Исследование переходных процессов и радиопомех в коллекторном двигателе переменного тока

• Автор: Панихин, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

1. Обзор литературы по переходным процессам и радиопомехам

1.1. Причины возникновения переходных процессов и радиопомех в коллекторных машинах
1.2. Способы борьбы с радиопомехами и повышения электромагнитной совместимости электрических машин
1.3. Методы измерения и методика проведения испытаний коллекторных электрических машин на допустимый уровень радиопомех
1.4. Выводы

2. Математическая модель первого уровня

2.1. Математическая модель коллекторного двигателя

2.2. Результаты моделирования статических характеристик

и переходных процессов

2.3. Результаты экспериментальных данных

2.4. Выводы
3. Математическая модель второго уровня
3.1. Математическая модель процесса коммутации
3.2. Расчёт индуктивностей коммутируемых секций
3.3. Расчёт ёмкостей коммутируемых секций
3.4. Кривые токов в коммутируемых секциях
3.5. Выводы
4. Математическая модель третьего уровня
4.1. Спектральный анализ токов в коммутируемых секциях
4.2. Моделирование по алгоритму спектрального анализа
4.3. Экспериментальные исследования уровней радиопомех
4.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Актуальность работы. При всеобщем увеличении электроприводами и двигателями с полупроводниковыми преобразователями, в последние годы незаслуженно ослаб научный интерес к коллекторным машинам, которые, тем не менее, продолжают выпускаться, совершенствоваться и широко применяться в практике.
В настоящее время коллекторные машины переменного тока находят широкое применение и служат для привода самых разнообразных бытовых и производственных электромеханизмов: электромиксеров, соковыжималок, кофемолок, электромясорубок, электрокомбайнов и посудомоечных машин, пылесосов, электродрелей, шлифовальных машин, электропил, электрорубанков, другого ручного инструмента и бытовых электроприборов.
Положительными свойствами коллекторных двигателей переменного тока, способствующими их довольно широкому распространению, является, во-первых, возможность получения при промышленной частоте 50 Гц практически любых частот вращения, хорошие массогабаритные показатели; во-вторых, большой пусковой момент и сравнительно высокий КПД; в-третьих, возможностью работы от однофазной сети переменного тока. Эти двигатели особенно широко применяются там, где при промышленной частоте требуется получить высокие частоты вращения - 3000-20000 об/мин, чего невозможно добиться с помощью синхронных и асинхронных двигателей. Всё это говорит о том, что коллекторные машины будут использоваться необозримо долго. Их выпускают следующие заводы-изготовители: АО “Микродвигатель” (г. Калининград), ОАО “Лепсе” (г. Киров), ЗАО “Пермский электротехнический завод” (г. Пермь), Псковский электромашиностроительный завод (г. Псков) и много других.
По мере расширения применения разнообразных электро- и радиоприборов, возрастания их мощности окружающие электрические, магнитные и электромагнитные поля становятся всё более интенсивными и разнообраз-

ными по своим характеристикам. Вместе с тем непрерывно расширяется использование микропроцессорной, вычислительной техники, компьютеров и т.д., происходит их миниатюризация при понижении уровней рабочих напряжений, полезных сигналов. Всё это обостряет проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС). В настоящее время приобретают всё больше значение аспекты обеспечения ЭМС, такие как ослабление излучений помех, затруднение проникновение помех в прибор через сеть питания, корпус, систему заземления, сигнальные вводы, рациональное построение схем и конструкций приборов и функциональных связей между ними, испытания на помехоустойчивость и т.д.
Сегодня, в связи с интенсивным развитием систем связи и созданием качественно новой радиоэлектронной техники, к коллекторным электрическим машинам предъявляются более строгие требования по допустимым уровням радиопомех (РП), со стороны тех систем, в составе которых используются электрические машины (ЭМ) данного типа.
Залогом успешной деятельности предприятия является высокое качество выпускаемой продукции, при минимальных издержках. Качество выпускаемых коллекторных ЭМ зависит от многих причин, но даже при высоком уровне технологического оборудования и высоких свойствах используемых материалов приходится учитывать те требования, которые предъявляются мировыми стандартами по ЭМС на данное изделие. Таким образом, возникает проблема обеспечения качественной ЭМС коллекторных ЭМ малой мощности с радиоэлектронными средствами и системами различного назначения, количество которых в настоящее время непрерывно растёт.
Коммутационные процессы, сопровождающиеся искро- и дугообразо-ванием в коммутирующих скользящих контактах, обуславливают большие уровни РП от коллекторных ЭМ, мешающее влияние и засоряющее действие которых распространяется практически на весь используемый радиоспектр.
Изучением РП начали заниматься с начала 20 века, как только появилась необходимость создания нормальных условий для радиоприёма. Быст-

Таким образом, полученные результаты удовлетворительно совпадают с их номинальными данными, что подтверждает адекватность математической модели первого уровня. Следующим этапом является разработка и использование модели второго уровня - переходных процессов в коммутируемых секциях и затем модели третьего уровня, описывающей РП.
2.4. Выводы
На основании проведённых исследований и анализа полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:
1. Составлена программа и проведены расчёты, происходящие в коллекторной машине переменного тока при переходных процессах в статических и динамических режимах.
2. Полученная математическая модель позволяет учитывать реакцию якоря, насыщение, возможный сдвиг щёток с линии геометрической нейтрали на некоторое число коллекторных делений, изменяющиеся реактивные сопротивления в процессе насыщения.
3. Анализ смоделированных характеристик коллекторного двигателя по сравнению с результатами экспериментальных данных в номинальном режиме свидетельствуют о хорошей адекватности разработанной модели, показавшая её приемлемость для проведения инженерных расчётов. Расхождение результатов не превышает 15%.