Введение к работе
Актуальность темы. В связи с перспективностью промышленного использования оптико-механических сканирующих устройств рядом отечественных и зарубежных фирм в настоящее время проводятся исследования по дальнейшему совершенствованию этих устройств, в том числе теоретическим и конструктивным решениям их привода.
Проведенные экспериментальные и опытно-промышленные работы показывают, что использование для указанных целей моментных двигателей (МД) с коммутацией магнитного потока позволяет получить существенные технико-экономические и функциональные преимущества. Однако рабочие процессы в МД данного типа, а также методы управления этими двигателями в сканирующих устройствах изучены недостаточно полно и требуют существенных уточнений в области разработки теории рабочего процесса, методик расчета и управления, рекомендаций к проектированию.
Представленная диссертационная работа способствует решению комплекса указанных задач, расширению области применения исследуемых МД в тепловизионных, локационных и астронавигационных системах и повышению эффективности использования сканирующих устройств с двигателями данного типа. Работа выполнялась в рамках НИР, проведенной на кафедре "Электроэнергетические и электромеханические системы" Московского государственного авиационного института.
Цель диссертационной работы - создание основ расчета моментно-го двигателя для сканирующих устройств.
Для достижения этой цели в данной работе были поставлены и решены следующие задачи:
1. Обоснование рациональных конструктивных схем МД на основе
общей теории электромеханического преобразования энергии.
-
Определение электромагнитного момента МД с коммутацией магнитного потока без учета и с учетом падения магнитного потенциала в стали.
-
Уточнение параметров основного поля и полей рассеяния путем решения полевых задач методами конечных элементов и конечных разностей.
-
Оценка влияния технологических погрешностей на электромагнитный момент двигателя.
5. Разработка математической модели, описывающей неустано
вившиеся режимы работы.
G. Определение законов управления МД с коммутацией магнитного потока.
7. Испытание макетных образцов рассматриваемого МД с целью проверки адекватности аналитических и экспериментальных зависимостей.
Методы исследования. При выполнении работы использовались основные положения общей теории электромеханического преобразования энергии, положения теории статических и динамических режимов электрических машин, операторные методы решения уравнений, численные методы решения систем линейных и нелинейных уравнений с использованием ЭВМ, аналитические методы исследования статических и динамических режимов работы МД.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые результаты:
на основе разработанных программ и алгоритмов создана универсальная методика определении электромагнитного момента двигателя с коммутацией магнитного потока по двухуровневой модели, учитывающая диапазон изменения коэффициента магнитной цепи, и определены условия использования модели 1-го и 2-го уровня при заданной погрешности моментной характеристики;
расчетными исследованиями установлено, что для расширения диапазона линейности моментной характеристики МД по углу поворота зубцы статора должны быть смещены относительно ортогональных осей ротора;
уточнены параметры разработанной схемы замещения на основе решения полевых задач методами конечных элементов к конечных разностей;
даны количественные оценки влияния технологических погрешностей (разброса параметров постоянных магнитов и эксцентриситета ротора) на моментную характеристику исследуемого МД;
получено аналитическое выражение электромагнитного момента двигателя;
получены в аналитическом виде законы управления током и напряжением на обмотках электродвигателя для симметричного и несимметричного режимов сканирования для участков линейного движения ротора и реиерса, с пружиной и без нее, для различных углов сканирования.
Практическая ценность работы состоит в том, что:
обоснована рациональность конструктивной схемы МД с коммутацией потока для малогабаритных сканирующих устройств;
создана расчетная методика для инженерных расчетов МД данного типа;
разработаны алгоритмы и программы расчета на ЭВМ параметров основного магнитного поля и полей рассеяния;
разработаны рекомендации по основным технологическим отклонениям эксцентриситета ротора и разброса параметров постоянного магнита, при которых максимальное отклонение от номинальной моментной характеристики не превышает 5%;.
реализованы экспериментальным путем законы управления МД для типовых режимов сканирования;
- рассчитан, изготовлен и испытан экспериментальный образец МД для сканирующего устройства тепловизоров.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы были использованы на предприятии НПО "Геофизика" при проведении эскизного и технического проектирования, изготовлении опытных образцов МД с коммутацией магнитного потока и создании стенда сканирующей системы для тепловизоров. Внедрение результатов подтверждается актом о практическом использовании материалов диссертационной работы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались на конференциях молодых специалистов Московского авиационного института, Московского энергетического института в 1982 - 1994 годах. Материалы диссертации опубликованы в 5 печатных работах и использованы в 10 научно-технических отчетах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из ішсдсіїип, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации содержит 112 страниц машинописного текста, 50 рисунков и 9 таблиц на 56 страницах. Список литературы содержит 11 страниц машинописного текста и включает 138 наименований. Общий объем работы (включая приложения) составляет 209 страниц.
