Фаран Айман Шукрі. Шляхи покращення робочих характеристик вентильних двигунів середньої і великої потужності

brief description

Фаран Айман Шукрі. Шляхи покращення робочих характеристик вентильних двигунів середньої і великої потужності: дисертація канд. техн. наук: 05.09.01 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2003

Фаран Айман Шукрі. Шляхи покращення робочих характеристик вентильних двигунів середньої і великої потужності.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.09.01 - електричні машини і апарати. - Національний технічний університет Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2003.
Дисертація присвячена розробці поліпшених вентильних двигунів (ВД) середньої і великої потужності на основі аналізу режимів їхньої роботи з використанням засобів математичного і цифрового моделювання.
Проведено комплексне дослідження електромагнітних і електромеханічних процесів у ВД середній і великій потужності і визначено шляхи з поліпшення їхніх робочих властивостей та експлуатаційних характеристик.
Одержали подальшого розвитку математична модель і алгоритм розрахунку з дослідження режимів роботи ВД різного виконання.
Запропоновано теоретичний підхід до вибору раціональних параметрів, режимів роботи, схемних і конструктивних рішень ВД середньої і великої потужності.
Одержана удосконалена методика розрахунку додаткових втрат у ВД з урахуванням аналізу гармонійних складових МРС.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в комплексному дослідженні електромагнітних і електромеханічних процесів засобами математичного і цифрового моделювання у ВД середньої і великої потужності різних типів й з різними системами живлення і що дозволяє поліпшити робочих властивості і експлуатаційні характеристики цих двигунів. Найбільш значні результати, що отримані, полягають у наступному.

Проведений аналіз можливих виконань ВД середньої і великої потужності показав, що найбільш прийнятними є варіанти з виконавчим двигуном у вигляді синхронної машини і з перетворювачем у виді циклоконвертера чи з явною ланкою постійного струму. При цьому найбільш ефективним способом математичного моделювання таких машин є методи дослідження з застосуванням миттєвих значень змінних, що дозволяє з високим ступенем адекватності описати процеси в окремих елементах системи і взаємозв'язки між ними.
Освоєна й набула подальшого розвитку математична модель ВД, яка представлена сукупністю декількох самостійних блоків, об'єднаних формально-логічними зв'язками, причому ця модель реалізована у вигляді програмного комплексу.
Показано, що при аналізі режимів роботи ВД ПС із природною комутацією тиристорів інвертора необхідно враховувати реальну форму кривої струму джерела живлення, активний опір якірної обмотки СМ, насичення магнитопроводу, пульсації в кривій струму.
Визначено основні фактори, що забезпечують успішний пуск ВД ПС при попередньому розгоні і від регульованого джерела струму.
Оцінено особливості роботи СМ із перетворювачем у системі ВД із позицій визначення додаткових втрат і пульсацій електромагнітного моменту.
Проведено аналіз гармонійного складу МРС і поля в повітряному проміжку при трьох- і шестифазному виконанні обмотки якоря СМ при живленні від тиристорного перетворювача. Зроблено класифікацію додаткових втрат у ВД середньої і великої потужності.
Показано, що традиційна заміна реальної форми кривої фазного струму на трапецоїдну у ВД не завжди коректна при дослідженні додаткових втрат.
Проведено порівняльний аналіз додаткових втрат у ВД3 і ВД6 і дано рекомендації що до вибору раціональних параметрів конструкції обмоток СМ із точки зору зменшення додаткових втрат і пульсацій електромагнітного моменту ВД.
Виконано широке коло досліджень стаціонарних і перехідних режимів роботи ВД змінного струму 4-х виконань, що зустрічаються найбільш часто; це дозволило сформулювати рекомендації з вибору ефективних схемних рішень і режимів роботи розглянутих машин.
Аналіз стаціонарних режимів роботи показав, що більшу перевантажувальну здатність мають ВД із БПЧ, у яких при переході до змішаної комутації може бути досягнута її дворазова величина. При цьому основним параметром, здатним істотно збільшить перевантажувальну здатність, є збільшення відношення частоти змінної напруги джерела живлення до частоти обертання ротора СМ у номінальному режимі.
Аналіз перехідних режимів роботи показав істотну відмінність пускових характеристик ВД із БПЧ і ЯЛПС. Зокрема, час розвантажування першого в два рази менше другого при рівності величин максимального електромагнітного моменту. Визначеною перевагою ВД із ЯЛПС можна вважати відсутність впливу частоти джерела живлення на показники пуску.
Основною відмінністю ВД3 і ВД6 є істотна перевага останнього з зменшення величини пульсацій електромагнітного моменту в окремих випадках до трьох разів. При цьому їхні динамічні показники практично однакові.
Коректність запропонованих методик і отриманих результатів розрахунку ВД різного виконання середньої і великої потужності підтверджується проведеними експериментальними дослідженнями, а також збігом з аналогічними результатами, приведеними в публікаціях інших авторів.
Результати роботи використовуються при розробці ВД у ВАТ «Електромашина», що підтверджується відповідним актом впровадження.