Основные направления совершенствования универсальных коллекторных двигателей электроприводов на основе оптимизации их электромагнитной структуры

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Электротехника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

фазе, в околошовных зонах наблюдаются троосто-бейнитные структуры (рис. 5, в). Мелкие зерна феррита и перлита на участке нормализации (рис. 5, г) не свидетельствуют о большом перегреве этой зоны.
Таким образом, анализ проведенных исследований показывает, что сварка с импульсной подачей электродной проволоки является наиболее эффективной для получения сварных соединений легированных высокопрочных сталей с щелевой раз- # делкой. При этом она обеспечивает:
• надежное сплавление кромок сварного соединения с щелевой разделкой и качественное формирование шва-
• стабильность управления переносом электродного металла на протяжении всего процесса сварки-
• стабильность качества формирования шва и механических свойств сварного соединения с высокой пластичностью-
высокую работоспособность сварного соединения при работе изделия под нагрузками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. 1. Свариваемость материалов. Справ. изд. / Под ред. Э. Л. Макарова — М.: Металлургия, 1991. — 528 с.
2. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990. — 528 с.
3. Сараев Ю. Н., Чинахов Д. А. Повышение механических характеристик при сварке стали 30ХГСА // Сварка и родственные технологии: мировой опыт и достижения: Матер. II Междунар. симп. — Минск, 2001. — С. 108−109.
4. Миходуй Л. И., Гончар А. К. Особенности сварки толстолистовых конструкций из низколегированных высокопрочных сталей // Автоматическая сварка. — 1990. — № 10. — С. 41−45.
5. Касаткин Б. С., Бреднев В. И., Царюк А. К., Николаенко В. П. Сварка под флюсом сталей 18Х2Н4МА, 38ХН3МФА и 40ХН2МА // Автоматическая сварка. — 1993. — № 6. — С. 30−34.
6. Сараев Ю. Н., Чинахов Д. А., Шпигунова О. И. Способы повышения трещиностойкости сварных соединений легированных
сталей типа 30ХГСА // Технология машиностроения. — 2001. -№ 1. — С. 35−39.
7. Походня И. К. Управление водородом в сварных соединениях сталей // Автоматическая сварка. — 1997. — № 8. — С. 23−27.
8. Готальский Ю. Н., Новикова Д. П. О механизме предотвращения околошовных трещин при сварке закаливающихся сталей с использованием аустенитных материалов // Автоматическая сварка. — 1992. — № 2. — С. 21−25.
9. Сараев Ю. Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. — Новосибирск: Наука, 1994. — 108 с.
10. Елагин В. П., Снисарь В. В., Савицкий М. М., Гордань Г. Н., Васильев В. Г, Дорошенко Л. К. Химическая и структурная неоднородности в зоне сплавления низкоуглеродистой стали с аустенитным швом при сварке в защитных газах // Автоматическая сварка. — 2001. — № 4. — С. 8−13.
11. Федько В. Т., Брунов О. Г. Управление процессом сварки при импульсной подаче электродной проволоки // Технология металлов. — 2000. — № 8. — С. 27−30.
УДК 621. 313
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ КОЛЛЕКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СТРУКТУРЫ
С. И. Качин, Ю. С. Боровиков, Е. Н. Клыжко, О. С. Качин, В.Ю. Саблуков
Томский политехнический университет E-mail: borovikov@tpu. ru
Рассмотрены пути обеспечения максимальных энергетических характеристик, минимизации расхода обмоточного провода, а также повышения ресурсных показателей и электромагнитной совместимости коллекторных электрических машин с электронными системами.
Коллекторная электрическая машина является сложным электротехническим устройством, выходные показатели которого определяются множеством входных параметров конструктивного, технологического и эксплуатационного характера [1]. В этой связи ее проектирование является непростой инженерной задачей, включающей в себя различные стадии от формирования основных требований к изделию до его постановки на производство.
Все требования, предъявляемые к электрической машине, условно можно разделить на показатели
экономического, технико-экономического, техникотехнологического характера, а также на ряд других классов, которые, как правило, связаны в той или иной мере с предыдущими группами показателей.
Поскольку обеспечить одновременное достижение максимумов всех показателей практически невозможно, то при проектировании электрических машин, обычно, прибегают к построению обобщенного параметра оптимизации как некоторой функции от выбранного множества исходных показателей [2].
Изложенные в [3, 4] технические решения, касающиеся электромагнитного состояния электрической машины, дают дополнительные возможности по улучшению ряда основных показателей коллекторных электрических машин малой мощности. При этом появляются такие входные факторы, как число катушек в секции и их распределение по пазам якоря, характер распределения магнитного поля под полюсами и другие, которые позволяют трансформировать выходные показатели электрических машин в том или ином направлении.
Понимание взаимосвязей предлагаемых технических решений с основными выходными показателями электрических машин может быть использовано как при модернизации выпускаемых изделий, так и в процессе проектирования новых образцов. Причем на стадии модернизации изделий, как правило, в качестве параметра оптимизации выбирается лишь один или несколько выходных показателей электрической машины, которые не удовлетворяют предъявляемым требованиям на рассматриваемом временном интервале. При этом в наиболее чистом виде проявляется связь того или иного выходного показателя электрической машины с входными параметрами, обусловленными используемым техническим решением, что позволяет оценить степень указанной взаимосвязи.
Рассмотрим основные направления совершенствования коллекторных электрических машин, которые могут быть достигнуты путем применения предложенных ранее новых технических решений в области электромагнитного состояния машин, таких как демпфированные обмотки якоря и индукторы с анизотропией магнитных свойств.
1. Обеспечение максимальных энергетических
характеристик коллекторных электрических машин
Минимизация массогабаритных показателей электрических машин является одной из основных тенденций развития современного электромашиностроения. Это вызвано стремлением к экономии материалов на их производство, снижению массы и объемов конечных изделий, на которых устанавливаются электрические машины, повышению удобства пользования более компактными устройствами.
Указанные побудительные мотивы в полной мере присущи отраслям, выпускающим бытовые электротехнические изделия и электроинструменты, где повышенные требования к массогабаритным показателям изделий (а значит, в первую очередь, электрического привода) предъявляются как со стороны самих производителей, так и со стороны потребителей. Вместе с тем удельные мощностные показатели данных электрических машин являются одним из главных факторов, обуславливающих конкурентоспособность выпускаемых изделий.
Для достижения указанной цели в качестве электропривода используются коллекторные машины с высокими скоростями вращения, что вызывает существенное ухудшение качества коммута-
ции. Эта проблема еще более обостряется в случае, если питание электродвигателей осуществляется непосредственно от сети переменного тока, что обусловлено наличием некомпенсированной трансформаторной ЭДС в коммутируемом контуре [5].
Поэтому, зачастую, увеличение удельной мощности в машинах данного класса ограничивается недопустимо высокой степенью искрения под щетками, которое вызывает дополнительный нагрев коллектора, повышенное изнашивание элементов скользящего контакта и в ряде случаев превышение допустимого уровня радиопомех.
В этих условиях предложенные ранее новые технические решения, касающиеся обмотки якоря и конструкции индуктора, могут быть напрямую использованы для улучшения коммутации и, соответственно, повышения выходной мощности подобных электрических машин.
Так, например, применение демпфированной обмотки в электроприводе ПК 58. 03−01 позволило снизить класс коммутации с 1%-2 до 1 балла [6]. Одновременно был повышен КПД электродвигателя при номинальном моменте на валу на 10,7%. Кроме того, снятие ограничения по качеству коммутации позволило увеличить выходную мощность данного электродвигателя на 30% (дальнейшее повышение нагрузки было ограничено предельной тепловой загрузкой электродвигателя).
Следует отметить, что в коллекторных машинах без дополнительных полюсов существует дополнительная возможность увеличения удельной мощности, обусловленная повышенными коммутирующими свойствами демпфированных обмоток якоря. В данном типе машин удовлетворительная коммутация, как правило, достигается благодаря сдвигу щеток с нейтрали. При этом происходит ослабление основного магнитного потока за счет появляющейся продольной реакции якоря, что ведет к снижению полезной мощности электрической машины.
Применение демпфированных обмоток позволяет получать удовлетворительную коммутацию при меньших углах сдвига щеток с нейтрали, что сопровождается соответствующим повышением удельной мощности электрической машины.
Этому же способствует использование анизотропного индуктора, поскольку выравнивание результирующего магнитного поля в воздушном зазоре электрической машины приводит к усилению положительной коммутирующей ЭДС, что позволяет дополнительно снижать угол сдвига щеток с геометрической нейтрали.
Кроме того, применение анизотропного индуктора снижает поперечную реакцию якоря и, соответственно, еще более увеличивает результирующий магнитный поток электрической машины.
Вместе с тем уменьшается и индуктивность якоря, что в машинах переменного тока эквивалентно повышению ЭДС вращения при заданных напряжении питания и величине нагрузки. Соот-
ветственно возрастает электромагнитная и выходная мощность электродвигателя.
Естественно, что увеличение интегральной величины магнитного потока и ЭДС вращения влияет на вид механической характеристики электрической машины, а это требует соответствующей корректировки ее обмоточных данных для достижения максимального увеличения выходной мощности.
Так, например, реализация указанных выше мероприятий в нереверсивном электродвигателе ИЭ-5713 без корректировки обмоточных данных привела к увеличению момента на валу на 16,7% и снижению скорости вращения на 9,9% [6], что не позволило в полной мере использовать заложенные в конструкции возможности по увеличению удельной мощности (она была увеличена лишь на 5,25%). Для повышения скорости вращения данного электродвигателя до требуемого уровня и соответствующего увеличения выходной мощности необходимо снизить числа витков в его обмотках при одновременном повышении сечения обмоточного провода.
Подобная корректировка обмоточных данных была проведена в экспериментальном образце нереверсивного электродвигателя МA-2001, который был выполнен с демпфированной обмоткой на якоре, анизотропной магнитной системой индуктора и со сниженным сдвигом щеток с нейтрали на одно коллекторное деление. Число витков катушки обмотки возбуждения здесь было уменьшено со 100 до 92 при одновременном увеличении диаметра обмоточного провода с 0,9 до 0,95 мм, а число витков в секциях паза якоря снижено с 26 до 23 при одновременном повышении диаметра обмоточного провода с 0,63 до 0,67 мм.
Испытания данного образца электродвигателя показали, что при номинальной плотности тока он имеет больший КПД (на 3,78%) и повышенную выходную мощность (на 10,8%). Причем преимущества опытного образца в сравнении с базовым электродвигателем возрастали по мере увеличения нагрузки, поскольку он имеет более жесткую механическую характеристику [6].
Эффективность предложенных технических решений в плане повышения удельной мощности коллекторных электрических машин во многом определяется их исходным электромагнитным состоянием.
Так, например, в реверсивном электродвигателе для изделия МЭС-420ЭР применение демпфированной обмотки и анизотропного индуктора позволило повысить их КПД на 24%. Здесь при одной и той же потребляемой мощности полезная мощность опытного образца также увеличена почти на 24% [6]. Одновременно улучшена коммутация электрической машины.
Подобные результаты получены и на образцах нереверсивных электродвигателей МЭС-450ЭР, в которых были применены индукторы с анизотропией магнитных свойств. Величина КПД и полез-
ная мощность при номинальной нагрузке были повышены почти на 27%.
В описанных выше образцах реверсивных электродвигателей изменение сдвига щеток с нейтрали не производилось и, соответственно, не осуществлялась корректировка их обмоточных данных. Одним из факторов, определяющих повышение удельной мощности электрических машин, явилось уменьшение пространственного угла сдвига между результирующим магнитным полем электродвигателя и вектором магнитодвижущей силы якоря, что обеспечило оптимальное взаимодействие магнитного поля и проводников с током обмотки якоря.
Повышение КПД, которое наблюдается в образцах электрических машин с предложенными конструкциями обмотки якоря и индуктора, позволяет снижать потребляемую мощность при заданной выходной мощности (в том случае, если не требуется увеличение последней). Например, в электродвигателе МЭС-420ЭР потребляемая мощность при номинальной нагрузке может быть снижена более чем на 10%, а в электродвигателе МЭС-450ЭР — на 13%.
Существенно уменьшаются потери мощности в модернизированных электродвигателях, что ведет к снижению перегрева обмоток и других их элементов, а это в свою очередь создает благоприятные условия для повышения надежности данных электрических машин. По приведенным выше результатам испытаний снижение мощности потерь в опытном образце электродвигателя МЭС-420ЭР составляло почти 22%, а в экспериментальном образце электродвигателя МЭС-450ЭР — порядка 21%. Это позволило снизить перегрев обмоток якоря и индуктора на 30 °C в сравнении с серийной машиной, что существенно облегчает тепловую загрузку изделия. При сохранении тепловой загрузки экспериментальных образцов электродвигателей на базовом уровне возможно увеличение их полезной мощности на 30… 40% относительно серийных изделий.
Таким образом, как с точки зрения повышения удельной мощности коллекторных электродвигателей, так и с позиций уменьшения энергопотребления и снижения перегрева их активных элементов целесообразно использование предложенных технических решений, позволяющих улучшать процесс коммутации секций обмотки якоря и создавать оптимальные условия для электромагнитного взаимодействия токового слоя обмотки якоря с магнитным полем машины.
2. Минимизация расхода обмоточного провода
в коллекторных электрических машинах
Проблема экономии активных материалов электрических машин всегда являлась важной задачей в процессе их проектирования и производства. Особую значимость при этом имели мероприятия, приводящие к снижению потребления медных материалов на единицу изделия, поскольку они являются дорогостоящими и наиболее широко
применяемыми (в весовом отношении) в электрических машинах. В настоящее время эта задача становится еще более актуальной в связи с постоянным ростом стоимости, как коллекторной меди, так и медных обмоточных проводов.
Указанная проблема в определенной мере может также решаться путем применения демпфированных обмоток якоря и анизотропных конструкций индуктора. Это следует из возможности повышения удельной мощности электрических машин, в которых использованы данные технические решения.
Как отмечалось выше, увеличение выходной мощности в подобных конструкциях электрических машин может составлять 20% и более. В результате объем их активных материалов может быть снижен при условии сохранения выходных параметров и тепловой загрузки на базовом уровне. При этом одновременно могут решаться задачи технологического характера. Так, например, в изделии ИЭ-5713 использование демпфированной обмотки якоря и анизотропного индуктора позволило снизить расход обмоточной меди якоря почти на 29% [6], а относительное заполнение паза якоря — на 22,5%.
Последнее обстоятельство существенно облегчило укладку обмотки в пазы якоря и повысило надежность ее электрической изоляции вследствие снижения механических воздействий, требуемых для закрытия пазов якоря, что обуславливает увеличение выхода годной продукции на операциях по изготовлению обмотки якоря.
В электродвигателе МЭС-450ЭР с анизотропным индуктором удалось уменьшить массу меди обмотки возбуждения почти на 30% в сравнении с серийной машиной за счет снижения диаметра обмоточного провода с 0,355 до 0,315 мм. При этом рабочие характеристики опытного образца со сниженной массой обмотки возбуждения оставались выше соответствующих параметров базовой машины [6]. При номинальной потребляемой мощности КПД у опытного образца электродвигателя на 8,5. 11,8% больше в сравнении с серийной машиной, что свидетельствует о дополнительном резерве по снижению активных материалов в экспериментальном изделии. Перегрев обмотки возбуждения у опытной машины на 13 °C ниже, чем у серийной, а обмотки якоря — на 21 °C.
Таким образом, повышенные энергетические характеристики коллекторных машин с усовершенствованной активной зоной позволяют разрабатывать изделия с минимальным расходом активных электротехнических материалов, что улучшает их весовые показатели, делает продукцию дешевле и повышает ее конкурентоспособность.
3. Повышение ресурсных показателей коллекторных
электрических машин и их электромагнитной
совместимости с электронными системами
Улучшение процесса коммутации электрических машин с оптимизированной (посредством
предложенных технических решений [3, 4]) активной зоной влечет многократное снижение энергии искрения под щетками, что положительно влияет на характеристики изнашивания элементов коллекторно-щеточного узла, поскольку эрозионная составляющая изнашивания у напряженных в коммутационном отношении машин, как правило, преобладает. В результате интенсивность изнашивания контактных элементов в усовершенствованных машинах снижается, увеличивается временной период до замены комплекта щеток и ресурс коллекторно-щеточного узла в целом [7].
Проведенные экспериментальные исследования на образцах электрических машин, выполненных с использованием предложенных конструктивных усовершенствований, показали, что относительное снижение интенсивности изнашивания элементов скользящего контакта может составлять от нескольких единиц до десятков раз, в зависимости от типа машины и условий ее эксплуатации.
Так, например, в нереверсивном электродвигателе СНЕF 240. 001 с демпфированной обмоткой на якоре снижение степени искрения с 1%-2 до Ш-Ш балла позволило уменьшить интенсивность изнашивания щеток в 2,2… 2,3 раза, а коллекторных пластин — в 2,1 раза.
Еще более высокие результаты были получены на модернизированных образцах перфоратора БПР 241Е. Особенностью данного изделия является то, что оно предназначено для работы в двух различных режимах: в режиме сверления и в режиме сверления с ударами. Эти режимы отличаются по характеру нагрузки на электродвигатель, а также по интенсивности механического воздействия на коллекторно-щеточный узел. Причем в ударном режиме работы коммутация, как правило, значительно ухудшается, что сопровождается увеличением интенсивности изнашивания элементов коллекторно-щеточного узла. При этом требуется замена щеток за недопустимо короткое время, составляющее (в среднем) около 20. 30 ч работы.
Результаты испытаний серийного и модернизированных образцов перфоратора БПР 241Е приведены в таблице.
Как видно из таблицы, электродвигатель с демпфированной обмоткой на якоре обеспечил снижение интенсивности изнашивания щеток в номинальном продолжительном режиме в 19,2 раза в сравнении с серийной машиной (оценивается по максимальным значениям). Улучшение данного показателя в электродвигателе с демпфированной обмоткой якоря и анизотропным индуктором составило уже 34,6 раза относительно базового изделия. Максимальное снижение скорости изнашивания щеток в ударном режиме (в 8,1 раза) обеспечил образец с демпфированной обмоткой на якоре, анизотропным индуктором и увеличенным щеточным перекрытием.
Поскольку изделия подобного типа в реальных условиях эксплуатации работают при определен-
Таблица. Результаты испытаний серийного и модернизированных образцов перфоратора БПР 241Е
Вариант выполнения электродвигателя Режим работы Время работы, ч Температура коллектора, °С Величина изнашивания щетки, мм Интенсивность изнашивания щетки, мм/ч
с выключателем без выключателя с выключателем без выключателя
1. Серийный Вращательный 11 145 1,90 0,70 0,173 0,064
Ударный 12 111 5,30 7,30 0,442 0,608
2. С демпфированной обмоткой якоря Вращательный 11 120 0,10 0,10 0,009 0,009
Ударный 12 93 9,80 13,20 0,817 1,100
3. С демпфированной обмоткой якоря и с анизотропным индуктором Вращательный 11 106 0,05 0,05 0,005 0,005
Ударный 12 92 10,50 12,70 0,875 1,060
4. С демпфированной обмоткой якоря, с анизотропным индуктором и с увеличенным Дц Вращательный 11 156 1,50 1,40 0,136 0,127
Ударный 12 132 0,90 0,80 0,057 0,067
Примечание. Ударный режим — 30 с работы, 90 с перерыв
ных сочетаниях как ударного режима, так и режима сверления, то ресурс работы комплекта щеток р рисунок, определяется соотношением времен работы в указанных режимах и может быть оценен по выражению:
Гр = (К +)кт /(К Дх, +ДУ),
где К=я/у /я, У — времена работы в продолжительном (51) и ударном режимах- Дя, ДУ — скорости изнашивания щеток в продолжительном и ударном режимах- кт — предельная высота изнашивания щетки.
Рисунок. Зависимости ресурсов работы щеток серийного электродвигателя (кривая 1) и опытных образцов (кривые 2, 3 и 4) изделия БПР 241Е от параметра К
Из приведенных зависимостей следует, что при малой относительной величине времени эксплуатации изделия в ударном режиме (К& gt-8) предпочтение следует отдать вариантам опытных образцов № 2 и № 3 (кривые 2, 3), а при преобладании ударного режима работы (К& lt-8) — образцу № 4 (кривая 4).
Другим важным следствием улучшения коммутации благодаря оптимальному построению активной зоны электрической машины является снижение уровня радиопомех, генерируемых в процессе ее работы. К данному эксплуатационному показателю в последнее время предъявляются все более жесткие требования, поскольку он влияет на работу различного рода систем управления самим двигателем (электронные регуляторы скорости, стабилизаторы скорости, защитные системы), а также на расположенные поблизости электронные приборы и устройства (распространение помех может происходить как по сети питания, так и путем электромагнитного излучения).
Уменьшение степени искрения под щетками модернизированных машин в ряде случаев сопровождается существенным снижением уровня радиопомех на большинстве частот защищаемого диапазона. Например, у электродвигателей ДК 100−250−12 и ПК 58. 03−01 наблюдалось уменьшение напряжения радиопомех на несколько дБ в диапазоне частот 0,15.3 МГц и на 6. 20 дБ на частотах от 3 до 30 МГц (электродвигатели без фильтров) [6].
Таким образом, повышенные коммутирующие свойства электрических машин с оптимизированной активной зоной позволяют существенно увеличить ресурс работы элементов коллекторно-щеточного узла. Кроме того, улучшение коммутации в указанных машинах обуславливает, в ряде случаев, значительное снижение уровня генерируемых ими радиопомех, что повышает их электромагнитную совместимость с другими электронными системами.
Выводы
1. Реализация демпфированных обмоток якоря и анизотропных индукторов в коллекторных электрических машинах без дополнительных полюсов позволяет повышать их КПД до 27% в номинальном режиме работы, что обеспечивает снижение потребляемой мощности до 13% и мощности потерь до 22% при сохранении их полезной мощности на базовом уровне. При этом перегрев обмоток якоря и индуктора может быть снижен до 30 °C, что предопределяет существенное увеличение срока службы электрической изоляции указанных элементов и повышение надежности модернизированных электрических машин. При сохранении тепловой загрузки модернизированных электрических машин на базовом уровне возможно увеличение их полезной мощности на 30. 40% относительно серийных изделий.
2. Потенциальные возможности по повышению удельных энергетических характеристик электрических машин, появляющиеся благодаря предложенным техническим решениям, открывают ряд других направлений их совершенствования с целью экономии активных материалов на их изготовление, снижения их массы и упро-
щения ряда технологических процессов при их производстве. При этом возможно сокращение массы меди обмотки индуктора до 30%, снижение расхода обмоточного провода якоря до 29% и относительного заполнения паза якоря почти на 23% (в ряде случаев это существенно облегчает укладку обмотки в пазы якоря), уменьшение длины пакетов якоря и индуктора до 17%, а также уменьшение числа ламелей коллектора при соответствующем снижении его габаритов и массы.
3. Выполнение электрических машин с применением предложенных технических решений позволяет существенно уменьшить степень их коммутационного искрения, что сопровождается снижением уровня как электроэрозионного,
так и результирующего изнашивания контактных элементов до 30 и более раз в зависимости от исходного электромагнитного состояния машины и режимов ее эксплуатации.
4. Уменьшение коммутационного искрения в модернизированных электрических машинах, а также специфическое распределение взаимных индуктивных связей между секциями демпфированных обмоток якоря, как правило, положительно влияют на снижение уровня генерируемых ими радиопомех: до 2.6 дБ в диапазоне частот 0,15.3 МГц и до 6. 20 дБ на частотах 3. 30 МГц.
Работа выполнена в соответствии с государственным контрактом с Федеральным агентством по науке и инновациям РФ № 02. 442. 11. 7267 от 28 февраля 2006 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беспалов В. Я. Современные коллекторные двигатели // Электропривод постоянного тока. Состояние и тенденции: Доклады науч. -практ. семинара. — М.: Изд-во МЭИ, 2002. — С. 4−12.
2. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. — М.: Наука, 1976. — 279 с.
3. Качин С. И. Улучшение эксплуатационных характеристик коллекторных машин малой мощности // Электричество. — 1997. — № 6. — С. 28−32.
4. Качин С. И., Боровиков Ю. С., Бекишев Р Ф. Улучшение эксплуатационных показателей коллекторных электрических ма-
шин применением анизотропных конструкций индукторов // Известия вузов. Электромеханика. — 2003. — № 3. — С. 44−49.
5. Скобелев В. Е. Двигатели пульсирующего тока. — Л.: Энергия, 1968. — 232 с.
6. Качин С. И. Высокоиспользованные коллекторные электрические машины малой мощности: Дис. … докт. техн. наук. -Томск, 2002. — 438 с.
7. Качин С. И. Ресурсные характеристики коллекторно-щеточных узлов электрических машин с демпфированными обмотками на якоре // Электронные и электромеханические системы и устройства: Труды XV науч. -техн. конф. — Томск: ГНПП «Полюс», 1996. — С. 120−124.
УДК 62−83: 621. 313. 333
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
Л. К. Бурулько, Л.А. Паюк
Томский политехнический университет E-mail: blk@ido. tpu. edu. ru
Представлена математическая модель системы преобразователь частоты — асинхронный двигатель, позволяющая исследовать динамические режимы работы при скалярном частотном управлении и определить влияние гармонического состава питающего напряжения на быстродействие электропривода.
Последнее десятилетие уходящего века ознаменовалось значительными успехами силовой электроники, что привело к неуклонному снижению доли систем приводов с двигателями постоянного тока и к увеличению доли систем приводов с двигателями переменного. По прогнозам специалистов доля приводов постоянного тока сократится в ближайшее время до 10% от общего числа приводов. Это связано с низкой надежностью механического коллектора и более высокой стоимостью коллекторных двигателей постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока.
В настоящее время от частотно-регулируемых электроприводов с короткозамкнутыми асинхронными двигателями (АД) при массовом их применении (приводы насосов, вентиляторов, конвейеров, компрессоров и т. д.) требуется относительно небольшой диапазон регулирования скорости (до 1: 10, 1: 20) и сравнительно низкое быстродействие. При этом целесообразно использовать классические структуры скалярного управления. В широкодиапазонных (до 1: 10 000), быстродействующих приводах станков, роботов и транспортных средств применяют более сложные структуры векторного

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой