Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Злектромеханотронные системы (ЭМТС) малой ощности с транзисторными преобразователями и высокоскоростными синхронными двигателями (АД) получают в последние годы все большее рактическое применение. Особое значение подобные ЕМГС приобретают ри использовании их в установках с автономными источниками постоян-ого тока (аккумуляторы, солнечные батареи, топливные элементы) и в естационарных объектах (электромобили, космические объекты, лета-ельные аппараты, специальные робототехнические комплексы), в кото-ых особенно остро стоит и сложно решается проблема минимизации рас-ода энергоресурсов и снижения массо-габаритных показателей. Анализ аких систем показывает, что определенные преимущества имеет ЭМТС, одержащая трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым рото-ом и транзисторный преобразователь, выполненный по принципу авто-омного инвертора напряжения (АНН). Один из вариантов построения Jffl - создание самовозбуждающегося магнитно-транзисторного инвертора МТИ). Здесь и далее условимся называть подобные ЭМТС автогенератор-
1ЫМИ.
Наибольший интерес представляют трехфазные мостовые МТИ при 180 радусяом управлении транзисторами. Так в МТИ на групповом трансфор-іаторе при соединении обмоток в звезду возникает третья гармоника в ривой магнитного потока, которая является синхронизирующей. Недос-аток подобной синхронизации - наличие третьих гармоник в кривых іазньїх напряжений инвертора, приводящих к увеличению потерь в стали і снижению КПД. В связи с этим возникает проблема подавления третьих армоник в кривых фазных напряжений и магнитных потоков инвертора.
От выбора магнитной системы трансформатора в трехфазном МТИ за-іисят КПД, вес и габариты инвертора, а от способа соединения обмо-ок - наличие или отсутствие третьей гармоники в кривой магнитного ютока. Применение трехстержневого трансформатора при соединении об-юток в звезду позволяет значительно ослабить, третьи гармоники магнітного потока, которые во всех трех стержнях выступают из сердечни-а и замыкаются от ярма к ярму через воздух, а также через крепежные (етали. Вследствие этого возникают дополнительные потери на вихревые оки. Однако, применение нейтрального провода позволяет уменьшить
оти потери за счет образования контура для третьих гармоник 'сен Следует отметить, что в сравнении с- грутіоьчм тр<:хстержнег.о« тр: сформатор имеет меньшие массу и габ^ритл.
Таким образом, проблема третьих гармоник напрллчшия, ток; магнитного потока тесно связана с инсргеуич-.;0!:п;.<п и ма."оо-габариті ми показателями, а та-аад с проблемой синхронизации Фаз.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: создание трехфазных МТИ на трехст*'ранекг>м траї форматоре, предназначенных для работы в составе автогенератор! ЭМТС, применение которых позволяет подавить третьи гармоники пані жения и магнитного потока.
..ЧАДАЧА КССЛЕДОРЛНйЛ: теоретический и зкеперимонтальний анаї схем автогенераторных Г-ШС.
В соответствии с поставленной задачей и работе рассматриваю! следуюя;ие вопроси:
разработка математической модели силовой части трехфаэнс МТИ;
анализ с помощью построенной модели влияния третьих гармони тока, магнитного потока и напряжении на электронагнптни»! процесс»;
определение способов подавления третьих гармоник в криг фазных напряжений и магнитных потоков инвертора;
разработка схем, конструкции и методики проектирования МТ применение которых позволяет подавить третьи гармоники напряжения Магнитного потока;
экспериментальное исследование схем трехфазных МТИ, работа тих в составе ав'гогенераторных ЭМТС.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ' ИССЛЕДОВАНИЯ. Исследование автогенератор» СИТО включает а себя качественный анализ с помощью аналитических м тодов, численный расчет на ПЭВМ и эксперимент. В основу аналитиче ких исследований положен математический аппарат теории градов, ма ричная алгебра. Численное исследование осуществлено на ПЭВМ. То .ность результатов численного расчета оценивается с помощью экспер. ifeJiTa ль них исследований.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА представлена следующими результатами:
- па основании теории графов разработана математическая моде.
лОоощєняого трехфазного преобразователя, позволяющая исследова'
различные типы инверторов, причем в топологические матрицы ввєдєі
[роключакацие функции, характеризующие состой ниє ключей;
с учете,) нелинейностей аагшеаня лпЛФзрыщиапыше уравнения, )3i'f чяищио анч\>и::;иррпать электромагнитные nf.ou&ccu в силовой части )ev; ч'мїого Ul'tf на тр;,>г стержневою трансформаторе;
с попоим» численной модели проведено исследование различных :ем .МТИ, а такхо количественный и ішчєстіиліш.'й анализ злектромаг-iTiiux процессов,
проведен сравнительный -чнаяиз результатов численного и зкиїе-ментального исследовании, разработаны практические рекомендации, іализовашше в оіштинх образцах.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ состоит в следующем:
рпзраоотанн схеми и конструкции МТЙ, предназначенных для ра->ти в высокоскоростном ялектрелрнводе малой мощііости;
на основании теоретических м«тодоп, наложенных й данной рнпо-!, проведен расчет электромагнитных процессов в силовой части трен-іаного МТИ на трвхстерлневом трансформаторе;
- разработана методика исследования электромагнитных процесі-оч
силовой части трехфазного МТИ на трехстержневом трансформатор/'- с
мололо численной модели;
- но результатам теоретических и экспериментальных исследований
іроегстироваїш, изготовлены: и испытаны макетные образцы автогаїера-
>рних afl'O, проведен аналир их технического уровни.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Настоящая диссертационно работа ищется продолжением одного из ведутих научнцх направлений кафедры юктропринода и электротехники Казанского государственного толюло-іческого университета по создания МТИ, внедренных во Всероссийском іучно-исследовательском институте расходсметрил, заводе точного ма-іностроения им. М.И. Калинина. АО "ЬКА" г. Казани. Разработанный іехфазшйі мостовой МТИ на трехетеьг.невом трансформаторе предназна-|Ц для замены МГИ на групповом трансформаторе.
АІ1ІОВАЦИЯ РЛВО'Ш. Основные положения диссертационной рчооты 'Кладываяиеь и оосу^ались на научных семинарах кафедри Элеш ротех :ки и электроприпода KI'T.v (КХТИ), г. Казаьь. 1994-199В г.г.; науч-і-технической конференции "Ироолеь.ы промышленных злекгрсыеханичео ;х систем и перспективи их развития", г. Ульяновск, Юйб і.; pec бликанских научных конференциях "Проблемы энергетики", г, Казань,
1997, 1998 г.г.; 10-м научно-техническом семинаре "Внутрикамерны процессы в энергетических установках. Акустика, диагностик", г. Ка эань. 19й8 г.
ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание работы опубликовано в пяти пе чатннх работах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, че тырех глав, заключения, списка использованных источников (90 найме нований) и трех приложений. Общий объем диссертации 212 с., в тс числе 116 с. машинописного текста, 40 с. иллюстраций, 9 с. таблиц, с. списка использованных источников, 38 с. приложений.
