Введение к работе
Актуальность темы. Одним из условий улучшения технико-экономических показателей, более полного использования активных материалов мощных электрических машин (ИМ) является использование при проектировании бодав совершенных методов расчета. В связи о этим повышается требование к точности расчета параметров, характеристик и процессов ЭМ. Поэтому воесторонн'ее исследование электромагнитных процессов, дойствуицих в крупных турбогенераторах, было и остается актуальной задачей. Оно включает в себя совершен-0ТЯОВ9НВД у*е существующих а: разраЗогку «ioaux методов расчета мвг-нитннх полей, параметров и характеристик матая.
К числу наиболее совершенных методов расчета относится метод проводимости зубцрвых контуров (МІВК), превосходящий по точности существующие аналитические и графоаналитические методы расчета и ко уступающий численным методам. В то хе вреіля ШЗК требует гораздо меньших затрат компьютерного времени, чем численные методы-.
В предыдущих работах, основанных на применении МГОК к расчету статических характеристик, расчет магнитного поля производится ля я различных положений зубчатых сердечников без учота особенностей зубчатой структуры. Стременне участь все деталі зубчатой структуры приводит к излшшей детализации, необоснованному усложнению программы расчета и возрастанию вычислительного времени.
Ьлесте с том для ряда &лектричэских мадин со слабой зависимости! потокосцеплекий от характера зубчатости и,, в частности для турбогенераторов, фактом взаимного перемещения сердечников можно пренебречь, что лает возможность создания болоо упрощенных моделей и соответственно, возможность разработки методов расчета магнитных полей, характеристик и индуктивных параметров малины,позволяющих роокть проблему оптимального компромисса мезду точностью и затратами по времени расчета. Это является актуальной задачей, несмотря на обилие методов.
Разработанные ранее программы не позволяют осуществить вариантные и оптимизационные расчеты.
Полью'работы является разработка ускоренных методов расчета магнитных полой, характеристик и индукгивких параметров турбогенератора и создание на основе этих методов универсальных промышленных прогрчш, позволяющих достаточно точно и с нанмсп^'.ик яч-тратами производить ссответ отвуксие расчеты.
Для достияения указанной цели необходимо:
разработать эквивалентную расчетную схему замещения турбогенератора, позволяющую составить единую систему уравнений для магнитных н электрических явлений;
разработать математическую модель для расчета магнитной цепи турбогенератора;
разработать математическую модель для расчета статических характеристик машин со слабой зависимостью готокосцеплений от характера зубчатости. При атом необходимо предварительно доказать несущественность допущения о пренебрежении фактом взаимно-. го перемещения зубчатых сердечников;
создание на основе разработанных алгоритмов универсальных промышленных Фортран-программ для ЭВМ, использование которых позволило бы более точно рассчитать магнитное поле машины, и на этой основе параметры и характеристики крупных двухполюсных турбогенераторов в установившихся режимах их работы.
Методы исследований. Система уравнений эквивалентной схемы замещения составлена на основе метода узловых потенциалов. Решение узловой системы уравнений в работе производилось методом простой итерации, методом Ньютона-Рафсона и методом Бройдена. Но предпочтение отдается методу простой итерации ввиду более устойчивой сходимости решения. В предложенном методе расчета тока возбуждения и угла нагрузки турбогенератора для решения нелинейного уравнения использовался метод Бройдена.
Ндучная новизна,,ра^р-тд:
разработана математическая модель для расчета магнитных полей, характеристик и индуктивных параметров машин со слабой зависимостью готокосцеплений от характера зубчатости. При этом предварительно доказана возможность допущения о пренебрежении фактом взаимного перемещения зубчатых сердечников статора и ротора. В этой модели полностью воспроизводится совокупное юле машины только о допущением об отсутствии влияния на дифф8рен-» циальное рассеяние поворота зубчатого ротора, само же дифференциальное рассеяние (также, как и пазовое) воспроизводится.
при формировании эквивалентной схемы замещения магнитной цепи использовалась новая матрица преобразования токов ветвей электрической цепи в ВДС ветвей магнитной цепи, обеспечивающая связь между магнитными явлениями и электрическими явлениями в обмотках машины.
предложен новый метод определения тока возбуждения и
угла нагрузки турбогенератора, __ _ _...
каоояово'разр'аботанннх методов расчета магнитных полей,
параметров и характеристик разработаны алгоритми к Фортран-программы. .
Практическая ценность и реализация .результатов работы заключается в возможности непосредственного практического применения разработанных универсальных промышленных Фортран-программ как на стадии прооктно-конструктороких разработок, так к для поверочных расчетов. На основе значительного числа проведенных расчетов и их сравнении с акопер*т>*?нталіді;.!и дяппгаї показана достаточно высокая точность при незначительных затратах компьютерного времени. Разработанные математические модели, методы расчета и алгоритмы могут служить основой для разработки моделей и алгоритмов других типов электрических машин, зубчатая структура которых удовлетворяет требованиям, приведенным в диссертации.
Апробация результатов работы. Основные положения и некоторые результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Современные проблемы электромеханика" (к 100-лети» изобретения асинхронного двигателя) z па научных семинарах кафедры электромеханики МЭИ.
Публикации.. Материалы, отражающие 'основное с сдержанно диссертации, опубликованы в 2 научных трудах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав (включавдих введение), заключения, содержи-' 88 страниц машинописного текста, 33 рисунка, 12 таблиц, вкльчает список использованной литературы из 100 наименований,
