рения на конечном этапе возрастала в большей степени), либо путем корректировки кривой суммарного среднего виброускорения от коллектора и якоря электродвигателя (необходимо, чтобы кривая была более пологая).

Характер кривой ускорения, обеспечиваемого нажимной пружиной, зависит от свойств пружины, типа нажимного устройства, марки щетки, а также интенсивности ее изнашивания, которая, в свою очередь, определяется комплексом конструкторскотехнологических параметров, характеризующих проектирование и производство электрических машин. Влияние данных факторов подлежит теоретическому анализу с целью выработки рекомендаций по повышению ресурсных характеристик коллекторных электрических машин наряду с общеизвестными

направлениями их совершенствования - повышением монолитности коллектора и качества подшипниковых узлов.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Качин С.И., Боровиков Ю.С., Нечаев М.А. Программно-аппаратный комплекс для оценки механического состояния скользящих контактов коллекторных электрических машин электроприводов. // Известия Томского поли-технического университета. – 2004. -

т.307, №1.

2.Фиш А.Я., Тарнопольский Ю.М., Акунц К.А., Петров А.В. Коллекторы электрических машин на пластмассе. – М: Государственное энергети-ческое издательство, 1963. -192с.

3.Руссов В.А. Спектральная вибродиагностика. – Пермь, 1996.

В настоящее время в нефтедобывающей отрасли все большее применение находит частотно-регулируемый привод. Это дает возможность повысить адаптивность установки к возможностям пласта и значительно снизить отрицательный эффект, вызванный не- соответ-ствиием выбранного типоразмера оборудования требуемому в каждом конкретном случае.

Но при этом из анализа информации поступающей с нефтепромыслов Юганского региона установлено, что использование ПЧ не дает какого-либо прироста межремонтного периода (МРП), потому что существующие методы и алгоритмы управления не учитывают интенсивность расходования ресурса оборудования и не ставят одной из целей управления его экономию и продление срока службы установки, в то время как увеличение МРП, особенно на высокодебитных скважинах, должно дать значительный экономический эффект.

Таким образом, требуется разработка принципиально новых методов и алгоритмов управления установками типа УЭЦН с ПЧ, учитывающих указанные факторы. Это особенно актуально для месторождений с высо-

ким уровнем солеотложения на рабочих органах насоса и их абразивного износа, где происходит более интенсивное расходование ресурса оборудования.

Явление солеотложения приводит к изменению со временем величины момента статического сопротивления насоса Мст. Основной причиной этого является подкли-нивание рабочих колес из-за отложения на их поверхностях содержащихся в пластовой жидкости солей. Все это происходит на фоне процесса регулирования скорости вращения насоса, которое так же приводит к изменению рабочей точки, при этом момент статического сопротивления насоса на интервале управления имеет тенденцию к увеличению.

Если допустить, чтобы он сравнялся или превысил максимальный момент, развиваемый двигателем, произойдет заклинивание насоса и выход УЭЦН из строя. Поэтому на нефтепромыслах практикуется увеличение величины питающего напряжения ПЭД, что позволяет увеличить максимальный момент, развиваемый двигателем, и тем самым, его перегрузочную способность, снизив этим риск заклинивания. Отрицательным эффектом в

данном случае является увеличение тепловых потерь в двигателе.

Абразивный износ, вызывая изменение гидравлической характеристики насоса и уменьшение потока перекачиваемой жидкости, за счет появления паразитных, локальных потоков при сохранении потребляемой погружным электродвигателем мощности, приводит к ухудшению режима его охлаждения. В совокупности с указанным выше увеличением тепловых потерь это вызывает перегрев двигателя и повышенный износ ресурса его изоляции, который, как правило, в расчет не принимается, но в значительной степени определяет продолжительность МРП.

Исследовав характер протекания процесса солеотложения, можно сделать вывод, что подклинивание рабочих органов насоса происходит в момент пуска установки после ее простоя при циклическом режиме работы скважины или после аварийной остановки. То есть поддержание необходимой перегрузочной способности двигателя необходимо только на время вывода скважины на установившийся режим. В остальное время перегрузочную способность двигателя можно снижать до минимально необходимого уровня, который определяется величиной момента статического сопротивления насоса и требованиями оптимального режима работы двигателя с точки зрения потерь электроэнергии в нем.

При этом возникает необходимость в определении момента статического сопротивления насоса, которая в данном случае представляет собой сложную техническую задачу, так как непосредственное измерение невозможно.

Для организации согласованного управления по частоте и величине питающего напряжения с учетом указанных выше факторов предлагается использовать математическую модель системы «УЭЦН-скважина». Она вклю-чает в себя уравнения асинхронного двигателя, насоса и преобразователя частоты, а так же уравнения, описывающие темп солеотложения и абразивного износа и учитывающие влияние длинного кабеля и трансформатора.

Стратегия управления будет определяться из следующих условий:

где Qн – производительность насоса; Qпл – величина максимально возмож-

ного потока жидкости из пласта.

мент развиваемый двигателем и момент статического сопротивления насоса, соответственно;

электроэнергии на i-м интервале управления, выраженная в рублях.

Таким образом, уравнения (1,2,3) определяют технологический оптимум работы установки УЭЦН и нацелены на согласование производительности установки с возможностями пласта с одной стороны и экономное расходование ресурса насоса и двигателя, с другой. Условие (4) определяет экономическую целесообразность принятой стратегии управления и имеет ключевое значения при принятии окончательного решения.

Описанная методика отличается от применяемой сейчас на практике. Она обеспечивает увеличение продолжительности МРП за счет экономии ресурса УЭЦН в начальный период эксплуатации, с возможностью последующего его использования на конечном периоде, когда насос работает при повышенных нагрузках.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Лысова О.А., Ведерников В.А. Системы управления электроприводов. Тюмень, 2005.

2.Ведерников В.А., Лысова О.А. Оптимизация системы электропривода погружного насоса. Изв. вузов. Нефть и газ.- 2002. № 5,

с.88 -94.

3.Ведерников В.А., Гапанович В.С. Модели управления системами «скважина – УЭЦН». Изв. вузов. Нефть и газ.- 2006. №1,

с.15-20.

Изучение электромеханических процессов, которые происходят в электрической машине за время переходного процесса, являет собой сложную задачу и связанно с решением различных аналитических и численных задач. Большую роль в данном вопросе играет математическое моделирование, на базе моделей различной степени сложности. В настоящее время широкие возможности для проведения математического моделирования предоставляет вычислительная техника. Так же широк и выбор необходимого программного обеспечения. Которые позволяют исследователю провести исследования полностью используя потенциал вычислительной техники, таким образом, уменьшив время необходимое на проведение исследований и имея возможность изменения параметров исследуемого объекта, в более широких пределах, нежели при проведении физического эксперимента, [1].

Ярким примером служит система инже-

нерных расчетов Matlab (Matrix laboratory),

позволяющая решать весь спектр задач, возникающих в различных областях человеческой деятельности. На базе данного программного продукта и его приложения GUIDE (Graphical User Interface Development) [2], яв-

ляющегося средой визуального программирования, был создан программный комплекс

DLEM (Digital Laboratory of Electromechanics),

позволяющий производить математическое моделирование различных режимов работы электрических машин. Основой графического интерфейса служит окно Windows, со всеми присущими ему атрибутами. Главное меню предоставляет пользователю возможность выбора типа машины и режима ее работы, реализованного на базе стандартных элементов Windows – это кнопки, выпадающие списки, переключатели. В соответствии со сделанным пользователем выбором, производится последовательный переход к модулю, отвечающему за проведение математического моделирования выбранного объекта. Каждый расчетный модуль содержит в своем составе меню, содержащее описанные выше элементы, а так же поля для ввода параметров электрической машины и других, необходимых для расчета данных. Необходимо отметить, что в каждом программном модуле

пользователю предоставляется возможность сохранения введенных параметров и полученных результатов. Так же, каждый программный модуль предоставляет пользователю возможность получить пример параметров, которые необходимы для расчета, и произвести исследования с их помощью. В состав каждого расчетного модуля входят исполняемые файлы, содержащие математические модели, расчетные алгоритмы и т. д. Таким образом, программный комплекс DLEM содержит необходимый графический интерфейс и пользователю необходимы минимальные знания по программированию для проведения исследования предоставленной номенклатуры электрических машин и режимов их работы, которые включают в себя:

•Прямой пуск двигателя постоянного тока независимого и параллельного возбуждения;

•Внезапное короткое замыкание генератора постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения

•Внезапное короткое замыкание синхронного генератора с демпферным контуром

ибез него, с возможностью проведения анализа влияния параметров электрической машины на переходный процесс;

•Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, с возможностью проведения исследований в различных системах координат.

Во всех случаях математическое моделирование производится на основании математической модели машины в ортогональной системе координат, в которой преобразованные контуры обмоток статора и ротора неподвижны относительно друг друга.

Для машин постоянного тока математические модели созданы на базе общепринятых допущений, позволяющих рассматривать некоторую идеализированную электрическую машину, которая характеризуется: отсутствием насыщения магнитной цепи, гистерезиса и потерь в стали; отсутствие вытеснения тока в меди обмоток; синусоидальное распределение в пространстве кривых МДС и индукции; независимостью индуктивных сопротивлений обмоток машины от положения ротора; полной симметрией обмотки якоря.

Математическая модель представляет собой систему уравнений электрических контуров машины в неподвижной координатной системе статора (αβ) и уравнения движения, при рассмотрении внезапного короткого замыкания полагаем, что частота вращения ротора неизменна в течение переходного процесса. Система уравнений записана относительно токов и является системой дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Результатом математического моделирования, по введенным пользователем данным, являются осциллограммы токов в различных контурах, а так же при рассмотрении пуска и частоты вращения. Таким образом, данный модуль предоставляет возможность исследования процессов электромеханического преобразования энергии в машинах постоянного тока и полезен при их изучении в рамках учебного процесса.

Математической моделью синхронного генератора является система уравнений Пар- ка-Горева, записанная в относительных единицах. Система уравнений, так же является системой дифференциальных уравнение с постоянными коэффициентами. В данном случае, система уравнений записана относительно потокосцеплений, с последующим вычислением необходимых величин. Результатами являются осциллограммы токов контуров статора и ротора по соответствующим осям d и q; электромагнитного момента; токов фаз в соответствии с заданным начальным углом поворота ротора. При моделировании принимались допущения, что частота вращения ротора неизменна, в течение переходного процесса. Т. к. генератор находиться в режиме короткого замыкания, то реакция якоря - размагничивающая и результирующий магнитный поток незначителен, в результате чего магнитная система машины не насыщенна. Необходимо отметить, что уровень принимаемых допущений, при моделировании внезапного короткого замыкания синхронного генератора, позволяет проводить исследования с достаточной степенью точности и таким образом данный программный модуль может быть полезен как в инженерной деятельности, так и в учебном процессе. Так с его помощью были проведены исследования внезапного короткого замыкания различных генераторов, в частности Саяно-Шушенского гидрогенератора. Проведенный анализ и сравнение полученных результатов с опытными данными, показали, что математическая модель удовлетворяет необходимым критериям точности.

Программный продукт позволяет произвести математическое моделирование асинхронного двигателя в различных системах

координат: неподвижной координатной системе статора, вращающейся координатной системе ротора, синхронно вращающейся координатной системе. Моделирование производится с учетом эффекта вытеснения тока в пазу ротора, а так же насыщения коронок зубцов. Учет вытеснения тока производиться на основании предложенного в [3] метода для расчета сопротивлений многозвенной схемы замещения стержня ротора. Основанного на том, что при известной конфигурации магнитных линий потока рассеяния в пазу, массивный проводник (стержень короткозамкнутой обмотки), представляем как совокупность большого количества элементарных слоев, изолированного друг от друга бесконечно малым слоем изоляции, границы которых определяются магнитными силовыми линиями. На основании изложенной в [3] методики создана модель, которая производит расчет зависимости индуктивного и активного сопротивления ротора от скольжения, которая затем используется непосредственно при моделировании переходного процесса. Данные зависимости были получены с применением сплайн интерполяции и таким образом математическая модель, для всех координатных систем, представляет собой систему дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. Как показали проведенные исследования, представленная математическая модель удовлетворяет необходимой точности и погрешность, в сравнении с характеристиками, рассчитанными по стандартной методике, составляет порядка 5% для двигателя 4А132М8У. проведенные на основании данного программного модуля исследования показали, что применение синхронно вращающейся системы координат, в сравнении с традиционно применяемой координатной системой статора, в некоторых случаях более рационально. Т. к. на одинаковом временном промежутке для расчета в координатной систем статора требуется разбиение временного интервала в 200 эл. сек. на 661 интервал, а для синхронно вращающейся координатной системы 409. Таким образом, данная модель так же может служить, как в учебных, так и инженерных целях.

В свою очередь, необходимо отметить, что данный программный комплекс является открытым, что позволяет пользователю, при необходимости внести в него дополнения и уточнения, в соответствии с решаемой задачей. Таким образом, имея возможность применения одних и тех же, программных модулей для различных математических моделей, являет собой возможность построения моделей различного уровня сложности. В настоящий программный продукт DLEM, заложены

широкие возможности по исследованию электрических машин, так отдельные модули уже внедрены и используется в учебном процессе на кафедре "Электромеханика" Новосибирского Государственного Технического Университета. В настоящее время ведется работа по расширению данного программного продукта и по внедрению его в учебный процесс. Расширение данного программного продукта может позволить охватить большой комплекс проводимых исследований в области переходных процессов в электрических машинах.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Пастухов В. В., Шорников Ю. В., Ландовский В. В., Жданов Т. С. Автоматизация

машинных экспериментов с динамическими моделями электромеханических систем // Коллективная монография Автоматизированные электромеханические системы. Новоси-

бирск: НГТУ, 2004. – 276 с.

2.Корнеев К. В. Моделирование электрических машин в MATLAB с применением среды GUIDE // Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. Новосибирск: НГТУ, 2006, часть 3 -245 с.

3.Проектирование электрических машин: Уч. пос. для вузов/ И. П. Копылов, Ф. А. Горяинов, Б. К. Клоков и др.; Под ред. И. П. Копылова. – М.: Энергия, 1980. – 496 с., ил.

взаимодействующих управляющих систем (Рисунок 1):

1.Систему логического управления.

2.Программируемый аппарат задания контроля движения и технологических защит.

3.Систему управления загрузкой скипа.

4.Систему автоматического регулирования скорости, которая поддерживает постоянство скорости подъема сосуда.

5.Систему возбуждения двигателя постоянного тока (подъемного двигателя)

6.Систему управления возбуждением синхронного двигателя.

Одним из наиболее подходящих методов для анализа подобных систем является предлагаемая методика. Данная методика включает в себя следующие этапы:

1) Производится функциональный анализ системы управления, целью которого является выделение отдельных функционально автономных блоков системы.

2) Составляется обобщенный граф работы каждой из подсистем.

3) Составляется детальный граф работы каждой из подсистем, характеризующий переходы подсистем из одного состояния в другое и сигналы событий, передаваемые от одной подсистемы другой.

4) На основе составленных графов и проведенного анализа определяется оптимальный граф.

Ниже представлены графы функционирования основных логических подсистем системы управления подъемной установки, то есть ПАЗК, СЛУ, СУЗС. Точками обозначены состояния подсистем, сплошными линиями – переходы из состояния в состояние, пунктирными линиями – сигналы событий, передаваемые от одной подсистемы к другой.

На рисунке 2 представлен обобщенный граф работы системы автоматики шахтной подъемной установки. На данном графе обозначены следующие состояния ПАЗК: 1) «Не готов» — Устройство работоспособно ожидает команды на переход в режим «Готовность»

2)«Готовность» — Устройство ожидает команды на пуск машины для перехода в режим «Работа» 3) «Работа» — Машина запущена, идет циклическое отслеживание состояния процесса «Подъем» 4) «Авария» — зафиксирован критический сбой, происходит аварийное прерывание процесса «Подъем», цикл подъема сосуда прекращается, система ожидает вмешательства оператора.

Следующей подсистемой является программируемый аппарат задания, контроля движения и технологических защит шахтной подъемной установки. За основу возьмем граф представленный в [1, стр. 116-121] (Рисунок 3).

Рисунок 2 – Обобщенный граф работы системы технологической автоматики ШПУ

Рисунок 3 – Граф работы ПАЗК

На данном графе обозначены следующие состояния ПАЗК: 5) «Не готов», 6) «Готовность», 7) «Работа», 8) «Предаварийное состояние» — зафиксирован некритический сбой в устройстве, цикл подъема может быть завершен 9) «Авария». Режимы работы 5, 6, 7, 9 соответствуют описанию рисунка 2.

Далее составляем граф работы системы автоматики дозаторной (Рисунок 4). Состояния системы автоматики дозаторной можно представить в следующей последовательности:

10) «Ожидание приема скипа».11) «Ожидание загрузки» — скип под загрузкой, система ждет команды на открытие дозаторов. 12) Открытие дозатора 14) «Загрузка» — затвор открыт, наполнение скипа. 15) «Закрытие дозатора» 16) «Готов к отправке» — затвор закрыт, скип заполнен и готов к отправке (передается сигнал 15-27)

На заключительном этапе можно составить граф работы СЛУ с учетом передаваемых в неё сигналов из других подсистем (Рисунок 5).

Рисунок 4 – Граф работы системы автоматики дозаторной

Рисунок 5 – Граф работы системы логического управления ШПУ

21) «Авария» — критический сбой.. 22) «Не готов» — Ожидается включение ВАБ, масляных выключателей и цепи предохранительного торможения (ТП). 23) «МВ» — включение масляных выключателей главных вводов. 24) Проверка готовности систем автоматики 25) Включение ВАБ 26) Сбор цепи ТП. 27) Готовность к отправке. 28) Разрешение работы САР. 29) Ожидание нарастания тока, до тока растормаживания 30) Растормаживание 31) Процесс «Подъем». 32) Разгрузка скипа — переход на узел 27

Использование представлений процессов управления в виде графов и структур позволяет четко отслеживать топологию и структуру взаимодействия каждой подсистемы как части единого целого.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Островлянчик В. Ю., Модзелевский Д. Е. Принципы построения алгоритмических структур систем логического управления современного электропривода. // Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горнотопливной отраслях: Труды Второй всероссийской научно практической конференции / Под. Ред. В.Ю. Островлянчика, П. Н. Кунинина, Новокузнецк, 2004 г. — 253 с.

Использование в вентильных системах полностью управляемых элементов (силовых транзисторов, запираемых тиристоров) позволяет осуществлять работу выпрямителей

врежиме с опережающими углами включения. Основным отличием подобных систем с полупроводниковыми приборами заключается

втом, что мощность, идущая на их выключение, мала по сравнению с однооперационными тиристорами, что позволяет без погрешности рассматривать их как системы с мгновенно действующими ключами. При этих ус-

ловиях проведем в данной статье исследование режимов цепей постоянного и переменного тока m-фазного преобразователя с шунтирующей цепью на вентилях, которые могут выключаться тем или иным способом.

При анализе принимаются следующие допущения: - питание системы осуществляется от сети бесконечной мощности, то есть ее активное и индуктивное сопротивления равны нулю; - включение и выключение вентилей происходит мгновенно и без затрат дополнительной энергии; - падение напряжения на вентилях

можно представить в идее следующего ряда Фурье [2]:

∞∞

=ιср.и + ∑ак sin кν + ∑bк cosкν

к=1 к=1

где ιср.и – среднее значение тока силовых вентилейсистемызапериодпитающегонапряжения;

ιки = ак2 + bк2 - амплитуда к-ой гармоник импульса

тока; ψк=arctg(bк/ак) – фаза к-ой гармоники относительно напряжения сети переменного тока найденногокак

ϕк=-arctg(bк/ак)+νв. (7)

Коэффициенты ряда Фурье ак и bк находятся с помощью интегралов

С помощью выражений (4)-(9) после интегрирования и преобразований можно получить для любого из рассматриваемых режимов работы преобразователя величины соответствующих токов в относительных единицах, которые протекают в различных элементах системы, а также их гармонический состав. Расчетные формулы будут представлять собой функции искомых величин от углов включения и продолжительности включения, в которых характеристики нагрузки (tgθ и ε) можно считать параметрами. Итогом таких вычислений будет выбор элементов преобразователя и расчет его характеристик. Здесь следует заметить, что возможность полного управления вентилями преобразователя (типа IGBT, GTO, IGCT и др.), независимо от способа управления, дает некоторую область углов включения и продолжительность включений, обеспечивающих для данных параметров нагрузки постоянство величины среднего тока. То есть можно, придерживаясь определенного закона управления вентилями, получать наиболее желаемые в каждом конкретном случае энергетические показатели установки.

Исходя из вышеизложенного, можно установить следующий порядок расчета статических параметров режимов рассматриваемых преобразователей на полностью управляемых элементах:

1.Определяется параметр нагрузки tgθ и задается определенный закон изменения углов включения, обеспечивающий требуемые энергетические показатели системы.

2.Задается величина ЭДС в цепи постоянного тока преобразователя, то есть вели-

чина ε.

3. Для данных tgθ и ε, учитывая закон

управления углами включения, находятся границы различных токовых режимов преобразователя.

4. Для ряда углов продолжительности включения силовых вентилей, начиная с нулевого значения, находятся нужные токи и их спектральный состав. При этом для каждой продолжительности включения следует проверять режим работы преобразователя с тем, чтобы в дальнейшем оперировать соответствующими выражениями. В результате такого расчета получаются статические характеристики данного преобразователя с нагрузкой, имеющей определенный tgθ и ЭДС постоянного тока ε.

5. Изменяется величина ЭДС постоянного тока ε и расчет повторяется, начиная с п.3.

По рекомендуемой методике на ЭВМ были рассчитаны соответствующие универсальные кривые в относительных единицах для ряда фиксированных значений параметров нагрузки (tgθ) в предположении, что закон управления углами включения обеспечивает включение очередных вентилей при минимально возможных углах. С помощью данных кривых и таблиц для конкретного привода с известным характером нагрузки нетрудно найти энергетические показатели системы – КПД и коэффициент мощности, а также оценена величина «генерируемой» реактивной мощности емкостного режима.

Полученные результаты расчётов режимов искусственной коммутации являются исходными для расчета режимов мостового выпрямителя в режиме комбинированной коммутации. В этом случае катодная группа вентилей работает в режиме искусственной коммутации, генерируя реактивную мощность емкостного характера, а анодная группа работает в режиме естественной коммутации. Так как катодная и анодная группы вентилей соединены последовательно, то происходит взаимная компенсация этих реактивных мощностей при соответствующем подборе углов управления в каждой группе ошибка здесь возникает лишь при нагрузке близкой к режиму холостого хода преобразователя из-за соизмеримости энергий, поступающих в нагрузку из сети и системы искусственной коммутации.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Булгаков А.А. Новая теория управляемых выпрямителей. – М.: Наука, 1970 – 320 с.

2.Заде Л., Дезоер Ч. Теория линейных систем. Метод пространства состояний. – М.: Наука, 1970 – 703с.

Технологический процесс дозирования сыпучих материалов широко используется в пищевой, строительной и фармацевтической промышленности. Себестоимость продукции зависит от производительности технологического процесса и точности дозирования. Автоматизация процесса дозирования позволяет регулировать производительность и максимально увеличить точность дозирования, что особенно актуально при приготовлении дорогостоящих смесей.

На кафедре «Электропривода и электрооборудования» Томского политехнического университета разрабатывается лабораторный стенд «Система автоматического дозирования сыпучих материалов». На данном лабораторном стенде, студенты специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», будут выполнять лабораторные работы на примере реального решения комплексной автоматизации технологического процесса.

Автоматическая система имеет 3 уровня управления. На верхнем уровне управления располагается персональный компьютер с установленной SCADA системой управления технологическим процессом. На среднем уровне находится микроконтроллер фирмы Fastwel RTU188-BS. Данный контроллер имеет 16 дискретных неизолированных входоввыходов, 16 оптоизолированных входов, 8 аналоговых входов с разрешением 12 бит, два последовательных порта: с интерфейса-

ми RS-232 (порт 0) и RS-485 либо RS-232 (порт 1), флэш-память 512 кбайт, ОЗУ 512 кбайт. Тактовая частота процессора 40 МГц. Контроллер является конструктивно законченным устройством и может устанавливаться на DIN-рейку. Также на среднем уровне находится панель релейной коммутации, которая осуществляет сопряжение порта выходных сигналов контроллера и обмоток силовых контакторов. Контроллер и модули релейной коммутации питаются от блоков пита-

ния LOGO POWER фирмы Siemens на 5 В и на 24 В. На нижнем уровне располагается преобразователь частоты, силовые контакторы управления исполнительными двигателями и датчики с соответствующими устройствами преобразования сигналов.

Функциональная схема автоматической системы дозирования сыпучих материалов представлена на рис.1.

Рис.1 Объектом автоматизации является:

1.Шнековый питатель, со встроенным расходным бункером, управляемый от моторредуктора мощностью 0.75 кВт.

2.Бункер дозатора установленный на 3-х тензо-датчиках веса фирмы «Тензо-М».

3.Задвижка дозатора, управляемая от асинхронного двигателя.

Задание на вес определяется студентом в SCADA системе на персональном компьютере. Цифровой сигнал пропорциональный заданному весу поступает в контроллер на вход программно выполненного регулятора веса. Параметры регулятора веса настраиваются по критерию оптимального управления - получения максимальной производительности при заданной точности дозирования. Выход регулятора веса является заданием на частоту преобразователя и соответственно скорости двигателя шнекового питателя. Также при поступлении сигнала с контроллера, коммутируется цепь контактора в силовой цепи шнекового питателя.

Перемещение материала происходит из расходного бункера в бункер дозатора с помощью шнекового питателя. Для лабораторных целей, в качестве дозируемого материала будет использоваться сухой песок, хотя для научных целей могут быть использованы другие материалы разной влажности, плотности и гранулического состава.

Дозирование материала происходит в бункере дозатора располагаемом на раме. Измерение текущего веса бункера-дозатора осуществляется тремя тензодатчиками типа МК2-1-С3 фирмы «Тензо-М» (г. Москва). Сигналы с тензодатчиков поступают в суммирующий блок, а затем в нормирующий усилитель НУ-420DC, которые находятся в непосредственной близости от датчиков. Здесь сигнал усиливается, гальванически изолируется и нормализуется в стандартный токовый сигнал 4…20 мА. В этом виде информация о весе поступает в контроллер.

Программа регулятора веса написана таким образом , чтобы при приближении текущего веса к заданному частота на выходе преобразователя изменяется плавно от 50 Гц до 3.5 Гц. При приближении частоты к нижней границе, асинхронный двигатель отключается с помощью панели релейной коммутации по сигналу с контроллера.

Один из критериев оптимальности данной системы является точность дозирования. Масса дозируемого материала будет больше на величину массы «падающего столба» даже при остановки асинхронного двигателя. Поэтому нужно конечный этап дозирования делать на пониженной скорости, т.к. масса «падающего столба» прямопропорциональна скорости двигателя и уровню заполнения бункера дозатора.

Программное обеспечение на верхнем уровне разработано в среде Delphi 7 и работает под управлением операционной среды Windows XP. На среднем уровне программное обеспечение реализовано на языке программирования C++ версии 3.11. В качестве операционной системы используется предустановленная дисковая операционная система

FDOS фирмы Fastwel.

Практические исследования можно подтвердить на математической модели в среде моделирования Matlab-7. Имитационная модель данной системы изображена на рис.2.

Рис.2

Регулятор веса представлен пропорциональным звеном, регулятор скорости пропор- ционально-интегральный. Шнековый питатель состоит из пропорционального звена, рассчитанного исходя из геометрических параметров шнека и заданной производительности, и интегрирующего звена имитирующего накопления массы в бункере дозатора. Также в модели шнекового питателя учитывается транспортная задержка.

В модели используется скалярное управление асинхронным двигателем, также как в лабораторном стенде.

Результаты моделирования представлены на рис.3.

Рис.3 Как видно из графиков остановка шнеко-

вого питателя происходит при пониженной скорости, что обеспечивает достаточную точность дозирования.

Лабораторная установка позволит обеспечить цикл лабораторных работ по курсу комплексная автоматизация технологических процессов:

1.Исследование системы автоматического дозирования сыпучих материалов.

2.Изучение SCADA систем для визуализации и контроля технологического процесса.

3.Изучение технических средств автоматизации.

ЛИТЕРАТУРА:

1.В. Букреев, Н.Гусев, М.Нечаев, И.Краснов, Р.Гурьев, С.Кремис

АСУ ТП производства комбикормов на ба-

зе контроллера Fastwel RTU188-BS//СТА №1 ,2006 –с. 74-79.

2.Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. - СПб.: КО-

РОНА принт, 2001.-320 с.

3.Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург.

УРО РАН, 2000. 654 с.

Развитие технологий машинного производства и появление новых высоких и наукоемких технологий связано с повышением точностных параметров технологических процессов. Это обеспечение прецизионности размерной обработки, повышение точности подачи материалов, стабилизации температуры, давления и ряда других параметров. Характерными примерами критических технологий являются мехатроника и нанотехнология.

В машиностроении регулируемость технологических процессов, обеспечение высокой точности и адаптация к изменяющимся условиям эксплуатации реализуется посредством автоматизированного электропривода. Для современного технологического оборудования характерно широкое использование высокоточных электроприводов, характеристики которых во многом определяют технические возможности станков, прокатных станов, прессов, сборочных агрегатов, робототехнических комплексов, медицинского оборудования, следящих систем и многих других машин производственного и специального назначения.

И если ранее считалось, что регулируемый привод является энергетической и кибернетической (в смысле управления) основой машиностроения, то в последние годы основное внимание уделяется интеллектуальным системам с высоким качеством регулирования выходных параметров – прецизионным электроприводам.

Наблюдающийся в последнее десятилетие рост предложения высокопроизводительных вычислительных средств привел к широкому использованию в качестве базовых аппаратных средств управления прецизионными электроприводами специализированных DSP-микроконтроллеров семейства "Motor Control", выпускаемых фирмами "Analog Devices", "Texas Instruments", "Microchip" и рядом других. Правда, назвать такие БИС микроконтроллерами можно с большой натяжкой из-за специфики встроенного набора периферийных устройств. Более строгим для таких устройств является появившейся в литературе термин "Система на Кристалле" (СНК). Применение СНК упрощает процесс создания электроприводов и дает отличные результаты

особенно для электроприводов общепромышленных механизмов. В какой-то степени это соответствует пожеланиям части разработчиков средств автоматизации, поскольку снимает с них проблемы создания аппаратных средств системы управления и сводит поставленную задачу к разработке соответствующих программных средств.

Однако жесткая конфигурация аппаратных средств часто приводит к неоправданному усложнению программного обеспечения и росту требований к возможностям процессорного ядра и ограничениям в выборе возможных принципов управления. При использовании СНК разработчик volens-nolens вынужден ограничиться лишь набором периферии, предусмотренном производителем БИС. А поскольку последние ориентируются на потребности рынка, то при разработке СНК используются методы и средства, которые находят наиболее широкое применение в этой области. Во многом это сдерживает инициативу создателей прецизионных электроприводов, укладывая их разработки в прокрустово ложе известных технических решений. Поэтому в ряде случаев является рациональным применение цифровых систем, не ограничивающих разработчика выбором технических средств управления из прекрасного, но строго определенного набора периферийных устройств.

В рамках синергетической теории управления проблема увеличения точностных показателей работы электропривода решается за счет расширения фазового пространства системы и непосредственного измерения всех ее компонент. Поэтому общепринятым является использование многоконтурных и модальных систем управления на базе аппаратных средств определения внутренних составляющих фазового пространства, таких как токи и напряжения на статорных обмотках двигателей переменного тока. Такой способ построения оправдывает себя в "бессенсорных" электроприводах, основной чертой которых является отсутствие средств непосредственного измерения параметров движения. Однако существует пока еще относительно небольшой, но все более расширяющийся класс устройств, к которым предъявляются жесткие требования в отношении по-

грешности воспроизведения траектории движения механизмов технологических агрегатов и многократной повторяемости параметров движения с широкими пределами регулирования управляемых переменных.

В этом сегменте непосредственное определение параметров движения (положения, скорости и ускорения) является неотъемлемой чертой электропривода, а измерение внутренних переменных состояния системы не представляется условием, необходимым для обеспечения работоспособности системы, которое для своей реализации требует применения дополнительных аппаратных и программных средств. Для восстановления этих переменных посредством наблюдающих устройств вполне достаточно информации о параметрах движения, получаемых с импульсных датчиков положения механизма (ДПМ). Такой подход позволяет полностью отказаться от использования дополнительных измерителей и аналого-цифровых преобразователей, что положительно сказывается на стабильности характеристик и надежности электропривода.

Другим фактором, повышающим эксплуатационные характеристики электропривода, является использование принципа фазовой синхронизации, обеспечивающего высокую достоверность воспроизведения параметров за счет организации управления не по скорости механизма, а по его положению относительно заданного значения. Использование этого принципа позволяет создавать эффективные системы для управления электроприводами с двигателями постоянного и переменного тока Необходимость обеспечения высокого качества управления параметрами движения и робастности системы управления требует применения нелинейных и адаптивных регуляторов. Одним из способов решения этой задачи является использование нечетких регуляторов (НР). Применение таких регуляторов для управления нестационарными и нелинейными объектами показывает их высокую эффективность и в ряде случаев существенные преимущества перед линейными цифровыми регуляторами. Такие бессенсорные импульсно-фазовые электроприводы (БИФП) могут использоваться в технологических установках требующих: стабилизации скорости или текущего положения вала, позиционирования, позиционно-силового управления и синхронно-синфазного движения механизмов многодвигательных агрегатов.

Однако применение этого принципа требует выполнения ряда операций управления над импульсными последовательностями, реализация которых средствами СНК приво-

дит к использованию достаточно искусственных технических приемов, далеко не всегда положительно сказывающих на характеристиках разработанных устройств. Это является мощным сдерживающим фактором широкого распространения импульсно-фазовых прецизионных электроприводов.

Мощным толчком по расширению сферы применения таких электроприводов явилось появление конфигурируемых систем на кристалле (КСНК). Размещение на одном кристалле процессорного ядра и конфигурируемой логической матрицы (CSL) позволяет существенно уменьшить габариты устройства, а главное повысить его помехозащищенность и надежность. Кроме того, важным преимуществом КСНК является высокая гибкость формирования набора внешних устройств с различными алгоритмами работы. Такие системы имеют один существенный недостаток с точки зрения традиционного подхода к проектированию замкнутых электроприводов – отсутствие встроенных аналого-цифровых преобразователей. Однако при принятой концепции построения БИФП их применение не является необходимым.

Разработанный на базе вышеизложенных принципов построения бессенсорный им- пульсно-фазовый электропривод базируется на КСНК выпускаемой фирмой "Triscend" ("Zilogic Semiconductor"). Регулятор выполнен на базе быстродействующего (10 MIPS) ядра TURBO52, связанного многоразрядной шиной CSI с программируемой логической матрицей, обеспечивающей взаимодействие с узлами технологического агрегата. При этом функции CSL не ограничиваются только этими задачами. Её наличие позволяет существенно повысить быстродействие системы за счет выполнения ряда вычислительных операций аппаратными средствами. Так средствами программируемой логики реализуются функции цифрового сигнального процессора. Решение этой задачи при использовании встроенного в кристалл блока прямого доступа к памяти (DMA) позволяет существенно ускорить выполнение функций управления электроприводом, связанных с реализацией цифровых рекурсивных фильтров достаточно большой размерности. Для электроприводов переменного тока характерно использование преобразования Парка-Кларка, обеспечивающего взаимодействие систем координат двигателя и регулятора. Чисто программная его реализация требует выполнения достаточно трудоемких вычислительных операций и связано с относительно большими затратами времени. При использовании КСНК выполнение этих преобразований может быть выполнено аппаратными средствами. Все это

Электропривод широко используется во всех отраслях народного хозяйства, не исключая и химическую промышленность. Это один из самых энергоемких потребителей и преобразователей энергии.

Теория регулируемого электропривода, насчитывает уже не один десяток лет, постоянно совершенствуется вместе с совершенствованием конструктивных решений. Особенно интенсивное развитие она получила в последнее время, благодаря усовершенствованию традиционных и созданию новых силовых управляемых полупроводниковых приборов, интегральных схем, развитию цифровых информационных технологий и разработке разнообразных систем микропроцессорного управления.

Вхимической промышленности, больше чем в какой-либо другой, требуется автоматизация производства, так как технологические процессы весьма сложны, отличаются быстротой протекания, высокой чувствительностью к нарушениям установленного режима, вредностью для здоровья людей, взрыво- и пожароопасностью. Во многих производствах используются высокие давления и температуры, создающие дополнительные трудности управления производством и опасность для обслуживающего персонала.

Вданной работе разрабатывается электропривод сканирования уровня вещества в

объекте, который может быть использован в химической промышленности для определения силы ионизирующего излучения.

Разработка производится на базе системы используемой в составе технологического оборудования СХК. На Радиохимическом заводе в составе Сибирского химического комбината используется система сканирования для определения уровня ионизирующего излучения, специализированная для работы в агрессивных средах. Работа системы в целом осуществляется электроприводом с двигателем постоянного тока. Сканирование объекта ведется периодически. Применение данной системы позволяет ограничить доступ рабочего персонала на объект, тем самым оградить людей от влияния опасных для жизни излучений [1].

Данная система состоит из следующих элементов: датчик (зонд), измерительные приборы, электропривод, содержащий двигатель постоянного тока, редуктор и пусковой рубильник. Сканирующий зонд крепится тросом на вал двигателя. Двигатель крепится на верхней части объекта, подлежащего сканированию. Панель системы управления находится на расстоянии, обеспечивающем защиту персонала от воздействий агрессивной среды.

Процесс сканирования заключается в следующем. Сначала включается измери-

тельная аппаратура, затем запускается двигатель, одновременно фиксируются показания сканирующего зонда, который начинает опускаться в объекте. После прохождения зондом заранее определённой длины пути, снятие показаний зонда прекращается, и он возвращается в исходное состояние. Но в данной системе существует ряд недостатков. Существенный недостаток – наличие в двигателе щёточно-коллекторного узла и редуктора, который снижает надёжность, увеличивает момент инерции, создаёт радиопомехи, взрывоопасность и т.д. Так же, существует проблема старения троса, вследствие чего происходит искажение сигнала от датчика.

Создаваемые двигателем помехи отрицательно влияют на показания сканирующего зонда, сигнал может исказиться на столько, что будут сделаны неправильные выводы, что может привести к аварии на производстве. Взрывоопасность в химическом производстве абсолютно неприемлема. Снижение надёжности ведёт к частым ремонтным процедурам и техническому обслуживанию.

Необходимость в проведении данного рода работ связана с потребностью внедрения современных и качественно новых методов контроля и диагностики в химическую промышленность.

В результате обобщённого анализа систем сканирования, их достоинств и недостатков, а также с учётом конкретных требований к будущей системе, была синтезирована система сканирования уровня вещества в объекте. Система состоит из следующих элементов:

•барабан;

•синхронный двигатель;

•преобразователь частоты;

•компьютер;

•нагрузочный трос;

•капсула с датчиком;

•полупроводниковый датчик;

•объект;

•направляющая трубка;

•блок оцифровки сигнала;

•информационный кабель

1.Барабан представляет собой полый цилиндр, в котором размещается электродвигатель, преобразователь частоты и блок оцифровки сигнала от вала двигателя, для мониторинга положения вала в любой момент времени.

2.Проектируемый электродвигатель относиться к классу синхронных машин. Предполагается спроектировать его таким образом, чтобы избежать использования в системе редуктора. Для этого были приняты следующие параметры:

•Частота вращения вала двигателя n=2-5 об/мин, с поддержкой постоянного момента на выходном валу М=2 Н·м;

•Число пар полюсов 2р=18;

•Число стержней z=27;

•Диаметр D=105 мм;

•Ток статора I=2А;

•Длина вала двигателя L=100мм.

3.Блок оцифровки сигнала представляет собой устройство, обеспечивающее преобразование дискретных и аналоговых сигналов с датчиков положения на валу двигателя

вцифровые сигналы, передаваемые на компьютер или контроллер. Передача данных осуществляется по интерфейсу RS-485.

4.В качестве преобразователя частоты был использован высокопроизводительный и малошумный инвертор серии 4FVR-E11S-4EN фирмы – производителя Fuji Electric. Он предназначен для преобразования частоты трехфазной синхронной машины и является автономным инвертором напряжения

Работа системы управления осуществляется следующим образом: с блока ЭВМ через блок преобразователя интерфейсов сигнал о включении электропривода поступает на устройство преобразования частоты. После начала работы электропривода, по достижении капсулой критической точки (дна или поверхности объекта), дискретный сигнал с концевых выключателей через устройство ввода дискретных сигналов (УВ дискрет.) системы сканирования, поступает на ПЧ и в определенный момент времени, для обеспечения надежности работы системы осуществляется остановка работы привода. Далее осуществляется реверс двигателя, и движение капсулы начинается в обратном направлении.

В управлении системой используется универсальный логический модуль LOGO!. Данное устройство имеет как аналоговые, так

идискретные входы. Логические модули LOGO! являются компактными функционально законченными универсальными изделиями. Они предназначены для построения простейших устройств автоматики с логической обработкой информации. Алгоритм функционирования модулей задается программой, составленной из набора встроенных функций. Программирование модулей LOGO!Basic может производиться с их клавиатуры без использования дополнительного программного обеспечения.

В качестве датчика в системе сканирования используется сцинтилляционный детектор ионизирующего излучения (ИИ) на основе фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) из материала NaJ(Tl).

В основу работы сцинтилляционных детекторов положена способность ряда ве-

ществ (сцинтилляторов) испускать видимое (сцинтилляции, вспышки) излучение под воздействием заряженных частиц. Кванты света при этом поглощаются фотокатодом с испусканием электронов (фотоэффект), которые затем с помощью ФЭУ преобразуются в электрический сигнал, по величине которого и скорости счета импульсов судят о мощности дозы или плотности потока ИИ.

Сам сцинтилляционный детектор помещается в светонепроницаемый корпус. В качестве сцинтилляторов используются неорганические и органические кристаллы, пластмассы и жидкости, инертные газы и их смеси.

Проектирование электродвигателя является наиболее важной задачей в этой работе. При проектировании планируется использовать прикладной пакет программ MatLab, в котором уже реализована методика параметрического и энергетического расчета подобных электрических машин.

Применение частотно-регулируемого ЭП обуславливается, прежде всего, высокими показателями надежности, плавным регули-

рованием скорости в широком диапазоне в обе стороны от естественной характеристики. При этом получаемые характеристики обладают высокой жесткостью.

В результате выполнения работы должен быть разработан электропривод сканирования уровня гамма-излучения в объекте, позволяющий отслеживать распределение ионизирующего излучения в агрессивной среде.

ЛИТЕРАТУРА:

[1]Автоматизированные контрольноизмерительные приборы для химических производств: Уч. пос. для техн. спец. вузов./ М.В.Кулаков, С.И.Щепкин. – М.: Машгиз, 1961.-548 с.: ил.

[2]Садовский Л.А. Перспективы применения новых типов двигателей в современных регулируемых и следящих электроприводах //

Приводная техника.-2003.-3.- С.31-39.

[3]Электромашинные устройства автоматики: Учебник для вузов / Ю.А.Сабинин. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1988.-408 с.: ил.

В настоящее время всё большую долю рынка завоевывает электропривод переменного тока, а именно асинхронные, синхронные и вентильные электроприводы переменного тока с преобразователем частоты. Вентильным двигателем называется устройство, состоящее из электродвигателя, управляемого преобразователя частоты в функции от положения ротора двигателя.

Данная работа посвящена разработке модели трёхфазного вентильного двигателя, обладающего свойством живучести.

Согласно ГОСТ 27.002-89 под понятием «живучесть» понимается свойство объекта, состоящее в его способности противостоять развитию критических отказов из дефектов и повреждений при установленной системе технического обслуживания и ремонта, или свойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, не предусмотренных условиями эксплуатации, или свойство объекта сохранять ограниченную работоспо-

собность при наличии дефектов или повреждений определенного вида, а также при отказе некоторых компонентов.

В практике существует ряд установок, в которых необходимо сохранить живучесть и продолжать движение, несмотря на выход из строя одной из фазных обмоток двигателя или вентилей преобразователя. Например, электропривода, работающие в экстремальных условиях – в космосе, авиации и т.д. Обычно применяют резервирование, Это увеличивает стоимость, уменьшает эффективность и приводит к недоиспользованию ресурсов. Однако существует возможность работы трехфазного электропривода в двухфазном режиме при обрыве одной из фаз двигателя или выхода из строя одного из вентилей ПЧ [1].

Для работы двигателя в аварийном режиме необходимо обеспечить с помощью микропроцессорной системы управления ВД с питанием каждой обмотки фазы отдельно. Это позволяет

промышленностью ограничителях грузоподъёмности для кранов мостового типа в основном используются методы непосредственного измерения механических напряжений, возникающих от действия перемещаемого груза (прямые методы). Оснащение таким ограничителем требует внесения изменений в металлоконструкцию крана, что повышает стоимость оборудования, а внешние датчики силы существенно уменьшают надежность ограничителя, вследствие их отказов.

В настоящее время для используемых в промышленности нерегулируемых асинхронных крановых электроприводов перспективным является разработка ограничителя грузоподъемности с использованием современных программируемых микроконтроллеров и косвенных методов измерения массы поднимаемого груза на основе информативных параметров асинхронного двигателя. Наиболее удобным информативным параметром асинхронного двигателя зависящим от массы поднимаемого груза является частота вращения вала двигателя [2].

Предложен новый подход определения частоты вращения вала двигателя по спектральному анализу (преобразование Фурье) вибраций станины двигателя. Частотный анализ вибраций двигателя широко используют в области диагностики различных дефектов двигателя (повреждение подшипниковых узлов, дисбаланс, расцентровка валов, резонанс) [3]. С помощью частотного анализа в ограничителе грузоподъемности можно непрерывно определять частоту вращения вала кранового двигателя, используя акселерометр, который крепится или на станине асинхронного двигателя или на опорной плите. Сигнал с выхода акселерометра подвергается спектральному анализу, из которого выявляется пиковое значение амплитуды сигнала, соответствующее частоте вращения вала двигателя.

Установка акселерометра на неподвижную часть электрического крана – на опорную плиту, или на станину двигателя позволяет определить частоту вращения двигателя на неподвижной части кранового двигателя, что облегчает монтаж и повышает надежность ограничителя грузоподъемности в целом.

Для проверки работоспособности предложенного способа был проведен эксперимент с использованием двигателя постоянного тока со встроенным тахогенератором марки PIVT 6-25/3. На корпусе двигателя был закреплен акселерометр (интегральный датчик ускорения) фирмы Analog devices Inc. марки ADXL202. Затем при работе двигателя на максимальной скорости 17 об/с и при скорости 9 об/с был сохранен сигнал, снимаемый с акселерометра, на компьютере. После спектрального анализа в программном пакете WinПОС были получены зависимости значений амплитуд An гармоник колебаний станины двигателя (нормированных в пределах 0..1) от частоты колебаний двигателя f (Гц), которые представлены на рис. 1.а) и рис. 2.а). Из рисунков видно, что частота, которой соответствует пик амплитуды колебаний двигателя An, составляет 17 Гц для рис.1.а) и 9 Гц для рис.2.а), что будет соответствовать частоте вращения вала двигателя n=17 об/с и n=9об/с. Это было подтверждено показаниями встроенного тахогенератора. Зависимости частоты вращения вала двигателя (сигнал тахогенератора) nтг от времени t представлены на рис. 1.б) и рис. 2.б), откуда следует, что nтг=17 об/с и nтг=9 об/с соответственно.

Т.к. данный эксперимент проводился на хорошо сбалансированном двигателе малой мощности с высококачественными подшипниками, то можно считать, что частота вращения вала двигателя, выявленная из сигнала виброграммы соответствует значению показания тахогенератора, поэтому данный метод можно использовать в ограничителе грузоподъемности электрического крана.

Кроме того, использование данного метода позволяет вести и диагностику механических узлов кранового электропривода, редуктора, тормозного устройства, двигателя, и т.д. При расширении диапазона спектра виброграммы до десятков кГц [4] можно выявить дефекты подшипникового узла кранового двигателя, которые являются основными при отказе двигателей [3]. В области низких частот виброграммы (единицы Гц) можно выявить дефекты, связанные с началом разрушения металлоконструкции электрического крана. Таким образом, непрерывная вибродиагностика выявления различных дефектов в основных узлах электрического крана позволяет повысить его безопасность.

Выводы. Предложен и экспериментально проверен способ определения скорости вращения двигателя по виброграммам станины двигателя без датчика скорости, позволяющий определить с достаточной точностью частоту вращения вала двигателя и вычислить массу поднимаемого груза. Установка

акселерометра, жестко закрепленного на станине двигателя, повышает надежность ограничителя грузоподъемности и позволяет непрерывно вести диагностику подшипникового узла приводного двигателя и выявить начало разрушения металлоконструкции крана.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ 10- 382-00).- М.: ПИО ОБТ, 2000.- 268 с.

2.Дементьев Ю.Н., Однокопылов Г.И., Однокопылов И.Г., Асинхронный электропривод кранового механизма с микроконтроллерным ограничителем грузоподъемности // Изв. Вузов. Электромеханика, №3, 2006, с.: 49-53.

3.Шевчук В.П. Обеспечение работоспособности электрических машин в горнодобывающей промышленности: Автореф. дис. на соиск. учен. степени канд.техн.наук. Томск, 2005. Томский политех. ун-т.

4.http://www.vibration.ru.

ми. Последние имеют наибольшую перспективу при разработке высокоточных позиционных систем.

Математическое описание емкостных микродвигателей основано на законах электромеханического преобразования энергии, теории упругости и электростатики.

В состав микросистем входят упругие элементы, в которых внешние воздействия различного рода приводят к деформации и изменению их потенциальной энергии. Далее эти изменения в микросистемах могут использоваться различным образом. К настоящему времени имеется несколько основных типов упругих элементов, которые получили широкое практическое применение. Применимость того или иного типа упругих элементов в значительной мере определяется технологией их изготовления и соответствием основным идеям технологии микросистемной техники.

Упругие элементы балочного типа. Уп-

ругие элементы этого типа обычно представляют собой прямоугольную кремниевую балочку, жесткозащемленную с одной стороны

(рис. 1).

Рисунок 1 - Консольно-защемленный упругий элемент балочного типа: 1 — область защемления, 2— упругий элемент

Двухопорные упругие элементы ба-

лочного типа. Балочные элементы могут иметь и две области защемления. Схема нагружения таких элементов приведена на рис. 2.

Рисунок2 - Схеманагруженияупругого элемента с двумяобластямизащемления

Упругие элементы мембранного типа.

Упругие элементы данного типа представляют собой тонкую монокристаллическую пластинку, жесткозащемленную по контуру (рис. 3).

Рисунок 3 - Виды упругих элементов мембранного типа: 1 — кольцо жесткости, 2— мембрана, 3—жесткий центр

Торсионные зеркала. Торсионные зер-

кала представляют собой тонкую кремниевую пластинку, прикрепленную с помощью тонких полосок (торсионов) к рамке-основанию. Вся конструкция — это единый монокристалл кремния (рис. 4).

Рисунок 4 - Схема торсионного зеркала: 1 — рамка-основание, 2— микрозеркало, 3— торсионные подвески, 4— управляющие электроды

Упругие элементы гребенчатого типа.

Эти упругие элементы представляют собой систему двух гребенчатых электродов, отделенных друг от друга небольшим воздушным зазором. Один из электродов неподвижен, а другой может перемещаться, так что расстояние между электродами может изменяться при возникновении электростатического взаимодействия (рис. 5).

Рисунок 5 - Упругий элемент гребенчатого типа: 1 — области закрепления гребенчатых структур, 2— неподвижные электроды, 3— подвижные электроды

При создании микромеханических датчиков давления необходимо обеспечить требуемые значения таких параметров, как верхняя граничная частота fгр и допустимая не-

равномерность амплитудной частотной характеристики ε f для широкополосных датчи-

ков или время установления tуст (ε%) и до-

пустимое значение относительного выброса δ переходной характеристики для импульсных датчиков (датчиков ударных волн). Поэтому необходимо иметь возможность их оценки уже на этапе проектирования.

Оценить эти параметры можно, используя динамические характеристики микромеханической системы. В принципе под динамической характеристикой системы можно понимать любое соотношение, заданное аналитически, графически или в виде таблицы, кото-

рое позволяет рассчитать поведение системы во времени. Наиболее часто в качестве динамической характеристики используются дифференциальные уравнения, записанные в различной форме. Проведем моделирование передаточной характеристики полупроводникового чувствительного элемента датчика давления с учетом упругих свойств материала мембраны и потерь за счет внешних и внутренних факторов. В качестве мембраны рассмотрим прямоугольную жесткозащемленную пластинку. Передаточную характеристику чувствительного элемента найдем в результате решения дифференциального уравнения, описывающего колебания тонкой пластинки

где ρ – плотность материала пластинки; μ

– коэффициент, характеризующий затухание под действием внешних факторов; μ1 – коэффициент внутреннего трения (по гипотезе вязкого трения); q(x, y, t) – интенсивность внешней нагрузки; оператор

Здесь ω0 - собственная частота колебательной системы, 0.5 h - декремент затухания, Q

- добротность, F (x, y) =U0 (x)V0 ( y) . Обобщенная частотная характеристика в

этом случае может быть представлена в виде

АЧХ

ФЧХ

Динамические характеристики рассматриваемой системы будут иметь вид (рис. 6).

Dij – жесткости пластинки при изгибе;

W=W (x, y,t) - прогиб пластинки. [2]

Врезультате решения по методу Бубнова

–Галеркина и с учетом некоторых допущений передаточная функция для тонкой жесткозащемленной пластинки может быть представлена в виде передаточной функции колебательной системы второго порядка. Для таких систем передаточная функция имеет вид

Она зависит от трех параметров: коэффициента усиления k = (m ω02 )−1, постоянной

времени T = ω0−1 и коэффициента демпфиро-

Рисунок 6 – ЛАЧХ и переходные процессы

В результате исследований было выяснено, что на динамические характеристики микроэлектромеханической системы влияют геометрические размеры пластинки и величина добротности.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Дятлов В.Л., Коняшкин В.В., Потапов Б.С., Фадеев С.И. Пленочная электромеханика. – Новосибирск: Наука, 1991. – 247 с.

2.Гридчин В.А., Драгунов В.П. Физика микросистем: Учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. — 416 с. — (Серия «Учебники НгТУ»).

Электрохимические железные покрытия имеют недостаточно высокую микротвердость, появление микротрещин при увеличении толщины покрытия и недостаточную устойчивость к трению.

Добавление в электролит порошка корунда (окись алюминия Aℓ2O3) позволяет получать более качественные покрытия. Твердые частицы окисла (микротвердость корунда 2225 ГПа) увеличивает износостойкость электрохимических железных покрытий при работе сопряженных деталей в смазке, при сухом трении и значительно уменьшает задиры трущейся поверхности.

Процесс осуществляется в хлористых, сернокислых, и смешанных электролитах. Наиболее широкое применение получили хлористые электролиты, отличающиеся высокой концентрацией солей, интенсивностью наращивания осадка и возможностью получения покрытий большей толщины.

В состав электролита входит, хлористое железо FeCℓ2 700 г/л, окись алюминия (корунд М5) Aℓ2O3 50-75 г/л, плотность тока 20-25

А/дм2 , температура электролита составляет

40 0С.

Применение композиционных электрохимических покрытий железо-корунд уменьшает количество трещин в покрытии. Положительное действие частиц корунда особенно заметно в условиях образования хрупких покрытий (низкие температуры и высокие плотности тока). Природа этого явления может быть объяснена тем, что реализация внутренних напряжений растяжения, свойственных электролитическому железу, происходит вокруг частиц второй фазы покрытия.

Рисунок 1. Влияние концентрации окиси алюминия на скорость износа покрытия и сопряженного с ним чугуна при работе в мосле, при удельном давлении 1,5 МПа.

1- износ покрытия, 2- износ сопряженного чугуна

Композиционные электрохимические покрытия железо-корунд обладают высокой износостойкостью и в то же время не чувствительны к ударным нагрузкам, т.е. нехрупкие. Получить такое покрытие позволяет сочетание пластической металлической матрицы и твердых частиц оксида. Твердые частицы в условиях всестороннего обжатия также могут проявлять признаки пластичности. С увеличением концентрации частиц в покрытии увеличивается его износостойкость, которая достигает максимума при достаточном количестве частиц для восприятия нагрузки, а объем металлической матрицы (связки) еще настолько велик, что в состоянии удерживать частицы от выкрашивания. С дальнейшим увеличением концентрации частиц в покрытии, а следовательно, с уменьшением объема металлической связки частиц в покрытии становится так много, что они начинают соприкасаться, уменьшая до минимума влияние матрицы на прочность композиции. При чрезмерной концентрации частицы выкрашиваются даже при незначительных нагрузках, так как в композиционные покрытия они химически не связаны с матрицей, а существует только механическая связь. Выкрашиваясь, частицы в большом количестве попадают в зону трения, резко увеличивая износ. При большой концентрации частиц в покрытии прочность материала композиционные покрытия будет недостаточна, поскольку металлическая связка не будет выполнять своих функций.

Рисунок 2 - Влияние удельного давления на скорость износа композиционных электрохимических покрытий на основе железа и сопряженной сними колодки при работе в мосле.

1- сталь 40Х, 2- чистое электролитическое железо, кривая 3- железо-дисульфид молибдена 6 г/л, 4- железо-карбид титана 50 г/л, 5- железо-корунд 50-75 г/л

Твердые частицы окислов увеличивают износостойкость электролитических железных покрытий при работе сопряженных деталей в смазке загрязненной абразивными частицами. Покрытия железо - корунд, полученные из электролита с концентрацией добавки 50-100 г/л, при удельном давлении 1,5 МПа, износостойкость больше в 6,5 - 7,5 раза, чем чистое электролитическое железо. Износ чугунной буксы при этом уменьшился с 2,8 до 1,9 мг/ч. На рисунке 1 демонстрирует влияние концентрации окиси алюминия на скорость износа покрытия и сопряженного с ним чугуна. Опыты, проведенные при более высоких удельных давлениях (25; 50; 75 МПа), позволили выяснить, что оптимальной износостойкостью в данных условиях трения обладали покрытия, полученные из электролитов с 50 - 75 г/л Aℓ2O3, у которых при нагрузке 25-50 МПа износостойкость была в 28 - 45 раза выше износостойкости чистого электролитического железа. Износ сопряженной с ними чугунной буксы был несколько меньше или соответствовал износу буксы, сопряженной с чистым железом. Влияние удельного давления на скорость износа композиционных электрохимических покрытий на основе железа представлена на рисунке 2.

Исследование износа покрытий при сухом трении показало большие преимущества композиционных электрохимических покрытий с окисью алюминия перед другими видами покрытий и чистым электролитическим железом рисунке 3. Так, при удельном давлении 8,1 МПа скорость износа чистого электролитического железа составляла 91 мг/ч, осадков железо - карбид бора - 29,4 мг/ч, а осадков железо - окись алюминия (50-75г/л) 5 мг/ч.

Схватывание и катастрофический износ мягких (микротвердость 4,5 ГПа) покрытий железо - карбид титана наступали уже на первых минутах работы при 4,0 МПа (рис.3, кривая 1). Первые признаки схватывания твердого электролитического железа (микротвердость 5,8 ГПа), заключающиеся в колебании момента трения, наступали при 5,5 МПа (рис.3, кривая 3). Износ буксы при этом резко возрастал. Возможно, вследствие абразивного воздействия диспергированных частиц чугуна возрастал также износ покрытия. Но имевшийся на поверхности покрытия бурый налет окислов способствовал предотвращению интенсивного схватывания и задира поверхностей.

Рисунок 3. Скорость износа композиционные электрохимические покрытия на основе железа при сухом трении

1- железо-карбид титана 50 г/л, 2- железодисульфид молибдена 6 г/л,

3- чистое электролитическое железо, 4- железо-карбид бора 100 г/л,

5- железо-корунд 50-75 г/л Электролитическое железо и композиционные электрохимические покрытия на основе железа по истечению 20 минут сухом трении с сопряженной чугунной обкладкой, при удельном давлении 15 МПа, на поверхности покрытия появлялись задиры. Что приводило к значительному износу покрытия и сопряженной поверхности. Композиционное покрытие железо-корунд при сухом трении и удельном давлении 25 МПа не образовывало зади-

ров.

Вывод: Исследования износостойкости композиционных электрохимических покрытий на основе железа, полученных из хлористого электролита с добавкой порошка корунда, показали, что при наличии 4-8% (массы) включений износ покрытии снижается более чем в 4-5 раз, а коэффициент трения-с 0.1 до 0.02. Оптимальные по износостойкости и пластичности покрытия, имеющие наибольшую область когерентного рассеяния, содержали 6-1% (масс.) корунда. Такие покрытия рекомендованы для производственного использования в целях восстановления и упрочнения деталей электрических машин. Отмечается

При изготовлении, испытании и эксплуатации коллекторных электрических машин возникает необходимость проводить комплексные исследования поведения коллекторов и колебаний щеток при высоких скоростях вращения, поскольку щеточно-коллекторный узел во многом определяет качество работы и срок службы машины в целом.

Для динамического контроля профиля коллекторов широкое применение получил бесконтактный метод электромагнитного зондирования. Известные приборы, предназначенные для вышеупомянутых измерений, контролируют зазоры между датчиком и контролируемой поверхностью и позволяют измерять общие биения коллектора и амплитуды вибрации элементов щеточного узла. Общим недостатком этих устройств является то, что зазоры между датчиком и пластинами коллектора определяются не только деформацией коллектора, но и его радиальным перемещением и вибрацией в направлении коллектора.

Кроме того, в процессе измерений возникают температурная погрешность, погрешность, обусловленная различием удельных сопротивлений поверхностного слоя коллекторных пластин (в том числе и из-за влияния температуры), погрешность, связанная с неидентичностью установки датчиков в процессе тарирования и в процессе измерения на реальном объекте.

В данной работе рассматривается аппаратнопрограммный комплекс (АПК), который позволяет минимизировать выше названные погрешности, а также выделять из измеренного сигнала паразитные составляющие.

Структурная схема АПК представлена на рисунке 1. Комплекс состоит из следующих основных блоков:

-профилометр;

-системная плата;

-модуль аналогово-цифрового преобразования (АЦП);

-модуль управления электродвигателем (ЭД);

-модуль синхронизации;

-персональный компьютер (ПК).

Как видно из схемы АПК, представляет собой многопроцессорное устройство, построенное по модульному принципу. Системная плата является элементом, координирующим работу всех модулей, входящих в состав комплекса. На системной плате также размещен драйвер шагового двигателя (ШД), который используется для перемещения токовихревого датчика профилометра с точностью 1,25 мкм.

Рис. 1. Структурная схема программноаппаратного комплекса

Основным модулем АПК является модуль АЦП. Этот элемент комплекса обладает следующими возможностями:

- прием и передача данных по интерфейсу RS-232 со скорость до 120 Кбит/с и по интерфейсу USB со скоростью до 6 Мбит/с;

ме. Таким образом, оператор задает лишь параметры измерений и получает профилограмму, в которой погрешности минимизированы.

Еще одним немаловажным достоинством АПК является возможность проводить непре-

зависимости от количества выборок, частоты вращения коллектора, количества оборотов, которые необходимо оцифровать;

- непрерывная оцифровка сигнала. Среди режимов работы микроконтролле-

ра два режима приема/передачи данных (по интерфейсам USB и RS-232) и два режима оцифровки сигнала. В первом режиме - режиме непрерывной оцифровки сигнала максимальная частота дискретизации составляет около 400 КГц. Во втором режиме, когда данные с АЦП сохраняются в памяти блока цифрового преобразования сигнала, максимальная частота дискретизации составляет 1 МГц, однако в отличии от первого режима, число выборок ограничено 15000. Таким образом, в зависимости от задачи, можно выбирать режим, либо с максимальной частотой дискретизации, либо с неограниченным количеством выборок.

Все модули АПК могут работать, как в составе комплекса, так и автономно. Кроме того, системная плата имеет слоты расширения, что позволяет добавлять новые функциональные модули. Таким образом, при установке нескольких модулей АЦП, АПК становиться многоканальным.

ПК предназначен для управления работой аппаратной части комплекса, приема результатов измерений и их математической обработки. Обмен данными возможен, как по последовательному интерфейсу RS-232, так и по интерфейсу USB. Для этой цели в среде программирования Borland Delphi 7.0 была разработана программа, которая позволяет задавать параметры измерений и сохранять экспериментальные данные.

Несомненным преимуществом разработанного АПК является реализация методики базовой коррекции [1], позволяющей устранить погрешности, обусловленные неодинаковыми удельными электрическими сопротивлениями ламелей и неточностью ориентации датчика относительно измеряемой поверхности. Расчет коэффициентов базовой коррекции, перемещение токовихревого датчика, проведение серий измерений может быть осуществлено в автоматическом режи-

оборотов на скорости вращения 19000 об/мин. На рисунке 2 показана часть этой профилограммы, из которой видно, что радиальные перемещения и вибрации в направлении коллектора оказывают значительное влияние на измеренный профиль, это подтверждается наличием низкочастотных составляющих в спектре (рис. 3).

Номер ламели

Рис. 2. Профилограмма профиля коллектора

Кроме того, в спектре присутствуют составляющие, связанные с геометрической формой коллектора, которые проявляются на частотах кратных частоте вращения fВР. Это гармоники профиля, определяемые эксцентриситетом коллектора (частота fВР), овальностью (частота 2fВР), трехгранностью (частота 3fВР) и т.д.

Рис. 3. Спектрограмма профиля коллектора

Основными причинами появления в спектре низкочастотных составляющих являются дефекты подшипникового узла. Численные значения частот этих составляющих зависят от соотношения геометрических размеров подшипника и оборотной частоты вращения ротора механизма.

Необходимыми для будущего инженера навыками являются навыки по исследованию и настройке электроприводов (ЭП). Для приобретения этих навыков студенты старших курсов специальности «Электропривод» в ряде дисциплин изучают теоретически, а затем и практически реально действующие ЭП на лабораторных стендах. ЭП унифицированные комплектные трёхфазные реверсивные постоянного тока серии ЭПУ1-2-….П предназначены для широкого применения в станкостроении и других отраслях промышленности.

Электропривод представляет собой устройство управления с обратной связью по скорости двигателя и диапазоном регулирования скорости двигателя до 1:10000. Электропривод осуществляет плавное регулирование скорости электродвигателя вниз от номинальной путем изменения напряжения на якоре при постоянном напряжении возбуждения. При таком способе регулирования сохраняется постоянный момент на валу электродвигателя.

Силовая схема состоит из силового согласующего трансформатора, двух управляемых выпрямителей и высокомоментного двигателя с встроенным тахогенератором. В состав СУ ЭПУ 1-2-…..П входят: регулятор скорости (РС), нелинейное звено, переключатель характеристик, управляющий орган, система импульсно-фазового управления (СИФУ), функциональный преобразователь, узел зависимого токоограничения, логическое устройство и блок защит.

СУ выполнена одноконтурной с одним ПИ-регулятором скорости. На входе РС сум-

мируются сигналы задания и обратной связи по скорости (с тахогенератора). Затем сигнал с регулятора скорости проходит через нелинейное звено, предназначенное для улучшения динамических характеристик привода при работе в области прерывистых токов. Затем сигнал управления поступает на переключатель характеристик и поступает в СИФУ.

Для ограничения максимального тока двигателя введен узел зависимого токоограничения, который обеспечивает ограничение тока якоря на заданном уровне «токовая отсечка» и зависимое токоограничение в функции скорости вращения.

Функциональный преобразователь ЭДС предназначен для линеаризации нелинейной регулировочной характеристики тиристорного преобразователя в режиме непрерывного тока.

Логическое устройство осуществляет раздельное управление силовыми тиристорными комплектами преобразователя.

Для предотвращения аварийных ситуаций предусмотрен блок защит. При их срабатывании осуществляется блокировка регулятора и управляющих импульсов СИФУ.

В данной работе на основании данных о параметрах системы был проведён расчёт параметров силовой цепи, затем определена область существования электромеханических характеристик электропривода.

Методика синтеза одноконтурных структур тиристорных регулируемых электроприводов (РЭП) постоянного тока изложена в [1].

Структурная схема одноконтурной линеаризованной САУ РЭП приведена на рис. 1, где приняты следующие обозначения:

Фильтр - фильтр на входе электропривода, оптимизирующий реакцию контура скорости на управляющее воздействие, с передаточной функцией в общем случае

W(p)ф = Т1р +1 ;

Т2 р +1

ПИ-РС - регулятор скорости пропорционально - интегрального типа с передаточной функцией

W(p)рс = Крс Трср+1.

Трср

Для расчёта переходных процессов проведён синтез линеаризованной САУ РЭП по структуре 2а по методике Поздеева. По результатам синтеза определены значения коэффициента усиления и постоянные времени регулятора скорости и фильтра на входе РЭП и коэффициенты обратных связей по скорости и току. На ЭВМ рассчитаны ЛАЧХ и ЛФЧХ замкнутого контура положения и определены показатели быстродействия: полоса пропускания по модулю и по фазе.

Исследования динамических свойств САУ РЭП, структурная схема которой представлены на рисунке 1, были проведены на ЭВМ в программной среде MATLAB 7[2]. Разработана имитационная модель нелинейной САУ

РЭП, показанная на рисунке 2 и учитывающая следующие нелинейности: ограничение на выходе РС и устройство зависимого от скорости токоограничения (UZTO).

В структуре на рисунке 2 для упрощения и наглядности несколько элементов, на которых реализуется узел зависимого токоограничения, объединены в подсистему UZTO.

Исследования проводились по изучению влияния на показатели качества САУ РЭП величины и формы сигнала задания и момента нагрузки.

По результатам исследований сделаны следующие краткие выводы:

•для отработки без перерегулирования по скорости для средних и больших заданий необходимо принять адаптивный регулятор скорости.

•в линеаризованной системе ожидаемые показатели качества согласно методике Поздеева в целом совпадают с полученными при моделировании.

•различного рода нелинейности оказывают существенное влияние на показатели качества особенно: насыщение регуляторов и зависимое токоограничение от скорости.

Проделан подробный анализ влияния выше перечисленных нелинейностей на качество работы САУ РЭП и даны практические рекомендации.

В настоящее время большое внимание уделяется автономным экологически чистым источникам энергии, преобразующим сопутствующую «бесплатную» энергию движения (колебания и т.д.) какой-либо среды или тела в электрическую. В использовании человека находятся различные электронные устройства (сотовый телефон, аудиопроигрыватели, фотоаппараты и т. д.), требующие подзарядки аккумуляторных батарей. Одним из наиболее перспективных направлений в этой области является разработка и исследование синхронных генераторов воз- вратно-поступательного движения с возбуждением от постоянных магнитов для работы в зарядных устройствах.

На кафедре электромеханики ведется разработка новых конструкций синхронных генераторов возвратно-поступательного движения. Генератор возвратно-поступательного движения содержит цилиндрический герметизированный ферромагнитный корпус, обмотки и подвижную часть, состоящую из постоянного магнита и полюсных наконечников.

При возвратно-поступательном движении подвижной части (индуктора) создается ЭДС, величина которой зависит от скорости движения и при последовательносогласном соединении обмоток суммируется. Выводы от обмоток через выпрямитель подключены к зарядному конденсатору, с

которого снимается напряжение для питания электрической схемы. Торможение магнитной системы обусловлено магнитной силой («магнитной пружиной»), и дополняется герметизацией корпуса, так как при движении магнита газ (например, воздух) сжимается в замкнутой полости (срабатывает «пневматическая пружина»).

В дальнейшем будет дана простейшая оценка действия «магнитной пружины».

Сила, развиваемая «магнитной пружиной» определяется, как отношение разницы электромагнитных энергий рабочих зазоров последующего (i+1) и предыдущего (i) положения подвижной части генератора

W(i+1)i , к приращению её перемещения X

энергетическим методом [1].

В работе определяется приращение электромагнитной силы действующей на втягивание подвижной части (индуктора) генератора.

За начальное, принято положение индуктора генератора, показанное на рисунке 1. Для определения энергии магнитного поля при перемещении индуктора (рисунок 2) произведён расчёт полной энергии магнитного поля в рабочем зазоре генератора.

Приняты следующие обозначения: магнитное поле в части полюсного наконечника, находящегося внутри магнитопровода - участок 1; магнитное поле в части полюсного

наконечника, находящегося вне магнитопровода - участок 2.

Рисунок. 1 . Исходное положение подвижной части генератора

Рисунок 2. Изменение магнитного поля при перемещении подвижной части генератора на выходе из магнитопровода

Индукция в рабочем зазоре участка 1:

Вδ1 = Фм ,

Sδ1

где Фм - основной магнитный поток;

Sδ1 - средняя площадь сечения рабочего

зазора генератора на участке 1. Индукция в рабочем зазоре участка 2:

Вδ 2 = Фм , .

Sδ 2

где Фм - основной магнитный поток;

Sδ 2 - средняя площадь сечения рабочего зазора генератора на участке 2.

При расчете магнитной цепи принято, что магнитное сопротивление ферромагнитного магнитопровода равно нулю, также не учитывается эффект выпучивания.

Магнитный поток цепи с учетом потока рассеяния:

Ф = f σ Gм ,

м м σ + GGм

где fм - МДС магнита,