Введение к работе
Актуальность теми. Современное состояние и перспективы развития прокипіленности предопределяет широкое Енедрение систем комплексной автоматизации я роботизации производственных прс-вессов. Одним из .главных -элементов таких систем являются приводнив . электродвигатели. Поэтому дальнейшее развитие автоматизации производства неразрывно связано с совершенствованием электродвигателей. При этом к приводным электродвигателям предъявляются довольно жесткие, а порой и противоречивые требования. Например, со сторона високоточних станков и технологических узлов и механизмов предъявляются такие требования, как стабильность скорости вращения за один оборот, бескон -тактное исполнение, высокие энергетические и эксплуатационные показатели, возможность работы двигателя с широким диапазоном регулирования частоты питающей сети, втягивание з синхронизм с высоки/и инерционными массами, високая перегрузочная способность и устойчивость работы при внезапном изменении нагрузки на валу,-синхронность и синфазность вращения в групповом приводе и т.д.
Опыт эксплуатации синхронных двигателей показал, что ив всегда удается удовлетворить вт-им требованиям в конструкции одного,например, синхронно-реактивного, магнитоэлектрического или какого-либо другого электродвигателя. В связи с атш в последнее время'довольно широкое распространение стали подучеть специальные электродвигателя в качестве приводов для различных систем комплексной автоматизации и робота -зации производственных процессов. Одним из представителей специальных электродвигателей является так называемый синхронный гибридный двига-те/т, объединяющий в единой конструкции положительные свойства синх -ронно-реактивных и магнитоэлектрических машин.
Одной из основных задач, решаемых при разработке синхронных гибридных двигателей |СГД), используемых в электроприводе, является аа -дача обеспечения их устойчивой работы в заданных реякыах, Сйнако при определенном сочетании параметров СГД и нагрузки возможно гезявхноге-ние низкочастотных самовозбувдащихся колебаний частоты вращения ро ~ тора, известных под названием "самораокачйвание",
С этой точки зрения особенно актуальным является вопрос о создании такого гибридного двигателя, основную долю шцвооти которого ва - рабатывала бы синхронно-реактивная катина, а энергия полюсов постоянных магнитов в полном объеме использовалась бы для повышения устойчивости работы двигателя,
Цель работы. Решение ряда вопросов, связанных с разра -боткой и созданием синхронных гибридных двигателей, обладагяцих шсо -кой устойчивостью работы.
' . В связи о этим били поставлены следующие задачи:
Провести сравнительный анализ синхронних двигателей различного типа с точки зрения их устойчивой работы;
Оценить лишние угла взаимного расположения осей полюсов и соотношения параметров составных частей комбинированного ротора на статическую устойчивость синхронного гибридного двигателя;
Разработать рекомендации по проектированию синхронних гибридных двигателей с учетом обеспечения высокой устойчивости их работы.
Методы исследований. Для решения поставленных задач был применен-метод математического и физического моделирования.
Исследования статической устойчивости синхронного гибридного двигателя производились на'ЕС ЭВМ сі использованием алгоритмического языка "Сортран~1У". Экспериментальные 'исследования опнтшх образцов сиійсровішх гибридных двигателей проводились в електромашишюй лаборатории БО "Сибэдектрокотор", в Ленинграде на ЛМО юи. Карла Маркса и в лаборатории электрических кашш Томского политехнического института.
Автор зацицаег
математическую модель синхронного гибридного двигателя, позволяющую исследовать статическую устойчивость СГД с учетоз,: электромагнитной связи .составных частей комбинированного ротора;
-кетодику расчета границ областе]? устойчивой и неустойчивой работы СГД, поаволяэдую оценить влияние различішх параметров гибридного двигателя на-характер изменения ётих границ.
Научная н о в и з н а,, В работе содержатся следующие научные результати;
Разработана катекатическая кодель синхронного гибридного двигателя для исследования колебательной устойчивости с учетом электромагнитного влияния составных частей ;гсжбшифрованного воторз;
Создана методика расчета границ 'областей устои->.,вой и неустойчивой работы СГД в зависимости от угла сдвига осей полюсов и соотношений
. исащ параметрами составных частей комбинированного ротора;
Выявлена основные параметры и произведена оценка их влияния на статическую устойчивость синхронного гибридного двигателя;
Разработан синхронный гибридный двигатель с улучшенными эксплуатационными характеристика*:!! и повышенной устойчивостью работы.
ОПрактическая ценность работы состоит в еле -дуїздєм:
Предложенная математическая модель позволяет количественно оценить влияние основных параметров синхронного гибридного двигателя на его колебательнуп устойчивость;
Составленная методика расчета на ЭШ статической устойчивости СГД козет быть использована при автоматизированном проектировании этих
_ 5 -
двигателей для определения предела статической перегружаемости и колебательной устойчивости проектируемого двигателя; - Разработанные рекомендации по проектированию синхронных гибридных двигателей дают возможность- на стадия проектирования предусмотреть изменение конструктивных элементов и параметров этих двигателей с целью достижения устойчивой работы при требуешх условиях.
Реализация результатов работ н. Теоро -ткческие и экспериментальные исследования автора вгчдреш при проек -тарований и изготовлении синхронных гибридішх двигателей для привода технологических узлов машин по производству синтетических волокон в рамках хоздоговорных работ о Ленинградским машиностроительным объединением игл. Карла Маркса. Разработанные синхронные гибридные двигатели' использованы а качестве технологического оборудования на произведет -венных площадях обьединенюи ЭконогагаескиЙ эффект от внедрения результатов работы составил 71,1'руб. для одного двигателя типа СРИРШВ90В1. Апробация. Основные положения' работы и результаты после-дований докладывались и получили одобрение научно-практической конференции "Молодне учение и специалисты - народному хозяйству", Оренбург, 1989 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Современное сое -тояние, проблеїш д перспектива энергетики и технологии в энергостроении", Иваново, 1989 г.; 2-оЯ Дальневосточной научно-практической конференции "Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессоз промышленных предприятий",.Комсомольск--на-Амуре, 1989 г.; 2-ой научно-технической конференции "Устройства и системы автоматики автономных объектов", Красноярск, 1990 г.; Научно-технической конференции "Проблемі энергоснабжения в автономной электроэнергетике", Севастополь, 1991 г.; Республиканской научно-технической конференцій "Злєктромохашїческие преобразователя и шдапаю-веп -тилыше системы", Томск, 1991 г, { Краевой научно-технической конфэ -роняли "Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электро-потребления", Красноярск, Ї99І г.; УІ Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режимы электрических машин и электроприво -дов", Бишкек, 1991 т.; НТО кафедри электрических маши п аппаратов ті 1988 - IS9I г.г.
П у б л и к а ц и и. По результатам выполненных теоретических и експериментальних исследований опубликовано 10 печатных работ. '
Структура и объем работы, Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заклаченкя; содержит
