Магнитные системы крупных машин постоянного тока в переходных и стационарных режимах

• Автор: Элкснис, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 233 c. : ил

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

МП! « машина постоянного тока ;

ТЭД - тяговый электродвигатель ;

ГП - главный полюс ;

ДП - добавочный полюс ;

КО - компенсационная обмотка ;

ДО - дополнительная обмотка ;

МКЭ - метод конечных элементов ;

МКР - метод конечных разностей;

МИУ - метод интегральных уравнений;

- матрица жесткости системы ;

- матрица жесткости элемента ;
{Р - вектор-столбец нагрузки системы уравнений ; {() - вектор-столбец нагрузки элемента ;
М - количество элементов расчетной области ;
- индекс текущего элемента ;
/V - число узлов расчетной области ;
П - индекс текущего узла ;
5Н - ширина полосы матрицы [К] ;
Р - мощность ;
[а - ток якоря МЛТ;
1од - номинальный ток в цепи якоря МГГГ ; с1!а
- скорость изменения тока якоря ;
^ - магнитное сопротивление ;
ВТ - вихревые токи ;
Фк - коммутирующий магнитный поток ;
Д0 - небалансная ЭДС ; вк « ЭДС вращения ;
6г - реактивная ЭДС,

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ ... II
1.1. Современный уровень развития крупных МЛТ и перспективы их совершенствования
1.2. Особенности конструкции магнитных систем крупных МПТ традиционного исполнения
1.3. Методы расчета и исследования стационарных и переходных режимов в магнитных системах крупных МПТ
1.4. Основные положения метода конечных элементов в применение к задачам исследований
1.5. Основные задачи исследований
2. МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ КРУПНЫХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА В СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ
2.1. Задачи исследования стационарных режимов работы крупных МПТ. Основные требования к алгоритмам и программам расчета стационарных магнитных и электрических полей
2.2. Алгоритмы расчета стационарных магнитных полей. Особенности реализации
2.3. Методы ускорения сходимости нелинейных задач
2.4. Принципы организации и способы обработки выходной информации. Физические результаты численных исследований
2.5. Особенности экспериментальных исследований магнитных полей в мощных прокатных электродвигателях
2.6. Исследование потенциальной устойчивости МПТ при различной геометрии магнитных систем и форме межламель-ного промежутка

2.7. Выводы
3. МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ КРУПНЫХ МПТ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ
3.1. Задачи исследования магнитных систем крупных'МПТ в нестационарных режимах
3.2. Применение МКЭ к решению нестационарных задач теории поля в электрических машинах
3.3. Структура алгоритма расчета нестационарного магнитного поля
3.4. Особенности расчета переходных процессов в магнитной цепи добавочных полюсов МПТ полевым методом
3.5. Влияние конструктивного исполнения элементов магнитной цепи ДП на ее магнитные характеристики в переходных режимах
3.6. Выводы
4. ДОБАВОЧНЫЕ ПОЛЮСЫ С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОТОКОМ РАССЕЯНИЯ В КРУПНЫХ МАШИНАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА
4.1. Способы ограничения боковых потоков рассеяния ДП и форсировки магнитного потока в зазоре под добавочным полюсом
4.2. Физический анализ эффективности применения дополнительных обмоток в МПТ
4.3. Экспериментальные исследования макетного образца
4.4. Выводы
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ КРУПНЫХ МПТ И ПРОГНОЗИРОВАНИИ НАДЕЖНОСТИ ИХ РАБОТЫ
5.1. Актуальность разработки эффективных методов определения тепловых нагрузок высокоиспользованных МПТ с целью их дальнейшей оптимизации и прогнозирования надежности работы

Выражения (2.3-2.4) записаны для случая изотропных сред.
В случае необходимости учета анизотропии матрицу жесткости элемента [ кГ удобно представить в развернутом виде.

Ь,Ь, ьд д 45т сс. 1 1 с. с. 1 J С; с.
ЬД ьд Ьд с. с. и С Д сд
ЬкЬ, ьд ьд сЛ С, С,
(2.5)
Последнее выражение используется при решении всех типов полевых задач при необходимости учета анизотропии свойств сред.
Прежде чем перейти к рассмотрению непосредственно алгоритмов, реализующих МКЭ, необходимо сделать еще одно замечание. Уравнение (1.1) и функционал (2.1) справедливы в том случае, когда все элементы магнитной системы имеют одинаковую длину в направлении оси 2! . В реальных электрических машинах это условие никогда
не выполняется, поэтому выражения (1.1) и (2.1) в этом случае неточны /35/. Чтобы получить корректное решение, надо учесть шихтовку, вентиляционные каналы, реальные длины сердечников. В /35/ показано, что истинный функционал для этого случая имеет вид:
Р(А)=Д(а/-]А)сМу,
где ;
КРе- коэффициент заполнения пакета ;
- базовая длина ;
- длина части магнитной системы, которую описывает текущий элемент.