книги / Применение постоянных магнитов в электромеханических системах
..pdfГис Л . Блок-сяемя алгоритма поверочного расмеф* Щ
-с «яосиэным ротором
. Рис.2, Динамические (сплошные) и статическая (штриховая) кривые намагничивания материала
индукций не превышает 1/-10#* Следовательно, разработанные' программ ные средства позволяют определять динамические .характеристики
магни'х омягких •материалов с достаточной |
точностью. |
|
||||
На рис. |
4 даны экспериментальные |
статическая и динамическая |
||||
кривге |
намагничивания на частотах 25 |
, |
50, 100 |
и 2 5 0 ’Гц массивного |
||
ротора |
из хромокобальтового сплава с |
|
Вн * |
0,0195 м, |
* |
|
= 0,015 м и |
Ь* 0,0296 м. И в .этом |
случае |
расхождение |
экспе |
риментальных и расчетных значений напряженности при фиксированной индукции не превышает 10#. Таким образом, разработанные програм мные средства пригодны и для. расчет.* динамических параметров ма-
4,5 - 50 Гц; 6 ,7 - 100 |
Гц; 8 ,9 |
- |
250 Гц; 3 ,5 ,7 ,9 - экспери |
мент; |
2 ,4 ,6 ,0 |
- |
расчет |
гнитотвердых материалов.
Влияние геометрии массивного ротора на его динамические па раметры оценивалось на основе результатов исследования свойств трех роторов, изготовленных из материала 25Х15К с различными гео метрическими размерами (таблица). Динамические параметры образцов на частоте ^ - 50 Гц определена экспериментально и расчетным путем. Анализ характера кривых (р и с.5) показывает, что с увеличе-
А Тл
Р ис.а . Статически X и динамические 2 -9 кривые
‘намагничивания хромокобальтового сплава для рав- личныу частот: 2*3 - 25 Гц (остальные обозначе
ния си. на1рис.3)
Рис.5, Динамические кривые намагничи вании образцов 1.-3 ив .материала 25Х15К: сплошные кривые - расчет; штриховые -
вксперимснт
№ |
Диаметр, м |
Длина |
Площадь |
|
Пеоиметр |
|
■ |
внутренний |
поперечно |
поперечно |
|||
образ |
наружный |
1 >10^,м |
го сечения |
го сечения |
||
ца |
л |
йбн |
|
|
1 п , м |
|
|
|
|
|
|||
I |
0,055 |
0,04425 |
0,95 |
52,6 |
|
0,0298 |
2 |
0,0495 |
0,04425 |
0,19 |
49,9 |
• |
0,0433 |
3 |
0,04775 |
0,04425 |
0,284 |
49,7 |
|
0,0603 |
нем 1_п массивного ротора динамические кривые намагничивания сме
щаются влево, что аналогично |
их изменению при уменьшении частоты |
||
в случае неизменной |
геометрии. С увеличением 30 массивного рото |
||
ра кривые смещаются |
вправо, |
как |
при повышении частоты в случае |
неизменной геометрии ротора.
С целью проверки адекватности разработанной программной систе мы поверочного расчета ГД с массивным ротором выполнены расчеты некоторых спроектированных ГД. По заданным обмоточным данным, ге
ометрическим размерам ГД, характеристикам материала ротора |
и пара |
|
метрам |
режима электропитания определялись ток I , мощность |
, |
потери, |
момент М , КПД, индукция в воздушном зазоре и коэффи |
циент мощности для пускового режима при индукции петли гистерези са с максимальным коэффициентом выпуклости; для пускового режима при реальной индукции в роторе; для рабочего режима и режимя пе ревозбуждения. Поверочные расчеты могут проводиться для ГД как нормального, так и обращенного исполнения.
В ходе эксперимента получены следующие параметры для ГД с мас
сивным ротором в пусковом режиме: |
X * 6,2 А; |
Р1 = 98 Вт; М |
|
= 0,09 Н*м. Расчет дал: |
/ * 6 ,8 |
А ;' /? = 106 Вт; |
М = 0,0107 Н«м. |
Приведенные данные, |
а также результаты расчетов и испытаний |
других ГД показывают достаточно высокую адекватность разработан ных алгоритмов и программных средств,
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
X.Гистерезисный двигатель при несимметричном питании/И.Н.Ор лов, В.В.Кононов, В.Б.Никаноров, И.В.Филиппов//Сб.науч.трудов, №147. М.: Моск.энерг. лн-т. 1987. С .53-63.
2 . Никаноров В .В ., Останин С.Ю. Гистерезисный электропривод при несинусоидальном питпнии//Сб.науч.трудов. №179. Ц .: Моек, энерг. " и м . 1988. С.91-99.
3 . Останин С.Ю. Математическая модель и программная система расчета характеристик п'.стерезисного двигателя при наличии высших гаркочик поля//Сб.науч. трудов. № 218. М.: М оск.энерг.ин-т. 1989. С .65 -93.
4. Лузыка Б .А ., музыка Н .А ., Завгородний В.И. К расчету эле
ктроэлементов с массивньвли'магнптопроводами / / Электричество.1974.
№4. С .75-78.
5 . Никаноров В .Б ., Селезнев А.Л ., Яковлев Б.А. Исследование хромокобальтового сплава для роторов* гистерезисных‘ электродвига телей// Электромеханика. 1967. №3 . С .49-54.
ПУТИ С Ш Е Ш УДАРНЫХ ТОКОВ В ГИСТ^ЕсХИОЯ ЭЛ2СТР0ДВ1-1ГАТЕДБ: ГРИ ЛУСлЕ
Науч. сотр. А.В.ГИТОВ
Питание гистерезис пух электродвигателей ГД) о электроприводе инерционных механизмов осуществляется чаце всего от автономных ин- •веэторов напряжения или тока. Сокращение времени разгона Ь0 до стигается посредством форсированного пуска, при котором напряжение питания превышает номинальное в 1,5 -2 раза. Для работы п зтом ре жиме ГД проектируй? с максимальны].' использованием по потеку. В ра бочем режиме без перевозбуждения или в перевозбужденном состоянии
пусковая мощность ГД больше |
максимальной в 2 ,5 -4 р а за ,•поэтому |
статический преобразователь |
недоиспользуется по модности. В авто |
номных объектах заметное снижение мессы, габаритов и стоимости преобразователя возможно при условия равенства его мощности макси мально?. модности ГД я пусковом пежине. Однако это не удается вследствие вьтсода из строя элементов статического преобразователя
при пуске, причиной которого, как предполагается, яэчктося* большие броски тока с к мент подключения нагрузки. Подобные режимы харак-
терны для пуска асинхронных .и синхронных "атин [ I ] , поэтому реа
лизует специальные режимы пуска с определением начального положе ния магнитной оси ротора или его принудительной выставки в положе
ние: когда |
ударный ток |
минимален [2 ] |
Однако тако/, путь неприем |
лем для ГД, |
у которого |
нет явносыряденной реактивности. |
В настоящей статье проведена оценка уровня ударных токов при пуске и представлены пути их уменьшения.
Задача решгдась .экспериментально для ГД типа Г32УХЛ4, работал-
него на частоте / = 500 Гц с максимальным (форсированным) напря жением О е 60 В и номинальным ин = 40 В при напряжении питания инвертора с коэффициентом нелинейных искажений менее 15%, благода ря чему можно получить практически синусоидальный ток в установив шемся режиме и четче определить переходный процесс тока в пуске.
Экспериментальная установка содержит трехфазный тиристорный контактор со схемой управления, который позволяет подключить на грузку К источнику питания с любым заданным фазовым положением вектора V результирующего поля статора,
НОследов алия проводились при размагниченном и предельно намаг
ниченном состояниях магнитного материала ротора ГД, В последнем сдучле в момент включения контактора направление намагниченности
совпадает с |
направлением вектора 0 |
результирующего поля статора |
||||
либо повернуто на электрический угол 180°. |
|
|
||||
Наибольшее значение пускового тока |
1п « (3 - 3 ,5 ) /,, |
наблюдает |
||||
ся при совпадении направлений намагниченности ротора и вектора В |
||||||
поля статора (р и сД а ), минимальное - |
при противоположной |
направ |
||||
ленности |
векторов |
1п - 1Н (р и с.1 6 ), |
промежуточное - при размаг |
|||
ниченном состоянии |
ротора ГД (ри с.2 ) . |
|
|
|
||
При отключении ГД от сети ротор сохраняет остаточную намагни |
||||||
ченность, т .е . магнитное состояние |
остановленного ГД определяется |
|||||
предысторией его работы. При этом |
остаточная индукция |
Зг |
может |
|||
соответствовать значению Вг таъ |
» определяемому предельной пет |
лей намагниченности ротора. В момент останова намагниченность ро тора занимает произвольное пространственное положение. Вели при подключении.ГД .к сети направления намагниченности и магнитного потока статора совпадают, то. насыщение материала ротора вызывает
бросок пускового тока, |
вследствие чего может выйти из строя стати |
ческий преобразователь, |
рассчитанный на минимум пусковой мощности, |
Б настоящее время в |
гистерезисном электроприводе для снижения |
пусковых токов применяется способ размагничивания роторов ГД [3^ , заключающийся в проворачивании роторов ГД в медленно убывающем маг нитном поле. Однако для реализации данного метода требуется доста точно. мощное оборудование, которое используется довольно редко,
В современном электроприводе получил распространение ГД с им пульсным перевозбуждением [4 3 . В структуру электропривода вклю чен блок импульсного намагничивания, который предназначен для н а-
аа
Р ис.1. Осциллограммы токов |
при пуске намагниченного |
ГД: |
|
а) направление намагниченности |
совпадает с вектором |
ре |
|
зультирующего поля статора; |
б) |
направления'намагничен |
ности и вектора результирующего поля находятся в противофазе
Рио.2 .Осциллограммы токов при пуске размагниченного ГД
Г т !!ш г 11аНЙЯ РотоРа ДО предельного уровня с целью получения пре дельных энергетических параметров двигателей. Задача безудар ного пуска ГД может быть решена при реализации режима импульсного намагничивания. Данный блок позволяет ориентировать намагничен ность неподвижного ротора в заданном положении, а затем подключить ГД к сети с определенной фазой питвкщего напряжения. В первом слу чае (рис.За) направление намагниченности ротора, создаваемая бло
ком импульсного |
намагничивания, совпадает |
с направленйем'вектора |
I/, |
при этом пусковой ток 1 п = ( 3 - 3 ,5 ) 1 м* |
во втором - направления |
||
намагниченности |
и вектора О сдвинуты относительно друг друга |
на |
электрический угол 180°, а пусковой ток находится на уровне уста новившегося значения 1 п - I ном (р и с.3 6 ).
Таким образом, при пуске ударные токи достигают* значения (2 ,5 -3 ) 1 Н и могут быть причиной выхода из строк источника пита
ния. Использование режима импульсного намагничивания для снижения пусковых токов позволяет .уменьшить установленную мощность -источни ка питания либо повысить его надежность.
й ю “
Г^гтт”, А |
Л |
А —^ |
|
* \ 2 |
\ у |
V/ \ У \ , * |
|
1л^ |
|||
М у |
А |
л а |
|
г.л У V/ \У |
|||
“ V - М |
Л |
/ ; |
|
|
|
4 |
|
Р кс.З . Осциллограммы токов при формировании намагниченности ротора ГД с помощью блока импульсного намагничивания: а) направление намагниченности совпадает с ве ктором результирующего поля статора; б) направления намагниченности и вектора
результирующего поля находятся в противофазе
I
-л 0
1