Разработка методики поверочного расчета вентильного индукторного двигателя с последовательной обмоткой возбуждения

• Автор: Шатова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил.

1. Объект, метод и задачи исследования
1.1. Обзор литературы по вопросам теории и применения ДВИ
1.2. Вентильный индукторный двигатель с последовательной обмоткой возбуждения
1.2.1. Вентильный электродвигатель
1.2.2. Описание конструкции ДВИ
1.2.3. Способы включения последовательной обмотки возбуждения
1.3. Выбор метода исследования
1.4. Выводы
2. Математическая модель электромагнитных процессов ДВИ с последовательной обмоткой возбуждения
2.1. Основные понятия и допущения
2.2. Формирование системы дифференциальных уравнений. Схемы замещения магнитной цепи ДВИ с последовательной обмоткой возбуждения
2.3. Алгоритм расчета электромагнитных параметров и характеристик ДВИ с последовательной обмоткой возбуждения
2.4. Выводы
3. Математическая модель тепловых процессов в ДВИ
3.1. Оценка теплового состояния электрической машины. Цели и задачи
3.2. Метод эквивалентных тепловых схем замещения применительно к ДВИ
3.3. Расчет тепловых процессов в ДВИ. Тепловые схемы замещения.
Метод конечных элементов

3.4. Особенности расчета тепловых процессов в ДВИ для тягового привода
3.5. Выводы
4. Расчет электромагнитных и тепловых процессов в тяговых электродвигателях
4.1. Описание объектов исследования
4.2. Результаты расчета электромагнитных параметров и характеристик электродвигателей
4.3. Результаты расчета тепловых процессов в вентильных индукторных электродвигателях при различных условиях работы
4.4. Выводы
5. Экспериментальные исследования ДВИ с последовательной
обмоткой возбуждения
5.1. Цель и задачи экспериментальных исследований
5.2. Описание макетного образца ДВИ с последовательной обмоткой возбуждения и методики проведения экспериментов
5.3. Результаты исследования электромагнитных процессов
5.4. Результаты исследования тепловых процессов
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Одной из тенденций развития современного электропривода является постоянное расширение сферы применения регулируемого электропривода [27, 53]. Электрическая машина для современного привода должна обладать хорошими регулировочными и динамическими характеристиками, иметь технологичную и надежную конструкцию, высокий КПД, способность длительно работать в широком диапазоне скоростей вращения, обеспечивать заданные характеристики при питании от полупроводниковых преобразователей с современными алгоритмами управления.
В ряде областей требуется работа в пределах механической характеристики гиперболического вида (тяговой характеристики) при хороших динамических качествах привода и широком диапазоне регулирования вращающего момента. Это относится к электроприводам большегрузных автомобилей, тепловозов и других транспортных средств, электроприводам грузоподъемного оборудования, приводам электроинструмента различного назначения и мощности и т.д.
Особенностью условий функционирования перечисленных выше двигателей является широкий диапазон изменения нагрузок и частоты вращения вала, что приводит к существенным перераспределениям потерь в меди и стали магнитопровода в зависимости от режима работы.
В настоящее время в этих областях в составе регулируемого привода широко применяются электродвигатели постоянного тока с последовательной обмоткой возбуждения.
Основным недостатком двигателей постоянного тока (ДПТ) является наличие в них щеточно-коллекторного узла. При этом все возрастающие технические требования к электроприводу и к электрическим машинам в частности побуждают к разработке новых электродвигателей нетрадиционных конструкций.

тод зеркальных отображений, метод разделения переменных, метод конформных преобразований, метод гармонических проводимостей и т.д. применимы для расчета магнитных полей лишь в локальных областях электрических машин при достаточно серьезных допущениях, что объясняется сложной формой магнитопроводов, нелинейностью различных сред и т.п.
Современный уровень развития вычислительной техники позволяет проводить большие объемы вычислений, недоступные ранее. Появление возможности решения больших систем линейных и нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные и тепловые процессы, стимулировало интерес к численным методам расчета.
Численные методы позволяют проводить анализ сложных математических моделей для конкретных совокупностей значений параметров. Основным преимуществом численных методов является возможность получения результатов даже в тех случаях, когда применение аналитических методов затруднено, при этом количество принимаемых допущений сводится к минимуму. Результаты, полученные численными методами, являются приближенными, так как численное преобразование информации предполагает ее дискретизацию, а сам процесс расчета является итерационным. Однако при условии того, что расчет продолжается достаточно долго и верно заданы начальные условия, можно достичь необходимой точности результатов.
При реализации полевых математических моделей численными методами наибольшее распространение нашли:
- метод конечных разностей (МКР) или метод сеток [14,61];
- метод конечных элементов (МКЭ) [21, 40, 54, 62];
- метод интегральных уравнений (МИУ), разновидностями которого являются метод граничных элементов и метод вторичных источников [17, 58].
Однако следует отметить что, несмотря на точность и строгость моделирования электромагнитных процессов перечисленными полевыми метода-