Введение к работе
Актуальность темы. К числу важнейвих задач теории и практики электротехнических систем и комплексов еправедляз» относят задачи расширения областей применения электрвпржво-дои на базе вентильных двигателей (ЗД), обладавших ряде* положительных свойств, таких как принципиальная возможность выполнення на широкий диапазон мощностей; частот вращения; высокая надежность, большой срок службы и высокое качество регулирования; лучшие условия эксплуатации.
Сравнительно высокий экономический эффект может дать применение ВД б приводах с плавным ж широким регулированием скорости вращения, например, в электроприводе станков и роботизированных комплексов. При этом появляется возможность исклвчения коробки передач станков.
При реализации ЗА средней и большой мощности особый интерес представляет двигатель с естественной коммутацией, преобразователь которого имеет явное звено постоянного-тока. Естественная коммутация ЯД осуществляется при опережавшем токе якоря, что приводит к появленир размагничивавшей реакции, якоря. При этом нарушается статическая устойчивость двигателя и снижается перегрузочная способность.
Одним из эффективных средств обеспечения статической устойчивости, высокой перегрузочной способности является использование последовательных оомоток по продольной и поперечиой осям, вклоченных в звено постоянного тока преобразователя .
Вопросы компенсации реакции якоря также рассматривались отечественными и зарубежными исследователями, но, тем не менее, количественных оценок явлений,происходящих 3 двигателе, и необходимых рекомендаций проектирования ВД с продольно-поперечной компенсацией реакции якоря, в настоящее время всё ещё недостаточно.
В электроприводе станков и роботизированных комплексов получаст распространение тахае магнитоэлектрические ВД, постоянные магниты которых (самарий-кобальт или нео-дим-аелезо-Оор) относительно тонким слоем закрепляет на поверхности цилиндрического или дискового ротора.Такие двигатели отличаются высокими значениями удельного момента, НГЦ, показателей быстродействия.
- ki -
Применение бескорпусной конструкции статора приводит дополнительно к сниканию массы и экономии конструктивных материалов, высокому уровню теплоотдачи и в некоторых случаях к уменьшению высоты оси вращения. Кроме того, магнитоэлектрические Вд отличаются бесконтактным исполнением, относительно палым значением потерь в роторе, высокой перегрузочной способностью по моменту н току.
К. настоящему времени какбодьшзэ распространение з различных областях промышленности нашли вентильные микродвигатели, серийный выпуск которых налайен практически во всех развитых странах. Опыт разработки и внедрения ВД средней и большой мощности .пока ещё "невелик, а теория и методы их проектирования разработаны недостаточно. Учитывая вышеизложенное, тема является актуальной.
Цель работы заключается в разработке и исследовании новых электроприводов для станков и роботов, обеспечивающих высокие технике—экономические показатели, на базе синхронных машин с электромагнитным возбуждением, а также с постоянными магнитами. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи.
I.Заработка и исследование ряда конструкций БД с электромагнитным возбуждением к компенсацией реакции якоря по продольной и поперечной осям для механизмов главного движения станков.
З.Исследованае процесса коммутации Вд с гладкими и зубчатыми якорями.
4.Исследование переходных процессов ешхронкей машины с продольно-поперечной компенсацией реакции якоря, питаемой через статический преобразователь частоты зависимого типа.
5.Разработка к исследование ряда конструкций Вд с возбувденяеы от постоянных магнитов цкдкндркческаго и дискового исполнений для механизмов подачи станков и превышенных роботов.
6.Разработка в исследование датчика подонсения ротора на маг*-нитоднодах.
Методика проведения исследований. 1 исследования переходных процессов енн^р^йня g мя пятя р. продольно-поперечной компенсацией реакции якоря првдст$влена дифференциальными уравнениями в форме Ікрка-Горева и дано математическое оси-
сание дискретных процессов з преобразователе частоти методами непрерывной аппроксимации. П'гзучена полная система уравнений динамики вентильно-машинного устройства.
Показано, что исследование оыстро протекающих электромагнитных процессов, определение их основных характеристик: (.амплитудных значений тсков, напряжений и их производных и др) . с достаточной точностью моает быть произведено аналитическими методами. При этом на основе этих методов представляется возможным судить оо устойчивости вентильно-машянной система..
Научная новизна. ','''
1.Предложены новые конструкции вентильных двигателей,с :. -, \/>, электромагнитным возбуждением и постоянными магнатами цилиндрического и дискового исполнения, защищенные тремя авторскими свидетельствами.
^.Разработана.математическая .модель Бд с естественной >.'-'.
коммутацией и с продольно-поперечной конпенсацией реакции якоря, ;... питаемого от инвертора гока.
3.Предложены инженерные методы расчета рабочих характерисїик
вд с компенсационной обмоткой, а также углов коммутации, и отпи-
рания инвертора. . '. '. -. ; !'.-:'"'
ч.даны рекомендации для снижения остаточного исмента ЗД. с .'.>'.' постоянными.магнитами цилиндрического исполнения.
Ь.Разработана уточненная методика электромагнитного расчета
дискового двигателя с немагнитной.арматурой,крепления магнитов
аа роторе, базирующаяся на выделении достаточно большого, холи-.:.': '-,
чества кальцбБых зон магнигопровода, для которых определяется
частичные магкитнне характеристики, используемые при построении
результирующей магнитной характеристики двигателя. '.'/.
б.Разработаны конструкции датчиков положения ротора на маг-:
штодиодах, защищенные двумя авторскими свидетельствами. /'''.
Практическое значение результатов работы. '.
Применение разработанных конструкций БД в электроприводе :танков и роботов позволит обеспечить высокие технико-экономи- .' еские показатели рассматриваемой системы электропривода за чёт лучших энергетических свойств электрической маиины,повысит роиззодительность станков и качество обработки.
Разработанная математическая модель ВД с продольно-попереч-ой компенсацией реакции якоря может быть использована для про-ктных расчетов рабочих и регулировочных характеристик.
Разработаны и внедрены;новые конструкции ВД с постоянными агнитами.
- ч -
Реализация работы. Результаты исследований и рекомендации по проектирование вентильных двигателей с электромагнитным возбуждением и постоянными магнитами использовались при совместной работе с ВНИйР г.Чебоксары. В настоящее время налажено производство ВД с постоянными магнитами с диаметром фланца 115 мм и моментами 2,3; ч,7 и 7 Им на опытном заводе ДОйИР.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и получили одобрение на итоговых научных конференциях ЧГ'Г (.г.Чебоксары), Всесоюзном научно-техническом совещании "Регулируемые электродвигатели переменного тока " (г.Владимир, 19Ь7г.), I Всесоюзной научно-технической конференции по злектромеханогронике (г.Ленинград,19Ь7г.), X Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода (г.Воронеж,19о7г.).
Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 23 печатных раоотах.
Структура и объем диссертации, диссертация содержит введение 5 глав, заключение,список литературы из 98 наименований и 4 приложений. Текст собственно диссертации составляет 126 с, список литературы 10 с, 107 рисунков 91 с, 2Ь таблиц 10 с, приложения 6 с.
