Разработка и исследование беспазовых электромеханических компонентов ветроэнергетических и вентильно-машинных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат технических наук Николаев, Алексей Васильевич

• Николаев, Алексей Васильевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Николаев, Алексей Васильевич

Введение

Глава 1. Электротехнические комплексы с электромеханическими 13 элементами промышленного, транспортного и энергетического назначения

1.1. Постановка задачи

1.2. Ветроэлектростанция

1.3. Ветроустановка с электромеханическим нагревателем воды

1.4. Вентильные двигатели

1.4.1. Основные схемы вентильных двигателей

1.4.2. Вентильные двигатели авиационного назначения

1.4.3. Вентильные двигатели для станкостроения и 21 робототехники

Глава 2. Теоретические основы метода сопряжения конформных 25 отображений для электромагнитного расчета компонентов электротехнических систем

2.1. Основные положения

2.2. Расчет постоянных конформного преобразования 27 Кристоффеля-Шварца

2.2.1. Краевая задача Дирихле. Ее решение с помощью интеграла 27 Шварца

2.2.2. Связь между нормальной составляющей напряженности 28 магнитного поля и скалярным магнитным потенциалом счетных точек элементарных участков

2.2.3. Типы канонических элементарных участков расчетной 30 области и их конформное отображение на верхнюю полуплоскость

2.2.4. Специфика проблемы конформного отображения

2.3. Источники магнитного поля

2.3.1. Намагниченность материалов магнитной цепи

2.3.2. Вихревые элементарные участки и приведение их к 36 потенциальным элементарным участкам

2.4. Расчет скалярного магнитного потенциала

2.5. Сравнительная характеристика рассматриваемого метода с 41 другими известными

2.6. Повышение точности расчета магнитного поля

2.7. Влияние формы и числа счетных точек элементарного участка 45 на точность расчета магнитного поля

2.8. Численные методы расчета функции скалярного магнитного 46 потенциала

2.9. Способы повышения эффективности расчета электрических и 51 магнитных полей

Глава 3. Беспазовый электрогенератор в системе безредукторной ветроустановки

3.1. Состояние и перспективы развития мировой ветроэнергетики

3.2. Проблемы эффективности преобразования энергии 57 возобновляемых источников в системе «ветроколесо-генератор»

3.3. Математическое моделирование беспазового 61 электрогенератора для безредукторной ветроустановки

Глава 4. Ветроустановка с электромеханическим нагревателем воды

4.1. Электромеханический нагреватель воды и ветроколесо как 88 объекты ветроэнергетической установки

4.2. Дискретная математическая модель ветроэлектромеханичес- 93 кого нагревателя с постоянными магнитами

4.3. Аналитическая модель ветроэлектромеханического нагревателя 110 с постоянными магнитами

4.3.1. Расчет магнитного поля в воздушном зазоре (среда 2)

4.3.2. Расчет магнитного поля в ферромагнитной трубе ЭН 113 (среда 1)

4.3.3. Расчет магнитного поля во внутренней полости ЭН 116 (среда 4)

4.3.4. Плотность тока в ферромагнитной трубе ЭН

4.3.5. Потери в ферромагнитной трубе ЭН

4.3.6. Электромагнитный момент

4.3.7. Учет изменения магнитной проницаемости в массивной 121 ферромагнитной трубе ЭН

Глава 5. Аналитические подходы к расчету электромеханических 127 элементов с массивным ротором ветросистем на основе решения краевых задач для кольцевых областей методом разделения переменных Фурье

5.1. Постановка задачи

5.2. Расчет магнитного поля в воздушном зазоре

5.3. Расчет магнитного поля в ферромагнитном роторе

5.4. Плотность тока в ферромагнитном роторе

5.5. Потери в ферромагнитном роторе

5.6. Электромагнитный момент. Расчет рабочих характеристик

5.7. Расчет магнитного поля при конечном значении магнитной 147 проницаемости статорного сердечника

5.8. Учет изменения магнитной проницаемости в массивном 151 ферромагнитном роторе

Глава 6. Беспазовые вентильные двигатели с транзисторным 161 коммутатором

6.1. Электроприводы с вентильным двигателем

6.2. Полевая математическая модель высокоскоростного 164 малоинерционного магнитоэлектрического вентильного двигателя в беспазовом исполнении

6.2.1. Постановка задачи

6.2.2. Электромеханическая постоянная ВД с постоянными магнитами и ее связь с главными размерами

6.2.3. Поверочный расчет магнитной индукции в воздушном 168 зазоре электродвигателя с постоянными высокоэнергетическими магнитами

6.2.4. Расчет магнитного поля в активной зоне двигателя 171 методом сопряжения конформных отображений

6.2.5. Расчет магнитного поля во внешней зоне двигателя 175 методом сопряжения конформных отображений

6.2.6. Коммутатор ВД

6.2.7. Математическая модель ВД с транзисторным 178 коммутатором

6.3. Физико-математическое моделирование магнитоэлектрического вентильного двигателя в беспазовом исполнении

6.3.1. Математическое моделирование беспазового ВД с 199 транзисторным коммутатором. Сравнение расчетных и опытных данных макетного образца

6.3.2. Сравнительный анализ магнитоэлектрических ВД в 204 пазовом и беспазовом исполнении. Оптимальная поперечная геометрия беспазового ВД

6.3.3. Магнитные потери в статорном сердечнике и магнитах

6.3.4. Аналитический расчет рабочих характеристик ВД 212 Заключение 225 Приложение

П. 1. Листинги программ решения СЛАУ итерационными методами 228 вариационного типа в виде отдельных законченных модулей, написанных на языке программирования Си++

П.2. Протокол проведения испытаний индукционного нагревателя 231 воды ВЭУ

П.З. Акт о внедрении научных положений и выводов работы при 233 разработке опытного образца теплонагревателя

П.4. Акт о внедрении научных положений и выводов работы при 234 разработке опытного образца беспазового высокоскоростного вентильного двигателя авиационного назначения

П.5. Акт о внедрении научных положений и выводов работы при 235 разработке опытного образца вентильного электродвигателя П.6. Акт о внедрении научных положений и выводов работы в 236 части главы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование беспазовых электромеханических компонентов ветроэнергетических и вентильно-машинных систем»

Актуальность темы исследования

Современные тенденции развития электротехнической промышленности ставят в повестку дня более детальное изучение электромагнитных процессов в электромеханических устройствах, повышение точности расчетов их параметров и характеристик, выполняемых на стадии разработки.

60-90 годы XX века характеризуются широким спектром теоретических и экспериментальных исследований вентильно-машинных систем и свойств электрических машин в этих системах. Научно-технические разработки базируются как на аналитических методах исследования, так и на использовании численных математических моделей. Работы первого направления, несмотря на большое количество используемых допущений, позволяют оценить перечень, приоритеты и механизм действия основных физических факторов, явлений, указать целесообразные интервалы значений электромагнитных параметров, обеспечивающих оптимальное функционирование электрических машин в установившихся и переходных режимах, проследить связь этих параметров с исходными конструктивными данными. Важнейшие результаты в этом направлении получены в работах И.А. Глебова, И.П. Копылова, В.А. Кучумова, Ш.И. Лутидзе, И.Е. Овчинникова, A.M. Вейнгера, Н.Ф. Ильинского, А.Д. Поздеева и др.

Однако аналитические методы не всегда позволяют с приемлемой для практики точностью рассчитать картину происходящих в вентильной машине электромагнитных процессов ввиду сложной структуры и нелинейности ее магнитной цепи, специфической формы фазных токов и напряжений. Численные математические модели высокого иерархического уровня (с наименьшим числом допущений) более адекватно отражают процессы, происходящие в электрических машинах. Поэтому актуальным является развитие численных методов математического моделирования электромагнитных и электромеханических процессов в электромеханотронных системах, учитывающих реальную геометрию магнитной цепи и свойства материалов, предоставляющих возможности исследования работы машин в разнообразных режимах.

В настоящее время наиболее известны программные комплексы ELCUT и ANSYS, предназначенные для инженерного моделирования электромагнитных, тепловых и механических задач одним из универсальных численных методов решения краевых задач - методом конечных элементов. Большой популярностью при выполнении визуального моделирования различных процессов в электротехнических комплексах и системах пользуется пакет Simulink системы Matlab.

Актуальной остается задача модернизации известных и разработка новых электромеханических преобразователей, работающих в составе различных электротехнических комплексов и систем. Достигнуты значительные успехи в этом направлении. Но число новых машин, которые надо создавать, непрерывно растет, необходимо также улучшать энергетические показатели и снижать массу машины. Разнообразие практических задач приводит к тому, что применение единого численного метода для их решения невозможно. Каждый из известных численных методов расчета целесообразно использовать для решения определенного круга задач. Например, методы численного расчета электромагнитных полей являются направленными, так как один и тот же подход может быть эффективным для решения задач одного вида и малоэффективным для задач другого типа.

Большим вкладом в развитие этого направления являются метод проводимостей зубцовых контуров А.В. Иванова-Смоленского и его учеников, теория дифференциальных электромагнитных параметров Р.В. Фильца, новые методы расчета вихревых электромагнитных полей К.С. Демирчяна, В.Л. Чечурина, а также работы Ю.В. Ракитского, Л.И. Глухивского и др.

Магнитное поле электрической машины может быть определено путем решения уравнений Максвелла, представленных в дифференциальной или интегральной формах. Уравнения второй формы положены в основу известных методов расчета магнитного поля: магнитной проводимости [10], индуктивных параметров [43], проводимостей зубцовых контуров [19]. Они позволяют, с тем или иным приближением, учесть основные физические факторы: двухстороннюю зубчатость воздушного зазора, дискретность распределения проводников обмоток, нелинейность магнитной цепи.

Несмотря на широкий фронт исследований, еще не приходится говорить о стройной и завершенной теории расчета вентильно-машинных систем. В число «узких мест» существующей теории, в частности, следует включить разделы, посвященные полевым методам моделирования магнитотвердых сред, методам расчета дополнительных потерь и моментов от высших временных гармоник токов и напряжений.

Применительно к конкретным типам и особенностям работы электрических машин в составе различных электротехнических комплексов актуальны разработка новых и совершенствование известных методов расчета поля.

Методы вычислительной математики, как и особенности самих ЭВМ, оказывают влияние на применяемые подходы к численным расчетам электромагнитных полей. Актуальной является разработка эффективных математических методов моделирования электромагнитных процессов преобразования энергии в электрической машине, ориентированных на применение современных компьютеров, в том числе персональных. Увеличение объема оперативной, уменьшение времени обращения к внешней памяти ЭВМ, возможности работы по алгоритмам с параллельными ветвями - все это создает перспективы решения новых задач, таких, как расчет трехмерных нестационарных магнитных полей в линейных и нелинейных средах. Внедрение указанных методов способствует уменьшению количества создаваемых макетных образцов, снижению трудозатрат и стоимости их разработки.

Цель работы и задачи исследований

Целью данной работы является исследование функциональных, режимных и энергетических характеристик и разработка компонентов электротехнических комплексов для ветроэнергетики (генератора для ветроэнергетической установки, нагревателя воды, асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным ротором, как наиболее пригодного для использования в маломощных электрических сетях) и вентильных двигателей авиационного и станочного назначения на основе предложенных методов математического моделирования магнитных полей средствами теории функций комплексного переменного.

В диссертации поставлены и решались следующие основные задачи:

1. Разработка универсальной программы метода сопряжения конформных отображений для расчета магнитных полей в электромеханических устройствах, реализованной на языке программирования высокого уровня Си++, которая позволяла бы решать полевые задачи с большим количеством неизвестных (более 3000). Апробация этой программы для устройств с различными физическими принципами действия.

2. Оптимизация (на базе полевого расчета) характеристик и конструкции беспазового электрогенератора в системе безредукторной ветроустановки.

3. Оптимизация конструкции и функциональных свойств электромеханического нагревателя воды для ветроустановки с целью получения максимальной выходной тепловой мощности в заданном объеме. Разработка адекватной аналитической модели электромеханического нагревателя на основе решения дифференциальных уравнений Бесселя с комплексным аргументом.

4. Разработка, исследование и оптимизация характеристик и конструкций беспазовых вентильных двигателей авиационного и станочного назначения на базе полевых моделей. Двигатели первого назначения высокоскоростные, малоинерционные, второго - с большим диапазоном регулирования и с отсутствием момента «залипания».

5. Разработка на основе уравнений Бесселя аналитического метода расчета электромагнитных процессов в асинхронных двигателях с массивным (в общем случае двух - и многослойным) ротором (как одного из основных элементов нагрузки ВЭУ) и на его базе универсальной программы для ЭВМ.

Методы исследования

Разработанные методы математического моделирования электромагнитных процессов в электромеханотронных системах основаны на теории электромагнитного поля, теории функций комплексного переменного, решении краевых задач для кольцевых областей методом разделения переменных Фурье, численном методе сопряжения конформных отображений, численных методах вычислительной математики.

Основным методом исследования служит численное моделирование в полевой форме электромагнитных процессов в рассматриваемых электромеханотронных устройствах. Экспериментальные исследования выполнены в научно-производственных подразделениях заводов ЧЭАЗ и Текстильмаш (г. Чебоксары) на базе разработанных опытных образцов компонентов электромеханотронных систем.

Научная новизна

1. Развит и дополнен новыми наработками используемый в диссертации метод сопряжения конформных отображений для расчета магнитного поля в части его практического применения при исследовании беспазовых вентильно-машинных систем и нагревателей воды с гибридным массивным якорем. Подтверждена его эффективность при математическом моделировании устройств с различным назначением и физическим принципом действия.

2. Предложена методика выбора главных размеров малоинерционного высокоскоростного вентильного двигателя (ВД) с редкоземельными постоянными магнитами и титановым бандажом на роторе исходя из заданного значения его электромеханической постоянной времени. Обоснована формула для аналитической оценки, на этапе проектирования, величины магнитной индукции в воздушном зазоре ВД в зависимости от параметров магнитов и МДС якоря. Предложена методика аналитического расчета рабочих характеристик явнополюсного ВД как с электромагнитным, так и магнитоэлектрическим возбуждением, учитывающая в общем случае различие электромагнитных параметров по осям dnq. Получено выражение, определяющее в неявной форме механические характеристики со = / (М) таких типов ВД.

3. На базе разработанных математических моделей беспазовых ВД предложен подход для определения тепловых потерь от вихревых токов в стали статора, ротора, в титановом бандаже и магнитах ротора.

4. Предложена методика численного анализа магнитного поля на произвольном расстоянии от корпуса ВД с целью оценки электромагнитной совместимости ВД с соседним электромеханотронным оборудованием (оценка уровней электромагнитных помех, создаваемых работающим ВД).

5. Разработан аналитический метод расчета электромагнитных процессов асинхронных машин с массивным ротором на основе решения дифференциальных уравнений Бесселя с цилиндрическими функциями комплексного аргумента, позволяющий учитывать такие факторы, как высшие гармоники магнитной индукции, рассеяние магнитного поля в воздушном зазоре, кривизну магнитных сердечников и воздушного зазора, изменение магнитной проницаемости при погружении в массив ротора, его многослойное (двухслойное) исполнение с использованием различных магнитных сплавов.

Практическая ценность

1. Разработаны алгоритмы и программы расчета электромагнитных процессов в электромеханических преобразователях (ЭМП) различных типов как и компонентов рассматриваемых электротехнических комплексов.

2. Определены характеристики и проведена оптимизация конструкций ЭМП как компонентов рассматриваемых электротехнических комплексов: беспазового электрогенератора для ветроустановки, ветроэлектромеханического нагревателя с постоянными магнитами, асинхронного двигателя с массивным ротором, магнитоэлектрических вентильных двигателей в беспазовом исполнении.

3. Реализован комплекс опытно-расчетных мероприятий по сравнительному сопоставлению магнитоэлектрических ВД станочного назначения в пазовом и беспазовом исполнении.

4. С помощью математического моделирования дана оценка электромагнитной совместимости высокоскоростного малоинерционного ВД авиационного назначения.

Реализация результатов работы

Результаты исследований использовались в ОАО «Электропривод» (г. Киров) при разработке и оптимизации конструкции высокоскоростного малоинерционного магнитоэлектрического вентильного двигателя в беспазовом исполнении, в ОАО «Текстильмаш» (г. Чебоксары) при создании и оптимизации конструкции ветроэлектромеханического нагревателя с постоянными магнитами, в ОАО «ЧЭАЗ» (г. Чебоксары) при оптимизации конструкции магнитоэлектрического вентильного двигателя в беспазовом исполнении. Достоверность внедрения разработок подтверждена актами.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:

1. На IV Всероссийской научно-технической конференции «ДНДС-2001», г. Чебоксары, 2001 г.

2. На IV Всероссийской научно-технической конференции «ИТЭЭ-2002», г. Чебоксары, 2002 г.

3. На IV международном симпозиуме «ЭЛМАШ-2002», г. Москва, 2002 г.

4. На международном симпозиуме «MIS-2002», Риджина (Польша), 2002 г.

5. На VII симпозиуме «Электротехника-2010», г. Москва, 2003 г.

6. На международной конференции «Электротехнические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы» «EECCES-2003», г. Екатеринбург, 2003 г.

7. На Y Всероссийской научно-технической конференции «ДНДС-2003», г. Чебоксары, 2003 г.

8. На Y Всероссийской научно-технической конференции «ИТЭЭ-2004», г. Чебоксары, 2004 г.

9. На международной научной конференции «Электротехника, Энергетика, Экология-2004» «ЭЭЭ-2004», г. Санкт-Петербург, 2004 г.

10. На Y международном симпозиуме «ЭЛМАШ-2004», г. Москва, 2004 г.

11. На международном симпозиуме «MIS-2004», Тучно (Польша), 2004 г.

12. На международной конференции «SME-2005», Jarnoltowek (Польша), 2005 г.

13. На Всероссийском электротехническом конгрессе «Электроэнергетика и электротехника XXI века» «ВЭЛК-2005», г. Москва, 2005 г.

14. На VI Всероссийской научно-технической конференции «ДНДС-2005», г. Чебоксары, 2005 г.

Публикации

По результатам проведенных исследований опубликовано 18 печатных работ.

Заключение диссертации по теме «Электромеханика и электрические аппараты», Николаев, Алексей Васильевич

Выводы по результатам математического моделирования также используются при выполнении электромагнитных расчетов вентильных электродвигателей.

Ведущий конструктор-руководитель проекта Е.В. Волокитина

Утверждаю: Технический директор

1-1.П. Кузин frf 2005 г

АКТ

О внедрении научных положений и выводов диссертационной работы Николаева А.В. «Разработка и исследование беспазовых электромеханических компонентов ветроэнергетических и вентильно -машинных систем», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Мы, нижеподписавшиеся, Тойдеряков А.А. и Яковлев JI.C, составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы Николаева А.В. «Разработка и исследование беспазовых электромеханических компонентов ветроэнергетических и вентильно -машинных систем» используются на ОАО «ЧЭАЗ» при разработке опытных образцов вентильных электродвигателей. Рекомендации по улучшению параметров беспазового вентильного двигателя положены за основу при разработке и оптимизации его конструкции. Полученные результаты математического моделирования были подтверждены при проведении экспериментов на макете и использованы при выполнении электромагнитных расчетов.

Опытный образец беспазового вентильного двигателя успешно прошел функциональные испытания на ОАО «ЧЭАЗ».

Зам. начальника отдела электрических машин

Начальник бюро

А. А. Той деря кои

JI.C. Яковлев

Утверждаю

SSf^KTOp Чувашского ^ '"-.^^дарственного эситета, академик ^ Кураков Л.П.

АКТ

О внедрении научных положений и выводов диссертационной работы Николаева А.В. «Разработка и исследование беспазовых электромеханических компонентов ветроэнергетических и вентильно -машинных систем», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Николаева А.В. «Разработка и исследование беспазовых электромеханических компонентов ветроэнергетических и вентильно -машинных систем» в части главы 5 «Аналитические подходы к расчету электромеханических элементов с массивным ротором ветросистем на основе решения краевых задач для кольцевых областей методом разделения переменных Фурье» внедрены для использования в учебном процессе Чувашского государственного университета.

Полученные результаты математического моделирования будут использованы при проведении экспериментов и выполнении соответствующих расчетов при проектировании устройств подобного рода. г сен тября 2005

Директор технического института, профессор, Щедрин В.А.

3-o$hr ты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана универсальная программа математического моделирования магнитных полей в электромеханических системах с постоянными магнитами на основе метода сопряжения конформных отображений, реализованная на языке программирования высокого уровня Си++, которая позволяет решать полевые задачи с большим количеством неизвестных (более 3000). Метод сопряжения конформных отображений развит и дополнен в части его практического применения при исследовании беспазовых вентильно-машинных систем и нагревателей воды с гибридным массивным якорем.

2. На основе полевой математической модели многополюсного синхронного генератора (СГ) для ветроэнергетической установки исследованы режимы его работы при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузке. Приведены сравнительные характеристики каждого из этих режимов. Определены точки максимума характеристик активной мощности СГ для каждого из фазных углов нагрузки.

3. На основе предложенной полевой математической модели ветроэлектромеханического нагревателя воды с постоянными магнитами определена мощность тепловых потерь электронагревателя, показана эффективность применения электропроводящих покрытий (в частности, алюминия) при гладкой поверхности якоря и короткозамкнутой обмотке с алюминиевыми проводниками, уложенными в пазы якоря. Результаты математического моделирования задачи методом сопряжения конформных отображений подтверждены опытными исследованиями рабочего макета нагревателя. В связи с полученными результатами подана заявка на изобретение, проведены патентные исследования проекта, установлена его новизна на уровне изобретения.

4. Предложена аналитическая модель ветроэлектромеханического нагревателя на основе решения дифференциального уравнения Бесселя. Результаты исследования на ее основе сопоставлены с данными численного моделирования.

5. Предложена методика выбора главных размеров малоинерционного высокоскоростного ВД исходя из заданного значения его электромеханической постоянной времени. Обоснована формула для аналитической оценки, на этапе проектирования, величины магнитной индукции в воздушном зазоре ВД в зависимости от параметров магнитов и МДС якоря.

6. Разработана полевая математическая модель высокоскоростного малоинерционного магнитоэлектрического беспазового ВД с титановым бандажом на роторе. Проведено исследование его электромагнитной совместимости. Отмечено, что на расстоянии 5 м от корпуса ВД его магнитное поле практически отсутствует. Определена кривая мгновенного значения электромагнитного момента ВД для одного из эффективных алгоритмов управления ключами. Предложен подход для определения тепловых потерь от вихревых токов в шихтованных сердечниках статора и ротора, в титановом бандаже и магнитах, позволяющий выполнить их более точную количественную оценку. Показано, что беспазовое исполнение ВД существенно ослабляет действие реакции якоря. В результате пульсации магнитного потока и потери в магнитах и бандаже ВД оказываются незначительными.

7. На основании теоретических и опытных исследований установлено, что магнитные потери магнитоэлектрического беспазового ВД для станочного электропривода сравнительно невелики. Это обстоятельство позволяет расширить верхний диапазон регулирования скорости вращения с 4500 у пазового ВД до 13000 об/мин у беспазового ВД тех же размеров. На нижнем интервале регулирования беспазовый ВД имеет лучшее качество вращения, поскольку у него отсутствует реактивный момент зубчатого происхождения (момент «залипания»). Предложены мероприятия по оптимизации конструкции беспазового ВД с целью увеличения его электромагнитного момента.

8. Предложена методика аналитического расчета (по первым гармоникам напряжений и токов) рабочих характеристик явнополюсных ВД с инвертором напряжения и с магнитоэлектрическим и электромагнитным возбуждением, учитывающая в общем случае различие электромагнитных параметров по осям duq.

9. Разработан аналитический метод расчета электромагнитных процессов электромеханических элементов с массивным ротором ветросистем на основе решения дифференциальных уравнений Бесселя, позволяющий учитывать такие факторы, как высшие гармоники магнитной индукции, рассеяние магнитного поля в воздушном зазоре, кривизну магнитных сердечников и воздушного зазора, изменение магнитной проницаемости при погружении в массив ротора, многослойное исполнение конструкции ротора. На основе метода составлена программа численного расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя с массивным ротором.

10.Результаты математического моделирования использованы при разработке экспериментальных образцов рассматриваемых механотронных систем, сопоставлены с опытными данными. Предложенные численные и аналитические модели электромеханотронных систем используются в учебном процессе Чувашского государственного университета им. И.Н.Ульянова.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Николаев, Алексей Васильевич, 2006 год

1. Алексеев, А. Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. JI. : Энергия, 1980.-488 с.

2. Аракелян, А. К., Афанасьев, А. А. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод: в 2 кн. кн. 1: Вентильные электрические машины. / М. : Энергоатомиздат, 1997. 509 с.

3. Аракелян, А. К., Афанасьев, А. А., Чиликин, М. Г. Вентильный электропривод с синхронным двигателем и зависимым инвертором. М. : Энергия, 1977.-224 с.

4. Афанасьев, А. А., Воробьев, А.Н. К расчету плоскопараллельных магнитных полей в нелинейных средах. / Известия РАН. Энергетика и транспорт. 1992. - № 2. - С. 77-91.

5. Афанасьев, А. А., Пупин, В. М. Расчет магнитного поля синхронной явнополюсной машины. / Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1983. -№ 2. - С. 79-86.

6. Бахвалов, Н. С., Жидков, Н. П., Кобельков, Г. М. Численные методы. -М. : Наука, 1987.-600 с.

7. Большая электронная энциклопедия Кирилла и Мефодия 2005. Мультимедиа.

8. Ватсон, Г. Теория бесселевых функций, ч. 1, 2. -М. : ИЛ, 1949.

9. Воеводин, В. В., Кузнецов, Ю. А. Матрицы и вычисления. М. : Наука, 1984.-320 с.

10. Ю.Вольдек, А. И. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре явнополюсных синхронных машин методом гармонических проводимостей. / Электричество. 1966. - № 7. - С. 46-52.

11. Глебов, И. А. Системы возбуждения синхронных генераторов с управляемыми преобразователями. М. : Изд-во АН СССР, 1960. - 335 с.

12. Глухивский, Л. И. Расчет периодических процессов электротехнических устройств. Львов : Вища шк., 1984. - 164 с.

13. Гончаренко, Р. Б., Гончаренко, М. Р., Рудомазина, И. А. Пути повышения эффективности электромашинных систем преобразования энергии возобновляемых источников. / Известия РАН. Энергетика. 1998. -№2.-С. 36-45.

14. Данилевич, Я. Б., Кручинина, И. Ю., Сапожников, В. А. и др.

15. Быстроходный турбогенератор для систем нетрадиционной энергетики. / Изв. РАН. Энергетика. 2002. - № 5. - С. 98-102.

16. Демнрчян, К. С. Моделирование магнитных полей.-Л. : Энергия, 1974. -288 с.

17. Демирчян, К. С., Чечурнн, В. Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. М. : Высш. шк., 1986. - 240 с.

18. П.Дружинин, В. В. Магнитные свойства электротехнической стали. -М. : Энергия, 1974.-240 с.

19. Иванов-Смоленский, А. В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. -М. : Высш. шк., 1989. 312 с.

20. Иванов-Смоленский, А. В., Абрамкин, Ю. В., Власов, А. И., Кузнецов, В. А. / Под ред. А.В. Иванова-Смоленского. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах. -М. : Энергоатомиздат, 1986. - 216 с.

21. Ильинский, И. Ф., Козаченко, В. Ф. Общий курс электропривода. -М. : Энергоатомиздат, 1992. 544 с.

22. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. -М. : Наука, 1971. 576 с.

23. Канторович, JI. В., Крылов, В. И. Приближенные методы высшего анализа. Л. : Физматгиз, 1962. - 708 с.

24. Кекало, И. Б., Менушенков, В. П. Быстрозакаленные магнитно-твердые сплавы системы Nd-Fe-B. М. : МИСиС, 2000. - 117 с.

25. Ковач, К. П., Рац, И. Переходные процессы в машинах переменного тока. / пер. с нем. М.-Л. : Госэнергоиздат, 1963. - 744 с.

26. Коген-Далин, В. В., Комаров, Е. В. Расчет и испытание систем с постоянными магнитами. М. : Энергия, 1977. - 248 с.

27. Куркин, Б. Отрезвление. / Сельская молодежь. 1988. - № 6. - С. 24-28.

28. Кухлинг, X. Справочник по физике. / пер. с нем. М. : Мир, 1982. - 520 с.

29. Куцевалов, В. М. Асинхронные и синхронные машины с массивными роторами. М.: Энергия, 1979. - 161 с.

30. Лаврентьев, М. А., Шабад, Е. В. Методы теории функций комплексного переменного. М. : Наука, 1987. - 688 с.

31. Лищенко, А. И., Лесник, В. А. Асинхронные машины с массивным ферромагнитным ротором. Киев : Наук, думка, 1984. - 168 с.31 .Могильников, В. С., Олейников, А. М., Стрельников, А. И.

32. Асинхронные двигатели с двухслойным ротором. М. : Энергоатомиздат, 1983.- 120 с.

33. Нейман, Л. Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах. М.-Л. : Госэнергоиздат, 1949. - 190 с.

34. Осин, И. Л., Шакарян, Ю. Г. / Под ред. И.П. Копылого. Электрические машины: синхронные машины. - М. : Высш. шк., 1990. - 304 с.

35. Перминов, Э. М. Состояние и перспективы развития мировой ветроэнергетики. / Промышленная энергетика. 2005. - № 7. - С. 23-25.

36. Поливанов, К. М. Теоретические основы электротехники. Ч. З.-М. : Энергия, 1969.-352 с.

37. Полянин, А. Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики. М. : Физматлит, 2001. - 576 с.

38. Постников, И. М. Проектирование электрических машин.-Киев : Гос. изд-во техн. литер. УССР, 1960. 910 с.

39. Постоянные магниты: Справочник. / Под ред. Ю.М. Пятина. М. : Энергия, 1980.-488 с.

40. Проектирование электрических машин. / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; под ред. И.П. Копылова. М. : Энергия, 1980. - 496 с.

41. Ракитский, Ю. В., Устинов, С. М., Черноруцкий, И. Г. Численные методы решения жестких систем. М. : Наука, 1979. - 208 с.

42. Самарский, А. А, Гулин, А. В. Численные методы. М.: Наука, 1989. - 400 с.

43. Самарский, А. А. Введение в численные методы. М.: Наука, 1987. - 288 с.

44. Синельников, Е. М. Влияние высших гармоник магнитного поля на разбег асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.: Автореф. дис. на соискание уч. степ, д-ра техн. наук. М. : МЭИ, 1949. - 48 с.

45. Сипайлов, Г. А., Кононенко, Е. В., Хорьков, К. А. Электрические машины (специальный курс). -М. : Высш. шк., 1987. -287 с.

46. Справочник по клеям. / Под ред. Г.В. Мовсияна. Л. : Химия, 1980. - 304 с.

47. Справочник по специальным функциям. / Под ред. Абрамовича М. и Стиган И. Пер. с англ. М. : Наука, 1979. - 832 с.

48. Турчак, Л. И. Основы численных методов. М. : Наука, 1987. - 312 с.

49. Тыхевич, О. О. Анализ режимов работы ветротурбины при согласовании параметров генератора автономной ВЭУ. / Електротехшка i Електромехашка. 2002. - № 1. С. 79-82.

50. Фильчаков, П. Ф. Приближенные методы конформных отображений: справочное руководство. Киев, 1964. - 743 с.

51. Чиликин, М. Г., Сандлер, А. С. Общий курс электропривода. М. : Энергоиздат, 1981. - 576 с.

52. Шаров, В. С. Высокочастотные и сверхвысокоскоростные электрические машины. М. : Энергия, 1973. - 248 с.

53. Шуйский, В. П. Расчет электрических машин. / пер. с нем. Л. : Энергия, 1968.-732 с.

54. Электрические машины в тяговом автономномэлектроприводе. / Ю.М. Андреев, К.Г. Исаакян, А.Д. Машихин и др. -М. : Энергия, 1979.-240 с.

55. Юферов, Ф. М. Электрические машины автоматических устройств. -М. : Высш. шк., 1988.-479 с.

56. Abu Sharkh, S. М., Taghizadeh Irenji, N. and Harris, M. R. Effect of power factor on rotor loss in high-speed PM alternators. / IEE International Conference on Electrical Machines and Drives EMD99, Canterbury, UK, September 1999, pp. 346-350.

57. Atallah, K., Howe, D., Mellor, P. H, Stone, D. A. Rotor loss in permanent magnet brushless ac machines. / IEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, No. 6, 2000, pp. 1612-1618.

58. Jewell, G. W. High performance electrical machines./HPMA'04 18th International Workshop on High Performance Magnets and their Applications, Annecy (France) 29 August - 2 September 2004.

59. А1. Афанасьев, А. А., Ёфимов, В. В., Николаев, А. В., Степанов, В. Э.

60. О вычислении несобственных интегралов метода граничных элементов. / IV Всероссийская научно-техническая конференция «ДНДС-2001».-г. Чебоксары, 2001. С. 25-27.

61. А2. Афанасьев, А. А., Николаев, А. В. Математическая модель магнитостатического беспазового электрогенератора для безредукторной ветроустановки. / IV Всероссийская научно-техническая конференция «ИТЭЭ-2002». г. Чебоксары, 2002. - С. 125-127.

62. A3. Афанасьев, А. А., Ёфимов, В. В., Николаев, А. В. и др. Расчет двухмерных магнитных полей в нелинейных средах методом разделения переменных Фурье. / Труды академии электротехнических наук Чувашской Республики. 2002. - №1. - С. 65-72.

63. A5. Афанасьев, А. А., Николаев, А. В. Беспазовый электрогенератор с постоянными магнитами для безредукторной ветроустановки. / VII симпозиум «Электротехника-2010». г. Москва, 2003.

64. А6. Афанасьев, А. А., Николаев, А. В. Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным ротором с учетом изменения его магнитной проницаемости. / Вестник ЧТУ. 2003. - №2. -С. 137-146.

65. А7. Афанасьев, А. А., Николаев, А. В. Математическое моделирование беспазового электрогенератора для безредукторной ветроустановки. / Вестник ЧТУ. -2004. №2. - С. 116-131.

66. А8. Афанасьев, А. А., Николаев, А. В., Баба к, А. Г. Математическая модель беспазового вентильного двигателя. / V Всероссийская научно-техническая конференция «ИТЭЭ-2004». г. Чебоксары, 2004. -С. 125-127.

67. A10. Николаев, А. В. Полевая математическая модель магнитоэлектрического вентильного двигателя в беспазовом исполнении. / Труды академии наук Чувашской Республики. 2004. - №2. - С. 25-29.

68. А12. Афанасьев, А. А., Бабак, А. Г., Николаев, А. В. Математическое моделирование беспазового электрогенератора для безредукторной ветроустановки. / Изв. РАН. Энергетика. 2005. - №2. - С. 77-91.

69. A14. Афанасьев, А. А., Николаев, А. В., Бабак, А. Г. Математическая модель беспазового вентильного двигателя. / VI Всероссийская научно-техническая конференция «ДНДС-2005», г. Чебоксары, 2005. С. 82-85.

70. А15. Бабак, А. Г., Николаев, А. В. Аналитическая модельветроэлектромеханического нагревателя воды с постоянными магнитами. / Электроника и электрооборудование транспорта. 2005. -№3-4.-С. 34-45.

71. А16. Бабак, А. Г., Николаев, А. В. Сравнительный анализ магнитоэлектрических вентильных двигателей в пазовом и беспазовом исполнениях. / Электроника и электрооборудование транспорта. 2006. -№1. - С. 16-20.

72. А17. Афанасьев, А. А., Бабак, А. Г., Николаев, А. В. Численная математическая модель ветроэлектромеханического нагревателя воды с постоянными магнитами. / Электричество. 2006. - №3. - С. 30-34.

73. А18. Афанасьев, А. А., Бабак, А. Г., Николаев, А. В. Аналитические подходы к расчету электрических машин на основе решения краевых задач для кольцевых областей методом разделения переменных. / Электричество. -2006,-№6.-С. 34-41.