Cilindrični linearni asinkroni motor u pogonu visokonaponske sklopke. CLD. Sustav upravljanja pogonom za Mitsubishi Electric EDM strojeve. Cilindrični linearni motor. Autorska prava za rukopis

Kao rukopis

Bazhenov Vladimir Arkadijevič

Cilindrični linearni asinkroni motor u visokom pogonunaponske sklopke

Specijalnost 05.20.02 – elektrotehnologije i elektroopreme u

disertacije za akademski stupanj

kandidat tehničkih znanosti

Iževsk 2012

Rad je izveden u saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi visokog stručnog obrazovanja "Iževska državna poljoprivredna akademija" (FSBEI HPE Izhevsk State Agricultural Academy)

Znanstveni voditelj: kandidat tehničkih znanosti, izvanredni profesor

Vladykin Ivan Revovich

Službeni protivnici: Vorobjev Viktor Andrejevič

Doktor tehničkih znanosti, prof

FSBEI HPE MSAU

ih. V.P. Gorjačkina

Bekmačev Aleksandar Jegorovič

kandidat tehničkih znanosti,

voditelj projekta

CJSC "Radiant-Elcom"

Vodeća organizacija:

Savezni državni proračun obrazovna ustanova visoko stručno obrazovanje "Čuvaška državna poljoprivredna akademija" (FGOU VPO Čuvaška državna poljoprivredna akademija)

Obrana će se održati" 28 » svibnja 2012. u 10 sati na sastanku disertacijskog vijeća KM 220.030.02 na Iževskoj državnoj poljoprivrednoj akademiji na adresi: 426069, Iževsk, ul. Studencheskaya, 11, soba. 2.

Disertacija se može naći u knjižnici Iževske državne poljoprivredne akademije.

Objavljeno na web stranici: www.izhgsha/ru

znanstveni tajnik

vijeće disertacije N.Yu. Litvinjuk

OPĆI OPIS RADA

Relevantnost teme. Prijenosom poljoprivredne proizvodnje na industrijsku osnovu značajno se povećavaju zahtjevi za razinom pouzdanosti napajanja.

Ciljani sveobuhvatni program za povećanje pouzdanosti napajanja poljoprivrednih potrošača /TsKP PN/ predviđa široko uvođenje opreme za automatizaciju ruralnih distribucijskih mreža 0,4 ... 35 kV, kao jedne od najvećih učinkovite načine postizanje ovog cilja. Program posebice uključuje opremanje distribucijskih mreža suvremenom sklopnom opremom i pogonskim uređajima za njih. Uz to se očekuje široka uporaba primarne rasklopne opreme koja je u pogonu.

Najrašireniji u ruralnim mrežama su uljni prekidači (OM) s opružnim i opružnim pogonima. Međutim, iz radnog iskustva je poznato da su VM diskovi jedan od najmanje pouzdanih elemenata distribucijski uređaji. To smanjuje učinkovitost složene automatizacije ruralnih električnih mreža. Na primjer, u studijama Sulimov M.I., Gusev V.S. Uočeno je da se u 30...35% slučajeva rad relejne zaštite i automatizacije (RPA) ne provodi zbog nezadovoljavajućeg stanja pogona. Štoviše, do 85% kvarova javlja se u 10...35 kV VM s opružnim pogonima. Istraživači Zul N.M., Palyuga M.V., Anisimov Yu.V. imajte na umu da se 59,3% kvarova automatskog ponovnog zatvaranja (AR) na temelju opružnih pogona događa zbog blok kontakata pogona i sklopke, 28,9% zbog mehanizama za uključivanje pogona i njegovo držanje u položaju uključeno. Nezadovoljavajuće stanje i potreba za modernizacijom i razvojem pouzdanih pogona zabilježena je u radovima A.V.Gritsenka, V.M.Cvyaka, V.S.Makarova, A.S.Oliničenka.

Slika 1 - Analiza kvarova u VM elektromotornim pogonima 6…35 kV

Postoje pozitivna iskustva u korištenju pouzdanijih elektromagnetskih pogona istosmjerne i izmjenične struje za 10 kV VM na trafostanicama za poljoprivredne svrhe. Solenoidni pogoni, kao što je navedeno u radu G. I. Melnichenka, povoljno se razlikuju od drugih tipova pogona u svojoj jednostavnosti dizajna. Međutim, budući da su pogoni s izravnim djelovanjem, oni troše više snage te zahtijevaju ugradnju glomazne baterije i punjač ili ispravljački uređaj s posebnim transformatorom snage 100 kVA. Zbog navedenog broja značajki, ovi pogoni nisu našli široku primjenu.

Analizirali smo prednosti i nedostatke različitih pogona za VM.

Nedostaci elektromagnetskih pogona istosmjerna struja: nemogućnost podešavanja brzine kretanja elektromagnetske jezgre koja se okreće, visoka induktivnost namota elektromagneta, što povećava vrijeme uključivanja na 3..5 s, ovisnost vučne sile o položaju jezgre, što dovodi do potreba za ručnom aktivacijom, akumulatorska baterija ili ispravljačka jedinica velike snage i njihovih velikih dimenzija i težine, koja zauzima do 70 m2 korisne površine itd.

Nedostaci elektromagnetskih izmjeničnih pogona: velika potrošnja energije (do 100...150 kVA), veliki presjek opskrbnih žica, potreba za povećanjem snage pomoćnog transformatora prema uvjetu dopuštenog pada napona, ovisnost snage na početni položaj jezgre, nemogućnost podešavanja brzine kretanja itd.

Nedostaci indukcijskog pogona ravnih linearnih asinkronih motora: velike dimenzije i težina, početna struja do 170 A, ovisnost (oštro smanjena) vučne sile o zagrijavanju trkača, potreba za visokokvalitetnim podešavanjem razmaka i složenost dizajna .

Gore navedeni nedostaci nedostaju kod cilindričnih linearnih asinkronih motora (CLAD) zbog njihove značajke dizajna te pokazatelji težine i veličine. Stoga predlažemo da ih koristimo kao element napajanja u pogonima tipa PE-11 za uljne prekidače, od kojih, prema Odsjeku za zapadni Ural Rostechnadzora u Republici Udmurt, danas postoji 600 tipova VMP-10 i 300 300 VMG- 35 vrsta u pogonu u bilanci energetskih poduzeća.

Na temelju navedenog formulira se sljedeće Cilj: povećanje učinkovitosti pogona visokonaponskih uljnih prekidača 6...35 kV, koji rade na temelju CLAD-a, omogućujući smanjenje štete od nedovoljne opskrbe električnom energijom.

Za postizanje ovog cilja postavljeni su sljedeći zadaci istraživanja:

1. Provesti preglednu analizu postojećih dizajna pogona za visokonaponske prekidače 6 ... 35 kV.
2. Razviti matematički model CLAD-a na temelju trodimenzionalnog modela za izračun karakteristika.
3. Odrediti parametre najracionalnije vrste pogona na temelju teorijskih i eksperimentalnih istraživanja.
4. Provesti eksperimentalna istraživanja karakteristika vuče 6...35 kV prekidača kako bi se potvrdila primjerenost predloženog modela postojećim standardima.
5. Razviti dizajn pogona za uljne sklopke 6...35 kV na temelju CLAD-a.
6. Provedite studiju izvedivosti o učinkovitosti korištenja CLAD-a za pogone uljnih prekidača od 6…35 kV.

Predmet proučavanja je: cilindrični linearni asinkroni elektromotor (CLAM) pogonskih uređaja sklopki u ruralnim distribucijskim mrežama 6...35 kV.

Predmet proučavanja: studija karakteristika vuče CLAD-a pri radu u uljnim prekidačima 6...35 kV.

Metode istraživanja. Teorijska proučavanja provedena su korištenjem osnovnih zakona geometrije, trigonometrije, mehanike, diferencijalnog i integralnog računa. Prirodna istraživanja provedena su s prekidačem VMP-10 uz korištenje tehničke i mjerne opreme. Eksperimentalni podaci obrađeni su u programu Microsoft Excel.

Znanstvena novost rada.

1. Predložena je nova vrsta pogona za uljne sklopke, što omogućuje povećanje pouzdanosti njihovog rada za 2,4 puta.
2. Razvijena je tehnika za izračunavanje karakteristika CLAD-a, koja, za razliku od ranije predloženih, omogućuje uzimanje u obzir rubnih učinaka distribucije magnetskog polja.
3. Utvrđeni su glavni projektni parametri i načini rada pogona za prekidač VMP-10, koji smanjuju manjak električne energije potrošačima.

Praktična vrijednost rada određeno sljedećim glavnim rezultatima:

1. Predložen je dizajn pogona za sklopke tipa VMP-10.
2. Razvijena je metoda za proračun parametara cilindričnog linearnog asinkronog motora.
3. Razvijena je metoda i program za proračun pogona koji omogućuju proračun pogona za sklopke sličnih izvedbi.
4. Određeni su parametri predloženog pogona za VMP-10 i slične.
5. Izrađen je i testiran laboratorijski uzorak pogona koji je omogućio smanjenje gubitaka pri prekidima napajanja.

Implementacija rezultata istraživanja.

Rad je izveden u skladu s planom istraživanja i razvoja Federalne državne proračunske obrazovne ustanove za visoko stručno obrazovanje, Chimeskh, registarski broj 02900034856 „Razvoj pogona za visokonaponske prekidače 6...35 kV.“ Rezultati rada i preporuke su prihvaćeni i korišteni u S-WPP Bashkirenergo (primljena je potvrda o implementaciji).

Rad se temelji na generalizaciji rezultata istraživanja provedenog samostalno iu suradnji sa znanstvenicima iz Savezne državne proračunske obrazovne ustanove visokog stručnog obrazovanja Čeljabinskog državnog agrarnog sveučilišta (Čeljabinsk), Specijalnog dizajnerskog tehnološkog biroa "Prodmash" ( Iževsk), Savezna državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Državne poljoprivredne akademije u Izhevsku.

Za obranu su iznesene sljedeće odredbe:

1. Vrsta pogona uljnih prekidača baziranih na CLAD.
2. Matematički model za proračun karakteristika CLAD-a, kao i vučne sile ovisno o izvedbi utora.
3. Metodologija i program za proračun pogona sklopki tipa VMG, VMP napona 10...35 kV.
4. Rezultati istraživanja predloženog dizajna pogona uljnih sklopki na temelju CLAD-a.

Provjera rezultata istraživanja. Glavne odredbe rada iznesene su i raspravljene na sljedećim znanstvenim i praktičnim konferencijama: XXXIII znanstvena konferencija posvećena 50. obljetnici instituta, Sverdlovsk (1990.); međunarodna znanstvena i praktična konferencija “Problemi razvoja energetike u uvjetima industrijskih transformacija” (Izhevsk, Savezna državna proračunska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Izhevsk State Agricultural Academy 2003); Regionalna znanstvena i metodološka konferencija (Iževsk, Iževska državna poljoprivredna akademija, 2004.); Aktualni problemi mehanizacije Poljoprivreda: materijali obljetničke znanstveno-praktične konferencije „Visoko agroinženjersko obrazovanje u Udmurtiji – 50 godina”. (Iževsk, 2005.), na godišnjim znanstvenim i tehničkim konferencijama nastavnika i osoblja Državne poljoprivredne akademije u Iževsku.

Publikacije o temi disertacije. Rezultati teorijskih i eksperimentalnih istraživanja ogledaju se u 8 objavljenih radova, uključujući: jedan članak objavljen u časopisu preporučenom od VIKS-a, dva deponirana izvješća.

Struktura i djelokrug rada. Disertacija se sastoji od uvoda, pet poglavlja, opći zaključci i prilozima, na 138 stranica glavnog teksta, sadrži 82 slike, 23 tablice i popis korištenih izvora iz 103 naslova i 4 priloga.

U uvodu se obrazlaže relevantnost rada, sagledava stanje problematike, svrha i ciljevi istraživanja te formuliraju glavne odredbe iznesene na obranu.

U prvom poglavlju Provedena je analiza izvedbe sklopnih pogona.

instalirano:

Temeljna prednost kombiniranja pogona s CLAD-om;

Potreba za daljnjim istraživanjem;

Ciljevi i zadaci disertacije.

U drugom poglavlju razmatraju se metode za izračunavanje CLAD.

Na temelju analize prostiranja magnetskog polja odabran je trodimenzionalni model.

CLAD namot općenito se sastoji od pojedinačnih zavojnica povezanih u seriju u trofaznom krugu.

Razmatramo CLAD s jednoslojnim namotom i simetričnim rasporedom sekundarnog elementa u rasporu u odnosu na jezgru induktora. Matematički model takvog LAD-a prikazan je na slici 2.

Napravljene su sljedeće pretpostavke:

1. Struja namota položena po dužini 2p, koncentriran je u beskonačno tankim strujnim slojevima smještenim na feromagnetskim površinama induktora i stvara čisto sinusoidalni putujući val. Amplituda je povezana poznatim odnosom s linearnom gustoćom struje i strujnim opterećenjem

, (1)

– stup;

m – broj faza;

W – broj zavoja u fazi;

I - efektivna vrijednost struje;

P - broj pari polova;

J - gustoća struje;

Kob1 – koeficijent namota osnovnog harmonika.

2. Primarno polje u području frontalnih dijelova aproksimira se eksponencijalnom funkcijom

(2)

Pouzdanost takve aproksimacije stvarnoj slici terena potvrđuju dosadašnja istraživanja, kao i eksperimenti na LAD modelu. U ovom slučaju moguća je zamjena L=2 s.

3. Početak fiksnog koordinatnog sustava x, y, z nalazi se na početku namotanog dijela naprednog ruba induktora (slika 2).

Uz prihvaćenu formulaciju problema n.s. namoti se mogu prikazati kao dvostruki Fourierov red:

Kob – koeficijent namota;

L je širina reaktivne sabirnice;

Ukupna duljina induktora;

– kut smicanja;

z = 0,5L – a – zona promjene indukcije;

n – harmonijski poredak po poprečnoj osi;

– poredak harmonika po uzdužnoj osi;

Nalazimo rješenje za vektorski magnetski potencijal struja. U području zračnog raspora A zadovoljava sljedeće jednadžbe:

Za VE jednadžbu 2, jednadžbe su:

(5)

Jednadžbe (4) i (5) rješavaju se metodom razdvajanja varijabli. Da bismo pojednostavili problem, prikazat ćemo samo izraz za normalnu komponentu indukcije u procjepu:

Slika 2 - Proračunski matematički model LAD-a bez uzimanja u obzir

raspodjela namota

(6)

Ukupna elektromagnetska snaga Sem, prenesena od primarnog dijela do raspora i SE, može se pronaći kao tok normalne Su komponente Pointing vektora kroz površinu y =

(7)

Gdje REm= ReSEm- aktivna komponenta, uzimajući u obzir mehaničku snagu P2 i gubitke u vjetroturbini;

QEm= jamSEm- reaktivna komponenta, uzima u obzir glavni magnetski tok i disipaciju u rasporu;

S- složeno, sučelja s S2 .

Vučna sila Fh i normalna sila Fna za LAD se određuje na temelju Maxwellovog tenzora napetosti.

(8)

(9)

Da biste izračunali cilindrični LIM, trebali biste postaviti L = 2c, broj harmonika duž poprečne osi n = 0, tj. u biti, rješenje se pretvara u dvodimenzionalno, duž X-Y koordinata. Osim toga, ova tehnika vam omogućuje da ispravno uzmete u obzir prisutnost masivnog čeličnog rotora, što je njegova prednost.

Postupak za izračunavanje karakteristika pri konstantnoj vrijednosti struje u namotu:

1. Vučna sila Fx(S) izračunata je pomoću formule (8);
2. Mehanička snaga

R2 (S) = Fx(S)=Fx(S) 21 (1 – S); (10)

1. Elektromagnetska snaga SEm(S) = PEm(S) + jQEm(S) izračunato prema izrazu, formula (7)
2. Gubici u bakru induktora

Rel.1= mI2 rf (11)

Gdje rf- aktivni otpor faznog namota;

1. Učinkovitost isključujući gubitke u čeličnoj jezgri

(12)

1. Faktor snage

(13)

gdje je modul impedancije serijskog ekvivalentnog kruga (slika 2).

(14)

- induktivni otpor propuštanja primarnog namota.

Tako je dobiven algoritam za proračun statičkih karakteristika LIM-a s kratkospojenim sekundarnim elementom, koji omogućuje uzimanje u obzir svojstava aktivnih dijelova konstrukcije na svakoj razdjelnici zuba.

Razvijeni matematički model omogućuje:

• Primijeniti matematički aparat za proračun cilindričnog linearnog asinkronog motora, njegovih statičkih karakteristika na temelju detaljnih nadomjesnih krugova električnog primara i sekundara te magnetskih krugova.
• Procijeniti utjecaj različitih parametara i izvedbe sekundarnog elementa na vučne i energetske karakteristike cilindričnog linearnog asinkronog motora.
• Rezultati proračuna omogućuju određivanje, u prvoj aproksimaciji, optimalnih osnovnih tehničko-ekonomskih podataka pri projektiranju cilindričnih linearnih asinkronih motora.

U trećem poglavlju "Proračun i teorijska istraživanja" rezultati numeričkih proračuna utjecaja različitih parametara i geometrijske dimenzije na pokazateljima energije i vuče CLAD-a korištenjem ranije opisanog matematičkog modela.

Induktor CLAD sastoji se od pojedinačnih podložaka smještenih u feromagnetskom cilindru. Geometrijske dimenzije podložaka induktora uzetih u proračunu prikazane su na sl. 3. Broj podložaka i duljina feromagnetskog cilindra određeni su brojem polova i brojem utora po polu i fazi namota CLAD induktora.

Parametri induktora (geometrija zubnog sloja, broj polova, razmak polova, duljina i širina), sekundarna struktura - vrsta namota, električna vodljivost G2 = 2 d2, kao i parametri povratnog magnetskog kruga bili su uzeti kao nezavisne varijable. Rezultati istraživanja prikazani su u obliku grafikona.

Slika 3 - Induktorski uređaj

1-Sekundarni element; 2-matica; 3-brtvena podloška; 4- zavojnica;

5-kućište motora; 6-namotaj, 7-podloška.

Za pogon prekidača koji se razvija jasno je definirano sljedeće:

1. Način rada koji se može okarakterizirati kao "pokretanje". Vrijeme rada je manje od sekunde (tv = 0,07 s), može biti ponovljenih pokretanja, ali ni u tom slučaju ukupno vrijeme rada ne prelazi sekundu. Posljedično, elektromagnetska opterećenja - linearno strujno opterećenje, gustoća struje u namotima može se uzeti znatno veća od onih prihvaćenih za stacionarne načine rada električnih strojeva: A = (25...50) 103 A/m; J = (4...7) A/mm2. Stoga se toplinsko stanje stroja ne može uzeti u obzir.
2. Napon napajanja namota statora U1 = 380 V.
3. Potrebna vučna sila Fx je 1500 N. U tom slučaju promjena sile tijekom rada treba biti minimalna.
4. Stroga ograničenja veličine: duljina Ls 400 mm; vanjski promjer statora D = 40…100 mm.
5. Indikatori energije (,cos) nisu bitni.

Stoga se problem istraživanja može formulirati na sljedeći način: za zadane dimenzije odrediti elektromagnetska opterećenja i vrijednost projektnih parametara LIM-a, osiguravajući potrebnu vučnu silu u rasponu 0,3 S 1 .

Na temelju formiranog istraživačkog problema, glavni pokazatelj LAD-a je vučna sila u području klizanja 0,3 S 1 . U ovom slučaju, vučna sila uvelike ovisi o konstrukcijskim parametrima (broj polova 2p, zračni raspor, debljina nemagnetskog cilindra d2 i njegovu specifičnu električnu vodljivost 2 , električna provodljivost 3 i magnetska permeabilnost 3 čelične šipke, koja djeluje kao povratni magnetski krug). Za određene vrijednosti navedenih parametara, vučna sila će biti jedinstveno određena linearnim strujnim opterećenjem induktora, što zauzvrat, U = konst ovisi o rasporedu zubnog sloja: broju utora po polu i fazi q, broj zavoja u svitku WDo i paralelne grane a.

Stoga se čini da je vučna sila LAD-a funkcionalna ovisnost

Fx= f(2r,, , d2 , 2 , 3 , 3 , q, Wk, A, a) (16)

Očito je da među ovim parametrima neki uzimaju samo diskretne vrijednosti ( 2p,, q, Wk,a), a broj tih vrijednosti je beznačajan. Na primjer, može se uzeti u obzir samo broj polova 2r=4 ili 2r=6; stoga vrlo specifične podjele polova = 400/4 = 100 mm i 400/6 = 66,6 mm; q = 1 ili 2; a = 1, 2 ili 3 i 4.

Kako se broj polova povećava, početna vučna sila značajno opada. Pad vučne sile povezan je sa smanjenjem polarnog podjela i magnetske indukcije u zračnom rasporu B. Stoga je optimalno 2r=4(slika 4).

Slika 4 - Vučne karakteristike CLAD-a ovisno o broju polova

Promjena zračnog raspora nema smisla, trebala bi biti minimalna prema uvjetima rada. U našoj verziji = 1 mm. Međutim, na Sl. Na slici 5 prikazana je ovisnost vučne sile o zračnom rasporu. Oni jasno pokazuju pad snage s povećanjem razmaka.

Slika 5. Karakteristike vuče CLAD-a pri različitim vrijednostima zračnog raspora ( =1,5 mm i=2,0 mm)

Istodobno se povećava radna struja ja a razina energije se smanjuje. Jedino se specifična električna vodljivost relativno slobodno mijenja 2 , 3 i magnetska permeabilnost 3 VE.

Promjena električne vodljivosti čeličnog cilindra 3 (Sl. 6) CLAD ima neznatan učinak na vučnu silu do 5%.

Slika 6.

električna vodljivost čeličnog cilindra

Promjena magnetske permeabilnosti čeličnog cilindra 3 (slika 7) ne dovodi do bitnih promjena vučne sile Fh=f(S). Pri radnom klizanju S=0,3 vučne karakteristike su iste. Polazna vučna sila varira unutar 3…4%. Stoga, uzimajući u obzir neznatan utjecaj 3 I 3 za vučnu silu CLAD-a, čelični cilindar može biti izrađen od mekog magnetskog čelika.

Slika 7. Vučne karakteristike CLAD-a pri različitim vrijednostima xmagnetska permeabilnost (3 =1000 0 I 3 =500 0 ) čelični cilindar

Iz analize grafičkih ovisnosti (sl. 5, sl. 6, sl. 7) slijedi zaključak: promjene vodljivosti čeličnog cilindra i magnetske permeabilnosti, ograničenje nemagnetskog raspora, nemoguće je postići konstantnost vučna sila Fx zbog njihovog malog utjecaja.

Slika 8. Vučne karakteristike CLAD-a pri različitim vrijednostima

električna vodljivost RE

Parametar s kojim možete postići konstantnu vučnu silu Fx= f(2r,, , d2 , 2 , 3 , 3 , q, Wk, A, a) CLAD je električna vodljivost 2 sekundarnog elementa. Slika 8 prikazuje opcije optimalne ekstremne vodljivosti. Eksperimenti provedeni na pilot postrojenju omogućili su nam da odredimo najprikladniju vodljivost unutar raspona =0,8·107 …1,2·107 Sm/m.

Slike 9...11 prikazuju ovisnosti F, ja,pri različitim vrijednostima broja zavoja u zavojnici namota CLAD induktora s oklopljenim sekundarnim elementima ( d2 =1 mm; =1 mm).

Slika 9. Ovisnost I=f(S) za različite vrijednosti broja

okreta u zavojnici

Slika 10. Ovisnost cos=f(S) Slika 11. Ovisnost= f(S)

Grafičke ovisnosti energetskih pokazatelja o broju okretaja u kašama su iste. To sugerira da promjena broja zavoja u zavojnici ne dovodi do značajne promjene ovih pokazatelja. To je razlog nedostatka pažnje prema njima.

Povećanje vučne sile (slika 12) kako se smanjuje broj zavoja u zavojnici objašnjava se činjenicom da se poprečni presjek žice povećava pri konstantnim vrijednostima geometrijskih dimenzija i koeficijentu punjenja utora induktora s bakrom i neznatnom promjenom vrijednosti gustoće struje. Motor u prekidačkim pogonima radi u načinu pokretanja manje od sekunde. Stoga je za pogon mehanizama s velikom početnom vučnom silom i kratkotrajnim načinom rada učinkovitije koristiti CLAD s malim brojem zavoja i velikim poprečnim presjekom žice namota induktora.

Slika 12. Karakteristike vuče CLAD-a pri različitim vrijednostima broja

zavoji statora

Međutim, s čestim aktiviranjem takvih mehanizama, potrebno je imati rezervu grijanja za motor.

Dakle, na temelju rezultata numeričkog eksperimenta korištenjem gore opisane metode izračuna, moguće je s dovoljnim stupnjem točnosti odrediti trend promjena električnih i vučnih pokazatelja za različite CLAP varijable. Glavni pokazatelj konstantnosti vučne sile je električna vodljivost premaza sekundarnog elementa 2. Mijenjajući ga unutar granica =0,8·107 …1,2·107 cm/m, možete dobiti potrebne vučne karakteristike.

Posljedično, za konstantnost CLAD potiska dovoljno je postaviti konstantne vrijednosti 2p,, , 3 , 3 , q, A, a. Tada se ovisnost (16) može transformirati u izraz

Fx= f(K2 ,Wk) (17)

Gdje K=f(2r,, , d2 , 3 , 3 , q, A, a).

U četvrtom poglavlju prikazana je metodologija provođenja eksperimenta ispitivane metode skretničkog pogona. Eksperimentalna istraživanja pogonskih karakteristika provedena su na visokonaponskom prekidaču VMP-10 (slika 13).

Slika 13. Eksperimentalna postavka.

Također u ovom poglavlju određen je inercijski otpor sklopke, koji se izvodi tehnikom prikazanom u grafičko-analitičkoj metodi, koristeći kinematski dijagram sklopka. Određene su karakteristike elastičnih elemenata. U isto vrijeme, dizajn uljnog prekidača uključuje nekoliko elastičnih elemenata koji se odupiru uključivanju prekidača i omogućuju akumulaciju energije za isključivanje prekidača:

1. Opruge za ubrzanje FPU;
2. Otpustite oprugu FPO;
3. Elastične sile koje stvaraju kontaktne opruge FKP.

Cjelokupni učinak opruga, koje se suprotstavljaju sili motora, može se opisati jednadžbom:

FOP(x)=FPU(x)+FPO(x)+FKP(X) (18)

Vlačna sila opruge općenito se opisuje jednadžbom:

FPU=kx+F0 , (19)

Gdje k- koeficijent krutosti opruge;

F0 - sila prednaprezanja opruge.

Za 2 ubrzavajuće opruge jednadžba (19) ima oblik (bez prednapona):

FPU=2 kgx1 (20)

Gdje kg- koeficijent krutosti opruge za ubrzavanje.

Sila okretne opruge opisana je jednadžbom:

FPO=k0 x2 +F0 (21)

Gdje k0 - krutost okidačke opruge;

x1 , X2 - kretanje;

F0 - sila predzatezanja opruge za okidanje.

Pretpostavlja se da je sila potrebna za svladavanje otpora kontaktnih opruga, zbog male promjene promjera utičnice, konstantna i jednaka

FKP(x)=FKP (22)

Uzimajući u obzir (20), (21), (22), jednadžba (18) ima oblik

FOP=kgx1 +k0 x2 +F0 +FKP (23)

Elastične sile koje stvaraju opruge za isključivanje, ubrzanje i kontaktne opruge određene su proučavanjem statičkih karakteristika uljnog prekidača.

FMornarica=f(U) (24)

Za proučavanje statičkih karakteristika sklopke izrađena je instalacija (slika 13). Napravljena je poluga sa sektorom kruga kako bi se eliminirale promjene duljine kraka pri promjeni kuta U pogonsko vratilo. Kao rezultat toga, kada se kut promijeni, krak primjene sile koji stvara vitlo 1 ostaje konstantan

L=f()=konst (25)

Za određivanje koeficijenata krutosti opruge kg, k0 , ispitane su sile otpora za uključivanje sklopke sa svake opruge.

Studija je provedena sljedećim redoslijedom:

1. Studija statičkih karakteristika u prisutnosti svih opruga z1 , z2 , z3 ;
2. Studija statičkih karakteristika u prisutnosti 2 opruge z1 I z3 (opruge za ubrzavanje);
3. Istražite statičke karakteristike u prisutnosti jedne opruge z2 (izlet proljeće).
4. Istražite statičke karakteristike u prisutnosti jedne ubrzavajuće opruge z1 .
5. Istražite statičke karakteristike u prisutnosti 2 opruge z1 I z2 (opruge za ubrzavanje i otpuštanje).

Dalje u četvrtom poglavlju provodi se određivanje elektrodinamičkih karakteristika. Pri prolasku struja kratkog spoja kroz krug sklopke nastaju značajne elektrodinamičke sile koje ometaju uključivanje i značajno povećavaju opterećenje pogonskog mehanizma sklopke. Proveden je proračun elektrodinamičkih sila koji je izveden grafičko-analitičkom metodom.

Standardnim metodama određen je i aerodinamički otpor zraka i hidrauličkog izolacijskog ulja.

Osim toga, određene su prijenosne karakteristike prekidača, koje uključuju:

1. Kinematička karakteristika h=f(v);
2. Prijenosna karakteristika osovine sklopke = f(1);
3. Prijenosna karakteristika poprečne poluge 1=f(2);
4. Prijenosna karakteristika h=f(xT)

gdje je in kut zakretanja pogonskog vratila;

1 – kut zakreta osovine sklopke;

2 – kut zakreta poprečne poluge.

U petom poglavlju Izvršena je procjena tehničke i ekonomske učinkovitosti korištenja CLAD-a u pogonima uljnih sklopki, koja je pokazala da korištenje pogona uljnih sklopki temeljenih na CLAD-u može povećati njihovu pouzdanost za 2,4 puta, smanjiti potrošnju električne energije za 3,75 puta, u usporedbi s uporabom starih pogona. Očekivani godišnji ekonomski učinak od uvođenja CLAD-a u pogone uljnih prekidača je 1063 rublja/off. s rokom povrata za kapitalna ulaganja kraćim od 2,5 godine. Korištenje CLAD-a omogućit će smanjenje nedostatka električne energije ruralnim potrošačima za 834 kWh po prekidaču u 1 godini, što će dovesti do povećanja profitabilnosti tvrtki za opskrbu energijom, što će iznositi oko 2 milijuna rubalja za Udmurtska republika.

ZAKLJUČCI

1. Određena je optimalna vučna karakteristika pogona uljnih sklopki koja omogućuje razvoj maksimalne vučne sile od 3150 N.
2. Predložen je matematički model cilindričnog linearnog asinkronog motora temeljen na trodimenzionalnom modelu koji omogućuje uzimanje u obzir rubnih učinaka raspodjele magnetskog polja.
3. Predložena je metoda za zamjenu elektromagnetskog pogona pogonom sa središnjim motornim pogonom, što omogućuje povećanje pouzdanosti za 2,7 puta i smanjenje štete od nedovoljne opskrbe električnom energijom energetskim tvrtkama za 2 milijuna rubalja.
4. Razvijen je fizikalni model pogona uljnih sklopki tipa VMP VMG za napone 6...35 kV i dat je njihov matematički opis.
5. Razvijen je i proizveden prototip pogona koji omogućuje implementaciju potrebnih parametara sklopke: brzina prebacivanja 3,8...4,2 m/s, brzina prebacivanja 3,5 m/s.
6. Na temelju rezultata istraživanja, Tehničke specifikacije i prebačen u Bashkirenergo za izradu radne projektne dokumentacije za modifikaciju niza niskouljnih prekidača tipa VMP i VMG.

Publikacije navedene u popisu viših povjerenstava za ovjeravanje i njima ekvivalentne:

1. Bazhenov, V.A. Poboljšanje pogona visokonaponskog prekidača. / V.A. Bazhenov, I.R. Vladykin, A.P. Kolomiets//Elektronički znanstveni i inovativni časopis “Engineering Bulletin of the Don” [Elektronički izvor]. - broj 1, 2012 str. 2-3. – Način pristupa: http://www.ivdon.ru.

Ostale publikacije:

1. Pjastolov, A.A. Razvoj pogona za visokonaponske prekidače 6…35 kV. /A.A. Pyastolov, I.N. Ramazanov, R.F. Yunusov, V.A. Bazhenov // Izvješće o znanstveno-istraživačkom radu (h. br. GR 018600223428 inv. br. 02900034856. – Čeljabinsk: CHIMESKh, 1990. – str. 89-90.
2. Yunusov, R.F. Razvoj linearnog električnog pogona za poljoprivredne svrhe. /R.F. Yunusov, I.N. Ramazanov, V.V. Ivanitskaja, V.A. Bazhenov // XXXIII znanstveni skup. Sažeci izvješća - Sverdlovsk, 1990., str.32-33.
3. Pjastolov, A.A. Pogon visokonaponskog uljnog prekidača. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A.// Informativni letak br. 91-2. – CNTI, Čeljabinsk, 1991. str. 3-4.
4. Pjastolov, A.A. Cilindrični linearni asinkroni motor. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A.// Informativni letak br. 91-3. – CNTI, Čeljabinsk, 1991. str. 3-4.
5. Bazhenov, V.A. Odabir skladišnog elementa za prekidač VMP-10. Aktualni problemi poljoprivredne mehanizacije: materijali jubilarne znanstveno-praktične konferencije „Visoko agroinženjersko obrazovanje u Udmurtiji - 50 godina.” / Iževsk, 2005. str. 23-25.
6. Bazhenov, V.A. Razvoj ekonomičnog pogona uljnog prekidača. Regionalna znanstvena i metodološka konferencija Izhevsk: Savezna državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Izhevsk State Agricultural Academy, Izhevsk, 2004. str. 12-14.
7. Bazhenov, V.A. Poboljšanje pogona prekidača ulja VMP-10. Problemi razvoja energetike u kontekstu industrijskih transformacija: Materijali međunarodnog znanstveno-praktičnog skupa posvećenog 25. obljetnici Fakulteta za elektrifikaciju i automatizaciju poljoprivrede i Zavoda za elektrotehniku ​​poljoprivredne proizvodnje. Izhevsk 2003, str. 249-250.

disertacija za stjecanje stupnja kandidata tehničkih znanosti

Predan za zapošljavanje 2012. Potpisano za objavu 24. travnja 2012.

Offsetni papir Times New Roman pismo Format 60x84/16.

Svezak 1 str. Naklada 100 primjeraka. Redni broj 4187.

Izdavačka kuća Savezne državne proračunske obrazovne ustanove visokog stručnog obrazovanja Iževske državne poljoprivredne akademije, Iževsk, ul. Studenčeskaja, 11

Specijalnost 05.09.03 - "Električni kompleksi i sustavi"

Disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti

Moskva – 2013 2

Rad je izveden na Zavodu za automatizirani električni pogon

Savezna državna proračunska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Nacionalno istraživačko sveučilište "MPEI".

Znanstveni direktor: doktor tehničkih znanosti, profesor Masandilov Lev Borisovich

Službeni protivnici: doktor tehničkih znanosti, profesor Katedre za elektromehaniku, Federalna državna proračunska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja, Nacionalno istraživačko sveučilište "MPEI"

Bespalov Viktor Yakovlevich;

Kandidat tehničkih znanosti, viši istraživač, glavni stručnjak podružnice "LiftAutoService" MSUE "MOSLIFT"

Chuprasov Vladimir Vasiljevič

Vodeća organizacija: Savezno državno unitarno poduzeće “Sveruski elektrotehnički institut nazvan po V.I. Lenjin"

Obrana disertacije održat će se 7. lipnja 2013. u 14 sati. 00 min. u dvorani M-611 na sastanku disertacijskog vijeća D 212.157.02 u Saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi za visoko stručno obrazovanje "Nacionalno istraživačko sveučilište "MPEI" na adresi: 111250, Moskva, Krasnokazarmennaya st., 13.

Disertacija se može pronaći u knjižnici Savezne državne proračunske obrazovne ustanove visokog stručnog obrazovanja "Nacionalno istraživačko sveučilište "MPEI".

Znanstveni tajnik disertacijskog vijeća D 212.157. Kandidat tehničkih znanosti, izvanredni profesor Tsyruk S.A.

OPĆI OPIS RADA

Relevantnost teme.

40–50% proizvodnih mehanizama ima radna tijela s translatornim ili povratnim gibanjem. Unatoč tome, trenutačno najveću primjenu u pogonima takvih mehanizama imaju elektromotori rotacijskog tipa, čija uporaba zahtijeva prisutnost dodatnih mehaničkih uređaja koji pretvaraju rotacijsko gibanje u translatorno gibanje: koljenasti mehanizam, vijak i matica, zupčanik i letva itd. U mnogim slučajevima ovi uređaji predstavljaju složene jedinice kinematičkog lanca, karakterizirane značajnim gubicima energije, što komplicira i poskupljuje pogon.

Korištenje odgovarajućeg linearnog analoga u pogonima s translatornim gibanjem radnog tijela umjesto motora s rotirajućim rotorom, koji daje izravno linearno gibanje, omogućuje nam uklanjanje prijenosnog mehanizma u mehaničkom dijelu električnog pogona. Time se rješava problem maksimalnog približavanja izvora mehaničke energije – elektromotora i aktuatora.

Primjeri industrijskih mehanizama u kojima se trenutno mogu koristiti linearni motori su: strojevi za dizanje, uređaji za klipno kretanje, na primjer, pumpe, sklopni uređaji, kolica za dizalice, vrata dizala itd.

Među linearnim motorima, najjednostavniji u dizajnu su linearni asinkroni motori (LAM), posebno cilindrični tip (CLAM), kojima su posvećene mnoge publikacije. U usporedbi s rotirajućim indukcijskim motorima (IM), CLAM-ove karakteriziraju sljedeće značajke: otvoreni magnetski krug, što dovodi do pojave uzdužnih rubnih učinaka, te značajna složenost teorije povezane s prisutnošću rubnih učinaka.

Korištenje LIM-ova u elektromotornim pogonima zahtijeva poznavanje njihove teorije, što bi omogućilo proračun kako statičkih modova tako i prijelaznih procesa. Međutim, do danas, zbog zapaženih značajki njihovih matematički opis ima vrlo složen izgled, što dovodi do značajnih poteškoća kada je potrebno izvršiti niz izračuna. Stoga je preporučljivo koristiti pojednostavljene pristupe analizi elektromehaničkih svojstava LIM-ova. Često se za proračune elektromotora s LIM-om bez dokaza koristi teorija koja je karakteristična za konvencionalne motore. U tim slučajevima izračuni su često povezani sa značajnim pogreškama.

Za proračune elektromagnetskih crpki tekućeg metala A.I. Voldek. razvijena je teorija koja se temelji na rješavanju Maxwellovih jednadžbi. Ova je teorija poslužila kao osnova za nastanak različitih metoda za proračun statičkih karakteristika CLAD-ova, među kojima se može izdvojiti dobro poznata metoda analognog modeliranja višeslojnih struktura.

Međutim, ova metoda ne dopušta proračun i analizu dinamičkih modova, što je vrlo važno za električne pogone.

Zbog činjenice da se bezzupčasti električni pogoni s CLAD-om mogu široko koristiti u industriji, njihovo istraživanje i razvoj su od značajnog teorijskog i praktičnog interesa.

Svrha disertacije je razvoj teorije cilindričnih linearnih asinkronih motora metodom analognog modeliranja višeslojnih konstrukcija i primjena te teorije na proračun statičkih i dinamičkih karakteristika električnih pogona, kao i razvoj frekvencijski kontrolirani električni pogon bez zupčanika sa središnjim motorom za automatska vrata koja se široko koriste u industriji.

Za postizanje ovog cilja disertacijski rad je postavio i riješio sljedeće: zadaci:

1. Odabir matematičkog modela CLAD-a i razvoj metodologije za određivanje generaliziranih parametara CLAD-a koji odgovaraju odabranom modelu, čijom uporabom proračuni statičkih i dinamičkih karakteristika daju prihvatljivo slaganje s eksperimentima.

2. Razvoj metodologije eksperimentalno određivanje CLAD parametri.

3. Analiza značajki primjene i razvoj elektromotornih pogona na sustavima FC-CLAD i TPN-CLAD za vrata dizala.

4. Razvoj varijanti bezzupčaničkog pogonskog mehanizma za klizna vrata kabine dizala s CLAD-om.

Metode istraživanja. Za rješavanje problema postavljenih u radu korišteni su: teorija električnih pogona, teorijske osnove elektrotehnike, teorija električnih strojeva, posebno metoda analognog modeliranja višeslojnih konstrukcija, modeliranje i razvoj osobnim računalo u specijaliziranim programima Mathcad i Matlab, eksperimentalne laboratorijske studije.

Valjanost i pouzdanost znanstvenih izjava i zaključaka potvrđuju rezultati eksperimentalnih laboratorijskih istraživanja.

Znanstvena novost rad je sljedeći:

Koristeći razvijenu metodu za određivanje generaliziranih parametara CLAM-a niske brzine, potkrijepljen je njegov matematički opis u obliku sustava jednadžbi, što omogućuje izvođenje različitih proračuna statičkih i dinamičkih karakteristika električnog pogona s ŠKOLJKA;

predložen je algoritam za eksperimentalnu metodu za određivanje parametara IM-a s rotirajućim rotorom i središnjim motorom, koju karakterizira povećana točnost obrade eksperimentalnih rezultata;

kao rezultat studija dinamičkih svojstava CLAD-a, otkriveno je da su prolazni procesi u CLAD-u karakterizirani mnogo manjim fluktuacijama nego u krvnom tlaku;

upotreba CLAD-a za pogon vrata dizala bez zupčanika omogućuje jednostavan rad u IF-CLAD sustavu za oblikovanje glatkih procesa otvaranja i zatvaranja vrata.

Glavni praktični rezultat disertacije je sljedeći:

razvijena je metoda za određivanje generaliziranih parametara CLAD-a niske brzine, koja omogućuje istraživanje i proračune tijekom rada i razvoja električnih pogona;

rezultati istraživanja niskofrekventnih CLAD-ova potvrdili su mogućnost minimiziranja potrebne snage frekvencijskog pretvarača kada se koristi u električnim pogonima bez zupčanika, što poboljšava tehničke i ekonomske pokazatelje takvih električnih pogona;

Rezultati istraživanja uređaja za centralno grijanje spojenog na mrežu preko pretvarača frekvencije pokazali su da kočioni otpornik i kočni ključ nisu potrebni za pokretanje vrata dizala, budući da motor za centralno grijanje nema regenerativni način kočenja u frekvenciji zona koja se koristi za rad pogona. Odsutnost kočionog otpornika i kočionog ključa omogućuje smanjenje troškova upravljanja vratima dizala s CLAD-om;

Za jednokrilna i dvokrilna klizna vrata kabine dizala razvijen je dijagram pogonskog mehanizma bez zupčanika, koji se povoljno ističe upotrebom cilindričnog linearnog asinkronog motora, karakteriziranog translatornim kretanjem pokretnog elementa, za izvođenje translatornog kretanja krila vrata.

Provjera rada. Glavni rezultati Radovi su razmatrani na sastancima Zavoda za automatizirani električni pogon Nacionalnog istraživačkog sveučilišta "MPEI", predstavljeni na 16. međunarodnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji studenata i diplomiranih studenata "Radioelektronika, elektrotehnika i energija" (Moskva, MPEI, 2010).

Publikacije. Na temu disertacije objavljeno je šest tiskanih radova, uključujući 1 u publikacijama koje preporučuje Viša komisija za ovjeru Ruske Federacije za objavljivanje glavnih rezultata disertacija za akademske stupnjeve doktora i kandidata znanosti, i 1 patent za korisni model je primljen.

Struktura i djelokrug rada. Disertacija se sastoji od uvoda, pet poglavlja, općih zaključaka i popisa literature. Broj stranica - 146, ilustracija - 71, broj naslova korištene literature - 92 na 9 stranica.

U uvodu obrazlaže se relevantnost teme disertacije, formulira se svrha rada.

U prvom poglavlju Prikazani su dizajni proučavanih CLAD-ova. Opisana je metoda za proračun statičkih karakteristika CLAD-a primjenom metode analognog modeliranja višeslojnih konstrukcija. Razmatran je razvoj bezzupčanika za vrata kabine dizala. Prikazana su svojstva postojećih elektromotornih pogona za vrata dizala i postavljeni zadaci istraživanja.

Metoda analognog modeliranja višeslojnih konstrukcija temelji se na rješavanju sustava Maxwellovih jednadžbi za različita područja linearnih asinkronih motora. Pri dobivanju osnovnih proračunskih formula uzima se pretpostavka da se induktor u uzdužnom smjeru smatra beskonačno dugim (ne uzima se u obzir učinak uzdužnog ruba). Pomoću ove metode statičke karakteristike CLAD-a određuju se pomoću formula:

gdje je d 2 vanjski promjer sekundarnog elementa CLAD-a.

Treba napomenuti da su proračuni statičkih karakteristika CLAD-a pomoću formula (1) i (2) glomazni, jer Ove formule uključuju varijable za određivanje kojih su potrebni mnogi međuizračuni.

Za dva CLAD-a s istim geometrijskim podacima, ali različitim brojem zavoja wf namota induktora (TSLAD 1 - 600, TSLAD 2 - 1692), njihove mehaničke i elektromehaničke karakteristike izračunate su pomoću formula (1) i (2) na f1 50 Hz, U1 220 V Rezultati proračuna za CLAD 2 prikazani su u nastavku na slici. 1.

Kod nas su u većini slučajeva neregulirani električni pogoni s relativno složenim mehanički dio s relativno jednostavnim električnim dijelom. Glavni nedostaci takvih pogona su prisutnost mjenjača i složen dizajn mehaničkog uređaja koji pretvara rotacijsko gibanje u translatorno gibanje, tijekom čijeg rada se javlja dodatna buka.

U vezi s aktivnim razvojem tehnologije pretvarača, pojavila se tendencija pojednostavljivanja kinematike mehanizama uz istodobno povećanje složenosti električnog dijela pogona korištenjem pretvarača frekvencije, uz pomoć kojih je postalo moguće formiraju željene putanje kretanja vrata.

Tako su se nedavno za vrata modernih dizala počeli koristiti podesivi električni pogoni koji omogućuju gotovo tiho, brzo i glatko kretanje vrata. Primjer je pogon varijabilne frekvencije za vrata. ruske proizvodnje s upravljačkom jedinicom tipa BUAD i asinkronim motorom, čija je osovina povezana s mehanizmom vrata putem klinastog remena. Prema brojnim stručnjacima, poznati podesivi pogoni, unatoč svojim prednostima u odnosu na neregulirane, također imaju nedostatke povezane s prisutnošću remenskog pogona i njihovom relativno visokom cijenom.

U drugom poglavlju razvijena je metodologija za određivanje generaliziranih parametara CLAD-a uz pomoć koje se opravdava njegov matematički opis u obliku sustava jednadžbi. Prikazani su rezultati eksperimentalnih istraživanja statičkih karakteristika CLAD-a. Analizirane su karakteristike CLAD-a s kompozitnim VE-ovima. Proučavana je mogućnost proizvodnje niskofrekventnih CLAD-ova.

Predlaže se sljedeći pristup proučavanju električnog pogona sa središnjim motorom i njegov matematički opis:

1) koristimo formule (1) i (2) dobivene metodom analognog modeliranja višeslojnih struktura za statičke karakteristike CLAD-a (mehaničke i elektromehaničke) i izračunavamo te karakteristike (vidi sliku 1);

2) na dobivenim karakteristikama izaberemo dvije točke za koje fiksiramo sljedeće varijable: elektromagnetsku silu, struju induktora i kompleksni fazni otpor za jednu od tih odabranih točaka (vidi.

3) vjerujemo da se statičke karakteristike CLAM-a također mogu opisati formulama (5) i (6), koje su dane u nastavku i odgovaraju ustaljenom stanju konvencionalnog asinkronog motora s rotirajućim rotorom i dobivene su iz njegovog diferencijala jednadžbe;

4) pokušat ćemo pronaći generalizirane parametre uključene u navedene formule (5) i (6) statičkih karakteristika pomoću dvije odabrane točke;

5) zamjenjujući pronađene generalizirane parametre u navedene formule (5) i (6), u potpunosti izračunavamo statičke karakteristike;

6) uspoređujemo statičke karakteristike iz odlomka i odlomka 5 (vidi sliku 2). Ako su te karakteristike dovoljno bliske jedna drugoj, tada se može tvrditi da matematički opisi CLAD (4) i AD imaju sličan oblik;

7) koristeći pronađene generalizirane parametre, moguće je zapisati i diferencijalne jednadžbe CLAD-a (4) i rezultirajuće formule za različite statičke karakteristike koje su prikladnije za proračune.

Riža. 1. Mehaničke (a) i elektromehaničke (b) karakteristike centralnog motora Približan matematički opis centralnog motora, koji je sličan odgovarajućem opisu konvencionalnih motora, u vektorskom obliku i u sinkronom koordinatnom sustavu ima sljedeći oblik: :

Koristeći rezultate rješavanja sustava (4) u ustaljenim režimima (pri v / const), dobivene su formule za statičke karakteristike:

Da bi se pronašli generalizirani parametri proučavanih CLAM-ova uključenih u (5) i (6), predlaže se korištenje dobro poznate metode eksperimentalnog određivanja generaliziranih parametara ekvivalentnog kruga u obliku slova T za IM s rotirajućim rotorom pomoću varijable dva stacionarna moda.

Iz izraza (5) i (6) slijedi:

gdje je k FI koeficijent neovisan o klizanju. Zapisujući relacije oblika (7) za dva proizvoljna slajda s1 i s2 i dijeleći ih jedan s drugim, dobivamo:

Uz poznate vrijednosti elektromagnetskih sila i struja induktora za dva klizanja, generalizirani parametar r određuje se iz (8):

Uz dodatno poznatu vrijednost jednog od klizanja, na primjer s1, vrijednost kompleksnog otpora Z f (s1) nadomjesnog kruga CLAD-a, formula za koju se također može dobiti rješavanjem sustava (4) u stacionarnom -modusi stanja, generalizirani parametri i s izračunavaju se kako slijedi:

Vrijednosti elektromagnetskih sila i struja induktora za dva klizača, kao i kompleksni otpor ekvivalentnog kruga CLAD-a za jedan od klizača, uključenih u (9), (10) i (11), predlažu se da odrediti metodom analognog modeliranja višeslojnih konstrukcija prema (1), (2) i (3).

Navedenim formulama (9), (10) i (11) izračunati su generalizirani parametri CLAD 1 i CLAD 2, pomoću kojih su dobiveni njihovi mehanički i elektromehanički parametri pomoću formula (5) i (6) na f1 50 Hz, U1 220 V karakteristike (za CLAD 2 prikazane su krivuljom 2 na slici 2). Također na Sl. Na slici 2 prikazane su statičke karakteristike CLAD 2, određene metodom analognog modeliranja višeslojnih konstrukcija (krivulja 1).

Riža. 2. Mehaničke (a) i elektromehaničke (b) karakteristike CLAD-a Iz grafikona na Sl. Slika 2 pokazuje da se krivulje 1 i 2 praktički podudaraju jedna s drugom, što znači da matematički opisi CPAP-a i BP-a imaju sličan oblik. Stoga je u daljnjim istraživanjima moguće koristiti dobivene generalizirane parametre CLAD-a, kao i jednostavnije i praktičnije formule za izračun karakteristika CLAD-a. Valjanost primjene predložene metode za izračun parametara CLAD također je dodatno eksperimentalno ispitana.

Mogućnost proizvodnje CLAD-ova s ​​niskim frekvencijama, tj. dizajniran za povećani napon i proizveden s povećanim brojem zavoja namota induktora. Na sl. Slika 3 prikazuje statičke karakteristike CLAD 1 (na f1 10 Hz, U1 55 V), CLAD 2 (na f1 10 Hz, U1 87 V) i niskofrekventnog CLAD (na f1 10 Hz i U1 220 V, krivulje 3) , čiji je broj zavoja namota induktora 2,53 puta veći od onih u TsLAD 2.

Od onih prikazanih na Sl. 3 grafikona pokazuju da s istim mehaničkim karakteristikama razmatranih CLAD-ova u prvom kvadrantu, TLAD 2 ima više od 3 puta manju struju induktora od TLAD 1, a niskofrekventni TLAD ima 2,5 puta manju od TLAD 2. Dakle, pretvara se pokazalo je da uporaba niskofrekventnog CLAD-a u električnom pogonu bez zupčanika omogućuje minimiziranje potrebne snage pretvarača frekvencije, čime se poboljšava tehnička i ekonomska izvedba električnog pogona.

1, sl. 3. Mehaničke (a) i elektromehaničke (b) karakteristike CLAD 1, U trećem poglavlju razvijena je metoda za eksperimentalno određivanje generaliziranih parametara CLAD-a koja se implementira na jednostavan način sa stacionarnim VE i omogućuje određivanje parametara CLAD-a, čiji su geometrijski podaci nepoznati. Prikazani su rezultati izračuna generaliziranih parametara CPAP-a i konvencionalnog krvnog tlaka navedenom metodom.

U eksperimentu, čiji je dijagram prikazan na Sl. 4, namoti motora (MA ili CLAD) spojeni su na istosmjerni izvor. Nakon što se sklopka K zatvori, struje u namotima mijenjaju se tijekom vremena od početne vrijednosti, određene parametrima kruga, do nule. U ovom slučaju, ovisnost struje u fazi A o vremenu bilježi se pomoću senzora struje DT i, na primjer, specijalizirane ploče L-CARD L-791 instalirane u osobnom računalu.

Riža. 4. Shema provođenja eksperimenta za određivanje parametara krvnog tlaka ili CLAP Kao rezultat matematičkih transformacija, dobivena je formula za ovisnost opadanja struje u fazi CLAP, koja ima oblik:

gdje su p1, p2 konstante povezane s generaliziranim parametrima s, r i CPAP ili BP kako slijedi:

Iz formula (12) i (13) proizlazi da vrsta prijelaznog procesa opadanja struje CLAD ovisi samo o generaliziranim parametrima s, r i.

Za određivanje generaliziranih parametara pulsa središnjeg tlaka ili krvnog tlaka pomoću eksperimentalne krivulje pada struje, predlaže se odabir tri ekvidistantne vremenske točke t1, t2 i t3 na njoj i bilježenje odgovarajućih trenutnih vrijednosti. U tom slučaju, uzimajući u obzir (12) i (13), postaje moguće stvoriti sustav od tri algebarske jednadžbe s tri nepoznanice – s, r i:

čije je rješenje preporučljivo dobiti numerički, npr. Levenberg-Marquardt metodom.

Eksperimenti za određivanje generaliziranih parametara AD i CLAD provedeni su za dva motora: AD 5A90L6KU3 (1,1 kW) i CLAD 2.

Na sl. Slika 5 prikazuje teorijske i eksperimentalne krivulje trenutnog raspada CLAD 2.

Riža. 5. Krivulje opadanja struje za CLAD 2: 1 – krivulja izračunata pomoću generaliziranih parametara dobivenih u drugom poglavlju; 2 – krivulja izračunata korištenjem generaliziranih parametara, koji su dobiveni kao rezultat njihovog eksperimentalnog određivanja. Mehaničke i elektromehaničke karakteristike motora koji se proučavaju, izračunate pomoću različitih opcija (teorijskih i eksperimentalnih) generaliziranih parametara, nalaze se blizu jedna drugoj, što još jednom potvrđuje primjerenost predloženog matematičkog opisa za CLAD.

U četvrtom poglavlju identificiraju se značajke prirode prijelaznih procesa u CLAD-u. Razvijen je i proučavan električni pogon pomoću IF–CLAD sustava za vrata dizala.

Za kvalitativnu procjenu karakteristika prirode prijelaznih procesa u CLAM-u korištena je dobro poznata metoda koja se sastoji u analizi koeficijenata prigušenja koji karakteriziraju ovisnosti varijabli IM-a s rotirajućim rotorom pri konstantnoj brzini.

Najveći utjecaj na brzinu prigušenja (osciliranja) prijelaznih procesa varijabli CLAD ili BP ima najmanji koeficijent prigušenja 1. Na sl. Na slici 6. prikazane su izračunate ovisnosti koeficijenata prigušenja 1 o električnoj brzini za dva CLAD-a (CLAD 1 i CLAD 2) i dva IM-a (4AA56V4U3 (180 W) i 4A71A4U3 (550 W)).

Riža. 6. Ovisnosti najmanjeg koeficijenta prigušenja 1 za CLAP i AD Od onih prikazanih na sl. 6 ovisnosti pokazuju da su koeficijenti prigušenja CLAM-a praktički neovisni o brzini, za razliku od koeficijenata prigušenja razmatranih IM-ova, za koje je 1 pri nultoj brzini 5-10 puta manji nego pri nazivnoj brzini. Također treba napomenuti da su za dva razmatrana IM-a vrijednosti koeficijenata prigušenja 1 pri malim brzinama znatno niže od onih za CLAD 1 (9-16 puta) ili CLAD 2 (5-9 puta). U vezi s navedenim, može se pretpostaviti da stvarne prolazne procese u CPAP karakteriziraju znatno manje fluktuacije nego u krvnom tlaku.

Kako bi se potvrdila pretpostavka o nižoj oscilaciji stvarnih prijelaznih procesa u CLAD-u u usporedbi s IM-om, provedena je serija numeričkih proračuna izravnih pokretanja CLAD-a 2 i IM-a (550 W). Dobivene vremenske ovisnosti momenta, sile, brzine i struje IM i CLAD, kao i dinamičke mehaničke karakteristike, potvrđuju prethodno iznesenu pretpostavku da prijelazne procese CLAD karakterizira puno manje oscilacija od onih IM. , zbog značajne razlike u njihovim najnižim koeficijentima prigušenja (slika 6). Istodobno, dinamičke mehaničke karakteristike CLIM-a manje se razlikuju od statičkih nego za IM s rotirajućim rotorom.

Za tipično dizalo (s otvorom od 800 mm) analizirana je mogućnost korištenja niskofrekventnog CLAD-a kao pogonskog motora za mehanizam vrata dizala. Prema riječima stručnjaka, za standardna dizala sa širinom otvora od 800 mm, statičke sile pri otvaranju i zatvaranju vrata se međusobno razlikuju: pri otvaranju su oko 30 - 40 N, a pri zatvaranju su oko 0 - 10 N. Prijelazni procesi CLAM-a imaju znatno manje fluktuacije u usporedbi s IM-om; provedba kretanja krila vrata pomoću niskofrekventnog CLAM-a razmatra se prebacivanjem na odgovarajuće mehaničke karakteristike, prema kojima CLAM ubrzava ili usporava na zadanu vrijednost. ubrzati.

U skladu s odabranim mehaničkim karakteristikama niskofrekventnog CLAD-a izračunati su njegovi prijelazni procesi. U izračunima se pretpostavlja da je ukupna masa električnog pogona, određena masama CLAD VE i vratima kabine i okna standardnog dizala (s otvorom od 800 mm), 100 kg. Rezultirajući grafikoni prijelaznih procesa prikazani su na sl. 7.

Riža. 7. Prijelazni procesi niskofrekventnog CLAD-a pri otvaranju (a, c, e) Karakteristika P osigurava ubrzanje pogona do ustaljene brzine od 0,2 m/s, a karakteristika T osigurava kočenje od ustaljene brzine do nula. Razmatrana opcija upravljanja središnjim motorom za otvaranje i zatvaranje vrata pokazuje da korištenje središnjeg motora za pokretanje vrata ima niz prednosti (glatki prijelazni procesi uz relativno jednostavno upravljanje; nepostojanje dodatnih uređaja koji pretvaraju rotacijsko gibanje u translatorno gibanje , itd.) u usporedbi s upotrebom konvencionalnih motora i stoga je od velikog interesa.

Pogon vrata kabine dizala s konvencionalnim IM ili CLAD, kao što je gore navedeno, karakteriziraju različite vrijednosti sila otpora pri otvaranju i zatvaranju vrata. U tom slučaju električni pogonski stroj može raditi i u motornom i u kočionom načinu rada tijekom procesa otvaranja i zatvaranja vrata dizala. U disertaciji se analizira mogućnost prijenosa energije u mrežu kada CLAD radi u režimima kočenja.

Pokazano je da CLAD 2 uopće nema način regenerativnog kočenja u širokom frekvencijskom rasponu. Dana je formula za određivanje granične frekvencije, ispod koje nema generatorskog načina rada s električnom energijom koja se isporučuje u mrežu na IM i CLAD. Provedena istraživanja energetskih načina rada CLAD-a omogućuju nam izvođenje važnog zaključka: kada se koristi CLAD spojen na mrežu preko frekvencijskog pretvarača, kočioni otpornik i kočni ključ nisu potrebni za pokretanje vrata dizala. Odsutnost kočionog otpornika i kočionog ključa omogućuje smanjenje troškova upravljanja vratima dizala s CLAD-om.

Peto poglavlje daje pregled postojećih pogona vrata dizala.

Razvijene su opcije za pogonski mehanizam bez zupčanika za klizna vrata dizala s CLAD-om.

Za jednokrilna i dvokrilna klizna vrata kabine dizala predlaže se korištenje razvijenog bezzupčaničkog pogona s CLAD-om. Dijagram mehanizma takvog pogona u slučaju jednokrilnih vrata prikazan je na sl. 8, a, u slučaju dvokrilnih vrata - na sl. 8, b.

Riža. 8. Sheme pogonskog mehanizma za klizna jednokrilna (a) i dvokrilna (b) vrata kabine dizala s CLAD-om: 1 – CLAD, 2 – CLAD induktor, 3 – sekundarni element CLAD-a, 4 – nosač. linija, 5, 6 – krila vrata, 7, 8 – blokovi sustava užeta, predl tehnička rješenja omogućuju stvaranje pogona bez zupčanika za klizna jednokrilna ili dvokrilna vrata, posebno kabine dizala, koje karakteriziraju visoki tehnički i ekonomski pokazatelji, kao i pouzdan i jeftin rad pri korištenju jednostavnog i relativno jeftinog cilindričnog linearnog elektromotor s translatornim kretanjem pomičnog elementa za generiranje translatornog kretanja krila vrata.

Patent korisnog modela br. 127056 primljen je za predložene opcije bezzupčanih pogona za jednokrilna i dvokrilna klizna vrata s CLAD-om.

OPĆI ZAKLJUČCI

1. Razvijena je metodologija za određivanje generaliziranih parametara uključenih u diferencijalne jednadžbe CLAM-a, koja se temelji na proračunima pomoću metode analognog modeliranja višeslojnih konstrukcija i metode za određivanje IM varijabli na temelju pokazatelja njegove dvije stacionarni načini rada.

2. Koristeći razvijenu metodu za određivanje generaliziranih parametara CLAM-a niske brzine, potkrijepljen je njegov matematički opis u obliku sustava jednadžbi, što omogućuje izvođenje različitih proračuna statičkih i dinamičkih karakteristika električnog pogona. sa ŠKOLJKOM.

3. Korištenje niskofrekventnog CLAD-a u električnom pogonu bez zupčanika omogućuje minimiziranje potrebne snage pretvarača frekvencije, što poboljšava tehničke i ekonomske pokazatelje električnog pogona.

4. Predložena je metoda za eksperimentalno određivanje generaliziranih parametara CLAD-a, koju karakterizira povećana točnost obrade eksperimentalnih rezultata.

5. Korištenje CLAD-a za bezzupčanički pogon vrata dizala omogućuje, uz jednostavnu kontrolu u FC-CLAD sustavu, formiranje glatkih procesa otvaranja i zatvaranja vrata. Za provedbu željenih procesa potrebno je koristiti relativno jeftin frekvencijski pretvarač koji ima minimalni skup potrebnih funkcionalnosti.

6. Kada koristite CLAD spojen na mrežu preko frekvencijskog pretvarača, kočioni otpornik i kočni ključ nisu potrebni za pokretanje vrata dizala, budući da CLAD nema regenerativni način kočenja u frekvencijskom rasponu koji se koristi za rad pogona . Odsutnost kočionog otpornika i kočionog ključa omogućuje smanjenje troškova upravljanja vratima dizala s CLAD-om.

7. Za jednokrilna i dvokrilna klizna vrata, uglavnom kabine dizala, razvijen je pogonski mehanizam bez zupčanika, koji se povoljno ističe upotrebom cilindričnog linearnog asinkronog motora, karakteriziranog translatornim kretanjem pokretnog elementa, kako bi se izvršiti translatorno kretanje krila vrata. Patent korisnog modela br. 127056 primljen je za predložene opcije bezzupčanih pogona za jednokrilna i dvokrilna klizna vrata s CLAD-om.

1. Masandilov L.B., Novikov S.E., Kuraev N.M. Značajke određivanja parametara asinkronog motora s frekvencijskom regulacijom.

// Bilten MPEI, br.2. – M.: Izdavačka kuća MPEI, 2011. – P. 54-60.

2. Patent korisnog modela br. 127056. Masandilov L.B., Kuraev N.M., Fumm G.Ya., Zholudev I.S. Pogon za klizna vrata kabine dizala (opcije) // BI br. 11, 2013.

3. Masandilov L.B., Kuraev N.M. Značajke izbora konstrukcijskih parametara asinkronog motora s frekvencijskom regulacijom // Električni pogon i sustavi upravljanja // Zbornik MPEI. Vol. 683. – M.: Izdavačka kuća MPEI, 2007. – P. 24-30.

4. Masandilov L.B., Kuraev N.M. Proračun parametara nadomjesnog kruga T-oblika i karakteristika cilindričnih linearnih asinkronih motora // Električni pogon i sustavi upravljanja // Proceedings of MPEI. Vol. 687. – M.: Izdavačka kuća MPEI, 2011. – P. 14-26.

5. Masandilov L.B., Kuzikov S.V., Kuraev N.M. Proračun parametara ekvivalentnog kruga i karakteristika cilindričnih linearnih asinkronih i MHD motora // Električni pogon i sustavi upravljanja // Proceedings of MPEI.

Vol. 688. – M.: Izdavačka kuća MPEI, 2012. – P. 4-16.

6. Baidakov O.V., Kuraev N.M. Modernizacija električnog pogona pomoću TPN-AD sustava s kvazifrekvencijskim upravljanjem // Radioelectronics, electrical engineering and energy: Sixteenth International. znanstveno-tehnički konf. studenti i diplomanti: Sažeci. izvješće U 3 sveska T. 2. M.: Izdavačka kuća MPEI, 2010.

Slični radovi:

“Kotin Denis Alekseevich ADAPTIVNI ALGORITMI ZA BESENZORSKO VEKTORSKO UPRAVLJANJE ASINKRONIM ELEKTRIČNIM POGONIMA MEHANIZAMA ZA PODIZANJE I TRANSPORT Specijalnost: 05.09.03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Novosibirsk – 20 10 Rad je nošen na Državnoj obrazovnoj ustanovi za visoko stručno obrazovanje, Državno tehničko sveučilište u Novosibirsku. Znanstveni voditelj: doktor tehničkih znanosti, profesor Vladimir Vjačeslavovič Pankratov...”

“ kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti Moskva - 2010. Rad je izveden na Odjelu za teoretsku elektrotehniku ​​Moskovskog zrakoplovnog instituta (Nacionalno istraživačko sveučilište u području zrakoplovnih, raketnih i svemirskih sustava) ) MAI. Znanstveno..."

“KAMALOV Filyus Aslyamovich ELEKTROTEHNIČKI KOMPLEKS S KONDUKTNIM MAGNETOHIDRODINAMIČKIM PRETVARAČEM SA KONUSNIM KANALOM (ISTRAŽIVANJE I RAZVOJ) Specijalnost: 05.09.03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti U Fakultet - 2013. Rad je izveden van na Odjelu za elektromehaniku Savezne državne proračunske obrazovne ustanove visokog stručnog obrazovanja Ufa State Aviation Technical University. Znanstveni voditelj: doktor tehničkih znanosti,...”

“TYURIN Maxim Vladimirovich POVEĆANJE UČINKOVITOSTI ELEKTROMEHANIČKOG SERVO UPRAVLJAČA AUTOMOBILA BEZ MJENJAČA Specijalnost: 05.09.03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti NOVOSIBIRSK - 2009 Rad je izveden u Državnoj obrazovnoj ustanovi visokog stručnog obrazovanja Novosibirsk State Technical University Znanstveni voditelj: kandidat..."

“Stotskaya Anastasia Dmitrievna RAZVOJ I ISTRAŽIVANJE SUSTAVA KONTROLE POLOŽAJA ROTORA U ELEKTROMAGNETSKOM OVJESU Specijalnost: 09/05/03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti St. Petersburg - 2013. 2 Rad završen u Sankt-Peterburško državno elektrotehničko sveučilište LETI nazvano po . U I. Ulyanova (Lenjin), na Katedri za sustave automatska kontrola Znanstveni savjetnik:..."

“TOKLACHEV KSENIA PETROVNA ISTRAŽIVANJE ENERGETSKE UČINKOVITOSTI INSTALACIJA VANJSKE RASVJETE PRILIKOM PROJEKTIRANJA KORIŠTENJEM LASERSKOG SKENIRANJA Specijalnost 05.09.07 – Inženjerstvo rasvjete Sažetak disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti Saransk 2013 1 Rad u Saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi Nominalni institucija visokog stručnog obrazovanja Nacionalno istraživačko Tomsko politehničko sveučilište Znanstveni ..."

“Kuznjecov Andrej Vladimirovič ISTRAŽIVANJE I RAZVOJ ADAPTIVNIH REGULATORA ELEKTROHIDRAULIČKIH UPRAVLJAČKIH SUSTAVA Specijalnost: 09/05/03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti St. Petersburg - 2011. Rad u St. Pe Terburgu Državno elektrotehničko sveučilište LETI nazvano po. U I. Ulyanova (Lenjin) Znanstveni voditelj – doktor tehničkih znanosti, prof. N. D. Polyakhov...”

“Kazmin Evgeniy Viktorovich PRORAČUN I OPTIMIZACIJA MAGNETOELEKTRIČNIH STROJEVA S RADIJALNIM PM NA POVRŠINI ROTORA Specijalnost 05.09.01 – Elektromehanika i električni uređaji SAŽETAK disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Moskva - 2009 2 Rad je završen na odjelu “Elektromehanika” ” Moskovski energetski institut ( tehničko sveučilište). Znanstveni voditelj, doktor tehničkih znanosti, prof. Aleksej Ivanov-Smolenski...”

“Emelyanov Oleg Anatolyevich PERFORMANSE KONDENZATORA METALNOG SLOJA U PRISILNIM ELEKTROTERMIČKIM NAČINIMA Specijalnost 05.09.02 – Električni materijali i proizvodi Sažetak disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti St. Petersburg 2004. Rad je obavljen na Državnoj obrazovnoj ustanovi višeg stručnog obrazovanja. obrazovanje Državno politehničko sveučilište San KT-Petersburg Znanstveni voditelji: doktor..."

“ALEXANDER VASILIEVICH GRIGORIEV RAZVOJ I ISTRAŽIVANJE OPCIJA ZA KONTROLU STANJA ELEKTRIČNIH POGONA TEMELJENIH NA ASINKRONIM ELEKTROMOTORIMA Specijalnost 09/05/03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Od koga Er ovo – 2010 2 Rad je izveden na Državnoj obrazovnoj ustanovi visokog stručnog obrazovanja Kuzbass State Technical University znanstveni savjetnik -..."

“Tikhomirov Ilya Sergeevich INDUKCIJSKI GRIJAČKI KOMPLEKS S POBOLJŠANIM ENERGETSKIM POKAZATELJIMA Specijalnost: 05.09.03 - Električni kompleksi i sustavi Sažetak disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti St. Petersburg - 2009. 2 Rad na St. Petersburg State Electro Technical Sveučilište nazvano po U I. Ulyanova (Lenjina) znanstveni voditelj - zaslužni djelatnik znanosti i tehnologije RSFSR-a, doktor tehničkih znanosti,...”

„Shurv Kirill Alekseevich Razvoj proizvodne tehnologije i istraživanja superprovodnih kablova za napajanje na temelju visoko temperaturnih superprevodnika prve generacije specijaliteta 05.09.02 - Električni materijali i proizvodi, a zatim i sažetak disertacije za znanstveni stupanj kandidatskih tehničkih znanosti Moskva 2013 UDK Rad izveden u Sveruskom otvorenom dioničkom društvu za istraživanje, dizajn i tehnološki institut..."

“KUCHER EKATERINA SERGEEVNA ISTRAŽIVANJE IDENTIFIKACIJSKIH ALGORITAMA ZA BESENZORSKE VEKTORSKE UPRAVLJAČKE SUSTAVE ASINKRONIH ELEKTRIČNIH POGONA Specijalnost: 05.09.03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Novosibirsk – 2 012 Rad je bio provedeno na Savezna državna proračunska obrazovna ustanova za visoko stručno obrazovanje Novosibirsk State Technical ..."

„Kolovsky Alexey Vladimirovich Sinteza sustava upravljanja za automatizirani električni pogon bagera pomoću kliznih načina. Specijalnost 05.09.03 – Električni kompleksi i sustavi (tehničke znanosti) Sažetak disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti Tomsk 2012 1 Rad je izveden na Tehničkom institutu Khakass - podružnici Savezne državne autonomne obrazovne ustanove visokog obrazovanja Stručno obrazovanje Sibirsko federalno sveučilište Znanstveni savjetnik Doktor tehničkih znanosti, profesor,... »

“SHISHKOV Kirill Sergeevich RAZVOJ I ISTRAŽIVANJE ASINKRONOG ELEKTRIČNOG POGONA MEHANIZAMA ZA OBLIKOVANJE WAP VRATILA Specijalnost: 09/05/03 – Električni kompleksi i sustavi Sažetak disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Ivanovo - 2014 Rad je završen na saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi za visoko stručno obrazovanje Ivanovsko državno energetsko sveučilište nazvano po V. I. Lenjinu..."

„Vasiliev Bogdan Yuryevich Struktura i učinkoviti algoritmi za kontrolu električnog pogona koji kontrolira frekvenciju centrifugalnog supercharger-a specijalne jedinice za pumpanje plina 05.09.03. PETERSBURG - 2013 Rad je izveden u saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi visokog stručnog obrazovanja National..."

“Gorozhankin Aleksey Nikolaevich VENTILNI ELEKTRIČNI POGON SA SINKRONIM REJEKTNIM MOTOROM NEOVISNE UZBUDE Specijalnost 05.09.03 – Električni kompleksi i sustavi Sažetak disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Čeljabinsk 2010. Rad na Zavodu za električni pogon i automatizaciju industrijske proizvodnje Instalacije Južnog Urala državno sveučilište. Znanstveni voditelj – doktor tehničkih znanosti, prof. Usynin Yuri...”

“IVANOV Mikhail Alekseevich MODELIRANJE I POTRAGA ZA RACIONALNIM DIZAJNOM BESKONTAKTNOG MOTORA S UZBUDOM IZ STALNIH MAGNETA Specijalnost: 05.09.01 – Elektromehanika i električni uređaji SAŽETAK disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Voronjež - 2012. Rad je završen u Saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi VPO “Voronješko državno tehničko sveučilište” znanstveni voditelj doktor tehničkih znanosti, izvanredni profesor Annenkov Andrej Nikolajevič Službeni protivnici...”

“BALAGULA Yuri Moiseevich PRIMJENA FRAKTALNE ANALIZE U PROBLEMIMA ELEKTROTEHNIKE Specijalnost: 05.09.05 – Teorijska elektrotehnika SAŽETAK disertacije za stupanj kandidata tehničkih znanosti St. Petersburg - 2013. Rad je obavljen u Saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj instituciji Visoko stručno obrazovanje Državno politehničko sveučilište St. Petersburg Znanstveni doktor tehničkih znanosti, profesor Voditelj:..."

“KUBAREV Vasily Anatolyevich LOGIČKI SUSTAV UPRAVLJANJA AUTOMATIZIRANIM ELEKTRIČNIM POGONOM INSTALACIJE ZA PODIZANJE RUDNIKA 09/05/03 – Električni kompleksi i sustavi SAŽETAK disertacije za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti Novokuznetsk - 2013. Rad je izveden u Savezna državna proračunska obrazovna ustanova Nominalna institucija visokog stručnog obrazovanja Sibirsko državno industrijsko sveučilište Ostrovlyanchik Viktor Yurievich , doktor..."

Godine 2010. EDM strojevi Mitsubishi NA serije po prvi su put opremljeni cilindričnim linearnim motorima, superiornijim od svih sličnih rješenja na ovom području.

U usporedbi s kugličnim vijcima, oni imaju značajno veću marginu trajnosti i pouzdanosti, sposobni su za pozicioniranje s većom točnošću, a također imaju bolje dinamičke karakteristike. U usporedbi s drugim konfiguracijama linearnih motora, CLD-ovi imaju koristi od ukupne optimizacije dizajna: niža proizvodnja topline, veća ekonomska učinkovitost, jednostavnost instalacije, održavanja i rada.

Uzimajući u obzir sve prednosti koje CLD-ovi imaju, čini se, zašto se mučiti s pogonskim dijelom opreme? Međutim, nije sve tako jednostavno, a zasebno, izolirano, točkasto poboljšanje nikada neće biti tako učinkovito kao ažuriranje cijelog sustava međusobno povezanih elemenata.

Pogon osi Y Mitsubishi Electric MV1200R EDM stroja

Stoga uporaba cilindričnih linearnih motora nije ostala jedina inovacija implementirana u pogonski sustav Mitsubishi Electric EDM strojeva. Jedna od ključnih transformacija koja je omogućila potpuno iskorištavanje prednosti i potencijala CLD-a za postizanje jedinstvenih pokazatelja točnosti opreme i produktivnosti bila je potpuna modernizacija sustava upravljanja pogonom. I, za razliku od samog motora, ovdje je već došlo vrijeme za implementaciju vlastiti razvoj.

Mitsubishi Electric jedan je od najvećih svjetskih proizvođača CNC sustava, od kojih se velika većina proizvodi izravno u Japanu. Istodobno, Mitsubishi Corporation uključuje veliki broj istraživačkih instituta koji provode istraživanja, uključujući i područje sustava upravljanja pogonom i CNC sustava. Ne čudi da su gotovo sve elektroničke komponente u strojevima tvrtke vlastite proizvodnje. Tako implementiraju suvremena rješenja koja su maksimalno prilagođena određenoj liniji opreme (naravno, to je puno lakše učiniti s vlastitim proizvodima nego s kupljenim komponentama), a uz najnižu cijenu osiguravaju maksimalnu kvalitetu, pouzdanost i performanse.

Upečatljiv primjer primjene vlastitog razvoja u praksi bilo je stvaranje sustava O.D.S.- Sustav optičkog pogona. U NA i MV serijama strojeva, cilindrični linearni motori korišteni su po prvi put u pogonima za dovod, kontrolirani preko servo pojačala treće generacije.

Strojevi Mitsubishi NA i MV opremljeni su prvim sustavom optičkog pogona te vrste

Ključna značajka Mitsubishi obitelji servo pojačala je MelServoJ3 je sposobnost komuniciranja korištenjem protokola SSCNET III: komunikacija između motora i povratnih senzora preko pojačala i CNC sustava odvija se preko optičkih komunikacijskih kanala.

Istodobno se brzina razmjene podataka povećava gotovo 10 puta (u usporedbi sa sustavima prethodnih generacija strojeva): s 5,6 Mbit/s na 50 Mbit/s.

Zbog toga se trajanje ciklusa razmjene informacija smanjuje 4 puta: s 1,77 ms na 0,44 ms. Stoga se praćenje trenutne pozicije i izdavanje korektivnih signala događa 4 puta češće - do 2270 puta u sekundi! Stoga se kretanje odvija glatko, a njegova je putanja što bliža zadanoj (ovo je osobito istinito kada se kreće duž složenih zakrivljenih putanja).

Osim toga, korištenje optičkih kabela i servo pojačala koji rade koristeći SSCNET III protokol može značajno povećati otpornost na buku (vidi sliku) i pouzdanost razmjene informacija. Ako dolazni impuls sadrži netočne informacije (rezultat interferencije), motor ih neće obraditi, već će se umjesto toga koristiti podaci sljedećeg impulsa. Budući da je ukupan broj impulsa 4 puta veći, takav izostanak jednog od njih minimalno utječe na točnost kretanja.

Kao rezultat toga, novi sustav upravljanja pogonom, zahvaljujući korištenju treće generacije servo pojačala i optičkih komunikacijskih kanala, omogućuje pouzdaniju i 4 puta bržu razmjenu podataka, što omogućuje postizanje najtočnijeg pozicioniranja. Ali u praksi se te prednosti ne pokažu uvijek korisnima, budući da sam objekt upravljanja - motor, zbog svojih dinamičkih karakteristika, nije sposoban obraditi upravljačke impulse takve frekvencije.

Zato je najopravdanija kombinacija servo pojačala j3 s cilindričnim linearnim motorima u jednom ODS sustavu, koji se koristi u strojevima serije NA i MV. CLD, zbog svojih izvrsnih dinamičkih svojstava - sposobnosti podnošenja velikih i manjih ubrzanja, stabilnog kretanja pri velikim i malim brzinama, ima ogroman potencijal za povećanje točnosti pozicioniranja, što novi sustav upravljanja pomaže ostvariti. Motor lako reagira na visokofrekventne upravljačke impulse, osiguravajući precizno i ​​glatko kretanje.

Mitsubishi strojevi omogućuju vam proizvodnju dijelova s ​​izvanrednom preciznošću i hrapavošću. Točnost pozicioniranja je zajamčena 10 godina.

Međutim, prednosti EDM-a opremljenog ODS sustavom nisu ograničene na povećanje točnosti pozicioniranja. Činjenica je da se dobivanje dijela s određenom točnošću i hrapavosti na stroju s električnim pražnjenjem postiže pomicanjem elektrode (žice) određenom brzinom duž staze i uz prisutnost određenog napona i udaljenosti između elektroda (žica i obradak). Vrijednosti dodavanja, napona i međuelektrodnog razmaka su strogo određene za svaki materijal, visinu obrade i željenu hrapavost. Međutim, uvjeti obrade nisu strogo definirani, kao što ni materijal izratka nije homogen, stoga je za dobivanje odgovarajućeg dijela zadanih karakteristika potrebno da se u svakom određenom trenutku parametri obrade mijenjaju u skladu s promjene u uvjetima obrade. Ovo je posebno važno kada se radi o dobivanju mikronske preciznosti i visokih vrijednosti hrapavosti. Također je izuzetno potrebno osigurati stabilnost procesa (žica se ne smije slomiti, ne bi trebalo biti značajnih skokova u brzini kretanja).

Monitor obrade. zelena prikazuje grafikon brzine koji prikazuje rad adaptivnog upravljanja

Ovaj problem je riješen pomoću adaptivnog upravljanja. Stroj se samostalno prilagođava promjenjivim uvjetima obrade, mijenjajući brzinu dodavanja i napon. Brzina i točnost tih korekcija određuje koliko će točno i brzo biti proizveden obrađeni dio. Dakle, kvaliteta adaptivnog upravljanja u određenoj mjeri određuje kvalitetu samog stroja kroz njegovu točnost i produktivnost. I tu se u potpunosti pokazuju prednosti korištenja CLD-a i ODS sustava u cjelini. Sposobnost ODS-a da osigura obradu kontrolnih impulsa s najvećom frekvencijom i točnošću omogućila je poboljšanje kvalitete adaptivne kontrole za red veličine. Sada se parametri obrade prilagođavaju do 4 puta češće, a ukupna točnost pozicioniranja je veća.

Tvrdi metal, visina 60 mm, hrapavost Ra 0,12, maks. pogreška - 2 mikrona. Dio je proizveden na stroju Mitsubishi NA1200

Ukratko, možemo reći da uporaba CLM-a u strojevima Mitsubishi Electrica ne bi bila tako učinkovit korak u postizanju novih visina točnosti i produktivnosti obrade bez uvođenja ažuriranog sustava upravljanja.

Samo složene, ali ipak potpuno opravdane i provjerene promjene u dizajnu mogu biti ključ poboljšanja kvalitete (kao ukupnog pokazatelja razine pouzdanosti i tehnoloških mogućnosti opreme) i konkurentnosti stroja. Promjene na bolje je Mitsubishijev moto.

Sažetak disertacije na ovu temu ""

Kao rukopis

BAZHENOV VLADIMIR ARKADIEVIČ

CILINDRIČNI LINEARNI INDUKCIJSKI MOTOR U POGONU VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

Specijalnost 05.20.02 - elektrotehnika i elektrooprema u poljoprivredi

disertacija za stjecanje stupnja kandidata tehničkih znanosti

Iževsk 2012

Rad je izveden u saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi za visoko stručno usavršavanje "Iževska državna poljoprivredna akademija" (FSBEI V1Yu Izhevsk State Agricultural Academy)

Znanstveni voditelj: kandidat tehničkih znanosti, izvanredni profesor

1 Vladikin Ivan Revovič

Službeni protivnici: Vorobjev Viktor

Doktor tehničkih znanosti, prof

FSBEI HPE MSAU

ih. V.P. Gorjačkina

Bekmachev Alexander Egorovich kandidat tehničkih znanosti, voditelj projekta Radiant-Elcom CJSC

Vodeća organizacija:

Savezna državna proračunska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Čuvaška državna poljoprivredna akademija" (FGOU VPO Čuvaška državna poljoprivredna akademija)

Obrana će se održati 28. svibnja 2012. u 10 sati na sastanku disertacijskog vijeća KM 220.030.02 na Iževskoj državnoj poljoprivrednoj akademiji na adresi: 426069,

Iževsk, ul. Studencheskaya, 11, soba. 2.

Disertacija se može naći u knjižnici Iževske državne poljoprivredne akademije.

Objavljeno na web stranici: tuyul^vba/gi

Znanstveni tajnik disertacijskog vijeća

NLO. Litvinjuk

OPĆI OPIS RADA

Nog integrirane automatizacije ruralnih električnih sustava"

istraživanja Sulimova M.I., Gusev B.S. označeno ™^

djelovanja relejne zaštite i automatike /rchaGIV 30...35% slučajeva

kreativno stanje pogona GC nego do TsJTJ™

udio VM 10...35 kV s,nv«,m„n mv"; Račun za kvarove

N.M., Palyuga M^AaSTZ^rZZr^Tsy

GAPSh ponovno pokrenite "°TKa30V astoma™che-

pogon u cjelini

■ PP-67 PP-67K

■VMP-10P KRUN K-13

„VMPP-YUP KRUN K-37

Slika I - Analiza kvarova u elektromotornim pogonima VM 6.. 35 kV VIA, troše puno energije i zahtijevaju glomaznu instalaciju

kvar mehanizma za okidanje, p.u.

00" PP-67 PP-67

■ VMP-10P KRU| K-13

■ VMPP-YUP KRUN K-37 PE-11

- “„,„“, te punjač ili ispravljačka baterija 3^DD°0rMTs0M snage 100 kVA. Na temelju dekreta

uređaji sa "p^^ prnvo"o našli su široku primjenu.

3aSHYUNaRGbsh^"provesti analizu" prednosti „ nedostataka u raznim pogonima

dovdlyaVM. „„_,.,* DC pogoni: nemoguće

Nedostaci električnog sustava ^^^^^ uključujući elektromagnetsko podešavanje SK0P°^DH ^ ^el^^.apnpv, što povećava Š1Ta> veću "industrijalnost" namota iz polo.

vrijeme uključivanja prekidača ^-¿^"^/^^.„.ili uključivanje, akumuliranje jezgre, koja pokreće snagu i njihov

latorska baterija ili - "P-^ /™ površine do 70 m2" i DR - velike dimenzije i težina, koja izmjenična struja: velika

Nedostaci ^^^^^^^ „glavnih žica,

¡yyyy-^5^-brzina-i

T-D" Nedostaci indukcijskog pogona

b^^"GGž cilindrične linije - Gore navedeni nedostaci* „strukturne posebne-

"b,x asinkroni podaci" Stoga predlažemo njihovu upotrebu u

veze i težina-veličina "O^3^""110^0 * e_ \ za uljne prekidače kao element snage u pr " ^lenya Rostekhiadzor prema

lei, koji po zapadnom Ur^sko^ poduzećima u

Udmurtskoj Republici VMG-35 300 jedinica.

rad "^^^^^ sljedeći cilj RaBased na gore navedenim visokonaponskim uljnim prekidačima je povećanje učinkovitosti, "P^^^smanjenje štete na 6,35 kV vlasnicima koji rade na temelju CLAD-a, omogućujući

"ako je dostavljena sljedeća analiza postojećih dizajna pogona

3" teoretske i karakteristike

GrHGʹ^S-"- - "" 6-35 *

na temelju CLAD-a.

6. Izradite studiju izvedivosti. .

korištenje CLAD-a za pogone uljnih sklopki 6...35 kV.

Predmet rada je: cilindrični linearni asinkroni elektromotor (CLAM) pogonskih uređaja sklopki u ruralnim distribucijskim mrežama 6...35 kV.

Predmet istraživanja: proučavanje vučnih karakteristika CLAD-a pri radu u uljnim prekidačima 6...35 kV.

Metode istraživanja. Teorijska proučavanja provedena su korištenjem osnovnih zakona geometrije, trigonometrije, mehanike, diferencijalnog i integralnog računa. Prirodna istraživanja provedena su s prekidačem VMP-10 uz korištenje tehničke i mjerne opreme. Eksperimentalni podaci obrađeni su u programu Microsoft Excel. Znanstvena novost rada.

1. Predložena je nova vrsta pogona za uljne sklopke, što omogućuje povećanje pouzdanosti njihovog rada za 2,4 puta.

2. Razvijena je tehnika za izračunavanje karakteristika CLAD-a, koja, za razliku od ranije predloženih, omogućuje uzimanje u obzir rubnih učinaka distribucije magnetskog polja.

3. Obrazloženi su glavni konstrukcijski parametri i načini rada pogona prekidača VMP-10, koji smanjuju nedostatke električne energije potrošačima.

Praktična vrijednost rada određena je sljedećim glavnim rezultatima:

1. Predložena je konstrukcija pogona za sklopke tipa VMP-10.

2. Razvijena je metoda za proračun parametara cilindričnog linearnog asinkronog motora.

3. Razvijena je metoda i program za proračun pogona koji omogućuju proračun pogona za sklopke sličnih izvedbi.

4. Određeni su parametri predloženog pogona za VMP-10 i slične.

5. Izrađen je i ispitan laboratorijski uzorak pogona koji je omogućio smanjenje gubitaka pri prekidima napajanja.

Implementacija rezultata istraživanja. Rad je izveden u skladu s planom istraživanja i razvoja Federalne državne proračunske obrazovne ustanove za visoko stručno obrazovanje, Chimeskh, registarski broj 02900034856 „Razvoj pogona za visokonaponske prekidače 6...35 kV.“ Rezultati rada i preporuke su prihvaćeni i korišteni u S-WPP Bashkirenergo (primljena je potvrda o implementaciji).

Rad se temelji na generalizaciji rezultata istraživanja provedenog neovisno iu suradnji sa znanstvenicima s Državnog poljoprivrednog sveučilišta Čeljabinsk (Čeljabinsk) i Državne poljoprivredne akademije Iževsk.

Za obranu su iznesene sljedeće odredbe:

1. Tip pogona uljnih prekidača temeljen na CLAD

2. Matematički model za proračun karakteristika središnjeg porivnog motora, kao i vuče

sile ovisno o izvedbi utora.

program proračuna pogona za sklopke kao što su VMG, VMP s naponom 10...35 kV. 4. Rezultati istraživanja predloženog dizajna pogona uljnih sklopki temeljenog na CLAD-u.

Provjera rezultata istraživanja. Glavne odredbe rada iznesene su i raspravljene na sljedećim znanstvenim i praktičnim konferencijama: XXXIII znanstvena konferencija posvećena 50. obljetnici instituta, Sverdlovsk (1990.); međunarodna znanstvena i praktična konferencija “Problemi razvoja energetike u kontekstu industrijskih transformacija” (Iževsk, Savezna državna proračunska obrazovna ustanova Institucije Državne poljoprivredne akademije Iževsk 2003.); Regionalna znanstvena i metodološka konferencija (Iževsk, Iževska državna poljoprivredna akademija, 2004.); Aktualni problemi poljoprivredne mehanizacije: materijali jubilarne znanstveno-praktične konferencije „Visoko agroinženjersko obrazovanje u Udmurtiji - 50 godina.” (Iževsk, 2005.), na godišnjim znanstvenim i tehničkim konferencijama nastavnika i osoblja Državne poljoprivredne akademije u Iževsku.

Publikacije o temi disertacije. Rezultati teorijskih i eksperimentalnih istraživanja ogledaju se u 8 objavljenih radova, uključujući: jedan članak objavljen u časopisu preporučenom od VIKS-a, dva deponirana izvješća.

Struktura i djelokrug rada. Disertacija se sastoji od uvoda, pet poglavlja, općih zaključaka i priloga, objavljena je na 167 stranica glavnog teksta, sadrži 82 slike, 23 tablice i popis korištenih izvora iz 105 naslova i 4 priloga.

U uvodu se obrazlaže relevantnost rada, sagledava stanje problematike, svrha i ciljevi istraživanja te formuliraju glavne odredbe iznesene na obranu.

U prvom poglavlju izvršena je analiza izvedbe sklopnih pogona.

instalirano:

Temeljna prednost kombiniranja pogona s CLAD-om;

Potreba za daljnjim istraživanjem;

Ciljevi i zadaci disertacije.

Drugo poglavlje govori o metodama za izračunavanje CLAD-a.

Na temelju analize prostiranja magnetskog polja odabran je trodimenzionalni model.

CLAD namot općenito se sastoji od pojedinačnih zavojnica povezanih u seriju u trofaznom krugu.

Razmatramo CLAD s jednoslojnim namotom i simetričnim rasporedom sekundarnog elementa u rasporu u odnosu na jezgru induktora.

Prihvaćaju se sljedeće pretpostavke: 1. Struja namota, položena preko duljine od 2pt, koncentrirana je u beskonačno tankim strujnim slojevima smještenim na feromagnetskim površinama induktora i stvara čisto sinusoidalni putujući val. Amplituda je povezana poznatim odnosom s linearnom gustoćom struje i strujnim opterećenjem

stvara čisti sinusoidalni putujući val. Amplituda je povezana poznatim odnosom s linearnom gustoćom struje i strujnim opterećenjem

do """d.""*. (1)

t - stup; w - broj faza; W - broj zavoja u fazi; I - efektivna vrijednost struje; P - broj pari polova; J - gustoća struje;

Ko6| - koeficijent namota osnovnog harmonika.

2. Primarno polje u području frontalnih dijelova aproksimira se eksponencijalnom funkcijom

/(") = 0,83 exp ~~~ (2)

Pouzdanost takve aproksimacije stvarnoj slici terena potvrđuju dosadašnja istraživanja, kao i eksperimenti na LAD modelu, pri čemu je moguće zamijeniti L-2 s.

3. Početak fiksnog koordinatnog sustava x, y, z nalazi se na početku namotanog dijela naprednog ruba induktora (slika 2).

Uz prihvaćenu formulaciju problema n.s. namoti se mogu prikazati kao dvostruki Fourierov red:

gdje je A linearno strujno opterećenje induktora; Kob - koeficijent namota; L je širina reaktivne sabirnice; C je ukupna duljina induktora; a je kut smicanja;

z = 0,5L - a - zona promjene indukcije; n je harmonijski poredak duž transverzalne osi; v - poredak harmonika po uzdužnoj osnovi;

Nalazimo rješenje za vektorski magnetski potencijal struja A U području zračnog raspora Ar zadovoljava sljedeće jednadžbe:

divAs = 0. J (4)

Za VE jednadžbu A 2 jednadžbe imaju oblik:

DA2 .= GgM 2 sIU T2 = 0.

Jednadžbe (4) i (5) rješavaju se metodom razdvajanja varijabli. Da bismo pojednostavili problem, prikazat ćemo samo izraz za normalnu komponentu indukcije u procjepu:

pakao [KY<л

y 2a V 1<ЬК0.51.

_¿1- 2s -1 -1 "

Slika 2 - Proračunski matematički model LIM-a bez uzimanja u obzir raspodjele namota

KP2. SOB---AH

X (snaga + C^Lu) exp y

Ukupna elektromagnetska snaga 8ZM, prenesena od primarnog dijela do 3" ORTVE, Xer, može se pronaći kao protok normalne 8 komponente vektora pokazivanja kroz površinu y - 5

= / / YauZhs =

" - - \shXS + C2sILd\2

^GrLs^GvVeG""" S0STASING" U™"*""" mehanička snaga

R™so" zR™"SHYA WITH °STALKING" OBRAČUNAVA TIJEK „

C\ je kompleks konjugiran s C2.

"z-ili," g ".msha" "dječak "". ..z

II "u e., brcs

^ I O L V o_£ V y

- " " \shXS + S.sLAZ?"

""-^/N^n^m-^gI

l "\shXS +S2s1gL5^

prema pop^ech^^L^eToT^ ^ " b = 2s> ™ -rmo„ŭk koordinata L-UKre G G^G u dvodimenzionalnom, prema

chie steel ^tor^to^^^i e^postojanje predaka^G ^CHSST naš"

2) Mehanička snaga

Elektromagnetska snaga £,., «1 = r/s» + .u, /S1 „ 1 "

prema izrazu, formula (7) je izračunata prema

4) Gubici u bakru induktora

R,g1 = ŠI1 Gf ^

gdje je gf aktivni otpor faznog namota;

5) Učinkovitost bez uzimanja u obzir gubitaka u čeličnoj jezgri

„ r.-i ■ (12) R, R„(5>+L,..

6) Faktor snage

r t!\gy+gf) ^ tif1 t1 Z £

gdje je 2 = + x1 modul serijske impedancije

ekvivalentni sklopovi (slika 2).

x1=x„+x1 O4)

v -Yazi- g (15)

x = x + x + x + Xa - reaktancija induktivnog curenja primarnog volumena a * h

M°™ Tako je dobiven algoritam za proračun statičkih karakteristika LIM-a s kratkospojenim sekundarnim elementom, koji omogućuje uzimanje u obzir svojstava aktivnih dijelova konstrukcije na svakoj podjeli zupčanika.

Razvijeni matematički model omogućuje: . Primijeniti matematički aparat za proračun cilindričnog asinkronog motora, njegove statičke karakteristike na temelju projektiranja nadomjesnih krugova za električne primarne i sekundarne i magnetske krugove.

Procijeniti utjecaj različitih parametara i izvedbe sekundarnog elementa na vučne i energetske karakteristike cilindričnog linearnog asinkronog motora. . Rezultati proračuna omogućuju određivanje, u prvoj aproksimaciji, optimalnih osnovnih tehničko-ekonomskih podataka pri projektiranju cilindričnih linearnih asinkronih motora.

U trećem poglavlju, „Proračun i teorijska istraživanja“, prikazani su rezultati numeričkih proračuna utjecaja različitih parametara i geometrijskih na energetske i vučne pokazatelje CLAD-a pomoću ranije opisanog matematičkog modela.

Induktor CLAD sastoji se od pojedinačnih podložaka smještenih u feromagnetskom cilindru. Geometrijske dimenzije podloški induktora usvojene u proračunu prikazane su na sl. 3. Broj podložaka i duljina feromagnetskog cilindra -Ga" brojem polova i brojem utora po polu i fazi namota induktora 1^zash (parametri induktora (geometrija sloja zuba, broj polova, podjela polova, duljina i širina) sekundarne strukture - vrsta namota, električna vodljivost C2 - Ug L, a

također i parametre reverznog magnetskog kruga. Rezultati istraživanja prikazani su u obliku grafikona.

Slika 3 - Struktura induktora 1-Sekundarni element; 2-matica; Z-brtvena podloška; 4- zavojnica; 5-kućište motora; 6-namotaj, 7-podloška.

Za pogon prekidača koji se razvija jasno je definirano sljedeće:

1 Način rada, koji se može okarakterizirati kao "start". Vrijeme rada je manje od sekunde (t.=0,07c), može doći do ponovnog pokretanja, ali čak i u

U ovom slučaju ukupno vrijeme rada ne prelazi sekundu. Posljedično, elektromagnetska opterećenja - linearno strujno opterećenje, gustoća struje u namotima mogu se uzeti znatno većim od onih prihvaćenih za stacionarne načine rada električnih strojeva: A = (25...50) 10 A/m, J (4.. ./) A/ mm2. Stoga se toplinsko stanje stroja ne može uzeti u obzir.

3. Potrebna vučna sila F„ > 1500 N. U tom slučaju promjena sile tijekom rada treba biti minimalna.

4. Stroga ograničenja veličine: duljina Ls. 400 mm; vanjski promjer statora D = 40... 100 mm.

5 Energetski pokazatelji (l, coscp) nisu važni.

Stoga se problem istraživanja može formulirati na sljedeći način: za zadane dimenzije odrediti elektromagnetska opterećenja i vrijednost projektnih parametara LIM-a, osiguravajući

dim vučne sile u rasponu od 0,3

Na temelju formiranog istraživačkog problema, glavni pokazatelj LAD-a je vučna sila u intervalu klizanja od 0,3

Stoga se čini da je vučna sila LAD-a funkcionalna ovisnost.

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

neki krotitelji pr-t-ko i t = 400/4 = 100 -* 66,6 mmGh

tel "OSPYAVGICHE" IEM BROJ P°LYUS0V "U"0806 vučna sila pada na 5

VUČNA SILA POVEZANA JE S SMANJENJEM polovnog podjela t i magnetske indukcije u zraku i podjela t

je 2r=4 (slika 4). °ZRAČNI PROSJEK Dakle, optimalan

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

Listić B, oh

Slika 4 - Vučna karakteristika CLAD ovisno o broju polukraka

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 ■

1.5|y 2.0l<

0 0,10,20,30,40,50,60,70,80,9 1 ^klizni B, oe

RISU5YUK5, azo.

ra(6=1,5 mm i 5=2,0 mm)

vodljivosti y2, y3 i magnetske permeabilnosti c3 VE.

Promjena električne vodljivosti čeličnog cilindra (slika 6) ima neznatan učinak na vučnu silu CLAD-a, do 5%.

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

Listić 8, oh.

Slika 6. Karakteristike vuče CLAD-a pri različitim vrijednostima električne vodljivosti čeličnog cilindra

Promjena magnetske permeabilnosti c3 čeličnog cilindra (slika 7) ne donosi bitne promjene vučne sile Rh=DB). Kada je radni klizač 8=0,3 vučne karakteristike su iste. Početna vučna sila varira unutar 3 ... 4%. Slijedom toga, uzimajući u obzir neznatan utjecaj veza i Mz na vučnu silu CLAD-a, čelični cilindar može biti izrađen od mekog magnetskog čelika.

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

Slika 7. Karakteristike vuče CDAP-a pri različitim vrijednostima magnetske propusnosti (Tsz = 1000 ts i ts = 500 ts) čeličnog cilindra

Iz analize grafičkih ovisnosti (sl. 5, sl. 6, sl. 7) slijedi zaključak: promjene vodljivosti čeličnog cilindra i magnetske permeabilnosti, ograničenje nemagnetskog raspora, nemoguće je postići konstantnu vučne sile od 1"X zbog njihovog malog utjecaja.

y=1,2-10"S/m

y=3 10"cm/m

O 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Klizna E, oe

Slika 8. Karakteristike vuče CLAD-a pri različitim vrijednostima električne vodljivosti vjetroturbine.

Parametar s kojim možete postići konstantnu vučnu silu =/(2r, 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.

Na slikama 9...11 prikazane su ovisnosti Γ, I, m),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 y5 To

Slika 9. Ovisnost 1=G(8) za različite vrijednosti broja zavoja u svitku

Slika 10. eos ovisnost

Crtanje! I Ovisnost t]= f(S)

Grafičke ovisnosti energetskih pokazatelja o broju okretaja u kašama su iste. To sugerira da promjena broja zavoja u zavojnici ne dovodi do značajne promjene ovih pokazatelja. To je razlog nedostatka pažnje prema njima.

Povećanje vučne sile (slika 12) kako se smanjuje broj zavoja u zavojnici objašnjava se činjenicom. da se poprečni presjek žice povećava pri konstantnim vrijednostima geometrijskih dimenzija i koeficijentu ispunjenosti utora induktora bakrom i laganoj promjeni vrijednosti gustoće struje. Motor u prekidačkim pogonima radi u načinu pokretanja manje od sekunde. Stoga je za pogon mehanizama s velikom početnom vučnom silom i kratkotrajnim načinom rada učinkovitije koristiti CLAD s malim brojem zavoja i velikim poprečnim presjekom žice namota induktora.

kažu /"4a? /?(/,"■ Š0O 8oo boa íoo 2 os ■

O o/ O.Z oi 05 O 07 os ¿J? Da

Slika 12. Karakteristike vuče CLAD-a pri različitim vrijednostima broja zavoja e planinske zavojnice

Međutim, s čestim aktiviranjem takvih mehanizama, potrebno je imati rezervu grijanja za motor.

Dakle, na temelju rezultata numeričkog eksperimenta korištenjem gore opisane metode izračuna, moguće je s dovoljnim stupnjem točnosti odrediti trend promjena električnih i vučnih pokazatelja za različite CLAP varijable. Glavni pokazatelj konstantnosti vučne sile je električna vodljivost premaza sekundarnog elementa y2.Mijenjajući ga unutar raspona y = 0,8-10 ... 1,2-10 S/m, možete dobiti potrebnu vučnu karakteristiku.

Slijedom toga, za postojanost potiska CLAD-a dovoljno je postaviti konstantne vrijednosti 2p, t, 8, y), Ts,

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

gdje je K=/(2p, t, 8, L2, y, Ts "

U četvrtom poglavlju opisana je metodologija izvođenja eksperimenta na ispitivanoj metodi skretničkog pogona. Eksperimentalna istraživanja pogonskih karakteristika provedena su na visokonaponskom prekidaču VMP-10 (Sl. 13)

Slika 13 Eksperimentalna postavka.

Također u ovom poglavlju određen je inercijski otpor sklopke, koji se izvodi tehnikom prikazanom u grafičko-analitičkoj metodi, uz pomoć kinematičkog dijagrama sklopke. Određene su karakteristike elastičnih elemenata. U isto vrijeme, dizajn uljnog prekidača uključuje nekoliko elastičnih elemenata koji se odupiru uključivanju prekidača i omogućuju akumulaciju energije za isključivanje prekidača:

1) GPU ubrzanje opruge",

2) Zaustavna opruga G po",

31 Elastične sile koje stvaraju kontaktne opruge Pk. - broj 1, 2012 str. 2-3. - Način pristupa: http://w\v\v.ivdon.ru.

Ostale publikacije:

2. Pjastolov, A.A. Razvoj pogona za visokonaponske sklopke 6...35 kV." /A.A. Pyastolov, I.N. Ramazanov, R.F. Yunusov, V.A. Bazhenov // Izvješće o znanstveno-istraživačkom radu (h. br. GR 018600223428 Liv. br. 02900034856. - Chelyabinsk: CHIMESKh, 1990. - P. 89-90.

3. Yunusov, R.F. Razvoj linearnog električnog pogona za poljoprivredne svrhe. /R.F. Yunusov, I.N. Ramazanov, V.V. Ivanitskaja, V.A. Bazhenov // XXXIII znanstveni skup. Sažeci izvješća - Sverdlovsk, 1990., str.32-33.

4. Pjastolov, A.A. Pogon visokonaponskog uljnog prekidača. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A. // Informativni letak br. 91-2. -CNTI, Čeljabinsk, 1991. str. 3-4.

5. Pjastolov, A.A. Cilindrični linearni asinkroni motor. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A. // Informativni letak br. 91-3. -CNTI, Čeljabinsk, 1991. str. 3-4.

6. Bazhenov, V.A. Odabir skladišnog elementa za prekidač VMP-10. Aktualni problemi poljoprivredne mehanizacije: materijali jubilarne znanstveno-praktične konferencije „Visoko agroinženjersko obrazovanje u Udmurtiji - 50 godina.” / Iževsk, 2005. str. 23-25.

7. Bazhenov, V.A. Razvoj ekonomičnog pogona uljnog prekidača. Regionalna znanstvena i metodološka konferencija Izhevsk: Savezna državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Izhevsk State Agricultural Academy, Izhevsk, 2004. str. 12-14.

8. Bazhenov, V.A. Poboljšanje pogona prekidača ulja VMP-10. Problemi razvoja energetike u kontekstu industrijskih transformacija: Materijali međunarodnog znanstveno-praktičnog skupa posvećenog 25. obljetnici Fakulteta za elektrifikaciju i automatizaciju poljoprivrede i Zavoda za elektrotehniku ​​poljoprivredne proizvodnje. Izhevsk 2003, str. 249-250.

disertacija za znanstveni stupanj kandidata tehničkih znanosti

Dostavljeno za zapošljavanje_2012. Potpisano za objavu 24. travnja 2012.

Offsetni papir Tip slova Times New Roman Format 60x84/ 16. Svezak I otisnuti arci. Naklada 100 primjeraka. Redni broj 4187. Izdavačka kuća FSBEI BIIO Izhevsk Državna poljoprivredna akademija Izhevsk, st. Studentski. jedanaest

Tekst rada Bazhenov, Vladimir Arkadevich, disertacija na temu Električne tehnologije i električna oprema u poljoprivredi.

SAVEZNA DRŽAVNA PRORAČUNSKA OBRAZOVNA USTANOVA VISOKOG STRUČNOG OBRAZOVANJA "IŽEVSKA DRŽAVNA POLJOPRIVREDNA AKADEMIJA"

Kao rukopis

Bazhenov Vladimir Arkadevich

CILINDRIČNI LINEARNI INDUKCIJSKI MOTOR U POGONU VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

Specijalnost 05.20.02 Elektrotehničke tehnologije i elektrooprema u poljoprivredi

DISERTACIJA za akademski stupanj kandidata tehničkih znanosti

Znanstveni voditelj: kandidat tehničkih znanosti,

Vladykin Ivan Revovich

Iževsk - 2012

U različitim fazama istraživanja rad se odvijao pod vodstvom doktora tehničkih znanosti, prof., prov. Zavod za električne strojeve Čeljabinskog instituta za mehanizaciju i elektrifikaciju poljoprivrede A.A. Pyastolov (poglavlje 1, 4, 5) i doktor tehničkih znanosti, profesor, pročelnik. Odjel za električni pogon i električne strojeve Sankt Peterburgskog državnog agrarnog sveučilišta A.P. Epifanova (poglavlje 2, 3), autor izražava iskrenu zahvalnost.

UVOD................................................. ......................................................... ............. ...................................5

1 ANALIZA POGONA ULJNIH PREKIDAČA I NJIHOVIH KARAKTERISTIKA......................................... ........................ ........................ ................................ ................. .........................7

1.1 Dizajn i princip rada prekidača..................................... .......... ......jedanaest

1.2 Klasifikacija pogona..................................................... .....................................................14

1.3 Glavni elementi pogona ............................................ ......... ................................19

1.4 Opći zahtjevi za projektiranje pogona..................................... ..................... ..22

1.5 Elektromagnetski pogoni ............................................. ............. ................................26

1.5.1 Dizajn elektromagnetskih pogona ............................................ ................. .......28

1.5.2 Elektromagnetski pogon izmjenične struje ............................................ ........................ .42

1.5.3 Pogon temeljen na ravnom LIM-u..................................... .........................................45

1.5.4 Pogon prekidača baziran na rotirajućem asinkronom motoru.................................................. .............. ................................. .................... .............................. ......48

1.5.5 Pogon baziran na cilindričnom linearnom asinkronom pogonu

motor................................................. ......................................................... ............. .......................50

ZAKLJUČCI O POGLAVLJU I CILJEVIMA RADA......................................... .........................................52

2 PRORAČUN KARAKTERISTIKA LINEARNIH ASINKRONIH MOTORNIH PRIJENOSA......................................... ........................ ........................ ................................ ................. .................................55

2.1 Analiza metoda za izračunavanje karakteristika LIM-a.................................................. .......... 55

2.2 Metodologija jednodimenzionalne teorije.................................................. ......... ........................56

2.3 Metodologija temeljena na dvodimenzionalnoj teoriji.................................................. .......... ...............58

2.4 Metodologija temeljena na trodimenzionalnom modelu......................................... ........... 59

2.5 Matematički model cilindričnog asinkronog motora na

na temelju ekvivalentnog kruga ............................................. ............ ................................... .............65

ZAKLJUČCI O POGLAVLJU.................................................. ...... ............................................ ............ ................94

3 RAČUNALNA I TEORIJSKA ISTRAŽIVANJA.................................................. ....... ......95

3.1 Opće odredbe i problemi koje treba riješiti (izjava problema)..................................95

3.2. Proučavani pokazatelji i parametri ............................................ ...... .......................96

ZAKLJUČCI O POGLAVLJU.................................................. ...... ............................................ ............ .............105

4 EKSPERIMENTALNA ISTRAŽIVANJA............................................. .................. ..........106

4.1 Određivanje inercijalnog otpora VM-pogonskog sustava..................................106

4.2 Određivanje karakteristika elastičnih elemenata..................................................... .........110

4.3 Određivanje elektrodinamičkih karakteristika ............................................. .......114

4.4 Određivanje aerodinamičkog otpora zraka i

hidrauličko izolacijsko ulje VM............................................. ...... ...................117

ZAKLJUČCI O POGLAVLJU.................................................. ...... ............................................ ............ ...............121

5 TEHNIČKI I EKONOMSKI POKAZATELJI.................................................. ....................... 122

ZAKLJUČCI O POGLAVLJU.................................................. ...... ............................................ ............ ...............124

OPĆI ZAKLJUČCI I REZULTATI ISTRAŽIVANJA.................................................. ..............125

KNJIŽEVNOST................................................. ................................................. ...... ........................126

DODATAK A................................................ ... ................................................ ......... ...................137

DODATAK B IZRAČUN POKAZATELJA POUZDANOSTI POGONA VM6...35KV...139

DODATAK B POTVRDA O ISTRAŽIVANJU RAZVOJNOG OBJEKTA.................................................142

I Patentna dokumentacija..................................................... .................... .............................. ..........142

II Znanstvena i stručna literatura i tehnička dokumentacija.................................143

III Tehničke karakteristike cilindričnog linearnog asinkronog motora......................................... ......................................................... ................. ........................144

IV Analiza pogonske pouzdanosti pogona VM-6...35kV......................145

V Značajke dizajna glavnih tipova pogona VM-6... 35 kV........150

DODATAK D................................................ ... ................................................ ......... ....................156

Primjer specifičnog dizajna pogona ............................................ ...................... ...................156

visokonaponski prekidač.................................................. ..... ................................156

Proračun potrošene snage inercijalnog pogona.................................................. ..........162

tijekom operacije uključivanja VM................................................. .........................................................162

Kazalo glavnih simbola i kratica ............................................ ......... 165

UVOD

Prijenosom poljoprivredne proizvodnje na industrijsku osnovu značajno se povećavaju zahtjevi za razinom pouzdanosti napajanja.

Ciljani sveobuhvatni program za povećanje pouzdanosti napajanja poljoprivrednih potrošača /TsKP PN/ predviđa široko uvođenje opreme za automatizaciju ruralnih distribucijskih mreža od 0,4...35 kV, kao jedan od najučinkovitijih načina za postizanje tog cilja. Program posebice uključuje opremanje distribucijskih mreža suvremenom sklopnom opremom i pogonskim uređajima za njih. Uz to, pretpostavlja se da će doći do široke uporabe, posebno u prvoj fazi, primarne rasklopne opreme u radu

Najrašireniji u ruralnim mrežama su uljni prekidači (OM) s opružnim i opružnim pogonima. Međutim, iz radnog iskustva je poznato da su VM pogoni jedan od najmanje pouzdanih elemenata rasklopnih uređaja. To smanjuje učinkovitost složene automatizacije ruralnih električnih mreža. Na primjer, primjećuje se da se 30...35% slučajeva relejne zaštite i automatizacije /RPA/ ne implementira zbog nezadovoljavajućeg stanja pogona. Štoviše, do 85% kvarova javlja se u 10...35 kV VM s opružnim pogonima. Prema radnim podacima, 59,3% kvarova automatskog ponovnog uključivanja na temelju opružnih pogona događa se zbog blok kontakata pogona i sklopke, 28,9% zbog mehanizama za uključivanje pogona i njegovo držanje u uključenom položaju. U radu se konstatuje nezadovoljavajuće stanje i potreba za modernizacijom i razvojem pouzdanih pogona.

Postoji pozitivno iskustvo u korištenju pouzdanijih elektromagnetskih istosmjernih pogona za VM od 10 kV u trafostanicama za poljoprivredne svrhe. Međutim, zbog brojnih karakteristika, ovi pogoni nisu našli široku primjenu [53].

Cilj ove faze istraživanja je odabrati smjer istraživanja.

Tijekom rada riješeni su sljedeći zadaci:

Određivanje pokazatelja pouzdanosti glavnih tipova pogona VM-6...35 kV i njihovih funkcionalnih jedinica;

Analiza konstrukcijskih značajki različitih tipova pogona VM-6...35 kV;

Opravdanost i izbor projektnih rješenja pogona VM 6...35 kV i pravci istraživanja.

1 ANALIZA POGONA ULJNIH PREKIDAČA I NJIHOVIH KARAKTERISTIKA

Rad pogona uljnih sklopki 6 - 10 kV uvelike ovisi o savršenosti dizajna. Značajke dizajna određene su zahtjevima koji se na njih postavljaju:

Snaga koju pogon troši tijekom operacije uključivanja VM mora biti ograničena, jer napajanje se napaja iz pomoćnih transformatora male snage. Ovaj zahtjev je posebno značajan za snižene trafostanice poljoprivredne energije.

Pogon sklopke ulja mora osigurati dovoljnu brzinu prebacivanja,

Daljinsko i lokalno upravljanje,

Normalan rad pri dopuštenim razinama promjene radnih napona itd.

Na temelju ovih zahtjeva glavni pogonski mehanizmi izrađeni su u obliku mehaničkih pretvarača s različitim brojem pojačalnih stupnjeva (stupnjeva), koji tijekom procesa gašenja i uključivanja troše malo snage za upravljanje velikim protokom energije. potrošen prekidačem.

U poznatim pogonima, kaskade za pojačanje strukturno su izvedene u obliku uređaja za zaključavanje (ZUO, ZUV) sa zasunima, redukcijskim mehanizmima (RM) s višestrukim lomljivim polugama, kao i mehaničkim pojačalima (MU) koji koriste energiju podignutog tereta. ili komprimirana opruga. Slike 2 i 3 (Dodatak B) prikazuju pojednostavljene pogonske dijagrame za uljne sklopke različitih tipova. Strelice i brojevi iznad njih pokazuju smjer i redoslijed interakcije mehanizama tijekom rada.

Glavni sklopni uređaji u trafostanicama su uljni i bezuljni prekidači, rastavljači, osigurači napona do 1000 V i više, prekidači, sklopke. U električnim mrežama male snage s naponom od 6-10 kV ugrađeni su najjednostavniji sklopni uređaji - sklopke opterećenja.

U rasklopnim postrojenjima 6...10 kV, u sklopnim postrojenjima koja se mogu izvući, često se koriste niskouljne viseće sklopke s ugrađenim opružnim ili elektromagnetskim pogonima (VMPP, VMPE): Nazivne struje ovih sklopki: 630 A, 1000 A, 1600 A, 3200 A.

Struja okidanja 20 i 31,5 kA. Ovaj raspon izvedbi omogućuje korištenje VMP sklopki kako u električnim instalacijama srednje snage tako i na velikim ulaznim vodovima i na strani sekundarnih krugova relativno velikih transformatora. Dizajn za struju od 31,5 kA omogućuje upotrebu kompaktnih VMP prekidača u snažnim mrežama od 6...10 kV bez reakcije i time smanjuje fluktuacije i odstupanja napona u tim mrežama.

Lončaste sklopke s niskim uljem tipa VMG-10 s opružnim i elektromagnetskim pogonom proizvode se za nazivne struje od 630 i 1000 A i prekidnu struju kratkog spoja od 20 kA. Ugrađuju se u stacionarne kamere serije KSO-272 i koriste se prvenstveno u električnim instalacijama srednje snage. Također se proizvode niskouljne sklopke tipa VMM-10 male snage s ugrađenim opružnim pogonima za nazivnu struju od 400 A i nazivnu struju isključivanja od 10 kA.

Izrađuju se sljedeći tipovi elektromagnetskih sklopki u širokom rasponu izvedbi i parametara: VEM-6 s ugrađenim elektromagnetskim pogonima za napon 6 kV, nazivne struje 2000 i 3200 A, nazivne struje isključivanja 38,5 i 40 kA;

VEM-10 s ugrađenim elektromagnetskim pogonom, napon 10 kV, nazivne struje 1000 i 1250, nazivna struja isključivanja 12,5 i 20 kA;

VE-10 s ugrađenim opružnim pogonima, napon 10 kV, nazivne struje 1250, 1600, 2500, 3000 A. Nazivne struje isključivanja 20 i 31,5 kA.

Elektromagnetske sklopke po svojim parametrima odgovaraju VMP slabouljnim sklopkama i imaju isti opseg primjene. Prikladni su za česte operacije prebacivanja. Uklopna sposobnost sklopki ovisi o vrsti pogona, njegovoj izvedbi i pouzdanosti rada. U podstanicama industrijskih poduzeća uglavnom se koriste opružni i elektromagnetski pogoni ugrađeni u prekidač. Elektromagnetski pogoni se koriste u kritičnim instalacijama:

Pri napajanju potrošača električne energije prve i druge kategorije s čestim operacijama prekidača;

Posebno kritične električne instalacije I. kategorije, bez obzira na učestalost rada;

Ako postoji baterija.

Za trafostanice industrijskih poduzeća koriste se cjeloviti uređaji velikih blokova: razvodna postrojenja, razvodna postrojenja, paketne transformatorske stanice različitih kapaciteta, napona i namjena. Kompletni uređaji sa svim aparatima, mjernim instrumentima i pomoćnim uređajima izrađuju se, sastavljaju i ispituju u tvornici ili radionici te montirani dostavljaju na mjesto ugradnje. To daje veliki ekonomski učinak, jer ubrzava i smanjuje troškove izgradnje i montaže te omogućuje izvođenje radova industrijskim metodama. Kompletna razvodna postrojenja imaju dva bitno različita dizajna: izvlačiva (serija KRU) i stacionarna (serija

DOP, KRUN itd.). Uređaji obje vrste podjednako uspješno rješavaju probleme elektroinstalacijskog i pogonskog rada.

Izvlačni sklopni uređaji su praktičniji, pouzdaniji i sigurniji za korištenje. To se postiže zaštitom svih dijelova pod naponom i kontaktnih spojeva pouzdanom izolacijom, kao i mogućnošću brze zamjene prekidača izvlačenjem i servisiranjem u radionici. Položaj pogona prekidača je takav da se njegov vanjski pregled može izvršiti iu uključenom i u isključenom položaju prekidača bez izvlačenja potonjeg.

Tvornice proizvode unificirane serije sklopnih uređaja za unutarnju ugradnju na izvlačenje za napone do 10 kV, čiji su glavni tehnički parametri dati u tablici 1.

Tablica 1.1 - Glavni parametri razvodnih uređaja za napon 3-10 kV za unutarnju instalaciju

Serija Nazivni napon, u kV Nazivna struja, u A Vrsta uljnog prekidača Vrsta pogona

KRU2-10-20UZ 3.6, 10 630 1000 1600 2000 2500 3200 Lonac s niskim uljem VMP-Yuld PE-11 PP67 PP70

KR-10-31, 5UZ 6,10 630 1000 1600 3200 Lonac s malo ulja

KR-10D10UZ 10 1000 2000 4000 5000 Lonac s niskim uljem

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

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

1.1 Dizajn i princip rada prekidača

Sklopke tipa VMG-10-20 su tropolne visokonaponske sklopke s malim volumenom tekućine za gašenje luka (transformatorsko ulje). Prekidač je dizajniran za uključivanje krugova izmjenične struje visokog napona s naponom od 10 kV u normalnim načinima rada instalacije, kao i za automatsko isključivanje tih krugova tijekom struja kratkog spoja i preopterećenja koja se javljaju tijekom nenormalnih i hitnih načina rada instalacija. .

Princip rada sklopke temelji se na gašenju električnog luka koji nastaje otvaranjem kontakata strujanjem mješavine plina i ulja koja nastaje kao rezultat intenzivnog raspadanja transformatorskog ulja pod utjecajem visoke temperature luka. Ovaj protok dobiva određeni smjer u posebnom uređaju za gašenje luka koji se nalazi u zoni gorenja luka.

Prekidačem upravljaju pogoni. Pritom se radna sklopka vrši energijom pogona, a isključivanje energijom isklopnih opruga same sklopke.

Dizajn sklopke prikazan je na sl. 1.1. Tri pola sklopke montirana su na zajednički zavareni okvir 3, koji je baza sklopke i ima rupe za pričvršćivanje sklopke. Na prednjoj strani okvira nalazi se šest porculanskih izolatora 2 (po dva po polu), koji imaju unutarnje elastično mehaničko pričvršćivanje. Prekidački pol 1 obješen je na svaki par izolatora.

Pogonski mehanizam sklopke (sl. 9) sastoji se od osovine 6 na koju su zavarene poluge 5. Na vanjske poluge 5 pričvršćene su okidačke opruge 1, a na srednju odbojnu oprugu 2. Na suprotnim krajevima od poluga mehanički su ojačane izolacijske poluge koje su spojene na kontaktne šipke pod strujom 9 uz pomoć

naušnice 7 i služe za prijenos kretanja s osovine prekidača na kontaktnu šipku.

instalacije (tip VMP-10) - opći prikaz

Između vanjske i srednje poluge na osovini prekidača zavaren je par dvokrakih poluga 4 s valjcima na krajevima. Ove poluge služe za ograničavanje uključenog i isključenog položaja prekidača. Kada je uključen, jedan od valjaka približava se vijku 8, kada je isključen, drugi valjak pomiče šipku odbojnika ulja 3; detaljniji uređaj koji je prikazan na sl. 1. 2.

Ovisno o kinematici ćelije, sklopka omogućuje središnji ili bočni priključak pogona. Pri povezivanju pogona u sredini koristi se poluga 13 (slika 1.1), za bočno spajanje poluga 12 dodatno je ugrađena na osovinu sklopke (slika 1.1).

Slika 1.2 - Preklopni stup

Glavni dio stupa sklopke (slika 1.2) je cilindar 1. Za sklopke s nazivnom strujom od 1000A, ovi cilindri su izrađeni od mjedi. Cilindri prekidača s nazivnom strujom od 63OA izrađeni su od čelika i imaju uzdužni nemagnetski šav. Na svaki cilindar zavarena su dva nosača za pričvršćivanje na potporne izolatore i kućište 10 s čepom za punjenje ulja 11 i indikatorom ulja 15. Kućište služi kao dodatni

Proučavanje utjecaja nesinusoidnog napona napajanja uzrokovanog modulacijom širine impulsa na energetske karakteristike asinkronih motora

• • Tehnologije i sredstva poljoprivredne mehanizacije
  • Elektrotehničke tehnologije i elektrooprema u poljoprivredi
  • Tehnologije i sredstva održavanja u poljoprivredi

480 rub. | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Disertacija - 480 RUR, dostava 10 minuta 24 sata dnevno, sedam dana u tjednu i praznicima

Ryzhkov Alexander Viktorovich. Analiza i izbor racionalnih dizajna cilindričnog linearnog motora s magnetoelektričnom pobudom: disertacija... Kandidat tehničkih znanosti: 09/05/01 / Ryzhkov Alexander Viktorovich; [Mjesto zaštite: Voronjež. država tehn. Sveučilište].- Voronjež, 2008.- 154 str.: ilustr. RSL OD, 61 09-5/404

Uvod

Poglavlje 1 Analiza teorijskih i projektantskih smjernica razvoja električnih strojeva za pravocrtno gibanje 12

1.1. Specifičnosti projektiranja linearnih električnih strojeva 12

1.2 Analiza razvijenog dizajna cilindričnog linearnog elektromotora 26

1.3 Pregled tehnika projektiranja linearnih strojeva 31

1.4 Modeliranje elektromagnetskih procesa na temelju metode konačnih elemenata 38

1.5 Svrha rada i ciljevi istraživanja 41

Poglavlje 2 Algoritmizacija elektromagnetskog proračuna beskontaktnog cilindričnog linearnog istosmjernog motora 43

2.1 Prikaz problema 43

2.2 Analiza cilindričnog linearnog istosmjernog motora s dizajnom uzdužno-radijalnog magnetskog sustava 45

2.3 Algoritam za elektromagnetski proračun cilindričnog linearnog istosmjernog motora 48

2.4 Procjena toplinskog stanja cilindričnog linearnog motora 62

Poglavlje 3. Modeliranje i izbor racionalnih skupova izlaznih parametara cilindričnog linearnog istosmjernog motora 64

3.1 Linearna sinteza cilindrični motor DC na temelju kriterija za maksimalne specifične vučne i energetske pokazatelje 64

3.2 Modeliranje pomoću konačnih elemenata cilindričnog linearnog istosmjernog motora 69

3.2.1 Opis početnih podataka za modeliranje 69

3.2.2 Analiza rezultata simulacije 78

Poglavlje 4 Praktična primjena i rezultati eksperimentalnih istraživanja cilindričnih linearnih motora 90

4.1 Uzorci matične ploče cilindričnih linearnih istosmjernih motora 90

4.1.1 Strukturne komponente linearne arhitekture motora 90

4.1.2 Izvedba na matičnoj ploči cilindričnih linearnih elektromotora 95

4.1.3 Struktura upravljačke jedinice cilindričnog linearnog elektromotora 96

4.2 Rezultati eksperimentalnih istraživanja razvijenih inačica cilindričnih linearnih elektromotora 100

4.2.1 Proučavanje toplinskog stanja linearnog motora 101

4.2.2 Eksperimentalna istraživanja indukcije u rasporu prototipa linearnih motora 103

4.2.3 Studije o elektromagnetskoj vučnoj sili koja proizlazi iz struje u namotu 107

4.2.3 Studija ovisnosti vučne sile razvijenih linearnih elektromotora o količini gibanja pokretnog dijela 110

4.2.3 Mehaničke karakteristike razvijeni uzorci linearnih motora 118

Zaključci 119

Zaključak 120

Literatura 122

Dodatak A 134

Dodatak B 144

Dodatak B 145

Uvod u rad

Relevantnost teme.

Trenutno, cilindrični linearni motori postaju sve rašireniji kao aktuatori električnih pogona. posebne namjene, implementiran u okviru električnih kompleksa koji se koriste, posebice, u svemirskoj i medicinskoj tehnologiji. Štoviše, prisutnost izravnog izravnog djelovanja aktuatora u cilindričnim linearnim motorima određuje njihovu prednost u odnosu na ravne linearne motore. To je zbog odsutnosti jednostranih privlačnih sila, kao i manje inercije pokretnog dijela, što određuje njihove visoke dinamičke kvalitete.

Treba napomenuti da u području razvoja alata za analizu mogućnosti dizajna linearnih motora postoje pozitivni rezultati dobiveni kako domaći (Voldek A.I., Svecharnik D.V., Veselovsky O.N., Konyaev A.Yu., Sarapulov F.N. ), tako i strani istraživači ( Yamamura, Wang J., Jewel Geraint W., Howe D.). Međutim, ovi se rezultati ne mogu smatrati osnovom za stvaranje univerzalnih alata koji omogućuju odabir optimalnih mogućnosti dizajna linearnih elektromotora u odnosu na određeno područje objekta. To iziskuje potrebu za dodatnim istraživanjima u području projektiranja specijalnih linearnih motora cilindrične arhitekture kako bi se dobile racionalne konstrukcijske opcije koje su objektno orijentirane.

Dakle, temeljem navedenog, relevantnost teme istraživanja diktira potreba provođenja dodatnih istraživanja usmjerenih na razvoj alata za modeliranje i analizu cilindričnih linearnih motora s magnetoelektričnom pobudom u svrhu dobivanja racionalnih projektnih rješenja.

Tema istraživanja disertacije odgovara jednom od glavnih znanstvenih pravaca Državne obrazovne ustanove visokog stručnog obrazovanja "Voronješko državno tehničko sveučilište" Računalni sustavi i softverski i hardverski električni sustavi (Razvoj i istraživanje inteligentnih i informacijskih tehnologija za dizajn i upravljanje složenim industrijskim kompleksima i sustavima.GB Research No.2007.18).

Svrha i ciljevi istraživanja. Cilj rada je kreirati skup alata za analizu dizajna cilindričnih linearnih istosmjernih motora s magnetoelektričnom pobudom, koji omogućuju odabir njihovih racionalnih opcija, usmjerenih na primjenu u elektromotorima posebne namjene koji implementiraju granične vrijednosti specifični energetski pokazatelji i razina dinamičkih svojstava.

U skladu s tim ciljem postavljeni su i riješeni sljedeći zadaci:

analiza racionalnih konstrukcija cilindričnih linearnih istosmjernih motora koji osiguravaju granične vrijednosti specifičnih energetskih pokazatelja u okviru elektromotora posebne namjene;

provođenje teorijskih istraživanja procesa koji se odvijaju u linearnim beskontaktnim istosmjernim motorima, kao osnova za konstruiranje algoritma za elektromagnetski proračun cilindričnog linearnog elektromotora;

razvoj algoritma za elektromagnetski proračun uzimajući u obzir značajke određene arhitekturom magnetskih sustava cilindričnog linearnog motora;

razvoj struktura modela konačnih elemenata za analizu elektromagnetskih procesa u odnosu na uvjete cilindričnog linearnog motora;

Provođenje eksperimentalnih studija prototipova, pod
potvrđujući adekvatnost analitičkih modela i razvijenog algoritma
MA projektiranje cilindričnih linearnih motora.

Metode istraživanja. U U radu su korištene metode teorije polja, teorije električnih krugova, teorije dizajna električnih strojeva, računalne matematike i fizičkog eksperimenta.

Znanstvena novost. U radu su dobiveni sljedeći rezultati koji se ističu znanstvenom novošću:

predloženi dizajn magnetskog kruga cilindričnog linearnog istosmjernog motora s aksijalno magnetiziranim stalni magneti kao dio magnetskog sustava s radijalnom magnetizacijom, karakteriziran novom arhitekturom za izradu pokretnog dijela linearnog elektromotora;

razvijen je algoritam za proračun cilindričnog linearnog istosmjernog motora s aksijalno magnetiziranim permanentnim magnetima kao dijela magnetskog sustava s radijalnim smjerom magnetizacije, koji se razlikuje uzimanjem u obzir značajki određenih arhitekturom konstrukcije pokretnog dijela cilindrični linearni električni motor;

razvijene su strukture modela konačnih elemenata koje karakterizira poseban skup rubnih uvjeta u rubnim zonama;

Razvijene su preporuke za odabir racionalnih projektnih rješenja usmjerenih na povećanje specifičnih energetskih svojstava i dinamičkih svojstava cilindričnih linearnih istosmjernih motora na temelju kvantitativnih podataka iz numeričkih proračuna, kao i rezultata eksperimentalnih istraživanja prototipova.

Praktični značaj rada. Praktična vrijednost disertacije je:

Algoritam za projektiranje cilindričnih linearnih motora
mala snaga;

modeli konačnih elemenata u dvodimenzionalnoj analizi cilindričnih linearnih motora, koji omogućuju usporedbu specifičnih karakteristika motora različitih dizajna magnetskih sustava;

Predloženi modeli i algoritam mogu se koristiti kao matematička osnova za izradu posebna sredstva primijeniti softver sustavi za računalno potpomognuto projektiranje beskontaktnih istosmjernih motora.

Implementacija rezultata rada. Dobiveni teorijski i eksperimentalni rezultati rada disertacije korišteni su u poduzeću "Istraživački institut za mehanotroniku - Alfa" prilikom izvođenja istraživačkog rada "Istraživanje načina za stvaranje suvremenih mehanotroničkih aktuatora s visokim resursima različite vrste kretanje u varijacijama s digitalnim informacijskim kanalom i upravljanjem bez senzora pri identifikaciji faznih koordinata integriranih u sustave održavanja života svemirskih letjelica (SC)", R&D "Studija načina za stvaranje "inteligentnih" linearnih električnih pogona s kontrolom stanja vektora za sustave automatizacije svemirskih letjelica ", Istraživanje i razvoj "Istraživanje i razvoj inteligentnih mehatroničkih linearnih preciznih pokretača nekonvencionalnog modularnog rasporeda za industrijsku, medicinsku i specijalnu opremu nove generacije", te uveden u nastavni proces Zavoda "Elektromehanički sustavi i napajanje" Državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Voronješko državno tehničko sveučilište" u tečaj predavanja"Specijalni električni strojevi."

Provjera rada. Glavne odredbe disertacije predstavljene su na regionalnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji "Nove tehnologije u znanstvenom istraživanju, projektiranju, upravljanju, proizvodnji"

(Voronjež 2006., 2007.), na međusveučilišnom studentskom znanstvenom i tehničkom

konferenciji "Primijenjeni problemi elektromehanike, energije, elektronike" (Voronež, 2007), na sveruskoj konferenciji "Nove tehnologije u znanstvenom istraživanju, dizajnu, upravljanju, proizvodnji" (Voronež, 2008), na međunarodnoj školskoj konferenciji " Visoka tehnologija ušteda energije" (Voronež, 2008), na I međunarodnoj znanstvenoj i praktičnoj konferenciji "Mladi i znanost: stvarnost i budućnost" (Nevinnomyssk, 2008), na znanstvenom i tehničkom vijeću Istraživačko-dizajnerskog instituta za mehanotroniku-Alfa (Voronež , 2008), na znanstvenim i tehničkim konferencijama fakulteta i diplomiranih studenata Zavoda za automatizaciju i informatiku u tehničkim sustavima VSTU (Voronež, 2006-2008). Osim toga, rezultati disertacije objavljeni su u zbornicima znanstvenih radova “Elektrotehnički kompleksi i sustavi upravljanja”, “Primijenjeni problemi elektromehanike, energetike, elektronike” (Voronež 2005.-2007.), u časopisu “Elektrotehnički kompleksi i upravljanje. sustavi" (Voronež, 2005.-2007.). Voronjež 2007.-2008.), u Biltenu Voronješkog državnog tehničkog sveučilišta (2008.).

Publikacije. O temi disertacije objavljeno je 11 članaka. znanstveni radovi, uključujući 1 - u publikacijama koje preporučuje Viša komisija za ovjeru Ruske Federacije.

Struktura i djelokrug rada. Disertacija se sastoji od uvoda, četiri poglavlja, zaključka, bibliografije od 121 naslova, materijal je prikazan na 145 stranica i sadrži 53 slike, 6 tablica i 3 priloga.

U prvom poglavlju izvršen pregled i analiza Trenutna država u području razvoja linearnih elektromotora izravnog djelovanja. Izvršena je klasifikacija linearnih elektromotora izravnog djelovanja prema principu rada, kao i prema glavnim konstrukcijskim izvedbama. Razmatraju se pitanja teorije razvoja i dizajna linearnih motora, uzimajući u obzir značajke linearnog stroja. Korištenje metode konačnih elemenata kao suvremenog alata za projektiranje složenih elektroinstalacija

mehanički sustavi. Postavljen je cilj rada i formulirani ciljevi istraživanja.

U drugom poglavlju razmatraju se pitanja razvoja metodologije za projektiranje beskontaktnih cilindričnih linearnih istosmjernih motora, prikazuje se elektromagnetski proračun različitih konstrukcijskih izvedba magnetskih sustava linearnog motora, koji sadrži Sljedeći koraci: izbor glavnih dimenzija, proračun snage; izračun strojne konstante; određivanje toplinskih i elektromagnetskih opterećenja; izračun podataka namota; proračun elektromagnetske vučne sile; proračun magnetskog sustava, izbor veličina permanentnih magneta. Izrađen je proračun procjene procesa prijenosa topline linearnog elektromotora.

U trećem poglavlju dani su izrazi univerzalnog optimizacijskog kriterija koji dopuštaju komparativna analiza DC i AC motori male snage, uzimajući u obzir zahtjeve za energijom i brzinom. Formulirana su načela metodologije za modeliranje cilindričnog linearnog istosmjernog motora metodom konačnih elemenata, utvrđene su glavne pretpostavke na kojima je izgrađen matematički aparat za analizu modela ovih tipova motora. Dobiveni su dvodimenzionalni modeli konačnih elemenata za cilindrični linearni motor za različite izvedbe pokretnog dijela: s pseudoradijalnim magnetiziranjem segmentnih magneta na štapu i s aksijalno magnetiziranim podložnim magnetima.

U četvrtom poglavlju prikazan je praktični razvoj uzoraka cilindričnih linearnih sinkronih motora, prikazana je izvedba sklopa upravljačke jedinice za cilindrični linearni motor. Obrađuju se principi upravljanja navedenim elektromotorom. Prikazani su rezultati eksperimentalnih istraživanja cilindričnog linearnog sinkronog motora s različitim dizajnom magnetskog sustava pokretnog dijela, uključujući: istraživanja toplinskih uvjeta elektromotora,

ovisnost vučne sile elektromotora o strujama i pomaku. Rezultati modeliranja metodom konačnih elemenata uspoređeni su s fizikalnim eksperimentima, a dobiveni parametri linearnog motora ocijenjeni su na suvremenoj tehničkoj razini.

U zaključku su prikazani glavni rezultati provedenih teorijskih i eksperimentalnih istraživanja.

Analiza razvijenog dizajna cilindričnog linearnog elektromotora

Linearni električni pogon s kontrolom vektora stanja nameće niz specifičnih zahtjeva na dizajn i rad CLSD-a. Tok energije iz mreže kroz upravljački uređaj ulazi u armaturni namot, čime se osigurava pravilan slijed interakcije elektromagnetskog polja namota s poljem permanentnih magneta pomične šipke u skladu s odgovarajućim zakonima komutacije. Ako se visoko koercitivni permanentni magnet nalazi na šipki, tada reakcija armature praktički ne iskrivljuje glavni magnetski tok. Kvaliteta elektromehaničke pretvorbe energije određena je ne samo racionalno odabranim magnetskim sustavom, već i omjerom energetskih parametara marke magneta i linearnog opterećenja namota armature statora. MKE proračun elektromagnetskog polja i pretraživanje racionalni dizajn električni stroj metodom numeričkog eksperimenta, usmjeren pomoću dobivenog optimizacijskog kriterija, omogućuje da se to izvede uz minimalne troškove.

Uzimajući u obzir suvremene zahtjeve u pogledu životnog vijeka, raspona upravljanja i pozicioniranja, raspored CLSD-a izgrađen je prema klasičnom principu dinamičke interakcije magnetskog toka pobude pokretne šipke s magnetskim tokom namota armature. statora bez proreza.

Preliminarna tehnička analiza razvijenog dizajna omogućila nam je da utvrdimo sljedeće:

Pitanje energije motora ovisi o broju faza i sklopnom krugu namota armature, dok oblik rezultirajućeg magnetskog polja u zračnom rasporu i oblik napona koji se dovodi u faze namota igraju važnu ulogu;

Na pomičnoj šipki nalaze se trajni magneti rijetkih zemalja s pseudoradijalnom strukturom magnetizacije, od kojih se svaki sastoji od šest segmenata spojenih u šuplju cilindričnu strukturu;

U razvijenom dizajnu moguće je osigurati tehnološko jedinstvo radnog mehanizma i CLSD šipke;

Nosivi nosači s optimiziranim koeficijentima opterećenja osiguravaju potrebnu marginu kvalitete u smislu razine zajamčenog vremena rada i raspona regulacije brzine kretanja šipke;

Mogućnost precizne montaže s minimalnim tolerancijama i osiguravanje potrebne selektivnosti spojnih površina dijelova i sklopova omogućuje povećanje vijeka trajanja;

Mogućnost kombiniranja translacijskih i rotacijskih vrsta gibanja u jednoj geometriji motora omogućuje vam proširenje njegove funkcionalnosti i proširenje opsega primjene.

CLSD sidro je cilindar izrađen od mekog magnetskog čelika, odnosno ima dizajn bez proreza. Magnetska jezgra armaturnog jarma izrađena je od šest modula - čahura, preklopljenih i izrađenih od čelika 10 GOST 1050-74. Čahure imaju rupe za izlazne krajeve svitaka dvofaznog armaturnog namota. Čahure sastavljene u paketu u biti čine jaram za provođenje glavnog magnetskog toka i postizanje potrebne vrijednosti magnetske indukcije u ukupnom nemagnetskom radnom rasporu. Konstrukcija armature bez proreza najviše obećava sa stajališta osiguravanja visoke ujednačenosti brzine u području minimalnih vrijednosti raspona linearne brzine, kao i točnosti pozicioniranja pokretne šipke (nema pulsacija elektromagnetske vučne sile reda zuba u nemagnetskom rasporu). Zavojnice namota armature su u obliku bubnja, zavoji namota su izrađeni od žice sa samosinteriranom izolacijom PFTLD ili sa izolacijom od emajla PETV GOST 7262-54, impregnirane termoreaktivnom smjesom na bazi epoksidne smole, namotane na aluminijski okvir koji ima krutog oblika i dizajniran za temperature do 200 C. Nakon kalupljenja i polimerizacije impregnacijske mase, svitak je čvrsta monolitna jedinica. Nosivi štitovi montirani su zajedno s modulima armaturnog jarma. Kućišta štitova ležaja izrađena su od aluminijske legure. Brončane čahure ugrađene su u kućišta štitova ležaja.

Na temelju rezultata patentnog pretraživanja identificirane su dvije konstrukcijske izvedbe magnetskih sustava, koje se razlikuju uglavnom u magnetskom sustavu pokretnog dijela cilindričnog linearnog motora.

Pomična šipka osnovne izvedbe elektromotora sadrži permanentne magnete rijetke zemlje N35, između kojih su ugrađene neferomagnetske razdjelne pločice, i ima 9 polova (od kojih najviše 4 prekrivaju aktivnu duljinu stroja). Dizajn stroja osigurava simetriju magnetskog polja od permanentnih magneta kako bi se smanjio primarni uzdužni rubni učinak. Visoko koercitivni magneti osiguravaju potrebnu razinu indukcije u zračnom rasporu. Trajni magneti zaštićeni su neferomagnetskim omotačem, koji ima funkcije vođenja i ima određena svojstva klizne površine. Materijal rukavca vodilice mora biti neferomagnetičan, odnosno rukavac ne smije štititi magnetsko polje modula namota i magneta, čiji tokovni spoj mora biti maksimalan. Istodobno, rukav mora imati navedeno mehanička svojstva, jamčeći dug radni vijek i nisku razinu mehaničkih gubitaka trenja u linearnim nosačima - ležajevima. Kao materijal obloge predlaže se korištenje čelika otpornog na koroziju i toplinu.

Treba napomenuti da se povećanje specifičnih energetskih pokazatelja obično postiže upotrebom trajnih magneta s visokom magnetskom energijom, posebno iz legura s metalima rijetkih zemalja. Trenutačno velika većina najboljih proizvoda koristi magnete neodimij - željezo - bor (Nd-Fe-B) s dodacima materijala kao što su disprozij, kobalt, niobij, vanadij, galij; itd. Dodavanje ovih materijala dovodi do poboljšanja stabilnosti magneta s temperaturnog gledišta. Ovi modificirani magneti mogu se koristiti do temperatura od +240C.

Budući da se čahure permanentnih magneta moraju magnetizirati radijalno, tijekom njihove izrade pojavio se tehnološki problem vezan uz potrebu osiguranja potrebnog fluksa za magnetiziranje i male geometrijske dimenzije. Brojni programeri trajnih magneta primijetili su da njihova poduzeća ne proizvode radijalno magnetizirane trajne magnete izrađene od materijala rijetkih zemalja. Kao rezultat toga, odlučeno je razviti čahuru trajnog magneta u obliku magneta - sklopa od šest krivocrtnih prizmi - segmenata.

Izradom i potom usporedbom energetskih pokazatelja magnetskih sustava procijenit ćemo energetske mogućnosti, a također razmotriti usklađenost pokazatelja elektromotora sa suvremenom tehničkom razinom.

Shema cilindričnog linearnog sinkronog motora s uzdužno radijalnim magnetskim sustavom prikazana je na slici 1.8.

Kao rezultat usporedbe i analize razine energetskih pokazatelja dvaju, razvijenih tijekom istraživanja, konstruktivnih implementacija magnetskih sustava dobivenih kao rezultat fizičkog eksperimenta, primjerenost analitičkih, numeričkih metoda proračuna i dizajna vrste linearnih električni motor koji se razmatra bit će potvrđen u sljedećim odjeljcima.

Algoritam za elektromagnetski proračun cilindričnog linearnog istosmjernog motora

Osnova za izračun CLSD-a su sljedeći podaci:

Dimenzije;

Duljina hoda pokretnog dijela (štap)

Sinkrona brzina šipke Vs, m/s;

Kritična (maksimalna) vrijednost elektromagnetske vučne sile FT N;

Napon napajanja /, V;

Način rada motora (kontinuirano, PV);

Raspon temperature okoliš AT,C;

Verzija motora (zaštićena, zatvorena).

U induktivnim električnim strojevima energija elektromagnetskog polja koncentrirana je u radnom rasporu i zoni zuba (u DCDC s glatkom armaturom nema zone zuba), stoga je izbor volumena radnog raspora pri sintezi električnog stroj je od najveće važnosti.

Specifična gustoća energije u radnom rasporu može se definirati kao omjer djelatne snage stroja Pr prema volumenu radnog raspora. Osnova klasičnih metoda proračuna električnih strojeva je izbor konstante stroja CA (Arnoldove konstante), koja povezuje glavne proračunske dimenzije s dopuštenim elektromagnetskim opterećenjima (koja odgovaraju najvećem toplinskom opterećenju)

Da bi se osiguralo klizanje šipke, na trajne magnete postavlja se čahura debljine Ar. Vrijednost Ar ovisi o tehnološkim čimbenicima i odabire se što je moguće minimalnije.

Linearna sinkrona brzina CVDC šipke i ekvivalentna sinkrona brzina vrtnje povezane su relacijom

Kako bi se osigurala potrebna vrijednost vučne sile uz minimalnu vrijednost vremenske konstante i odsutnost sile pričvršćivanja (smanjujući je na prihvatljivu vrijednost), prednost se daje dizajnu bez zuba s pobudom od trajnih magneta na temelju visoke energije tvrdi magnetski materijali (neodim - željezo - bor). U ovom slučaju, motor ima radni razmak dovoljan za smještaj namota.

Glavni zadatak proračuna magnetskog sustava je određivanje optimalnih konstrukcijskih parametara u pogledu energetskih parametara, vučne sile i drugih pokazatelja koji osiguravaju zadanu vrijednost magnetskog toka u radnom rasporu. U početnoj fazi projektiranja najvažnije je pronaći racionalan odnos između debljina stražnje strane magneta i zavojnice.

Proračun magnetskog sustava s permanentnim magnetima uključuje određivanje krivulje demagnetizacije i magnetske vodljivosti pojedinih dionica. Trajni magneti su nehomogeni, uzorak polja u rasporu je složen zbog efekta uzdužnog ruba i flukseva curenja. Površina magneta nije ekvipotencijalna, pojedina područja, ovisno o položaju u odnosu na neutralnu zonu, imaju nejednake magnetske potencijale. Ova okolnost otežava izračunavanje vodljivosti magnetskog curenja i toka curenja magneta.

Kako bismo pojednostavili izračun, pretpostavljamo jedinstvenost krivulje demagnetizacije, a stvarni tok curenja, koji ovisi o raspodjeli MMF-a po visini magneta, zamijenimo izračunatim koji prolazi po cijeloj visini magneta. magneta i u potpunosti izlazi na površinu pola.

Postoji niz grafičko-analitičkih metoda za proračun magnetskih krugova s ​​trajnim magnetima, od kojih je u inženjerskoj praksi najraširenija metoda faktora demagnetiziranja, koja se koristi za proračun izravnih magneta bez ojačanja; metoda omjera koja se koristi za proračun magneta s armaturama, kao i metoda električne analogije koja se koristi za proračun razgranatih magnetskih krugova s ​​permanentnim magnetima.

Točnost daljnjih izračuna u značajnoj mjeri ovisi o pogreškama povezanim s određivanjem stanja magneta s korisnom specifičnom energijom s z.opt koju su razvili u nemagnetskom radnom rasporu 8v. Potonji bi trebao odgovarati maksimalnom proizvodu indukcije rezultirajućeg polja u radnom rasporu i specifičnoj energiji magneta.

Razdioba indukcije u radnom rasporu CLSD-a najpreciznije se može odrediti analizom konačnih elemenata određenog proračunskog modela. U početnoj fazi proračuna, kada se radi o odabiru određenog skupa geometrijskih dimenzija, podataka namota i fizikalnih svojstava materijala, preporučljivo je postaviti prosječnu efektivnu vrijednost indukcije u radnom rasporu Bscp. Adekvatnost zadatka V3sr unutar preporučenog intervala zapravo će odrediti složenost verifikacijskog elektromagnetskog proračuna stroja metodom konačnih elemenata.

Korišteni tvrdi magnetski magneti rijetke zemlje na bazi metala rijetke zemlje imaju gotovo relejnu krivulju demagnetizacije, stoga se u širokom rasponu promjena jakosti magnetskog polja vrijednost odgovarajuće indukcije relativno malo mijenja.

Kako bi se riješio problem određivanja visine stražnje strane segmenta magneta hM u prvoj fazi sinteze CLSD-a, predlaže se sljedeći pristup.

Opis početnih podataka za modeliranje

U središtu elektromagnetskog izračuna numerička metoda leži model koji uključuje geometriju stroja, magnetska i električna svojstva njegovih aktivnih materijala, radne parametre i radna opterećenja. Tijekom proračuna određuju se indukcije i struje u dijelovima modela. Zatim se određuju sile i momenti, kao i energetski pokazatelji.

Izrada modela uključuje definiranje sustava osnovnih pretpostavki kojima se uspostavlja idealizacija svojstava fizičkih i geometrijskih karakteristika konstrukcije i opterećenja na temelju kojih se model gradi. Dizajn stroja izrađenog od pravih materijala ima niz značajki, uključujući nesavršenosti u obliku, raspršenost i heterogenost svojstava materijala (odstupanje njihovih magnetskih i električnih svojstava od utvrđenih vrijednosti) itd.

Tipičan primjer idealizacije stvarnog materijala je pripisivanje svojstava homogenosti. U nizu dizajna linearnih motora takva idealizacija je nemoguća, jer dovodi do netočnih rezultata izračuna. Primjer je cilindrični linearni sinkroni motor s neferomagnetskim vodljivim slojem (čahurom), u kojem se električna i magnetska svojstva naglo mijenjaju pri prelasku sučelja između materijala.

Osim zasićenja, na izlazne karakteristike motora uvelike utječu efekti površine i uzdužnog ruba. U ovom slučaju, jedan od glavnih zadataka postaje postavljanje početnih uvjeta na granicama aktivnih područja stroja.

Dakle, model može imati samo dio svojstava stvarne strukture, tako da je njegov matematički opis pojednostavljen. Složenost izračuna i točnost njegovih rezultata ovise o tome koliko je model dobro odabran.

Matematički aparat za analizu modela cilindričnih linearnih sinkronih motora temelji se na jednadžbama elektromagnetskog polja i izgrađen je na sljedećim osnovnim pretpostavkama:

1. Elektromagnetsko polje je kvazistacionarno, budući da su struje pomaka i kašnjenje u širenju elektromagnetskog vala unutar područja polja zanemarivi.

2. U usporedbi sa strujama vodljivosti u vodičima, struje vodljivosti u dielektricima i konvekcijske struje koje nastaju kretanjem naboja s medijem zanemarivo su male, pa se potonje mogu zanemariti. Budući da se ne uzimaju u obzir struje provođenja, struje istiskivanja i konvekcijske struje u dielektriku koji ispunjava razmak između statora i rotora, brzina kretanja dielektrika (plina ili tekućine) u procjepu nema utjecaja. utjecaj na elektromagnetsko polje.

3. Veličina emf elektromagnetske indukcije mnogo je veća od emf Halla, Thompsona, kontakta itd., pa se stoga potonji može zanemariti.

4. Kada se razmatra polje u neferomagnetskom mediju, pretpostavlja se da je relativna magnetska permeabilnost tog medija jednaka jedinici.

Sljedeća faza proračuna je matematički opis ponašanja modela, odnosno konstrukcija matematičkog modela.

Elektromagnetski FEM proračun sastojao se od sljedećih faza:

1. Odabir vrste analize i izrada geometrije modela za MKE.

2. Odabir tipova elemenata, unos svojstava materijala, dodjeljivanje svojstava materijala i elemenata geometrijskim područjima.

3. Podjela područja modela u mrežu konačnih elemenata.

4. Primjena na model rubnih stanja i opterećenja.

5. Odabir vrste elektromagnetske analize, postavljanje opcija solvera i numeričko rješavanje sustava jednadžbi.

6. Korištenje postprocesorskih makronaredbi za izračunavanje integralnih veličina od interesa i analizu rezultata.

Faze 1-4 odnose se na pretprocesorski stupanj izračuna, stupanj 5 na procesorski stupanj, stupanj 6 na postprocesorski stupanj.

Izrada modela konačnih elemenata je radno intenzivna faza FEM proračuna, jer povezuje se s reprodukcijom najtočnije moguće geometrije objekta i opisivanjem fizičkih svojstava njegovih regija. Opravdana primjena opterećenja i rubnih uvjeta također predstavlja određene poteškoće.

Numeričko rješavanje sustava jednadžbi provodi se automatski i, pod svim ostalim uvjetima, određeno je hardverskim resursima korištene računalne tehnologije. Analizu rezultata donekle olakšavaju alati za vizualizaciju koji su dostupni u korištenom softveru, no ujedno je ovo jedna od najmanje formaliziranih faza i najintenzivnija.

Određeni su sljedeći parametri: kompleksni vektorski potencijal magnetskog polja A, skalarni potencijal F, veličina indukcije magnetskog polja B i jakost H. Analizom vremenski promjenjivih polja utvrđen je utjecaj vrtložnih struja u sustav.

Rješenje (7) za slučaj izmjenične struje ima oblik kompleksnog potencijala (karakteriziranog amplitudom i faznim kutom) za svaki čvor modela. Magnetska propusnost i električna vodljivost materijala područja mogu se odrediti kao konstanta ili kao funkcija temperature. Korišteni PS-ovi omogućuju primjenu odgovarajućih makronaredbi u fazi postprocesora za izračun serije najvažnije parametre: energija elektromagnetskog polja, elektromagnetske sile, gustoća vrtložnih struja, gubici električna energija itd.

Treba naglasiti da je u tijeku modeliranja konačnih elemenata glavni zadatak odrediti strukturu modela: odabir konačnih elemenata s određenim osnovnim funkcijama i stupnjevima slobode, opisivanje fizikalnih svojstava materijala u različitim područjima, specificiranje primijenjenih opterećenja. , kao i početni uvjeti na granicama.

Kao što proizlazi iz osnovnog koncepta MKE, svi dijelovi modela podijeljeni su u skupove konačnih elemenata koji su međusobno povezani vrhovima (čvorovima). Koriste se konačni elementi prilično jednostavnog oblika, u kojima se parametri polja određuju korištenjem podjelno polinomnih aproksimirajućih funkcija.

Granice konačnih elemenata u dvodimenzionalnoj analizi mogu biti linearne (elementi prvog reda) ili parabolične (elementi drugog reda). Djelomično linearni elementi imaju ravne stranice i čvorove samo na uglovima. Parabolični elementi mogu imati međučvor duž svake strane. Zahvaljujući tome, stranice elementa mogu biti zakrivljene (parabolične). S jednakim brojem elemenata, parabolični elementi daju veću točnost izračuna, budući da točnije reproduciraju krivuljnu geometriju modela i imaju točnije funkcije oblika (aproksimacijske funkcije). Međutim, izračuni pomoću konačnih elemenata visokog reda zahtijevaju više hardverskih resursa i više računalnog vremena.

Postoji veliki broj korištenih tipova konačnih elemenata, među kojima ima elemenata koji se međusobno natječu, dok za razni modeli ne postoji matematički utemeljeno rješenje kako učinkovitije podijeliti područje.

Budući da se za konstruiranje i rješavanje razmatranih diskretnih modela koristi računalo zbog velikog volumena obrađenih informacija, važan je uvjet pogodnosti i jednostavnosti izračuna, što određuje izbor dopuštenih komadno-polinomnih funkcija. U tom slučaju pitanje točnosti s kojom mogu aproksimirati željeno rješenje postaje od iznimne važnosti.

U problemima koji se razmatraju nepoznanice su vrijednosti vektorskog magnetskog potencijala A u čvorovima (vrhovima) konačnih elemenata odgovarajućih područja konkretnog dizajna stroja, dok se teorijsko i numeričko rješenje poklapaju u središnjem dijelu. konačnog elementa, stoga će najveća točnost u proračunu magnetskih potencijala i gustoće struje biti u središtu elementa.

Struktura upravljačke jedinice cilindričnog linearnog elektromotora

Upravljačka jedinica implementira softverske algoritme za upravljanje linearnim električnim pogonom. Funkcionalno je upravljačka jedinica podijeljena na dva dijela: informacijski i energetski. Informacijski dio sadrži mikrokontroler s ulazno/izlaznim krugovima za diskretne i analogne signale, kao i sklop za razmjenu podataka s računalom. Energetski dio sadrži sklop za pretvaranje PWM signala u napone namota faze.

Dijagram električnog kruga upravljačke jedinice linearnog motora prikazan je u Dodatku B.

Za organizaciju napajanja informacijskog dijela upravljačke jedinice koriste se sljedeći elementi:

Proizvodnja struje sa stabiliziranim naponom od +15 V (napajanje za mikro krugove DD5, DD6): filterski kondenzatori CI, C2, stabilizator + 15 V, zaštitna dioda VD1;

Formiranje napajanja sa stabiliziranim naponom od +5 V (napajanje mikro krugova DD1, DD2, DD3, DD4): otpornik R1 za smanjenje toplinskog opterećenja stabilizatora, filterski kondenzatori SZ, C5, C6, podesivi razdjelnik napona na otpornicima R2, R3, kondenzator za izglađivanje C4, podesivi stabilizator +5 V.

Konektor XP1 služi za spajanje senzora položaja. Mikrokontroler se programira preko XP2 konektora. Otpornik R29 i tranzistor VT9 automatski generiraju signal logičke "1" u krugu resetiranja u načinu upravljanja i ne sudjeluju u radu upravljačke jedinice u načinu programiranja.

HRZ konektor, mikro krug DD1 i kondenzatori C39, C40, C41, C42 prenose podatke između osobnog računala i upravljačke jedinice u oba smjera.

Za generiranje povratne sprege napona za svaki krug mosta koriste se sljedeći elementi: razdjelnici napona R19-R20, R45-R46, pojačalo DD3, RC filtarski krugovi R27, R28, C23, C24.

Logički sklopovi implementirani pomoću mikrosklopa DD4 omogućuju implementaciju bipolarnog simetričnog prebacivanja jedne faze motora pomoću jednog PWM signala koji se dovodi izravno s pina mikrokontrolera.

Za provedbu potrebnih zakona upravljanja za dvofazni linearni elektromotor, koristi se odvojena generacija struja u svakom namotu statora (fiksni dio) pomoću dva premosna kruga, osiguravajući izlaznu struju do 20 A u svakoj fazi s naponom napajanja od 20 V do 45 V. Koriste se kao sklopke snage MOS tranzistori VT1-VT8 IRF540N od International Rectifier (SAD), koji imaju dovoljno nizak otpor odvod-izvor RCH = 44 mOhm, razumna cijena i dostupnost domaćeg analognog 2P769 iz VZPP (Rusija), proizvedenog uz odobrenje Odjela za kontrolu kvalitete IVP.

Posebni zahtjevi za parametre upravljačkog signala MOS tranzistora: relativno veliki napon vrata-izvora potreban za puna uključenost MOS tranzistor, da bi se osiguralo brzo prebacivanje potrebno je promijeniti napon vrata u vrlo kratkom vremenu (frakcije mikrosekunde), značajne struje punjenja ulaznih kapaciteta MOS tranzistora, mogućnost njihovog oštećenja kada se smanji upravljački napon u "uključeno" stanje, u pravilu, diktira potrebu korištenja dodatnih elemenata za kondicioniranje ulaznih upravljačkih signala.

Za brzo ponovno punjenje ulaznih kapaciteta MOS tranzistora, struja upravljanja impulsom trebala bi biti približno 1A za uređaje male snage i do 7A za tranzistore velike snage. Koordinacija slabostrujnih izlaza mikrosklopova opće namjene (kontroleri, TTL ili CMOS logika, itd.) S vratima visokog kapaciteta provodi se pomoću posebnih impulsnih pojačala (drivera).

Pregled upravljačkih programa omogućio nam je identificirati dva upravljačka programa, Si9978DW tvrtke Vishay Siliconix (SAD) i IR2130 tvrtke International Rectifier (SAD), koji su najprikladniji za upravljanje mostom MOS prijelaznih pojava.

Ovi pogonski programi imaju ugrađenu zaštitu od preniskog napona tranzistora, dok jamče potreban napon napajanja na vratima MOS tranzistora, kompatibilni su s 5-voltnom CMOS i TTL logikom i pružaju vrlo visoke brzine prebacivanja, mala snaga raspršivanja i može raditi u bootstrap modu (na frekvencijama od desetaka Hz do stotina kHz), tj. ne zahtijevaju dodatna ponderirana napajanja, što vam omogućuje da dobijete krug s minimalnim brojem elemenata.

Osim toga, ovi pogonski programi imaju ugrađen komparator, koji omogućuje implementaciju prekostrujnog zaštitnog kruga, te ugrađeni krug za sprječavanje protoka prolaznih struja u vanjskim MOS tranzistorima.

Kao upravljački programi za upravljačku jedinicu korišteni su mikro krugovi IR2130 iz International Rectifier DD5, DD6, budući da su, pod jednakim tehničkim uvjetima, rasprostranjeniji na ruskom tržištu elektroničkih komponenti i postoji mogućnost njihove maloprodaje.

Strujni senzor krugova mosta implementiran je pomoću otpornika R11, R12, R37, R38, odabranih za provedbu ograničenja struje na razini od 10 A.

Koristeći strujno pojačalo ugrađeno u drajver, otpornike R7, R8, SW, R34 i RC krugove filtera R6, C18-C20, R30, C25-C27, ostvaruje se Povratne informacije faznim strujama elektromotora. Izgled prototipne ploče upravljačke jedinice linearnog električnog pogona izravnog djelovanja prikazan je na slici 4.8.

Za implementaciju upravljačkih algoritama i brzu obradu pristiglih informacija, kao mikrokontroler DD2 korišten je digitalni mikrokontroler AVR ATmega 32 obitelji Mega proizvođača At-mel. Obitelj Mega mikrokontrolera su 8-bitni mikrokontroleri. Proizvedeni su korištenjem low-power CMOS tehnologije, koja im u kombinaciji s naprednom RISC arhitekturom omogućuje postizanje najboljeg omjera performansi/snage.