Вентильно-индукторный электропривод с автогенераторным управлением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Васильев, Александр Викторович

• Васильев, Александр Викторович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Васильев, Александр Викторович

Введение.

1. Современный уровень практической разработки и теоретического исследования ВИЛ.

1.1. Современное состояние практической разработки ВИЛ.

1.2. Анализ современных схем и конструкций ВИЛ.

1.3. Автогенераторная система управления электроприводом.

1.4. Анализ уровня теоретического исследования ВИЛ.

Выводы.

2. Разработка и математическое моделирование ВЛП с автогенераторным управлением.

2.1. Схема ВЛП с автогенераторным управлением.

2.2. Особенности математической модели ВИЛ. Блок схема силовой части ВИЛ.

2.3. Математическая модель и схема замещения преобразователя частоты для ВИЛ с автогенераторным управлением.

2.4. Математическая модель ВИД.

2.5. Расчет активных и индуктивных параметров ВИЛ.

Выводы.

3. Компьютерное моделирование ВИЛ.

3.1. Выбор метода и средств численного моделирования.

3.2. Компьютерная модель ВИЛ в среде Delphi.

3.3. Результаты моделирования установившихся и переходных процессов ВИЛ.

Выводы.

4. Практическая реализация и экспериментальное исследование ВИЛ.

4.1. Описание конструкции макетного образца ВИЛ и результаты его экспериментального исследования.

4.2. Сравнительный анализ результатов экспериментального и теоретического исследования.

4.3. Особенности конструктивного расчета ВИД.

4.4. Оценка технического уровня ВИЛ.

1 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Вентильно-индукторный электропривод с автогенераторным управлением»

Актуальность проблемы. В настоящее более половины всей производимой энергии потребляется электроприводом. Наилучшими техническими и эксплуатационными характеристиками обладает электропривод переменного тока. Удельный вес данного вида привода в общем объеме выпуска непрерывно увеличивается. Суммарная потребляемая им мощность возрастает. Наряду с классическим электроприводом переменного тока на основе асинхронных и синхронных двигателей получили развитие также системы привода, с двигателями реактивного типа, такие как синхронно-реактивные и индукторные.

Современная элементная база силовой преобразовательной и микропроцессорной техники позволяет уже сегодня создавать вентильно-индукторные электропривода (ВИЛ) с достаточно высокими техническими характеристиками и потребительскими свойствами. Большой интерес к ВИЛ, проявляемый многими специалистами ведущих фирм мира в области электромеханики, объясняется целым рядом их преимуществ по сравнению с другими типами электропривода, таких как: простота и надежность конструкции, низкие стоимость и эксплуатационные затраты, широкий диапазон регулирования частоты вращения, достаточно высокий КПД и простота управления. Все это делает ВИЛ весьма перспективными для широкого применения в различных отраслях современной техники, что привело к стабильному росту их выпуска во всех про-мышленно развитых странах.

ВИЛ наиболее интенсивно исследовались и развивались последние 15 лет. В зарубежной литературе данный тип привода получил название -Switched Reluctance Drive (SRD). По данной тематике на сегодняшний день существует достаточно большое число публикаций. Среди крупных зарубежных трудов, посвященных ВИД, следует отметить работы проф. П. Лоуренсона и проф. Т. Миллера, а среди работ отечественных авторов - проф. М.Г. Бычкова.

Современные ВИП различаются как по конструкции двигателей, так и по схеме блока управления. Практически все схемы ВИП содержат в себе измеритель углового положения ротора того или иного типа. Это усложняет конструкцию двигателя, интерфейс между системой управления и двигателем, снижает надежность работы в условиях электромагнитных помех и в агрессивных средах, а в конечном счете увеличивает стоимость электропривода и затраты на его обслуживание.

Блок управления ВИД реализуется на основе микропроцессорной системы управления, что усложняет и удорожает конструкцию привода, делают ее более чувствительной к параметрам внешней окружающей среды. Блок управления не всегда рассматривается как единое электромеханическое устройство, что затрудняет создание систем привода с рациональными характеристиками.

В ряде конкретных случаев применения ВИЛ, когда технические требования к электроприводу невысоки, целесообразно и допустимо использование аналоговых систем управления ВИД, построенных, например, по автогенераторному принципу. Использование принципа автогенераторного управления ВИД позволяет выполнить систему управления инвертора на магнитной системе и обмотках индукторного электродвигателя. Это исключает микропроцессор из схемы ВИЛ, сохраняя возможность регулирования привода, что упрощает и удешевляет конструкцию в целом, делая ВИЛ доступным для широкого применения (насосы и вентиляторы, бытовая техника и электроинструмент, автомобильная техника и т.д.).

В связи с изложенным, разработка и исследование вентильно-индукторного электропривода с автогенераторным управлением широкого применения является весьма своевременной и актуальной.

Цель работы. Повышение потребительских характеристик ВИЛ малой и средней мощности, за счет перехода к простой и надежной автогенераторной системе управления.

Задача научного исследования. Разработка и исследование схемы и конструкции ВИП с автогенераторным управлением. Для решения данной задачи были исследованы следующие вопросы:

1. Проведен анализ известных схем ВИП с различными схемами управления.

2. Разработана принципиально-новая схема ВИП с автогенераторной системой управления, отличающаяся простотой схемы, дешевизной и надежностью в работе.

3. Разработана математическая модель ВИП, которая реализована в фазной системе координат и позволяет исследовать электромеханические процессы в электрической схеме привода с наименьшими допущениями и адекватная физическим процессам в системе.

4. Разработаны макетные образцы электропривода различной мощности.

5. Проведены их компьютерное и экспериментальное моделирование, дана оценка их технического уровня

6. Анализ электромагнитных процессов в автогенераторной схеме управления электроприводом.

Методы исследования: Комплексное исследование ВИП включает в себя качественный анализ с помощью аналитических методов, количественный анализ с помощью численных методов расчета на ЭВМ и эксперимент. Аналитические исследования базировались на методах мгновенных значений, теории обыкновенных дифференциальных уравнений и матричной алгебре. Численные исследования, проведенные на ЭВМ, базировались на известных численных методах вычислительной математики. Оценка точности численной модели осуществлялась с помощью экспериментальных исследований, в ходе которых проводилось осциллографирование токов и напряжений и были определены рабочие и механические характеристики ВИП.

Научная новизна:

1. Разработана схема ВИП с принципиально новой автогенераторной системой управления, позволяющая реализовать все элементы системы управления на магнитной системе и обмотках электродвигателя.

2. Разработана новая математическая модель силовой части ВИП во временной области и фазной системе координат, учитывающая как процессы в электродвигателе, так и процессы в блоке управления и питания привода и позволяющая исследовать электромеханические процессы в электроприводе адекватно с наименьшими допущениями.

3. Разработана схема и исследованы электромагнитные процессы в автогенераторной системе управления ВИЛ, что позволило создать ВИЛ с оптимальными потребительскими свойствами.

4. Разработана методика исследования электромеханических процессов в силовой схеме ВИЛ, учитывающая особенности схемы и выбора параметров автогенераторной системы и позволяющая рассчитать мгновенные значения параметров и интегральные характеристики привода.

5. Дана оценка научной новизны ВИЛ в сравнении с известными моделями приводов.

Обоснованность и достоверность полученных результатов и вытекающих из них выводов обеспечена в рамках принятых математических моделей использованием современных численных методов, а также экспериментальной проверкой расчетных результатов. Математическое моделирование основано на общепринятых уравнениях электротехники, электромеханики, электроники, численных методах, методах программирования на алгоритмических языках высокого уровня.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработаны схема и конструкция ВИЛ с принципиально-новой автогенераторной системой управления, обладающая относительно низкой стоимостью и простотой конструкции, предназначенная для использования в электроприводах широкого применения: насосы и вентиляторы, бытовая техника и электроинструмент, автомобильная техника и т.д.

2. Разработана методика компьютерного исследования в среде программирования Delphi, учитывающая особенности силовой схемы ВИЛ с самовозбуждением и предназначенная для расчета статических и динамических характеристик.

3. Создана методика анализа электромагнитных процессов в автогенераторной системе управления ВИП, что позволило осуществить рациональный выбор параметров элементов схемы управления.

4. Разработан и исследован ряд макетных образцов ВИД с различными номинальными параметрами, исследованы их регулировочные, механические и рабочие характеристики, что дало возможность провести анализ технического уровня данной разработанной системы электропривода в определенном диапазоне.

Реализация результатов работы: Основные результаты диссертационной работы использованы в ОАО "Красногорский завод Электродвигатель" (п. Красногорский, Республика Марий Эл), ОАО «Казанский электротехнический завод», ООО «Казань Электропривод» при разработке и изготовлении бытовых электроприводов малой мощности.

Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XIV и XVI всероссийских межвузовских научно-технических конференциях "Внутрикамерные процессы в энергетических установках, акустика, диагностика, экология" (г. Казань: КФВАУ, 2002 и 2004 гг.), на III международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2002 гг.), на научно-технических и учебно-методических конференциях и семинарах (г. Казань: КГТУ (КХТИ), 2001 и 2003 гг.), в I и II республиканской школе студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» (г. Казань, КГТУ, 2002 и 2003 гг.).

Публикации: По работе опубликовано 8 печатных работ, получен патент РФ №2237341 от 27 сентября 2004 года.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 144 наименований и приложений. Общий объем диссертации 164 е., в том числе 138 с. машинописного текста, 72 рисунка, 13 с. списка литературы, 13 с. приложений.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Васильев, Александр Викторович

Выводы

1. Результаты экспериментального исследования ВИП имеют достаточную надежность. Так при испытании экспериментальной установки электропривода были изготовлены три макетных образца ВИД конструкции 6/4 в габаритах серийного асинхронного конденсаторного двигателя КД-180 с изменением геометрии статора и ротора. Конструкция и схема ВИП позволили при изменении обмоточных данных статора реализовать в одних и тех же габаритах целый ряд стандартных типономиналов электропривода с различными частотами вращения и провести их детальное исследование.

2. Проведено исследование экспериментальных характеристик разработанного ВИП в различных режимах работы. Механические характеристики исследуемого ВИП близки к характеристикам АД с короткозамкнутым ротором с регулированием частоты вращения изменением питающего напряжения, но отличаются от них меньшей жесткостью на участке устойчивой работы. Значение коэффициента мощности при любых обмоточных данных и нагрузках привода сохраняется практически неизменным и колеблется в пределах 0.72 - 0.78 o.e. Экспериментальные зависимости КПД электропривода от нагрузки свидетельствуют о достаточно хороших энергетических показателях ВИП в классе двигателей малой мощности в достаточно широком диапазоне изменения напряжения и нагрузки. Регулирование частоты вращения в макетном образце ВИД при использовании в схеме трехфазного несимметричного полумостового преобразователя биполярных транзисторов имеет практически линейный характер и ограничивается диапазоном регулирования 1:2.5.

3. Проведен сравнительный анализ расчетных и экспериментальных характеристик ВИД. Сравнение свидетельствует о высокой степени их физического и численного соответствия друг другу, что подтверждает правильность разработанной методики компьютерного исследования, а также приемлемую точность математических моделей. Несмотря на некоторые различия между расчетными и экспериментальными характеристиками, можно утверждать, что полученные расчетные соотношения при моделировании могут применяться для расчета характеристик ВИП, как при теоретическом анализе, так и на начальном этапе проектирования. Предложенная математическая модель и методика численного моделирования позволяют с необходимой точностью рассчитать значения мгновенных и интегральных характеристик ВИП.

4. Приведены особенности конструктивного расчета ВИД, которые учитывают особенности автогенераторной схемы управления.

5. Дана оценка технического уровня разработанного ВИП. Для этого проведено сравнение его технических характеристик с параметрами современных регулируемых электроприводов, применяемых в бытовой технике, которое показывает высокие потребительские свойства разработанного в диссертации электропривода.

137 Заключение

В соответствии с целью и задачами диссертационной работы проведены теоретические и экспериментальные исследования вентильно-индукторного электропривода с автогенераторным управлением. Основными результатами научных исследований, выполненных автором, являются:

1. Разработаны схема и конструкция вентильно-индукторного привода с принципиально-новой автогенераторной системой управления, позволяющая реализовать все элементы системы управления на магнитной системе и обмот ках электродвигателя, обладающая относительно низкой стоимостью и простотой конструкции и предназначенная для использования в электроприводах широкого применения.

2. Разработана математическая модель вентильно-индукторного привода, которая реализована во временной области и в фазной системе координат, адекватна физическим процессам в силовой части привода и позволяет достаточно точно исследовать электромеханические процессы в электроприводе с учетом параметров цепей питания и управления. Определены формулы, позволяющие рассчитать как параметры схемы замещения вентильно-индукторного привода, так и закон их изменения во времени.

3. Методика компьютерного исследования математической модели в среде программирования Delphi, учитывающая особенности силовой схемы вен-тильно-индукторного привода с самовозбуждением и позволяющая рассчитать его основные статические и динамические характеристики, дает возможность относительно быстро сконструировать систему привода с рациональными характеристиками.

4. Автогенераторная система управления вентильно-индукторного привода отличается оригинальностью и простотой, что подтверждено патентом РФ № 2237341. Методика анализа электромагнитных процессов в автогенераторной системе управления вентильно-индукторного привода позволила осуществить рациональный выбор параметров и элементов её схемы. Приведены особенности конструктивного расчета ВИД, которые учитывают особенности автогенераторной схемы управления.

5. Результаты экспериментального исследования вентильно-индукторного привода имеют достаточную надежность. Так при испытании экспериментальной установки электропривода были изготовлены три макетных образца ВИД конструкции 6/4 в габаритах серийного асинхронного конденсаторного двигателя КД-180 с изменением геометрии статора и ротора. Конструкция и схема вентильно-индукторного привода позволили при изменении обмоточных данных статора реализовать в одних и тех же габаритах целый ряд стандартных типономиналов электропривода с различными частотами вращения и провести их детальное исследование.

6. Механические характеристики вентильно-индукторного привода близки к характеристикам АД с короткозамкнутым ротором но отличаются от них меньшей жесткостью на участке устойчивой работы. Значение коэффициента мощности при любых обмоточных данных и нагрузках привода сохраняется практически неизменным и колеблется в пределах 0.72 - 0.78 o.e. Зависимость КПД электропривода от нагрузки свидетельствует о достаточно хороших энергетических показателях вентильно-индукторного привода в классе двигателей малой мощности. Регулирование частоты вращения в макетном образце вентильно-индукторного привода имеет практически линейный характер и ограничивается диапазоном регулирования 1:2.5.

7. Анализ технического уровня разработанной системы электропривода подтвердил его высокие потребительские свойства при использовании его в качестве электропривода широкого применения (насосы и вентиляторы, бытовая техника и электроинструмент, автомобильная техника и т.д.).

Автор признателен коллегам по научной работе: Цвенгеру И.Г., Шаряпо-ву A.M., Соколову Ю.Г. за помощь в работе и участие в обсуждении ее результатов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Васильев, Александр Викторович, 2005 год

1. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / Б.А. Ивоботенко и др.. М.: Энергия, 1971.-624 с.

2. Бут Д.А. Электромеханика сегодня и завтра / Д.А. Бут. // Электричество. 1995. -№ 1. - С. 2-10.

3. Курбасов A.C. Опыт создания индукторных реактивных электрических двигателей / A.C. Курбасов // Электричество. 1997. - № 7. - С. 46-49.

4. Смирнов Ю.В. Электромагнитный вентильно-индукторный двигатель / Ю.В. Смирнов // Электротехника. 2000. - № 3. С. 20-22.

5. Lawrenson P.J. Brief Status Review of Switched Reluctance Drives / P.J. Lawrenson // EPE Journal. 1992. - Vol. 2. - N 3. Oct. - P. 133-144.

6. Miller T.J.E. Switched Reluctance Motors and Their Control / T.J.E. Miller // Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press. 1993. 205 p.

7. Ильинский Н.Ф. Перспективы применения вентильно-индукторного электропривода в современных технологиях / Н.Ф. Ильинский // Электротехника. 1997. - №2. - С. 1-12.

8. Вентильно-индукторные двигатели: учеб. пособие / сост. В.А. Кузнецов, В.А. Кузьмичев; МЭИ. Москва, 2002. - 50с.

9. Петрушин А.Д. Вентильно-индукторный привод: Опыт разработки и внедрения / А.Д. Петрушин // Приводная техника. 1998. - № 2. - С. 12-13.

10. Ильинский Н. Ф. Вентильно-индукторный электропривод перед выходом на широкий рынок / Н. Ф. Ильинский // Приводная техника. 1998. - № 3. -С. 2-5.

11. Сусси Риах Самир. Разработка инженерной методики проектирования вентильно-индукторных машин: автореф. дис. . канд.техн.наук / Риах Самир Сусси.-М., 1999.-20 с.

12. Ильинский Н.Ф. Вентильно-индукторный привод для легких электрических транспортных средств / М. Г. Бычков, Н.Ф. Ильинский // Электротехника. 2000.-№ 2. - С. 28-31.

13. Уткин С.Ю. Разработка электронных коммутаторов вентильно-индукторных электроприводов широкого применения: автореф. дис. . канд.техн.наук / С.Ю. Уткин. М., 2000. - 20 с.

14. The rise of VSR motors by the American Society of Mechanical Engineers Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.motionnet.com, свободный.

15. Бычков М.Г. Основы теории, управление и проектирование вентиль-но-индукторного электропривода: дис. . докт.техн.наук / М.Г. Бычков М., 1999.-283 с.

16. Бычков. М.Г. Экспериментальные исследования шума и вибраций в вентильно-индукторном электроприводе / М.Г. Бычков, А.В. Кисельникова,

17. B.А. Семенчук // Электричество. 1997. - № 2. - С. 41-46.

18. Кузнецов В.А. Особенности расчета индукторных двигателей для вентильного электропривода / B.A. Кузнецов, JI.A. Садовский, B.JI. Виноградов, В.В. Лопатин // ВНИИЭМ. МЭИ.

19. Новые направления развития регулируемых ЭП. / М.Г. Бычков и др. // Приводная техника. 1997. - № 5. - 41-46.

20. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. / Под ред. М.Г. Чиликина. М.: Энергия, 1971. - 624 с.

21. Miller Е. SRM and Their Control / Е. Miller // Oxford University Press.1993.

22. Hopper E. The developement of SRM Applications / E. Hopper // PCIM Europe. Sept/Oct 1995. - P. 236-241.

23. Pollock C. Power converor for SRM with minimum number of switches /

24. C. Pollock, B. Wiliams // IEEE Proc. 1990. - Vol.137. - № 6. - P. 294-373.

25. Michallides A. Design and Performance of High Effec. 5 ph SI® / A. Michallides, C. Pollock//Proc . EPE. 1995. - Vol.3. - P. 3.143-3.148.

26. Ивоботенко Б.А. Проектирование шагового электропривода. / Б.А. Ивоботенко, В.Ф. Козаченко. М.: МЭИ, 1985.

27. Development of a Unipolar Converter for Variable Reluctance Motor Drives / E. Mehrdad and others. // IEEE transactions on industry applications. May/June 1987. - Vol.IA-23. - No.3.

28. Miller T. Switched Reluctance Motors and Their Control / T. Miller // MagnaPhysics Publishing and Clarendon Press, Oxford, 1993. -200 c.

29. Hoang Le-Huy. A Novel Unipolar Converter for Switched Reluctance Motor / Le-Huy Hoang, Viarouge Philippe // IEEE transactions on power electronics. October 1990. Vol. 5. - №4.

30. Остриров B.H. Сравнительный анализ схем силовых преобразователей для вентильно-индукторного электропривода массового применения / В.Н. Остриров, С.Ю. Уткин // Приводная техника. 2000. - № 4. С. 44-50.

31. A New Indirect Rotor Position Detection Method for Switched Reluctance Drives / P.C. Kjaer and others. // ICEM'94, Paris, 1994. - Vol. 2. - P. 555 - 560.

32. Gallegos-Lopez G. A New Sensorless Low-cost Methods for Switched Reluctance Motor Drives / G. Gallegos-Lopez // University of Glasgow SPEED Laboratory. - August 30, 1997

33. Bass J.T. Robust Torque Control of Switched-Reluctance Motor Without a Shaft-Position Sensor / J.T. Bass, M. Ehsani, T J.E. Miller // IEEE Transaction IE. -August 1986. Vol. IE-33. - No. 3. - PP. 212-216.

34. Patent 4611157 USA. Switched Reluctance Motor Drive Operating Without a Shaft Position Sensor / T.J.E. Miller, J.T. Bass; General Electric Company. -09.09.1989.

35. Patent 5440218 USA. Reversible Switched Reluctance Motor Operating Without a Shaft Position Sensor / J.L. Oldenkamp; General Electric Company. -08.08.1995.

36. Acarnley P.P. Detection of rotor position in stepping and switched reluctance motors by monitoring of current waveform. / P.P. Acarnley, R.J. Hill, C.W. Hooper // IEEE Transaction IE. 1985. - Vol. 32, №3. - P. 215-222.

37. Patent 4520302 USA. Stepping motors and drive circuits therefor / P.P. Acarnley; National Research Development Corporation, London, England. 28 May 1985.

38. Patent 4772839 USA. Rotor position estimator for switched reluctance motor / S.R. MacMinn, P.B. Roemer; General Electric Company. 20 Sept. 1988.

39. Application of sensor integration techniques to switched reluctance motor drives. / S.R. MacMinn and others. // Proc. IEEE-IAS'88. 1988. - P. 584-588.

40. Patent 5525887 USA. Switched reluctance motor providing rotor position detection at low speeds without a separate rotor shaft position sensor / T.G. Van Sistine; A.O. Smith Corporation. -11 June 1996.

41. Patent 5043643 USA. Energizing system for a variable reluctance motor / G.Hedlund, H.Lundberg; EMS Electronic Motor System AB. 27 Aug. 1991.

42. Patent 5072166 USA. Position sensor elimination technique for the switched reluctance motor drive / M. Ehsani; The Texas A&M University System. -10 Dec. 1991.

43. Ehsani M. Elimination of discrete position sensor and current sensor in switched reluctance motor drives / M. Ehsani, I. Husain, A.B. Kulkarni // IEEE Transaction I A. -1992.-Vol. 28,№ l.-P. 128-135.

44. Patent 5196775 USA. Switched reluctance motor position by resonant signal injection / W.A. Harris, R. Goetz, K.J.Stalsberg; Honeywell Inc. 23 March 1993.

45. Laurent P. Sensorless rotor position analysis using resonant method for switched reluctance motor / P. Laurent, M. Gabsi, M. Multon // Proc. IEEE-IAS'93. -1993. P. 687-694.

46. Patent 5537019 USA. Switched reluctance motor providing rotor position detection at high speeds without a separate rotor shaft position sensor / T.O. Van Sistine, R.P. Bartos, W.L. Mehlhorn, T.H. Houle; A.O. Smith Corporation. 16 July 1996.

47. Patent 5180960 USA. Circuit arrangement for commutating a reluctance motor/R. Austermann; Philips Corporation U.S. 19 Jan. 1993.

48. Husain I. Rotor position sensing in switched reluctance motor drives by measuring mutually induced voltages / I.Husain, M.Ehsani // IEEE Transaction I A -1994. Vol. 30, No. 3. - P. 665- 672.

49. Patent 5256923 USA. Switched reluctance motor with sensorless position detection / R.P. Bartos, Т.Н. Houle, J.H. Johnson; A.O. Smith Corporation. 26 Oct. 1993.

50. Patent 5420492 USA. Method and apparatus of operating a dynamoelectric machine using dc bus current profile / P.K. Sood, J.L. Skinner, D.M. Petty; Emerson Electric Co. 30 May 1995.

51. European Patent Application 95630049.5. Improved sensorless commutation controller for a poly-phase dynamoelectric machine /J.G. Marcinkiewicz, J.S. Thorn, J.L. Skinner; Emerson Electric Co. -29 Nov. 1995.

52. Patent application C.7566 2306 USA. Switched reluctance electric motor with regeneration current commutation / J.G. Reichard, D.B. Weber; A.O. Smith Corporation. - 23 May 1989.

53. Lumsdaine A.H. State observers for variable-reluctance motors / A.H. Lumsdaine, J.H. Lang // IEEE Transaction IA. 1990. - Vol. 37, No. 2. - P. 133-142.

54. Смехнов A.M. Энергосберегающий вентильно-индукторный электро- ' привод: дис. . канд.техн.наук / A.M. Смехнов. Новоуральск, 2000. - 98 с.

55. Application report: SPRA420. Developing an SRM Drive System using the TMS320F24 / Publ. Texas Instruments. 1998.

56. Ильинский Н.Ф. Транзисторные магнитные преобразователи непрерывного сигнала в последовательность импульсов / Н.Ф. Ильинский, В.В. Михайлов. M.-JL: Энергия, 1966. - 186 с.

57. Ловушкин В.Н. Транзисторные преобразователи постоянного напряжения / В.Н. Ловушкин. М.: Энергия, 1967. - 112 с.

58. Хасаев О.И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты / О.И. Хасаев. М.: Наука, 1968.- 176 с.

59. Константинов В.Г. Многофазные преобразователи на транзисторах / В.Г. Константинов. М: Энергия, 1972. - 96 с.

60. Апаров А.Б. Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии / А.Б. Апаров, В.Г. Еременко, И.Б. Негневицкий. М.: Энергия, 1978. - 93 с.

61. Коссов O.A. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений / O.A. Коссов. М.: Энергия, 1971. - 432 с.

62. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи / B.C. Моин. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 376 с.

63. Источники вторичного питания / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1983. - 280 с.

64. Глебов Б.А. Магнито-транзисторные преобразователи напряжения для питания РЭА / Б.А. Глебов. М.: Радио и связь, 1981. - 96 с.

65. Зорин С.М. О некоторых схемах двухфазных статических преобразователях напряжения для питания микродвигателей / С.М. Зорин // Казань: Труды КАИ. 1970. - Вып. 137. - С. 31 - 39.

66. A.C. 400963 СССР. Многофазный тиристорный инвертор / H.H. Буданов. № 40; опубл. Б. И., 1974.

67. A.C. 425586 СССР. Трехфазный тиристорный инвертор / В.Н. Ловуш-кин, Э.А. Фадеев. № 15; опубл. Б. И., 1974.

68. A.C. 464946 СССР. Трехфазный самовозбуждающийся инвертор / С. Н.Плеханов. № 1; опубл. Б. И., 1975.

69. A.C. 546072 СССР. Трехфазный мостовой инвертор на транзисторах / Г. С. Мыцык. № 5; опубл. Б. И., 1977.

70. A.C. 562908 СССР. Трехфазный самовозбуждающийся инвертор / В. И. Загрядицкий, Н.И. Кобыляцкий, А.И. Крамаренко, И.И. Долшин. № 23; опубл. Б. И. 1977.

71. Пат 1638586 ФРГ. Установка для питания многофазных двигателей.

72. Пат 3775663 США. Инвертор с искусственной нейтральной точкой.

73. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания радиоэлектронных устройств. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 368 с.

74. Артамонов Б.И. Источники электропитания радиоустройств / Б.И. Артамонов, A.A. Бокуняев. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 296 с.

75. Миляшов Н.Ф. Электромеханотронная система с асинхронным двигателем и автогенераторным управлением: дис. . докт.техн.наук / Н.Ф. Миля-шов. Казань, 2000. - 406 с.

76. Белопольский И.И. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности / И.И. Белопольский, Е.И. Каратникова, Л.Г. Пикалова. М.: Энергия, 1973.-400 с.

77. Лутидзе Ш.И. Основы теории электрических машин с управляемым полупроводниковым коммутатором / Ш.И. Лутидзе. М.: Наука, 1968. - 212 с.

78. Плахтына Е.Г. Математическое моделирование электромашинно- вентильных систем / Е.Г. Плахтына. Львов: Выща школа, 1986. - 315 с.

79. Глазенко Т.А. Полупроводниковые системы импульсного асинхрон- ; ного электропривода малой мощности / Т.А. Глазенко, В.И. Хрисанов. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 176 с.

80. Костырев М.Л. Автономные асинхронные генераторы с вентильным возбуждением / М.Л. Костырев, А.И. Скороспешкин. М.: Энергоатомиздат, 1993.- 160 с.

81. Уайт Д. Электромеханическое преобразование энергии / Д. Уайт, Г. М. Вудсон. Л.: Энергия, 1964. - 528 с.

82. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин / И.П. Копылов. Л.: Энергия, 1973.-250 с.

83. Кузнецов В.А. Дискретная математическая модель вентильно-индукторного двигателя / В.А. Кузнецов, A.B. Матвеев // Электричество. 2000. - № 8. С. 22-27.

84. Miller. T.J.E. Nonlinear theory of the SRM for rapid computeraided design / T.J.E. Miller, M. McGilp // IEE Proc. 1990. - November. - vol. 137, Pt.B. - № 6.

85. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / Под ред. М.Г. Чиликина. М.: Энергия, 1971. - 624 с.

86. Ивоботенко Б.А. Четырехфазный реактивный шаговый двигатель для дискретных автоматических систем / Б.А. Ивоботенко. ГОСИНТИ, 1962.

87. Бут. Д.А. Линейные вентильно-индукторные двигатели. Часть I / Д.А. Бут, E.H. Чернова// Электричество. 1999. - № 12. - С. 32-41.

88. Бут. Д.А. Линейные вентильно-индукторные двигатели. Часть II / Д.А. Бут, E.H. Чернова // Электричество. № 1. - С. 39-45.

89. Садовский Л. А. Разработка математической модели четырехфазного вентильно-индукторного привода / Л. А. Садовский, A.B. Черенков // Труды МЭИ. 1996. - Вып. 674. - С. 30-40.

90. Такеути Т. Теория и применение вентильных цепей для регулирования двигателей / Т. Такеути. Л.: Энергия, 1973. - 250 с.

91. Грузов В.Л. Асинхронные маломощные приводы со статическими преобразователями / В.Л. Грузов, Ю.А. Сабинин. Л.: Энергия, 1970. - 136 с.

92. Грузов В.Л. Электромагнитные процессы в мостовом трехфазном инверторе при работе на асинхронный двигатель / В.Л. Грузов, Ю.А. Найденова // Электромагнитные процессы в приводах с частотным управлением: сб. научн. тр. Л.: Наука, 1972. - С. 128-148.

93. Андерс В.И. Аналитический расчет электромагнитных процессов в тяговом приводе переменного тока / В.И. Андерс, В.Г. Гранонев, В.А. Лопатин // Электричество. 1990. - № 12. - С. 25-31.

94. Семенов Н.П. Метод расчета электромагнитных процессов в системе автономный инвертор напряжения асинхронная машина / H.H. Семенов // Электричество. - 1995. - № 1,- С.49-55.

95. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины / A.B. Иванов-Смоленский. М.: Энергия, 1980. - 928 с.

96. Лутидзе Ш.И. Введение в динамику синхронных машин и машинно-полупроводниковых систем / Ш.И.Лутидзе, Г.Ф. Михневич, В.А. Тафт. М.: Наука, 1973. - 338 с.

97. Зиннер Л.Я. Вентильные двигатели постоянного и переменного тока / Л.Я. Зиннер, А. И. Скороспешкин. М.: Энергия, 1981. - 214 с.

98. Пат № 2237341 РФ, МПК7 Н 02 К 29/03 29/00. Вентильный электродвигатель / Н.Ф.Миляшов, А.В.Васильев, А.Н.Миляшов, Р.Ф.Сабитов; заявитель и патентообладатель Н.Ф.Миляшов. № 2003106045; заявл. 27.02.2003; опубл. 27.09.2004.

99. Миляшов Н.Ф. Электромеханотронная система с высокоскоростным асинхронным двигателем / Н.Ф. Миляшов // Изв. вузов. Проблемы энергетики.- 1999.-№7-8.-С. 82-89.

100. Миляшов Н.Ф. Асинхронный электропривод с автогенераторным управлением для бытовой техники / Н.Ф. Миляшов // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 1999. - № 9-10. - С. 60-69.

101. Миляшов Н.Ф. Асинхронная электромеханотронная система с автогенераторным управлением / Н.Ф. Миляшов // Изв. вузов. Проблемы энергетики.- 1999.-№9-10.-С.107-111.

102. Плахтына Е.Г. Математическое моделирование частотно-управляемых электроприводов переменного тока / Е.Г. Плахтына, Ю.Г. Шака-рян, Ю.Д. Виницкий, К.Н. Василив, A.C. Лозинский // Электричество. 1996. -№3. - С. 53-59.

103. Глазенко Т.А. Полупроводниковые системы импульсного асинхронного электропривода малой мощности / Т.А. Глазенко, В.И. Хрисанов. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 176 с.

104. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин / И.П. Копылов. М.: Высшая школа, 1987. - 268 с.

105. Миляшов Н.Ф. Анализ электромаг-нитных процессов в машинно-вентильной системе. / Н.Ф. Миляшов, P.P. Валиуллин, В.Н. Тарасов // Системы и элементы электрооборудования летательных аппаратов: сб. / КАИ. Казань, 1987.- С. 82-85.

106. Зиннер Л .Я. Математическая модель вентильных двигателей постоянного и переменного тока. / Л.Я. Зиннер, Н.Ф. Миляшов // Электрические машины специального назначения: сб. / КПИ. Самара, 1991. - С. 55-58.

107. Влах И. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем / И.Влах, К.Сингхал. М.: Радио и связь, 1988.

108. Лабунцев В.А. Динамические режимы эксплуатации мощных тиристоров / В.А. Лабунцев, Н.М. Тугов. М.: Энергия, 1977. - 234 с.

109. Грабовецкий Г.В. Применение переключающих функций для анализа электромагнитных процессов в силовых вентильных преобразователей частоты / Г.В. Грабовецкий // Электричество. 1973. - № 6. - С. 28-31.

110. Кобзев A.B. Применение одной модификации метода коммутационных функций для анализа ключевых схем преобразовательной техники / A.B. Кобзев, Ю.М. Лебедев, И.Б. Сиданский // Электричество. 1983. - №4. - С. 2733.

111. Осин И.Л. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами / И.Л. Осин, В.П. Колесников, Ф. М. Юферов. М.: Энергия, 1976.

112. Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. М.: Энергия, 1974. - 340 с.

113. Домбровский В.В. Асинхронные машины. Теория, расчет, элементы проектирования / В.В. Домбровский, В.М. Зайчик. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 456 с.

114. Ротанов H.A. Математическое моделирование электромагнитных процессов в асинхронном тяговом приводе локомотива / H.A. Ротанов, В.В. Ли-товченко, О.С. Назаров, В.И. Шаров // Электричество. 1981. - №9. - С. 63-73.

115. Шишков В. К. Диалоговая универсально-расчетная система в САПР электротехнических устройств / В. К. Шишков, Н. Ф. Миляшов // Электрические системы летательных аппаратов: сб. / КАИ. Казань, 1991. - С. 100-102.

116. Руденко B.C. Основы преобразова-тельной техники / B.C. Руденко,

117. B.И. Сенько, И.М. Чиженко. М.: Высшая школа, 1980. - 424 с.

118. Чаки Ф. Силовая электроника: Примеры и расчеты. / Ф.Чаки и др..- М.: Энергоиздат, 1982.-384 с.

119. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И.М. Чиженко. Технка, 1978. - 447 с.

120. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями /

121. C.Г. Герман-Галкин и др.. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-е. 1986. - 248 с.

122. Зиннер Л.Я. Прецизионный частотно-регулируемый синхронно-реактивный электропривод / Л.Я. Зиннер, P.P. Валиуллин, B.C. Кузнецов: сб. ЭЛА / КАИ. Казань, 1984. - С. 15-20.

123. Заездный A.M. Гармонический синтез в радиотехнике и электросвязи / A.M. Заездный. Л.: Энергия, 1971. - 528 с.

124. Кулон Ж.-Л. САПР в электронике / Ж.-Л. Кулон, Ж.-К. Сабонандьер.- М.: Мир, 1988.-208 с.

125. Плахтына Е.Г. Математическое моделирование электромашинно-вентильных систем / Е.Г. Плахтына. Львов: Вища школа, 1986. - 315 с.

126. Аветисян Д.А. Оптимальные проектирование электрических машин на ЭВМ / Д.А. Аветисян, B.C. Соколов, В.Э. Хан. М.: Энергия, 1976. - 324 с.

127. Копылов И.П. Расчет на ЦВМ характеристик асин- хронных машин / И.П. Копылов, О.П. Щедрин. М.: Энергия, 1973. - 163 с.

128. Терзян А.А. Автоматизированное проектирование электрических машин / А.А. Терзян. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 255 с.

129. Лопухина Е.М. Проектирование асинхронных микродвигателей с применением ЭВМ / Е.М. Лопухина, Г.А. Семенчуков. М.: Высшая школа, 1980.-359 с.

130. Автоматизированное проектирование электрических машин / Ю.Б. Бородулин и др.. М.: Высшая школа, 1989. - 280 с.

131. Глазенко Т.А. Численные методы расчета электрических цепей с дискретно изменяющимися параметрами / Т.А. Глазенко, А.Н. Балясников // Электричество. 1988. - № 5. - С.76-79.

132. Bauers I. С. Users manual for SUPER-SCEPTRE-a program for the analysis of elecktrial, mechanical, digital and control systems / I. C. Bauers // University of south Florida, 1975.

133. Машинная оптимизация электронных узлов РЭА. / А.Г. Ларин и др.. М.: Советское радио, 1978.

134. Muswood A. I. Computer application in the analysis of rectifier and in-vertors / A. I. Muswood // IEE Poroc. Elec.Power Appl. 1995. - 142, № 4. - P. 233238.

135. Foch H. A method of global simulation jf thyristor static converters ( program SASCO) / H. Foch, C. Reboulet, I. Schonek // IAS Twelfth Conference Record. Los-Angeles. 1977. - P. 1151-1154.

136. Мустафа Г.М. Система программ для моделирования устройств преобразовательной техники. / Г.М. Мустафа, И.М. Шаронов, В.Н. Тингаев // Электротехника. 1976. - №6. - С. 6-10.

137. Lancien D. Aide informatigue a la conception et a la mise au point des convertisseurs statigues / D. Lancien, R. Voulin // Revue Generale des Chemins de Fer, 399. ( Iuillet / Août, 1982).

138. Автоматизированный электропривод промышленных установок / Онищенко Г.Б и др.. M.: РАСХН, - 2001. - 520 с.

139. Дмитриев O.A. Сравнение трехфазных бесщеточных микроприводов, выполненных с различными схемами коммутаторов / O.A. Дмитриев и др.. // Электродвигатели малой мощности: сб. JL: Наука, 1971. - С. 151-156.

140. Зиннер Л.Я. Асинхронный вентильный двигатель с полузависимой коммутацией / Л.Я. Зиннер, Г.Ф. Кропачев, P.M. Газизов // Вестник Казанского технологического университета / КГТУ. Казань, 1998. - № 2. - С. 130-133.

141. Зиннер Л.Я. Трехфазный асинхронный вентильный двигатель / Л.Я. Зиннер, Г.Ф. Кропачев, P.M. Газизов // Внутрикамерные процессы в энергетических установках. Акустика, диагностика: тез. докл. на 10-м научно-техническом семинаре. Казань, 1998. - С. 151.

142. Тарасов В.Н. Проектирование трехфазного магнитно-транзисторного инвертора / В.Н. Тарасов, Г.Ф. Кропачев, P.M. Газизов // Проблемы энергетики: материалы докл. республ. науч. конф. ч.2. / КФ МЭИ. Казань, 1998. - С. 28-29.

143. Вентильно-индукторный двигатель выполняется в габаритах асинхронного двигателя КД-180.

144. Диаметр статора внешний Вс =0.1 м.

145. Диаметр статора внутренний Вс5 = 0.1 • 0.5 = 0.05 м.1. Длина статора I = 0.04 м.1. Зазор 8 = 0.5 Ю-3 м.

146. Диаметр ротора И = 0.049 м.

147. Число зубцов статора 2С 6. Число зубцов ротора 2 р = 4.

148. Дуга полюса статора /Зс = 30°. Дуга полюса ротора (3 = 32°. Ширина зубца статора

149. Ъ2С =Исд -втСРс /2) = 0.05-8^(15°) = 0.013 м.1. Ширина паза статора1. Ьк =Н±^0.013 = 0.0132 м.1. Ширина зубца ротора

150. Ь2р =Ир -бшСР^/2) = 0.049■зт(16°) = 0.0135 м.1. Ширина паза ротораяг-£>„ 3 14-0 049

151. Ьт=-Р--Ь„в= ' -0.0135 = 0.025 м.пр ^ 41. Высота ярмакя = 0.5 • Ъгр = 0.6 ■ 0.0135 = 0.008 м. Бяс = £>с -2-Ня =0.1-0.016 = 0.084 м.1. Высота зубца статора2 21. Площадь паза5п =^—{р2яс 02с5) = ^(0.0842 - 0.052)= 0.00060 м2. 4-гс 4-6 '

152. Высота зубца ротора к = 0.015м.

153. Расчет числа витков фазных катушек ВИД

154. Полная электрическая мощность двигателя1. Р 400 =-аш-=-= 879.12 ВА.ыьфном-'Пнш 0.7-0.651. Номинальный ток= 879Л2 = 29д^нам и 300нам ^

155. Расчетная частота выходных напряжений трехфазного полумостового преобразователя определяется по выражениюи „-ли=где Щ- число витков в фазной обмотке ВИД, Вст- магнитная индукция в зазоре, к3 = 0.92.

156. Тогда требуемое число витков фазы ВИДи„-ли' Ва ' $пол. ст ' ^з

157. Диаметр изолированного провода фазной обмотки200 Гц.300 Вит.аиз,ф4./ 4-29+ 43 = , 1-^г + 0.05 = 0.72 мм.лг-7 V 3.14-8

158. Рассчитаем число витков обмотки управления1. Жф = 300 •упиф-ли300.10- = 5

159. Необходимый ток базы транзистора в режиме переключения равен1б = 1.2^ = 1.2— = 0.23 А. В ■ 15гшт 1

160. Диаметр изолированного провода обмотки управлениягиз,уп4'г'б'д0"+0.05 = .1^^ + 0.05 = 0.24 мм.л:-; V 3.14-8

161. Проверяем будет ли двигатель с рассчитанным числом витков фазных катушек соответствовать заданной мощности на валу 144.

162. Воспользовавшись исходными данными, определяем средний момент на валу машиныи н.м.<-»„.„ л-пном 3.14-3000

163. Среднее азимутальное усилие на один зубец2.М , 1.31. КзсР =-^=—^ = 26.53 Н.р Dpom 49 -10

164. Соотношение между Fœ max и амплитудой МДС катушки задается формулой 8.1. F = Iw =1. F 8где I амплитуда тока;м> число витков катушки.

165. Действующее значение тока фазы зависит от скважности и формы тока. Для токов близких к прямоугольным в двигателях конфигурации 6/4 и 8/6 соотношение между значением действующего тока ИД и его максимальным значением 8.= ( л/2 -5- 2 )1д.

166. Число витков катушки, необходимое для создание рассчитанного азимутального усилия на валу и заданного момента1\| /-//0 1.7-2.9 V 0.06-1.256-Ю-6 Фазная обмотка ВИД состоит из двух сосредоточенных катушек. Общее число витков обмотки ВИД равно 300.

167. Числа витков рассчитанные для создания необходимой мощности на валу и требуемой частоты вращения двигателя совпадают. Принимаем окончательно число витков фазной обмотки 300.

168. Геометрия статора и ротора ВИД1. Статор ВИД