Учебное пособие 800600

УДК 621.313

А.А Ерохов, А.Ю. Писаревский

ОПТИМАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ ГЕНЕРАТОРОВ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ МАГНИТОПЛАСТОВ

Рассматриваются магнитные системы электрических машин, позволяющие исключить магнитопровод и обеспечить машине уникальные весогабаритные показатели

Ключевые слова: генераторы, постоянные магниты, магнитопласты, оптимальные размеры, критерии оптимальности

Современные постоянные магниты на базе редкоземельных материалов (Nd, Fe, B) могут быть изготовлены в виде магнитопластов с заданной структурой поля намагничивания. В нашем случае представляет интерес анализ геометрических соотношений в магнитной системе с соосно расположенными цилиндрическими постоянными магнитами.

Данная магнитная система позволяет исключить магнитопровод и, следовательно, значительно уменьшить индуктивность обмотки якоря расположенной в воздушном зазоре между двумя цилиндрическими магнитами [1].

Активная длина постоянных магнитов по средней силовой линии Lм в первом приближении может быть определена из следующего уравнения [2].

где – воздушный зазор, мм; Вr – остаточная индукция постоянного магнита (Br = 0,6 Тл); Нс – коэрцитивная сила ПМ (Нс = 425000 А/м); k – коэффициент зависящий от требований, предъявляемых к магнитной системы (1 k 3).

Коэффициент k может быть определен на основе анализа магнитного поля системы возбуждения. При изменении воздушного зазора , и фиксированных значениях внешнего и внутреннего радиусов магнитной системы (Rе2, Ri1) значение k определяется по максимуму коэффициента эффективности

41

или по максимуму электромагнитного момента

где k3 – коэффициент заполнения воздушного зазора проводом; j

– допустимая, по условию нагрева, плотность тока в проводниках якоря, А/мм2; S – поперечная площадь воздушного зазора, мм2; р – число пар полюсов; Ф – рабочий магнитный поток одной пары полюсов, В .

Средняя длина магнитной силовой линии

где Ri1 – внутренний радиус внутреннего магнита; Rе1 – внешний радиус внутреннего магнита; Ri2 – внутренний радиус внешнего магнита; Rе2 – внешний радиус внешнего магнита.

После определения радиуса Ri2 можно рассчитать все остальные размеры магнитной системы Rе2 Ri2 hм ; Rе1 Ri2 ; Rе1 Ri1 hм . При исследовании магнитной системы целесообразно все величины определять на единицу активной длины якоря и в относительных единицах.

В качестве базисных величин выбираем следующие:

42

воздушный зазор = 3 мм; номинальный момент на единицу активной длины 2,62 Н м/ м;коэффициент эффективности

kэ 8,63 10 10 В 2 / м2 .

Выполненные расчеты представлены в виде графиков на рисунке 1 показывают, что функция М* ( *) достигает максимума при

* = 1,06 ( = 3,18 мм, k = 0,84), а функция k*е( *) достигает максимума при * = 0,39 ( = 1,17мм, k = 3,5).

Зависимости момента М*( ) и коэффициента эффективности k*е( ) от относительной величины воздушного зазора. В. Зависимости массы m* ( ), отношения момента к массе 1* ( ) и отношения коэффициента эффективности к массе от относительной величины воздушного зазора

Расчеты показывают (см. рисунок), что при одинаковой активной длине и прочих равных условиях машины спроектированные по разным критериям имеют массы различающиеся более чем в 1,4 раза.

Литература

1.Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины [Текст]: учеб. пособие для электромеханических и электроэнергетических спец. втузов/

Д.А.Бут – М.:Высш. шк.,1999.–416с.

2.Альтман А.Б. Постоянные магниты: справочник [Текст] / А.Б. Альтман, А.Н. Герберг, П.А. Гладышев и др.; под ред. Ю.М. Пятина. –2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1980. – 488 с.

Воронежский государственный технический университет

43

УДК 621.314:62-83

С.Л. Добрынин, В.А. Трубецкой

УЧЕБНЫЙ РОБОТ РС-121

Осуществлен выбор конструкции и монтаж опытного образца учебного робота с пятью степенями подвижности. Составлена программа отработки роботом программных движений для имитации рабочих операций в технологическом процессе

Ключевые слова: робот, модель, алгоритм, программное движение

Для получения практических навыков разработки и программирования роботов необходимо наличие материальнотехнической базы. Современные промышленные роботы зарубежных фирм стоят дорого, поэтому не всегда могут приобретаться вузами для обучения студентов. Кроме того, они не предназначены для экспериментов, связанных с демонтажем и исследованием внутренних элементов конструкции. Система управления также монтируется в закрытом виде. В связи с этим возникает потребность создания учебных роботов, которые являлись бы аналогами современных роботов по кинематическим и динамическим характеристикам, но были бы доступны для процессов разработки и исследования элементов и подсистем роботов.

Разработанные учебный робот имеет пять вращательных степеней подвижности, его принципиальная схема приведена на рисунке 1.

Отработка роботом программных движений предполагается в два этапа. На первом этапе обеспечивается транспортировка захватного устройства в заданную точку позиционирования с помощью переносных степеней подвижности.

На втором этапе с помощью ориентирующих степеней подвижности обеспечивается заданная ориентация системы координат связанной с захватным устройством относительно базовой системы координат.

44

УДК 621.314.12

Сомсенгди Сайсават, Г.А. Пархоменко, С.А. Горемыкин, А.А. Токарев

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОЯКОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГОТОКА

Рассмотрены рабочие свойства преобразователя постоянного тока РУ11АМ, исследованы возможности повышения производственной и эксплуатационной технологичности конструкции за счет отказа от обмотки возбуждения на полюсах

Ключевые слова: преобразователь постоянного тока, модернизация конструкции статора

В различного рода электронных устройствах полупроводниковые приборы практически полностью вытеснили вакуумные радиолампы. Лучше всего полупроводники проявили себя в устройствах дискретного действия. Однако при использовании в аналоговой технике использование полупроводников выявило ряд недостатков [1,2]. Среди упомянутых недостатков следует назвать в первую очередь повышенную чувствительность полупроводников к воздействию жесткого излучения, значительным колебаниям температуры, агрессивным воздействиям среды, ограниченными возможностями по частотным характеристикам и др.

Новые модели радиоламп обладают преимуществами по перечисленным фактора, а их последние модели в значительной степени приближаются к полупроводниковым приборам по массогабаритным параметрам [2]. Но для их работы требуется специальное анодное напряжение постоянного тока, которое превышает 105В.

Особенно актуальна эта задача для различного рода транспортных систем, судовой, аэрокосмической техники и т.п., где в качестве источников энергии используются, как правило, аккумуляторные батареи с хорошо известными классами напряжения. Это нередко ставит задачу повышения напряжения имеющихся источников питания, для чего может быть использован электромеханический преобразователь.

47

48

Сравнительная характеристика рассмотренных на рис. 2 опытов представлена в таблице 2. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что намагничивание полюсов продольным полем якоря обеспечивает работоспособность машины.

Это подтверждают результаты проверки варианта в). Уменьшение величины потока магнитного поля в полюсах обусловило соответствующее снижение вращающего момента, и, как следствие, мощности машины. Поэтому этот параметр принят в качестве основного для оценки эффективности модернизации конструкции.

В таблице 2 приведены результаты испытаний преобразователя с отключенной ОВ и намагниченного продольным полем ОЯД. Здесь показана эффективность сдвига щеток при холостом ходе (Iг=0) и под нагрузкой (Iг=0,1 А). Установлено, что машина остается работоспособной и наилучшие характеристики получены при угле сдвига α = 19,7°

Отказ от обмотки возбуждения на полюсах статора позволяет по-другому отнестись к выбору конфигурации самих полюсов. К таким вариантам можно отнести отказ от полюсных выступов, удерживающих катушку от смещения, выбор оптимальной ширины полюсаиз условия достижения максимального значения магнитного потока в полюсе.

Важным фактором является также выбор оптимального угла сдвига щеток с нейтрали согласно [5]. Наилучший результат достигнут при ширине полюса 24мм с поворотом щеток на угол 55°.

50