Motor cilindric liniar asincron în acţionarea întreruptoarelor de înaltă tensiune. CLD. Mitsubishi Electric EDM Drive Control System Motor liniar cilindric ca manuscris

Ca manuscris

Bazhenov Vladimir Arkadievici

Motor cilindric liniar asincron în acționare înaltăcomutatoare de tensiune

Specialitatea 20.05.02 - tehnologii electrice si echipamente electrice in

disertații pentru o diplomă

candidat la științe tehnice

Izhevsk 2012

Lucrarea a fost desfășurată în instituția de învățământ bugetar de stat federal de învățământ profesional superior „Academia Agricolă de Stat Izhevsk” (FGBOU VPO Academia Agricolă de Stat Izhevsk)

Consilier științific: candidat la științe tehnice, conferențiar

Vladikin Ivan Revovici

Adversari oficiali: Vorobyov Viktor Andreevici

doctor în științe tehnice, profesor

FGBOU VPO MGAU

lor. V.P. Goryachkina

Bekmaciov Alexandru Egorovici

candidat la stiinte tehnice,

manager de proiect

CJSC „Radiant-Elcom”

Organizație principală:

Bugetul statului federal instituție educaționalăînvățământ profesional superior „Academia Agricolă de Stat Ciuvaș” (FGOU VPO Academia Agricolă de Stat Ciuvaș)

Apărarea va avea loc 28 » mai 2012 în 10 ore la o ședință a consiliului de disertație KM 220.030.02 la Academia de Agricultură de Stat Izhevsk la adresa: 426069, Izhevsk, st. Student, 11, camera. 2.

Teza poate fi găsită în biblioteca Academiei Agricole de Stat FGBOU VPO Izhevsk.

Postat pe site-ul web: www.izhgsha/ru

secretar științific

consiliul de disertație N.Yu. Litvinyuk

DESCRIEREA GENERALĂ A LUCRĂRII

Relevanța subiectului. Odată cu transferul producției agricole la o bază industrială, cerințele pentru nivelul de fiabilitate a alimentării cu energie sunt semnificativ crescute.

Programul țintă cuprinzător pentru îmbunătățirea fiabilității alimentării cu energie electrică a consumatorilor agricoli /TsKP PN/ prevede introducerea pe scară largă a echipamentelor de automatizare pentru rețelele de distribuție rurală de 0,4 ... 35 kV, ca fiind unul dintre cele mai moduri eficiente atingerea acestui scop. Programul include, în special, dotarea rețelelor de distribuție cu echipamente moderne de comutare și dispozitive de acționare pentru acestea. Împreună cu aceasta, se presupune că echipamentul de comutare primar în funcțiune va fi utilizat pe scară largă.

Cele mai răspândite în rețelele rurale sunt comutatoarele de ulei (VM) cu antrenare cu arc și arc. Cu toate acestea, din experiența de operare, se știe că unitățile VM sunt unul dintre elementele cele mai puțin fiabile. aparate de comutare. Acest lucru reduce eficiența automatizării complexe a rețelelor electrice rurale. De exemplu, în studiile lui Sulimov M.I., Gusev V.S. s-a remarcat că 30 ... 35% din cazurile de protecție și automatizare cu relee (RPA) nu sunt implementate din cauza stării nesatisfăcătoare a unităților. Mai mult decât atât, până la 85% dintre defecte sunt reprezentate de VM 10 ... 35 kV cu acţionare cu arc. Cercetătorii Zul N.M., Palyuga M.V., Anisimov Yu.V. rețineți că 59,3% dintre defecțiunile de reînchidere automată (AR) bazate pe antrenările cu arc apar din cauza contactelor auxiliare ale variatorului și întrerupătorul de circuit, 28,9% din cauza mecanismelor de pornire a unității și menținerea acestuia în poziția de pornire. Starea nesatisfăcătoare și nevoia de modernizare și dezvoltare a unităților de încredere sunt remarcate în lucrările lui Gritsenko A.V., Tsvyak V.M., Makarova V.S., Olinichenko A.S.

Poza 1 - Analiza defecțiunilor la acționările electrice ВМ 6…35 kV

Există o experiență pozitivă în utilizarea acționărilor electromagnetice mai fiabile de curent continuu și alternativ pentru VM 10 kV la substații descendente în scopuri agricole. Unitățile solenoide, așa cum s-a menționat în lucrarea lui G.I. Melnichenko, se compară favorabil cu alte tipuri de unități prin simplitatea designului lor. Cu toate acestea, fiind unități cu acțiune directă, consumă mai multă putereși necesită instalarea unei baterii voluminoase și încărcător sau un dispozitiv redresor cu un transformator special cu o putere de 100 kVA. Datorită numărului indicat de caracteristici, aceste unități nu au găsit o aplicație largă.

Am analizat avantajele și dezavantajele diferitelor unități pentru CM.

Dezavantajele unităților electromagnetice curent continuu: imposibilitatea ajustării vitezei de mișcare a miezului electromagnetului de închidere, inductanța mare a înfășurării electromagnetului, care crește timpul de pornire a comutatorului la 3..5 s, dependența forței de tracțiune de poziția miezului, ceea ce duce la necesitatea comutării manuale, acumulator sau o unitate redresor de mare putere și dimensiunile și greutatea lor mari, care ocupă până la 70 m2 în suprafața utilă etc.

Dezavantajele unităților electromagnetice AC: consum mare de putere (până la 100 ... 150 kVA), secțiune transversală mare a cablurilor de alimentare, necesitatea creșterii puterii transformatorului auxiliar în funcție de condiția căderii de tensiune acceptabile, dependența puterii de poziția inițială a miezului, imposibilitatea de a regla viteza de mișcare etc.

Dezavantajele antrenării cu inducție a motoarelor asincrone liniare plate sunt: ​​dimensiuni și greutate mari, curent de pornire de până la 170 A, dependența (redusă dramatic) a forței de tracțiune de încălzirea roții, necesitatea unei ajustări de înaltă calitate a spațiului și complexitatea designului.

Dezavantajele de mai sus sunt absente la motoarele cilindrice liniare cu inducție (CLAM) datorită lor caracteristici de proiectareși indicatori de greutate și dimensiune. Prin urmare, propunem să le folosim ca element de putere în acționările de tip PE-11 pentru întrerupătoarele de ulei, care, conform datelor Departamentului Ural de Vest din Rostekhnadzor pentru Republica Udmurt, sunt în prezent în funcțiune pe balanța companiilor de alimentare cu VMP-10 tip 600 buc, VMG-35 tip 300 buc.

Pe baza celor de mai sus, următoarele Obiectiv: creșterea eficienței acționării întrerupătoarelor de circuit cu ulei de înaltă tensiune 6 ... 35 kV, care funcționează pe baza CLAD, ceea ce face posibilă reducerea daunelor cauzate de alimentarea insuficientă cu energie electrică.

Pentru atingerea acestui obiectiv au fost stabilite următoarele sarcini de cercetare:

1. Efectuați o analiză de revizuire a proiectelor existente de acționări pentru întrerupătoarele de înaltă tensiune 6 ... 35 kV.
2. Elaborați un model matematic al CLA pe baza unui model tridimensional pentru calcularea caracteristicilor.
3. Determinați parametrii celui mai rațional tip de acționare pe baza unor studii teoretice și experimentale.
4. Efectuarea unor studii experimentale ale caracteristicilor de tracțiune ale întrerupătoarelor de circuit 6 ... 35 kV pentru a verifica adecvarea modelului propus la standardele existente.
5. Pentru a dezvolta proiectarea acționării întrerupătoarelor de circuit cu ulei 6 ... 35 kV pe baza TsLAD.
6. Efectuați un studiu de fezabilitate privind eficiența utilizării camerei centrale de comandă pentru acţionarea întrerupătoarelor cu ulei 6 ... 35 kV.

Obiect de studiu este: un motor electric cilindric liniar asincron (CLAM) pentru acționarea dispozitivelor de întrerupătoare ale rețelelor rurale de distribuție 6 ... 35 kV.

Subiect de studiu: studiul caracteristicilor de tracțiune ale CLIM la funcționarea în întrerupătoare cu ulei 6 ... 35 kV.

Metode de cercetare. Studiile teoretice au fost efectuate folosind legile de bază ale geometriei, trigonometriei, mecanicii, calculului diferenţial şi integral. Studiile naturale au fost efectuate cu comutatorul VMP-10 folosind instrumente tehnice și de măsurare. Datele experimentale au fost prelucrate folosind programul Microsoft Excel.

Noutatea științifică a lucrării.

1. Este propus un nou tip de acționare pentru întrerupătoarele cu ulei, care face posibilă creșterea fiabilității funcționării acestora de 2,4 ori.
2. A fost dezvoltată o tehnică de calcul a caracteristicilor CLIM, care, spre deosebire de cele propuse mai devreme, permite să se ia în considerare efectele de margine ale distribuției câmpului magnetic.
3. Sunt fundamentați principalii parametri de proiectare și moduri de funcționare a unității pentru întrerupătorul VMP-10, ceea ce reduce subalimentarea cu energie electrică a consumatorilor.

Valoarea practică a lucrării determinată de următoarele rezultate principale:

1. Este propusă proiectarea unui întrerupător VMP-10.
2. A fost dezvoltată o tehnică de calcul a parametrilor unui motor cilindric liniar cu inducție.
3. Au fost dezvoltate o tehnică și un program de calcul al acționării, care permit calcularea unităților întrerupătoarelor de design similar.
4. Sunt determinați parametrii unității propuse pentru VMP-10 și altele asemenea.
5. A fost dezvoltat și testat un model de laborator al unității, ceea ce a făcut posibilă reducerea pierderilor de întreruperi de alimentare.

Implementarea rezultatelor cercetării.

Lucrarea a fost realizată în conformitate cu planul de cercetare și dezvoltare al FGBOU VPO CHIMESH, numărul de înregistrare Nr. 02900034856 „Dezvoltarea unui antrenament pentru întrerupătoare de înaltă tensiune 6 ... 35 kV”. Rezultatele muncii și recomandările sunt acceptate și utilizate în Asociația de producție „Bashkirenergo” S-VES (a fost primit un act de implementare).

Lucrarea se bazează pe o generalizare a rezultatelor studiilor efectuate în mod independent și în colaborare cu oameni de știință de la Universitatea Agricolă de Stat din Chelyabinsk (Celiabinsk), Biroul de tehnologie specială de proiectare Prodmash (Izhevsk) și Academia de Agricultură de Stat Izhevsk.

Au fost apărate următoarele prevederi:

1. Tipul de acţionare a întrerupătorului de ulei bazat pe CLAD.
2. Model matematic pentru calcularea caracteristicilor CLIM, precum și a forței de tracțiune, în funcție de proiectarea canelurii.
3. Metodologie și program de calcul a antrenamentului pentru întrerupătoarele de tip VMG, VMP cu o tensiune de 10 ... 35 kV.
4. Rezultatele studiilor privind proiectarea propusă a antrenamentului întreruptorului de ulei bazat pe CLAD.

Aprobarea rezultatelor cercetării. Principalele prevederi ale lucrării au fost raportate și discutate la următoarele conferințe științifice și practice: a XXXIII-a conferință științifică dedicată aniversării a 50 de ani a Institutului, Sverdlovsk (1990); conferința internațională științifico-practică „Problemele dezvoltării energiei în condițiile transformărilor producției” (Izhevsk, FGBOU VPO Izhevsk State Agricultural Academy 2003); Conferința științifică și metodologică regională (Izhevsk, Academia de Stat de Agricultură Izhevsk, 2004); Probleme reale de mecanizare Agricultură: materiale ale conferinţei ştiinţifice şi practice aniversare „Învăţământul superior agroingineresc în Udmurtia – 50 de ani”. (Izhevsk, 2005), la conferințele anuale științifice și tehnice ale profesorilor și personalului Academiei Agricole de Stat Izhevsk.

Publicații pe tema disertației. Rezultatele studiilor teoretice și experimentale sunt reflectate în 8 lucrări tipărite, printre care: într-un articol publicat într-un jurnal recomandat de Comisia Superioară de Atestare, două rapoarte depuse.

Structura și domeniul de activitate. Teza constă dintr-o introducere, cinci capitole, concluzii generale iar anexele, prezentate pe 138 de pagini ale textului principal, conțin 82 de figuri, 23 de tabele și liste de referințe din 103 titluri și 4 anexe.

În introducere se fundamentează relevanța lucrării, se are în vedere starea problemei, scopul și obiectivele cercetării și se formulează principalele prevederi depuse spre apărare.

În primul capitol se efectuează analiza proiectelor de acţionare a comutatoarelor.

Instalat:

Avantajul fundamental de a combina unitatea cu CLA;

Necesitatea unor cercetări suplimentare;

Scopurile și obiectivele lucrării de disertație.

În al doilea capitol sunt luate în considerare metodele de calcul al CLAD.

Pe baza analizei propagării câmpului magnetic s-a ales un model tridimensional.

Înfășurarea CLIM în cazul general constă din bobine individuale conectate în serie într-un circuit trifazat.

Considerăm un CLA cu o înfășurare cu un singur strat și o aranjare simetrică a elementului secundar în gol în raport cu miezul inductor. Modelul matematic al unui astfel de LIM este prezentat în Fig.2.

Se fac următoarele ipoteze:

1. Curentul de înfășurare așezat pe lungime 2p, este concentrat în straturi de curent infinit subțiri situate pe suprafețele feromagnetice ale inductorului și creează o undă de călătorie pur sinusoidală. Amplitudinea este legată de o relație cunoscută cu densitatea de curent liniară și sarcina de curent

, (1)

- pol;

m este numărul de faze;

W este numărul de spire din fază;

I - valoarea curentă efectivă;

P este numărul de perechi de poli;

J este densitatea de curent;

Cob1 - coeficientul de înfăşurare al armonicii fundamentale.

2. Câmpul primar din regiunea părților frontale este aproximat prin funcția exponențială

(2)

Fiabilitatea unei astfel de aproximări față de imaginea reală a domeniului este evidențiată de studiile anterioare, precum și de experimente pe modelul LIM. Este posibil să se înlocuiască L=2 s.

3. Începutul sistemului de coordonate fixe x, y, z este situat la începutul părții plăgii a marginii de intrare a inductorului (Fig. 2).

Odată cu formularea acceptată a problemei, n.s. înfășurările pot fi reprezentate ca o serie Fourier dublă:

Kob - coeficient de înfăşurare;

L este lățimea magistralei reactive;

Lungimea totală a inductorului;

– unghiul de forfecare;

z = 0,5L - a - zona de schimbare a inducției;

n este ordinea armonicii de-a lungul axei transversale;

este ordinul armonicilor de-a lungul axei longitudinale;

Găsim soluția pentru potențialul magnetic vectorial al curenților. În regiunea întrefierului, A satisface următoarele ecuații:

Pentru ecuația SE 2, ecuațiile au forma:

(5)

Ecuațiile (4) și (5) se rezolvă prin metoda separării variabilelor. Pentru a simplifica problema, dăm doar expresia pentru componenta normală a inducției în decalaj:

Figura 2 - Calculul modelului matematic LIM fără a lua în considerare

distribuția înfășurării

(6)

Puterea electromagnetică totală Sem, transmisă de la primar la gap și SE, poate fi găsită ca fluxul componentei normale Sy a vectorului Poynting prin suprafața y =

(7)

Unde REm= ReSEm- componenta activa, tinand cont de puterea mecanica P2 si pierderile in SE;

QEm= eumSEm- componentă reactivă, ia în considerare fluxul magnetic principal și împrăștierea în gol;

CU- complex, conjugări cu CU2 .

Forța de tracțiune Fx și forța normală Fla pentru LIM se determină pe baza tensorului Maxwellian al tensiunii.

(8)

(9)

Pentru a calcula un LIM cilindric, trebuie să setați L = 2c, numărul de armonici de-a lungul axei transversale n = 0, adică. de fapt, soluția se transformă într-una bidimensională, de-a lungul coordonatelor X-Y. În plus, această tehnică permite să se ia în considerare corect prezența unui rotor masiv de oțel, ceea ce este avantajul său.

Procedura de calcul a caracteristicilor la o valoare constantă a curentului în înfășurare:

1. Forța de tracțiune Fx(S) a fost calculată folosind formula (8);
2. putere mecanică

R2 (S)=FX(S) ·= FX(S) 21 (1 – S); (10)

1. Putere electromagnetică SEm(S) = PEm(S) + jQEm(S) a fost calculat conform expresiei, formula (7)
2. Pierdere de cupru in inductor

Rel.1= mI2 rf (11)

Unde rf- rezistenta activa a infasurarii de faza;

1. eficienţă fără a ţine cont de pierderile din miezul de oţel

(12)

1. Factor de putere

(13)

unde, este modulul de impedanță al circuitului echivalent în serie (Fig. 2).

(14)

- reactanţa inductivă de scurgere a înfăşurării primare.

Astfel, a fost obținut un algoritm pentru calcularea caracteristicilor statice ale unui LIM cu un element secundar scurtcircuitat, care face posibilă luarea în considerare a proprietăților părților active ale structurii la fiecare diviziune a dintelui.

Modelul matematic dezvoltat permite:

• Aplicați un aparat matematic pentru calcularea unui motor cilindric liniar asincron, caracteristicile sale statice bazate pe circuite echivalente detaliate pentru circuite electrice primare și secundare și magnetice.
• Evaluarea influenței diferiților parametri și modele ale elementului secundar asupra caracteristicilor de tracțiune și energie ale unui motor cilindric cu inducție.
• Rezultatele calculelor fac posibilă determinarea, ca primă aproximare, a datelor tehnice și economice de bază optime la proiectarea motoarelor cu inducție liniare cilindrice.

În al treilea capitol „Cercetare teoretică-computațională” rezultatele calculelor numerice ale influenţei diverşilor parametri şi dimensiuni geometrice privind performanța energetică și de tracțiune a CLAD folosind modelul matematic descris mai devreme.

Inductorul TsLAD este format din șaibe individuale situate într-un cilindru feromagnetic. Dimensiunile geometrice ale șaibelor inductoare, luate în calcul, sunt prezentate în fig. 3. Numărul de șaibe și lungimea cilindrului feromagnetic sunt determinate de numărul de poli și numărul de fante pe pol și faza înfășurării inductorului CLIM.

Parametrii inductorului (geometria stratului dentar, numărul de poli, diviziunea polilor, lungimea și lățimea) au fost luați ca variabile independente, parametrii structurii secundare au fost tipul de înfășurare, conductivitatea electrică G2 = 2 d2, precum și parametrii circuitului magnetic invers. Rezultatele studiului sunt prezentate sub formă de grafice.

Figura 3 - Dispozitiv inductor

1-Element secundar; 2-nuci; 3-saiba de etansare; 4- bobina;

5-carcasa motoare; 6-înfășurare, 7-șaibe.

Pentru acţionarea întreruptorului în curs de dezvoltare, următoarele sunt definite fără ambiguitate:

1. Mod de operare, care poate fi caracterizat drept „pornire”. Timpul de funcționare este mai mic de o secundă (tv = 0,07 s), pot exista porniri repetate, dar nici în acest caz timpul total de funcționare nu depășește o secundă. În consecință, sarcinile electromagnetice sunt o sarcină de curent liniară, densitatea de curent în înfășurări poate fi luată semnificativ mai mare decât cele acceptate pentru mașinile electrice în stare staționară: A = (25 ... 50) 103 A / m; J = (4…7) A/mm2. Prin urmare, starea termică a mașinii poate fi ignorată.
2. Tensiunea de alimentare a înfășurării statorului U1 = 380 V.
3. Forța de tracțiune necesară Fx 1500 N. În același timp, modificarea efortului în timpul funcționării ar trebui să fie minimă.
4. Restrictii stricte de dimensiuni: lungime Ls 400 mm; diametrul exterior al statorului D = 40…100 mm.
5. Indicatorii energetici (, cos) nu contează.

Astfel, sarcina de cercetare poate fi formulată astfel: pentru dimensiuni date, determinați sarcinile electromagnetice, valoarea parametrilor de proiectare ai LIM, furnizând forța de tracțiune necesară în interval. 0,3 S 1 .

Pe baza sarcinii de cercetare formate, principalul indicator al LIM este forța de tracțiune în intervalul de alunecare 0,3 S 1 . În acest caz, forța de tracțiune depinde în mare măsură de parametrii de proiectare (numărul de poli 2p, spațiu de aer , grosimea cilindrului nemagnetic d2 și conductivitatea sa electrică 2 , conductivitate electrică 3 și permeabilitatea magnetică 3 a unei tije de oțel care acționează ca un circuit magnetic invers). Pentru valori specifice ale acestor parametri, forța de tracțiune va fi determinată fără ambiguitate de sarcina curentă liniară a inductorului, care, la rândul său, la U = const depinde de aranjarea stratului dentar: numărul de fante pe stâlp și fază q, numărul de spire din bobină WLași ramuri paralele a.

Astfel, forța de împingere LIM este reprezentată de o dependență funcțională

FX= f(2р,, , d2 , 2 , 3 , 3 , q, Wk, A, a) (16)

Evident, unii dintre acești parametri iau doar valori discrete ( 2p,, q, Wk, A), iar numărul acestor valori este nesemnificativ. De exemplu, numărul de poli poate fi luat în considerare numai 2p=4 sau 2p=6; de aici diviziunile polilor foarte specifice = 400/4 = 100 mm si 400/6 = 66,6 mm; q = 1 sau 2; a = 1, 2 sau 3 și 4.

Odată cu creșterea numărului de stâlpi, tracțiunea de pornire scade semnificativ. Scăderea efortului de tracțiune este asociată cu o scădere a diviziunii polilor și a inducției magnetice în spațiul de aer B. Prin urmare, optimul este 2p=4(Fig. 4).

Figura 4 - Caracteristica de tracțiune a CLAD în funcție de numărul de stâlpi

Schimbarea spațiului de aer nu are sens, ar trebui să fie minimă în funcție de condițiile de funcționare. În versiunea noastră = 1 mm. Cu toate acestea, în fig. 5 arată dependența forței de tracțiune de spațiul de aer. Ele arată clar scăderea forței odată cu creșterea clearance-ului.

Figura 5 Caracteristica de tracțiune a CLA la diferite valori ale spațiului de aer ( = 1,5 mm și= 2,0 mm)

În același timp, curentul de funcționare crește euși niveluri reduse de energie. Variabil relativ liber rămâne doar conductivitatea electrică 2 , 3 și permeabilitatea magnetică 3 VE.

Modificarea conductibilității electrice a cilindrului de oțel 3 (Fig. 6) forța de tracțiune a CLAD are o valoare nesemnificativă până la 5%.

Figura 6

conductivitatea electrică a cilindrului de oțel

Modificarea permeabilității magnetice 3 a cilindrului de oțel (Fig. 7) nu aduce modificări semnificative ale forței de tracțiune Fх=f(S). Cu un alunecare de lucru S=0,3, caracteristicile de tracțiune sunt aceleași. Forța de tracțiune de pornire variază între 3...4%. Prin urmare, având în vedere influența nesemnificativă 3 Și 3 pe forța de tracțiune a CLA, cilindrul de oțel poate fi realizat din oțel moale magnetic.

Figura 7 Caracteristica de tracțiune a CLA la diferite valori Xpermeabilitatea magnetică (3 =1000 0 Și 3 =500 0 ) cilindru de otel

Din analiza dependențelor grafice (Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7), rezultă concluzia: modificări ale conductivității cilindrului de oțel și ale permeabilității magnetice, limitând spațiul nemagnetic, este imposibil să se obțină constanța forței de tracțiune Fx datorită influenței reduse a acestora.

Figura 8 Caracteristica de tracțiune a CLA la diferite valori

conductivitate electrică SE

Parametru cu care se poate realiza un efort constant de tractiune FX= f(2р,, , d2 , 2 , 3 , 3 , q, Wk, A, a) TSLAD, este conductivitatea electrică a celor 2 elemente secundare. Figura 8 prezintă variantele extreme optime ale conductivităților. Experimentele efectuate pe configurația experimentală au făcut posibilă determinarea celei mai adecvate conductivitati specifice în interior =0,8 107 …1,2 107 cm/m.

Figurile 9...11 arată dependențele F,Ila diferite valori ale numărului de spire din bobina de înfășurare a inductorului CLIM cu un element secundar ecranat ( d2 =1 mm; =1 mm).

Figura 9 Dependența I=f(S) pentru diferite valori ale numărului

se întoarce într-o bobină

Figura 10. Dependenta cos=f(S) Figura 11. Dependenta= f(S)

Dependența grafică a indicatorilor de energie de numărul de spire din boluri sunt aceleași. Acest lucru sugerează că o modificare a numărului de spire în bobină nu duce la o schimbare semnificativă a acestor indicatori. Acesta este motivul lipsei de atenție față de ele.

Creșterea forței de tracțiune (Fig. 12) pe măsură ce scade numărul de spire în bobină se explică prin faptul că secțiunea transversală a firului crește la valori constante ale dimensiunilor geometrice și factorul de umplere al fantei inductorului cu cupru și o ușoară modificare a valorii densității curentului. Motorul din acționările întreruptorului funcționează în modul de pornire pentru mai puțin de o secundă. Prin urmare, pentru a conduce mecanisme cu o forță mare de tracțiune de pornire și un mod de funcționare pe termen scurt, este mai eficient să folosiți un CLA cu un număr mic de spire și o secțiune transversală mare a firului bobinei bobinei inductorului.

Figura 12. Caracteristica de tracțiune a CLIM pentru diferite valori ale numărului

bobina statorului se rotește

Cu toate acestea, cu pornirea frecventă a unor astfel de mecanisme, este necesar să existe o marjă de încălzire a motorului.

Astfel, pe baza rezultatelor unui experiment numeric folosind metoda de calcul de mai sus, este posibil să se determine cu un grad suficient de acuratețe tendința de modificare a indicatorilor electrici și de tracțiune pentru diferite variabile ale CLIM. Principalul indicator pentru constanța tracțiunii este conductivitatea electrică a acoperirii elementului secundar 2. Schimbarea acesteia în =0,8 107 …1,2 107 Cm / m, puteți obține caracteristica de tracțiune necesară.

Prin urmare, pentru constanța împingerii CLIM, este suficientă setarea valorilor constante 2p,, , 3 , 3 , q, A, a. Apoi, dependența (16) poate fi transformată în expresia

FX= f(K2 , Wk) (17)

Unde K \u003d f (2p,, , d2 , 3 , 3 , q, A, a).

În capitolul al patrulea este descrisă metoda de realizare a experimentului metodei studiate a acţionării întreruptorului. Studiile experimentale ale caracteristicilor unității au fost efectuate pe un întrerupător de circuit de înaltă tensiune VMP-10 (Fig. 13).

Figura 13. Setare experimentala.

Tot în acest capitol se determină rezistența inerțială a întreruptorului, care se realizează folosind metodologia prezentată în metoda grafic-analitică, folosind diagrama cinematică intrerupator. Se determină caracteristicile elementelor elastice. În același timp, designul întreruptorului de ulei include mai multe elemente elastice care contracarează închiderea întreruptorului și vă permit să acumulați energie pentru a opri întrerupătorul:

1. Arcuri de accelerație FPU;
2. Arc de eliberare FDE;
3. Forțe elastice generate de arcurile de contact FKP.

Efectul total al arcurilor, care se opun forței motorului, poate fi descris prin ecuația:

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

Forța de tracțiune a unui arc este descrisă în general de ecuația:

FPU=kx+F0 , (19)

Unde k- coeficientul de rigiditate a arcului;

F0 - forta de preincarcare a arcului.

Pentru 2 arcuri acceleratoare, ecuația (19) are forma (fără pretenție):

FPU=2 kyX1 (20)

Unde ky- coeficientul de rigiditate al arcului de accelerare.

Forța arcului de deschidere este descrisă de ecuația:

FDE=k0 X2 +F0 (21)

Unde k0 - rigiditatea arcului de deschidere;

X1 , X2 - miscarea;

F0 - forta de pretensionare a arcului de deschidere.

Forța necesară pentru a depăși rezistența arcurilor de contact, din cauza unei ușoare modificări a diametrului prizei, se presupune a fi constantă și egală cu

FKP(x)=FKP (22)

Luând în considerare (20), (21), (22), ecuația (18) ia forma

FOP=kyX1 +k0 X2 +F0 +FKP (23)

Forțele elastice generate de arcurile de deschidere, de accelerare și de contact sunt determinate prin studierea caracteristicilor statice ale întreruptorului cu ulei.

FMarinei=f(ÎN) (24)

Pentru a studia caracteristicile statice ale comutatorului a fost creată o instalație (Fig. 13). A fost realizată o pârghie cu un sector de cerc pentru a elimina modificarea lungimii brațului atunci când unghiul se schimbă ÎN schimbatorul de viteze. Ca urmare, atunci când unghiul se modifică, umărul de aplicare a forței creat de troliul 1 rămâne constant.

L=f()=const (25)

Pentru a determina coeficienții rigidității arcului ky, k0 , au fost investigate forțele de rezistență ale pornirii întreruptorului de la fiecare arc.

Studiul a fost realizat în următoarea secvență:

1. Studiul caracteristicii statice in prezenta tuturor izvoarelor z1 , z2 , z3 ;
2. Studiul caracteristicilor statice in prezenta a 2 izvoare z1 Și z3 (arcuri de accelerare);
3. Investigați caracteristicile statice în prezența unui arc z2 (arcuri de oprire).
4. Investigați caracteristicile statice în prezența unui arc de accelerare z1 .
5. Investigați caracteristicile statice în prezența a 2 arcuri z1 Și z2 (arcuri de accelerare și deconectare).

În continuare, în al patrulea capitol, se realizează definirea caracteristicilor electrodinamice. Când curenții de scurtcircuit curg de-a lungul circuitului întreruptorului, apar forțe electrodinamice semnificative care interferează cu pornirea, cresc semnificativ sarcina asupra mecanismului de antrenare a întreruptorului. S-a efectuat calculul forțelor electrodinamice, care a fost efectuat prin metoda grafico-analitică.

Rezistența aerodinamică a aerului și uleiului izolator hidraulic a fost de asemenea determinată prin metoda standard.

În plus, sunt determinate caracteristicile de transfer ale întreruptorului, care includ:

1. Caracteristica cinematică h=f(c);
2. Caracteristica de transfer a arborelui întreruptorului v=f(1);
3. Caracteristica de transfer a pârghiei transversale 1=f(2);
4. Caracteristica de transfer h=f(xT)

unde în - unghiul de rotație al arborelui de antrenare;

1 - unghiul de rotație al arborelui întreruptorului;

2 - unghiul de rotație al pârghiei transversale.

În capitolul al cincilea a fost efectuată o evaluare a eficienței tehnico-economice a utilizării CLCM în acționările întrerupătoarelor de ulei, care a arătat că utilizarea unui antrenament de întrerupător de ulei bazat pe CLCM face posibilă creșterea fiabilității acestora de 2,4 ori, reducerea consumului de energie electrică de 3,75 ori, în comparație cu utilizarea vechilor unități. Efectul economic anual așteptat de la introducerea CLAD în acționările întrerupătoarelor de ulei este de 1063 de ruble / oprit. cu o perioadă de rambursare a investițiilor de capital în mai puțin de 2,5 ani. Utilizarea TsLAD va reduce lipsa de energie electrică a consumatorilor din mediul rural cu 834 kWh per comutator într-un an, ceea ce va duce la o creștere a profitabilității companiilor de furnizare a energiei, care se va ridica la aproximativ 2 milioane de ruble pentru Republica Udmurt.

CONCLUZII

1. A fost determinată caracteristica optimă de tracțiune pentru acționarea întrerupătoarelor de ulei, ceea ce face posibilă dezvoltarea forței maxime de tracțiune egală cu 3150 N.
2. Este propus un model matematic al unui motor cilindric liniar cu inducție bazat pe un model tridimensional, care face posibilă luarea în considerare a efectelor de margine ale distribuției câmpului magnetic.
3. Este propusă o metodă pentru înlocuirea unei unități electromagnetice cu o unitate cu un CLAD, care face posibilă creșterea fiabilității cu un factor de 2,7 și reducerea daunelor cauzate de furnizarea insuficientă de energie electrică de către companiile de furnizare a energiei cu 2 milioane de ruble.
4. S-a dezvoltat un model fizic de antrenament pentru întrerupătoarele cu ulei de tip VMP VMG pentru o tensiune de 6 ... 35 kV și au fost date descrierile matematice ale acestora.
5. A fost dezvoltată și fabricată un eșantion pilot al acționării, care permite implementarea parametrilor necesari ai întreruptorului: viteza de închidere 3,8 ... 4,2 m/s, oprire 3,5 m/s.
6. Conform rezultatelor cercetării, termeni de referintași transferat la Bashkirenergo pentru elaborarea documentației de proiectare de lucru pentru revizuirea unui număr de întrerupătoare cu conținut scăzut de ulei de tipurile VMP și VMG.

Publicații enumerate în lista VAK și echivalente cu acestea:

1. Bazhenov, V.A. Îmbunătățirea acționării întreruptorului de înaltă tensiune. / V.A. Bazhenov, I.R. Vladikin, A.P. Kolomiets//Revista electronică științifică și inovatoare „Buletinul de inginerie al Donului” [Resursa electronică]. - №1, 2012 pp. 2-3. – Mod de acces: http://www.ivdon.ru.

Alte editii:

1. Pyastolov, A.A. Dezvoltarea unui variator pentru întrerupătoare de înaltă tensiune 6…35 kV. /A.A. Pyastolov, I.N. Ramazanov, R.F. Yunusov, V.A. Bazhenov // Raport asupra lucrărilor de cercetare (art. nr. GR 018600223428, inv. nr. 02900034856. - Chelyabinsk: CHIMESH, 1990. - P. 89-90.
2. Yunusov, R.F. Dezvoltarea unui antrenament electric liniar în scopuri agricole. / R.F. Yunusov, I.N. Ramazanov, V.V. Ivanitskaya, V.A. Bazhenov // a XXXIII-a conferință științifică. Rezumate de rapoarte.- Sverdlovsk, 1990, p. 32-33.
3. Pyastolov, A.A. Acționare întrerupător de ulei de înaltă tensiune. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A.// Prospect informativ Nr. 91-2. - TsNTI, Chelyabinsk, 1991. S. 3-4.
4. Pyastolov, A.A. Motor cilindric liniar asincron. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A.// Prospect informativ Nr. 91-3. - TsNTI, Chelyabinsk, 1991. p. 3-4.
5. Bazhenov, V.A. Alegerea elementului acumulator pentru întrerupătorul VMP-10. Probleme actuale ale mecanizării agricole: materiale ale conferinței științifice și practice aniversare „Învățământul superior agroingineresc în Udmurtia – 50 de ani”. / Izhevsk, 2005. S. 23-25.
6. Bazhenov, V.A. Dezvoltarea unui disjunctor economic de ulei. Conferința regională științifică și metodologică Izhevsk: FGOU VPO Izhevsk State Agricultural Academy, Izhevsk, 2004. P. 12-14.
7. Bazhenov, V.A.Îmbunătățirea sistemului de acţionare a întrerupătorului de ulei VMP-10. Probleme de dezvoltare a energiei în condițiile transformărilor industriale: lucrările Conferinței internaționale științifice și practice dedicate celei de-a 25-a aniversări a Facultății de Electrificare și Automatizare a Agriculturii și a Departamentului de Tehnologia Electrică a Producției Agricole. Izhevsk 2003, p. 249-250.

dizertaţii pentru gradul de candidat în ştiinţe tehnice

Predat platoului în 2012. Semnat pentru publicare la 24 aprilie 2012.

Hartie offset Headset Times New Roman Format 60x84/16.

Volumul 1 tipar.l. Tiraj 100 de exemplare. Ordinul nr. 4187.

Editura FGBOU VPO Academiei Agricole de Stat Izhevsk Izhevsk, st. Student, 11

Specialitatea 05.09.03 - „Complexe și sisteme electrice”

Disertații pentru gradul de candidat în științe tehnice

Moscova - 2013 2

Lucrarea a fost realizată la departamentul „Acționare electrică automată”

Instituția de învățământ de la bugetul de stat federal de învățământ profesional superior „Universitatea Națională de Cercetare „MPEI”.

Director stiintific: doctor în științe tehnice, profesor Masandilov Lev Borisovich

Oponenții oficiali: Doctor în științe tehnice, profesor al Departamentului de electromecanică, Instituția de învățământ bugetar de stat federal de învățământ profesional superior NRU MPEI

Bespalov Victor Yakovlevici;

Candidat la științe tehnice, cercetător principal, specialist șef al filialei „LiftAvtoService” a MGUP „MOSLIFT”

Chuprasov Vladimir Vasilievici

Organizație principală: Întreprinderea Unitară Federală de Stat „Institutul electrotehnic integral rusesc, numit după V.I. Lenin"

Susținerea tezei va avea loc pe 7 iunie 2013 la ora 14:00. 00 min. în camera M-611 la o ședință a consiliului de disertație D 212.157.02 la Instituția de învățământ profesional superior de la bugetul federal de stat „NRU MPEI”, la adresa: 111250, Moscova, strada Krasnokazarmennaya, 13.

Lucrarea se găsește în biblioteca FGBOU VPO NRU MPEI.

Secretar științific al consiliului de disertație D 212.157. Candidat la științe tehnice, conferențiar Tsyruk S.A.

DESCRIEREA GENERALĂ A LUCRĂRII

Relevanţă Subiecte.

40 - 50% din mecanismele de producție au corpuri de lucru cu mișcare de translație sau alternativă. În ciuda acestui fapt, în prezent, motoarele electrice de tip rotativ sunt cele mai utilizate în acționările unor astfel de mecanisme, care necesită dispozitive mecanice suplimentare care transformă mișcarea de rotație în mișcare de translație: un mecanism de manivelă, un șurub și o piuliță, o roată dințată și o cremalieră etc. În multe cazuri, aceste dispozitive sunt unități complexe ale lanțului cinematic, caracterizate prin costuri semnificative ale acționării și crește pierderile de energie, ceea ce complică pierderile semnificative de energie.

Utilizarea la acționări cu mișcare de translație a corpului de lucru în locul unui motor cu un rotor rotativ al analogului liniar corespunzător, care dă mișcare rectilinie directă, face posibilă eliminarea mecanismului de transmisie în partea mecanică a acționării electrice. Aceasta rezolvă problema convergenței maxime a sursei de energie mecanică - motorul electric și actuatorul.

Exemple de utilaje industriale în care pot fi utilizate în prezent motoare liniare sunt: ​​mașini de ridicare, dispozitive de mișcare alternativă precum pompe, dispozitive de comutare, cărucioare de macarale, uși de lift etc.

Dintre motoarele liniare, cele mai simple în proiectare sunt motoarele liniare cu inducție (LAM), în special de tip cilindric (CLAM), care fac obiectul a numeroase publicații. În comparație cu motoarele asincrone rotative (AM), CLIM se caracterizează prin următoarele caracteristici: deschiderea circuitului magnetic, care duce la apariția efectelor de margine longitudinală și complexitatea semnificativă a teoriei asociate cu prezența efectelor marginilor.

Utilizarea LIM în acționările electrice necesită cunoașterea teoriei acestora, ceea ce ar face posibilă calcularea atât a modurilor statice, cât și a proceselor tranzitorii. Cu toate acestea, până în prezent, datorită caracteristicilor remarcate ale acestora descriere matematică are o formă foarte complexă, ceea ce duce la dificultăți semnificative atunci când este necesar să se efectueze o serie de calcule. Prin urmare, este recomandabil să se utilizeze abordări simplificate pentru analiza proprietăților electromecanice ale LIM. Adesea, pentru calculele acționărilor electrice cu LIM, fără dovezi, se utilizează o teorie care este caracteristică IM convențională. În aceste cazuri, calculele sunt adesea asociate cu erori semnificative.

Pentru calculele pompelor electromagnetice lichid-metal Voldekom A.I. a fost elaborată o teorie bazată pe soluția ecuațiilor lui Maxwell. Această teorie a servit drept bază pentru apariția diferitelor metode de calcul a caracteristicilor statice ale CLIM, printre care se poate evidenția binecunoscuta metodă de modelare analogică a structurilor multistrat.

Cu toate acestea, această metodă nu permite calcularea și analiza modurilor dinamice, ceea ce este foarte important pentru acționările electrice.

Datorită faptului că antrenările electrice fără angrenaje cu CLIM pot fi utilizate pe scară largă în industrie, cercetarea și dezvoltarea lor prezintă un interes teoretic și practic considerabil.

Scopul lucrării de disertație este dezvoltarea teoriei motoarelor cilindrice liniare cu inducție folosind metoda modelării analogice a structurilor multistrat și aplicarea acestei teorii la calculele caracteristicilor statice și dinamice ale acționărilor electrice, precum și dezvoltarea unei acționări electrice fără angrenaje controlate de frecvență cu un CLA pentru uși automate utilizate pe scară largă în industrie.

Pentru a atinge acest scop în lucrarea de disertație, au fost stabilite și rezolvate următoarele întrebări. sarcini:

1. Alegerea modelului matematic al CLIM și elaborarea unei metodologii de determinare a parametrilor generalizați ai CLIM corespunzători modelului ales, cu ajutorul căruia calculele caracteristicilor statice și dinamice oferă un acord acceptabil cu experimentele.

2. Dezvoltarea metodei definiție experimentală Parametrii CLAD.

3. Analiza caracteristicilor aplicatiei si dezvoltarea actionarilor electrice bazate pe sistemele FC-TSLAD si TPN-TSLAD pentru usi de lift.

4. Dezvoltarea de opțiuni pentru scheme ale mecanismului de antrenare fără viteze pentru ușile glisante ale unui cabin de lift cu un CLA.

Metode de cercetare. Pentru rezolvarea problemelor puse în lucrare s-au folosit: teoria antrenării electrice, bazele teoretice ale ingineriei electrice, teoria mașinilor electrice, în special metoda modelării analogice a structurilor multistrat, modelarea și dezvoltarea cu ajutorul unui computer personal în programe specializate Mathcad și Matlab, studii experimentale de laborator.

Valabilitatea și fiabilitatea prevederilor și concluziilor științifice sunt confirmate de rezultatele studiilor experimentale de laborator.

Noutate științifică munca este urmatoarea:

folosind metoda dezvoltată pentru determinarea parametrilor generalizați ai unui CLIM de viteză redusă, este fundamentată descrierea sa matematică sub forma unui sistem de ecuații, ceea ce face posibilă efectuarea diferitelor calcule ale caracteristicilor statice și dinamice ale unei acționări electrice cu un CLIM;

se propune un algoritm pentru o metodă experimentală de determinare a parametrilor unui IM cu un rotor rotativ și un CLA, care se caracterizează printr-o precizie crescută în procesarea rezultatelor experimentelor;

ca urmare a studiilor proprietăților dinamice ale CLAD, sa relevat că procesele tranzitorii din CLAD sunt caracterizate printr-o fluctuație mult mai mică decât în ​​AD;

utilizarea CLAD pentru o acționare fără viteze a ușilor de lift permite operare simplăîn sistemul FC-CLAD, pentru a forma procese lin de deschidere și închidere a ușilor.

Principalul rezultat practic al disertației este următorul:

a fost dezvoltată o metodă pentru determinarea parametrilor generalizați ai unui CLIM de viteză redusă, care face posibilă efectuarea de cercetări și calcule în timpul funcționării și dezvoltării acționărilor electrice;

rezultatele studiului CLIM-urilor de joasă frecvență au confirmat posibilitatea de a minimiza puterea necesară a convertizorului de frecvență atunci când sunt utilizate în acționări electrice fără angrenaje, ceea ce îmbunătățește performanța tehnică și economică a acestor acționări electrice;

Rezultatele studiului CLIM, conectat la rețea printr-un convertor de frecvență, au arătat că acţionarea ușii ascensorului nu necesită o rezistență de frânare și un comutator de frână, deoarece CLIM nu are un mod de frânare regenerativă în zona de frecvență utilizată pentru funcționarea motorului. Absența unei rezistențe de frână și a unei chei de frână face posibilă reducerea costului acționării ușii liftului cu CLA;

pentru ușile glisante cu un singur canat și dublu canat ale cabinei liftului, a fost dezvoltată o schemă a mecanismului de antrenare fără viteze, care se compară favorabil cu utilizarea unui motor cilindric liniar asincron, caracterizat prin mișcarea de translație a elementului în mișcare, pentru mișcarea de translație a foilor ușii.

Aprobarea lucrării. Principalele rezultate Lucrarea a fost discutată la ședințele Departamentului „Automated Electric Drive” NRU „MPEI”, raportate la cea de-a 16-a conferință internațională științifică și tehnică a studenților și studenților absolvenți „Radioelectronica, inginerie electrică și energie” (Moscova, MPEI, 2010).

Publicații. Pe tema disertației, au fost publicate șase lucrări tipărite, inclusiv 1 în publicații recomandate de Comisia Superioară de Atestare a Federației Ruse pentru publicarea principalelor rezultate ale disertațiilor pentru diplomele științifice de doctor și candidat în științe și a fost primit 1 brevet pentru un model de utilitate.

Structura și domeniul de activitate. Teza constă dintr-o introducere, cinci capitole, concluzii generale și o listă de referințe. Număr de pagini - 146, ilustrații - 71, număr de referințe - 92 pe 9 pagini.

În introducere se fundamentează relevanța temei lucrării de disertație, se formulează scopul lucrării.

În primul capitol sunt prezentate proiectele CLAD-urilor studiate. Este descrisă o metodă pentru calcularea caracteristicilor statice ale CLIM folosind metoda de modelare analogică a structurilor multistrat. Se are în vedere dezvoltarea sistemelor de acţionare fără viteze pentru uşile cabinelor de lift. Sunt indicate caracteristicile acționărilor electrice existente ale ușilor liftului, sunt stabilite sarcini de cercetare.

Metoda de modelare analogică a structurilor multistrat se bazează pe rezolvarea sistemului de ecuații Maxwell pentru diferite zone ale motoarelor liniare cu inducție. La obținerea formulelor de calcul de bază se presupune că inductorul în direcția longitudinală este considerat a fi infinit de lung (nu se ia în considerare efectul marginii longitudinale). Folosind această metodă, caracteristicile statice ale CLIM sunt determinate de formulele:

unde d 2 este diametrul exterior al elementului secundar al CLIM.

Trebuie remarcat faptul că calculele caracteristicilor statice ale CLIM folosind formulele (1) și (2) sunt greoaie, deoarece aceste formule includ variabile care necesită o mulțime de calcule intermediare pentru a fi determinate.

Pentru două CLIM-uri cu aceleași date geometrice, dar un număr diferit de spire wf ale înfășurării inductorului (CLIM 1 - 600, CLIM 2 - 1692), conform formulelor (1) și (2), caracteristicile lor mecanice și electromecanice au fost calculate la f1 50 Hz, U1 220 V. Rezultatele CLIM din fig. 2 sunt prezentate mai jos. 1.

În țara noastră, în cele mai multe cazuri, acționări electrice nereglementate cu un relativ complex piesa mecanica cu o parte electrică relativ simplă. Principalele dezavantaje ale unor astfel de acționări sunt prezența unei cutii de viteze și un design complex al unui dispozitiv mecanic care transformă mișcarea de rotație în translație, în timpul căreia apare un zgomot suplimentar.

În legătură cu dezvoltarea activă a tehnologiei convertoarelor, a existat o tendință de simplificare a cinematicii mecanismelor cu o complicare simultană a părții electrice a acționării prin utilizarea convertoarelor de frecvență, cu ajutorul cărora a devenit posibilă formarea traiectoriilor de mișcare a ușii dorite.

Astfel, in ultimii ani, actionarii electrice reglabile au fost folosite pentru usile lifturilor moderne, care asigura o miscare aproape silentioasa, rapida si lina a usilor. Un exemplu este un sistem de acţionare a uşii cu frecvenţă. producție rusească cu o unitate de control de tip BUAD și un motor asincron, al cărui arbore este conectat la mecanismul ușii printr-o transmisie cu curele trapezoidale. Potrivit unui număr de specialiști, transmisiile reglabile cunoscute, în ciuda avantajelor lor față de cele nereglementate, au și dezavantaje asociate prezenței unei transmisii cu curea și costului lor relativ ridicat.

În al doilea capitol s-a dezvoltat o tehnică de determinare a parametrilor generalizaţi ai CLIM, cu ajutorul căreia se fundamentează descrierea sa matematică sub forma unui sistem de ecuaţii. Sunt prezentate rezultatele studiilor experimentale ale caracteristicilor statice ale CLAP. Sunt analizate caracteristicile CLIM cu SE compozite. A fost studiată posibilitatea fabricării CLAD-urilor de joasă frecvență.

Se propune următoarea abordare a studiului unei acționări electrice cu un CLIM și descrierea sa matematică:

1) folosim formulele (1) și (2) obținute prin metoda modelării analogice a structurilor multistrat pentru caracteristicile statice ale CLIM (mecanic și electromecanic) și calculăm aceste caracteristici (vezi Fig. 1);

2) pe caracteristicile obținute, selectăm două puncte, pentru care fixăm următoarele variabile: forța electromagnetică, curentul inductor și rezistența de fază complexă pentru unul dintre aceste puncte selectate (vezi Fig.

3) credem că caracteristicile statice ale CLIM pot fi descrise și prin formulele (5) și (6), care sunt date mai jos și corespund stării de echilibru a unui motor asincron convențional cu rotor rotativ și sunt obținute din ecuațiile diferențiale ale acestuia;

4) vom încerca să găsim parametrii generalizați incluși în formulele indicate (5) și (6) de caracteristici statice folosind două puncte selectate;

5) substituind parametrii generalizați găsiți în formulele indicate (5) și (6), calculăm complet caracteristicile statice;

6) comparăm caracteristicile statice găsite în paragraful și paragraful 5 (vezi Fig. 2). Dacă aceste caracteristici sunt suficient de apropiate una de cealaltă, atunci se poate argumenta că descrierile matematice ale CLAD (4) și AD au o formă similară;

7) folosind parametrii generalizați găsiți, se pot scrie atât ecuațiile diferențiale ale CLAD (4), cât și formulele diferitelor caracteristici statice care sunt mai convenabile pentru calculele care urmează din acestea.

Orez. Fig. 1. Caracteristicile mecanice (a) și electromecanice (b) ale CLIM Descrierea matematică aproximativă a CLIM, care este similară cu descrierea corespunzătoare a IM convențională, în formă vectorială și într-un sistem de coordonate sincron, are următoarea formă:

Folosind rezultatele rezolvării sistemului (4) în condiții de regim stabil (la v/const), se obțin formule pentru caracteristicile statice:

Pentru a găsi parametrii generalizați ai CLIM-urilor investigate incluși în (5) și (6), se propune aplicarea metodei cunoscute de determinare experimentală a parametrilor generalizați ai circuitului echivalent în formă de T pentru un IM cu rotor rotativ din variabilele a două moduri de regim staționar.

Din expresiile (5) și (6) rezultă:

unde k FI este un coeficient independent de alunecare. Scriind relații de forma (7) pentru două alunecări arbitrare s1 și s2 și împărțindu-le unul la altul, obținem:

Cu valori cunoscute ale forțelor electromagnetice și ale curenților inductori pentru două alunecări, din (8) se determină parametrul generalizat r:

Cu cunoscută suplimentar pentru una dintre alunecări, de exemplu s1, valoarea rezistenței complexe Z f (s1) a circuitului echivalent al CLAD, a cărei formulă poate fi obținută și ca rezultat al rezolvării sistemului (4) în condiții de regim stabil, parametrii generalizați și s se calculează după cum urmează:

Valorile forțelor electromagnetice și curenților inductorului pentru două alunecări, precum și rezistența complexă a circuitului echivalent CLIM pentru una dintre alunecări, incluse în (9), (10) și (11), sunt propuse a fi determinate prin metoda de modelare analogică a structurilor multistrat conform (1), (2) și (3).

Cu ajutorul formulelor indicate (9), (10) și (11) s-au calculat parametrii generalizați ai CLIM 1 și CLIM 2, cu ajutorul cărora, în continuare, folosind formulele (5) și (6) la f1 50 Hz, U1 220 V, s-au obținut caracteristicile lor mecanice și electromecanice (pentru CLIM sunt reprezentate de curbele 2,2). De asemenea, în fig. Figura 2 prezintă caracteristicile statice ale CLAD 2, determinate prin metoda modelării analogice a structurilor multistrat (curbe 1).

Orez. Fig. 2. Caracteristicile mecanice (a) și electromecanice (b) ale CLIM Din graficele din Fig. Se poate observa din Fig. 2 că curbele 1 și 2 practic coincid între ele, ceea ce înseamnă că descrierile matematice ale CLIM și IM au o formă similară. Prin urmare, în studii ulterioare, este posibil să se utilizeze parametrii CLIM generalizați obținuți, precum și formule mai simple și mai convenabile pentru calcularea caracteristicilor CLIM. Valabilitatea utilizării metodei propuse pentru calcularea parametrilor CLIM a fost de asemenea verificată experimental.

Posibilitatea fabricării CLAD-urilor de joasă frecvență, i.e. proiectat pentru tensiune crescută și realizat cu un număr crescut de spire ale înfășurării inductorului. Pe fig. Figura 3 prezintă caracteristicile statice ale CLIM 1 (la f1 10 Hz, U1 55 V), CLIM 2 (la f1 10 Hz, U1 87 V) și ale CLIM de joasă frecvență (la f1 10 Hz și U1 220 V, curbele 3), în care numărul de spire a inductorului este mai mare de 5 ori CLIM2.

Din cele prezentate în Fig. 3 din grafice arată că, cu aceleași caracteristici mecanice ale CLIM considerat în primul cadran, CLIM 2 are un curent inductor de peste 3 ori mai mic decât CLIM 1, iar CLIM de joasă frecvență are de 2,5 ori mai puțin decât CLIM 2. Astfel, se dovedește că utilizarea unui convertor de joasă frecvență permite reducerea la minimum a frecvenței electrice necesare a CLIM, reducând astfel la minimum frecvența electrică necesară a CLIM. și performanța economică a acționării electrice.

1, Fig. Fig. 3. Caracteristicile mecanice (a) și electromecanice (b) ale TsLAD 1, În al treilea capitol a dezvoltat o metodă de determinare experimentală a parametrilor generalizați ai CLAP, care este implementată într-un mod simplu la un SE staționar și vă permite să determinați parametrii CLIM, ale căror date geometrice sunt necunoscute. Sunt prezentate rezultatele calculelor parametrilor generalizați ai CLIM și ai IM convenționale folosind această metodă.

În experiment, a cărui schemă este prezentată în Fig. 4, înfășurările motorului (BP sau TsLAD) sunt conectate la o sursă de curent continuu. După închiderea tastei K, curenții din înfășurări se modifică în timp de la valoarea inițială determinată de parametrii circuitului la zero. În acest caz, dependența curentului din faza A de timp este înregistrată folosind un senzor de curent DT și, de exemplu, o placă specializată L-CARD L-791 instalată într-un computer personal.

Orez. 4. Schema experimentului de determinare a parametrilor IM sau CLIM Ca urmare a transformărilor matematice s-a obținut o formulă pentru dependența scăderii curentului în faza CLIM, care are forma:

unde p1, p2 sunt constante legate de parametrii generalizați s, r și CLIM sau AD, după cum urmează:

Din formulele (12) și (13) rezultă că tipul procesului de tranziție al scăderii curentului CLIM depinde numai de parametrii generalizați s, r și.

Pentru a determina parametrii generalizați ai CLIM sau IM în funcție de curba experimentală de dezintegrare a curentului, se propune să se evidențieze trei puncte de timp echidistante t1, t2 și t3 pe acesta și să se fixeze valorile corespunzătoare ale curenților. În acest caz, ținând cont de (12) și (13), devine posibil să se compună un sistem de trei ecuații algebrice cu trei necunoscute - s, r și:

a cărui soluție este indicat să se obțină numeric, de exemplu, prin metoda Levenberg-Marquardt.

Au fost efectuate experimente pentru determinarea parametrilor generalizați ai IM și TsLAD pentru două motoare: IM 5A90L6KU3 (1,1 kW) și TsLAD 2.

Pe fig. Figura 5 prezintă curbele teoretice și experimentale pentru scăderea curentului CLIM 2.

Orez. Fig. 5. Curbe de dezintegrare curentă pentru CLIM 2: 1 – curbă calculată din parametrii generalizați obținuți în capitolul al doilea; 2 – curba calculată din parametrii generalizați, care se obțin în urma determinării lor experimentale Caracteristicile mecanice și electromecanice ale motoarelor studiate, calculate folosind diverse opțiuni (teoretice și experimentale) ale parametrilor generalizați, sunt situate aproape unele de altele, ceea ce confirmă încă o dată caracterul adecvat al descrierii matematice propuse pentru CLIM.

Al patrulea capitol dezvăluie caracteristicile naturii proceselor tranzitorii din CLAD. A fost dezvoltată și cercetată o acționare electrică bazată pe sistemul FC-CLAD pentru ușile de lift.

Pentru o evaluare calitativă a caracteristicilor naturii proceselor tranzitorii din CLIM a fost utilizată o metodă cunoscută, care constă în analiza coeficienților de atenuare care caracterizează dependențele variabilelor IM cu un rotor rotativ cu turație constantă.

Cea mai mare influență asupra ratei de atenuare (oscilație) a proceselor tranzitorii ale variabilelor TsLAD sau HELL are cel mai mic coeficient de amortizare 1. În fig. Figura 6 prezintă dependențele calculate ale coeficienților de atenuare 1 de viteza electrică pentru două CLIM-uri (CLIM 1 și CLIM 2) și două IM-uri (4AA56V4U3 (180 W) și 4A71A4U3 (550 W)).

Orez. Fig. 6. Dependențe ale celui mai mic coeficient de atenuare 1 pentru CLAD și IM. Figura 6 arată că coeficienții de amortizare ai CLIM sunt practic independenți de turație, spre deosebire de coeficienții de amortizare ai AM considerat, pentru care 1 la viteza zero este de 5-10 ori mai mic decât la viteza nominală. De asemenea, trebuie menționat că valorile coeficienților de atenuare 1 la viteze mici pentru cele două IM considerate sunt semnificativ mai mici decât pentru CLIM 1 (de 9-16 ori) sau CLIM 2 (de 5-9 ori). În legătură cu cele de mai sus, se poate presupune că procesele tranzitorii reale în CLAD sunt caracterizate printr-o fluctuație mult mai mică decât în ​​IM.

Pentru a testa ipoteza făcută cu privire la fluctuația mai mică a proceselor tranzitorii reale în CLIM în comparație cu IM, au fost efectuate o serie de calcule numerice ale pornirilor directe ale CLIM 2 și IM (550 W). Dependențele obținute ale momentului, forței, vitezei și curentului IM și CLIM în timp, precum și caracteristicile mecanice dinamice, confirmă ipoteza menționată anterior că procesele tranzitorii ale IM sunt caracterizate printr-o oscilație mult mai mică decât cea a IM, datorită unei diferențe semnificative în coeficienții lor de amortizare cei mai mici (Fig. 6). În același timp, caracteristicile mecanice dinamice ale CLIM diferă mai puțin de cele statice decât la IM cu rotor rotativ.

Pentru un ascensor tipic (cu o deschidere de 800 mm), a fost analizată posibilitatea utilizării unui CLAD de joasă frecvență ca motor de antrenare pentru mecanismul ușii ascensorului. Potrivit experților, pentru lifturile tipice cu o lățime de deschidere de 800 mm, forțele statice la deschiderea și închiderea ușilor diferă unele de altele: la deschidere, acestea sunt de aproximativ 30 - 40 N, iar la închidere - aproximativ 0 - 10 N. procesele tranzitorii ale CLIM au fluctuații semnificativ mai puține comparativ cu IM, se are în vedere implementarea mișcării foilor de ușă cu ajutorul CLIM de joasă frecvență prin trecerea la caracteristicile mecanice corespunzătoare, conform cărora CLIM accelerează sau decelerează la o viteză dată.

În conformitate cu caracteristicile mecanice selectate ale CLAD de joasă frecvență, a fost efectuat calculul proceselor sale tranzitorii. În calcule se presupune că masa totală a acționării electrice, determinată de masele CE TsLAD și de ușile cabinei și puțului unui lift tipic (cu o deschidere de 800 mm), este de 100 kg. Graficele rezultate ale proceselor tranzitorii sunt prezentate în fig. 7.

Orez. Fig. 7. Procese tranzitorii ale CLIM de joasă frecvență în timpul deschiderii (a, c, e) Caracteristica P asigură accelerarea acționării la o viteză constantă de 0,2 m/s, iar caracteristica T asigură frânarea de la o viteză constantă la zero. Varianta considerată a controlului CLIM pentru deschiderea și închiderea ușilor arată că utilizarea CLIM pentru acționarea ușii are o serie de avantaje (tranzitorii netede cu control relativ simplu; absența dispozitivelor suplimentare care transformă mișcarea de rotație în translație etc.) în comparație cu utilizarea IM convențională și, prin urmare, prezintă un interes considerabil.

Acționarea ușii cabinei liftului cu IM sau CLAD convențional, așa cum s-a menționat mai sus, se caracterizează prin diferite forțe de rezistență la deschiderea și închiderea ușilor. În același timp, mașina electrică de antrenare poate funcționa atât în ​​modul motor, cât și în modul frână în procesul de deschidere și închidere a ușilor liftului. În disertație s-a făcut o analiză a posibilității de transfer de energie în rețea în timpul funcționării CLA în modurile de frânare.

Se arată că CLAD 2 nu are deloc modul de frânare regenerativă într-o gamă largă de frecvențe. Se oferă o formulă pentru determinarea frecvenței de tăiere, sub care nu există un mod de generator cu întoarcerea energiei electrice în rețea la IM și TsLAD. Studiile efectuate asupra modurilor energetice de funcționare ale CLR ne permit să tragem o concluzie importantă: atunci când se utilizează CLR conectat la rețea printr-un convertor de frecvență, nu sunt necesare o rezistență de frână și un comutator de frână pentru a conduce ușile liftului. Absența unei rezistențe de frână și a unei chei de frână face posibilă reducerea costurilor de conducere a ușilor liftului cu CLAD.

Al cincilea capitol oferă o privire de ansamblu asupra acționărilor existente ale ușilor liftului.

Au fost dezvoltate variante de scheme ale mecanismului de antrenare fără angrenaj pentru ușile culisante de lift cu CLAD.

Pentru ușile glisante cu un singur canat și dublu canat ale cabinei liftului, se propune utilizarea transmisiei dezvoltate fără viteze cu CLAD. În fig. 8, a, în cazul ușilor duble - în fig. 8, b.

Orez. Fig. 8. Scheme ale mecanismului de antrenare pentru ușile glisante cu un singur canat (a) și dublu canat (b) ale cabinei liftului cu CLAD: 1 - CLAD, 2 - CLAD inductor, 3 - element secundar al CLAD, 4 - riglă de sprijin, 5, 6 - foi de ușă, 7, 8 - blocuri ale sistemului de cabluri propuse solutii tehnice fac posibilă crearea de acționări fără viteze pentru uși glisante cu un singur canat sau cu două canaturi, în special cabine de lift, care se caracterizează prin indicatori tehnici și economici înalți, precum și o funcționare fiabilă și ieftină atunci când se utilizează un motor electric liniar cilindric simplu și relativ ieftin cu mișcarea de translație a unui element în mișcare pentru a forma mișcarea de translație a ușii.

Un brevet pentru modelul de utilitate nr. 127056 a fost obținut pentru opțiunile propuse pentru acționările fără angrenaje ale ușilor glisante cu un singur canat și cu două canaturi cu CLAD.

CONCLUZII GENERALE

1. A fost dezvoltată o tehnică de determinare a parametrilor generalizați incluși în ecuațiile diferențiale ale CLAD, care se bazează pe calcule folosind metoda modelării analogice a structurilor multistrat și metoda de determinare a variabilelor BP din indicatorii celor două moduri de stare staționară a acestuia.

2. Folosind metoda dezvoltată pentru determinarea parametrilor generalizați ai unui CLIM de viteză redusă, este fundamentată descrierea sa matematică sub forma unui sistem de ecuații, ceea ce face posibilă efectuarea diferitelor calcule ale caracteristicilor statice și dinamice ale unei acționări electrice cu un CLIM.

3. Utilizarea unui CLIM de joasă frecvență într-o transmisie electrică fără angrenaj permite reducerea la minimum a puterii necesare a convertizorului de frecvență, ceea ce îmbunătățește performanța tehnică și economică a acționării electrice.

4. Se propune o metodă de determinare experimentală a parametrilor generalizați ai CLAD, care se caracterizează printr-o acuratețe sporită în prelucrarea rezultatelor experimentelor.

5. Utilizarea CLAD pentru acționarea gearless a ușilor de lift permite, cu un control simplu în sistemul FC-CLAD, să se formeze procese netede de deschidere și închidere a ușilor. Pentru a implementa procesele dorite, este necesar să folosiți un convertor de frecvență relativ ieftin, cu un set minim de funcționalități necesare.

6. Când se folosește CLCM conectat la rețea printr-un convertor de frecvență, sistemul de acționare a ușii ascensorului nu necesită o rezistență de frânare și un tocător de frânare, deoarece CRCM nu are un mod de frânare regenerativă în zona de frecvență utilizată pentru funcționarea unității. Absența unei rezistențe de frână și a unei chei de frână face posibilă reducerea costurilor de conducere a ușilor liftului cu CLAD.

7. Pentru ușile glisante cu un singur canat și cu două canate, în principal pentru cabina liftului, a fost dezvoltat un mecanism de antrenare fără angrenaj, care se compară favorabil cu utilizarea unui motor cilindric liniar asincron, caracterizat prin mișcarea de translație a elementului în mișcare, pentru a efectua mișcarea de translație a foilor de ușă. Un brevet pentru modelul de utilitate nr. 127056 a fost obținut pentru opțiunile propuse pentru acționările fără angrenaje ale ușilor glisante cu un singur canat și cu două canaturi cu CLAD.

1. Masandilov L.B., Novikov S.E., Kuraev N.M. Caracteristici de determinare a parametrilor unui motor asincron cu control al frecvenței.

// Buletinul MPEI, nr. 2. - M.: Editura MPEI, 2011. - S. 54-60.

2. Brevet de model de utilitate nr. 127056. Masandilov L.B., Kuraev N.M., Fumm G.Ya., Zholudev I.S. Acționare uși glisante cabină lift (opțiuni) // BI nr. 11, 2013.

3. Masandilov L.B., Kuraev N.M. Caracteristici ale alegerii parametrilor de proiectare ai unui motor asincron cu control al frecvenței // Acționare electrică și sisteme de control // Proceedings of MPEI. Emisiune. 683. - M.: Editura MPEI, 2007. - S. 24-30.

4. Masandilov L.B., Kuraev N.M. Calculul parametrilor circuitului echivalent în formă de T și caracteristicile motoarelor asincrone liniare cilindrice // Sisteme electrice de acționare și control // Proceedings of MPEI. Emisiune. 687. - M.: Editura MPEI, 2011. - S. 14-26.

5. Masandilov L.B., Kuzikov S.V., Kuraev N.M. Calculul parametrilor circuitelor echivalente și a caracteristicilor motoarelor cilindrice liniare asincrone și MHD // Sisteme electrice de acționare și control // Proceedings of MPEI.

Emisiune. 688. - M.: Editura MPEI, 2012. - S. 4-16.

6. Baidakov O.V., Kuraev N.M. Modernizare acționare electrică conform sistemului TVC-AD cu control cvasi-frecvență // Radioelectronică, electrotehnică și energie: Intern al XVI-lea. științific-tehnic conf. studenți și absolvenți: Proceedings. raport În 3 volume.T. 2. M .: Editura MPEI, 2010.

Lucrări similare:

«Kotin Denis Alekseevich ALGORITMI ADAPTATIVI AI CONTROLULUI VECTOR FĂR SENSOR AL ACTIONĂRILOR ELECTRICE ASINCRONE ALE MECANISMELOR DE RIDENT ȘI DE TRANSPORT Specialitatea: 05.09.03 – Complexe și sisteme electrice REZUMAT al dizertației pentru gradul de Candidat la științe tehnice – Lucrarea a fost efectuată la Novosibir State V20PO10OU Conducător universitar tehnic: doctor în științe tehnice, profesorul Pankratov Vladimir Vyacheslavovich...»

« complexe și sisteme REZUMAT al disertației pentru gradul de candidat în științe tehnice Moscova - 2010 Lucrarea a fost realizată la Departamentul de Inginerie Electrică Teoretică a Institutului de Aviație din Moscova (Universitatea Națională de Cercetare în domeniul aviației, rachetelor și sistemelor spațiale) MAI. Științific..."

„KAMALOV Filyus Aslyamovich COMPLEX ELECTRIC CU UN CONVERTOR MAGNETO-HIDRODINAMIC CONDUCTIV CU CANAL CONIC (CERCETARE ȘI DEZVOLTARE) Specialitatea: 05.09.03 - Complexe și sisteme electrice REZUMAT AUTOR al tezei de doctorat pentru licența de științe tehnică a fost realizată la 2009 Candidatul Ufa3 - Lucrarea de științe tehnică a fost efectuată la Ufa3. mecanicii Universității Tehnice de Aviație de Stat FGBOU VPO Ufa. Conducător: doctor în științe tehnice,...»

„TYURIN Maksim Vladimirovici ÎMBUNĂTĂȚIREA EFICIENȚEI DIRECȚIEI ELECTROMECANICE GEARLESS A UNUI MAȘIN Specialitatea: 05.09.03 - Complexe și sisteme electrice REZUMAT al tezei de doctorat pentru gradul de candidat în științe tehnice NOVOSIBIRSK - 2009 Lucrarea a fost efectuată la Universitatea Tehnică de Stat Supervizor Instituții de învățământ superior Novosibirsk...

«Stotskaya Anastasia Dmitrievna DEZVOLTAREA ȘI CERCETAREA SISTEMULUI DE CONTROL A POZIȚIILOR ROTORULUI ÎN SUSPENSIUNEA ELECTROMAGNETICĂ Specialitatea: 05.09.03 – Complexe și sisteme electrice REZUMAT al tezei de doctorat pentru gradul de candidat în științe tehnice Sankt Petersburg - 2013. Lucrarea a fost realizată la Universitatea de Stat din Sankt Petersburg. IN SI. Ulyanov (Lenin), la Departamentul de Sisteme control automat Consilier științific:..."

«TOLKACHEVA KSENIA PETROVNA CERCETAREA EFICIENȚEI ENERGETICE A INSTALATIILOR DE ILUMINAT EXTERIOR LA PROIECTARE UTILIZAREA SCANAREA LASER Specialitatea 05.09.07 – Inginerie luminii Rezumat al disertației pentru gradul de candidat în științe tehnice Saransk 2013 Buget de cercetare Instituția națională Politică învățământul 1 Instituția națională de studii superioare s-a realizat. Universitatea tehnică Științifică..."

„Andrey Vladimirovici Kuznetsov Studierea și dezvoltarea regulatoarelor adaptive ale sistemelor de direcție electro-hidraulice Specialitatea: 05.09.03 - Complexe și sisteme de inginerie electrică Autor al tezei de doctorat pentru gradul de candidat în științe tehnice Sankt Petersburg - 2011 Lucrarea s-a desfășurat la Universitatea de Stat din Sankt Petersburg din Lati, numită după IN SI. Ulyanova (Lenina) Supervizor - doctor în științe tehnice, profesorul N. D. Polyakhov ... "

«Kazmin Evgeniy Viktorovich CALCULUL ȘI OPTIMIZAREA MAȘINILOR MAGNETOELECTRICE CU PM RADIAL PE SUPRAFAȚA ROTORULUI Specialitatea 05.09.01 – Electromecanică și dispozitive electrice REZUMAT tezei de doctorat pentru gradul de Candidat în Științe Tehnice Moscova – 2009 Lucrarea a fost realizată la Institutul de Electromecanică din Moscova 2 universitate tehnica). Conducător științific doctor în științe tehnice, profesor Ivanov-Smolensky Alexey...»

«Emelyanov Oleg Anatolyevich PERFORMANȚA CONDENSATORILOR DE FILME METALICE ÎN MODURI DE ÎNCĂLZURĂ ELECTRICĂ FORȚATĂ Specialitatea 05.09.02 – Materiale și produse electrice Rezumat al tezei pentru gradul de candidat la științe tehnice Sankt Petersburg 2004 Lucrarea a fost realizată la Instituția de Stat de Învățământ de Învățămînt Superior de Învățămînt Superior de Științe din Sankt Petersburg.

„GRIGORIEV ALEKSANDR VASILIEVICH DEZVOLTAREA ȘI CERCETAREA OPȚIUNILOR PENTRU CONTROLUL STĂRII ACTIONĂRILOR ELECTRICE PE BAZĂ DE MOTORE ELECTRICE ASINCRONE Specialitatea 05.09.03 - Complexe și sisteme electrice REZUMAT AUTOR al tezei de doctorat pentru diplomă Kemero 20 de științe realizate la 20 de ani. Instituția de Învățământ de Stat de Învățământ Profesional Superior Kuzbass Conducătorul Universității Tehnice de Stat –...»

«Tikhomirov Ilya Sergeevich COMPLEX DE ÎNCĂLZIRE CU INDUCȚIE CU PERFORMANȚE ENERGETICE ÎMBUNĂTĂȚITE Specialitatea: 05.09.03 - Complexe și sisteme electrice Rezumat al dizertației pentru gradul de candidat în științe tehnice Sankt Petersburg - 2009 2 Lucrarea a fost realizată la Universitatea Electrotehnică de Stat din Sankt Petersburg. IN SI. Supraveghetor Ulyanova (Lenina) - lucrător onorat în știință și tehnologie al RSFSR, doctor în științe tehnice, ... "

Shutov Kirill Alekseevich DEZVOLTAREA TEHNOLOGIEI DE FABRICAȚIE ȘI CERCETAREA CABLURILOR DE ALIMENTARE SUPERCONDUCTORĂ PE BAZĂ PE SUPERCONDUCTORI DE ÎNALTĂ TEMPERATURĂ DIN PRIMA GENERATIE specialitatea 05.09.02 - Materiale și produse electrice 013 UDC Lucrarea a fost efectuată în cadrul Companiei de Cercetare, Proiectare și Tehnologică Deschisă a Institutului Tehnologic "Russian".

«KUCHER EKATERINA SERGEEVNA CERCETAREA ALGORITMILOR DE IDENTIFICARE PENTRU SISTEME DE CONTROL VECTOR FĂR SENSOR AL ACTIONĂRILOR ELECTRICE ASINCRONE Specialitatea: 05.09.03 – Complexe și sisteme electrice REZUMAT tezei de doctorat pentru gradul de candidat în științe tehnice de stat Institutul Federal de Învățămînt 200120012 efectuată la Institutul Federal de Învățământ Liceal Novosibir. er Educație profesională tehnică de stat din Novosibirsk... "

Kolovsky Aleksey Vladimirovich Sinteza sistemelor de control pentru un excavator automat de acționare electrică folosind moduri de alunecare. Specialitatea 05.09.03 - Complexe și sisteme electrotehnice (științe tehnice și) Rezumat al disertației pentru gradul de candidat în științe tehnice Tomsk 2012

«ȘHISHKOV Kirill Sergeevich DEZVOLTAREA ȘI CERCETAREA MECANISMELOR ELECTRICE ASINCRONE DE ACȚIUNE DE FORMARE A ARBOILOR DE VÂRZI Specialitatea: 05.09.03 – Complexe și sisteme electrice Rezumat al disertației pentru gradul de candidat în științe tehnice Ivanovo – 2014 Instituția de învățământ profesional de stat Ivanovo Instituția de inginerie de stat federală Instituția de inginerie de stat a fost făcută în 2014. după V. I. Lenin...»

«VASILIEV Bogdan Yuryevich STRUCTURA ȘI ALGORITMI EFICIENȚI DE CONTROL A UNEI ACTIONĂRI ELECTRICE DE REGLARE A FRECVENȚEI A UNUI Supraalimentator CENTRIFUG AL UNEI DE POMPARE A GAZ Specialitatea 05.09.03 – Complexe și sisteme electrice Rezumat al tezei de doctorat pentru diplomă de științe tehnice ANCT-PETERS03 Candidat a fost realizată în cadrul lucrării ANCT-PETERSBU3 instituția de învățământ bugetar de stat federal de învățământ profesional superior Național...»

«Gorozhankin Aleksey Nikolaevich ACTIONARE ELECTRICĂ SUPPA CU MOTOR REACTIV SINCRON DE EXCITARE INDEPENDENT Specialitatea 05.09.03 – Complexe și sisteme electrice Rezumat al disertației pentru gradul de candidat în științe tehnice Chelyabinsk 2010 universitate de stat. Supervizor - doctor în științe tehnice, profesorul Yury Usynin ... "

„IVANOV Mikhail Alekseevich MODELAREA ȘI CĂUTAREA UNUI PROIECTARE RAȚIONALĂ A UNUI MOTOR FĂRĂ CONTACT CU EXCITAȚIE DE LA MAGNETI PERMANENȚI Specialitatea: 05.09.01 - Electromecanică și dispozitive electrice REZUMAT al tezei pentru gradul de Candidat de Științe Tehnice Voronezh Lucrări efectuate la Universitatea Tehnică de Stat Voronezh - Superv. s, conf. Andrei Nikolayevich Annenkov Opozanți oficiali...»

«BALAGULA Yuri Moiseevich APLICAREA ANALIZEI FRACTALE ÎN PROBLEME DE ELECTROGENIE Specialitatea: 05.09.05 – Inginerie electrică teoretică REZUMAT al tezei de doctorat pentru gradul de candidat în științe tehnice Sankt Petersburg – 2013 Lucrarea a fost efectuată la Instituția Federală de Învățământ Politehnic de Stat din Sankt Petersburg.

«KUBAREV Vasiliy Anatolyevich SISTEM DE CONTROL LOGIC AL UNEI ACTIONĂRI ELECTRICE AUTOMATICE A INSTALĂȚIILOR DE RIDICARE A MINEI 05.09.03 – Complexe și sisteme electrice REZUMAT al dizertației pentru gradul de candidat în științe tehnice Novokuznetsk - 2013 Activitatea s-a realizat în Instituția de învățământ profesională de stat al Universității Federale Ostrover. chik Viktor Yuryevich, doctor ... "

În 2010, mașinile EDM din seria NA de la Mitsubishi au fost echipate pentru prima dată cu motoare liniare cilindrice, depășind toate soluțiile similare din acest domeniu.

În comparație cu șuruburile cu bile, acestea au o marjă de durabilitate și fiabilitate mult mai mare, sunt capabile să se poziționeze cu o precizie mai mare și, de asemenea, au caracteristici dinamice mai bune. În alte configurații de motoare liniare, CLD-urile beneficiază de optimizarea generală a designului: generare mai mică de căldură, eficiență economică mai mare, ușurință în instalare, întreținere și operare.

Având în vedere toate avantajele pe care le are CLD, s-ar părea, de ce altceva să fii inteligent cu partea de acționare a echipamentului? Cu toate acestea, nu totul este atât de simplu și o îmbunătățire punctuală separată, izolată, nu va fi niciodată la fel de eficientă ca actualizarea întregului sistem de elemente interconectate.

Mitsubishi Electric MV1200R Axa Y

Prin urmare, utilizarea motoarelor liniare cilindrice nu a rămas singura inovație implementată în sistemul de acționare al mașinilor EDM Mitsubishi Electric. Una dintre transformările cheie care au făcut posibil să profităm din plin de avantajele și potențialul CLD pentru a obține indicatori unici de precizie și productivitate a echipamentelor a fost o modernizare completă a sistemului de control al acționării. Și, spre deosebire de motorul în sine, aici este deja timpul de implementare propriile dezvoltări.

Mitsubishi Electric este unul dintre cei mai mari producători de sisteme CNC din lume, marea majoritate fiind produse direct în Japonia. În același timp, Mitsubishi Corporation include un număr mare de institute de cercetare care efectuează cercetări, inclusiv în domeniul sistemelor de control al acționării și sistemelor CNC. Nu este de mirare că mașinile companiei au aproape toată umplerea electronică a propriei producții. Astfel, implementează soluții moderne care sunt adaptate la maximum unei anumite linii de echipamente (desigur, este mult mai ușor să faci asta cu propriile produse decât cu componente achiziționate), iar la cel mai mic preț se asigură calitate, fiabilitate și performanță maximă.

Un exemplu izbitor de aplicare practică a propriilor noastre dezvoltări a fost crearea unui sistem ODS— Sistem de acționare optică. Seriile de mașini NA și MV au fost primele care au folosit motoare liniare cilindrice în acționările de alimentare controlate de a treia generație de servoamplificatoare.

Mașinile Mitsubishi NA și MV sunt echipate cu primul sistem de acționare optică de acest fel

O caracteristică cheie a servoamplificatoarelor Mitsubishi din familie MelServoJ3 este capacitatea de a comunica folosind protocolul SSCNET III: conectarea motoarelor, a senzorilor de feedback prin amplificatoare cu sistemul CNC are loc prin canale de comunicatie cu fibra optica.

În același timp, rata de schimb de date crește de aproape 10 ori (comparativ cu sistemele generațiilor anterioare de mașini-unelte): de la 5,6 Mbps la 50 Mbps.

Datorită acestui fapt, durata ciclului de schimb de informații se reduce de 4 ori: de la 1,77 ms la 0,44 ms. Astfel, controlul poziției curente, emiterea de semnale corective are loc de 4 ori mai des - până la 2270 de ori pe secundă! Prin urmare, mișcarea are loc mai lin, iar traiectoria ei este cât mai apropiată de cea dată (acest lucru este deosebit de important atunci când se deplasează de-a lungul traiectorilor curbilinii complexe).

În plus, utilizarea cablurilor de fibră optică și a servoamplificatoarelor care funcționează sub protocolul SSCNET III poate crește semnificativ imunitatea la zgomot (vezi figura) și fiabilitatea schimbului de informații. În cazul în care pulsul primit conține informații incorecte (rezultatul interferenței), atunci acesta nu va fi procesat de motor, în schimb vor fi utilizate datele următorului impuls. Deoarece numărul total de impulsuri este de 4 ori mai mare, o astfel de omisiune a unuia dintre ele afectează minim precizia mișcării.

Drept urmare, noul sistem de control al conducerii, datorită utilizării servoamplificatoarelor din a treia generație și canalelor de comunicație cu fibră optică, oferă o comunicare mai fiabilă și de 4 ori mai rapidă, ceea ce face posibilă obținerea unei poziționări cât mai precise. Dar, în practică, aceste avantaje nu sunt întotdeauna utile, deoarece obiectul de control în sine - motorul, datorită caracteristicilor sale dinamice, nu este capabil să proceseze impulsuri de control cu ​​o astfel de frecvență.

De aceea, cea mai justificată este combinația de servoamplificatoare j3 cu motoare liniare cilindrice într-un singur sistem ODS utilizat la mașinile din seriile NA și MV. CLD, datorită proprietăților sale dinamice excelente - capacitatea de a efectua accelerații uriașe și mici, de a se mișca stabil la viteze mari și mici, are un potențial imens de îmbunătățire a preciziei de poziționare, pe care noul sistem de control îl ajută să-l realizeze. Motorul gestionează cu ușurință impulsurile de control de înaltă frecvență, oferind o mișcare precisă și lină.

Mașinile Mitsubishi vă permit să obțineți piese cu o precizie și o rugozitate remarcabile. Garanție pentru precizia poziționării - 10 ani.

Cu toate acestea, beneficiile unui EDM echipat cu un sistem ODS nu se limitează la precizie de poziționare îmbunătățită. Cert este că obținerea unei piese cu o anumită precizie și rugozitate pe o mașină electroerozivă se realizează prin deplasarea electrodului (sârmă) cu o anumită viteză de-a lungul traiectoriei și în prezența unei anumite tensiuni și distanță între electrozi (sârmă și piesa de prelucrat). Alimentarea, tensiunea și distanța dintre electrozi sunt strict definite pentru fiecare material, înălțimea de tăiere și rugozitatea dorită. Cu toate acestea, condițiile de prelucrare nu sunt strict definite, la fel cum materialul piesei de prelucrat nu este omogen, prin urmare, pentru a obține o piesă adecvată cu caracteristicile specificate, este necesar ca la fiecare moment anume de timp parametrii de prelucrare să se modifice în funcție de modificările condițiilor de prelucrare. Acest lucru este deosebit de important atunci când vine vorba de obținerea preciziei micronului și a valorilor ridicate de rugozitate. De asemenea, este extrem de necesar să se asigure stabilitatea procesului (firul nu trebuie să se rupă, să nu existe salturi semnificative în mărimea vitezei de mișcare).

monitor de procesare. în verde arată un grafic al vitezei care arată cum funcționează controlul adaptiv

Această problemă este rezolvată cu ajutorul controlului adaptiv. Mașina se adaptează la schimbarea condițiilor de procesare prin modificarea vitezei de avans și a tensiunii. Cât de rapid și corect sunt efectuate aceste corecții depinde de cât de precis și de rapid va rezulta piesa de prelucrat. Astfel, calitatea controlului adaptiv determină într-o anumită măsură calitatea mașinii în sine prin precizia și productivitatea acesteia. Și aici se manifestă pe deplin avantajele utilizării CLD și a sistemului ODS în ansamblu. Capacitatea ODS de a asigura procesarea impulsurilor de control cu ​​cea mai mare frecvență și precizie a făcut posibilă îmbunătățirea calității controlului adaptiv cu un ordin de mărime. Acum, parametrii de procesare sunt ajustați de până la 4 ori mai des, în plus, precizia generală de poziționare este de asemenea mai mare.

Carbură, înălțime 60 mm, rugozitate Ra 0,12, max. eroarea este de 2 µm. Piesa a fost obținută pe o mașină Mitsubishi NA1200

Rezumând, putem spune că utilizarea CLD în mașinile Mitsubishi Electric nu ar fi fost un pas atât de eficient, permițând atingerea unor noi culmi atât ale preciziei, cât și ale productivității procesării fără introducerea unui sistem de control actualizat.

Numai modificări complexe, dar, totuși, pe deplin justificate și dovedite ale designului pot fi cheia îmbunătățirii calității (ca indicator agregat al nivelului de fiabilitate și capabilităților tehnologice ale echipamentului) și a competitivității mașinii. Schimbări pentru mai bine este motto-ul lui Mitsubishi.

Rezumat disertație pe această temă ""

Ca manuscris

BAZHENOV VLADIMIR ARKADIEVICH

MOTOR ASINCRON CILINDRIC LINEAR ÎN ACTIONAREA COMUTATORILOR DE ÎNALTA TENSIUNE

Specialitatea 20.05.02 - tehnologie electrica si echipamente electrice in agricultura

dizertaţii pentru gradul de candidat în ştiinţe tehnice

Izhevsk 2012

Lucrarea a fost desfășurată la Instituția de învățământ de dezvoltare profesională superioară a bugetului federal de stat „Academia Agricolă de Stat Izhevsk” (Academia Agricolă de Stat Izhevsk FGBOU VIO)

Consilier științific: candidat la științe tehnice, conferențiar

1 la Vladykin Ivan Revovich

Adversari oficiali: Viktor Vorobyov

doctor în științe tehnice, profesor

FGBOU VPO MGAU

lor. V.P. Goryachkina

Bekmachev Alexander Egorovich Candidat la științe tehnice, manager de proiect al Radiant-Elcom CJSC

Organizație principală:

Instituția de învățământ de la bugetul de stat federal de învățământ profesional I „Academia de stat a agriculturii din Ciuvaș” (FGOU VPO Academia de agricultură de stat din Ciuvaș)

Protecția va avea loc pe 28 mai 2012, la ora 10, la o ședință a consiliului de disertație KM 220.030.02 la Academia de Agricultură de Stat Izhevsk la adresa: 426069,

Izhevsk, st. Student, 11, camera. 2.

Teza poate fi găsită în biblioteca Academiei Agricole de Stat FGBOU VPO Izhevsk.

Postat pe site: tuyul^vba/gi

Secretar științific al Consiliului de disertație

OZN. Litvinyuk

DESCRIEREA GENERALĂ A LUCRĂRII

Nosg automatizarea integrată a sistemelor electrice rurale "

Sulimov M.I., Gusev B.C. marcat ™ ^

actiuni de protectie si automatizare cu relee /rchaGIV Z0 ... 35% din cazuri

stare creativă driveGH decât până la TsJTJ™

cota de VM 10 ... 35 kV s, nv ", m "n mv"; Defectele reprezintă

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

reactivarea GAPSH „°TKa30V astoma™che-

conduce ca un întreg

■ PP-67 PP-67K

■VMP-10P KRUN K-13

„VMPP-YUP KRUN K-37

Figura I - Analiza defecțiunilor la acționările electrice BM 6 .. 35 kV VIA, acestea consumă multă putere și necesită instalarea unui voluminos

defecțiune a mecanismului de oprire, r.u.

00" PP-67 PP-67

■ VMP-10P KRU| K-13

■ VMPP-YUP KRUN K-37 PE-11

- „„, „“ și un încărcător sau o unitate redresor-baterie 3 ^ DD ° 0rMTs0M cu o putere de 100 kVA. În virtutea

Roystva cu "n ^ ^ prnvo" despre găsită aplicație largă.

3ashyunaRGbsh ^ „efectuează un ™ și” din meritele „nedospshyuv diverse conduce-

dovdlyaVM. „„_,.,* Unități DC: nu este posibil

Dezavantaje el.sgromap ^ ^ ^ ^ inclusiv electromagnetismul de reglare SK0R ° ^ DH ^ ^ el ^ ^.apnpv, care mărește Sh1Ta> mare „inductivitate” a înfășurării I de la podea.

timpul de pornire al comutatorului

baterie lator sau - "P- ^ / ™ zona de până la 70 m> și DR- dimensiuni mari și greutate, cea a curentului alternativ: mare

Dezavantajele ^^^^^^^ „conexiuni de fire,

¡yyyy-^5^-viteză-și

T-D „Dezavantajele unității cu inducție

b ^ ^ „Linii cilindrice GGZH-Deficiențele de mai sus * „trăsături structurale”

„motoare asincrone b, x” Prin urmare, propunem să le folosim în

și greutatea și dimensiunea "O ^ 3 ^" "110 ^ 0 * e_ \ pentru comutatoarele de ulei ca element de putere în pr " ^ Termenul limită al lui Rostekhiadzor pentru

lei, care, dupa datele firmelor West-Ur^sko^ in

Republica Udmurt VMG-35 300 buc.

exploatarea „^^^^^ a fost determinat următorul obiectiv Pa Pe baza comutatoarelor de ulei de înaltă tensiune de mai sus, creșterea eficienței, „P ^ ^ ^ permițând reducerea avariei cabanelor de 6,35 kV care funcționează pe baza CLAD, permite

„Firii au fost livrați în urma unei analize a modelelor existente de unități

3" teoretic și caracteristici

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

baza CLAD.

6. Efectuați un studiu de fezabilitate. .

utilizarea TsLAD pentru acţionarea întrerupătoarelor cu ulei 6...35 kV.

Obiectul studiului este: un motor electric cilindric liniar asincron (CLAM) pentru antrenarea dispozitivelor de întrerupătoare ale rețelelor rurale de distribuție 6 ... 35 kV.

Obiectul de studiu: studiul caracteristicilor de tracțiune ale CLIM la funcționarea în întrerupătoare cu ulei 6 ... 35 kV.

Metode de cercetare. Studiile teoretice au fost efectuate folosind legile de bază ale geometriei, trigonometriei, mecanicii, calculului diferenţial şi integral. Studiile naturale au fost efectuate cu comutatorul VMP-10 folosind instrumente tehnice și de măsurare. Datele experimentale au fost prelucrate folosind programul Microsoft Excel. Noutatea științifică a lucrării.

1. Este propus un nou tip de antrenare a întrerupătorului de ulei, care face posibilă creșterea fiabilității funcționării acestora de 2,4 ori.

2. S-a dezvoltat o tehnică de calcul a caracteristicilor CLIM, care, spre deosebire de cele propuse mai devreme, permite să se ia în considerare efectele de margine ale distribuției câmpului magnetic.

3. Sunt fundamentați principalii parametri de proiectare și moduri de funcționare a unității pentru întrerupătorul VMP-10, care reduc lipsa de alimentare cu energie electrică a consumatorilor.

Valoarea practică a lucrării este determinată de următoarele rezultate principale:

1. Se propune proiectarea unității întreruptorului VMP-10.

2. A fost dezvoltată o metodă de calcul a parametrilor unui motor cilindric liniar cu inducție.

3. Au fost dezvoltate o tehnică și un program de calcul al acționării, care permit calcularea acționărilor comutatoarelor de design similar.

4. Au fost determinați parametrii unității propuse pentru VMP-10 și altele asemenea.

5. A fost dezvoltată și testată un eșantion de laborator al unității, ceea ce a făcut posibilă reducerea pierderii întreruperilor sursei de alimentare.

Implementarea rezultatelor cercetării. Lucrarea a fost realizată în conformitate cu planul de cercetare și dezvoltare al FGBOU VPO CHIMESH, numărul de înregistrare Nr. 02900034856 „Dezvoltarea unui antrenament pentru întrerupătoare de înaltă tensiune 6 ... 35 kV”. Rezultatele muncii și recomandările sunt acceptate și utilizate în Asociația de producție „Bashkirenergo” S-VES (a fost primit un act de implementare).

Lucrarea se bazează pe o generalizare a rezultatelor studiilor efectuate în mod independent și în colaborare cu oameni de știință de la Universitatea Agricolă de Stat Chelyabinsk (Celiabinsk), Academia de Agricultură de Stat Izhevsk.

Au fost apărate următoarele prevederi:

1. Tipul de acţionare a întrerupătorului de ulei bazat pe CLAD

2. Model matematic pentru calcularea caracteristicilor CLIM, precum și a tracțiunii

forță în funcție de designul canelurii.

program de calcul antrenament pentru întrerupătoare VMG, VMP cu tensiune 10...35 kV. 4. Rezultatele studiilor privind proiectarea propusă a acţionării întreruptorului de ulei pe baza CLA.

Aprobarea rezultatelor cercetării. Principalele prevederi ale lucrării au fost raportate și discutate la următoarele conferințe științifice și practice: a XXXIII-a conferință științifică dedicată aniversării a 50 de ani a Institutului, Sverdlovsk (1990); conferința internațională științifico-practică „Problemele dezvoltării energiei în condițiile transformărilor industriale” (Izhevsk, Academia de Stat de Agricultură Izhevsk, 2003); Conferința științifică și metodologică regională (Izhevsk, Academia de Stat de Agricultură Izhevsk, 2004); Probleme actuale ale mecanizării agricole: materiale ale conferinței științifice și practice aniversare „Învățământul superior agroingineresc în Udmurtia – 50 de ani”. (Izhevsk, 2005), la conferințele anuale științifice și tehnice ale profesorilor și personalului Academiei Agricole de Stat Izhevsk.

Publicații pe tema disertației. Rezultatele studiilor teoretice și experimentale sunt reflectate în 8 lucrări tipărite, printre care: într-un articol publicat într-un jurnal recomandat de Comisia Superioară de Atestare, două rapoarte depuse.

Structura și domeniul de activitate. Disertația constă dintr-o introducere, cinci capitole, concluzii generale și aplicații, prezentate pe 167 de pagini ale textului principal, conține 82 de figuri, 23 de tabele și o listă de referințe din 105 titluri și 4 aplicații.

În introducere se fundamentează relevanța lucrării, se are în vedere starea problemei, scopul și obiectivele cercetării și se formulează principalele prevederi depuse spre apărare.

Primul capitol analizează proiectarea unităților întrerupătoarelor.

Instalat:

Avantajul fundamental de a combina unitatea cu CLA;

Necesitatea unor cercetări suplimentare;

Scopurile și obiectivele lucrării de disertație.

În al doilea capitol sunt luate în considerare metodele de calcul al CLIM.

Pe baza analizei propagării câmpului magnetic s-a ales un model tridimensional.

Înfășurarea CLIM în cazul general constă din bobine individuale conectate în serie într-un circuit trifazat.

Considerăm un CLA cu o înfășurare cu un singur strat și o aranjare simetrică a elementului secundar în gol în raport cu miezul inductor.

S-au făcut următoarele ipoteze: 1. Curentul înfășurării așezate pe o lungime de 2pm este concentrat în straturi de curent infinit subțiri situate pe suprafețele feromagnetice ale inductorului și creează o undă de călătorie pur sinusoidală. Amplitudinea este legată de o relație cunoscută cu densitatea de curent liniară și sarcina de curent

creează o undă de călătorie sinusoidală pură. Amplitudinea este legată de o relație cunoscută cu densitatea de curent liniară și sarcina de curent

la """d.""*. (1)

t - stâlp; w - numărul de faze; W este numărul de spire din fază; I - valoarea curentă efectivă; P este numărul de perechi de poli; J este densitatea de curent;

Ko6| - coeficientul de înfăşurare al armonicii fundamentale.

2. Câmpul primar din regiunea părților frontale este aproximat prin funcția exponențială

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

Fiabilitatea unei astfel de aproximări față de imaginea reală a câmpului este indicată de studiile anterioare, precum și de experimente pe modelul LIM.În acest caz, este posibil să înlocuiți L-2 cu.

3. Începutul sistemului de coordonate fixe x, y, z este situat la începutul părții plăgii a marginii de intrare a inductorului (Fig. 2).

Odată cu formularea acceptată a problemei, n.s. înfășurările pot fi reprezentate ca o serie Fourier dublă:

unde, A este sarcina de curent liniară a inductorului; Kob - coeficient de înfăşurare; L este lățimea magistralei reactive; C este lungimea totală a inductorului; a - unghiul de forfecare;

z \u003d 0,5L - a - zona de schimbare a inducției; n este ordinea armonicii de-a lungul axei transversale; v este ordinul armonicilor de-a lungul principalului longitudinal;

Găsim soluția potențialului magnetic vectorial al curenților A În zona întrefierului, Ar satisface următoarele ecuații:

divAs = 0.J(4)

Pentru ecuația VE A 2, ecuațiile au forma:

DA2 .= GgM 2 cIU T2 = 0.

Ecuațiile (4) și (5) se rezolvă prin metoda separării variabilelor. Pentru a simplifica problema, dăm doar expresia pentru componenta normală a inducției în decalaj:

iad [KY<л

y 2a V 1st<ЬК0.51.

_¿1-2s-1-1"

Figura 2 - Modelul matematic de calcul al LIM fără distribuție înfășurată

KP2. SOB---AH

X (sILu + C^Ly) exp y

Puterea electromagnetică totală 83M transmisă de la primar la z" opTvE, Xer poate fi găsită ca fluxul componentei normale 8 a vectorului Poynting prin suprafața y - 5

= // yauzhs =

" - - \shXS + S2sILd\2

^ GrLs ^ GvVeG "" "S0STASH1YaSCHAYA" U ™ "*" "" putere mecanică-

R™so "zR™"SHYA S°FASTELING"LEVĂȚEAZĂ FLUXUL „

C\ este un complex de conjugări cu C2.

„z-or,”, g „.msha” „mod””. ..z

II „în e., brss

^ I O L V o_£ V y

- " "\shXS + C.chaz?"

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

l " \shXS +S2s1gL5^

din punct de vedere al coordonatei L-Ukrome r r^r în bidimensional, din punct de vedere al

chie steel ^torus^to^^^i

2) Putere mecanică

Putere electromagnetică £,., "1 \u003d p / c" + .y, / C1 " 1 "

conform expresiei, formula (7) a fost calculată conform

4) Pierderi în inductorul de cupru

Р,г1 = ШI1 Гф ^

unde rf este rezistența activă a înfășurării de fază;

5) Eficiență fără a ține cont de pierderile din miezul de oțel

„ r.-i ■ (12) P, R „(5> + L, ..

6) Factorul de putere

r m!\rr+rf) ^ typh1 m1 Z £

unde, 2 = + x1 este impedanța absolută a seriei

circuite echivalente (Figura 2).

x1=xn+xa1 O4)

v-yazi-g (15)

x \u003d x + x + x + Xa - reactanța inductivă de scurgere a ob-p a * h primar

Astfel, a fost obținut un algoritm pentru calcularea caracteristicilor statice ale unui LIM cu un element secundar scurtcircuitat, care face posibilă luarea în considerare a proprietăților părților active ale structurii la fiecare diviziune a dintelui.

Modelul matematic dezvoltat permite: . Aplicați un aparat matematic pentru calcularea unui motor cilindric liniar asincron, caracteristicile sale statice bazate pe o varietate de circuite echivalente pentru circuite electrice primare și secundare și magnetice

Evaluarea influenței diferiților parametri și modele ale elementului secundar asupra caracteristicilor de tracțiune și energie ale unui motor cilindric cu inducție. . Rezultatele calculelor fac posibilă determinarea, ca primă aproximare, a datelor tehnice și economice de bază optime la proiectarea motoarelor cu inducție liniare cilindrice.

Al treilea capitol „Studii computaționale și teoretice” prezintă rezultatele calculelor numerice ale influenței diverșilor parametri și parametri geometrici asupra performanței energetice și de tracțiune a CLIM folosind modelul matematic descris mai devreme.

Inductorul TsLAD este format din șaibe individuale situate într-un cilindru feromagnetic. Dimensiunile geometrice ale șaibelor inductoare, luate în calcul, sunt date în fig. 3. Numărul de șaibe și lungimea cilindrului feromagnetic - Гя "după numărul de poli și numărul de fante pe pol și faza înfășurării inductorului 1^ sash (au fost luate variabile simple parametrii inductorului (geometria stratului dințat, numărul de poli, diviziunea polilor, lungimea și lățimea polilor, structura secundară a înfășurării, lățimea U - tipul de conductivitate C2)

precum şi parametrii circuitului magnetic invers. Rezultatele studiului sunt prezentate sub formă de grafice.

Figura 3 - Dispozitiv inductor 1-Element secundar; 2-nuci; З-saiba de etansare; 4- bobina; 5-carcasa motoare; 6-înfășurare, 7-șaibe.

Pentru acţionarea întreruptorului în curs de dezvoltare, următoarele sunt definite fără ambiguitate:

1 Mod de operare, care poate fi caracterizat drept „pornire”. Timpul „de lucru este mai mic de o secundă (t.=0,07s), pot exista reporniri, dar chiar și în

În acest caz, timpul total de funcționare nu depășește o secundă. În consecință, sarcinile electromagnetice sunt o sarcină de curent liniară, densitatea de curent în înfășurări poate fi considerată a fi semnificativ mai mare decât cele acceptate pentru j mașini electrice în regim permanent: A = (25 ... 50) 10 A / m, J (4 ... /) A / mm2. Prin urmare, starea termică a mașinii poate fi ignorată.

3. Forța de tracțiune necesară Fn > 1500 N. În acest caz, modificarea forței în timpul funcționării ar trebui să fie minimă.

4. Restricții severe de mărime: lungime Ls. 400 mm; diametrul exterior al statorului D = 40... 100 mm.

5 Valorile energetice (l, coscp) sunt irelevante.

Astfel, sarcina cercetării poate fi formulată astfel: pentru dimensiuni date, determinați sarcinile electromagnetice, valoarea parametrilor de proiectare ai LIM, cu condiția să

forță de tracțiune reglabilă în intervalul 0,3

Pe baza sarcinii de cercetare formate, principalul indicator al LIM este forța de tracțiune în intervalul de alunecare de 0,3

Astfel, forța de împingere LIM pare a fi o dependență funcțională.

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

îmblânziți, unele pr-t -ko și t \u003d 400/4 \u003d 100 - * 66,6 mmh

Forța de tracțiune scade semnificativ 5

TRACȚIUNEA ° EFORT ASOCIAT CU O scădere a diviziunii polilor t și a inducției magnetice în aer și a diviziunii t

este 2p=4 (Fig. 4). °3 Decalaj de aer Prin urmare, optim

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

Slide B, ooh

Figura 4 - Caracteristica de tracțiune a TsLAD „în funcție de numărul de stâlpi

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 ■

1,5|la 2,0l<

0 0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1

FIGURA5YUK5, azo.

ra(6=1,5mm și 5=2,0mm)

conductivitatea y2, y3 și permeabilitatea magnetică ts3 VE.

Modificarea conductibilității electrice a cilindrului de oțel „(Fig. 6) asupra forței de tracțiune a CLAD are o valoare nesemnificativă de până la 5%.

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

Slide 8, ooh

Figura 6. Caracteristica de tracțiune a CLA la diferite valori ale conductivității electrice a cilindrului de oțel

O modificare a permeabilității magnetice u3 a unui cilindru de oțel (Fig. 7) nu aduce modificări semnificative ale forței de tracțiune Px = DB). Cu un alunecare de lucru de 8=0,3, caracteristicile de tracțiune sunt aceleași. Forța de tracțiune de pornire variază între 3...4%. Prin urmare, ținând cont de influența nesemnificativă a legăturilor și Mz asupra forței de tracțiune a CLA, cilindrul de oțel poate fi realizat din oțel moale magnetic.

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

Figura 7. Caracteristica de tracțiune a CDIM la diferite valori ale permeabilității magnetice (Ts = 1000tso și Ts = 500tso) a unui cilindru de oțel

Din analiza dependențelor grafice (Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7), rezultă concluzia: modificări ale conductivității cilindrului de oțel și ale permeabilității magnetice, limitând spațiul nemagnetic, este imposibil să se realizeze o forță de tracțiune constantă 1 "X datorită influenței reduse a acestora.

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 Alunecare E, o

Figura 8. Caracteristica de tracțiune a CLIM pentru diferite valori ale conductivității electrice a SE

Parametrul cu care puteți obține constanța forței de tracțiune = / (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.

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

Lg az o* ~05 Ob d5 To

Figura 9. Dependența 1=G(8) pentru diferite valori ale numărului de spire din bobină

Figura 10. Dependența eos

Desen! I Dependența t]= f(S)

Dependența grafică a indicatorilor de energie de numărul de spire în boluri sunt aceleași. Acest lucru sugerează că o modificare a numărului de spire în bobină nu duce la o schimbare semnificativă a acestor indicatori. Acesta este motivul lipsei de atenție față de ele.

Creșterea efortului de tracțiune (Fig. 12) pe măsură ce scade numărul de spire în bobină se explică prin faptul. că secțiunea transversală a firului crește la valori constante ale dimensiunilor geometrice și factorul de umplere al fantei inductorului cu cupru și o ușoară modificare a valorii densității curentului. Motorul din acționările întreruptorului funcționează în modul de pornire pentru mai puțin de o secundă. Prin urmare, pentru a conduce mecanisme cu o forță mare de tracțiune de pornire și un mod de funcționare pe termen scurt, este mai eficient să folosiți un CLA cu un număr mic de spire și o secțiune transversală mare a firului bobinei bobinei inductorului.

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

O o/ O.3 oi 05 O 07 os ¿J? Acea

Figura 12. Caracteristica de tracțiune a CLIM pentru diferite valori ale numărului de spire a spirei de munte

Cu toate acestea, cu pornirea frecventă a unor astfel de mecanisme, este necesar să existe o marjă de încălzire a motorului.

Astfel, pe baza rezultatelor unui experiment numeric folosind metoda de calcul de mai sus, este posibil să se determine cu un grad suficient de acuratețe tendința de modificare a indicatorilor electrici și de tracțiune pentru diferite variabile ale CLIM. Principalul indicator al constanței forței de tracțiune este conductivitatea electrică a acoperirii elementului secundar y2. Schimbându-l în intervalul y=0,8-10 ... 1,2-10 S/m, puteți obține caracteristica de tracțiune necesară.

În consecință, pentru constanța împingerii CLIM, este suficient să se stabilească valorile constante 2p, m, s, y),

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

unde K \u003d / (2p, m, 8, L2, y, Z »

Al patrulea capitol descrie metodologia de desfășurare a experimentului metodei investigate a antrenării întreruptorului. Studiile experimentale ale caracteristicilor unității au fost efectuate pe un întrerupător de circuit de înaltă tensiune VMP-10 (Fig. 13)

Figura 13 Configurare experimentală.

Tot în acest capitol se determină rezistența inerțială a întreruptorului, care se realizează folosind tehnica prezentată în metoda grafic-analitică, folosind schema cinematică a întreruptorului. Se determină caracteristicile elementelor elastice. În același timp, designul întreruptorului de ulei include mai multe elemente elastice care contracarează închiderea întreruptorului și vă permit să acumulați energie pentru a opri întrerupătorul:

1) Arcuri de accelerație GPU",

2) Deconectați arcul G pornit",

31 Forțe elastice create de arcurile de contact Pk. - №1, 2012 pp. 2-3. - Mod de acces: http://w\v\v.ivdon.ru.

Alte editii:

2. Pyastolov, A.A. Dezvoltarea unui antrenament pentru întrerupătoare de înaltă tensiune 6 ... 35 kV.

3. Yunusov, R.F. Dezvoltarea unui antrenament electric liniar în scopuri agricole. / R.F. Yunusov, I.N. Ramazanov, V.V. Ivanitskaya, V.A. Bazhenov // a XXXIII-a conferință științifică. Rezumate de rapoarte.- Sverdlovsk, 1990, p. 32-33.

4. Pyastolov, A.A. Acționare întrerupător de ulei de înaltă tensiune. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A. // Prospect informativ Nr. 91-2. -TsNTI, Chelyabinsk, 1991. S. 3-4.

5. Pyastolov, A.A. Motor cilindric liniar asincron. / Yunusov R.F., Ramazanov I.N., Bazhenov V.A. // Prospect informativ Nr. 91-3. -TsNTI, Chelyabinsk, 1991. p. 3-4.

6. Bazhenov, V.A. Alegerea elementului acumulator pentru întrerupătorul VMP-10. Probleme actuale ale mecanizării agricole: materiale ale conferinței științifice și practice aniversare „Învățământul superior agroingineresc în Udmurtia – 50 de ani”. / Izhevsk, 2005. S. 23-25.

7. Bazhenov, V.A. Dezvoltarea unui disjunctor economic de ulei. Conferința regională științifică și metodologică Izhevsk: FGOU VPO Izhevsk State Agricultural Academy, Izhevsk, 2004. P. 12-14.

8. Bazhenov, V.A. Îmbunătățirea sistemului de acţionare a întrerupătorului de ulei VMP-10. Probleme de dezvoltare a energiei în condițiile transformărilor industriale: lucrările Conferinței internaționale științifice și practice dedicate celei de-a 25-a aniversări a Facultății de Electrificare și Automatizare a Agriculturii și a Departamentului de Tehnologia Electrică a Producției Agricole. Izhevsk 2003, p. 249-250.

dizertaţii pentru gradul de candidat în ştiinţe tehnice

Predat la set_2012. Semnat pentru publicare la 24 aprilie 2012.

Hartie offset Typeface Times New Roman Format 60x84/16.Volum I tipar.l. Tiraj 100 de exemplare. Ordinul nr. 4187. Editura FGBOU BIIO Academia Agricolă de Stat Izhevsk Izhevsk, st. Student. unsprezece

Textul lucrării Bazhenov, Vladimir Arkadievich, disertație pe tema tehnologiei electrice și echipamentelor electrice în agricultură

INSTITUȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNT PROFESIONAL SUPERIOR BUGETAR DE STAT FEDERAL „ACADEMIA AGRICOLĂ DE STAT IZHEVSK”

Ca manuscris

Bazhenov Vladimir Arkadievici

MOTOR ASINCRON CILINDRIC LINEAR ÎN ACTIONAREA COMUTATORILOR DE ÎNALTA TENSIUNE

Specialitatea 20.05.02 Tehnologii electrice si echipamente electrice in agricultura

DISERTAȚIE pentru gradul de candidat în științe tehnice

Consilier științific: candidat la științe tehnice,

Vladikin Ivan Revovici

Izhevsk - 2012

În diferite etape de cercetare, lucrarea s-a desfășurat sub îndrumarea doctorului în științe tehnice, profesor, șef. Departamentul „Mașini electrice” al Institutului de Mecanizare și Electrificare a Agriculturii din Chelyabinsk A.A. Pyastolova (cap. 1, 4, 5) și doctor în științe tehnice, profesori, șef. Departamentul „Acționare electrică și mașini electrice” a Universității Agrare de Stat din Sankt Petersburg A.P. Epifanova (Capitolul 2, 3), Autorul își exprimă sincera recunoștință.

INTRODUCERE................................................................................................................................................................................5

1 ANALIZA ACTUATOARELOR DE CIRCUIT DE CIRCUIT DE ULEI ŞI CARACTERISTICILE LOR..............................................................................................................................................................................................7

1.1 Proiectarea și principiul de funcționare a întrerupătoarelor ........................................................................ 11

1.2 Clasificarea drive-urilor..................................................................................................................14

1.3 Componentele principale ale unității..................................................................................................19

1.4 Cerințe generale de proiectare pentru dispozitive de acţionare..................................................................22

1.5 Acționări electromagnetice..................................................................................................26

1.5.1 Proiectări ale actuatoarelor electromagnetice..................................................................28

1.5.2 Acționare solenoid AC ............................................................................42

1.5.3 Unitate LIM plată................................................................................................................................45

1.5.4 Acționare întrerupător bazată pe un motor asincron rotativ..................................................................................................................................................................................................48

1.5.5 Acționare bazată pe asincron liniar cilindric

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

CONCLUZII PRIVIND CAPITOLUL ȘI OBIECTIVELE LUCRĂRII .............................................................................................................52

2 CALCULUL CARACTERISTICILOR MOTOR-GAGELE ASINCRONE LINEARE .............................................................................................................................................................................................55

2.1 Analiza metodelor de calcul a caracteristicilor LIM .................................................................................. 55

2.2 Metodologie bazată pe teoria unidimensională..................................................................................................56

2.3 Tehnica bazată pe teoria bidimensională ........................................................................................58

2.4 Metodologia modelului 3D.....................................................................................................59

2.5 Modelul matematic al unui motor cilindric cu inducție pornit

Circuit echivalent ..................................................................................................................................................65

CONCLUZII PE CAPITOLU...................................................................................................................................94

3 INVESTIGAȚII COMPUTAȚIONALE ȘI TEORETICE...................................................................................................95

3.1 Prevederi generale și sarcini de rezolvat (enunțarea problemei) .................................................. 95

3.2.Indicatori și parametri în studiu..........................................................................................................96

CONCLUZII PRIVIND CAPITOLUL........................................................................................................................................105

4 STUDII EXPERIMENTALE..................................................................................................106

4.1 Determinarea rezistenței inerțiale a sistemului BM-drive .............................106

4.2 Determinarea caracteristicilor elementelor elastice..................................................................................110

4.3 Determinarea caracteristicilor electrodinamice..................................................................114

4.4 Determinarea rezistenţei aerodinamice a aerului şi

ulei hidraulic izolant BM..................................................................................................117

CONCLUZII PE CAPITOLU...................................................................................................................................121

5 INDICATORI TEHNICI ȘI ECONOMICI........................................................................................................122

CONCLUZII PRIVIND CAPITOLUL........................................................................................................................................................124

CONCLUZII GENERALE ȘI REZULTATE CERCETĂRI..................................................................................125

LITERATURA .................................................................................................................................................126

ANEXA A..................................................................................................................................................137

ANEXA B CALCULUL INDICATORILOR DE FIABILITATE AI ACTIONĂTORILOR VM6...35KV...139

ANEXA B REFERINȚĂ PRIVIND CERCETAREA OBIECTULUI DE DEZVOLTARE ..................................142

I Documentaţia de brevet..............................................................................................................142

II Literatură științifică și tehnică și documentație tehnică .........................................143

III Specificațiile unui motor cilindric liniar asincron ..............................................................................................................................................................................144

IV Analiza fiabilității operaționale a unităților VM-6... .35kV......................145

V Caracteristici de proiectare ale principalelor tipuri de variatoare VM-6... 35 kV........150

ANEXA D...................................................................................................................................................156

Exemplu de implementare specifică a unității.....................................................................................................156

întrerupător de circuit de înaltă tensiune..................................................................................................156

Calculul puterii consumate de acţionarea inerţială.............................................................162

în timpul funcţionării la pornire ..................................................................................................................................162

Indexul principalelor simboluri și abrevieri..................................................................165

INTRODUCERE

Odată cu transferul producției agricole la o bază industrială, cerințele pentru nivelul de fiabilitate a alimentării cu energie sunt semnificativ crescute.

Programul țintă complex pentru îmbunătățirea fiabilității alimentării cu energie electrică a consumatorilor agricoli /TsKP PN/ prevede introducerea pe scară largă a echipamentelor de automatizare pentru rețelele rurale de distribuție de 0,4.. .35 kV, ca una dintre cele mai eficiente modalități de atingere a acestui obiectiv. Programul include, în special, dotarea rețelelor de distribuție cu echipamente moderne de comutare și dispozitive de acționare pentru acestea. Odată cu aceasta, este planificată utilizarea pe scară largă, în special în prima etapă, a echipamentului de comutare primar în funcțiune.

Cele mai utilizate în rețelele rurale sunt întreruptoarele de circuit cu ulei (VM) cu antrenare cu arc și arc. Cu toate acestea, se știe din experiența de operare că unitățile VM sunt unul dintre elementele cele mai puțin fiabile ale aparatului de comutare. Acest lucru reduce eficiența automatizării complexe a rețelelor electrice rurale. De exemplu, în se remarcă faptul că 30 ... 35% din cazurile de protecție și automatizare cu relee / RZA / nu sunt implementate din cauza stării nesatisfăcătoare a unităților. Mai mult decât atât, până la 85% dintre defecte se încadrează în ponderea VM 10 ... 35 kV cu acționări cu arc. Conform datelor de lucru, 59,3% dintre defecțiunile de reînchidere automată /AR/ pe baza antrenărilor cu arc apar din cauza contactelor auxiliare ale variatorului și întreruptorului, 28,9% din cauza mecanismelor de pornire și menținere a acestuia în poziția de pornire. Starea nesatisfăcătoare și nevoia de modernizare și dezvoltare de unități de încredere sunt remarcate în lucrări.

Există o experiență pozitivă în utilizarea unor unități electromagnetice DC mai fiabile pentru VM-uri de 10 kV la substații descendente în scopuri agricole. Cu toate acestea, datorită unui număr de caracteristici, aceste unități nu au găsit o aplicație largă [53].

Scopul acestei etape de cercetare este alegerea direcției de cercetare.

În procesul de lucru, au fost rezolvate următoarele sarcini:

Determinarea indicatorilor de fiabilitate ai principalelor tipuri de actionari VM-6.. .35 kV si a unitatilor functionale ale acestora;

Analiza caracteristicilor de proiectare ale diferitelor tipuri de variatoare VM-6...35 kV;

Fundamentarea și selectarea unei soluții constructive pentru VM drive 6...35 kV și domenii de cercetare.

1 ANALIZA ACTIONATELOR DE CIRCUIT DE ULEI SI CARACTERISTICILE LOR

Funcționarea acționării întrerupătoarelor de ulei 6 - 10 kV depinde în mare măsură de perfecțiunea designului. Caracteristicile de proiectare sunt determinate de cerințele pentru acestea:

Puterea consumată de unitate în timpul operațiunii de pornire a VM trebuie limitată, deoarece puterea este furnizată de la transformatoare auxiliare de mică putere. Această cerință este semnificativă în special pentru substațiile de reducere a energiei agricole.

Acționarea întreruptorului de ulei trebuie să asigure o viteză de comutare suficientă,

Control de la distanță și local,

Funcționare normală la niveluri acceptabile de modificare a tensiunilor de funcționare etc.

Pe baza acestor cerințe, mecanismele principale de acționare sunt realizate sub formă de convertoare mecanice cu un număr diferit de trepte (etape) de amplificare, care, în procesul de oprire și pornire, consumă puțină putere pentru a controla fluxul mare de energie consumat de comutator.

În acționările cunoscute, cascadele de amplificare sunt implementate structural sub formă de dispozitive de blocare (ZUO, ZUV) cu zăvoare, mecanisme de reducere (RM) cu pârghii de rupere multilink, precum și amplificatoare mecanice (MU) care utilizează energia unei sarcini ridicate sau a unui arc comprimat. Figurile 2 și 3 (Anexa B) prezintă diagrame simplificate ale acționărilor întrerupătoarelor de ulei de diferite tipuri. Săgețile și numerele de deasupra lor arată direcția și succesiunea interacțiunii mecanismelor în procesul de lucru.

Dispozitivele principale de comutare la substații sunt întrerupătoare fără ulei și fără ulei, întrerupătoare, siguranțe de până la 1000 V și peste, întrerupătoare automate, întrerupătoare cu cuțit. În rețelele electrice de putere mică, cu o tensiune de 6-10 kV, sunt instalate cele mai simple dispozitive de comutare - comutatoare de sarcină.

În aparatele de comutație 6 ... 10 kV, în aparatele de distribuție retractabile, se folosesc frecvent întrerupătoare suspendate cu conținut scăzut de ulei cu arc încorporat sau antrenări electromagnetice (VMPP, VMPE): Curenții nominali ai acestor întrerupătoare: 630 A, 1000 A, 1600 A, 3200 A.

Curent de întrerupere 20 și 31,5 kA. Această gamă de modele face posibilă utilizarea întrerupătoarelor VMP atât în ​​instalații electrice de putere medie, cât și pe linii mari de intrare și pe partea circuitelor secundare ale transformatoarelor relativ mari. Execuția pentru curent 31,5 kA permite utilizarea întrerupătoarelor compacte VMP în rețele de mare putere 6... .10 kV fără a reacționa și astfel se reduc fluctuațiile și abaterile de tensiune din aceste rețele.

Întrerupătoarele VMG-10 pentru oală cu conținut scăzut de ulei cu acționări cu arc și electromagnetice sunt fabricate pentru curenți nominali de 630 și 1000 A și un curent de întrerupere în scurtcircuit de 20 kA. Sunt construite în camere staționare din seria KSO-272 și sunt utilizate în principal în instalațiile electrice de putere medie. Întreruptoarele automate cu ulei scăzut de tip VMM-10 de putere mică sunt produse și cu antrenare cu arc încorporate pentru un curent nominal de 400 A și un curent nominal de rupere de 10 kA.

Într-o gamă largă de modele și parametri, sunt fabricate următoarele tipuri de întrerupătoare electromagnetice: VEM-6 cu acționări electromagnetice încorporate pentru o tensiune de 6 kV, curenți nominali de 2000 și 3200 A, curent nominal de rupere de 38,5 și 40 kA;

VEM-10 cu acționare electromagnetică încorporată, tensiune 10 kV, curenți nominali 1000 și 1250, curent nominal de rupere 12,5 și 20 kA;

VE-10 cu acționări cu arc încorporate, tensiune 10 kV, curenți nominali 1250, 1600, 2500, 3000 A. Curenți nominali de rupere 20 și 31,5 kA.

Conform parametrilor lor, întreruptoarele electromagnetice corespund întrerupătoarelor VMP cu conținut scăzut de ulei și au același domeniu de aplicare. Sunt potrivite pentru operațiuni frecvente de comutare. Capacitatea de comutare a întrerupătoarelor depinde de tipul de acționare, de proiectarea acestuia și de fiabilitatea funcționării. La substațiile întreprinderilor industriale se folosesc în principal antrenări cu arc și electromagnetice încorporate în întrerupător. Unitățile electromagnetice sunt utilizate în instalații critice:

La alimentarea consumatorilor de energie din prima și a doua categorie cu operațiuni frecvente de comutare;

Instalatii electrice deosebit de responsabile de prima categorie, indiferent de frecventa operatiilor;

În prezența unei baterii reîncărcabile.

Pentru substațiile întreprinderilor industriale se folosesc dispozitive complete cu blocuri mari: KRU, KSO, KTP de diferite capacități, tensiuni și scopuri. Dispozitivele complete cu toate dispozitivele, instrumentele de măsură și dispozitivele auxiliare sunt fabricate, asamblate și testate în fabrică sau într-un atelier și livrate asamblate la locul de instalare. Acest lucru dă un efect economic mare, deoarece accelerează și reduce costurile de construcție și instalare și vă permite să lucrați folosind metode industriale. Aparatele complete au două modele fundamental diferite: retractabil (seria KRU) și staționar (seria KRU)

KSO, KRUN etc.). Dispozitivele de ambele tipuri au la fel de succes în rezolvarea problemelor de instalare electrică și lucrări de întreținere.

Aparatele de distribuție sunt mai convenabile, mai fiabile și mai sigure în funcționare. Acest lucru se realizează datorită protecției tuturor pieselor purtătoare de curent și a conexiunilor de contact cu izolație fiabilă, precum și datorită capacității de a înlocui rapid întrerupătorul prin lansare și întreținere în atelier. Locația comutatorului este de așa natură încât inspecția sa externă să poată fi efectuată atât cu comutatorul pornit, cât și cu comutatorul oprit, fără a-l scoate pe acesta din urmă.

Instalațiile fabrică serii unificate de aparate de distribuție debrosabile pentru instalații interioare pentru tensiuni de până la 10 kV, ai căror parametri tehnici principali sunt redați în Tabelul 1.

Tabel 1.1 - Parametrii principali ai aparatului de comutare pentru tensiune 3-10 kV pentru instalații interioare

Seria Tensiune nominală, în kV Curent nominal, în A Tip de întrerupător de circuit de ulei Tip de acţionare

KRU2-10-20UZ 3.6, 10 630 1000 1600 2000 2500 3200 Vas de ulei VMP-Yuld PE-11 PP67 PP70

KR-10-31, 5UZ 6,10 630 1000 1600 3200 Oală cu ulei scăzut

KR-10D10UZ 10 1000 2000 4000 5000 Oală cu ulei scăzut

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

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

1.1 Dispozitivul și principiul de funcționare a comutatoarelor

Întreruptoarele de tip VMG-10-20 sunt întreruptoare de circuit de înaltă tensiune cu trei poli cu un volum mic de lichid de stingere a arcului (ulei de transformator). Comutatorul este destinat comutării circuitelor de curent alternativ de înaltă tensiune cu o tensiune de 10 kV în modul normal de funcționare al instalației, precum și pentru deconectarea automată a acestor circuite în cazul unor curenți de scurtcircuit și suprasarcini care apar în timpul modurilor de funcționare anormale și de urgență ale instalațiilor.

Principiul de functionare al intreruptorului se bazeaza pe stingerea arcului electric care apare la deschiderea contactelor, prin curgerea amestecului gaz-pacuri rezultat din descompunerea intensiva a uleiului de transformator sub actiunea temperaturii ridicate a arcului. Acest flux primește o anumită direcție într-un dispozitiv special de stingere a arcului situat în zona de ardere a arcului.

Întrerupătorul este controlat de unități. În același timp, pornirea operațională se efectuează datorită energiei unității și oprirea - datorită energiei arcurilor de deschidere ale întreruptorului în sine.

Designul comutatorului este prezentat în Fig. 1.1. Trei poli ai comutatorului sunt montați pe un cadru sudat comun 3, care este baza comutatorului și are găuri pentru montarea comutatorului. Pe partea din față a cadrului, există șase izolatoare din porțelan 2 (două pe stâlp), care au o prindere mecanică elastică internă. Pe fiecare pereche de izolatoare, polul comutatorului 1 este suspendat.

Mecanismul de antrenare al întreruptorului de circuit (Fig. 9) constă dintr-un arbore 6 cu pârghiile 5 sudate. Arcurile de declanșare 1 sunt atașate la pârghiile extreme 5, un arc tampon 2 este atașat la pârghia din mijloc.

shchi cercei 7 și servesc la transferul mișcării de la arborele comutatorului la tija de contact.

instalare (tip VMP-10) - vedere generală

Între pârghiile extreme și mijlocii de pe arborele comutatorului, se sudează o pereche de pârghii cu două brațe 4 cu role la capete. Aceste pârghii servesc la limitarea pozițiilor de pornire și oprire ale întreruptorului. Când este pornit, unul dintre role se apropie de șurubul 8, când este oprit, al doilea rolă mișcă tija tampon de ulei 3; un aranjament mai detaliat al căruia este prezentat în Fig.1. 2.

În funcție de cinematica cabinei, întrerupătorul permite conectarea centrală sau laterală a motorului. Pârghia 13 (Fig. 1.1) este utilizată pentru conectarea medie a unității, pârghia 12 (Fig. 1.1) este instalată suplimentar pe arborele întreruptorului pentru conectarea laterală.

Figura 1.2 - Stâlp comutator

Partea principală a stâlpului comutatorului (Fig. 1.2) este cilindrul 1. Pentru comutatoarele cu un curent nominal de 1000A, acești cilindri sunt fabricați din alamă. Cilindrii întrerupătoarelor pentru curent nominal 630A sunt fabricați din oțel și au o cusătură longitudinală nemagnetică. Pe fiecare cilindru sunt sudate două suporturi pentru a-l atașa la izolatoarele suport și o carcasă 10 cu un dop de umplere cu ulei 11 și un indicator de ulei 15. Carcasa servește ca un suplimentar.

Investigarea influenței nesinusoidității tensiunii de alimentare, datorită modulației pe lățime a impulsului, asupra caracteristicilor energetice ale motoarelor asincrone

• • Tehnologii şi mijloace de mecanizare agricolă
  • Tehnologii electrice și echipamente electrice în agricultură
  • Tehnologii și mijloace de întreținere în agricultură

480 de ruble. | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Teză - 480 de ruble, transport 10 minute 24 de ore pe zi, șapte zile pe săptămână și de sărbători

Ryzhkov Alexander Viktorovici Analiza și alegerea modelelor raționale ale unui motor cilindric liniar cu excitație magnetoelectrică: disertație... candidat la științe tehnice: 05.09.01 / Ryzhkov Alexander Viktorovich; [Locul de protecție: Voronezh. stat tehnologie. un-t].- Voronezh, 2008.- 154 p.: ill. RSL OD, 61 09-5/404

Introducere

Capitolul 1 Analiza direcțiilor teoretice și constructive de dezvoltare a mașinilor electrice de mișcare liniară 12

1.1 Caracteristici specifice implementărilor de proiectare a mașinilor electrice liniare 12

1.2 Analiza proiectării dezvoltate a unui motor electric cilindric liniar 26

1.3 Prezentare generală a practicilor de proiectare a mașinilor liniare 31

1.4 Modelarea proceselor electromagnetice pe baza metodei elementelor finite 38

1.5 Scopul lucrării și obiectivele studiului 41

Capitolul 2 Algoritmul de calcul electromagnetic pentru un motor DC liniar cilindric fără contact 43

2.1 Enunțarea problemei 43

2.2 Analiza unui motor cilindric liniar de curent continuu cu design longitudinal - radial al sistemului magnetic 45

2.3 Algoritm pentru calculul electromagnetic al unui motor cilindric liniar de curent continuu 48

2.4 Evaluarea stării termice a unui motor liniar cilindric 62

Capitolul 3 Simularea și selectarea seturilor raționale de parametri de ieșire ai unui motor cilindric liniar de curent continuu 64

3.1 Sinteză liniară motor cilindric curent continuu pe baza criteriilor de tracțiune specifică maximă, performanță energetică 64

3.2 Modelarea cu elemente finite a unui motor cilindric liniar de curent continuu 69

3.2.1 Descrierea datelor de intrare pentru modelare 69

3.2.2 Analiza rezultatelor simulării 78

capitolul 4 Implementarea practică și rezultatele studiilor experimentale ale motoarelor liniare cilindrice 90

4.1 Exemple de modele de motoare cilindrice liniare de curent continuu 90

4.1.1 Componente structurale ale arhitecturii motoare liniare 90

4.1.2 Implementarea modelului de motoare liniare cilindrice 95

4.1.3 Structura de comandă a motorului linear cilindric 96

4.2 Rezultatele studiilor experimentale ale variantelor dezvoltate de motoare electrice liniare cilindrice 100

4.2.1 Investigarea stării termice a unui motor liniar 101

4.2.2 Studii experimentale de inducție în decalajul prototipurilor de motoare liniare 103

4.2.3 Investigații ale forței de reținere a tracțiunii electromagnetice împotriva curentului în înfășurarea 107

4.2.3 Studiul dependenței forței de tracțiune a motoarelor electrice liniare dezvoltate de cantitatea de deplasare a piesei mobile 110

4.2.3 Caracteristici mecanice eșantioane dezvoltate de motoare liniare 118

Constatări 119

Concluzia 120

Referințe 122

Anexa A 134

Anexa B 144

Anexa B 145

Introducere în muncă

Relevanța subiectului.

În prezent, motoarele liniare cilindrice devin din ce în ce mai frecvente ca dispozitive de acţionare pentru acţionarea electrică. motiv special implementat în cadrul complexelor electrice utilizate, în special, în spațiul și tehnologia medicală. În același timp, prezența unei acțiuni directe directe a corpului executiv în motoarele liniare cilindrice determină avantajul acestora față de motoarele liniare plate. Acest lucru se datorează absenței forțelor de atracție unilaterale, precum și inerției mai mici a părții mobile, ceea ce determină calitățile lor dinamice ridicate.

De remarcat că în domeniul dezvoltării instrumentelor de analiză pentru variantele constructive de motoare liniare, există rezultate pozitive obținute atât de cercetători autohtoni (Voldek A.I., Svecharnik D.V., Veselovsky O.N., Konyaev A.Yu., Sarapulov F.N.), cât și străini (Yamamura, Wang J., Jewell Gera D. W.). Cu toate acestea, aceste rezultate nu pot fi considerate ca bază pentru crearea de instrumente universale care să permită alegerea opțiunilor optime de proiectare pentru motoarele electrice liniare în raport cu o anumită zonă a obiectului. Acest lucru necesită cercetări suplimentare în domeniul proiectării motoarelor liniare speciale de arhitectură cilindrică pentru a obține opțiuni de proiectare raționale, orientate pe obiecte.

Astfel, pe baza celor de mai sus, relevanța temei de cercetare este dictată de necesitatea cercetărilor suplimentare care vizează dezvoltarea instrumentelor de modelare și analiză a motoarelor liniare cilindrice cu excitație magnetoelectrică în vederea obținerii unor soluții raționale de proiectare.

Subiectul cercetării disertației corespunde uneia dintre principalele direcții științifice ale VPO „Universitatea Tehnică de Stat Voronej” Sisteme de calcul și complexe electrice software și hardware (Dezvoltarea și cercetarea tehnologiilor inteligente și informaționale pentru proiectarea și gestionarea complexelor și sistemelor industriale complexe. GB NIR Nr. 2007.18).

Scopul și obiectivele studiului. Scopul lucrării este de a crea un set de instrumente pentru analiza proiectelor motoarelor cilindrice liniare cu curent continuu cu excitație magnetoelectrică, permițând alegerea opțiunilor lor raționale, axate pe utilizarea în cadrul acționărilor electrice cu destinație specială, realizând valorile limită ale indicatorilor specifici de energie și nivelul proprietăților dinamice.

În conformitate cu acest obiectiv, în lucrare au fost stabilite și rezolvate următoarele sarcini:

analiza proiectelor raționale ale motoarelor liniare cilindrice de curent continuu, care furnizează, în cadrul acționărilor electrice cu destinație specială, valorile limită ale indicatorilor de energie specifici;

realizarea de studii teoretice ale proceselor care au loc la motoarele de curent continuu liniare fără contact ca bază pentru construirea unui algoritm pentru calculul electromagnetic al unui motor electric cilindric liniar;

dezvoltarea unui algoritm de calcul electromagnetic, luând în considerare caracteristicile cauzate de arhitectura sistemelor magnetice ale unui motor liniar cilindric;

dezvoltarea de structuri de modele cu elemente finite pentru analiza proceselor electromagnetice în raport cu condițiile unui motor liniar cilindric;

Efectuarea de studii experimentale de prototipuri, sub
confirmând adecvarea modelelor analitice și a algoritmului dezvoltat
MA Design Motoare Liniare Cilindrice.

Metode de cercetare. ÎN Lucrarea a folosit metode de teoria câmpului, teoria circuitelor electrice, teoria proiectării mașinilor electrice, matematica computațională, experimentul fizic.

Noutate științifică. Următoarele rezultate, care se disting prin noutatea științifică, au fost obținute în lucrare:

proiectarea circuitului magnetic al unui motor cilindric liniar de curent continuu cu magnetizat axial magneți permanenți ca parte a unui sistem magnetic cu direcție radială de magnetizare, caracterizat printr-o nouă arhitectură pentru construcția părții mobile a unui motor electric liniar;

a fost dezvoltat un algoritm pentru calcularea unui motor cilindric liniar de curent continuu cu magneți permanenți magnetizați axial ca parte a unui sistem magnetic cu direcție radială de magnetizare, care diferă prin luarea în considerare a caracteristicilor datorate arhitecturii construcției părții mobile a unui motor electric liniar cilindric;

au fost dezvoltate structuri ale modelelor cu elemente finite, care se disting printr-un set special de condiții la limită în zonele de margine;

au fost elaborate recomandări pentru alegerea soluțiilor de proiectare raționale care vizează îmbunătățirea performanței energetice specifice și a calităților dinamice ale motoarelor cilindrice liniare de curent continuu pe baza datelor cantitative din calcule numerice, precum și a rezultatelor studiilor experimentale ale prototipurilor.

Semnificația practică a lucrării. Valoarea practică a lucrării de disertație este:

Algoritm pentru proiectarea motoarelor liniare cilindrice
putere redusă;

modele cu elemente finite în analiza bidimensională a motoarelor liniare cilindrice, care permit compararea caracteristicilor specifice ale motoarelor de diferite modele de sisteme magnetice;

Modelele și algoritmul propus pot fi folosite ca bază matematică pentru creare mijloace speciale aplicat software sisteme de proiectare asistată de calculator pentru motoare de curent continuu fără contact.

Implementarea rezultatelor muncii. Rezultatele teoretice și experimentale obținute ale lucrării de disertație au fost utilizate la întreprinderea „Institutul de Cercetare de Mecanotronica – Alpha” în realizarea lucrării de cercetare „Cercetare modalități de creare a actuatoarelor mecatronice moderne cu resurse ridicate”. diferite feluri mișcare în variații cu un canal de informații digital și control fără senzori în identificarea coordonatelor de fază integrate în sistemele de susținere a vieții navelor spațiale (SC), cercetare și dezvoltare „Cercetare privind modalitățile de a crea unități de mișcare liniare electrice „inteligente” cu control vectorial de stat pentru sistemele de automatizare a navelor spațiale”, cercetare și dezvoltare „Cercetare și dezvoltare de propulsie mecatronică liniară inteligentă cu dispozitive de propulsie liniară mecatronică cu mecanisme de propulsie cu mișcare liniară mecatronică inteligente cu echipamente speciale de educație medicală netradițională și, de asemenea, de generație modulară netradițională și echipamente medicale speciale pentru educație netradițională și de generație specială. Departamentul „Sisteme electromecanice și surse de alimentare” GOU VPO „Universitatea Tehnică de Stat Voronej” din curs de curs„Mașini electrice speciale”.

Aprobarea lucrării. Principalele prevederi ale lucrării de disertație au fost raportate la conferința științifică și tehnică regională „Noile tehnologii în cercetarea științifică, proiectarea, managementul, producția”

(Voronezh 2006, 2007), la studentul interuniversitar științific și tehnic

conferința „Probleme aplicate de electromecanică, energie, electronică” (Voronezh, 2007), la Conferința integrală rusească „Noile tehnologii în cercetare, proiectare, management, producție” (Voronezh, 2008), la conferința școlară internațională „ High tech Economie de energie” (Voronezh, 2008), la I Conferința științifică și practică internațională „Tineretul și știința: realitate și viitor” (Nevinnomyssk, 2008), la Consiliul științific și tehnic al „Institutului de Cercetare și Proiectare de Mecanotronică-Alpha” (Voronezh, 2008), la studenții absolvenților facultății și tehnico-informatice ai Facultății științifice și tehnice și a conferințelor de sisteme informatice VS VS. (Voronezh, 2006-2008). În plus, rezultatele disertației au fost publicate în colecțiile de lucrări științifice „Complexe electrotehnice și sisteme de control”, „Probleme aplicate de electromecanică, energie, electronică” (Voronezh, 2005-2007), în revista „Complexe electrotehnice și sisteme de control” (Voronezh, 2007-2008), Universitatea Tehnica Voronezhtin20 (Voronezh, 2007-2008).

Publicații. 11 publicații pe tema disertației lucrări științifice, inclusiv 1 - în publicațiile recomandate de Comisia Superioară de Atestare a Federației Ruse.

Structura și domeniul de activitate. Lucrarea constă dintr-o introducere, patru capitole, o concluzie, o listă de referințe de 121 de titluri, materialul este prezentat pe 145 de pagini și conține 53 de figuri, 6 tabele și 3 anexe.

În primul capitol revizuite și analizate de ultimă orăîn domeniul dezvoltării motoarelor electrice liniare cu acţiune directă. Clasificarea motoarelor electrice liniare cu acțiune directă se realizează conform principiului de funcționare, precum și conform principalelor proiecte. Problemele teoriei dezvoltării și proiectării motoarelor liniare sunt luate în considerare, ținând cont de caracteristicile unei mașini liniare. Utilizarea metodei elementelor finite ca instrument modern pentru proiectarea electrică complexă

sisteme mecanice. Se stabilește scopul lucrării și se formulează sarcinile de cercetare.

În al doilea capitol sunt luate în considerare problemele formării unei metodologii de proiectare a motoarelor liniare DC cilindrice fără contact, este prezentat un calcul electromagnetic al diferitelor implementări de proiectare a sistemelor magnetice ale unui motor liniar, care conține pasii urmatori: selectarea dimensiunilor de bază, calculul puterii; calculul constantei mașinii; determinarea sarcinilor termice și electromagnetice; calculul datelor de înfășurare; calculul forței de tracțiune electromagnetică; calculul sistemului magnetic, selectarea dimensiunilor magneților permanenți. A fost efectuat un calcul estimativ al procesului de transfer de căldură al unui motor electric liniar.

În al treilea capitol sunt date expresiile criteriului universal de optimizare care permite efectuarea analiza comparativa Motoare DC și AC de putere mică, ținând cont de cerințele de energie și viteză. Se formează prevederile metodologiei de modelare a unui motor cilindric liniar de curent continuu prin metoda elementelor finite, se determină principalele ipoteze, pe care se construiește aparatul matematic de analiză a modelelor acestor tipuri de motoare. Se obțin modele bidimensionale cu elemente finite pentru un motor cilindric liniar pentru diferite modele ale piesei mobile: cu magnetizare pseudoradială a magneților segmentați pe tijă și cu magneți-șaibe magnetizați axial.

În capitolul al patrulea este prezentată o dezvoltare practică a unor eșantioane de motoare sincrone cilindrice, este prezentată o implementare în circuit a unei unități de control pentru un motor liniar cilindric. Sunt evidențiate principiile controlului motorului electric specificat. Rezultatele studiilor experimentale ale unui motor sincron cilindric liniar cu un design diferit al sistemului magnetic al piesei mobile, inclusiv: studii ale modurilor termice ale motorului electric,

dependența forței de tracțiune a motorului electric de curenți și deplasare. A fost efectuată o comparație a rezultatelor modelării prin metoda elementelor finite cu un experiment fizic, a fost efectuată o evaluare a parametrilor obținuți ai unui motor liniar cu nivelul tehnic modern.

În concluzie, sunt prezentate principalele rezultate ale studiilor teoretice și experimentale efectuate.

Analiza proiectării dezvoltate a unui motor electric cilindric liniar

O acționare electrică liniară cu control vectorial de stare impune o serie de cerințe specifice pentru proiectarea și funcționarea CLSD. Fluxul de energie din rețea prin dispozitivul de control intră în înfășurarea armăturii, ceea ce asigură succesiunea corectă a interacțiunii între câmpul electromagnetic al înfășurării și câmpul magneților permanenți ai tijei în mișcare în conformitate cu legile de comutare adecvate. Dacă pe tijă este amplasat un magnet permanent cu coerciție ridicată, atunci reacția armăturii practic nu distorsionează fluxul magnetic principal. Calitatea conversiei energiei electromecanice este determinată nu numai de un sistem magnetic ales rațional, ci și de raportul dintre parametrii energetici ai mărcii magnetului și sarcina liniară a înfășurării armăturii statorului. Calcularea și căutarea câmpului electromagnetic FEM proiectare rațională mașină electrică prin metoda unui experiment numeric, dirijată cu ajutorul criteriului de optimizare obținut, vă permite să faceți acest lucru cu costuri minime.

Ținând cont de cerințele moderne pentru resurse, domeniul de reglare și poziționare, structura CLSD este construită conform principiului clasic al interacțiunii dinamice a fluxului magnetic de excitație al tijei în mișcare cu fluxul magnetic al înfășurării armăturii statorului fără fante.

O analiză tehnică preliminară a proiectului dezvoltat a făcut posibilă stabilirea următoarelor:

Problema energiei motorului depinde de numărul de faze și de circuitul de comutare a înfășurării armăturii, în timp ce forma câmpului magnetic rezultat în întrefier și forma tensiunii furnizate fazelor de înfășurare joacă un rol important;

Pe tija în mișcare sunt magneți permanenți din pământuri rare cu o structură de magnetizare pseudo-radială, fiecare dintre care constă din șase segmente, combinate într-o structură cilindrică goală;

În proiectarea dezvoltată, este posibilă asigurarea unității tehnologice a mecanismului de lucru și a tijei CLSD;

Suporturile lagărelor cu factori de sarcină optimizați asigură marja de calitate necesară în ceea ce privește nivelul timpului de funcționare garantat și domeniul de reglare a vitezei de deplasare a tijei;

Posibilitatea de asamblare de precizie cu toleranțe minime și asigurarea selectivității necesare a suprafețelor de îmbinare a pieselor și ansamblurilor vă permite să creșteți durata de viață;

Capacitatea de a combina tipurile de mișcare de translație și rotație într-o singură geometrie a motorului vă permite să extindeți funcționalitatea acestuia și să extindeți domeniul de aplicare.

Ancora TsLSD este un cilindru din oțel magnetic moale, adică are un design fără fante. Circuitul magnetic al jugului armăturii este format din șase module - bucșe, suprapuse și din oțel 10 GOST 1050-74. Bucșele au găuri pentru capetele de ieșire ale bobinelor înfășurării armaturii bifazate. Bucșele, asamblate într-un pachet, formează în esență un jug pentru conducerea fluxului magnetic principal și obținerea valorii necesare a inducției magnetice în spațiul total de lucru nemagnetic. Designul fără sloturi al armăturii este cel mai promițător în ceea ce privește asigurarea uniformității vitezei mari în regiunea valorilor minime ale intervalului de control al vitezei liniare, precum și precizia de poziționare a tijei în mișcare (nu există pulsații ale forței de tracțiune electromagnetică a ordinului dinților în golul nemagnetic). Bobinele de înfășurare a armăturii sunt în formă de tambur; este o unitate monolitică rigidă. Scuturile lagărelor sunt asamblate împreună cu modulele jugului de ancorare. Carcasele scutului rulmentului sunt realizate din aliaj de aluminiu. Bucșe de bronz sunt instalate în carcasele scutului rulmentului.

Conform rezultatelor căutării brevetului, au fost identificate două implementări constructive de sisteme magnetice, care diferă în principal prin sistemul magnetic al părții mobile a motorului liniar cilindric.

Tija mobilă din designul de bază al motorului electric conține magneți permanenți din pământuri rare N35, între care sunt instalate șaibe de separare neferomagnetice, are 9 poli (dintre care nu mai mult de 4 sunt acoperiți în lungimea activă a mașinii). Designul mașinii asigură echilibrarea câmpului magnetic de la magneții permanenți pentru a reduce efectul de margine longitudinală primară. Magneții cu coercibilitate ridicată asigură nivelul necesar de inducție în spațiul de aer. Magneții permanenți sunt protejați de un manșon neferomagnetic, care asigură funcțiile de ghidare și are proprietățile dorite ale suprafeței de alunecare. Materialul manșonului de ghidare trebuie să fie neferomagnetic, adică manșonul nu trebuie să protejeze câmpul magnetic al modulelor de înfășurare și magnet, a căror legătură de flux trebuie să fie maximă. În același timp, mâneca trebuie să aibă cea specificată proprietăți mecanice, garantând o durată de viață ridicată și un nivel scăzut de pierderi mecanice prin frecare la rulmenți liniari. Se propune utilizarea oțelului rezistent la coroziune și rezistent la căldură ca material pentru manșon.

Trebuie remarcat faptul că creșterea performanței energetice specifice se realizează de obicei prin utilizarea magneților permanenți cu energie magnetică mare, în special din aliaje cu metale pământuri rare. În prezent, majoritatea covârșitoare a celor mai bune produse folosesc magneți de neodim - fier - bor (Nd-Fe-B) cu aditivi din materiale precum disproziu, cobalt, niobiu, vanadiu, galiu; etc. Adăugarea acestor materiale duce la o îmbunătățire a stabilității magnetului din punct de vedere al temperaturii. Acești magneți modificați pot fi utilizați până la +240C.

Deoarece bucșele magneților permanenți trebuie magnetizate radial, în timpul fabricării lor a apărut o problemă tehnologică din cauza necesității de a asigura fluxul necesar pentru magnetizare și dimensiuni geometrice mici. O serie de dezvoltatori de magneți permanenți au remarcat că întreprinderile lor nu produc magneți permanenți magnetizați radial din materiale cu pământuri rare. Drept urmare, s-a decis să se dezvolte un manșon de magnet permanent sub forma unui magnet - un ansamblu de șase prisme curbilinii - segmente.

Prin dezvoltarea și apoi comparând performanța energetică a sistemelor magnetice, vom evalua capacitățile energetice și vom lua în considerare, de asemenea, conformitatea performanței motorului electric cu nivelul tehnic actual.

Diagrama unui motor sincron cilindric liniar cu sistem magnetic longitudinal radial este prezentată în Figura 1.8.

Ca urmare a comparației și analizei nivelului indicatorilor energetici a doi, dezvoltați în cursul cercetării, implementările constructive ale sistemelor magnetice obținute în urma unui experiment fizic, adecvarea metodelor analitice, numerice de calcul și proiectare a tipului de motor electric liniar luat în considerare va fi confirmată în secțiunile ulterioare.

Algoritm pentru calculul electromagnetic al unui motor cilindric liniar de curent continuu

Următoarele date stau la baza calculării CLSD:

Dimensiuni;

Lungimea cursei piesei mobile (tija)

Viteza tijei sincrone Vs, m/s;

Valoarea critică (maximă) a forței electromagnetice de tracțiune FT N;

Tensiune de alimentare /, V;

Mod de funcționare a motorului (continuu, PV);

Interval de temperatură mediu inconjurator AT,S;

Versiune motor (protejat, închis).

La mașinile electrice inductive, energia câmpului electromagnetic este concentrată în spațiul de lucru și zona dinților (nu există nicio zonă dentară în CLDPT cu o armătură netedă), astfel încât alegerea volumului golului de lucru în sinteza unei mașini electrice este de o importanță capitală.

Densitatea de energie specifică în spațiul de lucru poate fi definită ca raportul dintre puterea activă a mașinii Рg și volumul spațiului de lucru. Metodele clasice de calcul a mașinilor electrice se bazează pe alegerea constantei mașinii SA (constanta lui Arnold), care conectează dimensiunile principale de proiectare cu sarcini electromagnetice admisibile (acestea corespund sarcinii termice maxime)

Pentru asigurarea alunecării tijei se pune pe magneți permanenți un manșon cu grosimea Ar. Valoarea Ag depinde de factori tehnologici și se alege ca minim posibil.

Viteza sincronă liniară a tijei CLDPT și viteza sincronă echivalentă sunt legate de relația

Pentru a asigura valoarea cerută a forței de tracțiune cu o valoare minimă a constantei de timp și absența unei forțe de fixare (reducerea acesteia la o valoare acceptabilă), s-a preferat un design fără dinți cu excitare de la magneți permanenți pe bază de materiale magnetice dure de mare energie (neodim - fier - bor). În acest caz, motorul are un spațiu de lucru suficient pentru a găzdui înfășurarea.

Sarcina principală a calculării sistemului magnetic este de a determina parametrii de proiectare optimi în ceea ce privește parametrii energetici, forța de tracțiune și alți indicatori care oferă o valoare dată a fluxului magnetic în spațiul de lucru. În etapa inițială de proiectare, cel mai important lucru este să găsiți o relație rațională între grosimile spatelui magnetului și bobinei.

Calculul unui sistem magnetic cu magneți permanenți este asociat cu determinarea curbei de demagnetizare și a conductivităților magnetice ale secțiunilor individuale. Magneții permanenți sunt neomogeni, modelul câmpului în gol este complex datorită efectului de margine longitudinală și fluxurilor de împrăștiere. Suprafața magnetului nu este echipotențială, secțiunile individuale, în funcție de poziția față de zona neutră, au potențiale magnetice inegale. Această circumstanță face dificilă calcularea conductivităților magnetice de scurgere și a fluxului de scurgere al magnetului.

Pentru a simplifica calculul, acceptăm ipoteza unicității curbei de demagnetizare și înlocuim fluxul de scurgere real, care depinde de distribuția MMF de-a lungul înălțimii magnetului, cu cel calculat, care trece de-a lungul întregii înălțimi a magnetului și părăsește complet suprafața polului.

Există o serie de metode grafico-analitice de calcul a circuitelor magnetice cu magneți permanenți, dintre care metoda factorului de demagnetizare utilizată pentru calcularea magneților direcți fără armare și-a găsit cea mai mare aplicație în practica ingineriei; metoda raportului utilizată pentru calcularea magneților cu armătură, precum și metoda analogiei electrice utilizată pentru calcularea circuitelor magnetice ramificate cu magneți permanenți.

Precizia calculelor ulterioare depinde în mare măsură de erorile asociate cu determinarea stării magneților cu o energie specifică utilă cu z.opt dezvoltat de aceștia într-un interval de lucru nemagnetic 8v. Acesta din urmă trebuie să corespundă produsului maxim al inducției câmpului rezultat în spațiul de lucru și energiei specifice a magnetului.

Distribuția inducției în intervalul de lucru al CLSD poate fi determinată cel mai precis în cursul analizei cu elemente finite a unui model de calcul specific. În etapa inițială a calculului, când vine vorba de alegerea unui anumit set de dimensiuni geometrice, date de înfășurare și proprietăți fizice ale materialelor, este recomandabil să se stabilească valoarea medie efectivă a inducției în intervalul de lucru Bscp. Adecvarea sarcinii B3av în intervalul recomandat va determina de fapt complexitatea calculului electromagnetic de verificare a mașinii prin metoda elementelor finite.

Magneții din pământuri rare magnetice dure utilizați, bazați pe metale din pământuri rare, au o curbă de demagnetizare aproape releu, prin urmare, într-o gamă largă de modificări ale intensității câmpului magnetic, valoarea inducției corespunzătoare se modifică relativ puțin.

Pentru a rezolva problema determinării înălțimii segmentului de magnet înapoi hM în prima etapă a sintezei CLSD, se propune următoarea abordare.

Descrierea datelor de intrare pentru modelare

În centrul calculului electromagnetic metoda numerica este un model care include geometria mașinii, proprietățile magnetice și electrice ale materialelor sale active, parametrii de regim și sarcinile de funcționare. În timpul calculului, se determină inducțiile și curenții în secțiunile modelului. Apoi se determină forțele și momentele, precum și indicatorii de energie.

Construirea unui model include definirea unui sistem de ipoteze de bază care stabilește idealizarea proprietăților caracteristicilor fizice și geometrice ale structurii și sarcinilor, pe baza cărora este construit modelul. Designul mașinii, realizat din materiale reale, are o serie de caracteristici, inclusiv imperfecțiunea formei, dispersia și neomogenitatea proprietăților materialului (abaterea proprietăților lor magnetice și electrice de la valorile stabilite), etc.

Un exemplu tipic de idealizare a unui material real este atribuirea de proprietăți de omogenitate acestuia. Într-o serie de modele de motoare liniare, o astfel de idealizare este imposibilă, deoarece duce la rezultate de calcul incorecte. Un exemplu este un motor sincron cilindric liniar cu un strat conductiv neferomagnetic (manșon), în care proprietățile electrice și magnetice se modifică brusc la traversarea interfeței dintre materiale.

Pe lângă saturație, caracteristicile de ieșire ale motorului sunt foarte influențate de efectele de suprafață și de marginea longitudinală. În acest caz, una dintre sarcinile principale este de a seta condițiile inițiale la limitele regiunilor active ale mașinii.

Astfel, modelul poate fi dotat doar cu o parte din proprietățile unei structuri reale, astfel încât descrierea sa matematică este simplificată. Complexitatea calculului și acuratețea rezultatelor acestuia depind de cât de bine este ales modelul.

Aparatul matematic pentru analiza modelelor de motoare sincrone liniare cilindrice se bazează pe ecuațiile câmpului electromagnetic și se bazează pe următoarele ipoteze de bază:

1. Câmpul electromagnetic este cvasi-staționar, deoarece curenții de deplasare și întârzierea în propagarea unei unde electromagnetice în regiunea câmpului sunt neglijabile.

2. În comparație cu curenții de conducere în conductori, curenții de conducere în dielectrici și curenții de convecție care apar atunci când sarcinile se mișcă împreună cu mediul sunt neglijabili și, prin urmare, acesta din urmă poate fi neglijat. Deoarece curenții de conducere, curenții de deplasare și curenții de convecție în dielectric care umple golul dintre stator și rotor nu sunt luați în considerare, viteza de mișcare a dielectricului (gaz sau lichid) în spațiu nu este luată în considerare. influență asupra câmpului electromagnetic.

3. Mărimea EMF de inducție electromagnetică este mult mai mare decât EMF de Hall, Thompson, contact etc. și, prin urmare, acesta din urmă poate fi neglijat.

4. Când se consideră câmpul într-un mediu neferomagnetic, se presupune că permeabilitatea magnetică relativă a acestui mediu este unitate.

Următoarea etapă a calculului este descrierea matematică a comportamentului modelului sau construirea unui model matematic.

Calculul electromagnetic al FEM a constat din următorii pași:

1. Selectarea tipului de analiză și crearea geometriei modelului pentru FEA.

2. Selectarea tipurilor de elemente, introducerea proprietăților materialului, atribuirea proprietăților materialelor și elementelor regiunilor geometrice.

3. Împărțirea zonelor modelului în rețea cu elemente finite.

4. Aplicare la modelul condițiilor la limită și sarcinilor.

5. Selectarea tipului de analiză electromagnetică, stabilirea opțiunilor de rezolvare și rezolvarea numerică a sistemului de ecuații.

6. Utilizarea macrocomenzilor postprocesor pentru calcularea valorilor integrale de interes și analiza rezultatelor.

Etapele 1-4 se referă la etapa pre-procesor a calculului, etapa 5 - la etapa procesor, etapa 6 - la etapa post-procesor.

Crearea unui model cu elemente finite este o etapă laborioasă în calculul FEM, deoarece asociat cu reproducerea celei mai precise geometrii posibile a obiectului și descrierea proprietăților fizice ale regiunilor sale. Aplicarea justificată a sarcinilor și a condițiilor la limită prezintă, de asemenea, anumite dificultăți.

Rezolvarea numerică a sistemului de ecuații se realizează automat și, toate celelalte lucruri fiind egale, este determinată de resursele hardware ale tehnologiei informatice utilizate. Analiza rezultatelor este oarecum facilitată de instrumentele de vizualizare disponibile ca parte a software-ului utilizat (PS), însă aceasta este una dintre etapele cel mai puțin formalizate, care are cea mai mare intensitate a muncii.

Au fost determinați următorii parametri: potențialul vectorial complex al câmpului magnetic A, potențialul scalar Ф, mărimea inducției câmpului magnetic B și puterea H. A fost utilizată o analiză a câmpurilor variabile în timp pentru a afla efectul curenților turbionari în sistem.

Soluția (7) pentru cazul curentului alternativ are forma unui potențial complex (caracterizat prin amplitudine și unghi de fază) pentru fiecare nod al modelului. Permeabilitatea magnetică și conductibilitatea electrică a materialului din zonă pot fi specificate ca constantă sau în funcție de temperatură. PS-urile utilizate fac posibilă aplicarea macrocomenzilor adecvate în etapa postprocesorului pentru a calcula seria cei mai importanți parametri: energia câmpului electromagnetic, forțele electromagnetice, densitatea curenților turbionari, pierderi energie electrica etc.

Trebuie subliniat faptul că, în cursul modelării elementelor finite, sarcina principală este de a determina structura modelelor: alegerea elementelor finite cu funcții de bază specifice și grade de libertate, descrierea proprietăților fizice ale materialelor în diferite zone, alocarea sarcinilor aplicate, precum și condițiile inițiale la limite.

După cum rezultă din conceptul de bază al FEM, toate părțile modelului sunt împărțite în seturi de elemente finite conectate între ele la vârfuri (noduri). Sunt utilizate elemente finite de o formă destul de simplă, în care parametrii câmpului sunt determinați folosind funcții de aproximare polinomială pe bucăți.

Granițele elementelor finite în analiza bidimensională pot fi liniare pe bucăți (elemente de ordinul întâi) sau parabolice (elemente de ordinul doi). Elementele liniare pe bucăți au laturi drepte și noduri numai la colțuri. Elementele parabolice pot avea un nod intermediar de-a lungul fiecărei laturi. Datorită acestui fapt, părțile laterale ale elementului pot fi curbilinii (parabolice). Cu un număr egal de elemente, elementele parabolice oferă o precizie mai mare a calculelor, deoarece reproduc cu mai multă acuratețe geometria curbilinie a modelului și au funcții de formă mai precise (funcții de aproximare). Cu toate acestea, calculul folosind elemente finite de ordine mare necesită resurse hardware mari și mai mult timp de calculator.

Există un număr mare de tipuri utilizate de elemente finite, printre care există elemente care concurează între ele, în timp ce pentru diverse modele nu există o decizie justificată matematic cu privire la modul de împărțire a zonei mai eficient.

Deoarece un calculator este folosit pentru a construi și rezolva modelele discrete considerate datorită cantității mari de informații care sunt procesate, condiția de comoditate și simplitate a calculelor este importantă, ceea ce determină alegerea funcțiilor polinomiale pe bucăți admisibile. În acest caz, întrebarea cu privire la acuratețea cu care pot aproxima soluția dorită devine de o importanță capitală.

În problemele luate în considerare, necunoscutele sunt valorile potențialului magnetic vectorial A în nodurile (vârfurile) elementelor finite ale zonelor corespunzătoare ale unui proiect de mașină specific, în timp ce soluțiile teoretice și numerice coincid în partea centrală a elementului finit, astfel încât precizia maximă de calcul a potențialelor magnetice și a densităților de curent va fi în centrul elementului.

Structura unității de control a unui motor liniar cilindric

Unitatea de control implementează algoritmi de control software pentru o acţionare electrică liniară. Din punct de vedere funcțional, unitatea de control este împărțită în două părți: informații și putere. Partea de informații conține un microcontroler cu circuite de intrare/ieșire pentru semnale discrete și analogice, precum și un circuit de schimb de date cu un computer. Secțiunea de putere conține un circuit pentru conversia semnalelor PWM în tensiuni de înfășurare de fază.

Schema circuitului electric a unității de comandă a motorului liniar este prezentată în Anexa B.

Următoarele elemente sunt utilizate pentru alimentarea părții de informații a unității de control:

Formarea sursei de alimentare cu o tensiune stabilizată de +15 V (alimentare pentru microcircuite DD5, DD6): condensatori de filtru СІ, С2, stabilizator + 15 V, diodă de protecție VD1;

Formarea sursei de alimentare cu o tensiune stabilizată de +5 V (alimentare pentru microcircuite DD1, DD2, DD3, DD4): rezistență R1 pentru reducerea sarcinilor termice ale stabilizatorului, condensatori de filtrare C3, C5, C6, divizor de tensiune reglabil pe rezistențele R2, R3, condensator de netezire C4, stabilizator reglabil +5 V.

Conectorul XP1 este utilizat pentru a conecta senzorul de poziție. Microcontrolerul este programat prin conectorul XP2. Rezistorul R29 și tranzistorul VT9 generează automat un semnal logic „1” în circuitul de resetare în modul de control și nu participă la funcționarea unității de control în modul de programare.

Conector HRZ, cip DD1, condensatori C39, C40, C41, C42 transferă date între computerul personal și unitatea de control în ambele direcții.

Pentru a forma un feedback de tensiune pentru fiecare circuit de punte se folosesc următoarele elemente: divizoare de tensiune R19-R20, R45-R46, amplificator DD3, circuite de filtrare RC R27, R28, C23, C24.

Circuitele logice implementate folosind cipul DD4 fac posibilă implementarea comutării simetrice bipolare a unei faze a motorului folosind un semnal PWM furnizat direct de la pinul microcontrolerului.

Pentru a implementa legile de control necesare pentru un motor electric liniar bifazat, se folosește generarea separată de curenți în fiecare înfășurare a statorului (partea fixă) folosind două circuite de punte, oferind un curent de ieșire de până la 20 A în fiecare fază la o tensiune de alimentare de 20 V până la 45 V. Ca întrerupătoare de alimentare, MOSFET-urile VT1-VT8 sunt utilizate suficient de la Rectifier International (USA) IRF540N. rezistență scăzută sursă de scurgere RCH = 44 mOhm, preț rezonabil și disponibilitatea unui analog intern 2P769 fabricat de VZPP (Rusia), fabricat cu acceptarea Departamentului de control al calității și VP.

Cerințe specifice pentru parametrii semnalului de control MOSFET: este necesară o tensiune de poartă relativ mare pentru includerea deplină Tranzistorul MOS, pentru a asigura o comutare rapidă, este necesar să se schimbe tensiunea porții pentru un timp foarte scurt (fracții de microsecunde), curenții semnificativi de reîncărcare a capacităților de intrare a tranzistorului MOS, posibilitatea de deteriorare a acestora atunci când tensiunea de control este redusă în modul „pornit”, de regulă, dictează necesitatea de a utiliza elemente suplimentare pentru condiționarea semnalelor de control de intrare.

Pentru a reîncărca rapid capacitățile de intrare ale MOSFET-urilor, curentul de control în impulsuri ar trebui să fie de aproximativ 1A pentru dispozitivele mici și de până la 7A pentru tranzistoarele de mare putere. Coordonarea ieșirilor de curent scăzut ale microcircuitelor de uz general (controlere, logica TTL sau CMOS etc.) cu o poartă de mare capacitate se realizează folosind amplificatoare de impulsuri speciale (driver).

Revizuirea driverelor a făcut posibilă identificarea a două drivere Si9978DW de la Vishay Siliconix (SUA) și IR2130 de la International Rectifier (SUA) care sunt cele mai potrivite pentru controlul unei punți de tranzistori MOS.

Aceste drivere au protecție încorporată la subtensiune pentru tranzistori, asigurând în același timp tensiunea de alimentare necesară la porțile MOSFET-urilor, sunt compatibile cu 5V CMOS și logica TTL, oferă viteze de comutare foarte rapide, putere redusăîmprăștiere și poate funcționa în modul bootstrap (la frecvențe de la zeci de Hz la sute de kHz), adică nu necesită surse de alimentare ponderate suplimentare, ceea ce vă permite să obțineți un circuit cu un număr minim de elemente.

În plus, aceste drivere au un comparator încorporat pentru a implementa un circuit de protecție la supracurent și un circuit de suprimare a curentului de trecere încorporat în MOSFET-urile externe.

Ca drivere pentru unitatea de control au fost folosite microcircuite IR2130 de la International Rectifier DD5, DD6, întrucât, în egală măsură, condițiile tehnice sunt mai răspândite pe piața rusă a componentelor electronice și există posibilitatea achiziției cu amănuntul a acestora.

Senzorul de curent al circuitului de punte este implementat folosind rezistențe R11, R12, R37, R38, selectate pentru a implementa limitarea curentului la nivelul de 10 A.

Cu ajutorul unui amplificator de curent încorporat în driver, rezistențe R7, R8, SW, R34, filtrarea circuitelor RC R6, C18-C20, R30, C25-C27, Părere asupra curenților de fază ai motorului electric. Dispunerea panoului prototip al unității de comandă electrică liniară cu acțiune directă este prezentată în Figura 4.8.

Pentru a implementa algoritmi de control și procesare rapidă a informațiilor primite, microcontrolerul digital AVR ATmega 32 din familia Mega produs de At-mel a fost folosit ca microcontroler DD2. Microcontrolerele din familia Mega sunt microcontrolere pe 8 biți. Sunt fabricate folosind tehnologia CMOS de putere redusă, care, în combinație cu o arhitectură RISC avansată, atinge cel mai bun raport performanță/putere.