Введение к работе
Актуальность' "ггроблемы.Автономяые сннхроняыо генератори (ACT) ' до ІО0кВі»на БОГц-обиепромашленногО назначения'играют существенную роль в элэктроснабяешга.Ввиду-спешфЕки таких ACT кг , выпуск (десятки тысяч гаг./год)сосредоточен в отдельном про- -пзводстве.а .требования оговорены ГОСТ 22407^55".В СССР такие .АСГ,выполняемна-явнополюсншп и щоточнша, снабяалпоь прястра-яваегдал устройством азторегулируекого самовозбуядения (ГАРСБ). Силовая часть 7АРСВ выполнялась при фазовом- шліауидиропшіик (ФК) в виде блока силових электромагнитных элементов-трудоем-кйх,громоздких и недостаточно надежннх.В препцучаотвеяно распространенных ACT на 1500 об/мип,на 'примерз иапшны сорші ЕСС в' ЗОкВт.эта аппаратура соизмерима о машпной по етоЕмоста.увё-. личивая массу' ACT примерло на І5,трудоеішїсть'-на 25#,обьаи-г в Г^Браэа.В ряде свойств.по.форспровко а.тяговым возмохноо-. , тягл показатели. ACT обеспечиваются. о' затруднешшми.Ддя ловыиа-нпя технического уровня ACT оказалось перспективна унйііьптпЕз содоряапии аппаратуры в 7АРСВ»наряду с улучшением показателей, по качеству злектроэнаргпя.При. сложившиеся производственной оснащенностк,эксплуатацпонннх п ремонтных возможностях по об-щепрашйленЕям АСГ,ограшианпой потребности в бэощэточшкд кс-полненяп по условиям зкеплуатапии-менее Ю^ от выпуска АСГ доТООіШт)зВнполйе^г.з базовой -общепромышленной конструкція как бесщеточяо.й с'прзотрайвае?шл''вЬзбудаталаи-ч1шіЬ оценено it&s нецелесообразное-С констатацией достаточной падеяаостя щеточной тояояередачи прс rv=I50O" об/шпг;рсгсз технического уровня ACT оказалось- целесообразным, связать с повгол направлением развития синхронных иавиа (СН).Ійелвзпгацу соответствует совмекз-гогз'силовой части 7АРСВ.С магнзтопроводсіі Ш»а генерация мощ-. ноете дат возбуждения прздусматрпвазтея э дополнительном якорном контуре-наводкой'тока.от 3-ьей гармоники поля(ЗГЩ,'зазо- , ра,о выпрямлением.тока,и подачей через сотки в.обмотку глзбуг-ценля (В0).7тилкзацпя этой "бросовоЗп соотавляжщай соля.дает' возможность, реализовать ее своеобразное свойство чш'ізбзшжзоа-їй авторёьуларуёмого саявозбуздения C!l при,; изменения в'.нагг--рузке.Развитие нмравленм'nri,ACT гспиткваяз необходимость, юдтверждения функниойированйй АсГ.на уровне сбвреманпнз:,-грй-. 5ованиЙ*В основбполагающюс^ работах по - ЗГО-сашвозоуядекяо *ак патентного характера. { К га Щ V. -1958г. ;йшбв~ М. ЇГ,;$>№*>,
-4г-
ровскиа В.В. в K*s - 1260г.),так и прикладншс(^і.рре5Р.І-І Platthaus Н; 1-І963-,Радип В.И.-І957г.) не содержалось свэдс в- объеме,иеобяодетом для исследований в разработок по явно лвсвш ACF.A отсутствие общей теории таких СІ ваїрудиялоіп ведений Е»злвнзправленвых опытов ; обобщенно практических р зультазовідрсгйозированкз свайств,вцрабо.тку проектних рзко дацийіраочег' параметров п характернотше, обеспечивающих п совокупшега вазможнооть разработіш АСГ.
Первоначально необходимые сведения біти получедш в пр кладішх диссзрШЕЦионннх работах.вшкшшнішх бо ЕГІИИКЗ(Брові -головной организаций по АСГ до ІООкБт-прн научном руководі автора(.Акаччяа Є.F.-I97I,Оганесян С.Х.-І876Д!ітрнг,:зиян Е.Х.-І978).Бшіа показана целесообразность и возможность разрабо: сарта явнополюсных ACT до ІООкВт.па БОЇйДБОТ об/шш,с сам: возбуждением от ЗГП. '
Рассмотрением формирующегося направлення,а такає пост; новкой проблеми исследования и создания явкополасаш: АСГ Я] мышленнай частоти с ЗГП-сш,:овозбуг'двнпси,бнл сделан внвод с актуальности разработки обшей теории подобных АСГ. Цель, работы -г это расширение и углубление классической мате тшческой аналитической'теории синхронних явнополвских казна путем разработки теории АСГ с ЗЕП-саловозбувдониеы^входяцз!-в проблем исследования и создания отих АСГ. Методы научных исследований.Теорзтачаокио исследования баи;: вались на методе преобразования координат, при получений даї ференциальных уравнений объокта.Дпя описания поля в зазоре применялся метод гармонических,проводикоетєй.Реальная карти поля в зазора исследовалась расчетно-ыеводом конечних элвмз sob (ШЭ).Саш; т ЖЗ-расчетн организовывались»а их резульї аппроксимировались поллнемаш^согласно методу планирования перимекта (МПЭ).ШЭ применялся также для организации и обоб, ния'ряда натурных' экспериментов Для составления и для рвшзві уравнений переходного процесса,соответственна,приценялись принцип постоянства потокосцапления БО и операторный метод. Исследования лиие"йной замкнутой' системы проводились методом, преду,сматрававдям врименеяиэ ее независимого посдадовательнс довозбуадения,отработанным в диссертации.Натурные вкспершеї проводились на макетах,а такав опытных,голощых и серк&шх с раацах обычными методами.
'"ЧГ*
Основные ваучиме результаты « шх аовотна.К оововшм научат
рвэулыа«ам,волучешв« впервые і ващюиааїшм автсфом.отнооятояі
-разработка преобразованных уравнений магаатолннейногб объек
та, представленного в ваяв явйрполвокой совмещенной оквхрошой
машины.на якоре которой,помимо обычной главной обиоткз (ГО)",
установлена я утроенабполюсная дополнительная (ДО)»пятающая
обмотку возбуждения (ВО) мощностью ої ЗИГ.о устранениемко~
«эрой' уравнения выровдавтоя в уравнения Парка-Горева;
-подучошга из уравнений' Парка-Горева универсальных выражений.
токов в напряжений ГО при ваброае нагрузки для АСГ о цегави-
семнм возбуждением,благодаря учащу бнстрозатухающей арацо-
$орматарнай ЭДС ега (t) в цепа ГО пригодных и для описаная
стадий переходного -процесса-,близких к мгновеняой;2ыродцаю-
гаихся в принятие зашша:щшряжоЕйй nput=Ot п ток'оії при вне
запном ЕЗї ''-.'.
-установление тога,что напряжением для і *0* присуща дре.зда неучитываемая дополнительная ЗДС, такие тршсформцтораого ііраиахоященш. Выявление тяго, что за околомгаовошіой стадии три наброса кшат'место заброс в напряженна АСГ,уоїраняе:днІ. гри учете 'насыщения а поперечной синхронной шщктивноотз #J}; -пахоадеюш выражений токов а ценя Д0,которые получены с по-дощьв эквизалонтирования выпрямительной нагрузки ДО оирзда-іешшми'г fl -составляющими, нёслржар связанными с углом коц-«ухацви 3* »
получение ж решение»уравнения обьекта при автономной работр, ;огда соединением ДО о ВО через выпрямитель объект замкнут і линейную систему,а ненулевые рвшения,упрощенпнвЄ*Ш «О, ібеспечеїш введением в цепь ДО фиктивной независимой ЭДС' " ЕМПД8 ),кв вносящей искажения з форі.<у характеристик а в датэльновть процессов;
установление,что'поведение линейной системы,в целом,соатвет-
твует характеру' требований.предгявляешх к АСГ"с авторэгу--
ируемым'самовозбуждениемга также выявление того,что ^яд ко-
йчв'атвенкых проявлений гипертрофирован,отчего учат насыще-
ия в системе приобретает принципиальную необходимость;
несложный аналитический учех. режимного наошцевия в индукткв-
ооти оси d для выражения тока возбуждения АСГ из уравнений"
арка-Горева; > ';_ /;- ' ;.у
іоследованйе поведеная ЗГОдлячковкретного АСГ с учетом на-'.
на-
сыщения в зависимости от режимных показателей и геометричао ких факторов о помощью полевых расчетов по ІДЗ.оргшшзованн и обобщенных полиномами согласно МПЭ,приведшее к простому у ту насыщения в ключевой взаимоиндуктивности по ЗГЩвыработк рекомендаций по разработке соответствующего АСГ; -разработка алгоритма по имитации зубцового скоса,основанно на применении изобретения автора по конструкции полюса.позв ляющей сохранить плоский характер и снизить объем расчетов полевой задачи;
-получение выражений токов и напряжений в установившемся и переходном режимах АСГ с ЗІЇЇ-самовозбуадением при учете ра» ного насыщения ключевых индуктивностей,вследствие чего ОТНС сительно линейной системы развиваемые показатели и характеї тики улучшаются вплоть да соответствия предъявляемым требої ниям.а при дополнительном учете насыщения в неключевых hkqj ных индуктивностях ЗГП сближаются с поведением АСГ при ФК; -создание,как итога проведенного рассмотрения,достаточяо щ той и наглядной аналитической теории явноколюсного АСГ с 31 самовозбуждением.
Практическая ценность.Основные научные положения,сформулире ванные и обоснованные в работе,представляют собой теоретиче кое обобщение по выдвинутой и решенной при участии автора важной научно-технической проблеме в области АСГ,имеющей с] щеотвенное народно-хозяйственное значение.
Разработанная теория позволяет: -обеспечить проведение целенаправленных исследований по изз нию свойств собственно электромашинной части явнбподшеных. ( с ЗГП-садавозбуадвнием;
-по совокупности возможностей,предоставляемых этой теорией, их дополнением расчетным определением поведения ЗГП в завш мости от показателей и факторов,с учетом содержащихся в ра< те практических рекомендаций и последующей корректировки р: зультатов стендовой доводкой.разработать автономный синхрга генератор с ЗГП-самовозбуждением;
-при практической реализации АСГ с ЗІЇЇ-самовозбуадением oiuj тимо улучшить их габариты ;обіцую технологичность,включая реальную себестоимость;фораировочные,валогенераторные и наде^ ноотвые показатели - в сравнении с серийными генераторами при фазовом компаундировании;
-рекомендовать перебазировку изложения курса СМ на описание автономной работы в принятого описания на базе параллельной. Это позволит:упростить изложение,разгрузить его от векторных джагракм-с заменой их математическими линейными выражениями, учесть насыщение,привести универсальные выражения по наброоу нагрузки о охватом я случая КЗ,описать замкнутые системы.
Проведенное при разработке теории исследование ЗГИ по 1ЩЭ в подход по ИПЭ позволяют;
-оценить уровень и поведениекак ЗИГ.так и более высоких,включая зубцовые,в зависимости от режима и геометрии.
Полученные при разработке теории дополнительные результаты, отнооящиеоя..к общим вопросам теории и практика СМ.поз-шшаот: ..
-оценить'энергетический уровень зубцовых гармоник поля,необходимый для их использования при самовозбуждении; -предложить в части стандартизации измерений, уточнения по определению иокакения,формы кривой напряжения АСГ (i'v)!tR %)', -уточнить форму угловых характеристик АСГ-с размекеванием от оду чая параллельной работы; :" -дать несложное и универсальное выраиешга для наброса нагрузки при независимом возбуждении;
-Рекомендовать для применения в иалололюоных машинах переменного тока "звездообразную" конструкцию пакета статора,ощутимо снижающую металлоемкость и потери в отали.
Дополнительной к практической ценности теории является целесообразность ее развития для исследования бесщеточных АСГ путем перевода возбуждения возбудителя на ЗІЇЇ.
Автор защищает; -преобразованные уравнения обьекта в виде магиитолинеаной совмещенной СМ о ДО по ЗГП.при независимом возбуждении; , / -результаты учета трансформаторной ЭДС в якоре,отраженные в описании наброоа нагрузки,охватывающем известные запиои напряжений для t =0* и токов внезапного КЗ;
-уравнение,его рещение и результаты для замкнутой линейной системы при ее задействовании введением в цепь возбуждения фиктивной ЭДС,не искажающей характера процессов;; -аналитический учет насыщения во взаимоиндуктивностях как по ІШ.так и по ЗГП, результаты исследований ЗШ и ІГП-в завиои-пости от геометрических и режимных факторов о применением «КЗ и МПЭ;
-уравнения и их аналитические решения для установившегося и переходного процессов, в замкнутой системе ACT о ЗГО-самовозбуж-двинем при учете насыщения;
-аналитическую комплексную теорию ACT с ЗГП-самовозбузданием.
Внедрение.Разработанная теория.расчетные методики,методические
указания по исследованию,расчетные и проектные рекомендации прі
менены при разработке серии явнополюсных ACT со щеточным автора
гулируемым ЗГО-самовозбу«дением(4;8;16;30;ЄОкБт;1500об/мин;50П
230 и 400В),выполненных во ШИШ(Еревак)а при непосредственной
участий автора,Эти АСГ.серии ОС,общепромышленного исполнения
(рис,Г),о устройством коррекции напряжения(УКН)на электромагнит
ных. элементах,серийно выпускаются АЭЗ(Ереван).При этом офиндош
но. утвержденный экономический эффект на 1984г. составил 5,18мля
руб.Это. исполнение является базовым для серийно выпускаемой бес
корректорной модификацш(типа,0С5),а таїдае для модернизации-пе-
реводом электромагнитных элементов аппаратуры на современную
элементную базу, ;''..',"-
Апробация.Основные полокония и результаты исследований доклады
вались и обсукдались на. годичном собрании Академии наук Арм.ССР
(Ереван,1Э?4);йтактойваучна-техническоЙ конференции в ЦПКТБ
КЭМ(Леникград,1969) .научвоттехвической каи^рендии,'Автонощше
источники'элактроэнаргЕИ..." PCHTtl ЭП. Арм.ССР.ЕрЩ.ВНИИКЭ(Ере
ван, 1284),Полное содержание диссертационной, работы рассматрива
лось во ЩЩКЭ (Ереван, 1989), в. ЕрШ(Ереван, 1989),ВНИИЭ{Москва,'
1989) .ВНИШлактрдмашиностро ания (Ленинград ,1983) .ЗВІЇ (Москва, 1990)
ПубликацшиОсновное содержание .работы опубликовано в 24 статьях
и 6 описаниях, к авторским свидетельствам. ''','
Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения и пяти глав,списка литературу(135 наименований>п ярилояаний.Она содержи? 248 страниц гекста.ЗЭ страниц таблиц.ЮЗ стразащ расун-ков-скошлектованвше в одном.тома,а также 15 приложений(Г75стра~ ниц текста.ЗЗ страниц та}лиц,4Г странипурисунков)-вынеоешшх во второй том.
