Математическое и физическое моделирование полупроводниковых выпрямителей на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем в судовых электротехнических комплексах

• Автор: Лимонникова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 223 с. : ил.

Список условных обозначений

ГЛАВА 1 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В УПРАВЛЯЕМЫХ

ВЫПРЯМИТЕЛЯХ ВЫПОЛНЕННЫХ НА БАЗЕ ТВМП

1.1 Описание конструкции выпрямителя на базе ТВМП

1.2 Принцип работы выпрямителя на базе ТВМП

1.3 Электромагнитные процессы в ТВМП

Выводы по главе

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА РАСЧЁТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ТВМП
2.1 Определение главных размеров
2.2 Определение размеров пазов и обмоток наружного магнитопровода
2.3 Определение размеров пазов и обмоток внутреннего магнитопровода
2.4 Расчёт магнитной цепи и намагничивающего тока ТВМП
2.5 Расчёт параметров обмоток ТВМП
2.5.1 Расчёт активного сопротивления трёхфазной обмотки ТВМП
2.5.2 Расчёт активного сопротивления круговой обмотки ТВМП
2.5.3 Расчёт индуктивного сопротивления трёхфазной обмотки ТВМП
2.5.4 Расчёт индуктивного сопротивления круговой обмотки ТВМП
2.6 Расчёт потерь в ТВМП
2.6.1 Основные потери в стали
2.6.2 Электрические потери в обмотках ТВМП
2.7 Тепловой расчёт ТВМП
2.8 Определение основных удельных показателей
2.8.1 Показатель удельной массы ТВМП
2.8.2 Показатель удельного объёма ТВМП
Выводы по главе
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ

ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ С ТВМП В МАТЬ А В
3.1 Аналитическое описание У В на 4 пары силовых ключей
3.2 Модель УВ на 4 пары СКЛ в среде МаИ.аЬ-БтиНпк
3.3 Аналитическое описание УВ на 8 пар СКЛ
3.4 Модель УВ на 8 пар СКЛ в среде МаЛаЬ-ЗипиНпк
3.5 Качество выходного напряжения и тока У В с ТВМП

3.5.1 Симметричное питающее напряжение
3.5.2 Качество выходного напряжения УВ при предельно допустимой Ю9
несимметрии питающего напряжения
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И

ПРОГРАММЫ ANSYS ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТВМП
4.1 Общие сведения о программе ANSYS
4.2 Описание двумерной модели
4.3 Построение геометрии двумерной модели ТВМП в ANSYS
4.3.1 Создание поверхностей двумерной модели ТВМП
4.3.2 Склейка поверхности
4.4 Магнитный анализ в двумерной модели ТВМП в ANS YS
4.4.1 Определение типов элементов
4.4.2 Задание материалов и определение их свойств
4.4.3 Присвоение поверхностям типов элементов и материалов
4.4.4 Разбиение на элементы
4.4.5 Создание действительных констант
4.4.6 Создание компонентов обмоток
4.4.7 Задание потокопараллельного граничного условия
4.4.8 Связывание узлов по току в трёхфазной и круговой обмотках
4.4.9 Задание напряжения нагрузки
4.4.10 Выбор типа анализа и запуск расчёта
4.5 Результаты моделирования
4.6 Тепловой анализ в двумерной модели ТВМП в ANSYS
4.6.1 Определение типов элементов для теплового анализа 13
4.6.2 Задание материалов и определение их свойств
4.6.3 Присвоение поверхностям типов элементов и материалов
4.6.4 Задание значений температуры на поверхностях проводников
4.6.5 Задание тепловых потоков на граничных линиях модели
4.6.6 Выбор типа анализа и запуск решения
4.7 Результаты моделирования теплового анализа
4.8 Экспериментальная оценка электромагнитных характеристик ТВМП
4.8.1 Экспериментальные исследования внутреннего магнитопровода ТВМП
4.8.2 Экспериментальное исследование внутреннего ленточного ]4g
магнитопровода ТВМП
4.8.3 Экспериментальные исследования внешнего магнитопровода ТВМП с J5J помощью локальной петлевой обмотки
Выводы по главе

ГЛАВА 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ВИБРАЦИИ УПРАВЛЯЕМОГО
ВЫПРЯМИТИЕЛЯ С ТВПМ НА 4 И 8 ПАР СКЛ
5.1 Вибрация магнитопроводов ТВМП, возбуждаемая электромагнитными
силами
5.2 Магнитный шум ТВМП
5.3 Магнитодвижущие силы ТО и КО ТВМП
5.4 Магнитная проводимость воздушного зазора
5.5 Магнитное поле в воздушном зазоре
5.6 Радиальные силы, создаваемые магнитными полями
5.7 Влияние режима работы ТВМП на уровень виброактивности
5.8 Расчёт магнитной вибрации УВ на базе ТВМП на 4 и 8 пар СКЛ ТК
5.8.1 Вибрация, возбуждаемая пазовыми гармониками ТВМП с ТК на 4 пары
СКЛ
5.8.2 Вибрация, возбуждаемая высшими обмоточными гармониками ТВМП с
ТК на 4 пары СКЛ
5.8.3 Вибрация, возбуждаемая пазовыми гармониками ТВМП с ТК на 8 пар
СКЛ
5.8.4 Вибрация, возбуждаемая высшими обмоточными гармониками ТВМП с
ТК на 8 пар СКЛ
5.8.5 Вибрация ТВМП с ТК на 4 пары СКЛ в режиме холостого хода
5.8.6 Вибрация ТВМП с ТК на 8 пар СКЛ в режиме холостого хода
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5

ТК на 8 пар CKJ1
5.8.5 Вибрация ТВМП с ТК на 4 пары СКЛ в режиме холостого хода
5.8.6 Вибрация ТВМП с ТК на 8 пар СКЛ в режиме холостого хода
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5

Среднее расстояние между сторонами последовательно соединённых стержней, образованных проводниками КО, Ь^, определяем из выражения:
ф! + >„)=т.(0.0916+0.0214б)
ет2 2 р 2
где Т)2 = Ор = 0.0916, м, диаметр расточки внутреннего магнитопровода, определено в выражении; Ьп2 = 0.02174, м, высота паза внутреннего магнитопровода.
Подставляя найденные значения в (2.75) получаем:
/лг = 1.1364-0.178 + 0.05 = 0.2518, м.
Таким образом, средняя длина витка по (2.74)
/ср2 = 2-(0.1175 + 0.2518) - 0.7387, м.
Тогда общая длина проводников полуобмотки КО (2.73) и = 228 -0.7387= 168.4277, м.
Подставляя все найденные значения в (2.72) определяем активное сопротивление полуобмотки КО внутреннего магнитопровода:
. Ю‘б 168.4277 . ... ~
п =1 г— = 1.501, Ом.
2 41 2.74-10
Учитывая, что при 4 парах СКЛ КО будет образовывать 4 секции, активное сопротивление одной секции КО для УВ с ТК на 4 пары СКЛ будет равно:
Я, =-^- = 0.751, Ом,

а для УВ с ТК на 8 пар СКЛ, где КО состоит из 8 секций:
К, = — = 0.375, Ом.

2.5.3. Расчёт индуктивного сопротивления трёхфазной обмотки ТВМП
Реактивные индуктивные сопротивления обмоток внешнего и внутреннего магнитопровода могут быть рассчитаны согласно [26,28,73] как:
"{К + К +2Д), (2.77)
* = 15.8-^-

п V
к100у р-ц