книги / Применение постоянных магнитов в электромеханических системах
..pdfБСНТ
Цифровой код
стабильностью ГОЧ. Благодаря использованию замкнутой системы с ДП? з схеме обеспечиваются закон регулирования ш^И^зад) » одно значность положения ротора в синхронной системе координат. Техни ческая реализация алгоритма стабилизации частота вращения разрабо
тана также с использованием микропроцессорной техники. Сложной
и требующей дальнейшего исследования оказалась задача стабилизации теплового состояния.
Таким образом, для наиболее полного использования-возможно
стей метода модуляции кинетического момента система регулирования
должна содержать следующие взаимосвязанные |
контуры: |
||
|
стабилизации частоты |
вращения при |
= СППзЬ; |
- |
регулирования частоты |
вращения по закону й)-{('Ь) с мини- |
|
Мал кой |
ошибкой относительно |
закона /=?(») |
; |
- |
стабилизации потребляемой мощности ГД во всех режимах. |
||
_ Отметим, что принципиальное выполнение рассмотренных требова |
|||
ний не исключает нестабильности кинетического момента из-за погрев* ■ностей, обусловленных технологическими разбросами элементов кон струкции ГД. Решение этого вопроса связано с созданием стахости - ческой модели сценки точности БДПТ, что представляет собой слож ную самостоятельную задачу к требует дальнейших исследований.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1. Гарганеев А .Г. Исследование и разработка экономичного ги стерезисного электропривода инерционных механизмов с квазисинхрон-
ным частотам регулированием: Автореф. дис. |
канд.техн.наук. |
|
М .,1966. |
|
|
2 . Гироцэигатгли/Ю.В..Арбузов*,Б.А.Делекторский, В.Б.Никаноров |
||
и др. М .: Машиностроение, 1983. |
|
|
3 . Орлов И. Я ., |
Тарасов В.Н. Бесконтактный |
электропривод лета |
тельных аппаратов. |
М .: М оск.энерг.ин-41, 1982. |
|
АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В АВТОНОМНЫХ СИСТЕМАХ аЛЕСТгОСНАЕЯЕНЙЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Инк.Д.Н. ГОЛОВИН, асе ист. 0 .3 . ШУБИН
Б настоящее вре?ия на средних и тяжелых самолетах и вертолетах преимущественно используются первичные систэмы электроснабжения (СЭС) переменного тока повышенного напряжения стабильной частота. Постоянная частота напряжения генератора поддерживается с помочь» редуктороз с переменным передаточным числом, которые позволяют по лучить постоянную углозую частоту вращения вала генератора при пе ременной угловой частоте вращения первичного двигателя. Системы электроснабжения - это сложные динамические системы, предназначен ные для снабжения электрической энергией заданного качества оазяичных потребителей.
Параметры качества энергии (допустимые отклонения напряжения; амплитуда и частота модуляции напряжения и частоты; допустимая несинусоидальность формы. кривой напряжения; степень фазовой и ампли тудной несимметрии напряжений в трзхфааной системе; пределы допус тимых значений напряжений и частоты в переходных режимах и т .д .)
определяются техническими условиями [ Ц .
Из множества задач, рес.аешх при проектировании, одной из ос новныхможно считать подоение информации о процессах в СЭС в раз личных режимах. Эту задачу можно решить либо экспериментально, ли бо математическим моделированием. Последний способ более экономичен.
Рассмотрим особенности численного анализа переходных процес сов э СЭС, функциональная схема которой представлена на рис.1, где
Рис.1. Функциональная схема СЗС
Г - |
авиационный генератор |
типа ГГЗ(Ш12;'РНГ |
- регулятор напряже |
||
на |
Н - |
трехфазная |
К -/.-нагрузка; Т - повышавший трансформатор, |
||
В - |
выпрямитель; С - |
емкостный накопитель; |
8Н - импульсная на |
||
грузка. Приведем основные технические данные..генератора: число |
|||||
фаз |
- 3 ; |
соединение |
фа* - |
"звезда"; действуш ее значение фазного |
|
напряжения — 120 Б; |
модность — 30 кВ-А; частота вращения ротора - |
||||
12С00 об/мин; частот? напряжения - 400 Гц; число полюсов - 4.
Генератор Г бе.сксялекторний, состоит из встроенного трехфаэного возбудителя пере:-энного тока, а также блока вращающихся выпрями теле:' соединенных в '/.остовую схему и предназначенную для питания
обмотки возбуждения основного генератора постоянным током. Для автономности возбуждения, а-также питания'цепей зашиты, управления
и регулирования напряжения на одном валу |
с |
генератором размещен |
|
трехфазний подвозбудитель с возбуждением |
от |
восьмиполюсного |
ро-. |
тора с постоянными магнитами. |
|
|
|
3 состав модели СЭС входят физические |
модели устройств |
и ура |
|
внения связи - законы Кирхгофа для токов |
и напряжений. Зная физи- |
||
ч;екке процессы, происходящие в СЭС, можно при определенных допу щениях физические модели устройств представить системой дифферен циальных уравнений.
Генератор типа ГТ30НЖ12 представляет собой каскадное соеди нение трех электрических машин, расположенных на одном валу
(р и с.2 ): подвозбудителя I , возбудителя 2 и собственно генератора 3.
Р1.0 .2 . Функциональная схема генератора типа ГТ30НЖ12
Подвозбудитель используется как источникмощности для возбудите ля, а последний - для питания обмотки возбуждения генератора.
В процессе работы РКГ сравнивает выходное напряжение измеритель
ного органа КО с эталонным и формирует напряжение на обмотке воз буждения возбудителя. •Отметим, что ГНГ как элемент СЭС обладает существенно' меньшим запаздыванием по сравнению с ..перционностью генератора и по своим динамическим свойствам мохет быть отнесен к усилительным звеньям.
Для перехода к математической модели генератора типа ГТ30КН12 примем следующие допущения [2 ,2 ]
|
- |
зал генератора |
вращается с постоянной угловой скоростью. |
т .8 |
. ы-сопзЬ ; |
|
|
|
- |
распределение |
поля магнитной индукции в основном генерато |
ре |
синусоидальное; |
|
|
-мо^нитопровод генератора ненасью; ;
демпферная обмотка на роторе основного генератора заменя ется двумя эквивалентными обметками (их оси совпадают соответст венно с осями / / и у, ), возбудитель генератора - усилительным инерционным звеном первого порядка и РНГ - усилительным эвеном.
В соответствии с |
этими допущениями расчетная схеь а генера |
|
тора приводится к вьду, |
занкому ка рис.З, где нев |
коэффи- |
Рис.З. Расчетная схема генератора типа ГТ30ЙЙ12
цкент, |
характеризующий чувствительность |
возбудителя к изменению |
||||
тоха в |
его |
обмотке |
возбуждения: ^ЕВ~-6Ь/^ЬЬ~ постоянная време |
|||
на цепи о&.хтки -сзбужденил |
возбудителя; |
кр - |
коэффициент уси |
|||
ления Р Н Г; |
и0 - |
эталонное |
напряжение; |
и}Ю - |
выходное*напрвде- |
|
жекие КО. |
|
|
|
|
|
|
Зализом теперь уравнения динамики бесконтактного синхронного генератора
(I)
”&35 (и№ ~ио)>
ит ±таз^хЬ$(Раъ), аЬ$(иас), асч(И^),
где |
Чгс[ ) |
Щр |
- |
потокосцепления фаз демпфер |
ных контуров |
и обмотки возбуждения, |
которые можно представить в |
||
виде линейных функций токов [2,3] :
взаимной индукции между ними |
^они являются периодическими функ |
|
циями углоэого положения ротора генератора) |
~ |
|
сопротйвлен-ия соответствующих |
контуров; |
|
сопротивление и индуктивность обмотки возбуждения возбудителя, приведенные к соответствующим параметрам обмотки возбуждения ге нератора; 1а91ь^е»^*^Лч^ ~ мгновенные значения токов контуров.
|
Зависимость (I ) показывает, что |
з любой момент времен:* на |
|||||||||||
пряжение |
ит |
равно наибольшему из абсолютных |
зк?’*9ний напряже |
||||||||||
ний. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модели трехфазной нагрузки и трансформатора типичные и доста |
||||||||||||
точно хорошо описаны в [ 2 ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Трехфазнай выпрямитель построен по схеме Ларионова. Модель |
||||||||||||
диода |
|
) |
представлена на рис.4. Она состоит из четырех |
||||||||||
элементов: |
(?в |
“ |
объемное |
сопротивление |
полупроводника и контак |
||||||||
та; |
6 ^ , |
Сл |
1 |
!\с |
- нелинейная |
провод'лмость, емкость |
и сог.^ |
||||||
тивленне утечки |
р- п -перехода; |
|
, |
и# |
- |
ток |
и напряжение на |
||||||
диоде. Характеристика перехода |
ч (и а) описывается выражением |
||||||||||||
Ч я 1 з С е*Р ( из/и-ь |
|
, |
цм |
|
нстант |
характеризую |
|||||||
где |
1 $ •- |
ток |
насыщения диода;. |
|
|||||||||
щая прибор. |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Математическая р^оделв ССЗ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
(рис.1) |
включает в себя |
систему |
||||
|
|
|
|
|
|
|
из 22 обыкновенных дифференци |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
альных. уравнений, б нелинейных |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
и 30 |
лпной::ых алгебраически си |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
стем |
уравнений |
В [4 ] описывает |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ся различные ч.«ленн*ые методы ре- |
||||||
|
|
|
|
|
^ г р ^ |
пения подоб.гых уравнений |
йами |
||||||
|
|
|
|
|
|
| |
выбран неявный метод иятегриро- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
вания - метод трапеций, сочетаю |
||||||
Р ис.4 . Модель |
диода- |
|
|
щий относительную быстроту чис |
|||||||||
|
|
ленного |
интегрирования с доста |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
точной для практических целей точностью. Модель реализована з |
|||||||||||||
компьютерной программе для |
1ВМ РСДТ. На рис.5 представлены вре |
||||||||||||
менные зависимости токов и напряжений в СЭС. Расчеты проводились |
|||||||||||||
при следующих параметрах: трехфазная /?• I. - |
нагрузка симметрична |
||||||||||||
и потребляемая |
ею мощность |
Р - |
16 |
кВ*А при |
со$(р- 0 ,8 ; емкость |
||||||||
конденсаторной |
батареи |
С = I мхФ; |
сопротивление нагрузки |
||||||||||
в момент времени |
Р = 10 :лс изменяется |
с 500 до 10 кОм, а в мо |
|||||||||||
мент |
времени |
'Ь= 18 ыс - |
с 10 до 500 ::0м (это |
соответствует |
|||||||||
изменению мощности, потребляемой |
по стороне |
постоянного напряже |
|||||||||||
ния, |
с 0 ,7 |
до 60 кВт з |
максимуме). |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Результаты численного моделирования |
переходных процессов в |
|||||||||||
СЭС позволяют сделать вывод о правильном отображении физических процессов в ней. После решения проблемы идентификации параметре
ии , М
'«'"Ад? к
< |
^ |
1 . |
Ж л Л Л Л л л л , л Л Л Л!
, ; [ У 7 У У V ^ ^ у у у у ^
ип ъ в |
-%2 о з |
|
|
-■; |
П А Л А Л Д д Д Д Д А Р |
||
_^|1ТДГТ/ и Я V V V V |
V 1/ V |
||
" м д д д , д Д А А, А Л А Д |
|||
|
|
V V V V V/ V V у |
\г\г\г\ |
/ ^ |
л я т |
|
|
- т |
* - |
|
|
Ц .А |
|
'~ 500 |
|
0 |
|
|
Д( |
Ь^еионнхг; диаграммы токов и тпрякений в СЭС
модели устройств, входящих в состав СЭС, с помощью представленной модели можно решить такие задачи:
анализ переходных процессов при сбросе и набросе нагрузки, мощность которой сопоставима с номинальной мощностью генератора; несимметричных режимах; влиянии на сеть полупроводниковых, преоб разователей и т .д .
-оценка качества электрической энергии в СЭС:
— синтез, т .е . выбор элементов и устройств, входящих в состав
СЭС.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1 . Электроснабжение летательных аппаратов/ А.Т.Коробан, В.А.Балагуров, И.М.Беседин и др. М.: Машиностроение, 1975.
2 . Иванов-Смоленский Л.В. Электрические машины. М.: Энергия,
1960.
3 . Горев А.А. Переходные .процессы синхронной'машины. Л .: Наука, 1985.
4 . Чуа Л.О., Ли Пен-Мин. Машинный анализ■электронных схем: Алгоритмы и вычислительные методы. М.: Энергия, 1980.
ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЙ И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ПРИВОДНОГО ВЕШИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Мл. науч.сотр.Б.М.МУРАВЬЕЗ, кавд.техн. наук ст.науч.с01р.М.Ю.РУМЯНЦЕВ
На:борту.летательных аппаратов (ЛА) широко применяются высо коскоростные исполнительные элек1родвигатели ОД) с редукторами, имеющими большие передаточные числа. Эти ЭД приемлемы д для не которых типов перспективных вентильных электроприводов (ВЭП)
поверхностей управления ЛА [ I ] ; использующих в качестве'привод ных ЭД синхронные машины (СМ) с возбуждением от постоянных магни тов. В электроприводах такого типа необходимо обеспечить ограни ченную и постоянную, скорость перекладки поверхности управления. Для этого требуется ограничивать и поддерживать постоянной частоту вращения СМ. Так как регулятор частоты вращения (РЧВ) - внутренний контур, управляемый регулятором положения поверхности управления ЛА, а частота вращения приводной СМ достигает нескольких тысяч
оборотов в минуту, то можно использовать простой датчик частоты вращения ротора (ДОБР).
Эскиз датчика положения рог'ора(ДПР) СМ,конструктивно совмещен ного с #ЧБР,приведен на рис.I.Подобная система основана на извест ных принципах и с некоторыми модификациями широко применяется.Ро тор ДПР и ДЧВР на немагнитной втулке установлен на валу СМ. Он со стоит из кольцеобразны:, постоянных магнитов на основе.^/// Ср^и двух когтей из магнитомкгкой стали. Ротор фиксируется на валу немагнит ной втулкой и гайкой. Статор ДПР и ДОБР представляет собой алюми ниевую втулку с приклеенными по ее внутреннему диаметру шестью
сегментами из магнитомягкой стали. Б пазах между сегментами раз мещена элементы Холла. Выводы элементов Холла распаиваются на мон тажную плату, выполненную в виде кольца из'одностороннего фольгмрозанного текстолита.•Кольцо гриклеивается к статору. В кольце и статоре предусмотрены сквозные отверстия, через которые выводятся соединительные провода, сформированные в жгут. Статор крепится'к крышке всей систегы с помощью подвижной втулки и фиксируется при
жимным кольцом. |
Втулка и кольцо соединены винтами. Подвижная втул-. |
|
ка крепите* |
к |
обшей крышке двумя болтами. При полной затяжке |
болтов втулка неподвижна. При откручивании болтов появляется |
||
вероятность вращения втулки, закрепленной по скользящей посадке |
||
одной своей |
поверхностью в обшей крышке (см .р и с .П . В данной кон |
|
струкции возможен поворот статора системы ДПР - Д4ВР при настройке угла опережения ко»*мутации.
Каждые три элемента Холла со сдвигом в 120° между собой со ставляют комплект чувствительных элементов (ЧЭ) и обеспечивают
.нормальное функционирование датчика положения четырехполюсного ротора трехфазной СМ приводного вянтильнсго двигателя. Двойной
комплект элементов Холла обусловлен необходимостью резервирования каналов ДПР и ДОБР. При отказе одного или нескольких ЧЭ с помощью селективного контроля формируется новый комплект ЧЭ из исправных. При этом для системы ДПР - ДЧВР можно использовать как' одни и те же ЧЭ (параллельное включение), так и разные комплекты (независи
мое включение).
Принципиальная схема устройства обработки сигналов ДЧВР при
ведена на ри с.2, |
а диаграммы, |
поясняющие его |
работу, - на рис.З . |
Элементы Холла |
питаются от |
напряжения ип - |
+5 В через резисторы |
Кг? ~ К2? Двухполюсные сигналы еа } еь, ес |
.с вы ходов'элё- : |
||
ментов Холла поступают на вход соответствующих разностных усили-