Исследование методов ослабления вибрации электромеханических комплексов и разработка устройств для их реализации

• Автор: Титов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 209 с. : ил.

Содержание
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ

1.1. Структура узла нагрузки с электромеханическими комплексами

1.2. Использование активных компенсирующих устройств (АКУ) для виброзащиты машин электромеханического комплекса
1.3. Дополнительные причины возникновения вибраций в машинах электромеханического комплекса и методы снижения вибраций
ГЛАВА 2. АКТИВНЫЕ КОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА КАК РАЗВИТИЕ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ ГАРМОНИК
2.1. Применение АКУ на основе активных фильтров гармоник в целях ослабления вибраций машин и негативного влияния на сеть
2.2 Анализ свойств активных фильтров, изготавливаемых электротехническими компаниями
2.3. Преобразование координат как инструмент построения алгоритмов вычисления сигналов управления АКУ

ГЛАВА 3. СИЛОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОГО КОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

3.1 Основные схемы силовой части активных фильтров
3.2 Определение требований к параметрам активного фильтра гармоник
3.3 Учет потерь и генерируемой мощности искажений электромеханического фильтра при определении установленной мощности активного компенсирующего устройства
ГЛАВА 4. ОПИСАТЕЛЬНЫЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ КАК КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
4.1 Математические модели рабочих машин с электрическим приводом переменного тока как колебательных систем
4.2 Математическая модель явления синхронизации
4.3 Нормирование вибраций
ГЛАВА 5. ГИДРООПОРЫ С МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКИМ ТРАНСФОРМАТОРОМ
5.1. Гидроопоры как современные средства виброзащиты машин и силовых агрегатов
5.2 Конструкция индукционных МРТ перестраиваемых гидроопор с внешним расположением возбуждаемых электромагнитов
5.3 Возбуждение и размагничивание ферромагнитных элементов с остаточной магнитной индукцией в индукционных МРТ гидроопор
5.4 Оптимальное управление гидроопорой с МРТ
ГЛАВА 6. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ВИБРОЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И РАБОЧИХ МАШИН
6.1 Экспериментальное исследование электромеханического фильтра
6.2 Моделирование активного фильтра гармоник сетевого тока
6.3 Экспериментальные исследования синхронизации двух электрических машин на упругом основании
6.4 Синтез комплексной системы ослабления вибраций электромеханического комплекса
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Актуальность работы
Диссертационная работа направлена на исследование и разработку комплексных систем энергосбережения, увеличения ресурсов и резервов электромеханического оборудования на основе новых силовых полупроводниковых преобразователей и активных виброзащитных устройств - гидроопор с магнитореологическими трансформаторами с магнитными жидкостями, управляемыми электромагнитными полями.
Защита от вибрации и шума является актуальной проблемой современного машиностроения, так как надежность и безопасность функционирования оборудования зависит от эффективности мероприятий по виброзащите. Последние тенденции развития силовых установок связаны с увеличением их скорости движения и мощности, что приводит к возрастанию уровней вибрации, а также к расширению спектра колебаний, действующих на машины и механизмы.
Степень разработанности темы исследования
Компенсация неактивных составляющих электрической мощности, потребляемой от источников питания переменного тока нагрузками с реактивными элементами и силовыми электронными преобразователями, реализуется путем создания условий неуправляемого или управляемого резонанса для реактивных и искажающих токов или напряжений на месте потребления электроэнергии, а вместе с тем и для создания «антипульсащш» момента электрической машины. Наиболее перспективными устройствами для гашения вибрации считаются магнитореологические гасители колебаний. В них диссипация энергии колебаний происходит в средах с магнитными жидкостями.
Проблема управления колебаниями электромагнитного момента электрических машет отражена в работах Онищенко Г.Б., Шрейнера Р.Т., Титова В.Г., Хватова О.С., Шевырёва Ю.В., Фёдорова О.В. и др. Исследованием высших гармоник в сетях электроснабжения занимались: Арриллага Дж., Вагин Г.Я., Кудрин Б.И, Зиновьев Г.С, Жежеленко И.В., Железко И.С., Лоскутов А.Б., Розанов Ю.К. и др. авторы. Проблемы вибрации машин и механизмов широко изучены такими авторами, как Гордеев Б.А., Григорьев Н.В., Кудинов В.А, Фридман В.М., Шубов n.r.,Tinghsu S., Hattori S. и другими.
Цель работы
Разработка системы ослабления вибрации электрических и рабочих машин посредством использования полупроводниковых преобразователей частоты в
электромеханических комплексах, активных фильтров гармоник (АФГ) и виброзащитных

при этом частота колебаний линейно связана со скольжением ротора асинхронных машин, и искажениями сетевого тока, также приводящим к пульсациям момента. Показано, что на гармоники тока сети непосредственно влияет частота механической нагрузки, расширяя диапазон гармоник тока и пульсаций момента. Предложена концепция виброгашения, отличающаяся от известных комплексным подходом на основе применения наряду с генерацией «антипульсаций» электромагнитного момента, активных фильтров гармоник сетевого тока и виброзащитных гидроопор, связанных единой системой управления.
3. Причины вибраций, обусловленные конструктивными факторами рабочих машин, дополняются зубцовыми вибрациями электрических машин, которые активны в диапазоне частот от 100 Гц до 4000 Гц. Роль балансировки роторов снижается при монтаже машин, а также в процессе эксплуатации, что приводит к превышению нормированных значений вибрации. Рассмотрены математические модели, на основе анализе которых конструируются системы виброзащиты. Получены АЧХ полос генерации вибраций различных электрических машин, которые лежат в диапазоне от 1 Гц до 10 кГц. Для гашения колебаний электрических машин в различных частотных вибродиапазонах рекомендованы соответствующие способы защиты.