Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы в качестве 'пр^Ьода поступательного перемещения все более широкое применение
р7.а{*йсодит линейный асинхронний электропривод (ЛАЭП). Он характеризуется конструктивной простотой и надежностью, которые обусловлены возможностью бесконтактной передачи усилия к механизму. Однако преимущества ЛАЭП могут достигаться только при соответствии характеристик электропривода параметрам механизма, поэтому требуется знание характеристик двигателя и прежде всего его механической характеристики (MX).
Необходимость определения характеристик линейных двигателей возникает значительно чаще, чем и случае вращающихся двигателей.
Такие параметры двигателя, как воздушный зазор, свойства и размеры вторичного рле:;ента
(ВЭ), его температура определяются в значительной степени конструкцией приводимого механизма. Следовательно паспортные данные непригодны для расчета и в кшкдом конкретном случае реализации линейного электропривода возникает необходимость определения характеристик с целью оптимизации режима его работы. Необходимость в экспериментальных исследованиях возникает и при изготовлении индуктора для определения степени соответствия реальных характеристик требованиям стандартов и технических условий путем проведения приемосдаточных, периодических,- типовых, квалификационных и аттестационных испытаний. Исчерпывающей оценкой свойств конкретного электропривода является результаты научно обоснованного эксперимента. Только в' экспериментально полученных характеристиках реального электропривода отразится влияние естественного изменения параметров машины и питающей сети, насыщение стали, вытеснение тока, влияние различных краевых эффектов, а также'ряд факторов, определяемых конструкцией и качеством изготовления индуктора и механизма в целом.
В транспортирующих, малинах требуется организовать программное движение с участиями повышенной и пониженной скорости, торлсиения
и ускорения. Расчет характеристик привода при этом весьма усложняется. Достоверную информация для расчета электропривода при таких рекимах монет дать только экспериментальное исследование. Поэтому при разработке и создании транспортирующих механизмов с ЛАЭП требуется провести большой объем экспериментальных исследований на макетах и натурных образцах линейных асинхронных двигателей (ЛАД). Однако пространственное перемещение ЛАД весьма усложняет испытания, так как для их проведения известными для вращающихся машин стандартными методами требуется создание стендов значительной протяженности. Поэтому разработка более простых методов- определения характеристик скоростных режимов ЛАЭП является актуальной задачей.
Дель диссертационной работы заключается в"разработке статического и квазистатического методов экспериментального исследования ЛАЭП транспортирующих машин. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач.
-
Установить теоретические предпосылки и вывести соотношения для статического определения характеристик асинхронного двигателя, питаемого от источника напряжения.
-
Разработать метод учета изменения потерь в стали при статических испытаниях.
-
Разработать метод разделения параметров продольного краевого эффекта (ПКЭ) на составляющие и вывести выражения эквивалентных сопротивлении первичного и вторичного ШЭ. Оценить степень влияния вторичного ПКЭ на характеристики ЛАЭП и разработать методику учета вторичного ПКЭ при статических испытаниях.
-
Совершенствовать квазистатический метод испытания ЛАЭП. Разработать устройство и методику предварительного расчета его параметров. Разработать методику обработки измеренной информации и получения требуемых характеристик.
-
Проверить основные теоретические положения с помощью зкспери-
If-
ментальных исследований на натурных образцах ЛАЭП. 6. Использовать статический я квазистатический методы при разработке ЛАЭП транспортирующих машга.
Методика исследований заключается в рассмотрении состояния вопроса по литературным и натурным данным испытательных установок. Прл разработке статического и хвазистатического способов использовались метод математического моделирования,теория подобия и основные положения теории электрических машин. Выражения для параметров первичного и вторичного ПКЭ выведены с использованием одномерной теории А.И.Вольдека.Расчет вносимых сопротивлений первичного и вторичного ЛКЭ проводился на ЭШ EC-I022, а моделирование переходных процессов при квазистатических испытаниях на АВМ типа МН-7М .Достоверность результатов статических испытаний и оценка точности разработанного метода устанавливалась их сопоставлением с данными, полученными на вращающихся стендах, а также с результатами квазястатя-ческих испытании. . Автор защищает:
-
Метод моделирования электромагнитных процессов движущегося асинхронного двигателя, питаемого от источника напряжения, на поверхности заторможенного ротора (статический метод).
-
Метод учета изменения потерь в стали я добавочных потерь при статических испытаниях.
-
Метод разделения параметров продольного краевого эффекта (ПКЭ) на составляющие и выражения для первичного и вторичного ПКЭ и для оценки степени влияния вторичного ПКЭ на характеристики ЛАЭП. Методику учета вторичного ПКЭ при статических испытаниях.
-
Выражения для предварительного расчета параметров стенда и методику определения характеристик ЛАЭП квазистатическим способом. Устройство для квазистатаческих испытании ЛАЭП.
Научная новизна работа состоит в обосновании метода моделиро-
вания электромагнитных процессов движущегося асинхронного двигателя, питаемого от источника напряжения, на поверхности заторможенного ротора (статический метод); в разработке метода учета изменения потерь в стали и добавочных потерь при статических испытаниях; в доказательстве ошибочности известных математических моделей ЛАЭП в движущейся системе координат и ее идентичности с моделью заторможенного двигателя, питаемого от источника частоты скольжения; в выведенных выражениях граничных условии для моделей в движущейся системе координат, в обосновании метода разделения параметров ПКЭ на составляющие и выведенных выражениях для первичного и вторичного ПКЭ и для оценки степени влияния вторичного ПКЭ на характеристики ЛАЭП; в разработке методики учета вторичного ПКЭ при статических испытаниях; в обосновании конструкции устройства для квазистатических испытании 1АЗП, метода предварительного расчета параметров стенда и методики определения характеристик ЛАЭП квазистатическим способом .
Практическая значимость диссертации заключается в том, что разработанные методы позволяют упростить экспериментальные исследования при разработке МЭИ, значительно снизить материальные затраты и сократить время проведения экспериментальных исследований. В ре -эультате этого сокращается сроки и повышается качество разработки ЛАЭП механизмов.
Разработанные метода и устройства могут быть заложены в основу стандартов и технических условии ЛАД и использованы при приемочных, периодических, типовых,квалификационных, аттестационных испытаниях.
Реализация результатов работы. Разработанные методы экспериментального исследования были внедрены при разработке и испытаниях ЛАЭП экспериментального, опытного и опытно-промышленного вариантов устройства для производства вспененных теплоизоляционных изделий и конвейерного поезда. По результатам испытаний ПДАД З.'.ЮЗ внесены
изменения в конструкторскую документацию двигателя. Методика испытания будет использована в технических условиях двигателя. Методики экспериментальных исследовании использованы в институте горного дела АН КазССР при разработке ЛАЭП макетного образца карьерного железнодорожного транспортного устройства с линейньсли асинхронными двигателями.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзних научно-технических конференциях "Комллекс-ная механизация'и автоматизация погрузочно-разгрузочных, подъемно-транспортных и складских работ в машиностроении (Ульяновск,.1981), "Проблемы развития строительной и дорожной техники для работы в условиях Сибири и Севера" (Красноярск, І9ВІ), на Всесоюзном сгаяюзизгме по автоматизированному линейному и магаитогидродинамическому электроприводу (Таллин, 1981),' на седьмой научно-технической конференции УШ "Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями" (Свердловск, 1986), а также на XXXIX научно-исследовательской конференции МАДИ (1981) и на УП-УШ научно-исследовательских конференциях АЛИИТ (1986...1987).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы" 18 статей и 2 научно-технических -"отчета. Получено 6 авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 144 страниц, в том числе 91 страниц машинописного текста, рисунки и графики - 64, а также списка литература (140.наименований).
