Исследование бесконтактного электромагнитного преобразователя энергии для космического аппарата

• Автор: Шепталин, Денис Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ОРИЕНТАЦИИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
1Л. Тенденции развития систем ориентации солнечных батарей космических аппаратов
1.2. Классификация систем ориентации солнечных батарей космических аппаратов
1.3. Анализ способов бесконтактной передачи электроэнергии
1.4. Принципы реализации бесконтактной передачи электроэнергии электромагнитным способом
Выводы к главе
ГЛАВА II. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
2.1. Структура предлагаемого преобразователя и особенности его
функционирования
2.2. Выбор программного обеспечения для моделирования и расчета бесконтактного электромагнитного преобразователя энергии
2.3. Выбор программного обеспечения для конечно-элементного моделирования трансформатора
2.3.1. Расчет конструктивной схемы трансформатора
2.3.2. Графическое изображение геометрии конструкции
2.3.3. Конечно-элементное.моделирование трансформатора
Выводы к главе
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
3.1. Магнитные системы конструкций сердечников высокочастотных трансформаторов
3.2. Выбор материала для магнитопровода трансформаторов
3.3. Метод и алгоритм расчета трасформатора с учетом данных, полученых в ходе конечно-элементного моделирования
3.4. Результаты расчета и моделирования трансформатора в бесконтактном электромагнитном преобразователе энергии
Выводы к главе
ГЛАВА IV. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ БЕСКОНТАКТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
4.1. Описание макетного образца бесконтактного электромагнитного преобразователя энергии
4.2. Экспериментальные исследования макета бесконтактного электромагнитного преобразователя энергии
4.3. Сравнение результатов экспериментальных и численных исследований бесконтактного электромагнитного преобразователя энергии
4.4. Сопоставление предлагаемого привода с существующими аналогами
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Необходимость увеличения сроков службы космических аппаратов (КА), ужесточение требований к качеству питания бортовой аппаратуры, внутренним источникам механических возмущений КА выдвигают повышенные требования к системам энергоснабжения (СЭС) и системам ориентации (СОСБ) фотоэлектрических батарей (БФ). Вместе с тем, новые активные материалы и элементная база, стойкие к воздействию факторов космического пространства, создают предпосылки для проведения исследований, направленных на выполнение этих требований. Поскольку БФ относительно корпуса КА совершает вращательное движение, закон которого предполагает поддержание направления нормали плоскости БФ на Солнце, электрический ток от БФ к СЭС передается через подвижный контакт (токосъемник), представляющий собой достаточно сложный и ответственный узел.
Современные тенденции проектирования СОСБ в РФ и за рубежом направлены на минимизацию массогабаритных показателей и улучшения технических характеристик за счет применения специальных материалов в этом узле, а так же использованию новых типов двигателей и редукторов для привода БФ, например, шаговых двигателей. На этом пути возможности дальнейшего улучшения показателей качества указанных устройств, практически исчерпаны.
Вместе с тем, большое количество публикаций посвящено теоретическому обоснованию, разработке и практической реализации принципов бесконтактной передачи энергии для взаимоподвижных и опорноповоротных устройств наземного применения. Так, кольцевые трансформаторы и тороидальные двигатели описаны в работах Хрущева В.В., Маринина Ю.С., Копылова И.П. и др. Принципы бесконтактной передачи энергии достаточно

Рис.2.3. Расположение обмоток в трансформаторе: 1 - Первичная
обмотка; 2,3 — Сердечники трансформатора; 4 - Вторичная обмотка.
Таким образом, применяя бесконтактный электромагнитный преобразователь энергии в составе СОСБ, становиться возможным отказаться от использования скользящего электрического контакта или кабельного барабана в узле передачи электрической энергии между подвижными частями. А использование современной элементной базы, положительно сказывается на массогабаритных показателях привода системы ориентации солнечных батарей.
2.2. Выбор программного обеспечения для моделирования и расчета бесконтактного электромагнитного преобразователя энергии.
Рассмотрим подробнее программное обеспечение, используемое для моделирования и расчета отдельных составляющих создаваемой системы.