Введение к работе
Актуальность темы. Гистерезисный электропривод (ГЭП) находит широкое применение в различных приборах и устройствах. В последнее время повышенное внимание уделяется задаче обеспечения высоких и стабильных энергетических и динамических характеристик ГЭП при минимальной установленной мощности источника питания.
Особенно актуальным является решение этой задачи в устройствах и технологических циклах, объединяющих группу синхронных гистерезисных двигателей (СГД) с идентичными требованиями к рабочим характеристикам. К ним относятся: гироскопические приборы (ГП), крутильные машины текстильной промышленности, использующие разнообразные электроверетена, центрифуги и электромеханизмы с термофиксацией нити, получаемой из расплавов, центрифужные способы получения сверхчистых веществ. Особое место и значимость имеют центрифужные технологии по обогащению урана.
В этом случае целесообразно использовать общую систему электропитания - взаимосвязанный ГЭП, реализующий параметрический способ управления группой СГД в режиме импульсного регулирования возбуждения.
В известных работах Орлова И.Н., Тарасова В.Н., Делектор-ского Б.А. выявлены основные регулирующие и стабилизирующие свойства данного режима, сформулированы основополагающие технические решения для однодвигательного ГЭП.
Перечисленные работы были ориентированы на гироскопическую тематику, где определяющими требованиями к СГД были вопросы стабилизации его энергетических и электромеханических характеристик при одновременном обеспечении минимума энергопотребления и, часто, максимального быстродействия. Последнее решалось за счет форсированного разгона СГД и требовало увеличения в 3-4 раза установленной мощности источника питания, что неприемлемо в областях, где суммарная установленная мощность велика (20-200 кВт).
Необходимость доказательства возможности достижения высоких энергетических показателей ГЭП с учетом специфики системы электропитания, снижения капитальных затрат за счет уменьшения установленной мощности источника питания, обеспечения
устойчивости системы преобразователь - двигатель определяет актуальность настоящей работы.
Целью работы, является разработка алгоритмов и технических решений импульсного регулирования возбуждения СГД, направленных на достижение высоких энергетических показателей взаимосвязанного ГЭП в различных технологических линиях.
Основные яяг^ачи Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
определение условий достижения максимальных энергетических показателей СГД при параметрическом управлении намагниченностью ротора;
установление структуры потерь в системе электроснабжения и ГЭП на базе автономного инвертора тока (АИТ) с компенсатором реактивной мощности (КРМ) и исследование путей их минимизации;
разработка алгоритмов управления взаимосвязанным ГЭП, обеспечивающих высокие энергетические показатели системы электропитания;
исследование вопросов устойчивости системы АИТ (КРМ)-СГД при реализации алгоритмов импульсного регулирования степени возбуждения СГД;
исследование технических средств реализации параметрического управления намагниченностью СГД.
Методы исследования. Сложность и нелинейность характеристик СГД, а также системы электропитания на базе АИТ с КРМ в сочетании с методом импульсного регулирования возбуждения СГД не позволяют решать большинство вопросов аналитическим путем. Поэтому для исследования двигателя был использован метод проектного расчета СГД в квазистационарном состоянии. Для исследования динамических процессов при импульсном регулировании возбуждения СГД был применен метод физического моделирования, для чего был разработан комплекс технических решений.
Научная новизна работы состоит в следующем;
определены условия достижения высоких энергетических показателей сложной и нелинейной системы, состоящей из инвертора тока с тиристорным компенсатором реактивной мощности и группы СГД;
разработаны алгоритмы управления электроприводом и системой электропитания, направленные на достижение максимальных энергетических показателей и снижение установленной мощности источника питания.
Практическая ценность работы состоит в создании физической модели системы электропитания и электропривода, позволившей
детально изучить физические процессы, протекающие при импульсном намагничивании СГД, что не реально сделать на промышленных установках в силу их громоздкости, сложности и недоступности, т.к. их остановка на физические исследования сопряжена с большими экономическими потерями. Реально отработаны новые алгоритмы и технические решения, позволяющие подтвердить возможнсть повышения собственно КПД гистерезисных двигателей в 1,3-1,6 раза, а всей системы - в 1,8-2 раза. Выполнены опытно-конструкторские разработки блоков импульсного намагничивания (БИН), которые реализованы в виде опытных образцов, прошедших успешное испытание и использовались при отработке алгоритмов регулирования в ряде организаций (Всесоюзном электротехническом институте им.Ленина, НТЦ "Курчатовский институт", Центральном конструкторском бюро машиностроения, г.С.-Петербург, СКВ "Элиос", г.Винница, НИИПМ).
Результаты работы использовались при разработке в ВЭИ опытно-промышленного образца нового источника питания СГД центрифуг, а также при разработке ЭП электроверетен.
Апробация работы состоялась на заседании кафедры энергоснабжения и электрооборудования летательных аппаратов Московского энергетического института. Результаты работы докладывались на Республиканской конференции в 1991 г. в г.Томске, на заседаниях научно-технических советов в отделах и отделениях ВЭИ им.Ленина, НТЦ "Курчатовский институт", на ряде конференций в МЭИ. Действующая модель источника питания гистерезисных двигателей, изготовленная с участием автора, демонстрировалась на ВДНХ в 1988 г. и удостоена диплома.
Публикации. По теме диссертации: опубликовано 5 статей, получено 4 авторских свидетельства на изобретение.
Структура и объем работы, Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, изложенных на 190 страницах, включая 105 рисунков и 7 таблиц.
Похожие диссертации на Разработка и исследование экономичного взаимосвязанного гистерезисного электропривода с регулируемым магнитным возбуждением
