Развитие теории и практика проектирования энергосберегающих вентильно-индукторных электроприводов

• Автор: Пахомин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 386 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Вентильно-индукторный электропривод. Основные элементы привода, специфика работы
1.2. Место РИД среди традиционных электродвигателей и........перспективы.развития приводов с РИД
1.3. Обзор вентильно-индукторных электроприводов: конструкции двигателей и схемы преобразователей
1.4. Методы расчета электромагнитных процессов и подходы к проектированию электроприводов
1.5. Постановка задач исследований
2. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ
2.1. Схема замещения магнитной системы
2.1.1. Исследование магнитного поля РИД с симметричной магнитной системой
2.1.2. Интегрированные нелинейные элементы, сравнительный анализ подходов
2.1.3. Построение схемы замещения
2.1.4. Определение параметров схемы замещения
2.1.5. Определение параметров схемы замещения для двигателей со скосом зубцов
2.2. Расчет электромагнитного момента
2.3. Дифференциальные уравнения, описывающие электромеханические процессы в системе “РИД-ПЧ-БУ”
2.4. Подходы к установлению электромагнитных связей в РИД
2.4.1. Использование коэффициентов само - и взаимоиндукции
2.4.2. Частный подход с использованием особенностей магнитной системы .

2.4.3. Сравнительный анализ вариантов
2.5. Адекватность компьютерной модели
2.5.1. Экспериментальные исследования электроприводов с крупными РИД
2.5.2. Экспериментальные исследования электроприводов средней мощности
2.5.3. Экспериментальные исследования электроприводов малой мощности 124 ВЫВОДЫ
3. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ ЗУБЦОВОГО СЛОЯ И ПАРАМЕТРОВ ПИТАНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С РИД
3.1. Система отсчета для параметров управления. Допущения
3.2. Влияние геометрии зубцового слоя на характеристики
ЭПсРИД в режиме токоограничения
3.3. Влияние геометрии зубцового слоя и параметров питания на характеристики ЭП с РИД в одноимпульсномрежиме
3.4. Влияние удельной моментной нагрузки на кратность тока в обмотке
3.5. Исследование характера изменения составляющих потерь в РИД
3.6. Двигатели с разной шириной коронок зубцов статора и ротора
3.7. Регулирование электромагнитного момента электропривода
3.7.1. Способы регулирования момента
3.7.2. Работа в режиме токоограничения
3.7.2.1. Фазовое регулирование
3.7.2.2. Амплитудное регулирование
3.7.2.3. Сравнительный анализ вариантов
3.7.3. Работа в одноимпульсном режиме
3.7.3.1. Фазовое регулирование
3.7.3.2. Амплитудное регулирование
3.7.3.3. Сравнительный анализ вариантов
ВЫВОДЫ

4. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С РИД
4.1. Условия однонаправленного вращения и особенности пуска О РИД
4.2. Конструкции магнитных систем ОРИД и алгоритмы работы
ЭП в режимах пуска и реверса
4.2.1. Двигатели с постоянными магнитами на статоре
4.2.2. Двигатели со стартовыми полюсами
4.2.3. Двигатели с ИМ и стартовыми полюсами
4.2.4. Обращенное исполнение
4.3. Особенности проектирования ОРИД
4.4. Работа электропривода малой мощности при питании пульсирующим напряжением
4.5. Сравнительный анализ технико-экономических показателей приводов с ОРИД с традиционными типами микромашин и машин малой мощности. Области применения
4.6. Магнитные системы трехфазных двигателей
4.6.1. Симметричные магнитные системы
4.6.2. Несимметричные магнитные системы
4.6.3. Использование ЭП с трехфазными РИД на электротранспорте
4.7. Сравнительный анализ вариантов электроприводов с разными числами зубцов на статоре и роторе трехфазного РИД
4.7.1. Варианты конфигураций магнитных систем
4.7.2. Результаты расчетных исследований
4.7.3. Анализ результатов и выработка рекомендаций
4.8. Конструкции и особенности проектирования ЭП
с четырехфазными РИД
4.9. Двухфазный РИД
4.9.1. Конструкции, особенности пуска и работы
4.9.2. Рекомендации по выбору магнитной системы

Таким образом, электроприводы с реактивными индукторными двигателями имеют преимущества по сравнению с АД с частотным управлением и ВД как по надежности, так и по стоимости двигателей и инверторов, превосходят АД и не уступают ВД по КПД.
Принимая во внимание сложившееся среди специалистов мнение о плохом использовании активных материалов в индукторных машинах классического исполнения, представляет интерес качественный сравнительный анализ электромагнитных процессов в РИД и традиционных индукторных двигателях (ИД), имеющих отдельные обмотки якоря и возбуждения. Для ИД, работающих благодаря модуляции потока возбуждения в зубцах статора за счет яв-новыраженной зубчатости ротора, в области частот 400-500 Гц характерны невысокие технико-экономические показатели из-за плохого использования активного объема. Это обусловлено тем, что в области отрицательного момента (при перемещении зубцов от положения «зубец-зубец» к положению «зубец-паз») зубцовая зона хоть и слабее, чем в области положительного момента (при перемещении от положения «зубец-паз» к положению «зубец-зубец»), оказывается возбужденной результирующим магнитным полем. Отрицательная составляющая заметно снижает мощность ИД. Среднее значение электромагнитного момента в этом случае пропорционально площади 5'щ, ограниченной на рис. 1.13 «траекторией» изменения результирующей МДС.
Увеличение МДС возбуждения выше значения, при которой переменная составляющая индукции в зазоре от поля возбуждения максимальна, ведет к снижению электромагнитной мощности и момента ИД (в случае неизменной амплитуды МДС обмотки якоря). Напротив, диапазон изменения магнитного потока в зазоре в каждом периоде протекания электромагнитных процессов в РИД оказывается предельно возможным для электрической машины реактивно-индукторного типа - от максимального значения до нуля. В связи с пассивностью ротора изменение направления магнитного потока в зазоре не имеет смысла. Поэтому в аналогичной зубцовой зоне РИД реализуется предельно возможный электромагнитный момент. Неправильное представление об элек-