книги / Применение постоянных магнитов в электромеханических системах
..pdfИтерационный процесс |
прекращается, когда м |
дальнее |
относитель |
ное. из?/енение проводимостей по участка?.! не |
станет равным или мэнь- |
||
шим заданной точности |
поиска магнитног С состояния Л)$ |
Ксд;т»*ес?во |
|
выполняемых итераций |
ограничивает, кроме того, параметр Ик |
||
Поиск магнитного состояния при следукшем угловом положении рот
начинается при значениях проводимостей, найденных на предздуде.. |
|
шаге. |
|
При найденном магнитном состоянии проводится расчет диффезек- |
|
циальных индуктивностей. Например, |
взаимная индуктивность саз у |
и У / » содержащих в общем случае по |
несколько катушек, определя |
ется как отношение суммы потоков , протекающих через каждую из ка
тушек фазы |
у |
, •вызванных ИДС каадой катушки сазы у’ |
умноженное |
|||
на число |
витков катушек фаз у и уг . |
|
|
|||
Для определения, коэффициентов ЭДС |
вращения рассчктызаются |
|||||
суммарные |
потоки через катушки каждой фазы и ОВ при-проводимо- |
|||||
стях найденного магнитного состояния и -проводимостях воздушных |
||||||
участков, |
соответствующих угловым положения?.! ротора 8 =8$~ ? и |
|||||
8 =8 $ + 1 |
|
|
Полученные значения потоков определяют потокосцеп- |
|||
ления фаз |
(ОВ).. Обозначив их через |
Фу |
и Фу , коэффициент |
|||
ЭДС вращения можно найти по формуле |
Гу = ( фу - Фу)/А в у |
|||||
где А д |
измеряется в радианах. |
|
|
|
||
Для проверки разработанных алгоритмов, методик и рабочих' про |
||||||
грамм, а также |
оценки адекватности предлагаемой математической мо |
|||||
дели реальному |
объекту проведены .комплексные исследования, в ре |
|||||
зультате |
которых получены характеристики электромагнитных процес |
|||||
сов для случая разомкнутой системы автоматического регулирования. На первом этапе рассчитывались характеристики установившегося ре жима: характеристики холостого хода, короткого замыкания, внеш няя и токоскоростная; Характеристики первых двух режимов на макет ном образце индукторного генератора, работающего в режиме одно канального источника, получены также экспериментально. Сопостав
ление |
расчетных и экспериментальных: данных показывает, что от |
|
носительная разница между ними не превышает |
Это подтверждает |
|
высокую степень адекватности моделируемых проц ссоз процессам в физическом объекте.
•Наибольший интерес при исследовании процессов в МйВ'/Л на эта пе проектирования представляет определение степени взаимовлияния каналов друг на друга при коммутации в цепи нагоузки одного из
каналов. Поэтому втором этапе для анализа.процессов в переход-
12 0
и , В
ш
ш
8 0
Г ■
г \ у
40
4 0 0 |
8 0 0 |
0 , э л . г р а д . |
б)
Р ис.2. Зависимости выходных напряжений двухканального .ШЕЛЛ с каналами постоянного тока от угла поворота ротора: а - при сбросе нагрузки в одном .из каналов; б - при набросе на
грузки в одном из каналов
ных режимах рас считывались значения выходного напряжения и тока
каналов э функции угла поворота ротора ЭМ при сбросе и набросе нагрузки в одном из каналов. Расчеты проводились для дзухканаль-
ных 1АМЗ/Ш с каналами постоянного |
тока и |
каналами постоянного и |
переменного токсз. Расчет велся с |
нулевых |
начальных условий, |
исключая [ПРОВ. Ток в ШРОВ в начальный момент времени принимался разным 1ШР03- 1,5 А и полагался постоянным на протяжении всего рассматриваемого отрезка времени. Частота вращения ротора прини малась постоянной и равной /г*= 15С0 об/мин, т .е . вводилось д о пущение о приводе бесконечной мощности и постоянной частоты вра щения.
На р и с .2,3 представлены зависимости выходных напряжений двухкакгльны 1&1БИП с каналами постоянного тока и каналами постоян ного и переменного тока от. угла псзорота ротора ЭМ. при сбросе и набросе нагрузки. Степень влияния каналоэ друг на друга в пере
ходных режимах мала, что подтверждается практически незаметной чувствительностью параметров некоммутируемых каналов к изменен!® нагрузки в другом канале (кривые практически неизменны).
Выполненные с использованием разработанной математической модели расчетные исследования показали-, что применение двухканальногс машинно-вентильного источника питания с двумя уровняли на
пряжения: традиционного 27 В и повышенного уровня НС |
или 270 В |
|
(перспективность создания таких источников отмечается |
в [ 3 ] ) |
|
позволяет а |
габаритах серийных генераторов постоянного |
тока Г -5, |
Г -б ,5 , Г-10 |
получить ММВИП с лучшими удельно-массовыми |
показате |
лями и существенно большим ресурсом работы. |
|
|
Л И Т Е п А Т У Р А 1 . Электроснабжение летательных аппаратов/Под ред.Н .Т.Коро-
бана. М .: Машиностроение, 1975. |
|
||
2 . |
- Альпер Н .Я ., Терзян А.А. Индукторные генераторы. М .: |
||
нергкя, |
1970. |
|
|
3 . |
Ефимов В .И ., Милютин О.И., |
Киреев Ю.Н. Автоматизированное |
|
проектирование |
электроснабжения |
транспортных машин; Л .: Поли |
|
техника, |
1991. |
|
|
ФИЗИЧЕСКОЕМОДЕЛИРОВАНИЕ РШ&СВ РАБОТЫ ГИСТЕРЕЗИСНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ЕГО ПИТАНИИ ОТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
СО ЗВЕНОМ ИНВЕРТОРА ТОКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЛОКА ИМПУЛЬСНОГО НАМАГНИЧИВАНИЯ
•Канд.техн.наук ст.науч.сотр.С.Ф.ГЮЗДНУХОВ, д-р техн.наук вед.науч.сото. В.Н.ТАРАСОВ, науч. сото.А.В.ТИТОВ, асл.М.В.ШАМОНИН
Высокоскоростной гистерезисный электропривод находит все боль шее распространение в технике. Основные области его применения; гироскопия , электроприводы для центрифуг и центробежных распыли телей, устройства оописи и воспроизведения звука й изображения.
При улучшении энергетических показателей гистерезисный двигатель может быть успешно использован в приводе вентиляторов, мешалок, бытовых приборов., автоматических устройств синхронных транспорте ров станков, в намоточных устройствах'текстильной промышленности, инерционных аккумуляторах энергии и т.д . [ I ]
Гистерезисные двигатели входят з структуру вентильного эле ктропривода на базе инверторов напряжения или тока. Заметил, что в режиме импульсного намагничивания поведение системы электропри
вода с |
инвертором напряжёния изучено достаточно хорошо, а с инвер |
тором |
тока - недостаточно. Особенно плохо исследованы вопросы |
динамики. В настоящей статье предпринята попытка показать особен ности работы гистерезисного двигателя от статического преобразо вателя с инвертором тока э реноме, импульсного намагничивания.
Структурная схема такого электропривода приведена на рис.1. Она состоит из трехфазного выпрямителя В с системой управления СУ В, трехфазного автономного инвертора И с СУ И, компенсатора
реактивной мощности КРМ с СУ КРМ, который включает в себя дроссели к , подсоединенные на линейные напряжения инвертора через пары встречно-параллельных тиристоров, двух блоков компенсирующих кон
денсаторов СН! и СН2у блока импульсного намагничивания БИН с СУ БИН и гистерезисных двигателей типа Г32 ( одного или несколь
ких), условно |
обозначенных Ян |
и Хи |
Управляемый выпрямитель поед- |
наэначен для |
регулирования и |
стабилизации напряжения питания |
|
гистерезисных двигателей. Синхронизация СУ И осуществляется от вы ходного напряжения инвертора, о СУ КРМ. - от задающего генеоатора
Ч)
Р и с Л . Структурная схема электропривода для гистерезисного двигателя
с инвертором тока и блоком импульсного намагничивания
ЗГ. Это позволяет обеспечить независимость частоты и напряжен;:.! питания двигателей от нагрузки без применения дополнительных регу ляторов, высокую коммутационную устойчивость инвертора* Компенси
рующие конденсаторы необходимы для ко п та ц и и тиристоров и компен сации реактивной мощности з системе. Блок импульсного намагничи
вания позволяет накладывать на основное напряжение питания двигат лей импульсы с регулируемой амплитудой, длительностью, частоте:'! фазой'.
Режим импульсного намагничивания как средство улучшения энер гетических характеристик гистерезисного двигателя эффективен только при следующих условиях: максимальная, (предельная) намагни
ченность ротора; созфанение предельной намагниченности после спа дания импульса. Для этого необходимо согласовать положение резуль тирующего вектора тока статора с движением ротора после намагни чивания. В [ 2 ] показано, что результирующий вектор тока статора во время действия импульса должен находиться в пределах определен-, ной зоны в синхронной системе координат.
Особенность автономного инвертора тока |
с КРУ* состоит з том, |
|
'что результирующий вехтор напряжения меняет |
свою |
> з у при изме |
нении нагрузки .преобразователя частоты. Это |
существенно влияет на |
|
работу всей системы. Для изучения этой проблемы на кафедре энерго снабжения и электрооборудования летательных аппаратов МЗЙ была разработана физическая модель системы автономный ккзертор тока е КРМ - гистерезисный двигатель и с ее помощью исследованы основные режимы работы: амплитудное перевозбуждение; импульсное переэсзбуждение; двухзонное регулирование.
Результаты исследований удобно представлять в виде диаграс: для результирующих векторов. Диаграмма напряжений и токов силовой
схемы и СУ И приведена на рис.2ч где а , к - векторы напряжений |
|
на входе СУ И и компенсатора; М - вектор .напряжения ЗГ(см .рис.1), |
|
частота которого неизменна, т .е . положение этого |
вектора на плос |
кости не меняется; йИф - результируюяий вектор |
напряжения питания |
двигателя (выходного напряжения инвертора); 1С , |
, I# - резуль- |
тирушие векторы токов компенсирующих конденсаторов, КРУ. и нагруз ки; 1 м - результирующий вектор тока инвертора; й)а , (Он , СО
частоты |
вращения векторов й , К |
и М , |
|
В установившемся режиме цН(р =соп&, |
0)~ СОПЗЬ Чтобы эти |
||
условия |
выполнялись, необходимо |
обеспечить |
выполнение соотноиек» ■ |
сРц^СОЛЗй, в^сопзЪ.
Для каждой заданной |
нагрузки частота и значение выходного |
напряжения определяются только двумя углами: а н и $и ; ССК и 6 ;
д (с м .р и с .2 ). Следовательно, в установившемся режиме |
|
(О =■ СОи. - |
= С Ш ё. |
Взаимное расположение на плоскости векторов й -Мцф и * -не |
|
изменно . |
|
|
|
Рис.З |
иллюстрирует |
полученное на физической модели изменение |
|
углового |
положения векторов |
напряжения питания двигателя иНф= и |
|
и ЭДС намагниченности |
Е . |
Индексы при векторах соответствуют сле |
|
дующим з/дам управляющего воздействия: I - номинальный режим; 2 -
импульсное перевозбуждение: 3 - амплитудное перевозбуждение сниже нием напряжения; 4 - отключение части конденсаторов (см .ри с.З а).
На р и с,36 приведена диаграмма для другого |
алгоритма управления, |
при котором управляющие воздействия 3 и 4 |
меняются местами. Это |
позволяет избежать частичного раззозбуждения двигателей при от ключении части конденсаторов, повысить надежность режима перевоз буждения и КПД системы электропривода. За качало отсчета угловых положений векторов на рис.З принят Еектор к , что упрощает ди
аграмму, но для выбранного способа возбуждения и отсутствии регу лирования (см .рис.2) не изменяет физической сущности процессов в системе.
Особый интерес представляет вопрос о реакции всех элементов схемы на импульсное перевозбуждение гистерезисного двигателя и об устойчивости двигателя и системы инвертор - нагрузка. Эти вопросы
очень сложные и требуют серьезного изучения. Частично*их удалось решить с помощью физического моделирования. Анализ полученных результатов показал, что во всех установившихся режимах двигатель
работает устойчиво, |
угол" |
предоставляемый для запирания венти |
|||
лей инвертора, равен 30° |
и система статически устойчива. |
|
|||
ИЪвестно [ 3 ] , |
что |
коммутационная устойчивость |
инвертора |
оп |
|
ределяется именно углом |
сР// |
, который в свою очередь |
зависит |
от |
|
процессов перезаряда'компенсирующих конденсаторов. При импульсном |
|
перевозбуждении угол |
во время переходного процесса не оста |
ется постоянным. Он уменьшается у части тиристоров в зависимости |
|
от |
фазы и длительности намагничиваадего импульса (р и с .4 ,5 )эа пос |
ле |
окончания переходного процесса возвращается к установившемуся |
значению, |
но ке при любых параметрах импульсов. Исследования пока |
зали, что |
если параметры импульсов, выбрать так,чтобы, эффект перево |
збуждения |
был наибольшим.то после окончания переходного процесса |
Рис.2. Диаграмма напряжений, и токов силовой схемы
и схемы управления инвертором
Р ис.4. Осциллограммы напряжений на тиристорах инвертора при импульсном намагничивании и Мн =
'= 2,0 6 -1 0'2Н-м, |
Ни = |
80 |
В, |
/ „ =,10 ГЦ, и = |
- |
3 0 °, |
йн |
» |
122,5° |