Т. 2. М .: Издателство MPEI, 2010.

Подобни произведения:

«Kotin denis alekseevich адаптивни алгоритми на векторно управление на сензора на асинхронни електрически задвижвания на асансьорни и транспортни механизми Специалност: 05.09.03 - Електрически комплекси и системи Резюме на дисертацията за степента на кандидат за технически науки Новосибирск - 2010 г. Работата е извършена в техническите науки Novosibirsk - 2010 г. е извършена в работата на кандидата по технически науки Новосибирск - 2010 г. е извършена в работата на кандидата по технически науки Новосибирск - 2010 г. е извършена в работата на кандидата по технически науки Новосибирскик - 2010 GOU VPO Новосибирски държавен технически университет Ръководител: д-р на техническите науки, професор Панкратов Владимир Вячеславович ... "

« комплекси и системи АВТОРЕФЕРТ на дисертация за степента кандидат на техническите науки Москва - 2010 Работата е извършена в катедрата по теоретична електротехника на Московския авиационен институт (Национален изследователски университет в областта на авиацията, ракетните и космическите системи) МАИ. Научен..."

"КАМАЛОВ Филюс Аслямович ЕЛЕКТРИЧЕСКИ КОМПЛЕКС С ПРОВОДЯЩ МАГНИТНО-ХИДРОДИНАМИЧЕН ПРЕВРАЩАТЕЛ С КОНИЧЕН КАНАЛ (ИЗСЛЕДВАНЕ И РАЗВИТИЕ) Специалност: 05.09.03 - Електрически комплекси и системи АВТОРЕН АВТОРЕФЕРАТ на дисертацията за степента кандидат на техническите науки Уфа - 20 13 The работата е извършена в катедрата по електромеханика на Федералната държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование Уфимски държавен авиационен технически университет. Научен ръководител: доктор на техническите науки,...»

"ТЮРИН Максим Владимирович ПОДОБРЯВАНЕ НА ЕФЕКТИВНОСТТА НА БЕЗРЕДАВТОРНОТО ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧНО УПРАВЛЕНИЕ НА АВТОМОБИЛ Специалност: 05.09.03 - Електрически комплекси и системи АВТОРЕФЕРАТ на дисертацията за степента кандидат на техническите науки НОВОСИБИРСК - 2009 г. Работата е извършена в Държавното учебно заведение висше професионално образование Новосибирски държавен технически университет Научен ръководител: кандидат..."

«Стоцкая Анастасия Дмитриевна РАЗРАБОТКА И ИЗСЛЕДВАНЕ НА СИСТЕМАТА ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ПОЛОЖЕНИЕТО НА РОТОРА В ЕЛЕКТРОМАГНИТНО ОКАЧВАНЕ Специалност: 05.09.03 – Електрически комплекси и системи АВТОРЕФЕРАТ на дисертацията за степента кандидат на техническите науки Санкт Петербург - 2013 2 Работата е извършена в Държавен електротехнически университет в Санкт Петербург LETI im. В И. Улянов (Ленин), в катедрата по системи автоматично управлениеНаучен ръководител:..."

«ТОЛКАЧЕВА КСЕНИЯ ПЕТРОВНА ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЕНЕРГИЙНАТА ЕФЕКТИВНОСТ НА ВЪНШНОТО ОСВЕТИТЕЛНИ ИНСТАЛАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ С ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ Специалност 05.09.07 – Светлинна техника Автореферат на дисертация за степента кандидат на техническите науки Саранск 2013 1 Работата е извършена във Федералната държавна бюджетна образователна институция на Висше професионално образование Национален изследователски Томски политехнически университет Научен ..."

„Андрей Владимирович Кузнецов Изследване и разработване на адаптивни регулатори на електрохидравлични кормилни системи Специалност: 05.09.03 - Електротехнически комплекси и системи Автор на дисертация за степента кандидат на техническите науки Санкт Петербург - 2011 г. Работата е извършена в Санкт Петербург Държавен университет в Лати, кръстен на В И. Улянова (Ленина) Ръководител - доктор на техническите науки, професор Н. Д. Поляхов ... "

„Казмин Евгений Викторович Изчисляване и оптимизиране на магнитоелектрически машини с радиален PM на повърхността на ротора Специалност 05.09.01 - електромеханика и електрически устройства Автор на дисертацията за научната степен на кандидата на техническите науки Москва - 2009 2 работа е извършена в Катедра по електромеханика на Московския енергиен институт (Технически университет). Научен ръководител доктор на техническите науки, професор Иванов-Смоленски Алексей...»

«Emelyanov Oleg Anatolyevich ИЗПЪЛНЕНИЕ НА КОНДЕНЗАТОРИ С МЕТАЛНО СЛОЖЕСТВО В РЕЖИМИ НА ПРИНУДИТЕЛНО ЕЛЕКТРИЧЕСКО НАГРЯВАНЕ Специалност 05.09.02 – Електротехнически материали и изделия Автореферат на дисертацията за степента кандидат на техническите науки Санкт Петербург 2004 г. Работата е извършена в Държавното учебно заведение за висше Професионално образование Санкт Петербургски държавен политехнически университет Научни ръководители: доктор..."

"ГРИГОРИЕВ АЛЕКСАНДЪР ВАСИЛЕВИЧ РАЗРАБОТВАНЕ И ИЗСЛЕДВАНЕ НА ВАРИАНТИ ЗА КОНТРОЛ НА СЪСТОЯНИЕТО НА ЕЛЕКТРОЗАВОДИТЕ НА БАЗАТА НА АСИНХРОННИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ДВИГАТЕЛИ Специалност 05.09.03 - Електрически комплекси и системи АВТОРЕН РЕЗЕРВАТ на дисертацията за степента кандидат на техническите науки Кемерово - 20 10 2 Работата е извършена в Държавната образователна институция за висше професионално образование Кузбаски държавен технически университет Научен ръководител -..."

«Тихомиров Иля Сергеевич КОМПЛЕКС ЗА ИНДУКЦИОННО ОТОПЛЕНИЕ С ПОДОБРЕНА ЕНЕРГИЙНА ХАРАКТЕРИСТИКА Специалност: 05.09.03 - Електрически комплекси и системи Автореферат на дисертация за степента кандидат на техническите науки Санкт Петербург - 2009 г. 2 Работата е извършена в Държавния Санкт Петербург Електротехнически университет. В И. Улянова (Ленина) Научен ръководител - заслужил деец на науката и технологиите на RSFSR, доктор на техническите науки, ... "

Шутов Кирил Алексеевич РАЗВИТИЕ НА ТЕХНОЛОГИЯТА ЗА ПРОИЗВОДСТВО И ИЗСЛЕДВАНЕ НА СВЪРХПРОВОДЯЩИ СИЛОВИ КАБЕЛИ НА БАЗАТА НА ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИ СВЪРХПРОВОДНИЦИ ОТ ПЪРВОТО ПОКОЛЕНИЕ специалност 05.09.02 - Електрически материали и изделия 013 UDC Работа, извършена в Отворено акционерно дружество Всероссийский научноизследователски, проектантски и технологичен институт .. .»

«Kucher Ekaterina Sergeevna Research of Identification Algorithms за системи със сензорно векторно управление на асинхронни електрически задвижвания Специалност: 05.09.03 - Електрически комплекси и системи Резюме на дисертацията за степента на кандидат за технически науки Новосибирск - 2012 г., извършена на федералния бюджетен бюджет Образователна институция за висше професионално образование Новосибирск държавен технически ..."

Коловски Алексей Владимирович Синтез на системи за управление на автоматизирано електрическо задвижване на багер с помощта на плъзгащи режими. Специалност 05.09.03 - Електротехнически комплекси и системи (технически науки и) Автореферат на дисертация за степента кандидат на техническите науки Томск 2012 1 Работата е извършена в Хакасския технически институт - филиал на Федералната държавна автономна образователна институция на висшето Професионално образование Сибирски федерален университет Научен ръководител доктор на техническите науки, професор, ... »

«ШИШКОВ Кирил Сергеевич РАЗРАБОТВАНЕ И ИЗСЛЕДВАНЕ НА АСИНХРОННИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАДВИЖВАЩИ МЕХАНИЗМИ ЗА ФОРМИРАНЕ НА ВАЛОВИТЕ ВАЛОВЕ Специалност: 05.09.03 – Електрически комплекси и системи Автореферат на дисертация за степента на кандидат на техническите науки Иваново – 2014 г. Работата е извършена във федералния държавен бюджет образователна институция за висше професионално образование Ивановски държавен енергиен университет на името на В. И. Ленин ... "

«ВАСИЛЕВ Богдан Юриевич СТРУКТУРА И ЕФЕКТИВНИ АЛГОРИТМИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ЧЕСТОТНО-РЕГУЛИРАЩО ЕЛЕКТРОЗАБВИВАНЕ НА ЦЕНТРОБЕЖЕН НАГНЕТАТЕЛ НА ГАЗОПОМПЕН Агрегат Специалност 05.09.03 – Електрически комплекси и системи Автореферат на дисертацията за степента на кандидат на техническите науки C ASCT -ПЕТЕРБУРГ-2013 Работата е извършена във федералната държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование Национален...»

«Горожанкин Алексей Николаевич ВЕНТИЛНО ЕЛЕКТРОЗАДВИЖВАНЕ СЪС СИНХРОНЕН РЕАКТИВЕН ДВИГАТЕЛ С НЕЗАВИСИМО ВЪЗБУЖДАНЕ Специалност 05.09.03 – Електрически комплекси и системи Автореферат на дисертация за степента кандидат на техническите науки Челябинск 2010 Работата е извършена в катедрата по електрозадвижване и автоматизация на промишлеността Инсталации на Южноуралския държавен университет. Научен ръководител - доктор на техническите науки, професор Юрий Усинин ... "

"ИВАНОВ Михаил Алексеевич МОДЕЛИРАНЕ И ТЪРСЕНЕ НА РАЦИОНАЛЕН ДИЗАЙН НА БЕЗКОНТАКТЕН ДВИГАТЕЛ С ВЪЗБУЖДАНЕ ОТ ПОСТОЯННИ МАГНИТИ Специалност: 05.09.01 - Електромеханика и електрически устройства АВТОРЕФЕРАТ на дисертацията за степента на кандидата на техническите науки Воронеж - 2012 г. Работата е извършена в Воронежкият държавен технически университет” Научен ръководител доктор на техническите науки, доцент Аненков Андрей Николаевич Официални опоненти...»

«БАЛАГУЛА Юрий Моисеевич ПРИЛОЖЕНИЕ НА ФРАКТАЛНИЯ АНАЛИЗ В ПРОБЛЕМИТЕ НА ЕЛЕКТРОТЕХНИКАТА Специалност: 05.09.05 – Теоретична електротехника АВТОРЕФЕРАТ на дисертация за степента кандидат на техническите науки Санкт Петербург – 2013 г. доктор на техническите науки, професор Ръководител:.. .»

«КУБАРЕВ Василий Анатолиевич СИСТЕМА ЗА ЛОГИЧЕСКО УПРАВЛЕНИЕ НА АВТОМАТИЗИРАНО ЕЛЕКТРОЗАБВИВАНЕ НА РУДНА ПОДЕМНА ИНСТАЛАЦИЯ 05.09.03 – Електрически комплекси и системи АВТОРЕФЕРАТ на дисертация за степента кандидат на техническите науки Новокузнецк - 2013 Работата е извършена във Федералния държавен бюджет Образователна институция за висше професионално образование Сибирски държавен индустриален университет Виктор Островлянчик, доктор..."

През 2010 г. EDM машините от серията NA на Mitsubishi бяха оборудвани за първи път с цилиндрични линейни двигатели, надминавайки всички подобни решения в тази област.

В сравнение със сферичните винтове, те имат много по-голям запас от издръжливост и надеждност, способни са да се позиционират с по-висока точност и също така имат по-добри динамични характеристики. В други конфигурации на линейни двигатели CLD се възползват от цялостната оптимизация на дизайна: по-малко генериране на топлина, по-висока икономическа ефективност, лесна инсталация, поддръжка и работа.

Като се имат предвид всички предимства, които CLD имат, изглежда, защо иначе да сме умни със задвижващата част на оборудването? Не всичко обаче е толкова просто и отделно, изолирано, точково подобрение никога няма да бъде толкова ефективно, колкото актуализирането на цялата система от взаимосвързани елементи.


Mitsubishi Electric MV1200R Y-Axis Drive

Следователно използването на цилиндрични линейни двигатели не остава единствената иновация, внедрена в задвижващата система на машините Mitsubishi Electric EDM. Една от ключовите трансформации, които направиха възможно пълното използване на предимствата и потенциала на CLD за постигане на уникални показатели за точност и производителност на оборудването, беше пълната модернизация на системата за управление на задвижването. И за разлика от самия двигател, вече е дошло времето за внедряване на собствени разработки.

Mitsubishi Electric е един от най-големите световни производители на CNC системи, по-голямата част от които се произвеждат директно в Япония. В същото време Mitsubishi Corporation включва огромен брой изследователски институти, провеждащи изследвания, включително в областта на системите за управление на задвижването и системите с ЦПУ. Не е изненадващо, че машините на компанията имат почти цялото електронно пълнене на собственото си производство. По този начин те внедряват съвременни решения, които са максимално адаптирани към конкретна линия оборудване (разбира се, много по-лесно е да направите това със собствени продукти, отколкото с закупени компоненти), и на най-ниска цена, максимално качество, надеждност и производителност са предоставени.

Ярък пример за практическото приложение на нашите собствени разработки беше създаването на система ODS— Система за оптично устройство. Сериите машини NA и MV са първите, които използват цилиндрични линейни двигатели в захранващи задвижвания, управлявани от трето поколение серво усилватели.


Машините Mitsubishi NA и MV са оборудвани с първата по рода си система за оптично задвижване

Ключова характеристика на серво усилвателите на Mitsubishi от семейството MelServoJ3е способността да комуникирате с помощта на протокола SSCNET III: свързването на двигатели, сензори за обратна връзка чрез усилватели с CNC системата става чрез оптични комуникационни канали.


В същото време скоростта на обмен на данни се увеличава почти 10 пъти (в сравнение със системите от предишни поколения металорежещи машини): от 5,6 Mbps до 50 Mbps.


Благодарение на това продължителността на цикъла на обмен на информация се намалява 4 пъти: от 1,77 ms до 0,44 ms. По този начин контролът на текущата позиция, издаването на коригиращи сигнали се случва 4 пъти по-често - до 2270 пъти в секунда! Следователно движението се извършва по-плавно и траекторията му е възможно най-близка до дадената (това е особено важно при движение по сложни криволинейни траектории).


В допълнение, използването на оптични кабели и серво усилватели, работещи по протокола SSCNET III, може значително да повиши устойчивостта на шум (виж фигурата) и надеждността на обмена на информация. В случай, че входящият импулс съдържа неправилна информация (резултат от смущения), тогава той няма да бъде обработен от двигателя, вместо това ще се използват данните от следващия импулс. Тъй като общият брой на импулсите е 4 пъти по-голям, такова пропускане на един от тях минимално влияе върху точността на движение.


В резултат на това новата система за управление на задвижването, благодарение на използването на серво усилватели от трето поколение и оптични комуникационни канали, осигурява по-надеждна и 4 пъти по-бърза комуникация, което прави възможно постигането на най-точно позициониране. Но на практика тези предимства не винаги са полезни, тъй като самият обект на управление - двигателят, поради своите динамични характеристики, не е в състояние да обработва управляващи импулси с такава честота.

Ето защо най-оправдана е комбинацията от серво усилватели j3с цилиндрични линейни двигатели в една ODS система, използвани в машини от сериите NA и MV. CLD, благодарение на отличните си динамични свойства - способността да изработва големи и малки ускорения, да се движи стабилно при високи и ниски скорости, има огромен потенциал за подобряване на точността на позициониране, което новата система за управление помага да се реализира. Моторът се справя с лекота с високочестотни управляващи импулси, осигурявайки прецизно и плавно движение.


Машините на Mitsubishi ви позволяват да получавате части с изключителна точност и грапавост. Гаранция за точност на позициониране - 10 години.

Въпреки това, предимствата на EDM, оборудван с ODS система, не се ограничават до подобрена точност на позициониране. Факт е, че получаването на част с определена точност и грапавост на електроерозионна машина се постига чрез движение на електрода (тел) с определена скорост по траекторията и при наличие на определено напрежение и разстояние между електродите (тел и детайла ). Подаване, напрежение и разстояние между електродите са строго определени за всеки материал, височина на рязане и желана грапавост. Въпреки това, условията на обработка не са строго определени, както и материалът на детайла не е хомогенен, следователно, за да се получи подходящ детайл със зададените характеристики, е необходимо във всеки конкретен момент параметрите на обработка да се променят в в съответствие с промените в условията на обработка. Това е особено важно, когато става въпрос за получаване на микронна точност и високи стойности на грапавост. Също така е изключително необходимо да се осигури стабилността на процеса (жицата не трябва да се счупи, не трябва да има значителни скокове в големината на скоростта на движение).



монитор за обработка. в зеленопоказва графика на скоростта, която показва как работи адаптивното управление

Този проблем се решава с помощта на адаптивно управление. Машината се адаптира към променящите се условия на обработка чрез промяна на скоростта на подаване и напрежението. Колко бързо и правилно се правят тези корекции зависи от това колко точно и бързо ще се получи детайлът. Така качеството на адаптивното управление до известна степен определя качеството на самата машина чрез нейната точност и производителност. И именно тук се проявяват напълно предимствата на използването на CLD и системата ODS като цяло. Способността на ODS да осигури обработка на управляващи импулси с най-висока честота и точност направи възможно подобряването на качеството на адаптивното управление с порядък. Сега параметрите на обработка се настройват до 4 пъти по-често, освен това общата точност на позициониране също е по-висока.




Твърд сплав, височина 60 mm, грапавост Ra 0,12, макс. грешката е 2 µm. Детайлът е получен на машина Mitsubishi NA1200

Обобщавайки, можем да кажем, че използването на CLD в машините на Mitsubishi Electric не би било толкова ефективна стъпка, позволяваща достигане на нови висоти както на точност, така и на производителност на обработка без въвеждането на актуализирана система за управление.

Само сложни, но въпреки това напълно обосновани и доказани промени в дизайна могат да бъдат ключът към подобряването на качеството (като общ показател за нивото на надеждност и технологичните възможности на оборудването) и конкурентоспособността на машината. Промени към по-добро е мотото на Mitsubishi.


Автореферат на дисертация по тази тема ""

Като ръкопис

БАЖЕНОВ ВЛАДИМИР АРКАДИЕВИЧ

ЦИЛИНДРИЧЕН ЛИНЕЕН АСИНХРОНЕН ДВИГАТЕЛ В ЗАХВАТ НА ВИСОКОНАПРЕЖЕНИ ПРЕКЪСВАЧИ

Специалност 05.20.02 - електротехника и електрообзавеждане в селското стопанство

дисертации за научна степен кандидат на техническите науки

Ижевск 2012 г

Работата е извършена във Федералната държавна бюджетна образователна институция за висше професионално развитие „Ижевска държавна селскостопанска академия“ (FGBOU VIO Ижевска държавна селскостопанска академия)

Научен ръководител: кандидат на техническите науки, доцент

1 при Владикин Иван Ревович

Официални опоненти: Виктор Воробьов

доктор на техническите науки, професор

ФГБОУ ВПО МГАУ

тях. В.П. Горячкина

Бекмачев Александър Егорович Кандидат на техническите науки, ръководител на проекта на ЗАО "Радиант-Елком"

Водеща организация:

Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "Чувашка държавна селскостопанска академия" (FGOU VPO Чувашка държавна селскостопанска академия)

Защитата ще се проведе на 28 май 2012 г. от 10 часа на заседание на дисертационния съвет KM 220.030.02 в Ижевската държавна селскостопанска академия на адрес: 426069, ж.к.

Ижевск, ул. Студентска, 11, каб. 2.

Дисертацията може да бъде намерена в библиотеката на FGBOU VPO Ижевска държавна селскостопанска академия.

Публикувано в сайта: tuyul^vba/gi

Научен секретар на Дисертационния съвет

НЛО. Литвинюк

ОБЩО ОПИСАНИЕ НА РАБОТАТА

Nosg интегрирана автоматизация на селски електрически системи "

Сулимов M.I., Гусев B.C. отбелязано с ™ ^

действия на релейна защита и автоматика /rchaGIV Z0 ... 35% от случаите

творческо състояние GHот до TsJTJ™

дял на VM 10 ... 35 kV s, nv ", m "n mv"; Отчитане на дефектите

Н.М., Палюга М^АаСТЗ^рЗЗр^Ци

повторно активиране на GAPSH "°TKa30V astoma™che-

шофиране като цяло

■ PP-67 PP-67K

■ВМП-10П КРУН К-13

„ВМПП-ЮП КРУН К-37

Фигура I - Анализ на повреди в електрически задвижвания BM 6 .. 35 kV VIA, те консумират много енергия и изискват инсталиране на обемисти

повреда на механизма за изключване, r.u.

00" PP-67 PP-67

■ ВМП-10П КРУ| К-13

■ VMPP-YUP KRUN K-37 PE-11

- „„, „“, и зарядно устройство или токоизправителен блок-батерия 3 ^ DD ° 0rMTs0M с мощност 100 kVA. По силата на

Roystva с "n ^ ^ prnvo" за намери широко приложение.

3ashyunaRGbsh ^ "извършване на ™ и" от заслугите на "недоспшюв различни води-

довдляВМ. „„_,.,* DC задвижвания: не е възможно

Недостатъци el.sgromap ^ ^ ^ ^ включително електромагнетизма на настройката SK0R ° ^ DH ^ ^ el ^ ^.apnpv, което увеличава Sh1Ta> голяма "индуктивност" на намотката I от под.

време на включване на превключвателя

lator батерия или - "P- ^ / ™ та зона до 70 m> и DR-големи размери и тегло, че на променлив ток: големи

Недостатъците на ^^^^^^^ "свързващи проводници,

¡yyyy-^5^-скорост-и

T-D „Недостатъци на индукционното задвижване

b ^ ^ "GGZH цилиндрични линии-Горните недостатъци * "структурни характеристики"

"b, x асинхронни двигатели" Затова предлагаме да ги използваме в

и тегло и размер "O ^ 3 ^" "110 ^ 0 * e_ \ за маслени превключватели като захранващ елемент в pr " ^ Крайният срок на Ростехиадзор за

леи, които по данни на западно-ур^ско^ дружества в

Удмуртска република VMG-35 300 бр.

операция "^^^^^ беше определена следната цел Pa Въз основа на горепосочените маслени превключватели за високо напрежение, увеличаването на ефективността, "P ^ ^ ^ позволява намаляване на щетите от 6,35 kV хижи, работещи на базата на CLAD, позволява

„Първите бяха доставени след анализ на съществуващи дизайни на задвижвания

3" теоретични и характеристики

GrHGb ^ C - "- - "" 6-35 *

основа на CLAD.

6. Провеждане на проучване за осъществимост. .

използване на ЦЛАД за задвижвания на маслени прекъсвачи 6...35 kV.

Обектът на изследването е: цилиндричен линеен асинхронен електродвигател (CLAM) за задвижващи устройства на превключватели на селски разпределителни мрежи 6 ... 35 kV.

Предмет на изследване: изследване на тяговите характеристики на CLIM при работа в маслени прекъсвачи 6 ... 35 kV.

Изследователски методи. Теоретичните изследвания бяха проведени с помощта на основните закони на геометрията, тригонометрията, механиката, диференциалното и интегралното смятане. Естествените изследвания бяха проведени с превключвателя VMP-10 с помощта на технически и измервателни инструменти. Експерименталните данни са обработени с помощта на програмата Microsoft Excel. Научна новост на работата.

1. Предлага се нов тип задвижване на маслени прекъсвачи, което позволява да се повиши надеждността на тяхната работа с 2,4 пъти.

2. Разработена е техника за изчисляване на характеристиките на CLIM, която, за разлика от предложените по-рано, позволява да се вземат предвид крайните ефекти на разпределението на магнитното поле.

3. Обосновани са основните конструктивни параметри и режими на работа на задвижването на прекъсвача ВМП-10, които намаляват недозадаването на електроенергия на потребителите.

Практическата стойност на работата се определя от следните основни резултати:

1. Предложен е дизайнът на задвижването на прекъсвача VMP-10.

2. Разработен е метод за изчисляване на параметрите на цилиндричен линеен асинхронен двигател.

3. Разработени са техника и програма за изчисляване на задвижването, които позволяват изчисляване на задвижванията на превключватели с подобни конструкции.

4. Определени са параметрите на предлаганото задвижване за ВМП-10 и др.

5. Лабораторен образец на задвижването беше разработен и тестван, което направи възможно намаляването на загубите от прекъсвания на електрозахранването.

Внедряване на резултатите от изследванията. Работата е извършена в съответствие с плана за научноизследователска и развойна дейност на FGBOU VPO CHIMESH, регистрационен номер № 02900034856 "Разработване на задвижване за високоволтови прекъсвачи 6 ... 35 kV". Резултатите от работата и препоръките са приети и използвани в Производствено обединение "Bashkirenergo" S-VES (получен е акт за изпълнение).

Работата се основава на обобщение на резултатите от изследвания, проведени независимо и в сътрудничество с учени от Челябинския държавен селскостопански университет (Челябинск), Ижевската държавна селскостопанска академия.

Защитени са следните разпоредби:

1. Тип задвижване на масления прекъсвач на базата на CLAD

2. Математически модел за изчисляване на характеристиките на CLIM, както и на тягата

сила в зависимост от дизайна на жлеба.

програма за изчисляване на задвижването на прекъсвачи VMG, VMP с напрежение 10...35 kV. 4. Резултати от изследванията на предложения дизайн на задвижването на масления прекъсвач на базата на CLA.

Апробация на резултатите от изследването. Основните положения на работата бяха докладвани и обсъдени на следните научни и практически конференции: XXXIII научна конференция, посветена на 50-годишнината на института, Свердловск (1990 г.); международна научно-практическа конференция "Проблеми на енергийното развитие в условията на индустриални трансформации" (Ижевск, Ижевска държавна селскостопанска академия, 2003 г.); Регионална научно-методическа конференция (Ижевск, Ижевска държавна селскостопанска академия, 2004 г.); Актуални проблеми на селскостопанската механизация: материали от юбилейната научно-практическа конференция "Висше агроинженерно образование в Удмуртия - 50 години". (Ижевск, 2005 г.), на годишните научно-технически конференции на преподаватели и служители на Ижевската държавна селскостопанска академия.

Публикации по темата на дисертацията. Резултатите от теоретичните и експериментални изследвания са отразени в 8 печатни произведения, включително: в една статия, публикувана в списание, препоръчано от ВАК, два депозирани доклада.

Структура и обхват на работата. Дисертацията се състои от въведение, пет глави, общи изводи и приложения, представени на 167 страници от основния текст, съдържа 82 фигури, 23 таблици и списък с използвана литература от 105 заглавия и 4 приложения.

Във въведението се обосновава уместността на работата, разглежда се състоянието на проблема, целта и задачите на изследването и се формулират основните положения, представени за защита.

Първата глава анализира проектите на задвижвания на прекъсвачи.

Инсталирано:

Основното предимство на комбинирането на задвижването с CLA;

Необходимост от допълнителни изследвания;

Цели и задачи на дисертационния труд.

Във втората глава се разглеждат методите за изчисляване на CLIM.

Въз основа на анализа на разпространението на магнитното поле е избран триизмерен модел.

Намотката на CLIM в общия случай се състои от отделни намотки, свързани последователно в трифазна верига.

Разглеждаме CLA с еднослойна намотка и симетрично разположение на вторичния елемент в пролуката по отношение на сърцевината на индуктора.

Бяха направени следните предположения: 1. Токът на намотката, положен върху дължина от 2pm, е концентриран в безкрайно тънки токови слоеве, разположени върху феромагнитните повърхности на индуктора и създава чисто синусоидална пътуваща вълна. Амплитудата е свързана с известна връзка с линейната плътност на тока и токовия товар

създава чиста синусоидална пътуваща вълна. Амплитудата е свързана с известна връзка с линейната плътност на тока и токовия товар

към """d.""*. (1)

t - полюс; w - брой фази; W е броят на завоите във фазата; I - ефективна стойност на тока; P е броят на двойките полюси; J е плътността на тока;

Ko6| - коефициент на намотка на основния хармоник.

2. Първичното поле в областта на фронталните части се апроксимира с експоненциалната функция

/(") = 0,83 опит ~~~ (2)

Надеждността на такова приближение към реалната картина на полето е посочена от предишни изследвания, както и експерименти върху модела LIM.В този случай е възможно да се замени L-2 с.

3. Началото на неподвижната координатна система x, y, z се намира в началото на навитата част на входящия ръб на индуктора (фиг. 2).

С приетата постановка на проблема, н.с. намотките могат да бъдат представени като двойна серия на Фурие:

където A е линейното натоварване на тока на индуктора; Kob - коефициент на навиване; L е ширината на реактивната шина; C е общата дължина на индуктора; а - ъгъл на срязване;

z \u003d 0.5L - a - зона на промяна на индукция; n е редът на хармоника по напречната ос; v е редът на хармониците по надлъжната магистрала;

Намираме решението за векторния магнитен потенциал на токовете A В областта на въздушната междина Ar удовлетворява следните уравнения:

divAs = 0.J(4)

За уравнението VE A 2 уравненията имат формата:

DA2 .= GgM 2 cIU T2 = 0.

Уравнения (4) и (5) се решават по метода на разделяне на променливите. За да опростим проблема, даваме само израза за нормалния компонент на индукцията в празнината:

по дяволите [KY<л

y 2a V 1-ви<ЬК0.51.

_¿1-2s-1-1"

Фигура 2 - Изчислителен математически модел на LIM без разпределение на намотките

KP2. SOB---AH

X (sILu + C^Ly) exp y

Общата електромагнитна мощност 83M, предадена от първичната към z" opTvE, Xer, може да се намери като потока на нормалния 8 компонент на вектора на Пойнтинг през повърхността y - 5

= / / yauzhs =

" - - \shXS + S2sILd\2

^ GrLs ^ GvVeG "" "S0STASH1YaSCHAYA" U ™ "*" "" механична сила-

R™so "zR™"SHYA S°FASTELING"ИЗЛУЖВА ПОТОКА „

C\ е комплекс от спрежения с C2.

"z-или", g ".msha" "режим"". ..z

II "в д., бр

^ I O L V o_£ V y

- " "\shXS + C.chaz?"

""-^/H^n^m-^gI

l " \shXS +S2s1gL5^

по отношение на координатната L-Ukrome r r^r в двумерен, по отношение на

чие стомана ^торус^то^^^и

2) Механична мощност

Електромагнитна мощност £,., "1 \u003d p / c" + .y, / C1 " 1 "

съгласно израза формула (7) е изчислена съгласно

4) Загуби в меден индуктор

Р,г1 = ШI1 Гф ^

където rf е активното съпротивление на фазовата намотка;

5) Ефективност без отчитане на загубите в стоманата на сърцевината

„ r.-i ■ (12) P, R „(5> + L, ..

6) Фактор на мощността

r m!\rr+rf) ^ typh1 m1 Z £

където 2 = + x1 е абсолютният импеданс на серията

еквивалентни схеми (Фигура 2).

x1=xn+xa1 O4)

v-yazi-g (15)

x \u003d x + x + x + Xa - индуктивно съпротивление на утечка на първичния ob-p a * h

По този начин беше получен алгоритъм за изчисляване на статичните характеристики на LIM с късо съединен вторичен елемент, който позволява да се вземат предвид свойствата на активните части на конструкцията при всяко зъбно деление.

Разработеният математически модел позволява: . Приложете математически апарат за изчисляване на цилиндричен линеен асинхронен двигател, неговите статични характеристики, базирани на различни еквивалентни схеми за електрически първични и вторични и магнитни вериги

Да се ​​оцени влиянието на различни параметри и конструкции на вторичния елемент върху тяговите и енергийните характеристики на цилиндричен линеен асинхронен двигател. . Резултатите от изчисленията позволяват да се определят като първо приближение оптималните основни технически и икономически данни при проектирането на цилиндрични линейни асинхронни двигатели.

Третата глава „Изчислителни и теоретични изследвания“ представя резултатите от числени изчисления на влиянието на различни параметри и геометрични параметри върху енергийните и тяговите характеристики на CLIM, използвайки описания по-рано математически модел.

Индукторът TsLAD се състои от отделни шайби, разположени във феромагнитен цилиндър. Геометричните размери на индукторните шайби, взети при изчислението, са дадени на фиг. 3. Броят на шайбите и дължината на феромагнитния цилиндър - Гя "от броя на полюсите и броя на слотовете на полюс и фазата на намотката на намотките на индуктора, електрическата проводимост C2 - Ug L и

както и параметрите на обратната магнитна верига. Резултатите от изследването са представени под формата на графики.

Фигура 3 - Индукторно устройство 1-Вторичен елемент; 2-гайка; З-уплътнителна шайба; 4- намотка; 5-корпус на двигателя; 6-намотка, 7-шайба.

За разработваното задвижване на прекъсвача недвусмислено се дефинират следните:

1 Режим на работа, който може да се характеризира като "старт". "Времето на работа" е по-малко от секунда (t. = 0,07 s), може да има рестарти, но дори и в

В този случай общото време на работа не надвишава секунда. Следователно електромагнитните натоварвания са линейно токово натоварване, плътността на тока в намотките може да се приеме за значително по-висока от приетата за j електрически машини в стационарно състояние: A = (25 ... 50) 10 A / m, J (4 ... /) A / mm2. Следователно термичното състояние на машината може да бъде пренебрегнато.

3. Необходима теглителна сила Fn > 1500 N. В този случай промяната на силата по време на работа трябва да бъде минимална.

4. Строги ограничения на размера: дължина Ls. 400 mm; външен диаметър на статора D = 40... 100 mm.

5 Енергийните стойности (l, coscp) са без значение.

По този начин задачата на изследването може да се формулира по следния начин: за дадени размери да се определят електромагнитните натоварвания, стойността на проектните параметри на LIM, осигуряващи

димируема теглителна сила в диапазона от 0,3

Въз основа на формираната изследователска задача, основният показател на LIM е теглителната сила в интервала на приплъзване от 0,3

По този начин силата на тягата на LIM изглежда е функционална зависимост.

Fx = f(2p, r, &d2, y2, Yi, Ms > H< Wk, A, a) U<>>

укротители, някои pr-t -ko и t \u003d 400/4 \u003d 100 - * 66,6 mmh

Теглителната сила намалява значително 5

ТРАКЦИЯ ° УСИЛИЕ, СВЪРЗАНО С намаляване на полюсното деление t и магнитната индукция във въздуха И деление t

е 2p=4 (фиг. 4). °3Въздушна междина Следователно оптималната

OD 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 9

Слайд B, ооо

Фигура 4 - Характеристика на тягата на TsLAD "в зависимост от броя на полюсите

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 ■

1.5|при 2.0л<

0 0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1

ФИГУРА5ЮК5, азо.

ra(6=1,5 мм и 5=2,0 мм)

проводимост y2, y3 и магнитна проницаемост ts3 VE.

Промяната в електропроводимостта на стоманения цилиндър "(фиг. 6) върху теглителната сила на CLAD има незначителна стойност до 5%.

0 0,10,23,30,40,50,60,70,83,91

Слайд 8, ооо

Фигура 6. Теглителна характеристика на CLA при различни стойности на електрическата проводимост на стоманения цилиндър

Промяната в магнитната проницаемост u3 на стоманен цилиндър (фиг. 7) не води до значителни промени в теглителната сила Px = DB). При работно приплъзване 8=0,3 теглителните характеристики са същите. Стартовата теглителна сила варира в рамките на 3...4%. Следователно, като се вземе предвид незначителното влияние на връзките и Mz върху теглителната сила на CLA, стоманеният цилиндър може да бъде изработен от магнитно мека стомана.

0 0 1 0 2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Фигура 7. Теглителна характеристика на CDIM при различни стойности на магнитна проницаемост (Ts = 1000tso и Ts = 500tso) на стоманен цилиндър

От анализа на графичните зависимости (фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7) следва заключението: промените в проводимостта на стоманения цилиндър и магнитната проницаемост, ограничаващи немагнитната междина, е невъзможно да се постигне постоянна теглителна сила 1 "X поради малкото им влияние.

y=1.2-10"S/m

y=3 10"S/m

O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Приплъзване E, o

Фигура 8. Теглителна характеристика на CLIM за различни стойности на електрическата проводимост на SE

Параметърът, с който можете да постигнете постоянството на теглителната сила = / (2p, r,<$ й2 ,у2, уз, цз, Я, А, а) ЦЛАД, является удельная электропроводимость у2 вторичного элемента. На рисунке 8 указаны оптимальные крайние варианты проводимостей. Эксперименты, проведенные на экспериментальной установке, позволили определить наиболее подходящую удельную проводимость в пределах у=0,8-10"...1,2-ю"См/м.

Фигури 9...11 показват зависимостите Г, I, t), oo$<р = /(я) при различных значениях числа витков в катушке обмотки индуктора ЦЛАД с экранированным вторичным э л е м е нто в (с/,=1 мм; 5=1 мм).

Lg az o* ~05 Ob d5 To

Фигура 9. Зависимост 1=G(8) за различни стойности на броя навивки в намотката

Фигура 10. Зависимост eos

рисуване! I Зависимост t]= f(S)

Графичните зависимости на енергийните показатели от броя на завъртанията в купите са еднакви. Това предполага, че промяната в броя на завъртанията в намотката не води до значителна промяна в тези показатели. Това е причината за липсата на внимание към тях.

Увеличаването на теглителното усилие (фиг. 12) с намаляване на броя на навивките в бобината се обяснява с факта. че напречното сечение на проводника се увеличава при постоянни стойности на геометричните размери и коефициента на запълване на слота на индуктора с мед и лека промяна в стойността на плътността на тока. Двигателят в задвижванията на прекъсвача работи в режим на стартиране за по-малко от секунда. Следователно, за задвижване на механизми с голяма начална теглителна сила и краткотраен режим на работа е по-ефективно да се използва CLA с малък брой завъртания и голямо напречно сечение на проводника на намотката на индуктора.

казват / "4a? /? (/," ■ W0O 8oo boa íoo 2 os ■

O o/ O.3 oi 05 O 07 os ¿J? Че

Фигура 12. Теглителна характеристика на CLIM за различни стойности на броя на завъртанията в епохата на планинската бобина

Въпреки това, при често включване на такива механизми, е необходимо да има марж за отопление на двигателя.

По този начин, въз основа на резултатите от числения експеримент, използвайки горния метод за изчисление, е възможно да се определи с достатъчна степен на точност тенденцията в промяната на електрическите и тяговите показатели за различни променливи на CLIM. Основният индикатор за постоянството на теглителната сила е електрическата проводимост на покритието на вторичния елемент y2 , Променяйки го в диапазона y = 0,8-10 ... 1,2-10 S / m, можете да получите необходимата характеристика на сцепление .

Следователно, за постоянството на тягата на CLIM е достатъчно да се зададат постоянните стойности 2p, m, s, y),

! ],=/(K y2, \Uk) (17)

където K \u003d / (2p, m, 8, L2, y, Z »

Четвъртата глава описва методиката за провеждане на експеримента на изследвания метод за задвижване на прекъсвача. Експериментални изследвания на характеристиките на задвижването са извършени на високоволтов прекъсвач VMP-10 (фиг. 13)

Фигура 13 Експериментална настройка.

Също така в тази глава се определя инерционното съпротивление на прекъсвача, което се извършва с помощта на техниката, представена в графично-аналитичния метод, като се използва кинематичната диаграма на прекъсвача. Определят се характеристиките на еластичните елементи. В същото време дизайнът на масления прекъсвач включва няколко еластични елемента, които противодействат на затварянето на прекъсвача и ви позволяват да натрупате енергия, за да изключите прекъсвача:

1) Пружини за ускорение на GPU",

2) Пружинно освобождаване G на",

31 Еластични сили, създавани от контактни пружини Pk. - №1, 2012г стр. 2-3. - Режим на достъп: http://w\v\v.ivdon.ru.

Други издания:

2. Пястолов, А.А. Разработване на задвижване за високоволтови прекъсвачи 6...35 kV." /A.A. Пястолов, I.N. № 02900034856.-Челябинск: CHIMESH.1990. - S. 89-90.

3. Юнусов, Р.Ф. Разработка на линейно електрозадвижване за селскостопански цели. / Р.Ф. Юнусов, И.Н. Рамазанов, В.В. Иваницкая, В.А. Баженов // XXXIII научна конференция. Резюмета на докладите - Свердловск, 1990, стр. 32-33.

4. Пястолов, А.А. Задвижване на масления прекъсвач с високо напрежение. / Юнусов Р.Ф., Рамазанов И.Н., Баженов В.А. // Информационна листовка No 91-2. -ЦНТИ, Челябинск, 1991. С. 3-4.

5. Пястолов, А.А. Цилиндричен линеен асинхронен двигател. / Юнусов Р.Ф., Рамазанов И.Н., Баженов В.А. // Информационна листовка No 91-3. -ЦНТИ, Челябинск, 1991. с. 3-4.

6. Баженов, В.А. Избор на акумулиращ елемент за прекъсвач ВМП-10. Актуални проблеми на селскостопанската механизация: материали от юбилейната научно-практическа конференция "Висше агроинженерно образование в Удмуртия - 50 години". / Ижевск, 2005. С. 23-25.

7. Баженов, В.А. Разработване на икономично задвижване на маслен прекъсвач. Регионална научна и методическа конференция Ижевск: FGOU VPO Ижевска държавна селскостопанска академия, Ижевск, 2004. С. 12-14.

8. Баженов, В.А. Подобряване на задвижването на масления прекъсвач VMP-10. Проблеми на развитието на енергетиката в условията на индустриални трансформации: Сборник с доклади от Международна научно-практическа конференция, посветена на 25-годишнината на Факултет „Електрификация и автоматизация на селското стопанство“ и катедра „Електротехника на селскостопанското производство“. Ижевск 2003, с. 249-250.

дисертации за научна степен кандидат на техническите науки

Предаден на набор_2012г. Подписано за печат 24.04.2012 г.

Офсетова хартия Шрифт Times New Roman Format 60x84/16.Том I печат.л. Тираж 100 бр. Заповед № 4187. Издателство FGBOU BIIO Ижевска Държавна селскостопанска академия Ижевск, ул. Студент. единадесет

Текст на произведението Баженов, Владимир Аркадиевич, дисертация на тема Електротехника и електрообзавеждане в селското стопанство

ФЕДЕРАЛНА ДЪРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОБРАЗОВАТЕЛНА ИНСТИТУЦИЯ ЗА ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ "ИЖЕВСКА ДЪРЖАВНА СЕЛСКОСТОПАНСКА АКАДЕМИЯ"

Като ръкопис

Баженов Владимир Аркадиевич

ЦИЛИНДРИЧЕН ЛИНЕЕН АСИНХРОНЕН ДВИГАТЕЛ В ЗАХВАТ НА ВИСОКОНАПРЕЖЕНИ ПРЕКЪСВАЧИ

Специалност 05.20.02 Електротехнологии и електрообзавеждане в селското стопанство

ДИСЕРТАЦИЯ за научна степен кандидат на техническите науки

Научен ръководител: кандидат на техническите науки,

Владикин Иван Ревович

Ижевск - 2012 г

На различни етапи от изследването работата е извършена под ръководството на доктор на техническите науки, професор, гл. Катедра "Електрически машини" на Челябинския институт по механизация и електрификация на селското стопанство A.A. Пястолова (гл. 1, 4, 5) и д-р на техническите науки, професори, гл. Катедра "Електрическо задвижване и електрически машини" на Санкт Петербургския държавен аграрен университет A.P. Епифанова (Глава 2, 3), Авторът изразява своята искрена благодарност.

ВЪВЕДЕНИЕ ................................................. ................................................. .................................5

1 АНАЛИЗ НА АКТУАТОРИТЕ НА МАСЛЕНАТА ВЕРИГА И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ............................................ ........................ ........................ ......................... ......................... ......................7

1.1 Устройството и принципът на работа на превключвателите ............................................ ...... ......единадесет

1.2 Класификация на задвижванията ............................................. .........................................14

1.3 Основни компоненти на задвижването ............................................. ........... ................................19

1.4 Общи изисквания за проектиране на задвижващи механизми ............................................ ................... ..22

1.5 Електромагнитни задвижвания............................................. ................ ................................. ..............26

1.5.1 Конструкции на електромагнитни задвижващи механизми.................................................. ......... 28

1.5.2 AC електромагнитно задвижване ............................................ .................. .42

1.5.3 Задвижване на базата на плосък LIM..................................... ........................ 45

1.5.4 Задвижване на прекъсвач на базата на въртящ се асинхронен двигател .................................................. ............................ ...................... ............................................................. .........48

1.5.5 Задвижване на базата на цилиндричен линеен асинхронен

двигател ................................................. ................................................. . ......................50

ИЗВОДИ ПО ГЛАВАТА И ЦЕЛИТЕ НА РАБОТАТА ......................................... ..... ................................52

2 ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИТЕ НА ЛИНЕЙНИ АСИНХРОННИ ДВИГАТЕЛИ ............................................ ........................ ........................ ......................... ......................... ......................55

2.1 Анализ на методите за изчисляване на характеристиките на LIM ....................................... ......... 55

2.2 Методология, базирана на едномерна теория ................................................ ..... 56

2.3 Техника, базирана на двумерната теория ................................. ................ ...............58

2.4 Техника, базирана на триизмерен модел ......................................... ...................................................59

2.5 Математически модел на цилиндричен асинхронен двигател на

основата на еквивалентната схема ............................................ .................. ................................ ...................65

ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО ГЛАВАТА .............................................. ................................................. . ................94

3 ИЗЧИСЛИТЕЛНИ И ТЕОРЕТИЧНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ.................................................. ................... ...95

3.1 Общи положения и задачи за решаване (постановка на проблема) .................................. ......... 95

3.2 Изследвани показатели и параметри ............................................ .. ............................96

ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО ГЛАВАТА .............................................. ................................................. . ............105

4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ .............................................. ............... 106

4.1 Определяне на инерционното съпротивление на BM-задвижващата система ..................................106

4.2 Определяне на характеристиките на еластичните елементи.................................................. ...................110

4.3 Определяне на електродинамични характеристики ................................. .........114

4.4 Определяне на аеродинамично съпротивление на въздуха и

хидравлично изолационно масло BM............................................. ......... 117

ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО ГЛАВАТА .............................................. ................................................. . .............121

5 ТЕХНИКО-ИКОНОМИЧЕСКИ ПОКАЗАТЕЛИ.................................................. ......................... 122

ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО ГЛАВАТА .............................................. ................................................. . .............124

ОБЩИ ИЗВОДИ И РЕЗУЛТАТИ ОТ ИЗСЛЕДВАНИЯТА.................................................. ...................125

ЛИТЕРАТУРА................................................. ................................................. . ............................126

ПРИЛОЖЕНИЕ А................................................ ... ................................................ .. ...................137

ПРИЛОЖЕНИЕ B ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЗА НАДЕЖДНОСТ НА ЗАХВАТЕЛЕНИЯ VM6...35KV...139

ПРИЛОЖЕНИЕ Б СПРАВКА ЗА ИЗСЛЕДВАНЕТО НА ОБЕКТА НА РАЗРАБОТКА ..................................142

I Патентна документация ............................................. ................... .............................. .................142

II Научно-техническа литература и техническа документация ................................................143

III Техническа характеристика на цилиндричен линеен асинхронен двигател ......................................... ............................ ............................. .................................................144

IV Анализ на експлоатационната надеждност на задвижвания VM-6....35kV..................................145

V Конструктивни особености на основните типове задвижвания VM-6... 35 kV........150

ПРИЛОЖЕНИЕ Г................................................ ... ................................................ .. .................156

Пример за конкретно изпълнение на задвижването ................................................ ..................... .................156

прекъсвач за високо напрежение .............................................. .................... .............................. .....156

Изчисляване на мощността, консумирана от инерционното задвижване.................................................. ..............162

по време на операция по включване ............................................ ...................... ............................ .................162

Индекс на основните символи и съкращения ............................................ ......................... 165

ВЪВЕДЕНИЕ

С прехвърлянето на селскостопанското производство на промишлена основа изискванията за нивото на надеждност на електрозахранването значително се повишават.

Целевата комплексна програма за подобряване на надеждността на електрозахранването на селскостопанските потребители /TsKP PN/ предвижда широкото въвеждане на оборудване за автоматизация на селските разпределителни мрежи от 0,4 .. .35 kV, като един от най-ефективните начини за постигане на тази цел. Програмата включва по-специално оборудване на разпределителните мрежи с модерно комутационно оборудване и задвижващи устройства за тях. Заедно с това се планира широко използване, особено на първия етап, на първичното комутационно оборудване в експлоатация.

Най-широко използваните в селските мрежи са маслените прекъсвачи (VM) с пружинни и пружинни задвижвания. От експлоатационния опит обаче е известно, че VM устройствата са един от най-малко надеждните елементи на разпределителната уредба. Това намалява ефективността на сложната автоматизация на селските електрически мрежи. Например, в него е отбелязано, че 30 ... 35% от случаите на релейна защита и автоматика /РЗА/ не са внедрени поради незадоволителното състояние на задвижванията. Освен това до 85% от дефектите се падат на дела на VM 10 ... 35 kV с пружинни задвижвания. Според данните от работата 59,3% от отказите на автоматичното повторно затваряне /AR/ на базата на пружинни задвижвания се дължат на спомагателните контакти на задвижването и прекъсвача, 28,9% се дължат на механизмите за включване на задвижването и задържането му в на позиция. В работата се отбелязва незадоволителното състояние и необходимостта от модернизация и разработване на надеждни задвижвания.

Има положителен опит в използването на по-надеждни електромагнитни DC задвижвания за 10 kV VM в понижаващи подстанции за селскостопански цели. Въпреки това, поради редица характеристики, тези задвижвания не са намерили широко приложение [53].

Целта на този етап от изследването е да се избере посоката на изследване.

В процеса на работа бяха решени следните задачи:

Определяне на показателите за надеждност на основните типове задвижвания VM-6.. .35 kV и техните функционални възли;

Анализ на конструктивните особености на различни видове задвижвания VM-6...35 kV;

Обосновка и избор на конструктивно решение за VM задвижване 6...35 kV и области на изследване.

1 АНАЛИЗ НА АКТУАТОРИТЕ НА МАСЛЕНАТА ВЕРИГА И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Работата на задвижването на маслени прекъсвачи 6 - 10 kV до голяма степен зависи от съвършенството на дизайна. Характеристиките на дизайна се определят от изискванията към тях:

Мощността, консумирана от устройството по време на операцията по включване на VM, трябва да бъде ограничена, защото захранването се подава от спомагателни трансформатори с ниска мощност. Това изискване е особено важно за понижаващите подстанции за селскостопанско захранване.

Задвижването на масления прекъсвач трябва да осигурява достатъчна скорост на превключване,

Дистанционно и локално управление,

Нормална работа при приемливи нива на промяна на работните напрежения и др.

Въз основа на тези изисквания основните задвижващи механизми са направени под формата на механични преобразуватели с различен брой етапи (етапи) на усилване, които в процеса на изключване и включване консумират малко енергия за управление на големия поток от енергия консумирани от превключвателя.

В известните задвижвания усилвателните каскади са структурно изпълнени под формата на заключващи устройства (ZUO, ZUV) с ключалки, редуциращи механизми (RM) с многозвенни прекъсващи лостове, както и механични усилватели (MU), използващи енергията на повдигнатия товар или компресирана пружина. Фигури 2 и 3 (Приложение B) показват опростени диаграми на задвижвания на маслени прекъсвачи от различни типове. Стрелките и цифрите над тях показват посоката и последователността на взаимодействие на механизмите в процеса на работа.

Основните комутационни устройства в подстанциите са маслени и безмаслени превключватели, разединители, предпазители до 1000 V и повече, автоматични превключватели, ножови превключватели. В електрически мрежи с ниска мощност с напрежение 6-10 kV се монтират най-простите комутационни устройства - превключватели на натоварване.

В разпределителни уредби 6 ... 10 kV, в изтеглящи се разпределителни уредби, често се използват нискомаслени висящи превключватели с вградени пружинни или електромагнитни задвижвания (VMPP, VMPE): Номинални токове на тези превключватели: 630 A, 1000 A, 1600 A, 3200 А.

Ток на прекъсване 20 и 31,5 kA. Тази гама от дизайни позволява използването на прекъсвачи VMP както в електрически инсталации със средна мощност, така и на големи входни линии и от страната на вторичните вериги на относително големи трансформатори. Изпълнението за ток 31,5 kA позволява използването на компактни прекъсвачи VMP в мрежи с висока мощност 6... .10 kV без реакция и по този начин намаляване на колебанията и отклоненията на напрежението в тези мрежи.

Нискомаслени гърневи превключватели VMG-10 с пружинно и електромагнитно задвижване се произвеждат за номинални токове 630 и 1000 A и ток на изключване при късо съединение 20 kA. Вграждат се в стационарни камери от серията KSO-272 и се използват предимно в електрически инсталации със средна мощност. Произвеждат се и нискомаслени прекъсвачи тип VMM-10 с малка мощност с вградени пружинни задвижвания за номинален ток 400 A и номинален ток на прекъсване 10 kA.

В широка гама от дизайни и параметри се произвеждат следните видове електромагнитни превключватели: VEM-6 с вградени електромагнитни задвижвания за напрежение 6 kV, номинални токове 2000 и 3200 A, номинален ток на прекъсване 38,5 и 40 kA ;

ВЕМ-10 с вградено електромагнитно задвижване, напрежение 10 kV, номинални токове 1000 и 1250, номинален ток на прекъсване 12,5 и 20 kA;

VE-10 с вградени пружинни задвижвания, напрежение 10 kV, номинални токове 1250, 1600, 2500, 3000 A. Номинални токове на прекъсване 20 и 31,5 kA.

По своите параметри електромагнитните прекъсвачи съответстват на нискомаслените прекъсвачи VMP и имат същия обхват. Подходящи са за чести превключвания. Комутационната способност на прекъсвачите зависи от вида на задвижването, неговата конструкция и надеждността на работа. В подстанции на промишлени предприятия се използват главно пружинни и електромагнитни задвижвания, вградени в прекъсвача. Електромагнитните задвижвания се използват в критични инсталации:

При захранване на консуматори на енергия от първа и втора категория с чести превключвания;

Особено отговорни електрически инсталации от първа категория, независимо от честотата на операциите;

При наличие на акумулаторна батерия.

За подстанции на промишлени предприятия се използват комплектни големи блокови устройства: KRU, KSO, KTP с различни мощности, напрежения и цели. Цялостните устройства с всички устройства, измервателни уреди и спомагателни устройства се произвеждат, сглобяват и тестват във фабриката или в сервиз и се доставят сглобени до мястото на монтажа. Това дава голям икономически ефект, тъй като ускорява и намалява разходите за строителство и монтаж и ви позволява да работите по индустриални методи. Пълните разпределителни уредби имат две фундаментално различни конструкции: изтеглящи се (серия KRU) и стационарни (серия KRU)

KSO, KRUN и др.). Устройствата от двата вида са еднакво успешни при решаването на проблемите с електроинсталацията и поддръжката.

Разпределителните уредби са по-удобни, надеждни и безопасни при работа. Това се постига благодарение на защитата на всички тоководещи части и контактни връзки с надеждна изолация, както и възможността за бърза подмяна на прекъсвача чрез разгръщане и сервизиране в сервиза. Разположението на задвижването на превключвателя е такова, че външният му преглед може да се извърши както при включен, така и при изключен превключвател, без последния да се разточва.

Заводите произвеждат унифицирана серия изтегляема разпределителна апаратура за вътрешна инсталация за напрежение до 10 kV, чиито основни технически параметри са дадени в таблица 1.

Таблица 1.1 - Основни параметри на разпределителната уредба за напрежение 3-10 kV за вътрешна инсталация

Серия Номинално напрежение, в kV Номинален ток, в A Тип маслен прекъсвач Тип задвижване

KRU2-10-20UZ 3.6, 10 630 1000 1600 2000 2500 3200 Нискомаслен съд VMP-Yuld PE-11 PP67 PP70

KR-10-31, 5UZ 6.10 630 1000 1600 3200 Съд с ниско съдържание на масло

KR-10D10UZ 10 1000 2000 4000 5000 Съд с ниско съдържание на масло

KE-10-20UZ 10 630 1000 1600 2000 3200 Електромагнитни

KE-10-31, 5UZ 10 630 1000 Електромагнитни

1.1 Устройството и принципът на работа на превключвателите

Автоматичните прекъсвачи тип VMG-10-20 са триполюсни високоволтови прекъсвачи с малък обем дъгогасителна течност (трансформаторно масло). Превключвателят е предназначен за превключване на променливотокови вериги с високо напрежение с напрежение 10 kV в нормален режим на работа на инсталацията, както и за автоматично изключване на тези вериги в случай на токове на късо съединение и претоварвания, възникнали по време на извънредни и аварийни ситуации. режими на работа на инсталациите.

Принципът на действие на прекъсвача се основава на гасенето на електрическата дъга, която възниква при отваряне на контактите, от потока на смес от газ и масло, получена в резултат на интензивното разлагане на трансформаторното масло под действието на високата температура на дъгата. . Този поток получава определена посока в специално устройство за гасене на дъгата, разположено в зоната на изгаряне на дъгата.

Прекъсвачът се управлява от задвижвания. В същото време оперативното включване се извършва поради енергията на задвижването, а изключването - поради енергията на отварящите пружини на самия прекъсвач.

Дизайнът на превключвателя е показан на фиг. 1.1. Три полюса на превключвателя са монтирани върху обща заварена рамка 3, която е основата на превключвателя и има отвори за монтаж на превключвателя. От предната страна на рамката има шест порцеланови изолатора 2 (по два на полюс), които са с вътрешно еластично механично закрепване. На всяка двойка изолатори полюсът на превключвателя 1 е окачен.

Задвижващият механизъм на прекъсвача (фиг. 9) се състои от вал 6 със заварени към него лостове 5. Към външните лостове 5 са ​​закрепени пружини за задействане 1, към средната е свързана буферна пружина 2. Изолационните лостове са механично фиксирани в противоположните краища на лостовете, които са свързани към тоководещи контактни пръти 9 с помощта

shchi обеци 7 и служат за прехвърляне на движение от вала на превключвателя към контактния прът.

инсталация (тип VMP-10) - общ изглед

Между крайните и средните лостове на вала на превключвателя е заварена двойка двураменни лостове 4 с ролки в краищата. Тези лостове служат за ограничаване на позициите за включване и изключване на прекъсвача. Когато е включена, една от ролките се приближава до болта 8, когато е изключена, втората ролка премества масления буферен прът 3; по-подробно разположение на които е показано на фиг.1. 2.

В зависимост от кинематиката на шкафа, прекъсвачът позволява средно или странично свързване на задвижването. Лост 13 (фиг. 1.1) се използва за средно свързване на задвижването, лост 12 (фиг. 1.1) е допълнително монтиран на вала на прекъсвача за странично свързване.

Фигура 1.2 - Превключвател

Основната част на полюса на превключвателя (фиг. 1.2) е цилиндър 1. За превключватели с номинален ток 1000A тези цилиндри са направени от месинг. Цилиндрите на превключвателите за номинален ток 630A са изработени от стомана и имат надлъжен немагнитен шев. Към всеки цилиндър са заварени две скоби за закрепването му към опорните изолатори и корпус 10 с пробка за пълнене на масло 11 и индикатор за масло 15. Корпусът служи като допълнителен

  • Изследване на влиянието на несинусоидалността на захранващото напрежение, дължаща се на широчинно-импулсна модулация, върху енергийните характеристики на асинхронни двигатели
      • Технологии и средства за механизация на селското стопанство
      • Електротехника и електрообзавеждане в селското стопанство
      • Технологии и средства за поддръжка в селското стопанство

    480 търкайте. | 150 UAH | $7,5 ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Теза - 480 рубли, доставка 10 минути 24 часа в денонощието, седем дни в седмицата и празници

    Рижков Александър Викторович Анализ и избор на рационални конструкции на цилиндричен линеен двигател с магнитоелектрично възбуждане: дисертация... кандидат на техническите науки: 05.09.01 / Рижков Александър Викторович; [Място на защита: Воронеж. състояние техн. un-t].- Воронеж, 2008.- 154 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/404

    Въведение

    Глава 1 Анализ на теоретичните и конструктивни насоки за развитие на електрически машини за линейно движение 12

    1.1 Специфични характеристики на конструктивните изпълнения на линейни електрически машини 12

    1.2 Анализ на разработения дизайн на цилиндричен линеен електродвигател 26

    1.3 Преглед на практиките за проектиране на линейни машини 31

    1.4 Моделиране на електромагнитни процеси на базата на метода на крайните елементи 38

    1.5 Целта на работата и целите на изследването 41

    Глава 2 Алгоритъм за електромагнитно изчисление за безконтактен цилиндричен линеен постояннотоков двигател 43

    2.1 Постановка на проблема 43

    2.2 Анализ на цилиндричен линеен постояннотоков двигател с надлъжно-радиален дизайн на магнитната система 45

    2.3 Алгоритъм за електромагнитно изчисляване на цилиндричен линеен постояннотоков двигател 48

    2.4 Оценка на топлинното състояние на цилиндричен линеен двигател 62

    Глава 3 Симулация и избор на рационални набори от изходни параметри на цилиндричен линеен постояннотоков двигател 64

    3.1 Линеен синтез цилиндричен двигателпостоянен ток въз основа на критериите за максимална специфична тяга, енергийни характеристики 64

    3.2 Моделиране с крайни елементи на цилиндричен линеен постояннотоков двигател 69

    3.2.1 Описание на входните данни за моделиране 69

    3.2.2 Анализ на резултатите от симулацията 78

    Глава 4 Практическа реализация и резултати от експериментални изследвания на цилиндрични линейни двигатели 90

    4.1 Моделни образци на цилиндрични линейни постояннотокови двигатели 90

    4.1.1 Структурни компоненти на архитектурата на линейния двигател 90

    4.1.2 Моделна реализация на цилиндрични линейни двигатели 95

    4.1.3 Цилиндрична структура на контролния блок линеен електродвигател 96

    4.2 Резултати от експериментални изследвания на разработените варианти на цилиндрични линейни електродвигатели 100

    4.2.1 Изследване на термичното състояние на линеен двигател 101

    4.2.2 Експериментални изследвания на индукцията в междината на прототипи на линейни двигатели 103

    4.2.3 Изследвания на електромагнитната теглителна сила на задържане срещу тока в намотката 107

    4.2.3 Изследване на зависимостта на теглителната сила на разработените линейни електродвигатели от размера на преместването на подвижната част 110

    4.2.3 Механични характеристикиразработени образци на линейни двигатели 118

    Констатации 119

    Заключение 120

    Литература 122

    Приложение А 134

    Приложение Б 144

    Приложение Б 145

    Въведение в работата

    Уместност на темата.

    В момента цилиндричните линейни двигатели стават все по-често срещани като задвижващи механизми за електрически задвижвания. със специално предназначениереализирани в рамките на електрически комплекси, използвани по-специално в космическите и медицинските технологии. В същото време наличието на директно директно действие на изпълнителния орган в цилиндричните линейни двигатели определя тяхното предимство пред плоските линейни двигатели. Това се дължи на отсъствието на едностранни притегателни сили, както и на по-ниската инерционност на движещата се част, което определя високите им динамични качества.

    Трябва да се отбележи, че в областта на разработването на инструменти за анализ на конструктивните варианти на линейни двигатели има положителни резултати, получени както от местни (Волдек А.И., Свечарник Д.В., Веселовски О.Н., Коняев А.Ю., Сарапулов Ф.Н. ), така и от чуждестранни изследователи (Yamamura, Wang J., Jewell Geraint W., Howe D.). Тези резултати обаче не могат да се считат за основа за създаване на универсални инструменти, които позволяват избор на оптимални конструктивни опции за линейни електродвигатели по отношение на конкретна област на обекта. Това налага допълнителни изследвания в областта на проектирането на специални линейни двигатели с цилиндрична архитектура, за да се получат рационални варианти на проектиране, които са обектно-ориентирани.

    По този начин, въз основа на гореизложеното, актуалността на изследователската тема е продиктувана от необходимостта от допълнителни изследвания, насочени към разработване на инструменти за моделиране и анализ на цилиндрични линейни двигатели с магнитоелектрично възбуждане, за да се получат рационални конструктивни решения.

    Предметът на дисертационното изследване съответства на едно от основните научни направления на VPO "Voronezh State Technical University" Изчислителни системи и софтуерни и хардуерни електрически комплекси (Разработване и изследване на интелигентни и информационни технологии за проектиране и управление на сложни индустриални комплекси и системи. GB NIR № 2007.18).

    Цел и задачи на изследването. Целта на работата е да се създаде набор от инструменти за анализ на конструкциите на цилиндрични линейни постояннотокови двигатели с магнитоелектрично възбуждане, позволяващи избор на техните рационални варианти, насочени към използване в рамките на електрически задвижвания със специално предназначение, реализиращи граничните стойности на специфичните енергийни показатели и нивото на динамичните свойства.

    В съответствие с тази цел в работата бяха поставени и решени следните задачи:

    анализ на рационални конструкции на цилиндрични линейни двигатели с постоянен ток, които осигуряват в рамките на електрически задвижвания със специално предназначение граничните стойности на специфични енергийни показатели;

    извършване на теоретични изследвания на процесите, протичащи в линейни безконтактни постояннотокови двигатели, като основа за конструиране на алгоритъм за електромагнитно изчисляване на цилиндричен линеен електродвигател;

    разработване на алгоритъм за електромагнитно изчисление, като се вземат предвид особеностите, причинени от архитектурата на магнитните системи на цилиндричен линеен двигател;

    разработване на структури на модели с крайни елементи за анализ на електромагнитни процеси във връзка с условията на цилиндричен линеен двигател;

    Провеждане на експериментални изследвания на прототипи, под
    потвърждаване на адекватността на аналитичните модели и разработения алгоритъм
    MA Design Цилиндрични линейни двигатели.

    Изследователски методи. INВ работата са използвани методи на теория на полето, теория на електрическите вериги, теория на дизайна на електрически машини, изчислителна математика, физически експеримент.

    Научна новост. В работата са получени следните резултати, които се отличават с научна новост:

    конструкцията на магнитната верига на цилиндричен линеен постояннотоков двигател с аксиално намагнитване постоянни магнитикато част от магнитна система с радиална посока на намагнитване, характеризираща се с нова архитектура за изграждане на подвижната част на линеен електродвигател;

    е разработен алгоритъм за изчисляване на цилиндричен линеен постояннотоков двигател с аксиално намагнетизирани постоянни магнити като част от магнитна система с радиална посока на намагнитване, която се различава с отчитане на особеностите, дължащи се на архитектурата на изграждане на подвижната част на цилиндричен линеен електродвигател;

    разработени са структури на модели с крайни елементи, които се отличават със специален набор от гранични условия в крайните зони;

    Разработени са препоръки за избор на рационални конструктивни решения, насочени към подобряване на специфичните енергийни характеристики и динамични качества на цилиндрични линейни двигатели с постоянен ток въз основа на количествени данни от числени изчисления, както и резултати от експериментални изследвания на прототипи.

    Практическата значимост на работата. Практическата стойност на дисертационния труд е:

    Алгоритъм за проектиране на цилиндрични линейни двигатели
    ниска мощност;

    модели с крайни елементи в двумерния анализ на цилиндрични линейни двигатели, които позволяват сравняване на специфичните характеристики на двигатели с различни конструкции на магнитни системи;

    Предложените модели и алгоритъм могат да се използват като математическа основа за създаване специални средстваприложено софтуерсистеми за автоматизирано проектиране на безконтактни постояннотокови двигатели.

    Внедряване на резултатите от работата. Получените теоретични и експериментални резултати от дисертационния труд са използвани в предприятието "Научноизследователски институт по механотроника - Алфа" при извършване на изследователска работа "Изследване на начини за създаване на съвременни високоресурсови мехатронни задвижващи механизми с различни видове движение във варианти с цифрови информационен канал и безсензорно управление при идентифицирането на фазовите координати, интегрирани в устройствата на космическите животоподдържащи системи (SC)“, R&D „Изследване на начини за създаване на „интелигентни“ електрически задвижвания с линейно движение с векторно управление на състоянието за системи за автоматизация на космически кораби“, R&D „Изследване и разработване на интелигентни мехатронни линейни прецизни задвижващи устройства с нетрадиционна модулна схема за промишлено, медицинско и специално оборудване от ново поколение”, както и въведени в учебния процес на катедра „Електромеханични системи и електроснабдяване” на ДПУ Институция за висше професионално образование „Воронежки държавен технически университет“ в лекционен курс"Специални електрически машини".

    Апробация на работата. Основните положения на дисертационния труд бяха докладвани на регионалната научно-техническа конференция „Нови технологии в научните изследвания, проектирането, управлението, производството“

    (Воронеж 2006, 2007), в междууниверситетската студентска научна и техническа

    конференция "Приложни проблеми на електромеханиката, енергетиката, електрониката" (Воронеж, 2007 г.), на Всеруската конференция "Нови технологии в изследванията, проектирането, управлението, производството" (Воронеж, 2008 г.), на международната школа-конференция " Висока технологияЕнергоспестяване” (Воронеж, 2008 г.), на I Международна научно-практическа конференция „Младежта и науката: реалност и бъдеще” (Невинномисск, 2008 г.), в Научно-техническия съвет на „Научно-изследователски и проектантски институт по механотроника-Алфа” (Воронеж, 2008 г.), на научни и технически конференции на преподавателите и студентите от катедрата по автоматизация и информатика в техническите системи на VSTU (Воронеж, 2006-2008 г.). Освен това резултатите от дисертацията са публикувани в сборниците с научни трудове „Електротехнически комплекси и системи за управление“, „Приложни проблеми на електромеханиката, енергетиката, електрониката“ (Воронеж, 2005-2007 г.), в списание „Електротехнически комплекси и контрол системи" (Воронеж, Русия). Воронеж 2007-2008), в Бюлетин на Воронежския държавен технически университет (2008).

    Публикации. 11 публикации по темата на дисертацията научни трудове, включително 1 - в публикации, препоръчани от Висшата атестационна комисия на Руската федерация.

    Структура и обхват на работата. Дисертационният труд се състои от увод, четири глави, заключение, списък с използвана литература от 121 заглавия, материалът е представен на 145 страници и съдържа 53 фигури, 6 таблици и 3 приложения.

    В първа главапрегледани и анализирани състояние на техникатав областта на разработването на линейни електродвигатели с директно действие. Класификацията на линейните електродвигатели с директно действие се извършва според принципа на работа, както и според основните проекти. Разгледани са въпросите на теорията на разработването и проектирането на линейни двигатели, като се вземат предвид характеристиките на линейната машина. Използването на метода на крайните елементи като съвременен инструмент за проектиране на сложни електрически съоръжения

    механични системи. Поставя се целта на работата и се формулират изследователските задачи.

    Във втората главаразглеждат се въпросите за формирането на методология за проектиране на безконтактни цилиндрични линейни двигатели с постоянен ток, представено е електромагнитно изчисление на различни конструктивни реализации на магнитните системи на линеен двигател, съдържащи следващи стъпки: избор на основни размери, изчисление на мощността; изчисляване на машинната константа; определяне на топлинни и електромагнитни натоварвания; изчисляване на данни за навиване; изчисляване на електромагнитна теглителна сила; изчисляване на магнитната система, избор на размери на постоянни магнити. Направено е прогнозно изчисление на процеса на топлообмен на линеен електродвигател.

    В трета глдадени са изразите на универсалния оптимизационен критерий, който позволява да се изпълни сравнителен анализ DC и AC двигатели с малка мощност, съобразени с изискванията за енергия и скорост. Формирани са положенията на методологията за моделиране на цилиндричен линеен двигател с постоянен ток по метода на крайните елементи, определени са основните допускания, върху които е изграден математическият апарат за анализ на модели на тези видове двигатели. Получени са двумерни крайноелементни модели за цилиндричен линеен двигател за различни конструкции на движещата се част: с псевдорадиално намагнитване на сегментни магнити върху пръта и с аксиално намагнетизирани магнити-шайби.

    В четвърта глпредставена е практическа разработка на образци на цилиндрични линейни синхронни двигатели, показана е схемна реализация на блок за управление на цилиндричен линеен двигател. Изтъкнати са принципите на управление на посочения електродвигател. Резултатите от експериментални изследвания на цилиндричен линеен синхронен двигател с различен дизайн на магнитната система на движещата се част, включително: изследвания на топлинните режими на електродвигателя,

    зависимост на теглителната сила на електродвигателя от токове и преместване. Извършено е сравнение на резултатите от моделирането по метода на крайните елементи с физически експеримент, извършена е оценка на получените параметри на линеен двигател със съвременното техническо ниво.

    В заключение са представени основните резултати от проведените теоретични и експериментални изследвания.

    Анализ на разработения дизайн на цилиндричен линеен електродвигател

    Линейно електрическо задвижване с векторно управление на състоянието налага редица специфични изисквания към дизайна и работата на CLSD. Енергийният поток от мрежата през управляващото устройство влиза в намотката на котвата, което осигурява правилната последователност на взаимодействие между електромагнитното поле на намотката и полето на постоянните магнити на движещия се прът в съответствие с адекватни закони за превключване. Ако върху пръта е разположен постоянен магнит с висока коерцитивност, тогава реакцията на котвата практически не изкривява основния магнитен поток. Качеството на електромеханичното преобразуване на енергия се определя не само от рационално избрана магнитна система, но и от съотношението на енергийните параметри на марката магнит и линейното натоварване на намотката на котвата на статора. Изчисляването на електромагнитното поле на FEM и търсенето на рационален дизайн на електрическата машина чрез метода на числения експеримент, насочен с помощта на получения критерий за оптимизация, позволява да се направи това с минимални разходи.

    Като се вземат предвид съвременните изисквания за ресурс, диапазон на регулиране и позициониране, оформлението на CLSD е изградено според класическия принцип на динамично взаимодействие на магнитния поток на възбуждане на движещия се прът с магнитния поток на намотката на котвата на безслотовия статор.

    Предварителният технически анализ на разработения проект позволи да се установи следното:

    Проблемът с енергията на двигателя зависи от броя на фазите и превключващата верига на намотката на котвата, докато формата на полученото магнитно поле във въздушната междина и формата на напрежението, подадено към фазите на намотката, играят важна роля;

    Върху подвижния прът има редкоземни постоянни магнити с псевдорадиална структура на намагнитване, всеки от които се състои от шест сегмента, комбинирани в куха цилиндрична структура;

    В разработения дизайн е възможно да се осигури технологичното единство на работния механизъм и пръта CLSD;

    Носещите опори с оптимизирани коефициенти на натоварване осигуряват необходимата граница на качеството по отношение на нивото на гарантирано време на работа и диапазона на регулиране на скоростта на движение на пръта;

    Възможността за прецизно сглобяване с минимални допуски и осигуряване на необходимата селективност на свързващите повърхности на части и възли ви позволява да увеличите експлоатационния живот;

    Възможността за комбиниране на транслационни и ротационни типове движение в една геометрия на двигателя ви позволява да разширите неговата функционалност и да разширите обхвата.

    Котвата TsLSD е цилиндър, изработен от мека магнитна стомана, тоест има дизайн без прорези. Магнитната верига на арматурното ярем е направена от шест модула - втулки, припокрити и изработени от стомана 10 GOST 1050-74. Втулките имат отвори за изходните краища на намотките на двуфазната намотка на котвата. Втулките, събрани в пакет, по същество образуват ярем за провеждане на основния магнитен поток и получаване на необходимата стойност на магнитна индукция в общата немагнитна работна междина. Безслотовият дизайн на арматурата е най-обещаващият по отношение на осигуряването на еднаквост на висока скорост в областта на минималните стойности на диапазона на линейно регулиране на скоростта, както и точността на позициониране на подвижния прът (няма пулсации на електромагнитна теглителна сила на реда на зъбите в немагнитната междина). Намотките на арматурната намотка са с барабанна форма, навивките на намотката са направени от тел със самоспечена изолация PFTLD или с емайлова изолация PETV GOST 7262-54, импрегнирана с термореактивно съединение на базата на епоксидна смола, навита върху алуминиева рамка с твърда форма и предназначена за температури до 200 C. След формоване и полимеризация на импрегниращата смес, намотката е твърд монолитен възел. Носещите щитове се сглобяват заедно с модули на анкерни скоби. Корпусите на лагерните щитове са изработени от алуминиева сплав. В корпусите на лагерните щитове са монтирани бронзови втулки.

    Според резултатите от патентното търсене бяха идентифицирани две конструктивни изпълнения на магнитни системи, които се различават главно в магнитната система на подвижната част на цилиндричния линеен двигател.

    Подвижният прът на основния дизайн на електродвигателя съдържа редкоземни постоянни магнити N35, между които са монтирани неферомагнитни разделителни шайби, има 9 полюса (от които не повече от 4 са покрити в активната дължина на машината). Конструкцията на машината осигурява балансиране на магнитното поле от постоянни магнити, за да се намали първичният надлъжно-ръбов ефект. Магнитите с висока коерцитивност осигуряват необходимото ниво на индукция във въздушната междина. Постоянните магнити са защитени от неферомагнитна втулка, която осигурява функциите на водач и има желаните свойства на плъзгащата повърхност. Материалът на направляващата втулка трябва да бъде неферомагнитен, т.е. втулката не трябва да екранира магнитното поле на намотката и магнитните модули, чието свързване на потока трябва да бъде максимално. В същото време ръкавът трябва да има указаното механични свойства, гарантиращи висок експлоатационен живот и ниско ниво на механични загуби от триене в линейните лагери. Предлага се да се използва устойчива на корозия и топлоустойчива стомана като материал на ръкава.

    Трябва да се отбележи, че увеличаването на специфичните енергийни характеристики обикновено се постига чрез използването на постоянни магнити с висока магнитна енергия, по-специално от сплави с редкоземни метали. Понастоящем преобладаващата част от най-добрите продукти използват магнити от неодим - желязо - бор (Nd-Fe-B) с добавки от материали като диспрозий, кобалт, ниобий, ванадий, галий; и т.н. Добавянето на тези материали води до подобряване на стабилността на магнита от температурна гледна точка. Тези модифицирани магнити могат да се използват до +240C.

    Тъй като втулките на постоянните магнити трябва да се намагнитват радиално, при производството им възникна технологичен проблем поради необходимостта от осигуряване на необходимия поток за намагнитване и малки геометрични размери. Редица разработчици на постоянни магнити отбелязват, че техните предприятия не произвеждат радиално намагнетизирани постоянни магнити от редкоземни материали. В резултат на това беше решено да се разработи втулка с постоянен магнит под формата на магнит - комплект от шест криволинейни призми - сегменти.

    Чрез разработване и след това сравняване на енергийните характеристики на магнитните системи, ние ще оценим енергийните възможности и също така ще разгледаме съответствието на производителността на електродвигателя с текущото техническо ниво.

    Диаграмата на цилиндричен линеен синхронен двигател с надлъжно радиална магнитна система е показана на фигура 1.8.

    В резултат на сравнение и анализ на нивото на енергийните показатели на две, разработени в хода на изследването, конструктивни реализации на магнитни системи, получени в резултат на физически експеримент, адекватността на аналитичните, числените методи за изчисляване и проектиране на типа на разглеждания линеен електродвигател ще бъде потвърдено в следващите раздели.

    Алгоритъм за електромагнитно изчисляване на цилиндричен линеен постояннотоков двигател

    Следните данни са основата за изчисляване на CLSD:

    Размери;

    Дължина на хода на движещата се част (прът)

    Синхронна скорост на пръта Vs, m/s;

    Критична (максимална) стойност на електромагнитната теглителна сила FT N;

    Захранващо напрежение /, V;

    Режим на работа на двигателя (продължителен, PV);

    Температурен диапазон заобикаляща среда AT,S;

    Версия на двигателя (защитен, затворен).

    В индуктивните електрически машини енергията на електромагнитното поле е концентрирана в работната междина и зъбната зона (в CLDPT с гладка арматура няма зъбна зона), така че изборът на обема на работната междина при синтеза на електрическата машина е от първостепенно значение.

    Специфичната плътност на енергията в работната междина може да се определи като отношение на активната мощност на машината Рg към обема на работната междина. Класическите методи за изчисляване на електрически машини се основават на избора на машинната константа SA (константата на Арнолд), която свързва основните конструктивни размери с допустимите електромагнитни натоварвания (съответстват на максималното топлинно натоварване)

    За да се осигури плъзгането на пръта, върху постоянни магнити се поставя втулка с дебелина Ar.Стойността на Ag зависи от технологичните фактори и се избира като минимално възможна.

    Линейната синхронна скорост на CLDPT пръта и еквивалентната синхронна скорост са свързани със съотношението

    За да се осигури необходимата стойност на теглителната сила с минимална стойност на времевата константа и липсата на фиксираща сила (намаляването й до приемлива стойност), се даде предпочитание на беззъб дизайн с възбуждане от постоянни магнити на базата на висока енергия твърди магнитни материали (неодим - желязо - бор). В този случай двигателят има работна междина, достатъчна за поемане на намотката.

    Основната задача на изчисляването на магнитната система е да се определят проектните параметри, които са оптимални по отношение на енергийните параметри, теглителната сила и други показатели, които осигуряват дадена стойност на магнитния поток в работната междина. В началния етап на проектиране най-важното е да се намери рационално съотношение между дебелините на гърба на магнита и намотката.

    Изчисляването на магнитна система с постоянни магнити е свързано с определяне на кривата на размагнитване и магнитната проводимост на отделните участъци. Постоянните магнити са нехомогенни, моделът на полето в междината е сложен поради ефекта на надлъжния ръб и потоците на разсейване. Повърхността на магнита не е еквипотенциална, отделните секции, в зависимост от позицията спрямо неутралната зона, имат неравномерни магнитни потенциали. Това обстоятелство затруднява изчисляването на изтичащата магнитна проводимост и изтичащия поток на магнита.

    За да опростим изчислението, ние приемаме предположението за уникалността на кривата на размагнитване и заместваме действителния поток на изтичане, който зависи от разпределението на MMF по височината на магнита, с изчисления, който преминава по цялата височина на магнита и напълно напуска повърхността на полюса.

    Съществуват редица графично-аналитични методи за изчисляване на магнитни вериги с постоянни магнити, от които методът на демагнетизиращия фактор, използван за изчисляване на директни магнити без армировка, е намерил най-голямо приложение в инженерната практика; методът на съотношението, използван за изчисляване на магнити с котва, както и методът на електрическа аналогия, използван за изчисляване на разклонени магнитни вериги с постоянни магнити.

    Точността на по-нататъшните изчисления до голяма степен зависи от грешките, свързани с определянето на състоянието на магнитите с полезна специфична енергия с z.opt, разработена от тях в немагнитна работна междина 8v. Последният трябва да съответства на максималния продукт на индукцията на полученото поле в работната междина и специфичната енергия на магнита.

    Разпределението на индукцията в работната междина на CLSD може да се определи най-точно в хода на крайноелементния анализ на конкретен изчислителен модел. В началния етап на изчислението, когато става въпрос за избор на определен набор от геометрични размери, данни за навиване и физични свойства на материалите, препоръчително е да се зададе средната ефективна стойност на индукцията в работната междина Bscp. Адекватността на задачата B3av в рамките на препоръчания интервал всъщност ще определи сложността на проверката на електромагнитното изчисление на машината по метода на крайните елементи.

    Използваните твърди магнитни редкоземни магнити на базата на редкоземни метали имат почти релейна крива на размагнитване, следователно в широк диапазон от промени в силата на магнитното поле стойността на съответната индукция се променя сравнително малко.

    За решаване на проблема за определяне на височината на магнитния сегмент обратно hM на първия етап от синтеза на CLSD се предлага следният подход.

    Описание на входните данни за моделиране

    В основата на електромагнитното изчисление числен методлежи модел, който включва геометрията на машината, магнитните и електрически свойства на нейните активни материали, режимни параметри и работни натоварвания. По време на изчислението се определят индукции и токове в участъците на модела. След това се определят сили и моменти, както и енергийни показатели.

    Изграждането на модел включва дефинирането на система от основни предположения, които установяват идеализирането на свойствата на физическите и геометричните характеристики на конструкцията и натоварванията, въз основа на които е изграден моделът. Конструкцията на машината, изработена от реални материали, има редица характеристики, включително несъвършенство на формата, дисперсия и нееднородност на свойствата на материалите (отклонение на техните магнитни и електрически свойства от установените стойности) и др.

    Типичен пример за идеализиране на реален материал е приписването на свойства на хомогенност към него. В редица дизайни на линейни двигатели такава идеализация е невъзможна, т.к това води до неправилни резултати от изчисленията. Пример е цилиндричен линеен синхронен двигател с неферомагнитен проводящ слой (втулка), в който електрическите и магнитните свойства се променят рязко при пресичане на границата между материалите.

    В допълнение към насищането, изходните характеристики на двигателя са силно повлияни от ефектите на повърхността и надлъжния ръб. В този случай една от основните задачи е да се зададат началните условия на границите на активните области на машината.

    По този начин моделът може да бъде надарен само с част от свойствата на реална структура, така че неговото математическо описание е опростено. Сложността на изчислението и точността на резултатите от него зависят от това колко добре е избран моделът.

    Математическият апарат за анализ на модели на цилиндрични линейни синхронни двигатели се основава на уравненията на електромагнитното поле и се основава на следните основни допускания:

    1. Електромагнитното поле е квазистационарно, тъй като токовете на изместване и забавянето на разпространението на електромагнитната вълна в областта на полето са незначителни.

    2. В сравнение с токовете на проводимост в проводниците, токовете на проводимост в диелектриците и конвекционните токове, които възникват, когато зарядите се движат заедно със средата, са незначителни и следователно последните могат да бъдат пренебрегнати. Тъй като токовете на проводимост, токовете на изместване и токовете на конвекция в диелектрика, запълващ празнината между статора и ротора, не се вземат предвид, скоростта на движение на диелектрика (газ или течност) в междината не се взема предвид. влияние върху електромагнитното поле.

    3. Големината на ЕМП на електромагнитната индукция е много по-голяма от ЕМП на Хол, Томпсън, контакт и т.н., поради което последният може да бъде пренебрегнат.

    4. Когато се разглежда полето в неферомагнитна среда, относителната магнитна проницаемост на тази среда се приема за единица.

    Следващият етап от изчислението е математическото описание на поведението на модела или изграждането на математически модел.

    Електромагнитното изчисление на FEM се състои от следните стъпки:

    1. Избор на типа анализ и създаване на геометрията на модела за FEA.

    2. Избор на типове елементи, въвеждане на свойства на материала, присвояване на свойства на материал и елемент на геометрични области.

    3. Разделяне на моделните области в мрежа с крайни елементи.

    4. Приложение към модела на гранични състояния и натоварвания.

    5. Избор на вида на електромагнитния анализ, настройка на опциите за решаване и числено решение на системата от уравнения.

    6. Използване на постпроцесорни макроси за изчисляване на интегралните стойности от интерес и анализиране на резултатите.

    Етапи 1-4 се отнасят за предпроцесорния етап на изчислението, етап 5 - за процесорния етап, етап 6 - за постпроцесорния етап.

    Създаването на модел с крайни елементи е трудоемка стъпка в изчисляването на FEM, т.к свързани с възпроизвеждането на възможно най-точната геометрия на обекта и описанието на физическите свойства на неговите региони. Обоснованото прилагане на натоварвания и гранични условия също създава определени трудности.

    Численото решение на системата от уравнения се извършва автоматично и при равни други условия се определя от хардуерните ресурси на използваната компютърна техника. Анализът на резултатите е донякъде улеснен от наличните инструменти за визуализация като част от използвания софтуер (PS), но това е един от най-малко формализираните етапи, който има най-голяма трудоемкост.

    Определени са следните параметри: комплексният векторен потенциал на магнитното поле A, скаларният потенциал Ф, големината на индукцията на магнитното поле B и силата H. Използван е анализ на променящите се във времето полета, за да се установи ефектът на вихровото поле. токове в системата.

    Решение (7) за случая на променлив ток има формата на комплексен потенциал (характеризиран с амплитуда и фазов ъгъл) за всеки възел на модела. Магнитната пропускливост и електрическата проводимост на материала на площта могат да бъдат определени като константа или като функция на температурата. Използваните PS правят възможно прилагането на подходящите макроси на етапа на постпроцесора за изчисляване на серията най-важните параметри: енергия на електромагнитното поле, електромагнитни сили, плътност на вихровия ток, загуби на електрическа енергия и др.

    Трябва да се подчертае, че в хода на моделирането с крайни елементи основната задача е да се определи структурата на моделите: избор на крайни елементи със специфични основни функции и степени на свобода, описание на физическите свойства на материалите в различни области, определянето на приложените натоварвания, както и началните условия на границите.

    Както следва от основната концепция на FEM, всички части на модела са разделени на набори от крайни елементи, свързани помежду си във върхове (възли). Използват се крайни елементи от доста проста форма, в която параметрите на полето се определят с помощта на частични полиномиални апроксимиращи функции.

    Границите на крайните елементи в двумерния анализ могат да бъдат частично линейни (елементи от първи ред) или параболични (елементи от втори ред). Частично линейните елементи имат прави страни и възли само в ъглите. Параболичните елементи могат да имат междинен възел по протежение на всяка от страните. Благодарение на това страните на елемента могат да бъдат криволинейни (параболични). При равен брой елементи параболичните елементи дават по-голяма точност на изчисленията, тъй като те по-точно възпроизвеждат криволинейната геометрия на модела и имат по-точни функции на формата (апроксимиращи функции). Въпреки това, изчислението с помощта на крайни елементи от висок порядък изисква големи хардуерни ресурси и повече компютърно време.

    Има голям брой използвани видове крайни елементи, сред които има елементи, които се конкурират помежду си, докато за различни моделиняма математически обосновано решение как да се раздели площта по-ефективно.

    Тъй като за изграждане и решаване на разглежданите дискретни модели се използва компютър поради голямото количество обработвана информация, важно е условието за удобство и простота на изчисленията, което определя избора на допустимите частично-полиномиални функции. В този случай от първостепенно значение става въпросът за точността, с която те могат да приближат желаното решение.

    В разглежданите проблеми неизвестните са стойностите на векторния магнитен потенциал А във възлите (върховете) на крайните елементи на съответните области на конкретна машинна конструкция, докато теоретичните и числените решения съвпадат в централната част на крайния елемент, така че максималната точност на изчисляване на магнитните потенциали и плътностите на тока ще бъде в центъра на елемента.

    Структурата на блока за управление на цилиндричен линеен двигател

    Блокът за управление реализира софтуерни алгоритми за управление на линейно електрическо задвижване. Функционално блокът за управление е разделен на две части: информационна и захранваща. Информационната част съдържа микроконтролер с входно/изходни вериги за дискретни и аналогови сигнали, както и схема за обмен на данни с компютър. Силовата секция съдържа верига за преобразуване на PWM сигнали в напрежения на фазовата намотка.

    Електрическата схема на блока за управление на линейния двигател е представена в Приложение B.

    За захранване на информационната част на блока за управление се използват следните елементи:

    Формиране на захранване със стабилизирано напрежение +15 V (захранване за микросхеми DD5, DD6): филтърни кондензатори СІ, С2, стабилизатор + 15 V, защитен диод VD1;

    Формиране на захранване със стабилизирано напрежение от +5 V (захранване за микросхеми DD1, DD2, DD3, DD4): резистор R1 за намаляване на топлинните натоварвания на стабилизатора, филтърни кондензатори C3, C5, C6, регулируем делител на напрежението на резистори R2, R3, изглаждащ кондензатор C4, регулируем стабилизатор +5 V.

    Конектор XP1 се използва за свързване на датчика за положение. Микроконтролерът се програмира през конектора XP2. Резистор R29 и транзистор VT9 автоматично генерират логически сигнал "1" във веригата за нулиране в режим на управление и не участват в работата на управляващия блок в режим на програмиране.

    HRZ конектор, DD1 чип, кондензатори C39, C40, C41, C42 прехвърлят данни между персоналния компютър и контролния блок в двете посоки.

    За формиране на обратна връзка по напрежение за всяка мостова верига се използват следните елементи: делители на напрежение R19-R20, R45-R46, усилвател DD3, филтриращи RC вериги R27, R28, C23, C24.

    Логическите схеми, реализирани с помощта на чипа DD4, позволяват да се реализира биполярно симетрично превключване на една фаза на двигателя, като се използва един PWM сигнал, подаван директно от щифта на микроконтролера.

    За прилагане на необходимите закони за управление на двуфазен линеен електродвигател се използва отделно генериране на токове във всяка намотка на статора (неподвижна част) с помощта на две мостови вериги, осигуряващи изходен ток до 20 A във всяка фаза при захранващо напрежение от 20 V до 45 V. Силовите превключватели се използват MOSFETs VT1-VT8 IRF540N от International Rectifier (САЩ), имащи сравнително ниско съпротивление изтичане-източник RCH = 44 mOhm, приемлива цена и наличието на домашен аналог 2P769 от VZPP ( Русия), произведени с приемане на OTK и VP.

    Специфични изисквания за параметрите на управляващия сигнал на MOSFET: необходимо е относително голямо напрежение порта-източник пълно включване MOSFET, за да се осигури бързо превключване, е необходимо да се промени напрежението на затвора за много кратко време (части от микросекунди), значителни токове на презареждане на входните капацитети на MOSFET, възможността за тяхната повреда, когато управляващото напрежение се намали в Режимът „включено“ като правило диктува необходимостта от използване на допълнителни елементи за кондициониране за входни управляващи сигнали.

    За бързо презареждане на входните капацитети на MOSFET, импулсният управляващ ток трябва да бъде приблизително 1A за малки устройства и до 7A за транзистори с висока мощност. Координирането на слаботокови изходи на микросхеми с общо предназначение (контролери, TTL или CMOS логика и др.) С порта с голям капацитет се извършва с помощта на специални импулсни усилватели (драйвери).

    Прегледът на драйверите позволи да се идентифицират два драйвера Si9978DW от Vishay Siliconix (САЩ) и IR2130 от International Rectifier (САЩ), които са най-подходящи за управление на MOS транзисторен мост.

    Тези драйвери имат вградена защита от ниско напрежение за транзистори, като същевременно осигуряват необходимото захранващо напрежение на портите на MOSFET, съвместими са с 5V CMOS и TTL логика, осигуряват много бързи скорости на превключване, ниска мощностразсейване и може да работи в режим на зареждане (при честоти от десетки Hz до стотици kHz), т.е. не изискват допълнителни претеглени захранвания, което ви позволява да получите верига с минимален брой елементи.

    В допълнение, тези драйвери имат вграден компаратор за прилагане на верига за защита от свръхток и вградена верига за потискане на тока във външни MOSFET.

    Микросхемите IR2130 от International Rectifier DD5, DD6 бяха използвани като драйвери за управляващия блок, тъй като при равни други условия техническите условия са по-разпространени на руския пазар на електронни компоненти и има възможност за закупуване на дребно.

    Сензорът за ток на мостовата верига е реализиран с помощта на резистори R11, R12, R37, R38, избрани за прилагане на ограничаване на тока на ниво от 10 A.

    С помощта на токов усилвател, вграден в драйвера, резистори R7, R8, SW, R34, филтриращи RC вериги R6, C18-C20, R30, C25-C27, Обратна връзкавърху фазовите токове на електродвигателя. Оформлението на прототипния панел на блока за управление на линейно електрическо задвижване с директно действие е показано на фигура 4.8.

    За реализиране на алгоритми за управление и бърза обработка на входящата информация като микроконтролер DD2 е използван цифровият микроконтролер AVR ATmega 32 от фамилията Mega, произведен от At-mel. Микроконтролерите от семейството Mega са 8-битови микроконтролери. Произведени са по CMOS технология с ниска мощност, която в комбинация с усъвършенствана RISC архитектура постига най-доброто съотношение производителност/мощност.

    Ново в сайта

    >

    Най - известен

    Автомобилен портал - Тунинг. Салон. Грижа за двигателя. Предаване. Колела.

    © 2023. .

    ПОПУЛЯРНИ РАЗДЕЛИ