Герметичный источник питания для геофизической скважинной аппаратуры

• Автор: Каранкевич, Андрей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

1. Введение

2. Анализ малогабаритных герметичных автономных источников питания

2.1. Обзор существующих малогабаритных автономных генераторов.

^ Выбор конструкции

2.2. Скважинный электромашинный источник питания для геофизической аппаратуры

2.3. Постановка задач исследований

2.4. Выводы

3. Математическое моделирование магнитного поля дискового генератора

3.1. Анализ алгоритмов и методов моделирования

^ электромеханических устройств

3.2. Метод интегрирования по источникам поля

3.3. Численные методы решения систем нелинейных уравнений
3.4. Алгоритм расчета стационарного магнитного поля
3.5. Алгоритм построения полевой модели электромеханического устройства
3.6. Программный комплекс моделирования электромагнитных процессов
3.7. Выводы
4. Исследование магнитного поля дискового генератора {
4.1. Расчетная область дисковой электрической машины
4.2. Теоретическое исследование статических характеристик
4.2.1. Анализ степени неоднородности магнитного поля в стержне
статора дисковой электрической машины

fe З
4.2.2. Исследование параметров магнитного поля вдоль стержня 66 статора. Определения потоков рассеяния
4.2.3. Исследование влияния геометрических характеристик
статора на энергетические параметры дискового генератора
4.2.4. Влияние величины воздушного зазора на выходные характеристики электрической машины
4.3. Теоретическое исследование динамических характеристик
4.4. Выводы
5. Экспериментальное исследование маломощного дискового генератора
5.1. Конструкция макетных образцов
5.2. Описание испытательного стенда
5.3. Результаты экспериментальных исследований
5.3.1. Внешние характеристики дискового генератора
5.3.2. Исследование динамических режимов работы дискового генератора
5.3.4. Исследование влияния индукционных потерь при монолитном исполнении магнитопровода стержней статора
5.4. Выводы
6. Заключение
Литература
Приложение № 1
t Приложение №2
1. Введение
Развитие передовых промышленных технологий с возросшими потребностям в новых источниках электрической энергии, а также ужесточение требований по качеству вырабатываемого напряжения и тока автономными электромашинными установками инициировало интерес к разработке и оптимизации существующих видов электрических машин. Такие устройства необходимы для электропитания комплексов, не имеющих централизованного энергоснабжения. Например, удаленные сейсмологические и метеорологические станции, радиопередатчики устройств распределенного контроля, а также ретрансляторы средств мобильной связи и многое др. [51,67,68,69,72,90].
В данной работе проводится разработка электромашинного источника питания скважинного прибора применяемого при бурении1 наклоннонаправленных и горизонтальных скважин на нефть и газ. Предполагается увеличение времени безотказной работы скважинного генератора за счет герметичного исполнения магнитной системы электрической машины. Применение генератора дисковой конструкции дает возможность наряду с высокими энергетическими показателями данной машины установить немагнитные экраны между ротором и статором, защищающие активные элементы магнитной системы (постоянные магниты, изоляцию обмоток) от разрушающего воздействия агрессивной среды.
Задачей разработки нового электромашинного генератора является исследование электромагнитных процессов, протекающих в электрической машине при малом количестве полюсов и стержней статора. Именно в оптимизации зубцовой зоны и в снижении зубцового эффекта с анализом динамических характеристик машины просматривается основное направление исследовательской работы. Также не достаточно изученным является влияние величины воздушного зазора на форму выходного напряжения вследствие объемного распределения характеристик магнитного поля в рабочем воздушном
вых частей уравнений в ряд Тейлора, что при большом количестве уравнений значительно снижает скорость решения системы. Поэтому, для решения системы нелинейных уравнений были выбраны методы Зейделя и простой итерации.
3.4. Алгоритм расчета стационарного магнитного поля
Алгоритм расчета стационарного магнитного поля содержит следующую последовательность действий: ввод исходных данных; описание расчетной области; итерационный расчет по определению вторичных источников магнитного поля; расчет поля в исследуемой области магнитной системы и определение ее интегральных характеристик (магнитного потока, падения МДС на участке магнитной цепи, потокосцепления обмотки и электромагнитных сил) [43].
Описание геометрии заключается в разбиении магнитной системы на элементарные объемы, а проводников с током - на элементарные участки с последующим определением их координат. Достаточным шагом разбиения к можно считать то значение, при котором дискретный характер элементарных объемов и участков не вносит существенной ошибки в результаты расчетов. Приемлемая точность расчета получается при расстоянии между текущей точкой расчета и источником поля не менее 3-5 к.
Учитывая вышеизложенное, сначала по (3.16) производится расчет напряженности поля в точках qi, расположенных в центре тяжести элементарных объёмов АУ, магнитопровода, а затем посредством метода простых итераций находится вектор намагниченности (расчет начинается с определения нулевого распределения внутри элементарных объемов магнитопровода, в качестве которого принимается значение намагниченности, индуцированной сторонними источниками поля) [43]. Выход из итерационного процесса осу-