Cilindrični linearni motor. Evolucija u pokretu. Analiza i izbor racionalnih konstrukcija cilindričnog linearnog motora s magnetoelektričnom pobudom Alexander Ryzhkov Specijalnost 05.09 03 linearni cilindrični elektromotori

[e-mail zaštićen]

Jurij Skoromets

U nama poznatim motorima unutarnje izgaranje početna karika - klipovi, recipročni. Zatim se to kretanje, uz pomoć koljenastog mehanizma, pretvara u rotacijsko. U nekim uređajima prva i posljednja karika čine isto kretanje.

Na primjer, u motornom generatoru nema potrebe prvo prevesti povratno gibanje u rotacijsko, a zatim u generatoru iz tog rotacijskog gibanja izdvojiti pravocrtnu komponentu, odnosno napraviti dvije suprotne transformacije.

Suvremeni razvoj tehnologije elektroničke pretvorbe omogućuje prilagođavanje izlaznog napona linearnog električnog generatora potrošaču, što omogućuje stvaranje uređaja u kojem se dio zatvorenog električnog kruga ne rotira u magnetskom polju, već recipročno s klipnjačom motora s unutarnjim izgaranjem. Dijagrami koji objašnjavaju princip rada tradicionalnog i linearnog generatora prikazani su na Sl. 1.

Riža. 1. Dijagram linearnog i konvencionalnog električnog generatora.

Konvencionalni generator koristi žičani okvir koji se rotira u magnetskom polju i pokreće ga vanjski pogonski uređaj za stvaranje napona. U predloženom generatoru, žičani okvir se pomiče linearno u magnetskom polju. Ova mala i neprincipijelna razlika omogućuje značajno pojednostavljenje i smanjenje cijene pogonske jedinice ako se kao ona koristi motor s unutarnjim izgaranjem.

Također, u klipnom kompresoru koji pokreće klipni motor, ulazne i izlazne veze su recipročne, sl. 2.

Riža. 2. Dijagram linearnog i konvencionalnog kompresora.

Prednosti linearnog motora

1. Male dimenzije i težina, zbog nepostojanja mehanizma radilice.
   
2. Visok MTBF zbog odsutnosti koljenastog mehanizma i zbog prisutnosti samo uzdužnih opterećenja.
   
3. Niska cijena, zbog nedostatka mehanizma radilice.
   
4. Proizvodnost - za proizvodnju dijelova potrebni su samo neintenzivne operacije, tokarenje i glodanje.
   

Mogućnost prelaska na drugu vrstu goriva bez zaustavljanja motora.


Kontrola paljenja tlakom tijekom kompresije radne smjese.


U konvencionalnom motoru moraju biti zadovoljena dva uvjeta za dovod električnog napona (struje) na svjećicu:


Prvi uvjet je određen kinematikom koljenastog mehanizma - klip mora biti u gornjoj mrtvoj točki (zanemarujući vrijeme paljenja);


Drugi uvjet određen je termodinamičkim ciklusom - tlak u komori za izgaranje, prije radnog ciklusa, mora odgovarati korištenom gorivu.


Vrlo je teško ispuniti dva uvjeta u isto vrijeme. Kada se komprimira zrak ili radna smjesa, komprimirani plin curi u komori za izgaranje kroz klipne prstenove itd. Što se kompresija sporije događa (što se osovina motora sporije okreće), to je propuštanje veće. U tom slučaju tlak u komori za izgaranje, prije radnog ciklusa, postaje manji od optimalnog i radni ciklus se odvija u neoptimalnim uvjetima. Učinkovitost motora pada. Odnosno, moguće je osigurati visoku učinkovitost motora samo u uskom rasponu brzina vrtnje izlazne osovine.


Stoga je, na primjer, učinkovitost motora na klupi oko 40%, au stvarnim uvjetima, na automobilu, s različitim načinima kretanja, ova vrijednost pada na 10 ... 12%.


U linearnom motoru nema koljenastog mehanizma, tako da prvi uvjet ne treba biti ispunjen, nije bitno gdje se klip nalazi prije radnog ciklusa, bitan je samo tlak plina u komori za izgaranje prije radnog ciklusa. Stoga, ako se dovod električnog napona (struje) na svjećicu ne kontrolira položajem klipa, već tlakom u komori za izgaranje, tada će radni ciklus (paljenje) uvijek započeti s optimalnim tlakom, bez obzira radne frekvencije motora, sl. 3.





Riža. 3. Kontrola paljenja pomoću tlaka u cilindru, u ciklusu "kompresije".


Dakle, u bilo kojem načinu rada linearni motor, imat ćemo maksimalnu površinu petlje termodinamičkog Carnotovog ciklusa, odnosno visoku učinkovitost pri različitim radnim uvjetima motora.


Kontrola paljenja pomoću tlaka u komori za izgaranje također omogućuje "bezbolno" prelazak na druge vrste goriva. Na primjer, pri prelasku s visokooktanske vrste goriva na niskooktanski tip, u linearnom motoru, trebate samo dati naredbu sustavu paljenja kako bi se električni napon (struja) doveo do svjećice pri nižem pritisku. U konvencionalnom motoru to bi zahtijevalo promjenu geometrijskih dimenzija klipa ili cilindra.


Za provedbu kontrole paljenja pritiskom u cilindru, možete koristiti


piezoelektrična ili kapacitivna metoda mjerenja tlaka.


Senzor tlaka izrađen je u obliku podloške, koja se postavlja ispod matice pričvrsnog klina glave cilindra, sl. 3. Sila tlaka plina u kompresijskoj komori djeluje na senzor tlaka, koji se nalazi ispod matice za pričvršćivanje glave cilindra. A informacije o tlaku u kompresijskoj komori prenose se na upravljačku jedinicu vremena paljenja. Kada tlak u komori odgovara tlaku paljenja zadanog goriva, sustav paljenja dovodi električni napon (struju) na svjećicu. S naglim porastom tlaka, što odgovara početku radnog ciklusa, sustav paljenja uklanja električni napon (struju) iz svjećice. Ako nakon određenog vremena nema povećanja tlaka, što odgovara izostanku početka radnog ciklusa, sustav paljenja daje kontrolni signal za pokretanje motora. Također, izlazni signal osjetnika tlaka u cilindru služi za određivanje radne frekvencije motora i njegovu dijagnostiku (određivanje kompresije i sl.).


Tlačna sila je izravno proporcionalna tlaku u komori za izgaranje. Nakon što tlak u svakom od suprotnih cilindara ne postane manji od navedenog (ovisno o vrsti goriva), upravljački sustav izdaje naredbu za paljenje zapaljiva smjesa... Ako je potrebno prijeći na drugu vrstu goriva, mijenja se vrijednost zadanog (referentnog) tlaka.


Također, može se izvršiti podešavanje vremena paljenja zapaljive smjese automatski način rada kao u konvencionalnom motoru. Na cilindru se nalazi mikrofon - senzor detonacije. Mikrofon pretvara mehaničke zvučne vibracije tijela cilindra u električni signal. Digitalni filtar, iz ovog skupa zbroja sinusoida električnog napona, izdvaja harmonik (sinusoidu) koji odgovara načinu detonacije. Kada se na izlazu filtera pojavi signal koji odgovara pojavi kucanja u motoru, upravljački sustav smanjuje vrijednost referentnog signala, koji odgovara tlaku paljenja zapaljive smjese. U nedostatku signala koji odgovara detonaciji, upravljački sustav nakon nekog vremena povećava vrijednost referentnog signala, koji odgovara tlaku paljenja zapaljive smjese, sve dok se ne pojave frekvencije koje prethode detonaciji. Opet, kada se pojave preddetonacijske frekvencije, sustav snižava referentni signal, koji odgovara smanjenju tlaka paljenja, na paljenje bez detonacije. Tako se sustav paljenja prilagođava vrsti goriva koje se koristi.


Princip rada linearnog motora.


Princip rada linearnog, poput konvencionalnog motora s unutarnjim izgaranjem, temelji se na učinku toplinskog širenja plinova koji nastaje tijekom izgaranja mješavine goriva i zraka i osigurava kretanje klipa u cilindru. Klipnjača prenosi linearno povratno kretanje klipa na linearni električni generator, odnosno klipni kompresor.


Linearni generator, sl. 4, sastoji se od dva para klipa koji rade u protufazi, što omogućuje balansiranje motora. Svaki par klipova spojen je klipnjačom. Klipnjača je obješena na linearne ležajeve i može slobodno oscilirati, zajedno s klipovima, u kućištu generatora. Klipovi su smješteni u cilindre motora s unutarnjim izgaranjem. Cilindri se propuštaju kroz otvore za pročišćavanje, pod utjecajem blagog nadtlaka koji se stvara u komori prije lansiranja. Pokretni dio magnetskog kruga generatora nalazi se na klipnjači. Namot polja stvara magnetski tok neophodan za stvaranje električne struje. Uz povratno kretanje klipnjače, a s njom i dijela magnetskog kruga, vodovi magnetske indukcije stvoreni uzbudnim namotom prelaze preko stacionarnog namota snage generatora, inducirajući u njemu električni napon i struju (kod zatvorenog električnog strujni krug).





Riža. 4. Linearni plinski generator.


Linearni kompresor sl. 5, sastoji se od dva para klipa koji rade u protufazi, što omogućuje balansiranje motora. Svaki par klipova spojen je klipnjačom. Klipnjača je obješena na linearne ležajeve i može slobodno oscilirati s klipovima u kućištu. Klipovi su smješteni u cilindre motora s unutarnjim izgaranjem. Cilindri se propuštaju kroz otvore za pročišćavanje, pod utjecajem blagog nadtlaka koji se stvara u komori prije lansiranja. Pokretnim kretanjem klipnjače, a s njom i klipova kompresora, u prijemnik kompresora se dovodi zrak pod pritiskom.




Riža. 5. Linearni kompresor.


Radni ciklus u motoru se odvija u dva takta.


5. Ciklus kompresije. Klip se pomiče od donje mrtve točke klipa do gornje mrtve točke klipa, preklapajući najprije otvore za pročišćavanje. Nakon što klip zatvori otvore za pročišćavanje, vrši se ubrizgavanje goriva i komprimira smjese za izgaranje u cilindru.U komori za pretlansiranje stvara se vakuum ispod klipa pod čijim djelovanjem zrak ulazi u pred-lansirnu komoru kroz ventil za otvaranje.
   

   2. Hod radnog hoda. Kada je klip postavljen blizu gornje mrtve točke, komprimirana radna smjesa se pali električnom iskrom iz svijeće, zbog čega se temperatura i tlak plinova naglo povećavaju. Pod djelovanjem toplinskog širenja plinova, klip se pomiče u donju mrtvu točku, dok plinovi koji se šire obavljaju koristan rad. Istodobno, klip stvara visoki tlak u predstartnoj komori. Tlak zatvara ventil, čime se sprječava ulazak zraka u usisni razvodnik.
   

   Sustav ventilacije
   

   Tijekom radnog hoda u cilindru, Sl. 6 radnog takta, klip se pod djelovanjem pritiska u komori za izgaranje pomiče u smjeru označenom strelicom. Pod utjecajem viška tlaka u predstartnoj komori, ventil se zatvara, a ovdje se zrak komprimira kako bi ventilirao cilindar. Kada klip (kompresioni prstenovi) dosegne otvore za pročišćavanje, sl. 6 ventilacije, tlak u komori za izgaranje naglo pada, a zatim se klip s klipnjačom pomiče po inerciji, odnosno masa pokretnog dijela generatora igra ulogu zamašnjaka u konvencionalnom motoru. U tom su slučaju prozori za pročišćavanje potpuno otvoreni i zrak komprimiran u predulaznoj komori, pod utjecajem razlike tlaka (tlak u pred-lansirnoj komori i atmosferski tlak), pročišćava cilindar. Nadalje, s radnim ciklusom u suprotnom cilindru, provodi se ciklus kompresije.
   

   Kada se klip kreće u načinu kompresije-kompresije, Sl. 6 kompresije, otvori za pročišćavanje su zatvoreni klipom, ubrizgava se tekuće gorivo, u ovom trenutku je zrak u komori za izgaranje pod blagim viškom tlaka na početku ciklusa kompresije. Daljnjim kompresijom, čim tlak komprimirane zapaljive smjese postane jednak referentnom tlaku (podešenom za danu vrstu goriva), na elektrode svjećice će se primijeniti električni napon, smjesa će se zapaliti, radni ciklus će započeti i proces će se ponoviti. U ovom slučaju motor s unutarnjim izgaranjem sastoji se od samo dva koaksijalna i nasuprotno smještena cilindra i klipa, mehanički spojenih jedan s drugim.
   

   
   

   Riža. 6. Sustav ventilacije linearnog motora.
   

   Pumpa za gorivo
   

   Pogon pumpe za gorivo linearnog električnog generatora je bregasta površina koja je u sendviču između valjka klipa pumpe i valjka kućišta pumpe, sl. 7. Bregasta površina uzmiče se s klipnjačom motora s unutarnjim izgaranjem i pri svakom taktu pomiče klip i valjke pumpe, dok se klip pumpe pomiče u odnosu na cilindar pumpe i gura dio goriva prema mlaznici za ubrizgavanje goriva na početak ciklusa kompresije. Ako je potrebno promijeniti količinu izbačenog goriva u jednom taktu, površina brega se zakreće u odnosu na uzdužnu os. Kada se bregasta površina zakrene u odnosu na uzdužnu os, valjci klipa pumpe i valjci tijela pumpe će se razdvojiti ili pomaknuti (ovisno o smjeru rotacije) na različitim udaljenostima, hod klipa pumpe za gorivo će se promijeniti i dio izbačenog goriva će se promijeniti. Rotacija klipnog grebena oko svoje osi vrši se pomoću stacionarne osovine, koja je u zahvatu s ekscentrom kroz linearni ležaj. Tako se greben pomiče naprijed-natrag dok osovina ostaje nepomična. Kada se osovina okreće oko svoje osi, površina brega se rotira oko svoje osi i hod pumpe za gorivo se mijenja. Promjena dijela ubrizgavanja goriva se pokreće koračni motor ili ručno.
   

   
   

   Riža. 7. Pumpa za gorivo linearnog električnog generatora.
   

   Pogon pumpe za gorivo linearnog kompresora je također bregasta površina stegnuta između ravnine klipa pumpe i ravnine kućišta pumpe, sl. 8. Površina brega čini povratno gibanje zajedno s osovinom sinkronizirajućeg zupčanika motora s unutarnjim izgaranjem i pri svakom taktu odmiče ravnine klipa i pumpe, dok se klip pumpe pomiče u odnosu na cilindar pumpe i dio goriva se gura u mlaznicu za ubrizgavanje goriva, na početku ciklusa kompresije ... Kada linearni kompresor radi, nema potrebe mijenjati količinu izbačenog goriva. Rad linearnog kompresora podrazumijeva se samo u kombinaciji s prijemnikom - uređajem za pohranu energije koji može izgladiti vršne vrijednosti maksimalno opterećenje... Stoga je preporučljivo staviti motor linearnog kompresora u samo dva načina rada: optimalno opterećenje i način rada kretati u praznom hodu... Prebacivanje između ova dva načina rada vrši se pomoću solenoidni ventili, kontrolni sustav.
   

   
   

   Riža. 8. Pumpa za gorivo linearnog kompresora.
   

   Sustav pokretanja
   

   Sustav pokretanja linearnog motora provodi se, kao kod konvencionalnog motora, uz pomoć električnog pogona i uređaja za pohranu energije. Konvencionalni motor se pokreće pomoću startera (električni pogon) i zamašnjaka (skladištenja energije). Linearni motor se pokreće pomoću linearnog električnog kompresora i startnog prijemnika, sl. devet.
   

   
   

   Riža. 9. Sustav pokretanja.
   

   Prilikom pokretanja, klip startnog kompresora, kada je pod naponom, pomiče se naprijed zbog elektromagnetskog polja namota, a zatim se oprugom vraća u prvobitno stanje. Nakon pumpanja prijemnika na 8 ... 12 atmosfera, napajanje se uklanja s terminala startnog kompresora i motor je spreman za pokretanje. Pokretanje se odvija dovodom komprimiranog zraka u ulazne komore linearnog motora. Dovod zraka provodi se pomoću elektromagnetnih ventila, čiji rad kontrolira upravljački sustav.
   

   Budući da upravljački sustav nema informaciju o položaju klipnjača motora prije pokretanja, tada se dovođenjem visokog tlaka zraka u komore za predstart, na primjer, vanjske cilindre, jamči da će se klipovi pomaknuti u prvobitno stanje prije pokretanja motor.
   

   Zatim se u predstartne komore srednjih cilindara dovodi visoki tlak zraka, čime se cilindri prije pokretanja ventiliraju.
   

   Nakon toga, visoki tlak zraka ponovno se dovodi u predstartne komore vanjskih cilindara za pokretanje motora. Čim započne radni ciklus (osjetnik tlaka pokazuje visoki tlak u komori za izgaranje koji odgovara radnom ciklusu), upravljački sustav, pomoću elektromagnetnih ventila, zaustavlja dovod zraka iz prijemnika za pokretanje.
   

   Sustav sinkronizacije
   

   Sinkronizacija motora klipnjače izvodi se pomoću sinkronizirajućeg zupčanika i para nazubljenih letvica, sl. 10, pričvršćena na pokretni dio magnetskog kruga klipova generatora ili kompresora.Zupčasti zupčanik je ujedno i pogon pumpe za ulje, uz pomoć kojeg se prisilno podmazuju jedinice trljajućih dijelova linearnog motora.
   

   
   

   Riža. 10. Sinkronizacija šipki generatora.
   

   Smanjenje mase magnetskog kruga i kruga za uključivanje namota generatora.
   

   Generator linearnog benzinskog generatora je sinkroni električni stroj. U konvencionalnom generatoru rotor se rotira, a masa pokretnog dijela magnetskog kruga nije kritična. Kod linearnog generatora pokretni dio magnetskog kruga uzmjenjuje se zajedno s klipnjačom motora s unutarnjim izgaranjem, a velika masa pokretnog dijela magnetskog kruga onemogućuje rad generatora. Potrebno je pronaći način smanjenja mase pokretnog dijela magnetskog kruga generatora.
   

   
   

   Riža. 11. Generator.
   

   Da bi se smanjila masa pokretnog dijela magnetskog kruga, potrebno je smanjiti njegove geometrijske dimenzije, odnosno smanjit će se volumen i masa, slika 11. Ali tada magnetski tok prelazi samo namotaj u jednom paru prozora umjesto toga od pet, ekvivalentno je da magnetski tok prolazi kroz vodič pet puta kraće, odnosno , a izlazni napon (snaga) će se smanjiti 5 puta.
   

   Da bi se nadoknadio pad napona generatora, potrebno je dodati broj zavoja u jednom prozoru, tako da duljina vodiča namota napajanja postane ista kao u izvornoj verziji generatora, slika 11.
   

   Ali tako da veći broj zavoja leži u prozoru s nepromijenjenim geometrijske dimenzije, potrebno je smanjiti poprečni presjek dirigent.
   

   Uz konstantno opterećenje i izlazni napon, toplinsko opterećenje, za takav vodič, u ovom slučaju će se povećati i postati optimalnije (struja ostaje ista, ali se poprečni presjek vodiča smanjio za gotovo 5 puta). To bi bio slučaj ako su namoti prozora spojeni serijski, odnosno kada struja opterećenja teče kroz sve namote u isto vrijeme, kao u konvencionalnom generatoru. Namot u tako kratkom vremenskom razdoblju neće imati vremena za pregrijavanje, budući da su toplinski procesi inercijski. Odnosno, potrebno je naizmjenično spojiti na opterećenje samo onaj dio namota generatora (par polova), koji prelazi magnetski tok, a ostatak vremena trebao bi se ohladiti. Dakle, opterećenje je uvijek povezano serijski samo s jednim namotom generatora.
   

   U tom slučaju, efektivna vrijednost struje koja teče kroz namot generatora neće premašiti optimalnu vrijednost s gledišta zagrijavanja vodiča. Tako je moguće značajno, više od 10 puta, smanjiti masu ne samo pokretnog dijela magnetskog kruga generatora, već i masu nepokretnog dijela magnetskog kruga.
   

   Namoti se prebacuju pomoću elektroničkih ključeva.
   

   Poluvodički uređaji - tiristori (triaci) koriste se kao ključevi za naizmjenično spajanje namota generatora na opterećenje.
   

   Linearni generator je raspoređeni konvencionalni generator, sl. jedanaest.
   

   Na primjer, pri frekvenciji koja odgovara 3000 ciklusa / min i hodu klipnjače od 6 cm, svaki namot će se zagrijavati 0,00083 sekunde, sa strujom 12 puta većom od nominalne, ostatak vremena - gotovo 0,01 sekundu , ovaj namot će se ohladiti. Sa smanjenjem radne frekvencije, vrijeme zagrijavanja će se povećati, ali će se, sukladno tome, smanjiti struja koja teče kroz namot i kroz opterećenje.
   

   Triac je prekidač (može zatvoriti ili otvoriti električni krug). Zatvaranje i otvaranje se odvija automatski. Tijekom rada, čim magnetski tok počne prelaziti zavoje namota, tada se na krajevima namota pojavljuje inducirani električni napon, što dovodi do zatvaranja električnog kruga (otvaranje triaka). Zatim, kada magnetski tok prijeđe zavoje sljedećeg namota, tada pad napona na trijačnim elektrodama dovodi do otvaranja električnog kruga. Dakle, u svakom trenutku vremena, opterećenje je uključeno cijelo vrijeme, serijski, samo s jednim namotom generatora.
   

   Na sl. Slika 12 prikazuje montažni crtež generatora bez namota polja.
   

   Većina dijelova linearnih motora formirana je okretnom površinom, odnosno imaju cilindrični oblik. To omogućuje njihovu proizvodnju pomoću najjeftinijih i najautomatiziranijih operacija tokarenja.
   

   
   

   Riža. 12. Montažni crtež generatora.
   

   Matematički model linearni motor
   

   Matematički model linearnog generatora izgrađen je na temelju zakona održanja energije i Newtonovih zakona: u svakom trenutku vremena, u t 0 i t 1, mora se osigurati jednakost sila koje djeluju na klip. Nakon kratkog vremenskog razdoblja, pod djelovanjem nastale sile, klip će se pomaknuti na određenu udaljenost. U ovom kratkom dijelu pretpostavljamo da se klip kretao jednoliko. Vrijednosti svih sila mijenjat će se prema zakonima fizike i izračunavaju se pomoću poznatih formula
   

   Svi podaci se automatski unose u tablicu, na primjer, u Excel. Nakon toga se dodjeljuju vrijednosti t 0 t 1 i ciklus se ponavlja. To jest, izvodimo logaritamsku operaciju.
   

   Matematički model je tablica, na primjer, u Excelu i montažni crtež (skica) generatora. Skica ne sadrži linearne dimenzije, već koordinate ćelija tablice u Excelu. Odgovarajuće pretpostavljene linearne dimenzije unose se u tablicu, a program izračunava i gradi graf kretanja klipa u virtualnom generatoru. Odnosno, zamjenom dimenzija: promjer klipa, volumen predusisne komore, hod klipova do pročišćih priključaka itd., dobit ćemo grafikone ovisnosti prijeđene udaljenosti, brzine i ubrzanje kretanja klipa na vrijeme. To omogućuje virtualno izračunavanje stotina opcija i odabir najoptimalnije.
   

   Oblik žica za namotavanje generatora.
   

   Sloj žica jednog prozora linearnog generatora, za razliku od konvencionalnog generatora, leži u jednoj spiralno uvijenoj ravnini, pa je lakše namotati namot žicama ne kružnog, već pravokutnog presjeka, tj. je, namot je bakrena ploča uvijena u spiralu. To omogućuje povećanje faktora punjenja prozora, kao i značajno povećanje mehaničke čvrstoće namota. Treba imati na umu da brzina klipnjače, a time i pokretnog dijela magnetskog kruga, nije ista. To znači da linije magnetske indukcije prelaze namote različitih prozora različitim brzinama. Za puna upotrebažice za namotaje, broj zavoja svakog prozora, mora odgovarati brzini magnetskog toka u blizini ovog prozora (brzina klipnjače). Broj zavoja namota svakog prozora odabire se uzimajući u obzir ovisnost brzine klipnjače o udaljenosti koju prijeđe klipnjača.
   

   Također, za ujednačeniji napon generirane struje, možete namotati namot svakog prozora. bakreni pladanj različite debljine. U području gdje brzina klipnjače nije velika, namatanje se izvodi tanđom pločom. Veći broj zavoja namota će stati u prozor i, pri manjoj brzini klipnjače u ovoj dionici, generator će proizvoditi napon usporediv sa trenutnim naponom u "bržim" dijelovima, iako će generirana struja biti mnogo niža.
   

   Primjena linearnog električnog generatora.
   

   Glavna primjena opisanog generatora je neprekinuto napajanje u poduzećima male snage, što omogućuje dugotrajan rad priključene opreme u slučaju nestanka mrežnog napona ili kada njegovi parametri prelaze dopuštene granice.
   

   Električni generatori se mogu koristiti za opskrbu električnom energijom za industrijsku i električnu opremu u kućanstvu, na mjestima gdje nema električne mreže, kao i kao jedinica za napajanje za vozilo (hibridni automobil), v kvaliteta mobilni generator električna energija.
   

   Na primjer, generator električne energije u obliku diplomata (kovčeg, torba). Korisnik nosi sa sobom na mjesta gdje nema električnih mreža (gradilište, kamp, ​​seoska kuća i sl.).uređaje. Ovo je uobičajen izvor električne energije, samo mnogo jeftiniji i lakši od analoga.
   

   Korištenje linearnih motora omogućuje stvaranje jeftinog, lakog automobila koji je jednostavan za upravljanje i upravljanje.
   

   Vozilo s linearnim generatorom
   

   Vozilo s linearnim električnim generatorom je dvosjed laki (250 kg) automobil, sl. 13.
   

   
   

   Slika 13. Automobil s linearnim benzinskim generatorom.
   

   Tijekom vožnje ne morate mijenjati brzine (dvije pedale). S obzirom na to da generator može razviti maksimalnu snagu, čak i pri "krećenju" (za razliku od konvencionalnog automobila), karakteristike ubrzanja, čak i uz niske vučne snage motora, imaju bolje performanse od sličnih karakteristika konvencionalnih automobila. Učinak servo upravljača i ABS sustavi se postiže programski, budući da je sav potreban "hardver" već tu (pogon na svaki kotač omogućuje vam kontrolu zakretnog momenta ili momenta kočenja kotača, na primjer, kada okrenete volan, moment se preraspoređuje između desnog i lijevi kontrolni kotači, a kotači se sami okreću, vozač im dopušta samo okretanje, tj. upravljanje bez napora). Blok raspored omogućuje sastavljanje automobila na zahtjev kupca (generator možete jednostavno zamijeniti snažnijim za nekoliko minuta).
   

   to običan auto samo puno jeftiniji i lakši od analoga.
   

   Značajke - jednostavnost upravljanja, niska cijena, brzi set brzine, snaga do 12 kW, pogon na sve kotače (terensko vozilo).
   

   Vozilo s predloženim generatorom, zbog specifičnog oblika generatora, ima vrlo nisko težište, stoga će imati visoku stabilnost u vožnji.
   

   Također, takvo vozilo će imati vrlo visoke karakteristike ubrzanja. Predloženo vozilo može koristiti maksimalnu snagu pogonske jedinice u cijelom rasponu brzina.
   

   Distribuirana masa pogonske jedinice ne opterećuje karoseriju automobila, pa se može učiniti jeftinom, laganom i jednostavnom.
   

   Vučni motor vozila, u kojem se kao pogonska jedinica koristi linearni električni generator, mora zadovoljavati sljedeće uvjete:
   

   Snažni namoti motora moraju biti izravno, bez pretvarača, spojeni na stezaljke generatora (kako bi se povećala učinkovitost električnog prijenosa i smanjila cijena strujnog pretvarača);
   

   Brzina vrtnje izlazne osovine elektromotora treba biti regulirana u širokom rasponu, i ne smije ovisiti o frekvenciji rada elektrogeneratora;
   

   Motor mora imati visok MTBF, odnosno mora biti pouzdan u radu (bez kolektora);
   

   Motor mora biti jeftin (jednostavan);
   

   Motor mora imati veliki zakretni moment pri maloj izlaznoj brzini;
   

   Motor mora biti lagan.
   

   Krug za uključivanje namota takvog motora prikazan je na sl. 14. Promjenom polariteta napajanja namota rotora dobivamo moment rotora.
   

   Također, promjenom veličine i polariteta napajanja rotorskog namota uvodi se klizna rotacija rotora u odnosu na magnetsko polje statora. Kontrolom struje napajanja rotorskog namota dolazi do kontrole klizanja, u rasponu od 0 ... 100%. Napajanje namota rotora je približno 5% snage motora, stoga se strujni pretvarač mora izraditi ne za cjelokupnu struju vučnih motora, već samo za njihovu struju uzbude. Snaga strujnog pretvarača, na primjer, za ugrađeni električni generator od 12 kW, iznosi samo 600 W, a ta je snaga podijeljena u četiri kanala (za svaki vučni motor kotača svoj kanal), tj. snaga svakog kanala pretvarača je 150 W. Stoga niska učinkovitost pretvarača neće imati značajan utjecaj na učinkovitost sustava. Pretvarač se može izraditi pomoću poluvodičkih elemenata male snage i niske cijene.
   

   Struja iz terminala generatora dovodi se bez ikakvih transformacija u namote vučnih motora. Pretvara se samo uzbudna struja, tako da je uvijek u protufazi sa strujom energetskih namota. Budući da je struja uzbude samo 5 ... 6% ukupne struje koju troši vučni motor, pretvarač je potreban za snagu od 5 ... 6% ukupne snage generatora, što će značajno smanjiti cijenu i težinu pretvarača i povećati učinkovitost sustava. U tom slučaju, pretvarač struje uzbude vučnih motora treba "znati" u kojem je položaju osovina motora kako bi u svakom trenutku doveo struju u uzbudne namote i stvorio maksimalni moment. Senzor položaja izlaznog vratila vučnog motora je apsolutni enkoder.
   

   
   

   Slika 14. Shema spajanja namota vučnog motora.
   

   Korištenje linearnog električnog generatora kao pogonske jedinice vozila omogućuje stvaranje vozila blok-tipa. Ako je potrebno, velike jedinice i sklopovi mogu se promijeniti za nekoliko minuta, sl. 15, a također koristiti karoseriju s najboljim protokom zraka, budući da automobil male snage nema rezervu snage za prevladavanje otpora zraka zbog nesavršenih aerodinamičkih oblika (zbog visokog koeficijenta otpora).
   

   
   

   Slika 15. Mogućnost blok rasporeda.
   

   Vozilo s linearnim kompresorom
   

   Vozilo s linearnim kompresorom je dvosjed lagano (200 kg) vozilo, sl. 16. Ovo je jednostavniji i jeftiniji analog automobila s linearnim generatorom, ali s nižom učinkovitošću prijenosa.
   

   
   

   Slika 16. Pneumatski pogon automobila.
   

   
   

   Slika 17. Kontrola pogona na kotače.
   

   Inkrementalni enkoder se koristi kao senzor brzine kotača. Inkrementalni koderi imaju impulsni izlaz, pri okretanju kroz određeni kut na izlazu se generira impuls napona.Elektronski sklop senzora "broji" broj impulsa u jedinici vremena, te taj kod upisuje u izlazni registar. Kada upravljački sustav "hrani" kod (adresu) ovog senzora, elektronički sklop enkoder, u sekvencijalnom obliku izdaje kod iz izlaznog registra u informacijski vodič. Upravljački sustav čita senzorski kod (informacije o brzini rotacije kotača) i, prema zadanom algoritmu, generira kod za upravljanje koračnim motorom aktuatora.
   

   Zaključak
   

   Cijena vozila, za većinu ljudi, iznosi 20 ... 50 mjesečnih zarada. Ljudi si ne mogu priuštiti kupnju novi auto za 8 ... 12 tisuća dolara, a na tržištu nema automobila u cjenovnom rangu od 1 ... 2 tisuće dolara. Korištenje linearnog električnog generatora ili kompresora kao pogonske jedinice automobila omogućuje stvaranje lakog i jeftinog vozila.
   

   Suvremene tehnologije za proizvodnju tiskanih ploča, te asortiman proizvedenih elektroničkih proizvoda, omogućuju vam da gotovo sve električne spojeve izvedete pomoću dvije žice - strujne i informacijske. Odnosno, nemojte instalirati priključak svakog pojedinog električnog uređaja: senzora, aktuatora i signalnih uređaja, već svaki uređaj spojite na zajedničku strujnu i zajedničku informacijsku žicu. Upravljački sustav, zauzvrat, šalje kodove (adrese) uređaja, u sekvencijalnom kodu, na informacijsku žicu, nakon čega očekuje informacije o stanju uređaja, također u sekvencijalnom kodu, iu istom redu . Na temelju tih signala upravljački sustav generira upravljačke kodove za aktuatore i signalne uređaje te ih prenosi za prijenos pokretačkih ili signalnih uređaja u novo stanje (ako je potrebno). Dakle, tijekom instalacije ili popravka, svaki uređaj mora biti spojen s dvije žice (te dvije žice su zajedničke za sve električne uređaje u vozilu) i električnim uzemljenjem.
   

   Kako bi se smanjili troškovi, a time i cijena proizvoda za potrošača,
   

   potrebno je pojednostaviti instalaciju i električne priključke instrumenata na brodu... Na primjer, u tradicionalnoj instalaciji, za uključivanje straga bočno svjetlo, potrebno je sklopkom zatvoriti strujni krug rasvjetnog uređaja. Krug se sastoji od: izvora električne energije, spojne žice, relativno snažnog prekidača, električnog opterećenja. Svaki element kruga, osim napajanja, zahtijeva individualnu instalaciju, jeftin mehanički prekidač, ima mali broj ciklusa "uključeno-isključeno". S velikim brojem električnih uređaja na brodu, trošak instalacije i spajanja žica raste proporcionalno broju uređaja, povećava se vjerojatnost pogreške zbog ljudskog faktora. Za proizvodnju velikih razmjera lakše upravljanje uređaja i očitavanje informacija sa senzora na jednoj liniji, a ne pojedinačno, za svaki uređaj. Na primjer, da biste uključili stražnje svjetlo, u ovom slučaju morate dodirnuti senzor dodira, upravljački krug će generirati kontrolni kod za uključivanje stražnjeg svjetla. Adresa uređaja za uključivanje stražnjih svjetala i signal za njegovo uključivanje bit će prikazani na informacijskoj žici, nakon čega će se zatvoriti unutarnji strujni krug stražnjeg bočnog svjetla. Odnosno, električni sklopovi se formiraju na složen način: automatski tijekom proizvodnje tiskanih ploča (na primjer, prilikom ugradnje ploča na SMD vodove), te električnim spajanjem svih uređaja s dvije zajedničke žice i električnom "uzemljenjem".
   

   Bibliografija
   

   1. Priručnik iz fizike: Kuhling H. Per. s njim. 2. izd. - M .: Mir, 1985. - 520 str., Ill.
   2. Plinska turbina u željezničkom prometu E. T. Bartosh Izdavačka kuća "Transport", 1972., str. 1-144.
   3. Crtež - Haskin A.M. 4. izd., Perrerab. I dodati. - .: Vishashk. Glavna nakladnička kuća, 1985. - 447 str.
   4. Triacs i njihova primjena u kućnoj električnoj opremi, Yu. A. Evseev, S. S. Krylov. 1990.
   5. Mjesečni reklamno-informativni časopis "Elektrotehničko tržište" №5 (23) rujan-listopad 2008.
   6. Projektiranje automobilskih motora. R. A. Zeynetdinov, Dyakov I. F., S. V. Yarygin. Vodič. Uljanovsk: UlSTU, 2004. - 168 str.
   7. Osnove tehnologije pretvorbe: udžbenik za sveučilišta / O. Z. Popkov. 2. izd., Stereo. - M .: Izdavačka kuća MEI, 2007.200 str .: ilustr.
   8. Osnove industrijske elektronike: Udžbenik za neelektrotehniku. specijalista. sveučilišta / V.G. Gerasimov, O M. Knyazkov, A. E. Krasnopolsky, V.V. Suhorukov; izd. V G. Gerasimov. - 3. izd., vlč. i dodati. - M .: Više. shk., 2006. - 336 str., ilustr.
   9. Motori s unutarnjim izgaranjem. Teorija i proračun radnih procesa. 4. izd., revidirano i dopunjeno. Pod općim uredništvom A.S. Orlin i M.G. Kruglov. M .: Strojarstvo. 1984.
   10. Elektrotehnika i elektronika u 3 knjige. Ed. V G. Gerasimova knjiga 2. Elektromagnetski uređaji i električni strojevi. - M .: Viša škola. - 2007
   11. Teorijske osnove elektrotehnike. Udžbenik za sveučilišta. U tri sveska.Ed. K.M. Polivanova. svezak 1. K.M. Polivanov. Linearni električni krugovi s pauširanim konstantama. M.: Energija, 1972. –240 str.

Linearni motori postali su široko prepoznati kao vrlo precizna i energetski učinkovita alternativa konvencionalnim rotacijskim-linearnim pogonima. Kako je to postalo moguće?

Skrenimo pozornost na kuglični vijak, koji se zauzvrat može smatrati sustavom visoke preciznosti za pretvaranje rotacijskog u translacijsko gibanje. Obično je učinkovitost kugličnih vijaka oko 90%. Uzimajući u obzir učinkovitost servo motora (75-80%), gubitke u spojki ili pogonu remena, u mjenjaču (ako se koristi), ispada da se samo oko 55% snage troši izravno na obavljanje korisnog rada . Stoga je lako pogoditi zašto je linearni motor, koji izravno prenosi translacijsko gibanje na objekt, učinkovitiji.

Obično je najjednostavnije objašnjenje za njegovu konstrukciju analogija s konvencionalni motor rotacijsko gibanje, koje je izrezano uz generatrisu i okrenuto na ravninu. Zapravo, upravo je to bio dizajn prvih linearnih motora. Linearni motor s ravnom jezgrom prvi je ušao na tržište i zauzeo svoju nišu kao snažna i učinkovita alternativa drugim pogonskim sustavima. Unatoč činjenici da se općenito njihov dizajn pokazao nedovoljno učinkovitim zbog značajnih gubitaka vrtložnih struja, nedovoljne glatkoće itd., oni su se još uvijek povoljno razlikovali sa stajališta učinkovitosti. Iako su gore navedeni nedostaci negativno utjecali na visokopreciznu "prirodu" linearnog motora.

Linearni motor tipa U bez jezgre dizajniran je da prevlada nedostatke klasičnog ravnog linearnog motora. S jedne strane, to je omogućilo rješavanje niza problema, kao što su gubici vrtložnim strujama u jezgri i nedovoljna glatkoća kretanja, ali s druge strane, uvedeno je nekoliko novih aspekata koji ograničavaju njegovu upotrebu u područjima koja zahtijevaju ultraprecizna kretanja. . To je značajno smanjenje krutosti motora i još veći problemi s rasipanjem topline.

Za tržište ultra precizne opreme, linearni motori bili su poput poruke s neba, obećavajući beskonačno precizno pozicioniranje i visoku učinkovitost. Međutim, surova stvarnost se pokazala kada se toplina nastala zbog neučinkovitosti strukture u namotima i jezgri izravno prenosila na radno područje. Dok se područje primjene LD sve više širilo, toplinski fenomeni koji prate značajno oslobađanje topline činili su pozicioniranje s submikronskom točnošću vrlo teškim, da ne kažem nemogućim.

Za povećanje učinkovitosti i učinkovitosti linearnog motora bilo je potrebno vratiti se na njegove vrlo konstruktivne temelje, te kroz maksimalno moguću optimizaciju svih njihovih aspekata dobiti energetski najučinkovitiji pogonski sustav najveće moguće krutosti.

Temeljna interakcija koja leži u osnovi dizajna linearnog motora je manifestacija Ampereovog zakona - prisutnost sile koja djeluje na vodič kroz koji teče struja u magnetskom polju.

Posljedica jednadžbe za Amperovu silu je da je najveća sila koju razvija motor jednaka umnošku struje u namotima vektorskim umnoškom vektora magnetske indukcije polja vektorom duljine žica u namotima. U pravilu, da bi se povećala učinkovitost linearnog motora, potrebno je smanjiti struju u namotima (budući da su gubici za zagrijavanje vodiča izravno proporcionalni kvadratu struje u njemu). To se može učiniti uz konstantnu vrijednost izlazne pogonske sile moguće je samo s povećanjem ostalih komponenti uključenih u Amperovu jednadžbu. Upravo su to učinili dizajneri cilindričnog linearnog motora (CLM) zajedno s nekim proizvođačima ultra precizne opreme. Zapravo, nedavna studija na Sveučilištu Virginia (UVA) otkrila je da CLD troši 50% manje energije za obavljanje istog posla, uz istu snagu, kao usporedivi linearni motor u obliku slova U. Da bismo razumjeli kako je postignuto tako značajno povećanje operativne učinkovitosti, pogledajmo svaku komponentu gore spomenute Ampereove jednadžbe.

Vektorski proizvod B × L. Koristeći, na primjer, pravilo lijeve ruke, lako je razumjeti da je optimalni kut između smjera struje u vodiču i vektora magnetske indukcije 90 ° za linearno kretanje. Obično u linearnom motoru struja od 30-80% duljine namota teče pod pravim kutom na vektor indukcije polja. Ostatak namota, zapravo, obavlja pomoćnu funkciju, dok se u njemu javljaju gubici otpora, pa se mogu pojaviti čak i sile suprotne smjeru kretanja. Dizajn CLD-a je takav da je 100% duljine žice u namotima pod optimalnim kutom od 90°, a sve sile koje nastaju su usmjerene s vektorom pomaka.

Duljina strujnog vodiča (L). Postavljanje ovog parametra stvara svojevrsnu dilemu. Predugo će dovesti do dodatnih gubitaka zbog povećanog otpora. U CLD-u se opaža optimalna ravnoteža između duljine vodiča i gubitaka zbog povećanja otpora. Na primjer, u CLD-u testiranom na Sveučilištu Virginia, duljina žice u namotima bila je 1,5 puta duža nego u njezinom dvojniku u obliku slova U.

Vektor magnetske indukcije (B). Unatoč činjenici da se u većini linearnih motora magnetski tok preusmjerava pomoću metalne jezgre, u CLD-u se koristi patentirano dizajnersko rješenje: jakost magnetskog polja prirodno raste zbog odbijanja istoimenih magnetskih polja.

Veličina sile koja se može razviti za danu strukturu magnetskog polja funkcija je gustoće toka magnetske indukcije u procjepu između pokretnih i nepokretnih elemenata. Budući da je magnetski otpor zraka otprilike 1000 puta veći od otpora čelika i izravno je proporcionalan veličini praznine, minimiziranje će također smanjiti magnetomotornu silu potrebnu za stvaranje polja potrebne jakosti. Magnetomotorna sila je, zauzvrat, izravno proporcionalna struji u namotima, stoga, kada se njezina potrebna vrijednost smanji, vrijednost struje se također može smanjiti, što će zauzvrat omogućiti smanjenje gubitaka otpora.

Kao što možete vidjeti, svaki aspekt CLD-a je dizajniran da maksimizira njegovu učinkovitost. Ali koliko je to korisno s praktične točke gledišta? Obratimo pažnju na dva aspekta: oslobađanje topline i operativni troškovi.

Svi se linearni motori zagrijavaju zbog gubitaka u namotu. Oslobođena toplina mora se negdje raspršiti. A prva nuspojava oslobađanja topline su popratni procesi toplinskog širenja, na primjer, element u koji su namotovi pričvršćeni. Osim toga, postoji dodatno zagrijavanje vodećih klinova, maziva, senzora koji se nalaze u području pogona. Tijekom vremena, ciklički procesi grijanja i hlađenja mogu negativno utjecati i na mehaničke i na elektroničke komponente sustava. Toplinsko širenje također dovodi do povećanog trenja u vodilicama i slično. U istoj UVA studiji, otkriveno je da CLD prenosi približno 33% manje topline na ploču postavljenu na nju od svog kolege.

Uz manju potrošnju energije, smanjuju se i troškovi rada sustava u cjelini. Prosječno u SAD-u 1 kWh košta 12,17 centi. Tako će prosječni godišnji trošak rada linearnog motora u obliku slova U biti 540,91 dolara, a CLD 279,54 dolara. (Po cijeni od 3,77 rubalja po kWh, ispada 16768,21 i 8665,74 rubalja, respektivno)

Prilikom odabira izvedbe pogonskog sustava, popis opcija je zaista velik, međutim, kod razvoja sustava dizajniranog za potrebe ultraprecizne tehnologije alatnih strojeva, visoka učinkovitost CLD-a može pružiti značajne prednosti.

Sažetak disertacije na ovu temu ""

Kao rukopis

BAZHENOV VLADIMIR ARKADIJEVIČ

CILINDRIČNI LINEARNI ASINkroni MOTOR POGONJEN VISOKONAPONSKIM PREKIDAČIMA

Specijalnost 05.20.02 - elektrotehnike i elektro oprema u poljoprivredi

disertaciju za zvanje kandidata tehničkih znanosti

Iževsk 2012

Rad je izveden u saveznoj državnoj proračunskoj obrazovnoj ustanovi visokog stručnog obrazovanja "Izhevska državna poljoprivredna akademija" (FGBOU V1YU Izhevsk State Agricultural Academy)

Znanstveni savjetnik: kandidat tehničkih znanosti, izvanredni profesor

1 kod Vladikina Ivana Revoviča

Službeni protivnici: Viktor Vorobiev

Doktor tehničkih znanosti, prof

FGBOU VPO MGAU

ih. V.P. Goryačkina

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

Vodeća organizacija:

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

Zaštita će se održati 28. svibnja 2012. u 10 sati na sjednici Vijeća za disertaciju KM 220.030.02 na Državnoj poljoprivrednoj akademiji Iževsk na adresi: 426069,

Iževsk, ul. Student, 11, soba 2.

Tezu se može pronaći u biblioteci Državne poljoprivredne akademije Iževsk.

Objavljeno na stranici: tuyul ^ bba / gi

Znanstveni tajnik Vijeća za disertaciju

NLO. Litvinjuk

OPĆI OPIS RADA

o integriranoj automatizaciji ruralnih električnih s ^ eGnanttT "

istražuje Sulimov M.I., Gusev B.C. označeno s ™ ^

radnje relejne zaštite i automatizacije / rchGIV Z0 ... 35% slučajeva

pogon stanja aktuatora GH nego do TsJTJ ™

udio VM 10 ... 35 kV s, nv ", m" n mv "; Nedostaci čine

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

od

voziti kao cjelinu

■ PP-67 PP-67K

■ VMP-10P KRUN K-13

„VMPP-UP KRUN K-37

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

kvar mehanizma za isključivanje, p.u.

00 "PP-67 PP-67

■ VMP-10P KRU | Vanjski namještaj-13

■ VMPP-UP KRUN K-37 PE-11

- "","", i punjač ili ispravljač usta-kumulativni batar 3 ^ DD ° 0rMTs0M kapaciteta 100 kVA. Na temelju

Rojevi sa "n ^^ prnvo" su u širokoj upotrebi.

3aShYuNaRgbsh ^ "izvršiti ™ i" iz zasluga

dovdlyaVM. „„ _,., * Pivodov istosmjerna struja: nemoguće-

Nedostaci električne grmljavine, koja uključuje elektromagnetizam podešavanja SK0R ° ^ DH ^ ^ el ^^.Apnpv, što povećava WITa> veliki ndu ^ i ulaz namota I iz polo.

vrijeme uključivanja prekidača ^ -¿ ^ "^ / ^^.„.

bateriju ili - "P- ^ / ™ to područje do 70 m

Nedostaci ^^^^^^^^^

¡Yyyy- ^ 5 ^ -brzina-u

T-D „Nedostaci indukcije.Pogon

B ^^ "GGŽ cilindrične linije - Gore spomenuti nedostaci *" strukturni posebni

"B, x asinkroni motori" Stoga predlažemo da ih koristimo u

st i težina i dimenzije "O ^ 3 ^" "110 ^ 0 * e_ \ za prekidače za ulje-kao element snage u pr"

lei, koji po zapadno-Ur ^ sko ^ poduzećima u

Republika Udmurt VMG-35 300 komada.

operacija "^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^mrav cilj je?

"ako je dostavljena sljedeća analiza postojećih dizajna pogona

3 "teoretske i karakteristike

GrHG ^ S - "- -" "6-35 *

na temelju TsLAD-a.

6. Provesti tehničko-ekonomsko. ...

korištenje TsLAD za pogone uljnih prekidača 6 ... 35 kV.

Predmet istraživanja je: cilindrični linearni asinkroni motor(TsLAD) pogonski uređaji za sklopke ruralnih distribucijskih mreža 6 ... 35 kV.

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

Metode istraživanja. Teorijska istraživanja provedena su korištenjem osnovnih zakona geometrije, trigonometrije, mehanike, diferencijalnog i integralnog računa. Prirodna istraživanja provedena su s prekidačem VMP-10 uz korištenje tehničkih i mjernih alata. Eksperimentalni podaci obrađeni su pomoću programa Microsoft Excel. Znanstvena novost djela.

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

2. Razvijena je metoda za proračun karakteristika CLAD-a, koja, za razliku od prethodno predloženih, omogućuje uzimanje u obzir rubnih učinaka raspodjele magnetskog polja.

3. Utvrđeni su glavni projektni parametri i načini rada pogona za prekidač VMP-10, koji smanjuju nedovoljnu opskrbu potrošača električnom energijom.

Praktična vrijednost rada određena je sljedećim glavnim rezultatima:

1. Predložen je dizajn pogona prekidača VMP-10.

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

3. Razvijena je metodologija i program za proračun pogona koji omogućuju proračun pogona prekidača sličnih izvedbi.

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

5. Razvijen je i ispitan laboratorijski uzorak pogona koji je omogućio smanjenje gubitaka zbog prekida napajanja.

Implementacija rezultata istraživanja. Radovi su izvedeni u skladu s planom istraživanja i razvoja FGBOU VPO CHIMESH, Matični broj№02900034856 "Razvoj pogona za visokonaponske prekidače 6 ... 35 kV". Rezultati rada i preporuke prihvaćeni su i korišteni u softveru "Bashkirenergo" S-VES (primljen je certifikat o implementaciji).

Rad se temelji na generalizaciji rezultata istraživanja provedenih samostalno iu suradnji sa znanstvenicima s FGBOU VPO Čeljabinskog državnog poljoprivrednog sveučilišta (Čeljabinsk), FGOU VPO Iževske državne poljoprivredne akademije.

Za obranu su iznesene sljedeće odredbe:

1. Vrsta pogona za uljne prekidače na bazi TsLAD

2. Matematički model za proračun karakteristika CLAD-a, kao i vučne sile

sile ovisno o izvedbi utora.

program za proračun pogona za prekidače tipa VMG, VMP s naponom od 10 ... 35 kV. 4. Rezultati istraživanja predloženog dizajna pogona uljnog prekidača na temelju CLAD-a.

Provjera rezultata istraživanja. O glavnim odredbama rada izvještavano je i raspravljano na sljedećim znanstvenim i praktičnim konferencijama: XXXIII znanstveni skup posvećen 50. obljetnici Instituta, Sverdlovsk (1990.); međunarodni znanstveno-praktični skup "Problemi razvoja energetike u kontekstu industrijskih transformacija" (Izhevsk, FGBOU V PO Iževska državna poljoprivredna akademija 2003.); Regionalna znanstveno-metodološka konferencija (Izhevsk, FGBOU VPO Iževska državna poljoprivredna akademija, 2004.); Aktualni problemi mehanizacije Poljoprivreda: materijali jubilarnog znanstveno-praktičnog skupa "Visoko agroinženjersko obrazovanje u Udmurtiji - 50 godina". (Izhevsk, 2005.), na godišnjim znanstvenim i tehničkim konferencijama nastavnika i zaposlenika Državne poljoprivredne akademije Iževsk.

Publikacije na temu diplomskog rada. Rezultati teorijskih i eksperimentalnih studija ogledaju se u 8 tiskanih radova i to: u jednom članku objavljenom u časopisu koji je preporučila VKS, dva deponirana izvješća.

Struktura i djelokrug rada. Disertacija se sastoji od uvoda, pet poglavlja, opći zaključci i prilozima, na 167 stranica glavnog teksta, sadrži 82 slike, 23 tablice i popise korištenih izvora iz 105 naslova i 4 priloga.

U uvodu se obrazlaže relevantnost rada, razmatra stanje problematike, svrha i ciljevi istraživanja, formuliraju se glavne odredbe za obranu.

Prvo poglavlje analizira konstrukcije pogona prekidača.

Instalirano:

Glavna prednost kombiniranja pogona s CLAD-om;

Potreba za daljnjim istraživanjem;

Ciljevi i zadaci diplomskog rada.

U drugom poglavlju razmatraju se metode za izračun CLAD-a.

Na temelju analize širenja magnetskog polja odabran je trodimenzionalni model.

Namot CLAD-a općenito se sastoji od zasebnih zavojnica spojenih serijski u trofazni krug.

Razmatramo CLAD s jednoslojnim namotom i sekundarnim elementom u razmaku koji je simetričan u odnosu na jezgru induktora.

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

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

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

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

Ko6 | - fundamentalno harmonijsko izobličenje namota.

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

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

Pouzdanost takve aproksimacije stvarnoj slici polja potvrđuju i ranija istraživanja, kao i eksperimenti na LIM modelu.U ovom slučaju moguće je zamijeniti L-2 s.

3. Izvorište fiksnog koordinatnog sustava x, y, z nalazi se na početku dijela namota upadnog ruba induktora (slika 2).

Uz prihvaćenu formulaciju problema, istraživač namoti se mogu predstaviti kao dvostruki Fourierov niz:

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

z = 0,5L - a - zona promjene indukcije; n je red harmonika duž poprečne osi; v- red harmonika duž longitudinalne osnove;

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

divAs = 0. J (4)

Za EE jednadžbe A 2, jednadžbe imaju oblik:

DA2 = GgM 2 SIU T2 = 0.

Rješenje jednadžbi (4) i (5) provodi se metodom razdvajanja varijabli. Da bismo pojednostavili problem, dajemo samo izraz za normalnu komponentu indukcije u procjepu:

pakao [KY<л

y 2a V 1<ЬК0.51.

_¿1- 2s -1 -1 "

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

KP2. SOB --- AH

X (STRY + C ^ LYY) exp y

Ukupna elektromagnetska snaga S3M, prenesena s primarnog dijela na s "iliTVE, Xeg može se naći kao tok normale 8, komponente Poytingovog vektora kroz površinu y - 5

= / / RWL =

"- - \ shXS + C2sILd \ 2

^ GrLs ^ GvVéG "" "S0Staying" U ™ "*" "" mehanička snaga

R ™ sa "ZR ™" ŠÂ S ° REZANJEM "UČI TEK"

C \ je kompleks konjugacija s C2.

"Z-or,", g ".msha" "fret" ". ..Z

II "u e., Brcbc

^ I O L V o_ £ V u

- "" \ shXS + C. cbaz?"

"" - ^ / H ^ n ^ m- ^ rI

l "\ shXS + C2c1gL5 ^

na nn ^ ech ^^ A ^ eToT ^ ^ "b = 2c> ™ -rmo" uk koordinata A-U Osim G G ^ G u dvodimenzionalnom, prema

chie steel ^ torus ^ do ^^^ i e ^ velike stvari ^ G ^ dio našeg "

2) Mehanička snaga

Elektromagnetska snaga £,., "1 = p / s" + .y, / C1 "1"

prema izrazu izračunata je formula (7) prema

4) Gubitak bakra induktora

P, r1 = ŠI1 Gf ^

gdje je gf aktivni otpor faznog namota;

5) K p d. Bez uzimanja u obzir gubitaka u čeliku jezgre

„P.-i” (12) P, P „(5> + L, ..

6) Faktor snage

p m! \ zy + rf)

gdje je 2 = + x1 modul impedancije serije

ekvivalentni sklopovi (slika 2).

x1 = x „+ xa1 O4)

v -Yaz- g (15)

x = x + x + x + Xa je induktivna reaktancija propuštanja primarnog ob-p a * h

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

Razvijeni matematički model omogućuje:. Primijeniti matematički aparat za izračunavanje indukcijskog motora s cilindričnim lećama, njegovih statičkih karakteristika na temelju sklopova zamjene snage za električne primarne i sekundarne i magnetske "

Procijeniti utjecaj različitih parametara i konstrukcija sekundarnog elementa na vučne i energetske karakteristike cilindričnog linearnog asinkronog motora. ... Rezultati proračuna omogućuju utvrđivanje u prvoj aproksimaciji optimalnih osnovnih tehničkih i ekonomskih podataka u projektiranju cilindričnih linearnih asinkronih motora.

U trećem poglavlju "Proračunsko-teorijska istraživanja" prikazani su rezultati numeričkih proračuna utjecaja različitih parametara i geometrijskih na pokazatelje energije i potiska CLAD-a korištenjem ranije opisanog matematičkog modela.

Induktor TsLAD sastoji se od zasebnih podložaka smještenih u feromagnetskom cilindru. Geometrijske dimenzije induktorskih podloški uzetih u proračunu prikazane su na Sl. 3. Broj podložaka i duljina feromagnetskog cilindra je broj polova i broj utora po polu i faza namota induktora 1 ^ zw (parametri induktora (geometrija zupčastog sloja, broj polova, podjela polova, duljina i širina) sekundarne strukture - tip namota, električna vodljivost C2 - Ang L, a

Vidi također parametre obrnutog magnetskog kruga. U ovom slučaju rezultati studije su prikazani u obliku grafikona.

Slika 3 - Induktorski uređaj 1-Sekundarni element; 2-matica; Z-brtvena podloška; 4- zavojnica; 5-kućište motora; 6-namotaja, 7-perilica.

Za razvijeni pogon prekidača, sljedeće je jedinstveno definirano:

1 Način rada, koji se može okarakterizirati kao "start". Vrijeme rada - manje od sekunde (t. = 0,07s), ponovljeni startovi mogu biti, ali čak i u

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

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 je D = 40 ... 100 mm.

5 Energetske vrijednosti (l, coscp) su nevažne.

Stoga se istraživački zadatak može formulirati na sljedeći način: za zadane dimenzije odrediti elektromagnetska opterećenja vrijednost projektnih parametara LIM-a,

raspoloživi vučni napor u rasponu od 0,3

Na temelju formiranog istraživačkog zadatka, glavni pokazatelj LIM-a je vučni napor u intervalu klizanja 0,3

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

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

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

tel "SPYAVGICHE" IeM BROJ P ° LYUS0V "U" 0806 Vučna sila se značajno smanjuje - 5

VUČNA ° SILA Povezana sa smanjenjem podjele polova t i magnetske indukcije u zraku i podjele t

je 2p = 4 (slika 4). ° ZRAKA Stoga je optimalan

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

Slajd B, oh

Slika 4 - Vučna karakteristika CLAD-a „ovisno o broju mahuna

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 ■

1,5 | na 2,0 l<

0 0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1 ^ listić B, oe

RISU5YUK5, azo.

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

vodljivosti y2, y3 i magnetske permeabilnosti c3 HE.

Promjena električne vodljivosti čeličnog cilindra ”(slika 6) ima neznatnu vrijednost do 5% na vučnu silu CLAD-a.

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

Slajd 8.

Slika 6. Vučna karakteristika CLAD-a pri različitim vrijednostima električne vodljivosti čeličnog cilindra

Promjena magnetske permeabilnosti μ3 čeličnog cilindra (slika 7) ne donosi značajnije promjene vučne sile Px = DB). S radnim klizanjem od 8 = 0,3 vučne karakteristike su iste. Početni vučni napor varira unutar 3 ... 4%. Prema tome, uzimajući u obzir neznatan utjecaj čvorova 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. Karakteristika potiska CDAD-a pri različitim vrijednostima magnetske permeabilnosti (Cz = 1000c i Cz = 500cr) čeličnog cilindra

Iz analize grafičkih ovisnosti (sl. 5, sl. 6, sl. 7) slijedi zaključak: promjene vodljivosti čeličnog cilindra i magnetske permeabilnosti, ograničenje nemagnetskog razmaka, nemoguće je postići stalna vučna sila 1 "X zbog njihovog malog učinka.

y = 1,2-10 "S/m

y = 3 10 "S/m

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

Slika 8. Vučna karakteristika CLAD-a pri različitim vrijednostima električne vodljivosti SE

Parametar s kojim je moguće postići konstantnost vučnog napora = / (2p, r,<$ й2 ,у2, уз, цз, Я, А, а) ЦЛАД, является удельная электропроводимость у2 вторичного элемента. На рисунке 8 указаны оптимальные крайние варианты проводимостей. Эксперименты, проведенные на экспериментальной установке, позволили определить наиболее подходящую удельную проводимость в пределах у=0,8-10"...1,2-ю"См/м.

Na slikama 9 ... 11 prikazane su ovisnosti G, I, t), oo $<р = /(я) при различных значениях числа витков в катушке обмотки индуктора ЦЛАД с экранированным вторичным э л е м е нто в (с/,=1 мм; 5=1 мм).

Lg az o * ~ 05 Ob d5 To

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

Slika 10. Ovisnost eos

Crtanje! I Ovisnost t] = f (S)

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

Povećanje vučnog napora (slika 12) sa smanjenjem broja zavoja u zavojnici objašnjava se činjenicom. da se poprečni presjek žice povećava s konstantnim vrijednostima geometrijskih dimenzija i faktora punjenja utora induktora bakrom i laganom promjenom vrijednosti gustoće struje. Motor u pogonima sklopki radi u startnom načinu 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 žičanim presjekom zavojnice namota induktora.

mol / "4a? /? (/," ■ SH0O 8oo boa íoo 2 os ■

O o / O.Z oi 05 O 07 os ¿J? Da

Slika 12. Vučna karakteristika CLAD-a pri različitim vrijednostima broja zavoja ere planinske zavojnice

Međutim, uz često uključivanje takvih mehanizama, potrebno je imati marginu grijanja za motor.

Dakle, na temelju rezultata numeričkog eksperimenta korištenjem gore opisane metode izračuna, moguće je s dovoljnim stupnjem točnosti odrediti tendenciju promjena električnih i vučnih pokazatelja za različite varijable CLAD-a. Glavni pokazatelj postojanosti vučnog napora je električna vodljivost premaza sekundarnog elementa u2 Promjenom u rasponu u = 0,8-10 ... 1,2-10 S / m, moguće je dobiti potrebnu vučna karakteristika.

Slijedom toga, za postojanost potiska MLAD-a, dovoljno je postaviti konstantne vrijednosti 2p, m, 8, y), Tsz,

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

gdje je K = / (2p, m, 8, A2, y, Ts "

U četvrtom poglavlju opisana je tehnika provođenja eksperimenta istraživane metode pogona prekidača. Eksperimentalna ispitivanja pogonskih karakteristika provedena su na visokonaponskom prekidaču VMP-10 (slika 13.)

Slika 13 Eksperimentalna postavka.

Također u ovom poglavlju utvrđuje se inercijski otpor prekidača, što se provodi tehnikom prikazanom u grafičkoj analitičkoj metodi, korištenjem kinematičkog kruga prekidača. Određene su karakteristike elastičnih elemenata. Istodobno, nekoliko elastičnih elemenata uključeno je u dizajn uljnog prekidača, koji se odupiru zatvaranju prekidača i omogućuju akumuliranje energije za otvaranje prekidača:

1) Ubrzanje opruge GPu ",

2) Opružni prekid G uključen ",

31 Sile elastičnosti koje stvaraju kontaktne opruge Pk. - Broj 1, 2012 S. 2-3. - Način pristupa: http: // w \ v \ v.ivdon.ru.

Ostala izdanja:

2. Pyastolov, A.A. Razvoj pogona za visokonaponske sklopke 6 ... 35 kV. "/ AA Pyastolov, IN Ramazanov, RF Yunusov, VA Bazhenov // Izvještaj o istraživačkom radu (x. br. GR 018600223428 liv. br. 02900034856.-Čeljabinsk : CHIMESH 1990. - S. 89-90.

3. Yunusov, R.F. Razvoj linearnog elektromotornog pogona za poljoprivredne potrebe. /R.F. Yunusov, I.N. Ramazanov, V.V. Ivanitskaya, V.A. Bazhenov // XXXIII znanstveni skup. Sažeci izvještaja - Sverdlovsk, 1990, str. 32-33.

4. Pyastolov, A.A. Pogon visokonaponskog uljnog prekidača. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A. // Podaci br. 91-2. -CSTI, Čeljabinsk, 1991. S. 3-4.

5. Pyastolov, A.A. Cilindrični linearni asinkroni motor. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A. // Informacijski list br. 91-3. -CSTI, Čeljabinsk, 1991. str. 3-4.

6. Bazhenov, V.A. Izbor akumulirajućeg elementa za prekidač VMP-10. Aktualni problemi poljoprivredne mehanizacije: materijali jubilarnog znanstveno-praktičnog skupa "Visoko agroinženjersko obrazovanje u Udmurtiji - 50 godina." / Izhevsk, 2005. S. 23-25.

7. Bazhenov, V.A. Razvoj ekonomičnog pogona za uljni prekidač. Regionalna znanstveno-metodološka konferencija Izhevsk: FGOU VPO Iževska državna poljoprivredna akademija, Iževsk, 2004. S. 12-14.

8. Bazhenov, V.A. Poboljšanje pogona uljnog prekidača VMP-10. Problemi razvoja energetike u kontekstu industrijskih transformacija: Materijali međunarodnog znanstveno-praktičnog skupa posvećenog 25. obljetnici Poljoprivrednog fakulteta i Zavoda za elektrotehnologiju poljoprivredne proizvodnje. Izhevsk 2003., str. 249-250.

diplomski rad za stupanj kandidata tehničkog pauka

Iznajmljeno u set_2012 Potpisano za tisak 24.04.2012.

Offset papir Font Times New Roman Format 60x84 / 16. Svezak I tiskani arak. Naklada 100 primjeraka. Naredba broj 4187. Izdavačka kuća FGBOU BIIO Iževska državna poljoprivredna akademija Iževsk, ul. Student. jedanaest

Radni tekst Bazhenov, Vladimir Arkadevič, disertacija o elektrotehnologiji i električnoj opremi u poljoprivredi

FEDERALNA DRŽAVNA PRORAČUNSKA OBRAZOVNA USTANOVA VISOKOG STRUČNOG OBRAZOVANJA "IZHEVSK DRŽAVNA POLJOPRIVREDNA AKADEMIJA"

Kao rukopis

Vladimir Bazhenov

CILINDRIČNI LINEARNI ASINkroni MOTOR POGONJEN VISOKONAPONSKIM PREKIDAČIMA

Specijalnost 05.20.02 Elektrotehnologija i elektro oprema u poljoprivredi

DISERTACIJA za zvanje kandidata tehničkih znanosti

Znanstveni savjetnik: kandidat tehničkih znanosti,

Vladikin Ivan Revovič

Iževsk - 2012

U različitim fazama istraživanja rad se odvijao pod vodstvom doktora tehničkih znanosti, profesora, proč. Zavod za električne strojeve Čeljabinskog instituta za mehanizaciju i elektrifikaciju poljoprivrede A.A. Pyastolova (poglavlje 1, 4, 5) i doktor tehničkih znanosti, profesor, proč. Odsjek "Električni pogon i električni strojevi" Državnog agrarnog sveučilišta u Sankt Peterburgu A.P. Epifanova (2., 3. poglavlje), Autor izražava iskrenu zahvalnost.

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

1 ANALIZA POGONA SKLOPKA ZA ULJE I NJIHOVE KARAKTERISTIKE ........................................ ................................................................. .................................................... 7

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

1.2 Klasifikacija aktuatora ........................................................ ........................................četrnaest

1.3 Glavni pogonski elementi ................................................. ................................19

1.4 Opći zahtjevi dizajna za pogone ................................................ ..22

1.5 Elektromagnetski aktuatori ................................................... ................................ 26

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

1.5.2 AC elektromagnetski aktuator ........................................ .42

1.5.3 Pogon na temelju ravnog LIM-a ........................................ ................................. 45

1.5.4 Pogon prekidača na bazi rotacijskog asinkronog motora ................................... .............................................................. ... 48

1.5.5 Pogon na bazi cilindričnog linearnog asinkronog

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

ZAKLJUČCI POGLAVLJA I CILJEVI RADA ................................................ ................................. 52

2 PRORAČUN KARAKTERISTIKA LINEARNIH ASINKRONIH MOTOR-GAGELA ........................................ ................................................... .................................................... 55

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

2.2 Metoda zasnovana na jednodimenzionalnoj teoriji ................................................ .................................... 56

2.3 Metodologija zasnovana na dvodimenzionalnoj teoriji ................................................ .. ............... 58

2.4 Tehnika temeljena na trodimenzionalnom modelu ........................................ ... ............... 59

2.5 Matematički model cilindričnog asinkronog motora na

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

ZAKLJUČCI POGLAVLJA .................................................... . ................................................. ................ 94

3 PRORAČUN I TEORIJSKA ISTRAŽIVANJA .................................................. ...... 95

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

3.2. Istraženi pokazatelji i parametri ........................................................ ...................... 96

ZAKLJUČCI POGLAVLJA .................................................... . ................................................. ............ 105

4 EKSPERIMENTALNE STUDIJE ................................................................ ........ 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 POGLAVLJA .................................................... . ................................................. ............. 121

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

ZAKLJUČCI POGLAVLJA .................................................... . ................................................. ............. 124

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

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

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

DODATAK B IZRAČUN POKAZAtelja POUZDANOSTI VM6 ... 35KV ... 139

DODATAK B REFERENCA O ISTRAŽIVANJU OBJEKTA RAZVOJA ................... 142

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

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

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

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

V Konstrukcijske značajke glavnih tipova pogona VM-6 ... 35 kV ........ 150

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

Primjer specifičnog izvođenja pogona ........................................ ......................... 156

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

Proračun snage koju troši inercijski pogon ........................................ 162

tijekom rada uključivanja VM-a .............................................. .................................................... 162

Kazalo osnovnih simbola i kratica ........................................ ........ 165

UVOD

Prelaskom poljoprivredne proizvodnje na industrijsku osnovu, zahtjevi za razinom pouzdanosti opskrbe električnom energijom značajno su povećani.

Ciljani sveobuhvatni program za povećanje pouzdanosti napajanja poljoprivrednih potrošača /CKP PN/ predviđa široko uvođenje opreme za automatizaciju ruralnih distribucijskih mreža od 0,4 ... 35 kV, kao jednog od najučinkovitijih načina za postizanje ovog cilja. Program uključuje, posebice, opremanje distribucijskih mreža suvremenom rasklopnom opremom i pogonskim uređajima za njih. Uz to, pretpostavlja se široka uporaba, posebice u prvoj fazi, primarne sklopne opreme u radu.

U ruralnim mrežama najrasprostranjeniji su uljni prekidači (VM) s opružnim i opružnim pogonima. Međutim, poznato je iz radnog iskustva da su VM pogoni jedan od najmanje pouzdanih elemenata sklopnih uređaja. Time se smanjuje učinkovitost integrirane automatizacije ruralnih električnih mreža. Na primjer, u njemu se navodi da 30 ... 35% slučajeva relejne zaštite i automatizacije / RPA / nije implementirano zbog nezadovoljavajućeg stanja pogona. Štoviše, do 85% kvarova otpada na VM 10 ... 35 kV s opružnim pogonima. Prema radnim podacima, 59,3% kvarova automatskog ponovnog zatvaranja / AR / na temelju opružnih pogona nastaje zbog pomoćnih kontakata pogona i prekidača, 28,9 % zbog mehanizama za uključivanje pogona i njegovo držanje u zatvorenom položaju. U radovima je uočeno nezadovoljavajuće stanje i potreba za modernizacijom i razvojem pouzdanih pogona.

Postoji pozitivna iskustva korištenja pouzdanijih elektromagnetskih istosmjernih pogona za 10 kV VM na nižim trafostanicama u poljoprivredne svrhe. Međutim, zbog brojnih značajki, ovi pogoni nisu našli široku primjenu [53].

Svrha ove faze istraživanja je odabir smjera istraživanja.

U procesu 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;

Obrazloženje i izbor konstruktivnog rješenja pogona VM 6 ... 35 kV i smjer istraživanja.

1 ANALIZA AKTUATORA PREKIDAČA ULJA I NJIHOVIH KARAKTERISTIKA

Rad pogona za uljne prekidače 6-10 kV uvelike ovisi o savršenosti dizajna. Značajke dizajna određene su zahtjevima za njih:

Snaga koju pogon troši tijekom rada uključivanja VM-a mora biti ograničena, jer napajanje se napaja iz pomoćnih transformatora male snage. Ovaj je zahtjev posebno važan za trafostanice za poljoprivredno napajanje.

Pogon uljnog prekidača mora osigurati dovoljnu brzinu prebacivanja,

Daljinsko i lokalno upravljanje,

Normalan rad pri dopuštenim razinama promjene radnih napona itd.

Na temelju ovih zahtjeva, glavni mehanizmi pogona izrađeni su u obliku mehaničkih pretvarača s različitim brojem stupnjeva (stupnjeva) pojačanja, koji u procesu isključivanja i uključivanja troše malo energije za kontrolu velikog protoka. energije koju troši prekidač.

U poznatim pogonima, kaskade pojačanja strukturno se izvode u obliku uređaja za zaključavanje (ZUO, ZUV) sa zasunima, redukcijskih mehanizama (RM) s viševeznim polugama za razbijanje, kao i mehaničkih pojačala (MU) koji koriste energiju povišenog opterećenja. ili stisnuta opruga. Na slikama 2 i 3 (Dodatak B) prikazani su pojednostavljeni dijagrami pogona uljnih prekidača različitih tipova. Strelice i brojevi iznad njih pokazuju smjer i slijed interakcije mehanizama u procesu rada.

Glavni sklopni uređaji na trafostanicama su bezuljne sklopke, rastavljači, osigurači napona do 1000 V i više, prekidači, prekidači. U električnim mrežama male snage s naponom od 6-10 kV ugrađuju se najjednostavniji sklopni uređaji - sklopke opterećenja.

U rasklopnim postrojenjima 6 ... 10 kV, u izvlačivim rasklopnim postrojenjima 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.

Prekidna struja 20 i 31,5 kA. Ovaj raspon izvedbe omogućuje korištenje VMP prekidača kako u električnim instalacijama srednje snage, tako i na velikim ulaznim vodovima i na strani sekundarnih krugova relativno velikih transformatora. Izvedba za struju od 31,5 kA omogućuje korištenje kompaktnih VMP prekidača u snažnim mrežama od 6 ... 10 kV bez reagiranja i na taj način smanjuje fluktuacije napona i devijacije u tim mrežama.

Niskouljne sklopke VMG-10 s opružnim i elektromagnetskim pogonima proizvode se za nazivne struje od 630 i 1000 A i struju kratkog spoja od 20 kA. Ugrađuju se u stacionarne kamere serije KSO-272 i uglavnom se koriste u električnim instalacijama srednje snage. Postoje i niskouljni prekidači tipa VMM-10 male snage s ugrađenim opružnim pogonima za nazivnu struju od 400 A i nazivnu struju prekidanja od 10 kA.

U širokom rasponu izvedbi i parametara proizvode se elektromagnetske sklopke sljedećih tipova: VEM-6 s ugrađenim elektromagnetskim pogonima za napon od 6 kV, nazivne struje 2000 i 3200 A, nazivne prekidne struje 38,5 i 40 kA;

VEM-10 s ugrađenim elektromagnetskim pogonom, za napon 10 kV, nazivne struje 1000 i 1250, nazivnu prekidnu struju 12,5 i 20 kA;

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

Elektromagnetske sklopke po svojim parametrima odgovaraju prekidačima s malo ulja VMP i imaju isto područje primjene. Prikladni su za česte operacije prebacivanja. Preklopni kapacitet sklopki ovisi o vrsti pogona, njegovom dizajnu i pouzdanosti. U podstanicama industrijskih poduzeća uglavnom se koriste opružni i elektromagnetski pogoni ugrađeni u prekidač. Elektromagnetski pogoni se koriste u kritičnim instalacijama:

Pri napajanju električnih prijemnika prve i druge kategorije s čestim radnjama prekidača;

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

S punjivom baterijom.

Za trafostanice industrijskih poduzeća koriste se kompletni uređaji velikih blokova: rasklopni uređaji, KSO, KTP različite snage, napona i namjene. Kompletni uređaji sa svim uređajima, mjernim instrumentima i pomoćnim uređajima izrađuju se, montiraju i ispituju u tvornici ili radionici, te montirani dostavljaju na mjesto ugradnje. To daje veliki ekonomski učinak, jer ubrzava i smanjuje troškove izgradnje i ugradnje te omogućuje rad industrijskim metodama. Kompletni razvodni uređaji imaju dva temeljno različita dizajna: izvlačni (serija sklopnih uređaja) i stacionarni (serija

KSO, KRUN itd.). Uređaji obje vrste jednako su uspješni u rješavanju problema elektroinstalacija i radova na održavanju.

Izvlačni razvodni uređaji su praktičniji, pouzdaniji i sigurniji za rad. To se postiže zaštitom svih dijelova pod naponom i kontaktnih spojeva pouzdanom izolacijom, kao i mogućnošću brze zamjene prekidača razvlačenjem i servisiranjem u radionici. Raspored pogona prekidača je takav da se njegov vanjski pregled može provesti i kada je prekidač uključen i isključen, bez izvlačenja potonjeg.

Postrojenja proizvode jedinstvenu seriju izvlačivih sklopnih uređaja za unutarnju instalaciju za napone do 10 kV, čiji su glavni tehnički parametri dati u tablici 1.

Tablica 1.1- Osnovni parametri rasklopnog uređaja za napon 3-10 kV za unutarnju instalaciju

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

KRU2-10-20UZ 3.6, 10 630 1000 1600 2000 2500 3200 Lonac s niskim udjelom ulja 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 malo ulja

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

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

1.1 Dizajn i princip rada sklopki

Prekidači tipa VMG-10-20 su tropolni visokonaponski prekidači s malim volumenom tekućine za gašenje luka (transformatorsko ulje). Prekidač je namijenjen za uključivanje visokonaponskih izmjeničnih krugova napona od 10 kV u normalnom načinu rada instalacije, kao i za automatsko gašenje ovih krugova u slučaju struja kratkog spoja i preopterećenja do kojih dolazi tijekom nenormalnih i hitnih slučajeva. načini rada instalacije.

Princip rada prekidača temelji se na gašenju električnog luka koji nastaje kada se kontakti otvore strujanjem plinsko-uljne mješavine, koja nastaje kao rezultat intenzivnog raspadanja transformatorskog ulja pod djelovanjem visoka temperatura luka. Taj tok dobiva određeni smjer u posebnom uređaju za gašenje luka koji se nalazi u zoni gorenja luka.

Prekidačem upravljaju pogoni. U tom slučaju se operativno uključivanje vrši na račun pogonske energije, a odvajanje se vrši na račun energije opruga otvaranja samog prekidača.

Dizajn prekidača prikazan je na slici 1.1. Tri pola sklopke postavljena 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 (dva po polu) s unutarnjim elastičnim mehaničkim pričvršćivanjem. Na svaki par izolatora je obješen stup prekidača 1.

Radni mehanizam prekidača (slika 9) sastoji se od osovine 6 s polugama 5 zavarenim na nju 5. Na krajnje poluge 5 su spojene opruge za otvaranje 1, do srednje - tampon opruga 2. Na suprotnim krajevima mehanički su učvršćene poluge, izolacijske poluge koje su spojene na strujne kontaktne šipke 9 uz pomoć

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

instalacije (tip VMP-10) - opći pogled

Između krajnje i srednje poluge na osovini prekidača zavaren je par dvokrakih poluga 4 s valjcima na krajevima. Ove poluge služe za ograničavanje zatvorenog i zatvorenog položaja prekidača. Kada je uključen, jedan od valjaka se približava vijku 8, kada je isključen, drugi valjak pomiče šipku odbojnika ulja 3; čija je detaljnija struktura prikazana na slici 1. 2.

Ovisno o kinematici ormarića, sklopka omogućuje središnji ili bočni pogon. Kod srednjeg priključka pogona koristi se poluga 13 (sl. 1.1), a za bočno spajanje poluga 12 je dodatno ugrađena na osovinu sklopke (slika 1.1).

Slika 1.2 - Stup prekidača

Glavni dio pola prekidača (slika 1.2) je cilindar 1. Za prekidače s nazivnom strujom od 1000A ovi su cilindri izrađeni od mesinga. Cilindri prekidača za nazivnu struju 63OA izrađeni su od čelika i imaju uzdužni nemagnetni šav. Za svaki cilindar zavarena su dva nosača za pričvršćivanje na potporne izolatore, te kućište 10 s čepom za punjenje ulja 11 i indikatorom ulja 15. Kućište služi kao dodatak

Istraživanje utjecaja nesinusoidnog napona napajanja uslijed pulsno-širinske modulacije na energetske karakteristike asinkronih motora

• • Tehnologije i sredstva poljoprivredne mehanizacije
  • Elektrotehnologija i elektro oprema u poljoprivredi
  • Poljoprivredna tehnika i oprema za održavanje

Izum se odnosi na elektrotehniku ​​i može se koristiti u pumpnim i bušotinskim instalacijama bez šipke za proizvodnju formacijskih fluida iz srednjih i velikih dubina, uglavnom u proizvodnji nafte. Cilindrični linearni asinkroni motor sadrži cilindrični induktor s višefaznim namotom izrađen s mogućnošću aksijalnog pomicanja i montiran unutar čeličnog sekundarnog elementa. Sekundarni čelični element je kućište motora čija je unutarnja površina presvučena bakrenim slojem visoke vodljivosti. Cilindrični induktor je izrađen od nekoliko modula odabranih od faznih svitaka i međusobno povezanih fleksibilnom spojkom. Broj induktorskih modula je višekratnik broja faza namota. Prilikom prelaska s jednog modula na drugi, fazni svici se slažu s naizmjeničnim promjenama položaja pojedinih faza. S promjerom motora od 117 mm, duljinom induktora od 1400 mm, frekvencijom struje induktora od 16 Hz, elektromotor razvija snagu do 1000 N i snagu od 1,2 kW s prirodnim hlađenjem i do 1800 N s uljem hlađenje. Tehnički rezultat sastoji se u povećanju vučnog napora i snage po jedinici duljine motora u uvjetima ograničenja promjera karoserije. 4 ill.

Crteži za RF patent 2266607

Izum se odnosi na konstrukcije potopnih cilindričnih linearnih asinkronih motora (CLAD) koji se koriste u pumpnim i bušotinskim instalacijama bez šipke za proizvodnju formacijskih fluida iz srednjih i velikih dubina, uglavnom u proizvodnji nafte.

Najčešći način za dobivanje nafte je podizanje nafte iz bušotina korištenjem pumpi s usisnom šipkom koje pokreću pumpne jedinice.

Osim očitih nedostataka svojstvenih ovakvim instalacijama (velike dimenzije i težina crpnih jedinica i šipki; trošenje cijevi i šipki), značajan nedostatak su i male mogućnosti regulacije brzine kretanja klipa, a time i performansi crpnih agregata s usisnom šipkom, nemogućnost rada u devijantnim bušotinama.

Mogućnost reguliranja ovih karakteristika uzela bi u obzir prirodne promjene protoka bušotine tijekom njenog rada i smanjila broj standardnih veličina crpnih jedinica koje se koriste za različite bušotine.

Poznata tehnička rješenja za izradu pumpnih jedinica bez šipke. Jedna od njih je korištenje pumpi s dubokim klipom koje pokreću linearni asinkroni motori.

Poznati dizajn CLAD-a, montiranog u cijevi iznad klipne pumpe (Izhelya GI i drugi "Linearni indukcijski motori", Kijev, Technics, 1975, str. 135) / 1 /. Poznati motor ima kućište, u njemu postavljenu stacionarnu prigušnicu i pomični sekundarni element koji se nalazi unutar induktora i djeluje kroz potisak na klip pumpe.

Vučna sila na pomičnom sekundarnom elementu pojavljuje se zbog interakcije struja induciranih u njemu s putujućim magnetskim poljem linearne induktora, stvorenim višefaznim namotima spojenim na izvor napajanja.

Takav elektromotor se koristi u pumpnim jedinicama bez šipke (AS SSSR br. 491793, publ. 1975) / 2 / i (AS SSSR br. 538153, publ. 1976) / 3 /.

Međutim, uvjeti rada potopnih klipnih crpki i linearnih asinkronih motora u bušotini nameću ograničenja u izboru dizajna i veličine elektromotora. Posebnost potopnog CLAD-a je ograničeni promjer motora, posebno ne prelazi promjer cijevi.

Za takve uvjete poznati elektromotori imaju relativno niske tehničke i ekonomske pokazatelje:

Učinkovitost d. i cos su inferiorni od onih kod konvencionalnih asinkronih motora;

Specifična mehanička snaga i vučni napor (po jedinici duljine motora) koje razvija CLAD relativno su mali. Duljina motora postavljenog u bušotinu ograničena je duljinom cijevi (ne više od 10-12 m). Kada je duljina motora ograničena, teško je postići pritisak potreban za podizanje tekućine. Lagano povećanje vučnog napora i snage moguće je samo zbog povećanja elektromagnetskog opterećenja motora, što dovodi do smanjenja učinkovitosti. te razina pouzdanosti motora zbog povećanih toplinskih opterećenja.

Ovi nedostaci se mogu eliminirati izvođenjem "obrnutog" kruga "induktor-sekundarni element", drugim riječima, induktor s namotima se postavlja unutar sekundarnog elementa.

Takva izvedba linearnog motora je poznata ("Indukcijski elektromotori s otvorenim magnetskim krugom." Informelectro, M., 1974, str. 16-17) / 4 / i može se uzeti kao najbliže traženom rješenju.

Poznati linearni motor sadrži cilindrični induktor s namotom, postavljen unutar sekundarnog elementa, čija unutarnja površina ima visoko vodljivu prevlaku.

Takav dizajn induktora u odnosu na sekundarni element stvoren je kako bi se olakšalo namotavanje i ugradnja zavojnica i korišten je ne kao pogon za potopne pumpe koje rade u bušotinama, već za površinsku uporabu, t.j. bez strogog ograničenja na dimenzije kućišta motora.

Cilj ovog izuma je razviti dizajn cilindričnog linearnog asinhronog motora za pogon potopnih klipnih pumpi, koji u uvjetima ograničenog promjera kućišta motora ima povećane specifične pokazatelje: vučni napor i snagu po jedinici duljine motora uz osiguravanje potrebne razine pouzdanosti i zadane potrošnje energije.

Da bi se riješio ovaj problem, cilindrični linearni asinkroni motor za pogon potopnih klipnih pumpi sadrži cilindrični induktor s namotom koji je ugrađen unutar sekundarnog elementa, čija je unutarnja površina presvučena visokoprovodljivom prevlakom, dok je induktor s namotima dizajniran za aksijalno pomicanje i ugrađen je unutar cjevastog kućišta elektromotora, debljine čelika čiji zidovi nisu manji od 6 mm, a unutarnja površina kućišta prekrivena je slojem bakra debljine ne manje od 0,5 mm.

Uzimajući u obzir neravnine površine bušotina i, kao posljedicu, moguće savijanje kućišta elektromotora, induktor elektromotora treba biti izrađen od nekoliko modula međusobno povezanih fleksibilnom vezom.

U ovom slučaju, za izjednačavanje struja u fazama namota motora, broj modula se bira kao višekratnik broja faza, a pri prelasku s jednog modula na drugi, zavojnice se slažu s naizmjeničnim promjenama mjesta. pojedinih faza.

Bit izuma je kako slijedi.

Korištenje čeličnog kućišta motora kao sekundarnog elementa omogućuje najučinkovitije korištenje ograničenog prostora bušotine. Maksimalne dostižne vrijednosti snage i napora motora ovise o najvećim dopuštenim elektromagnetskim opterećenjima (gustoća struje, magnetska indukcija) i volumenu aktivnih elemenata (magnetski krug, namot, sekundarni element). Kombinacija strukturnog elementa strukture - kućišta elektromotora s aktivnim sekundarnim elementom - omogućuje povećanje volumena aktivnih materijala u motoru.

Povećanje aktivne površine motora omogućuje povećanje potiska i snage motora po jedinici njegove duljine.

Povećanje aktivnog volumena motora omogućuje smanjenje elektromagnetskih opterećenja koja određuju toplinsko stanje motora, o čemu ovisi razina pouzdanosti.

Istovremeno, dobivanje potrebnih vrijednosti vučnog napora i snage motora po jedinici njegove duljine uz osiguravanje potrebne razine pouzdanosti i zadane potrošnje energije (učinkovitosti i cos) u uvjetima ograničenja promjera motora kućište postiže se optimalnim odabirom debljine čelične stijenke kućišta motora, kao i debljine visokovodljivog premaza njegove jezgre - unutarnje površine posude.

Uzimajući u obzir nazivnu brzinu kretanja radnih dijelova klipne pumpe, optimalnu brzinu putujućeg magnetskog polja pomičnog induktora koji joj odgovara, moguće tehnološke poteškoće u izradi namota, prihvatljive vrijednosti podjele polova (ne manje od 0,06-0,10 m) i frekvencije struje induktora (ne više od 20 Hz), parametri za debljinu čelične stijenke sekundarnog elementa i bakrene prevlake odabiru se na deklarirani način. Ovi parametri omogućuju, u uvjetima ograničenog promjera motora, smanjenje gubitaka snage (i, posljedično, povećanje učinkovitosti) uklanjanjem povećanja struje magnetiziranja i smanjenja curenja magnetskog toka.

Novi tehnički rezultat postignut izumom sastoji se u korištenju inverznog kruga "induktor-sekundarni element" za najučinkovitije korištenje ograničenog prostora bušotine pri stvaranju cilindričnog linearnog asinkronog motora s karakteristikama koje mu omogućuju da se koristi kao pogon za potopne pumpe.

Zahtjev motor ilustriran je crtežima, gdje slika 1 prikazuje opći prikaz motora s modularnim induktorom, slika 2 - isti, presjek duž AA, slika 3 prikazuje zasebni modul, slika 4 - isti, presjek prema BB .

Motor sadrži tijelo 1 - čeličnu cijev promjera 117 mm, debljine stijenke 6 mm. Unutarnja površina cijevi 2 prekrivena je bakrom sa slojem od 0,5 mm. Unutar čelične cijevi 1, pomoću čahure za centriranje 3 s brtvama protiv trenja 4 i cijevi 5, ugrađena je pomična induktorica, koja se sastoji od modula 6, međusobno povezanih fleksibilnim spojem.

Svaki od modula induktora (slika 3) sastoji se od zasebnih zavojnica 7, koji se izmjenjuju s prstenastim zupcima 8, koji imaju radijalni utor 9, i postavljeni su na magnetski krug 10.

Fleksibilna veza se sastoji od gornje 11 i donje 12 stezaljki, pomično montiranih pomoću utora na izbočinama susjednih čahure za centriranje.

Na gornjoj ravnini stezaljke 11 učvršćeni su strujni kablovi 13. U ovom slučaju, za izjednačavanje struja u fazama induktora, broj modula se bira kao višekratnik broja faza, a pri prolasku od jedan modul u drugi, svitke pojedinih faza se naizmjenično izmjenjuju. Ukupan broj induktorskih modula, a time i duljina motora, odabiru se ovisno o potrebnom vučnom naporu.

Elektromotor može biti opremljen šipkom 14 za spajanje na potopnu klipnu pumpu i šipkom 15 za spajanje na napajanje. U ovom slučaju, šipke 14 i 15 spojene su na induktor fleksibilnom spojkom 16 kako bi se spriječio prijenos momenta savijanja s potopne pumpe i dovod struje na induktor.

Elektromotor je prošao testove na stolu i radi na sljedeći način. Kada se potopljeni elektromotor napaja strujom iz frekventnog pretvarača koji se nalazi na površini zemlje, u višefaznom namotu motora pojavljuju se struje, stvarajući putujuće magnetsko polje. Ovo magnetsko polje inducira sekundarne struje i u visoko vodljivom (bakrenom) sloju sekundarnog elementa i u čeličnom kućištu motora.

Interakcija ovih struja s magnetskim poljem dovodi do stvaranja vučne sile, pod čijim se djelovanjem pomiče pokretni induktor, djelujući kroz potisak na klip crpke. Na kraju vožnje pokretnog dijela, na naredbu senzora, motor se mijenja promjenom slijeda faza napona napajanja. Zatim se ciklus ponavlja.

S promjerom motora od 117 mm, duljinom induktora od 1400 mm, frekvencijom struje induktora od 16 Hz, elektromotor razvija snagu do 1000 N i snagu od 1,2 kW s prirodnim hlađenjem i do 1800 N s uljem hlađenje.

Dakle, navedeni motor ima prihvatljive tehničke i ekonomske karakteristike za njegovu upotrebu u kombinaciji s potopnom klipnom pumpom za proizvodnju formacijskih fluida iz srednjih i velikih dubina.

ZAHTJEV

Cilindrični linearni asinkroni motor za pogon potopnih klipnih pumpi, koji sadrži cilindrični induktor s višefaznim namotom, izrađen s mogućnošću aksijalnog pomicanja i montiran unutar čeličnog sekundarnog elementa, čelični sekundarni element je kućište elektromotora čija je unutarnja površina ima visoko vodljivu prevlaku u obliku bakrenog sloja, naznačen time što je cilindrični induktor izrađen od nekoliko modula, regrutiranih iz faznih zavojnica i međusobno povezanih fleksibilnom spojkom, broj cilindričnih induktorskih modula je višekratnik broja namota faze, a pri prelasku s jednog modula na drugi, fazni svici se slažu s naizmjeničnim promjenama položaja pojedinih faza.

Godine 2010. Mitsubishijevi EDM strojevi serije NA po prvi su put opremljeni cilindričnim linearnim motorima, nadmašujući sva slična rješenja na ovom području.

U usporedbi s kugličnim vijcima, imaju znatno veću granicu izdržljivosti i pouzdanosti, sposobni su za pozicioniranje s većom preciznošću, a imaju i bolje dinamičke karakteristike. Za druge konfiguracije linearnih motora, CLD-ovi imaju koristi od opće optimizacije dizajna: manje proizvodnje topline, veća ekonomska učinkovitost, jednostavnost instalacije, održavanja i rada.

S obzirom na sve prednosti koje CLD ima, čini se, zašto se uopće petljati s pogonskim dijelom opreme? Međutim, nije sve tako jednostavno, a zasebno, izolirano, točkovno poboljšanje nikada neće biti tako učinkovito kao ažuriranje cijelog sustava međusobno povezanih elemenata.

Pogon po Y osi Mitsubishi Electric MV1200R EDM stroja

Stoga uporaba cilindričnih linearnih motora nije jedina inovacija implementirana u pogonskom sustavu Mitsubishi Electric EDM strojeva. Jedna od ključnih transformacija koja je omogućila da se u potpunosti iskoriste prednosti i potencijal CLD-a za postizanje jedinstvenih pokazatelja točnosti i produktivnosti opreme bila je potpuna modernizacija sustava upravljanja pogonom. I, za razliku od samog motora, već je došlo vrijeme za implementaciju vlastitog razvoja.

Mitsubishi Electric jedan je od najvećih svjetskih proizvođača CNC sustava, od kojih se velika većina proizvodi izravno u Japanu. Istodobno, korporacija Mitsubishi uključuje ogroman broj istraživačkih instituta koji provode istraživanja, uključujući u području sustava upravljanja pogonom, CNC sustava. Ne čudi da je u strojevima tvrtke gotovo sva elektronička punjenja vlastite proizvodnje. Tako implementiraju moderna 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 osigurana je maksimalna kvaliteta, pouzdanost i performanse .

Upečatljiv primjer praktične primjene vlastitog razvoja bilo je stvaranje sustava ODS- Sustav optičkog pogona. Serija alatnih strojeva NA i MV bila je prva koja je koristila cilindrične linearne motore u pogonima pogona kojima upravljaju servo pojačala treće generacije.

Mitsubishi NA i MV strojevi opremljeni su prvim optičkim pogonskim sustavom ove vrste

Ključna značajka obitelji Mitsubishi servo pojačala MelServoJ3 je sposobnost obavljanja komunikacija korištenjem protokola SSCNET III: komunikacija motora, povratnih senzora preko pojačala s CNC sustavom odvija se putem optičkih komunikacijskih kanala.

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

Zbog toga se trajanje ciklusa razmjene informacija smanjuje za 4 puta: s 1,77 ms na 0,44 ms. Dakle, kontrola trenutne pozicije, izdavanje korektivnih signala događa se 4 puta češće - do 2270 puta u sekundi! Stoga se kretanje odvija glatko, a njegova putanja je što je moguće bliža zadanoj (ovo je osobito važno kada se krećete po složenim krivuljastim putanjama).

Osim toga, korištenje optičkih kabela i servo pojačala koji rade prema protokolu SSCNET III može značajno povećati otpornost na buku (vidi sliku) i pouzdanost razmjene informacija. U slučaju da dolazni impuls sadrži netočne informacije (rezultat smetnje), tada ga motor neće obraditi, već će se koristiti podaci sljedećeg impulsa. Budući da je ukupan broj impulsa 4 puta veći, takvo preskakanje jednog od njih minimalno utječe na točnost pokreta.

Kao rezultat, novi sustav upravljanja pogonom, zahvaljujući upotrebi servo pojačala treće generacije i optičkih komunikacijskih kanala, osigurava pouzdaniju i 4 puta bržu razmjenu podataka, što omogućuje provedbu najtočnijeg pozicioniranja. Ali u praksi se ove prednosti ne pokazuju uvijek korisnima, budući da se sam objekt upravljanja - motor, zbog svojih dinamičkih karakteristika, ispostavi da nije u stanju razraditi kontrolne impulse takve frekvencije.

Zato je kombinacija servo pojačala najviše opravdana. 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 odrađivanja velikih i beznačajnih ubrzanja, stabilnog kretanja pri velikim i malim brzinama, ima ogroman potencijal za poboljšanje točnosti pozicioniranja, čemu pomaže novi upravljački sustav. Motor s lakoćom reagira na visokofrekventne kontrolne impulse za precizno i ​​glatko kretanje.

Mitsubishi strojevi proizvode dijelove s izvanrednom preciznošću i hrapavosti. Točnost pozicioniranja je zajamčena 10 godina.

Međutim, prednosti EDM stroja opremljenog ODS sustavom nisu isključivo ograničene na poboljšanje točnosti pozicioniranja... Činjenica je da se dobivanje dijela određene točnosti i hrapavosti na stroju s električnim pražnjenjem postiže kada se elektroda (žica) kreće određenom brzinom duž putanje i uz prisutnost određenog napona i udaljenosti između elektroda (žica i izradak). Vrijednosti pomaka, napona i razmaka elektroda strogo su definirane za svaki materijal, visinu obrade i željenu hrapavost. Međutim, uvjeti obrade nisu strogo definirani, kao što ni materijal izratka nije homogen, pa je za dobivanje odgovarajućeg dijela zadanih karakteristika potrebno da se u svakom pojedinom trenutku parametri obrade mijenjaju u u skladu s promjenama uvjeta obrade. To je posebno važno kada je riječ o dobivanju mikronske točnosti i visoke vrijednosti hrapavosti. Također je iznimno potrebno osigurati stabilnost procesa (žica se ne smije slomiti, ne bi trebalo biti značajnih skokova u veličini brzine kretanja).

Monitor za obradu. Grafikon brzine prikazan je zelenom bojom, što prikazuje rad prilagodljive kontrole.

Taj se problem rješava uz pomoć adaptivnog upravljanja. Stroj se samostalno prilagođava promjenjivim uvjetima obrade promjenom brzine i napona. Koliko će se brzo i ispravno izvršiti te izmjene ovisi o tome koliko će se točno i brzo izradak ispostaviti. Dakle, kvaliteta rada adaptivnog upravljanja u određenoj mjeri određuje kvalitetu samog stroja kroz njegovu točnost i produktivnost. I upravo se tu u potpunosti očituju prednosti korištenja CLD-a i ODS sustava u cjelini. Sposobnost ODS-a da omogući obradu kontrolnih impulsa s najvećom frekvencijom i točnošću poboljšala je kvalitetu adaptivne kontrole za red veličine. Sada se parametri obrade korigiraju do 4 puta češće, štoviše, ukupna točnost pozicioniranja je veća.

Karbidna legura, visina 60 mm, hrapavost Ra 0,12, max. pogreška - 2 mikrona. Dio primljen na Mitsubishi NA1200 stroju

Sumirajući neke od rezultata, možemo reći da korištenje CLD-a u strojevima Mitsubishi Electric ne bi bio tako učinkovit korak, koji bi omogućio postizanje novih visina kako točnosti tako i produktivnosti obrade bez uvođenja ažuriranog sustava upravljanja.

Samo složene, ali ipak potpuno opravdane i dokazane promjene dizajna mogu biti ključ za poboljšanje kvalitete (kao zbirni pokazatelj razine pouzdanosti i tehnoloških mogućnosti opreme) i konkurentnosti stroja. Promjene na bolje je Mitsubishijev moto.