Исследование влияния геометрии машины двойного питания на динамические характеристики электропривода колебательного движения

• Автор: Паюк, Любовь Анатольевна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4 с.
I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С МАШИНОЙ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ 11 с.
1Л. Области применения и технические требования, предъявляемые к электроприводам колебательного движения 11с.
1.2. Анализ способов возбуждения колебательных режимов работы в электрических машинах переменного тока 18 с.
1.3. Перспективы использования машины двойного питания в режиме периодического движения 25 с
1.4. Динамические показатели электропривода переменного тока 31с.
1.5. Выводы по разделу 34 с.
П. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ ПРИ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ 35 с.
2.1. Математическое описание электродвигателя колебательного движения 35 с.
2.2. Связь параметров машины двойного питания с геометрическими размерами исполнительного двигателя 43 с.
2.2.1. Влияние частоты колебаний ротора двигателя на динамические показатели электропривода колебательного движения 53 с.
2.3. Связь динамических показателей исполнительного двигателя с геометрическими размерами электрической машины 54 с.
2.4. Анализ динамических показателей электродвигателя колебательного движения 59 с.
2.4.1 Анализ влияния геометрических размеров электрической машины на динамические показатели электропривода колебательного движения 71 с.
2.5. Выводы по разделу 80 с.
III МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 81 с.

3.1. Математическая модель электродвигателя колебательного движения при потенциальном и токовом питании 81 с.
3.2. Анализ влияния геометрических размеров электрической машины на динамические характеристики электропривода колебательного движения при фазовой модуляции 90 с.
3.3. Оптимизация параметров электрической машины двойного питания для обеспечения заданных динамических показателей 102 с.
3.4. Выводы по разделу 113 с.
IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛ ЕКТПРОI ГРИВ ОДА
КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 114с.
4.1. Описание экспериментальной установки и методики исследования 114 с.
4.2. Результаты экспериментального исследования и их анализ 119 с.
4.3. Результаты практического внедрения и их анализ 125 с.
4.4. Выводы по разделу 133 с.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134 с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 136с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 147 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 150 с.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Безредукторный электропривод колебательного движения (ЭКД) переменного тока, в состав которого входит машина двойного питания (МДП), всё чаще и чаще применяется в современной промышленности.
К областям использования электропривода колебательного движения с машиной двойного питания относятся: вибровозбудители для
транспортировки, сортировки и перемешивания готового сырья при производстве пластмасс; валогенераторные и гребные установки автономных судов; электроприводы с глубоким регулированием скорости, высокой перегрузочной способностью и обеспечением тяжелого пуска из стопорного режима, а так же колонковые электромеханические буровые снаряды с возвратно-вращательным движением коронки на базе погружного маслонаполненного асинхронного двигателя [1, 19, 25, 26, 72].
Вопросами разработки данного типа электрических машин занимаются ведущие организации и научные коллективы: НИИэлектроприводов, МЭИ, ВНИИЭ, НИИ ГП "ХЭМЗ", ИТЦ «ЛаборКомплексСервис», и за рубежом фирмы «Siemens AG», «AEG», «Brown Boveri», «Mizubisi», «Toshiba», a компанией «Matsushita Electric Industrial Со» уже начат серийный выпуск бесконтактных асинхронизированных двигателей.
Общим вопросам теории машины двойного питания (МДП) посвящен ряд публикаций, как отечественных [4, 18, 25, 33, 53, 54], так и зарубежных авторов [58, 64, 67, 70, 71]. Огромный научный вклад в развитие этого направления, в плане создания современной теории МДП и основ их практического использования внесены Касьяновым В. Т., Загорским А. Е., Abdessemed, R. , R., Huang S., J. Shun, Xie G., Scian Ilario, Dorrell David G., Holik Piotr J. и многими другими российскими и зарубежными учеными [24, 30, 82, 85, 87]. Следует отметить работы Г. Б. Онищенко и И.Л. Локтевой, которые разработали методику расчета и проектирования МДП, при работе

II. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ ПРИ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ
ДВИЖЕНИИ
При математическом описании электродвигателя колебательного движения будем исходить из представлений об обобщенном электромеханическом преобразователе энергии (ОЭМПЭ), который, как известно, имеет две взаимно перпендикулярные обмотки на статоре и роторе, подключенные к источникам напряжений (токов). Дифференциальные уравнения, описывающие работу, ОЭМПЭ известны и хорошо изучены [23, 30, 33]. Ввиду особенностей работы колебательного электропривода, будем проводить математическое описание в системе координат а, (3 неподвижной относительно ротора при общепринятых допущениях.
2.1. Математическое описание электродвигателя колебательного
движения
Рассмотрение машины двойного питания как системы, работающей в колебательном режиме, даёт возможность опираться на общую теорию электрических машин переменного тока. Традиционно при моделировании электромагнитных и механических процессов, протекающие в динамических и статических режимах симметричной машины переменного тока, описываются системой уравнений электрического равновесия в цепях ее обмоток и уравнением электромеханического преобразования энергии. Данные уравнения описывают обобщённую модель, идеализированной двухполюсной двухфазной симметричной электрической машины, имеющей на статоре и роторе по паре обмоток с взаимно перпендикулярными осями. Такая модель позволяет получить систему уравнений с постоянными коэффициентами, что позволяет получить простые аналитические соотношения для анализа.