Вибір раціональних параметрів системи комбінованого збудження високомоментних вентильних двигунів - Автореферат

Тому дана робота, в якій розглядаються наукові основи проектування високомоментних двигунів комбінованого збудження, що направлена на зменшення витрати матеріалів постійних магнітів і стабілізацію їх роботи в “стопорних” режимах за рахунок використовування підмагнічуючої електромагнітної системи збудження, є актуальною. Дисертаційна робота виконана в рамках науково-дослідних тем МОН України “Розробка наукових основ проектування тягових передач високошвидкісного колісного залізничного транспорту (ВШКЗТ) для швидкостей руху 200...300 км/год” (№ ДР 0103U001506, наказ МОН України №633 від 05.01.2002р.); “Розробка науково-технічних основ ресурсозберігаючої системи проектування нових зразків електричних машин” (№ ДР 0103U001490, наказ МОН України №633 від 05.01.2002р.), де здобувач був виконавцем окремих розділів. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: - розробити математичну модель, що адекватно відображає процеси електромеханічного перетворення енергії в машинах з комбінованим збудженням, а також звязок геометричних і електромагнітних параметрів з показниками, визначальними робочі властивості електродвигуна; отримати залежність вибраних показників, що визначають робочі властивості двигуна, від варійованих параметрів комбінованого збудження, та оцінити ефективність застосування комбінованого збудження; Визначений вектор показників, що визначають робочі властивості вентильного високомоментного двигуна комбінованого збудження, включаючий наступні компоненти: кутове прискорення, максимальне значення лінійної напруги на обмотці статора у разі роботи ВВДКЗ спільно з інвертором струму, і максимальне значення фазного струму в обмотці статора у разі роботи ВВДКЗ спільно з інвертором напруги при пуску з навантаженням і без неї; мінімальне значення нормальної складової магнітної індукції на поверхні полюса і максимальне значення фазного струму в обмотці статора при стопорному режимі.Проведено аналіз різноманітних типів високомоментних двигунів (асинхронних, синхронних, двигунів постійного струму) та визначено, що найбільш перспективними з позицій енергетичних показників, робочих властивостей та надійності є синхронні вентильні двигуни зі збудженням від постійних магнітів. Визначено, що недоліком двигунів з таким збудженням є той факт, що вони не регулюють режим роботи постійного магніту, крім того, при роботі в режимах з великим навантаженням (так звані „стопорні” режими) виникає можливість розмагнічування магнітів. Одним зі шляхів подолання даної проблеми є використання комбінованої системи збудження, при якій збудження створюється джерелами МРС двох типів: магнітним та електромагнітним. IMG_6294250f-f1fb-4e80-9ba4-8733ded614c1 , IMG_785de840-35a2-49ef-81df-a8705d289e6e , IMG_ab3a20f0-4909-4c51-a974-2333b77de973 , IMG_b07a9181-8374-4a13-bae2-ef89ac9f5e70 - функції, що описують, величини потокозчеплень обмоток статора і збудження у ВВДКЗ відповідно, g - кутова координата, що визначає поворот ротора щодо початкового положення, IMG_9bbba6c0-62d5-4ff9-bf67-c84633eaa279 , IMG_0856e59f-e829-4d3b-b9bf-55ca4d403cd5 , IMG_70e8f741-dc90-4ace-aca5-e8cbaf46fe56 , IMG_a697240e-d9e3-433f-8169-6f5d8bf0aaa8 - функції управління обмоток статора і збудження. Відмітною особливістю математичної моделі ВВДКЗ є те, що вона враховує реальну геометрію, а також той факт, що вирази для потокозчеплень представлені як функція пяти змінних (струмів трьох фаз і збудження та кутової координати ротора) і визначаються на кожному кроці інтегрування цих рівнянь з урахуванням поля постійного магніту.У дисертаційній роботі приведено теоретичне обґрунтування і розвязання науково-практичної задачі, що полягає в розвитку наукових основ проектування електричних машин з комбінованою системою збудження у напрямку вибору раціональних геометричних та електромагнітних параметрів її магнітної та електромагнітної компонент, що дозволяє зменшити масу постійних магнітів при забезпеченні на рівні, що вимагається, електромеханічних характеристик високомоментних вентильних двигунів. Розроблено узагальнену математичну модель ВВДКЗ, пристосовану для роботи з інверторами струму і напруги при синусоїдальній і пульсуючій формах вихідного сигналу, яка встановлює звязок геометричних і електромагнітних параметрів системи комбінованого збудження з показниками, що визначають робочі властивості двигуна. Відмітною особливістю цієї моделі є те, що вона ураховує реальну геометрію магнітної системи, а також те, що вирази для потокозчеплень представлені як функції пяти змінних (струмів трьох фаз і збудження, а також кутової координати ротора) і визначаються на кожному кроці інтегрування з урахуванням поля постійних магнітів. Визначено параметри комбінованого збудження, що варіюються (геометрія постійного магніту, МРС електромагнітного збудження) і вектор показників, що визначають робочі властивості ВВДКЗ - кутові прискорення ротора, максимальні значення струмів і напруг, мінімальні значення магнітної індукції на поверхні постійного магніту. Для сімейства машин

Основний зміст роботи