Динамические модели и детализированные структуры электромеханических систем на основе специальных индукционных машин

• Автор: Иванушкин, Виктор Андреевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 253 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения
Введение
Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Структура электромеханической системы
1.2. Динамические модели и особенности переходных процессов в линейных индукционных машинах
1.3. Структура и особенности механических преобразователей электромеханических систем
1.4. Стуктурно-топологические методы исследования электромеханических систем
1.5. Предмет и задачи исследования
Глава 2. МОДЕЛЬ И ДЕТАЛИЗИРОВАННАЯ СРУКТУРА ИНДУКЦИОННОГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
2.1. Индукционная машина как многоканальный многополюсник
2.2. Вращающийся двигатель, как частный случай линейной индукционной машины
2.3. Упрощенный вариант модели индукционной машины
2.4. Выводы
Глава 3. ОСНОВЫ СИНТЕЗА МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ И ЦЕПЕЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
3.1. Элементы и цепи электромеханических преобразователи— 3. 2. Механические преобразователи
3.3. Каналы измерения, регулирования и логического управления
3.4. Выводы
Глава 4. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
4.1 Динамическая модель ЛИМ при питании от источника напряжения
4.2 Методика и результаты расчета переходных процессов
4.3. Выводы
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
5.1. Экспериментальные исследования динамики элементов и цепей электромеханической системы
5.2. Практические приложения результатов исследования
5.3. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
вэ — вторичный элемент
ЛИМ - линейная индукционная машина
эмс - электромеханическая система
МП - механический преобразователь
УА - управляющий автомат
пкэ - продольный краевой эффект
эмп - электромеханический преобразователь
АВМ - аналоговая вычислительная машина
ЭВМ - электронная вычислительная машина
ДМС - детализированная магнитная схема
КрАД - круговой асинхронный двигатель
САР - система автоматического регулирования
УРН - управляемый регулятор напряжения
СУ - система управления
РС ~ регулятор скорости
НКУ - нелинейное корректирующее устройство
дсс - детализированная структурная схема
лп - логический преобразователь
пди - подавтомат динамической индикации
МОА — модель операционного автомата

ВВЕДЕНИЕ
Значительная роль в совершенствовании технологических процессов и повышении эффективности промышленного производства принадлежит электромеханическим системам СЭМС), развитие которых тесно связано с развитием электрических машин.
В современных ЭМС производственных механизмов все более широкое применение находят специальные электрические машины, в частности, линейные индукционные машины С ЛИМ). Системы с ЛИМ обладают целым рядом достоинств: простота конструкции сило-
вой части, возможность интеграции подвижной части машины с исполнительным органом механизма, высокая надежность в работе, малошумность, простота передачи тягового усилия в герметичные объемы с запыленными и вредными средами.
Известно, что ЛУМ как объект управления представляет собой сложную динамическую систему. При этом наибольшие трудности для синтеза требуемых моделей и анализа динамических процессов создают многоканалъность ее структуры, взаимосвязанность каналов преобразования энергии, а также нелинейность отдельных ее элементов. Создание высококачественных ЭМС с использованием ЛИМ невозможно без детального анализа электромеханических переходных процессов с учетом многоканальноети структуры ее электромеханического преобразователя СЭМП), существенных нелинейностей компонентов системы и особенностей индукционной машины, обусловленных разомкнутостью ее магнитопровода и эффектами "входа-выхода" проводящих контуров вторичного элемента (ВЗ).
Кроме того, повышение эффективности проектирования рассматриваемого класса систем требует создания детализированных моделей их механических преобразователи СМП), отражающих все существующие в реальной взаимосвязанной системе механические связи, обеспечивающих возможность оценки влияния на динамику системы параметров отдельных звеньев энергетических и информационных каналов при передаче потока энергии от двигателей к исполнительным механизмам Си наоборот), дающих возможность получения путем структурных преобразований необходимых эквивалентных моделей и корректного определения коэффициентов приведения их параметров и воздействий.
, Целью работы является разработка динамических моделей элементов и устройств энергетического и информационно-управляющего каналов ЭМС на основе специальных индукционных машин, позволяющих значительно расширить возможности анализа динамических процессов и обеспечивающих повышение эффективности создания подобного класса систем на стадии их проектирования за счет глубокой детализации структур компонентов системы.
Для синтеза динамических моделей в настоящей работе применен структурный метод, основанный на представлении математического описания динамических объектов в виде детализированных структурных схем, представляющих собой наиболее распространенный вид структурно-топологических моделей и состоящих из зле-
быть получена путем введения в структуру ЭМП ЛИМ (рис. 2.2) двух дополнительных звеньв 5 и 6. С помощью звена 5 С рис.2.19) обеспечивается преобразование выходной переменной Ггз модели ЭМП ЛИМ в выходную переменню тгз, а звена 6 - преобразование
входной переменной Ыг модели ЭМП КрАД во входную переменную ЭМП
Ебз і
► ! |
I 1 I

I Уяз г 2 I *-> I
Уз, з+1
I Уз,3-1 ІІГ,3-і I Уз
▼ ▼ ▼

— і і
* * I
I II г, з+11
ІУбз+і I
!Уз,з+1

J Уг |
— ! 6 Ь-

Входной переменной з-го канала активной зоны статора, как и Э-го канала структуры С рис. 2. 3), является мгновенное значение ЭДС з-ой фазы источника питания СЕзз),выходной же переменной -мгновенное значение элементарного электромагнитного момента Сшгз) на з-ом зубцовом делении. Мгновенные значения з-го пазового тока элементарной обмотки статора Пбз), з-го пазового магнитного потока участка детализированной магнитной схемы замещения, а также тока з-ой элементарной обмотки С стержня) ротора (1гз) являются переменными прямой цепи з-го канала ЭМП КрАД. Мгновенные значения (з-1)-го и Сз+1)-го пазовых магнитных потоков (Уз,з-1, Уб,з+1), а также токов (з-1)-го и Сз+1)-го стержней С1гз,з-1» 1гз,з+1) являются переменными, связывающими З-й канал ЭМП с "соседними" Сз-1)-м и (з+1)-м каналами. Мгновенное значение частоты вращения ротора (Ыг) является общей внешней переменной, связывающей все каналы ЭМП с механической частью машины.
2.2.1.2. Структурная схема канала ЭМП КрАД
Включив в структурную схему ЭМП ЛИМ С рис. 2.14) звенья 5 и 6 С рис. 20) с коэффициентами передачи Йп2 и Яп1 соответственно, получим структурную схему з-го канала ЭМП вращающегося двигателяС рис. 2. 21).
Передаточные функции и коэффициенты элементов прямой цепм структурной схемы з-го канала в данном случае имеют вид:
У1з = 1/1 Пзз*С1+рТзз)]; iJ2j = 1/Т йпз*(1+рТтз)]; Шз = рЫгз: Щз = 1/[йгз*С1+Тгз*р)]; аіз = Убз, аЗз = 'lilrз/2tz.