Введение к работе
Актуальность таны. Создание новых и модернизация существующих систем проныаленной автоматики и электропривода битового назначения требует разработки высокоэффективных электромеханотрон-ных систем на базе специальных электрических машин. Улучиенные динамические свойства, высокая перегрузочная способность и хоро-аая управляемость в сочетании с рациональной компоновкой дают несомненные преимущества бесконтактнш зонтилышм двигателям постоянного тока (БЗШТ) с постоянными магнитами э качестве индуктора по сравнении с другими типами маиия.
В настоящее зромя, несмотря на проышленпов освоение Б2ДПГ, многие вопросы теории, проектирования, исследования и разработки БЗДПТ остаятся малоизученными и ipeoyus доіішіпйтєльного анализа и подробного рассмотрения.
Поскольку вентильный двигатель является сочетанием дискретного управляемого полупроводникового к бесконтактного электромеханического преобразователей энергии, вопросы взаимоувязки и взаимовлияния электромагнитных процессов в «апинной и преобразовательной части безусловно играют большую роль при проектировании таких снегом. Дискретный характер переключений и сцены электромагнитных структур БЗДПТ оказызает существенное гоздойстзаа на характер его функционирования а управления. Скачкообразный характер изменения параметров на границах интервалов постоянства структур а их изменение з пределах каэдого интервала поззоляят отнести Б2ДПТ к весьма сложным динамически!! системам с изменяемыми параметрами. Таким образом, своеобразие электромагнитных, а такяе электромеханических процессов, присущее этому типу маиин, приводит к необходимости их дальнейшей разработки и углубленного теоретического анализа, создания адекватных математических "моделей и поиска методов и средств повышения качества процессов электромеханического преобразования энергии и управления.
Учитывая нзяозенное, мохно сделать зызод, что разработка и исследование БВДцТ актуальны и способствуют дальнейшему созораен-стзованта электроприводов и электрооборудования на их осново, а такка призваны повысить эффективность и технический уровень данного класса электрамеханотронных систем.
Цель работи. Исследование квазиустановинзихся процессов бесконтактного вентильного двигателя с зозбузденнем от постоянных магнитов и получение на этой основе рекомендаций по проектировании я выбору конструктивных вариантов,-а таюхе исследование способов
наиболее рационального управления ими для обеспечения заданного качества процессов электромеханического преобразования.
Задачи исследования. В работе репаются следующие основные задачи.
-
Разработать математические модели кіазиустановивлшхся электромагнитных процессов з ЩПТ как в системе с периодически скачкообразно изменяющимися параде грани с учетом коммутационного интервала постоянства структуры и формы кривой индукции в зазоре.
-
Получить выраяения для составляющих противоЭДС обмотки якоря и определить использование злекгроцаиинной части ЩПТ з зависимости от конструкции ротора, воздействия коммутационных электромагнитных процессов и параметров управления.
-
Выработать рекомендации по частным аспектам проектирования ЩПТ: выбору рациональной конструкции ротора, учету фактора пульсаций, оценке влияния угла включения вентилей управляемого коммутатора (УВК) и другим.
-
Исследовать функционирование в квазиустановивиемся регше и способы управления ЗДііТ с учетом дискретности работы УВК и закона позиционной коммутации.
5. Провести экспериментальную проверку адекватности иатема-
тических моделей и основных теоретических полозений на макетной
образце.
Мотоды исследования. Реиение указанных задач выполнялось о использованном:
^методов полезной составляющей и усредненных значений для исследования эяектромеханотронных систем;
2) «етода припасовывания реиенкй и методов мгновенных значе
ний; _ '''.-. '
3). дискретного В - преобразования Лапласа и аналогов преобразования Римана-Медлина. для дискретных систем;
А) методов теории подобия и идентификации для эксперименгаль-ной прозерки результатов теоретических исследований.
Научная новизна
I. Разработаны математические модели для квазиустановилшихся электромагнитных процессов на основа "полезных" составляющих параметров, учитывающие конструкцию магнитной системы, коммутационный интервал постоянства структуры, форцу кривой изменения индукции в воздупном зазоре, ограниченное число сокций(фаз) обмотки якоря
-
Получены выраненпя для коэффициента использования элект-ронашйнной часта ЩИТ, учитывающие, кроне перечисленных факторов, фактор пульсаций, закон позиционной коммутации, параметры управления, эффект вытеснения тока по переценит составляациы.
-
Разработана ыатематическая модель БЕДПТ для исследования эго функционирования и управления при различных иипульсных способах воздействия на напряжение фаз обиотки якоря с учетом дискретності: работы УВК.
-
Зыявлены основные закономерности изменения показателей функционирования ЩиТ в зависимости от частоты врацания, пара-цетроз цепи якоря, длительности коммутационного интервала, параметров регулирования з квазнустаповивпемся и динамической резиыах работы.
-
Предложены критериальные зависимости по оценке пульсаций тока якоря и электромагнитного цемента при.функционировании, а такзе при различна способах импульсного управления ЕЗДИТ.
Практическая ценность
-
На основа теоретических и экспериментальных исследовании, а тапзо расчетов ряда ГЗДаТ, получено обоснование выбора рациональной конструкции цзиштяоа цепи электромеханического преобразователя ЕЗДиТ. .
-
Разработаны рекомендации по проектированию ББДПТ с учетом ряда факторов, присущих этому сапу электромеханотронных систем.
-
Получены зависимости пульсаций тока якоря ц частоти вращения от параметров управления при различных способах импульсного воздействия (ШШ, ВИР).
-
Разработана система управленая,реализующая основные принципы позиционно - зависимой коммутация к-регулирования-ЕЗДИТ.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и
Осуждались на:
- УП пзучно-тохнпчаскон конференции "Современные тенденции в раз-витки и конструировании коллокторннх иапин постоянного тока". Оиск, 1993 г.;
пбплояной нзучко-тохаичоскоЗ лонфоронцнк "Современные проблемы энергетики, злоктроиоханакц и злектрогахнологии", посвадвнной
75 - легию УПУ - УПИ, Екатеринбург, 1995 г.; - научно-технических семинарах кафедры "Электромеханика и нетрадиционная энергетика" Самарского государственного технического университета, 1993 - 1996 гг.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4 печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, замечания, списка использованных источников из 6ч- наименований, изложена на 127 страницах основного текста, иллюстрирована рисунками на 45 страницах.
