Исследование вентильно-индукторных электроприводов насосных агрегатов подводных лодок

• Автор: Федотова, Алла Александровна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 197 с. : ил.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. Проблемы создания регулируемых электроприводов корабельных механизмов

1.1. Тенденции развития корабельных регулируемых электроприводов

1.2. Сравнительный анализ регулируемых электродвигателей

1.3. Перспективность вентильно- индукторного привода для ЭЭС ПЛ

1.3.1. Устройство и принцип работы индукторных двигателей

1.3.2. Основные типы индукторных машин

1.3.3. Анализ возможностей применения ВИП

1.4. Вопросы проектирования вентильно- индукторных приводов

1.5. Особенности проектирования малошумных ВИМ

Заключение по главе. Постановка задачи

ГЛАВА 2. Исследование математической модели системы ВИП
2.1. Структура и основные уравнения вентильно-индукторного привода
2.1.1. Анализ методов исследования индукторных двигателей
2.1.2. Уравнения и алгоритмы управления линеаризованного ИД
2.1.3. Математическая модель вентильно-индукторной машины
2.1.4. Численный алгоритм реализации математической модели вентильно - индукторной машины
2.2. Оптимальное проектирование и управление ВИП
2.2.1. Влияние выбора числа фаз
2.2.2. Влияние основных геометрических размеров
2.2.3. Влияние числа зубцов на статоре и роторе
2.2.4. Выбор индукций в ярмах и плотности тока в обмотке
2.2.5. Выбор параметров напряжения
2.2.6. Синтез геометрии зубцовой зоны с низкими пульсациями момента
2.2.7. Расчет радиальных сил
2.3. Алгоритм проектирования ВИП и его компьютерная реализация
Заключение по главе
ГЛАВА 3. Моделирование насосных установок с вентильно- индуктор-

ными приводами
3.1. Расчетно-экспериментальное определение параметров ВИП
3.1.1. Расчетные формулы и первичная обработка осциллограмм
3.1.2. Энергетические показатели цикла перемагничивания
3.1.3. Зависимость потерь в стали от максимума потокосцепления
3.1.4. Оценка энергетических показателей предельного цикла работы вентильно- индукторной машины
3.1.5. Приведение графика !/(/) фазы к кривой намагничивания стали В(Н)
3.2. Математическое моделирование насосных агрегатов с ВИП
Заключение по главе
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования управляющих воздействий
вентильно- индукторного привода
4.1. Экспериментальные исследования алгоритмов управления вентильноиндукторного электропривода с датчиком положения ротора
4.1.1. Исследование влияния нагрузки на форму тока при постоянстве скорости
4.1.2. Исследование влияния скорости на форму токов при постоянстве момента
4.1.3. Исследование механических характеристик при постоянных управляющих воздействиях
4.1.4. Исследование зависимости КПД и составляющих потерь от режима работы
4.1.5. Исследование законов управления ВИП в зависимости от возмущающих и задающих воздействий
4.2. Исследования режимов работы ВИД в составе насосного агрегата
4.2.1. Исследование режима пуска
4.2.1.1. Пуск на холостом ходу с первоначальной настройкой преобразователя
4.2.1.2. Пуск на холостом ходу с измененной настройкой преобразователя
4.2.1.3. Исследование изменения углов коммутации фаз при
пуске

4.2.1.4. Исследование изменения напряжения в процессе пуска
4.2.2. Исследование установившегося режима
4.2.2.1. Исследование изменения токов при изменении задания скорости
4.2.2.2. Исследование взаимосвязи сигналов тока, напряжения и ДПР
Заключение по главе
ГЛАВА 5. Виброакустические испытания насосных агрегатов с вентильно-индукторным приводом
5.1. Методика создания малошумных насосных агрегатов на основе ИД
5.2. Стенды для проведения испытаний
5.3. Виброакустические испытания ЭП-5,5 на холостом ходу
5.4. Исследование виброакустических характеристик электрогидромеха-нической системы «индукторный двигатель - насос»
5.5. Некоторые результаты исследования путей снижения шума и вибрации насосных агрегатов с ВИП
5.5.1. Влияние зависимости углов включения и отключения фазы в функции частоты вращения ротора и нагрузки
5.5.2. Влияние изменения угла начальной установки ДПР на спектрограммы вибраций
5.5.3. Способы формирования заднего фронта тока фазы
5.5.4. Влияние пульсаций выходного напряжения ШИМ- преобразователя на спектрограмму вибраций
5.6. Сравнение результатов уровней шума и вибрации исследуемого привода с испытаниями в натурных условиях заказов
Заключение по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Спектральный анализ на основе дискретного преобразования Фурье
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Компьютерная лаборатория функционального проектирования вентильных индукторных машин
ПРИЛОЖЕНИЕ З.Акты внедрения основных результатов работы

= /(/*) зависит от многих факторов (форма полюсов, величина воздушного зазора 6, тип стали, пределы изменения Г) и определяют вид характеристики статического синхронизирующего момента ИД.
Расчет электромагнитного момента ИД может быть выполнен одним из трех способов [63,8]:
• по изменению энергии и коэнергии при малом угловом повороте;
• по натяжению силовых линий магнитного поля;
• по формуле Лоренца по объемной и поверхностной плотностям электромагнитных сил в магнитном поле.
При энергетическом подходе электромагнитный момент рассчитывается по изменению коэнергии с1¥'т или энергии с11Ут при изменении угловой координаты (1в, в пределах которого ток / или потокосцепление Ч* считаются постоянными:
м-м-
<м.

1=сот1
(2.1)
Ч/=сою1

В ненасыщенной машине IVт численно равна ТУ'т. Так, на рис.2.2 для линейной характеристики ОА1 магнитная энергия 1Ут соответствует площади верхнего треугольника ОА1С1, а коэнергия У’т - ОА Рост насыщения стали приводит к относительному уменьшению площади, соответствующей накоплению магнитной энергии IVт по сравнению с коэнергией У'т.
Уравнение электрического равновесия для любойу-ой фазы (/= 1,2...т)
и ч » +^Ж = • Я+^Ш.И , (2.2)
1(0 1 Л 4 йв ж
где £/д/), / - напряжение и ток фазной обмотки; 7^. = Я - полное сопротивление цепи фазы.
От временной зависимости в (2.2) удобнее перейти к угловой с учетом того, что 0 = т, а коммутация фаз происходит в дискретные моменты времени по сигналам датчика положения ротора вп
1п=0п/со. (2.3)
Из (2.2) и (2.3) следует выражение, которым удобно пользоваться при машинных расчетах ИД