Автономная электроэнергетическая установка с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения

• Автор: Виноградов, Константин Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ТИПОВ ГЕНЕРАТОРОВ В АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВКАХ
1.1 Современные электрогенераторные установки автономных объектов и их элементная база
1.2. Современные генераторные установки автономных объектов
1.2.1. Автомобильные генераторные установки
1.2.2. Автотракторные генераторные установки
1.2.3. Авиационные генераторы
1.2.4. Генераторные установки специальных транспортных средств
1.3. Основные типы электрических машин генераторных установок автономных объектов
1.3.1. Машины постоянного тока
1.3.2. Синхронные генераторы с клювообразным ротором
1.3.3. Бесконтактные синхронные машины с вращающимся выпрямителемЗ
1.3.4. Синхронные генераторы с постоянными магнитами
1.3.5. Вентильно-индукторные машины
1.3.6. Асинхронные генераторы
1.3.7. Синхронная реактивная машина независимого возбуждения
1.4. Выводы
Глава 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ С СРМНВ
2.1. Сравнение СРМНВ с другими типами электрических машин по функциональным признакам
2.1.1. Сравнение СРМНВ с синхронным генератором
2.1.2. Сравнение СРМНВ с машиной постоянного тока
2.1.3. Генераторная установка с СРМНВ
2.2. Картина магнитных полей в зазоре СРМНВ
2.2.1. Методика измерения и схемы лабораторной установки
2.2.2. Экспериментальные кривые магнитных полей в СРМНВ и других электрических машинах
2.3. Сравнение СРМНВ и других типов электрических машин автономных генераторных установок по конструктивным признакам
2.4. Статические характеристики СРМНВ
2.4.1. Угловые характеристики
2.4.2. Статические моментные характеристики СРМНВ
2.5. Общие рекомендации по расчету и конструированию СРМНВ
2.6. Выводы
Глава 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ СРМНВ
3.1 Развитие математических моделей электрических машин
3.2 Математические модели СРМНВ
3.2.1. Модель СРМНВ в полярной системе координат
3.2.2. Модель СРМНВ в системе координат
3.2.3. Модель СРМНВ как обращенной машины постоянного тока
3.2.4. Модель СРМНВ на основе обмоточной функции
3.3 Частотно-топологическая модель автономной электроэнергетической установки (АЭУ) с СРМНВ
3.3.1. Разработка модели
3.3.2. Экспериментальное подтверждение модели
3.4 Методика электромагнитного расчета СРМНВ
3.4.1. Исходные данные для проектирования СРМНВ
3.4.2. Основные этапы расчета СРМНВ
3.5 Оптимизация формы линейной плотности поверхностного тока СРМНВ
3.5.1. Постановка задачи оптимизации. Варианты аналитического подхода к решению задачи
3.5.2. Численные методы оптимизации. Алгоритм оптимизации СРМНВ для генераторного режима
3.5.3. Результаты оптимизации линейной формы поверхностного тока
3.6 Выводы
Глава 4. СИНТЕЗ СТРУКТУР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭУ С СРМНВ
4.1. Постановка задачи. Обзор наиболее распространенных структур
4.2. Функциональные схемы силовых цепей и цепей возбуждения генераторной установки с СРМНВ
4.2.1.Схемы силовых цепей генераторной установки с СРМНВ
4.2.2.Источники питания цепей возбуждения СРМНВ
4.3. Синтез системы управления АЭУ с использованием методики и средств экспериментального определения частотных характеристик
4.3.1.Методика экспериментального определения частотных характеристик звеньев и систем АЭУ
4.3.2.Синтез схемы подчиненного регулирования переменных
4.3.3.Синтез схемы с параллельными регуляторами
4.4. Разработка и изготовление лабораторного макета АЭУ с СРМНВ
4.4.1.Конструирование опытных образцов СРМНВ
4.4.2.Конструирование источника возбуждения
4.4.3.Конструирование датчика положения ротора
4.4.4.Функциональная схема лабораторного макета АЭУ
4.5. Исследование статических режимов АЭУ на лабораторном макете
4.5.1.Анализ влияния различных факторов на форму фазной ЭДС
4.5.2.Внешние характеристики генераторной установки
4.6. Исследование динамических режимов АЭУ на лабораторном макете
4.6.1.Экспериментальные частотные характеристики контура
регулирования напряжения АЭУ
4.6.2.Экспериментальные переходные функции АЭУ
4.7. Перспективы применения АЭУ с СРМНВ для различных объектов
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
коммутации, технологи выполняют зазор под краями полюсов больше, чем над центром полюса [46, 69], снижая тем самым среднее значение индукции в зазоре.
Предельный электромагнитный момент в машине постоянного тока ограничен условиями коммутации (в машинах общепромышленных серий ІЩОХ = (2...2,5)-/„) [69].
В СРМНВ в проводниках обмоток, расположенных напротив межполюсного промежутка, протекают токи одного знака, а физическая нейтраль смещена на край полюса (рис. 2.4, б). Это вполне возможно, так как в этом двигателе нет ограничений по условиям коммутации. В результате действие намагничивающей составляющей реакции якоря приходится на полюс, а размагничивающей - на межполюсный промежуток. Поэтому в СРМНВ с ростом нагрузки происходит увеличение магнитного потока. Это позволяет добиться высоких удельных моментов, не применяя компенсационную обмотку, сохраняя простую конструкцию электрической машины и не увеличивая расход обмоточной меди. Бесконтактность машины снимает ограничения по условиям коммутации, поэтому в СРМНВ следует предполагать возможность получения значительно больших максимальных моментов. В известных публикациях [172, 173] на это обстоятельство не обращается внимание, что требует от нас соответствующих дополнительных пояснений и экспериментальных подтверждений.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что элементарная физика работы СРМНВ близка по принципу работы к синхронной машине с активным ротором, а законы управления в СРМНВ оказываются аналогичными машине постоянного тока.
2.1.3. Генераторная установка с СРМНВ
Нами предложена следующая конструкция синхронного реактивного генератора автономной энергоустановки, которая защищена патентом на изобретение РФ № 2240640 [125]. Синхронный реактивный генератор