Тепловые процессы в линейных асинхронных двигателях и их математическое моделирование

• Автор: Гоман, Виктор Валентинович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 194 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И МОДЕЛИ ЛАД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ, ТЕПЛОВЫХ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1.1. Модели электромеханических процессов ЛАД
1.2. Методы теплового расчета электрических машин
1.3. Известные тепловые модели линейных асинхронных двигателей
1.4. Аэродинамические модели электрических машин
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛАД НА ОСНОВЕ ДЕТАЛИЗИРОВАННЫХ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ 3
2.1. Повышение точности базовой модели ЛАД
2.2. Повышение быстродействия алгоритмов и программ расчета ЛАД
2.3. Квазистатическая модель ЛАД
2.4. Аппроксимация характеристик ЛАД
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИ ЛАД НА ОСНОВЕ ДЕТАЛИЗИРОВАННЫХ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ
3.1. Математическая модель на основе
детализированных тепловых схем замещения
3.2. Тепловая модель с высоким уровнем детализации схемы замещения
3.3. Тепловая модель с низким уровнем детализации схемы замещения
3.4. Вентиляционный расчет на основе аэродинамической схемы замещения
3.5. Математическая модель взаимосвязанных
электромеханических, тепловых и аэродинамических процессов
3.6. Выводы

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК
4.1. Расчеты ЛАД при разных алгоритмах численного дифференцирования по координате
4.2. Исследование тепловых процессов в ЛАД лабораторного стенда
4.3. Исследование тепловых процессов в ЛАД 51-5
4.4. Результаты расчета системы вентиляции тягового ЛАД
4.5. Исследование тепловых процессов в тяговом ЛАД монорельсовой дороги
4.6. Оценка теплового состояния дугостаторного АД винтового пресса
4.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Документы о внедрении ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты расчета тепловых процессов ЛАД ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Листинги программ и структурные схемы моделей ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Пример формирования массива характеристик тягового ЛАД и система уравнений его тепловой модели ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Используемые элементы математического описания тепловой модели
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Полевые расчеты тепловых процессов
Известно несколько типовых областей применения двигателей с разомкнутым магнитопроводом: высокоскоростной наземный транспорт
(монорельсовые дороги); взрывозащищенное электрооборудование; перемещающие и подъемные механизмы; различные загрузочные устройства; двери; натяжные устройства; системы автоматики и телемеханики [106, 107].
Широко известно применение тяговых ЛАД в пассажирском наземном, в том числе и высокоскоростном, транспорте. Наибольшие успехи в этом направлении среди отечественных организаций были достигнуты ОКБ ЛЭД (г. Киев) и ИНЦ«ТЭМП» (г. Москва) [19]. Актуальность монорельсового транспорта связана с тем, что в последнее время в крупных городах все более остро ощущается нехватка скоростного пассажирского транспорта [6, 19, 149]. Сегодня скорость сообщения наземного пассажирского транспорта в крупных городах ниже 20 км/ч, а подземный транспорт, отвечающий потребностям города, требует больших капитальных вложений и имеет низкие темпы строительства [6]. В настоящее время в Москве эксплуатируется пятикилометровая монорельсовая трасса [19, 149]. Тяговые двигатели поездов спроектированы ИНЦ «ТЭМП» при участии кафедры ЭЭТС УГТУ-УПИ [5, 6, 141,147]. Данная работа продолжает разработки кафедры в этом направлении.
В ряде стран был освоен серийный выпуск индукторов ЛАД для встраивания их в приводы некоторых механизмов. Вторичный элемент при этом изготавливается специально под конкретный привод или совмещается с рабочим органом механизма. Примером являются польские двигатели многоцелевого назначения серии SL фирмы «Technika» [106]. В Щецинском техническом университете (ЩТУ, Польша) исследуются возможности их применения для приводов дверей, заслонок, внутрицеховых конвейеров, а также в стрелочных механизмах для трамваев и железнодорожного транспорта. В работе произведены тепловые расчеты данных двигателей ввиду их универсальности в рамках сотрудничества с институтом электротехники ЩТУ [106].
моделировании. Если же общая среднеквадратическая погрешность интерполяции всего массива или погрешности для отдельных сочетаний входных координат велики, необходимо подробнее исследовать срезы массива в проблемных областях по способу 1, или же увеличить число точек по координатам (сразу во всем либо по каждой отдельно) и повторить расчет.
Возможна следующая модификация способа: использовать не случайные значения, а упорядоченные, т.е. заполнить еще один массив тестовых точек с шагом по каждой координате в два раза меньшим, чем в проверяемом массиве и затем сравнивать его с тестируемым массивом.
Недостаток способа: затраты времени при переборе случайных вариантов или при заполнении более точного массива (если в исходном массиве N точек, то в массиве тестовых точек 16-А7). Однако способ не является косвенным в отличие от предыдущего и позволяет определить погрешность интерполяции, как для каждой точки, так и среднеквадратическую для всего массива.
Способ 3. Оценка влияния шага заполнения массива на переходные процессы
1. Заполним три варианта массива с разными шагами: 1) с шагами, полученными по способу 1; 2) с шагами в два раза большими, чем в предыдущем случае; 3) с шагами в два раза меньшими, чем в первом случае.
2. Рассчитаем переходные процессы по тепловой модели и сравним результаты. Если особых отличий между вариантами 1 и 2 (и 3 тоже) нет, значит, точность массива избыточна, можно перейти к меньшему шагу и сэкономить время заполнения массива. Если заметны отличия между вариантами 1 и 2, а между 2-м и 3-м незаметны, то значения шагов выбраны удачно, можно использовать их в дальнейшем. Если же заметны отличия между вариантами 2 и 3, то следует перейти к меньшему шагу. Такие расчеты при переходе к меньшему шагу можно провести, изменяя шаг сразу по всем координатам, либо отдельно по каждой (на основании общих закономерностей, выявляемых способом 1), что приведет к более точному определению минимального числа точек массива в целом.