Математическая модель совмещенного многофункционального бесщеточного возбудителя в фазных координатах

• Автор: Макаров, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 160 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

В Л .Совмещенный многофункциональный бесщегочный возбудитель

В.2. Устройство и принцип действия СМБВ

В.З. Математические модели СМБВ и направления их

совершенствования. Постановка задачи исследования

1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЗУБЦОВЫХ КОНТУРОВ

1.1. Формирование системы уравнений модели

1.2. Методы решения системы уравнений модели

1.3. Расчет установившегося режима
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СМБВ ДЛЯ РАСЧЕТА УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
2.1. Математическая модель магнитной цепи СМБВ на основе метода зубцовых контуров
2.1.1. Эквивалентная схема замещения магнитной цепи СМБВ
2.1.2. Расчет магнитных проводимостей взаимоиндукции
2.1.3. Расчет магнитных проводимостей рассеяния
2.1.4. Расчет магнитных проводимостей ферромагнитных участков ;..
2.1.5. Система уравнений магнитной цепи СМБВ
2.2. Математическая модель электрической цепи СМБВ
2.3. Совместное решение уравнений электрической и магнитной цепей СМБВ
2.4. Расчет установившихся режимов работы
3. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ РАСЧЕТА УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СМБВ
3.1. Структура программного комплекса
3.2. Блок подготовки данных
3.3. Блок решения
3.3.1. Процедура расчета установившегося режима
SS Mode

3.3.2. Процедура интегрирования системы дифференциальных уравнений модели на периоде BDFIntegrator
3.3.3. Процедура расчета вектора решения на шаге интегрирования Step Solve
3.3.4. Процедура решения системы нелинейных алгебраических уравнений ULP_Solver
3.3.5. Процедура корректировки вектора относительной магнитной проницаемости нелинейных элементов
Mu Correct
4. РАСЧЕТЫ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СМБВ..
4.1. Оценка математической модели СМБВ по результатам испытаний промышленных образцов
4.1.1. Экспериментальное исследование установившихся режимов работы СМБВ
4.1.2. Оценка математической модели СМБВ по действующим значениям величин
4.1.3. Оценка математической модели СМБВ по мгновенным значениям величин
4.2. Исследование изменения уровней насыщения зубцов индуктора при вращении якоря
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программа дополнительных испытаний бесщеточного возбудителя ВВБТ 59/7-10 для синхронного генератора СВТ 85 / 64-4 УХЛ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Тексты расчетных процедур
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Справка об использовании результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
В. 1.Совмещенный многофункциональный бесщеточный возбудитель
Основными источниками электрической энергии являются синхронные генераторы (СГ), укомплектованные различными системами возбуждения. Выбор системы возбуждения определяет массу, габаритные и стоимостные показатели генераторов, что особенно важно для генераторов малой энергетики.
Широко применявшиеся ранее возбудители на базе машин постоянного тока обладают малым быстродействием, высокой себестоимостью изготовления и эксплуатации.
Поэтому им на смену пришли статические системы возбуждения, которые хорошо себя зарекомендовали, и широко используются в настоящее время, поскольку имеют меньшую массу силовых элементов и достаточное быстродействие. Однако наличие силовых контактных колец на синхронных генераторах согласующего и вольтодобавочного трансформаторов, отбор мощности на возбуждение с шин возбуждаемого синхронного генератора и низкий коэффициент мощности системы возбуждения при использовании в качестве возбудителя только согласующего трансформатора приводят к высокой себестоимости строительства и эксплуатации энергетических объектов.
Прогресс в области силовой полупроводниковой техники позволил освоить бесщеточные системы возбуждения, которые в основном устраняют недостатки статических систем возбуждения.
Бесщеточные синхронные генераторы, как правило, выполняются единым агрегатом, состоящим из генератора, вращающегося диодного преобразователя, возбудителя и подвозбудителя. При этом, для обеспечения быстродействия мощность подвозбудителя должна составлять 28+30% от мощности самого возбудителя.
В настоящее время для бесщеточных систем возбуждения в качестве подвозбудителя используются отдельно выполненные возбудительный трансформатор, подключаемый к сети собственных нужд, либо синхронная машина с постоянными магнитами или электромагнитным возбуждением, либо самовозбуждающийся индукторный подвозбудитель.
Раздельное исполнение возбудителя и подвозбудителя, необходимость выполнения подвозбудителя с повышенной расчетной мощностью приводят к увеличению массы генераторного оборудования и себестоимости строительства здания электростанции, увеличению эксплуатационных расходов.
Создание совмещенного многофункционального бесщеточного
возбудителя [60, 62] позволило преодолеть указанные выше недостатки. В магнитной системе СМБВ совмещены синхронный возбудитель, индукторный и асинхронный подвозбудители, источник питания

(2.1)
28 2Б 2Б
Лх1 =^х1^0-р-; Лу1 =Ду1^0“[ ’ ^г1 = У'аУ'О ~:

28 28
^х2 = Мх2^0 ~Г^’’ Лу2 ~ Иу2^0~1 ’ ^г2 = ИггИ’д “7 >

ФХ=ВХ8Х; ФУ = ВЛ; Ф2=ВД; имх1 =0x1 ~Фо = имхг ~Фо ~Фх2 =^‘1хНх2; иму1=^(-0о=^УНу1; (2.2)
и„у2 Фо Фу2 2^У^У2’
имг1=^-^0 = ^2нг1;
^мг2 = Фо ~ Фг2 =^К^г2’
Эквивалентные магнитные схемы замещения элементарных объемов в результате соединения образуют ЭМСЗ внутреннего объема сердечника.
Разбиение на элементарные объемы сердечников магнитной цепи СМЕВ показано на рис. 2.6 и рис. 2.8. Схемы замещения, соответствующие принятому разбиению, показаны на рис. 2.7 и рис. 2.9.
Учитывая различную глубину обмотанных пазов и фалын-пазов якоря, зубцовая зона якоря разбита на два слоя. Предполагается, что во внешнем зубцовом слое присутствует только радиальная, а в ярме якоря -только тангенциальная составляющая магнитного потока.
Предполагается также, что в зубцах индуктора существует только радиальная составляющая потока, а в участках станины - только тангенциальная. В остальных элементарных объемах сердечника индуктора предполагается существование как радиальной, так и тангенциальной составляющей потока.
При построении ЭМСЗ полюсов комбинированного возбуждения отдельно учтен поток в шпильках, служащих для крепления постоянных магнитов. Предполагается, что магнитный поток в шпильке направлен вдоль ее оси.