3293

К основному недостатку вентильно-индукторных электроприводов можно отнести пульсации электромагнитного момента и повышенный шум, который создает двигатель. Для канатно-ленточного конвейера это не является проблемой, так как он большой протяженности, работает в автоматическом режиме и чаще всего находится в отдаленной местности.

Основным достоинством вентильно-индукторного электропривода, применяемого в канатно-ленточном конвейере, является работа при отключении отказавшей секции с потерей мощности до ввода резерва. Это особенно важно для конвейеров большой протяженности, где нужно время для доставки резерва.

Литература

1.Червонный С. И. Усовершенствованная конструкция ленточно-канатного конвейера / С. И.Червонный, Ю. Д. Тарасов // Научное обозрение. – М., 2012. – № 2. – С. 31-36.

2.Черемушкина М. С. Совершенствование систем электропривода конвейерного транспорта / М. С. Черемушкина, А. Е. Козярук // Сборник трудов XXXVII Неделя науки СПбГПУ: материалы всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов. – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2008, Ч.V. – С. 167-168.

3.Ремезов А. Н. Результаты промышленных испытаний мощного вентильно-индукторного электропривода ответственных

механизмов непрерывных производств / А. Н. Ремизов, А. В. Сорокин, Ю. А. Крылов // Электричество. – № 9. – 2007.

4. Птах Г. К. Вентильно-индукторный реактивный электропривод средней и большой мощности: зарубежный и отечественный опыт / Г. К.Птах // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2015. – Т.2. – № 3. – С. 23-33.

Воронежский государственный технический университет

81

УДК 621.313.292

В. В. Бабенко, И. А. Хайченко, Р. С. Попов

ПРИМЕНЕНИЕ БЕСКОНТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ

В работе проводится исследование бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ) для малых космических аппаратов. При проектировании систем с БДПТ необходимо решать задачи, базируясь на критериях эффективности, так все системы на борту питаются от автономных источников энергии.

Ключевые слова: бесконтактный двигатель постоянного тока, малые космические аппараты, критерии эффективности, автономный источник энергии.

В качестве источников питания устройств малого космического аппарата используют солнечные батареи и аккумуляторы, которые являются источниками постоянного тока.

При выборе тихоходного бесконтактного электродвигателя постоянного тока произойдет облегчение работы этих узлов.

Определение направления на Солнце относительно корпуса космического аппарата осуществляется при помощи алгоритмов системы управления движением на основе информации, поступающей, например, от астродатчиков либо солнечных датчиков.

Алгоритмы управления ориентацией солнечных батарей определяют её угловое положение. На основе информации, поступающей от датчика положения угла, и информации о заданном направлении на Солнце формируется управляющая функция, главной задачей которой является точность отработки программного задания, минимизация электропотребления и расширение диапазона регулирования в сторону малых скоростей.

Изменение электромагнитного момента можно представить в виде [2]

82

Магнитные системы исполнительной машины – синхронного двигателя с постоянными магнитами с гладким или полым якорями в качестве беспазовых якорных обмоток используют применение различных типов секций. Функцией якорной обмотки является создание ЭДС и вращающего момента, а также формирование сигнала для обратной связи для бездатчиковой системой управления БДПТ с наблюдателем состояний [3, 4].

С целью выявления наиболее эффективной формы секции для БДПТ были экспериментально исследованы обмотки различного исполнения и формы. Рассмотрены решения, исключающие образование явно выраженных утолщений лобовых частей. Обмотки могут полностью располагаться в активной зоне полюсов индуктора, не увеличивая немагнитный зазор на пути основного магнитного потока. Это позволит хотя бы частично использовать проводники лобовых частей для создания ЭДС.

Для экспериментального получения обмоточного коэффициента распределенных обмоток шестиугольной и ромбовидной форм были исследованы их одновитковые секции, для этого был изготовлен макет гладкого якоря. На его внутренней поверхности располагались три одновитковые секции описанных выше форм. Макет электродвигателя состоял из подвижной части – многополюсного индуктора типа звездочка, выполненного из сплава ЮНДК, и неподвижной части – немагнитного якоря, корпус которого выполнен из пластика. На внутренней поверхности располагались исследуемые секции концентрических обмоток.

Литература

1.Пархоменко Г. А. Исследование характеристик бесщеточных электродвигателей постоянного тока // Энергия –

XXI. – № 2 (90) 2015. – С. 71-83.

2.Пархоменко Г. А. Особенности векторного

управления бесконтактным двигателем постоянного тока / Г. А. Пархоменко, О. А. Киселёва, И. А. Федосова, В. В. Бабенко

83

// Энергия – ХХI век: науч.-практ. Вестн. – М., 2016. – № 3 (95). –

С. 72-79.

3.Винокуров С. А. Идеальное векторное управление бесконтактным двигателем постоянного тока / С. А. Винокуров, О. А. Киселёва, Т. В. Попова // Моделирование, оптимизация

иинформационные технологии. 2017. – № 1 (16). – С. 13.

4.Киселёва О. А. Дискретный эквивалент идеальному векторному управлению бесконтактным двигателем постоянного тока / О. А. Киселева, С. А. Винокуров, Т. В. Попова // Моделирование, оптимизация и информационные технологии.

2017. – № 1 (16). – С. 16.

Воронежский государственный технический университет

84

УДК.621.313

А. С. Зяблов, Р. В. Астафьев

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ БЕСЩЕТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ ВРАЩЕНИЯ

В данной статье рассматриваются причины возникновения шагового режима бесщеточного электродвигателя постоянного тока.

Ключевые слова: бесщеточный электродвигатель постоянного тока, постоянные магниты, шаговый режим, момент, моделирование, метод конечных элементов.

Электрический привод, включающий в состав бесщеточные электродвигатели постоянного тока, (БДПТ) [2] все чаще применяется в различных системах, где проявляются их важные достоинства: отсутствие щеточно-коллекторного узла, и, как следствие, отсутствует искрение щеток. Они имеют простую конструкцию, высокую удельную мощность, широкий диапазон регулирования частоты вращения, большой срок службы.

Последние достижения в исследовании постоянных магнитов дают нам возможность изготовления наиболее совершенных с точки зрения энергоэффективности БДПТ. Если давно открытый широко применяемый магнитный сплав на основе Al-Ni-Co имеет сравнительно низкие показатели магнитной энергии (10-60 кДж/м3), то более современный вариант на основе Sm-Co имеет более высокие показатели (100-200 кДж/м3). Самым доступным и энергоэффективным используемым сплавом на сегодняшний день является Nd-Fe-B, у которого магнитной энергии достигает значений 200-330 кДж/м3. Эти магниты характеризуются высоким значением коэрцитивной силы, что позволяет использовать их в электродвигателях больших мощностей.

Однако электродвигатели с постоянными магнитами оказались менее исследованными по сравнению с другими типами электрических машин. Недостаточно внимания уделено рабочим процессам при эксплуатации данных двигателей. Например, в процессе работы бесщеточных двигателей постоянного тока на низкой и сверхнизкой частотах вращения возникают значительные пульсации вращающего момента и частоты вращения, обусловленные возникновением шагового режима работы, что

85

нежелательно при использовании подобных электродвигателей в тяговом режиме. С целью устранения данного режима работы возникает необходимость более подробного рассмотрения рабочих режимом данных электродвигателей. Для детального исследования необходимо воспользоваться современными методами расчета и моделирования электродвигателей, такими как метод конечных элементов.

С целью уменьшения пульсаций момента и частоты вращения рассмотрим зависимость величины этих пульсаций от значения скоса паза статора. Пульсации момента в значительной степени могут быть вызваны наличием зубцового момента вследствие провала индукции в воздушном зазоре между зубцами статора. Для того, чтобы снизить влияние зубцового момента, рассмотрим три варианта статора с различным значением скоса пазов.

Смоделировав рабочий режим бесщеточного электродвигателя постоянного тока, имеющего низкую рабочую частоту вращения, равную 17 об/мин, нами были получены следующие зависимости момента и частоты вращения. На рис. 1 показаны колебания момента и тока при отсутствии скоса пазов статора.

Рис. 1. Электромагнитный момент и частота вращения без скоса пазов

86

Можно заметить, что пульсация момента составляет 4 Н·М при среднем значении момента нагрузки, равном 6 Н·М. При этом, пульсация скорости достигает от 18,5 до 30,5 об/мин при среднем значении 23,7 об/мин.

На рис. 2 показаны колебания этих же характеристик при скосе пазов на 0,3 зубцового деления.

Рис. 2. Электромагнитный момент и частота вращения со скосом пазов 0,3 зубцового деления

Заметим, что пульсация момента составляет 2 Н·М при среднем значении момента нагрузки, равном 6 Н·М. При этом, пульсация скорости достигает от 19 до 25 об/мин при среднем значении 20 об/мин.

На рис. 3 показаны колебания вращающего момента и скорости при скосе пазов на 0,5 зубцового деления.

Отметим, что пульсация момента составляет 1,8 Н·М при среднем значении момента нагрузки, равном 6 Н·М. При этом, пульсация скорости достигает от 12,7 до 18,7 об/мин при среднем значении 16,3 об/мин.

87

Энергетика

89

УДК 621.316.176

Е. А. Шишкин, Д. А. Тонн, В. А. Трубецкой

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КРУПНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ

Рассматривается возможность применения модернизированного программного обеспечения на основе таблиц формата EXCEL для оптимизации проектирования систем электроснабжения крупных автоматизированных объектов.

Ключевые слова: проектирование электроснабжения, таблицы EXCEL, программа расчета потерь, автоматизация ввода данных.

При создании полного комплекта технической и проектной документации для проведения цикла строительных работ по возведению промышленных объектов проектирование системы электроснабжения является неотъемлемой и важной частью всей разработки.

Многие проектные организации стремятся максимально сократить сроки проектирования, при этом повысить его качество, а также уменьшить затраты, возникающие в ходе выполнения проекта, в частности при приобретении необходимого программного обеспечения.

При разработки проектов электроснабжения крупных агропромышленных предприятий, например, автоматизированных элеваторных комплексов, возникает задача выбора проводов для большого количества потребителей, например, различных электроприводов, при этом большая часть работы инженерапроектировщика представляет собой повторение одних и тех же

в таблицы для их последующей обработки и применения. Большинство конечных этапов проектирования, таких как

формирование ведомости объёмов работ и сметы проекта формируется в EXCEL. Введение данных в электронные таблицы после необходимых расчетов трудоемко и требует значительного количества времени, которое можно минимизировать, если расчеты проводить сразу в таблицах EXCEL по определенным алгоритмам, что также позволяет отказаться от использования другого программного обеспечения на предшествующих этапах разработки.

90