Введение к работе
Актуальность темы. Развитие современных автоматизированных систем, средств связи, аудио-и видеозаписи, медицинской техники требует применения электроприводов с постоянной частотой вращения. Основой таких устройств наряду с другими типами синхронных электродвигателей малой мощности являются синхронные двигатели с постоянными магнитами (СД11М). СДІІМ по ряду показателей превосходят другие типы синхронных машин и имеют большие перспективы дальнейшего повышения эффективности работы в связи с созданием и выпуском новых высокоэффективных постоянных магнитов. Установки, где применяются СДПМ, часто работают от однофазной сети, поэтому схема включения двигателя в этом случае содержит фазосдвигаїощий элемент, обычно конденсатор.
Эффективность применения СДПМ в электроприводах с постоянной частотой вращения определяется свойством синхронных двигателей поддерживать синхронную скорость вращения ротора. Однако нормальный режим работы синхронного двигателя может быть нарушен вследствие малых возмущений, определяемых изменение^ параметров самого двигателя, сети и нагрузки на валу. Переходный процесс в этом случае может развиваться двояко: или он заканчивается установлением нового нормального режима работы, или нормальный режим СДПМ становится невозможным. Вели в результате возникшего возмущения устанавливается новый нормальный режим, то исходный режим называется устойчивым, в противном случае - неустойчивым.
Устойчивость при наличии малых возмущении называется статической устойчивостью, или устойчивостью в малом .
При нарушении статической устойчивости СДПМ возможно возникновение двух режимов "сползания" н "самораскачивания". Сползание - апериодическое нарушение устойчивости, характеризующее собой перетрузочную способность двигателя. Самораскачивание - самовозбуждающиеся периодические пичкочасютные колебания скорости вращения puiopa. Следовательно, нарушение статической устойчивости СДПМ, работающего в высокоточном устройстве, недопустимо. Статическая устой-чішосіь ірелфазнмх СДПМ проанализирована достаточно подробно . Для СДПМ. работающих от однофазной сети, данное явление до настоящего времени не рассматривалось.
Поэтому исследовании статической устойчивости СДПМ, работающих от однофазной сети, являются актуальными.
Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Воронежского' государственного технического университета но темам:" Математическое, программное и информационное обеспечение автоматизированных расчетов электрических машин и учебного процесса"," Исследование электрических машин
малой мощности с целый повышения их техники - экономических показа-іслеії ' .
Цель работы. Основной целью диссертации является создание методики расчета и исследование влияния параметров на статическую устойчивость конденсаторных СДПМ. а также разработка рекомендаций по их проектированию.
Методика исследований. Исследования осуществлялись на основе математической модели, содержащей систему дифференциальных уравнений. Для разработки модели использовался метод симметричных составляющих. Анализ статической устойчивости проводился с помощью алгебраического критерия Рауса. Алгоритм разработанной методики реализован в виде ироіраммньїх средств для персональных ЭВМ. Проверка правильности полученных результатов осуществлялась экспериментальными методами.
Научная новизна. Разработана математическая модель и методика расчета конденсаторної и СДПМ, позволяющая анализировать статическую устойчивость синхронного установившегося режима работы в зависимости от параметров двигателя, сети и наїрузки.
Исследовано влияние параметров двигателя на составляющие напряжений прямой и обратной последовательностей эквивалентной модели. На основе эквивалентной модели составлена методика расчета рабочих характеристик конденсаторного СДПМ и определены условия получения кругового вращающегося поля в зависимости от емкости конденсатора.
Впервые проведен анализ статической устойчивости конденсаторного СДПМ и исследовано влияние параметров двигателя, сети и нагрузки, на іраннцьі устойчивости.
Практическая ценность работы. Разработана методика расчета статической устойчивости конденсаторных СДПМ при работе их как от нерегулируемого по частоте и напряжению источника, так и при частотном управлении. Предложенная меюднка является универсальной, так как позволяет анализировать сташческую устойчивость конденсаторных и однофазных синхронных реактивных двигателей (СРД), а также трехфазных СДПМ и СРД. Методика реализована в виде проіраммьі расчета іраниц областей статической устойчивости на персональных ЭВМ. Программа може! ь использована как часть САПР синхронных машин.
Предложена методика расчета рабочих характеристик конденса-юрного СДПМ и определения величины емкости конденсатора, соответствующей круговому полю, при данных значениях величины наїрузки на валу и парамеїрах двигателя.
Проведен анализ влияния параметров двигателя, сети и наїрузки на іраницьі областей устойчивости, что позволяет еще на стадии проектирования выбирать оптимальные соотношения параметров, уменьшающих вероятность возникновения колебаний скорости вращения ротора.
Методика расчета статической устойчивости конденсаторных
'YWitvl внедрена в промышленность н в учебный процесс ВІТУ. ( Ьюиныс ію.'южч'ііии, нрелсишлисммс к защите- :
-
Мліемашчсская модель кондеікаюрного СД11М. рабоїлшшего оі сені с рсіулнрусмой частоюй и напряжением, позволяющая исследовать как установившийся режим рабоїьі. іак и статическую устойчивость.
-
Гезулыагы анализа влияния парамеїров двшаїеля на составляющие напряженим прямой и обратной последовательности.
-
Меюдика расчеіа рабочих харакіеристик на основе эквивалент-нон модели и результаты исследования условий получения круювого ноля в конденсаторном СДПМ.
-
Меюдика и нроірамма расчета на ЭВМ іраниц области устойчивой рабоїьі конденсаторного СДПМ.
Г>. Рсзулыаты анализа влияния парамеїров на еіатичеекую устой-чниосіь раооп.і двигателя.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на семинарах кафедры электромеханических систем Воронежскою государешенного технического универеи-іега (1992-1996 гг.), на Всероссийском совещании - семинаре "Маїемаїичсское обеспечение высоких технологий в технике, образовании и медицине" О.Воронеж, 1994 г.), на Республиканской электронной научной конференции "Современные проблемы информатизации" (г.Воронеж, І996І.І.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в семи печатных работах и в отчетах по научно-исследовательской работе кафедры электромеханических систем ВІТУ за 1994. 1995, 1996 годы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоиі из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 169 страницах машинописною іекета п содержи! 30 рисунков, список литературы, включающий 12;-! наименований и !> приложений.
Похожие диссертации на Моделирование и анализ статической устойчивости конденсаторных синхронных двигателей с постоянными магнитами
