Анализ электромеханических и тепловых переходных процессов в малоинерционных электродвигателях постоянного тока

• Автор: Горемыкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 154 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Методы анализа переходных процессов в исполнительных электродвигателях постоянного тока
1.1 Малоинерционный исполнительный двигатель постоянного тока как объект исследования
1.2 Исследование электромеханических переходных процессов в машинах постоянного тока
1.3 Методы исследования установившихся и переходных тепловых процессов в электрических машинах постоянного тока
1.4 Цель работы и задачи исследования
Глава 2. Комплексная математическая модель электромеханических и тепловых переходных процессов
2.1 Моделирование переходных электромеханических процессов в двигателях с магнитоэлектрическим возбуждением
2.2 Модель тепловых переходных процессов в малоинерционных электродвигателях постоянного тока
2.3 Математическая модель электромеханических и тепловых переходных процессов в исполнительных двигателях постоянного тока
Выводы
Глава 3. Анализ влияния параметров нагрузки и частоты повторения задающего напряжения на характер протекания переходных процессов
3.1 Подходы к выбору двигателя для электропривода
3.2 Анализ режима при задающем напряжении питания синусоидальной формы
3.3 Анализ режима при задающем напряжении питания прямоугольной формы
Выводы

Глава 4. Результаты экспериментального исследования комплексной математической модели переходных процессов
4.1 Экспериментальное определение параметров математической модели
4.2 Оценка адекватности математической модели
Заключение
Список литературы 12
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Режимы работы электродвигателей постоянного тока малой мощности для современных систем управления автономными объектами характеризуются чрезвычайно большим разнообразием. Электродвигатели в этих объектах используются для работы с задающим сигналом, меняющимся по синусоидальному или прямоугольному законам (реверс по синусоидальному или прямоугольному законам). Момент нагрузки и момент инерции приводимых во вращение масс при этом являются постоянными величинами, не зависящими от частоты вращения. Примерами подобных электроприводов могут служить как элементы объектов современных комплексов авиационной и ракетно-космической техники (приводы рулей, закрылков, стабилизаторов и т.п.) так и современные периферийные устройства ЭВМ (приводы каретки и барабана современных плоттеров и принтеров, а также электроприводы буквопечатающих телеграфных аппаратов). Общим для всех описанных механизмов является то, что двигатели постоянного тока в них работают в кратковременном и повторнократковременном режимах с частыми пусками и реверсами с уровнем электрических и тепловых нагрузок, значительно превышающим уровень нагрузок продолжительного режима работы.
Наиболее подходящими исполнительными элементами систем управления рассмотренных объектов являются малоинерционные электродвигатели постоянного тока. Например, находят практическое применение электродвигатели серии ДПР, специально созданные в 1960 - 70хх годах для данных электроприводов, эксплутационные режимы которых нашли отражения в соответствующих отраслевых стандартах и технических условиях на ДПТ. Двигатели рассматриваемой серии наиболее полно удовлетворяют требованиям систем управления в силу их отличительного конструктивного исполнения — полый немагнитный якорь, внутриякорный постоянный магнит. Конструкция такого типа способствует существенному уменьшению момента инерции якоря; сни-

для трех или двухмерных температурных полей обычно применяется при значительной неравномерности температурного поля. При этом зачастую требуются определенные упрощения геометрической формы и граничных условий в математической модели.
Численные методы [62,63] применяются в подобных случаях, но не требуют значительных упрощений формы рассчитываемых областей пространства. Для численного решения задач теплопроводности широко используется метод сеток. При этом область непрерывного изменения аргументов х, у, ъ, V заменяется множеством дискретных точек, отстоящих друг от друга на интервале Ах, Ду, Аг, ЬХ, называемых шагами изменения. Линии, проведенные через указанные интервалы параллельно осям координат, образуют сетку. Дифференциальное уравнение теплопроводности и граничные условия заменяются на сетке уравнениями в конечных разностях.
При исследовании теплового состояния машины первоначально отдавалось предпочтение исследованию двигателя с помощью преобразований Лапласа и численных методов как одномассовой системы [64,65]. При этом вводятся допущения классической теории нестационарного нагревания [64,66].
1. Вся электрическая машина (или ее анализируемый элемент) является единым телом, обладающим неограниченной теплопроводностью, что приводит к отсутствию градиента температуры по любому направлению в объеме машины.
2. Температура окружающей среды неизменна, т.е. окружающая среда обладает неограниченной теплоемкостью.
3. Коэффициент теплоотдачи между поверхностью машины и окружающей средой не зависит от места и длительности протекания процесса.
При соблюдении вышеперечисленных допущений и при рассмотрении конкретного объема V при температуре окружающей среды, равной 0, дифференциальное уравнение теплопроводности можно записать в следующем виде:
Р (Й = С в сГГ + От нп 8 Т ей, (1.19)