Введение к работе
Актуальность заботы, еэ цель и задачи.
Авиационные электрсмехачизмы широі:о используются для приведения в действие и управления самых различных систем воздушных су-доз (ВС). К ним предъявляются яысокие технические требования, важнейшими из которых являются: надежная и безотказная работа в са- . мых различных условиях и режимах полета, минимальная масса и каг можно меньшее потребление электроэнергии. Они должны быть техно- , логичны в производстве и просты з эксплуатации.
ЗажнеПшими электротехническими устройствами, входящими с состав электромеханизмов, являются приводные элект; 'двигатели и электромагнитные муфты сцепления,-торможения или сцепления-торможения, исключающие недопустимый инерционный выбег выходного звена электромеханизма.
В связи с использованием' на многих современных БС трехфазных систем электроснабжения все чаще в качестве приводных электродвигателей в электромеханизмах этих ЗС используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, являющиеся самыми простыми, дешевыми и надежными двигателями. 3 то же время электромагнитные му^:ты и в этих электромеханизмпх являются муотами постоянного тока, так как эффективность использования ферромагнитных материалов в электромагнитах переменного тока значительно нкж<5, чем в электромагнитах постоянного тока. При одинаковом объеме этих материалов они развивают в др* раза меньшее тяговое электромагнитное усилие. Кроме того, надежность работы тяговых электромагнитов постоянного тока выше, чем переменного.
Питание электродвигателя от источника трехфазного переменного' тока, а электромагнитных му:".т от источника постоянного тока значительно усложняет систему электроснабжения и управления электромеханизмов, -"величнвает в этих системах количество электрических аппаратов и других электромаг 'итных элементов, что может отрицательно сказываться на надежности работы электромехянизгов.
Актуальность данной работы определяется тем, что ее целью является улучшение конструкции авиационных олекі'ромйханизмов, упрощение систем их электроснабжения и управления, удушение мессо-габаритных ч энергетичесих показателей, г также повышение надежности работы электромеханизмов и их систем электроснабжения и управления.
Поставленная цель достигается тем, что в работе предлагается и научно обосновывается оригинальное техническое решение, позволяющее приводному трехфазному асинхронному двигателю электромеха-ниэма совмещать функции электромагнитных муфт сцепления, торможения и сцеплзния-тормо'кепия. Благодаря этому из электромеханизма исключается магнитная система муфты и ее обмотка возбуждения, а для питания электрокеханиэма требуется только трехфазный источник с напряжением 200 j и с частотой тока 400 Гц.
Диссергационная работа выполнена по теме научно-исследовательской работа крфедры авиационных электрических машин Киевского института инженеров гражданской авиации 73К-91Э, инв.]?4018 '(ВИТИЦ) "Повышение эксплуатационной эффективности электромагнитных и электромеханических элементов оборудования летаильных аппаратов и аэропортов".
Научная новизна. Показано, что путем использования в авиационных олектромеханизмах конусных асинхронных двигателей можно исключить необходимость применения в них отдельных электромагнитных . і/уфт торгожечия, сцепления и сцепления-торможения. При этом одновременно существенно упрощаются системы электроснабжения и управления от!;х электромеханизмов.
Оригинальной отличительной особенностью конусных двигателей, которые предложено использовать в ааиационнь... электромеханизмах является осевая ко лческая зубчатая структура статора и ротора. Благодаря этой структуре можно получить те же значения осевого тягового усилия, что и в известных конусных асинхронных двигателях, но при значительно меньших ( в 2.,.3 раза) углах односторонней конусности и меньией (на 15.,.20 массе электродвигателя.
Выведены общие аналитические зависимости, определяющие магнитную проводимость воздушного зазора, коэффициент воздушного зазора, осевое электромагнитное усилие, а также и другие величины конусных асинхронных двигателей с осевой конической зубчатой структурой статора и ротора при различных осевых смещениях ротора. Получена формула, устанавливающая связь минимального угла общей конусности таких двигателей с углом осевой конической зубчатости.
Введены изменения в существующую ме.одику расчета конусных асинхронных двигателей, позволяющие при расчете учитывать осевую коническую зубчатую структуру статора и ротора. 3 основу этих изменений положены выведенные в работе аналитические завис мости.
Разработан метод и составлены алгоритм и программа для определения основных характеристик авиационных электромеханизмов ( в том числе и с конусными двигателями, обладающими дополнительно осевой конической структурой статора к ротора) при включении, отключении и в других переходных режимах.
Практическое значение работы. Существенно упрощены системы электроснабжения и управления электромеханизмов ВС. уменьшено необходимое для их функционирования количество электрических аппах ;-тов и других электромагнитные элементов.
Существенно улучшены массо-габаритные показатели авиационных электромеханизмов и систем их электроснабжения и управления, повышена надежность их работы и достигнуто это без „ .судиення других эксплуатационных свойств.
Все это для ВС имеет важнейшее значение, особенно если учесть то большое число операций и функций, которые выполняются на современных ЗС с использованием различных электромеханизмов.
Вклад автора. Новые идеи и оригинальные решения разработаны автором совместно с научным руководителем. Идея использования гармонического анализа для получения общих аналитических зависимостей, определяющих магнитную проводимость воздушного зазора и осевое электромагнитное усилие асинхронного двигателя с осевой конической зубчатой структурой, принадлежит лично автору. Лично автором составлены все приведенные в работе программы для проведения расчетов и исследований с помощью ЭиМ. ІЗ проведении, экспериментальных исследований автору, кроме научно- ) руководителя, оказал помощь заведующий лабораторией авиационных электрических машин КНИГА Давыдов А.А.
Основные материалы диссертации изложены в трех опубликозанных научных статьях и д ух научных отчетах.
На защиту выносятся:
* I. Оригинальные исполнения авиационных электромехакизмов, в которых функции электромагнитных муфт выполняет сам приводной электродвигатель.
-
Электрические системы электроснабжения и управления предложенных исполнений авиационных электромеханиьмов.
-
Конусный асинхронный двигатель для приведения в действие авиационных электромеханиэмов, который благодаря осевой конической зубчатой структуре стятс^а и ротора имеет лучшие по сравнению с обычными конусными двигателями wacco-габаритные показатели и более прост в изготовлении.
-
Выведенные общие аналитические зависимости, определящие магнитную проводимость воздушного зазора, коэффициент воздушного зазора, осевое электромагнитное усилие и другие величины конусных асинхронных двигателей с осевой конической зубчатой структурой статора и ротора.
-
Переработанная методика расчета конусных асинхронных двигателей, позволяющая учитывать при расчете осевую зубчатую коническую структуру статора и ротора.
-
Метод, алгоритм и программа для определения характеристик авиационных электромехяниэмов, в том числе предлагаемого исполнения, при пуске, отключении и в других переходных режимах.
Основные результаты работы окладывались:
-
На ЗсесолзноЛ научно-технической конференции "Методы управления системной эффективностью функционирования электрифицированных и пилотакно-насигационних комплексов" г.Киев, 1991.
-
На саучно-техничьских конференциях КНИГА, Киев, 1991 и 1992 гг.
-
На объединенном научном семинаре Лекультетов авиационного оборудования и автоматики и вычислительной техники КНИГА, Киев, 1993.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав с выводами и заключения, изложенных на 135 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 40 рисунка.
Список литературы состоит из 156 наименований.