автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Методы и средства повышения коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока

На правах рукописи

ИГНАТЬЕВ Василий Александрович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ КОММУТАЦИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ КОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Специальность 05.09.01 -Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 2003

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» на кафедре «Электромеханика и нетрадиционная энергетика»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор АБАКУМОВ Александр Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КОСТЫРЕВ Михаил Леонидович

кандидат технических наук, доцент ТРОШИН Валентин Васильевич

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие НИИ «Электромаш», г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится «.

2003 г. в час.

на заседании диссертационного совета Д 212.217/04 в Государственном Образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская 244, ауд. 200.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Самарский государственный технический университет, Главный корпус, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического универсшета по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, 18.

Автореферат разослан октября 2003 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212. 217. 04

к.т.н. доцент

А.А. Галимова

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В условиях возрождения отечественной промышленности значительно возрастают требования к уровню технологической подготовки производства. Наряду с необходимостью качественного преобразования структуры производства, использования эффективных технологий остро стоит проблема обеспечения качественных показателей производимых изделий на стадии их проектирования.

Задаче существенного повышения единичных мощностей машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, материалоемкости, энергопотребления и снижении стоимости на единицу конечного полезного эффекта отвечает одно из направлений современного электромашиностроения по созданию машин постоянного тока (МПТ), обеспечивающих требуемый диапазон регулирования (ДР) частоты вращения, как при постоянной мощности, так и при постоянном моменте. Однако на протяжении всего существования коллекторных МПТ одной из основных проблем, сдерживающей решение этой задачи, была и остается проблема обеспечения коммутационной устойчивости, которая существенно ухудшается в верхней части ДР (при регулировании частоты вращения ослаблением магнитного потока). С увеличением частоты вращения ослаблением поля область безыскровой работы (ОБР) МПТ интенсивно сужается, ее средняя линия смещается в область отпитки добавочных полюсов (ДП). Настроить ДП в этом случае на удовлетворительную коммутацию во всем ДР и нагрузки в процессе изготовления МПТ изменением числа витков ДП и зазора во многих случаях не представляется возможным.

Коммутационная устойчивость МПТ, ее регулировочные свойства и надежность характеризуются большим числом взаимосвязанных факторов, что определило значительное количество существующих методов и средств улучшения коммутации. Однако общего удовлетворительного решения проблемы коммутационной устойчивости, охватывающего всю совокупность явлений, связанных с процессом коммутации (ПК), пока не найдено, что определяет необходимость последующего (после изготовления) экспериментального уточнения коммутационных параметров. Трудности наладки коммутации, связанные с несовершенством ее расчета, усугубляются технологическими дефектами.

Одним из эффективных способов .повышения коммутационной

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ОЭ МО

устойчивости признано автоматическое регулирование ПК за счет управления потоком ДП. Однако ряд вопросов в этой области остаются до настоящего времени открытыми, в частности, недостаточно исследован ПК как объект управления, отсутствуют отработанные методики проектирования САУ ПК. Эти обстоятельства ограничивают функциональные возможности существующих систем управления, особенно в условиях изменения режима работы МПТ и параметров коммутируемого контура. В связи с этим необходима дальнейшая разработка, с одной стороны, методов оценки характера коммутации и способов повышения коммутационной устойчивости, с другой -систем управления и устройств, обеспечивающих достижение требуемых показателей качества ПК в установившихся и переходных режимах работы МПТ.

Таким образом, в условиях непрерывного роста требований, предъявляемых к электроприводам, стремлении к оптимизации их характеристик при интенсивной эксплуатации, проблема обеспечения коммутационной устойчивости МПТ в широком ДР частоты вращения, в том числе и ослаблением поля, является актуальной.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является повышение коммутационной устойчивости серийных МПТ на базе исследования магнитных полей МПТ, разработки математических моделей (ММ), методик проектирования систем управления и создание устройств, обеспечивающих автоматическую настройку ПК в статических и динамических режимах работы.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

-разработать аналитическую и численную ММ для расчета магнитных полей магнитоэлектрической (МЭ) МПТ;

-провести аналитическое и экспериментальное исследование ПК для двух вариантов конструктивного исполнения МПТ: с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением;

-разработать модель ПК как объекта управления (ОУ), функционально-ориентированную на активное управление процессом коммутации;

- провести экспериментальные исследования адекватности разработанных ММ;

-разработать методику проектирования систем автоматического управления (САУ) процессом коммутации;

-разработать конкретные варианты системы управления ПК;

.■и »:

-провести оценку эффективности и областей рационального использования конкретных систем управления ПК для серийных МПТ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных задач использовались основные положения теории электрических машин, теории автоматического управления, методы синтеза систем управления, аппарат преобразований Лапласа и Фурье, современные методы исследования и расчета магнитных полей в электрических машинах и Др.

Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований выполнялась с привлечением методов идентификации и сопоставительного анализа.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Разработаны аналитическая и численная модели для МЭ МПТ, позволяющие на базе дифференциальных уравнений Максвелла рассчитать результирующее магнитное поле в МПТ, обусловленное совместным действием постоянных магнитов и тока в обмотках якоря и добавочных полюсов.

2. Разработана ММ ПК как объекта управления, учитывающая влияние изменения момента нагрузки, угловой скорости и характер протекания электромагнитных и электромеханических процессов в МПТ.

3. Обоснована методика проектирования САУ ПК, учитывающая требования к показателям качества управления в условиях действия детерминированных возмущений.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

РАБОТЫ.

1. Использование разработанной аналитической модели для МЭ МПТ обеспечивает повышение расчетной точности за счет учета большего числа гармоник вектора намагниченности, падения напряжения на отдельных участках магнитной цепи, различной анизотропии магнитной проницаемости зубцово-пазового слоя якоря. Разработанная численная модель позволяет учесть закономерности распределения индукции в зоне коммутации. На основе проведенных исследований даны рекомендации по конструктивному совершенствованию МПТ.

2. Полученная ММ ПК позволяет выявить основные закономерности, связывающие коммутационную устойчивость и характер про-

хекания электромагнитных и электромеханических процессов в МПТ с входными неременными ОУ и параметрами машин с различными системами возбуждения. Установленные взаимосвязи позволяют обоснованно задавать указанные параметры в процессе автоматизированного проектирования коллекторных МП Г и САУ 11К.

3. На основе аналитических и экспериментальных исследований ПК машин серии 4ПМ разработаны рекомендации по их конструктивному совершенствованию с целью улучшения процесса коммутации.

4. Реализована САУ ПК, обеспечивающая точную и стабильную настройку ПК на середину ОБР в установившихся и переходных режимах работы МПТ. Включение разработанных САУ в состав электроприводов производственных механизмов, требующих регулирования частоты вращения, позволяет расширить диапазон регулирования, снизить энергопотребление, повысить срок службы МПТ.

Результаты исследований используются на предприятии ОАО «Псковэлектромаш» в процессе серийного производства коллекторных МПТ на базе фрагмен та гибкой производственной системы.

АППРОБАЦ11Я РАБОТЫ. Результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на Всероссийских, зональных и вузовских конференциях, совещаниях и семинарах, в т.ч. международной конференции «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте» (Самара, 1999); Всероссийской конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного пока» (Омск, 1993 и 1996 г.г.).

публикации. По результатам исследований опубликовано 12 работ, в том числе патент РФ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Аналитическая и численная ММ магнитного поля магнитоэлектрической МПТ с современными высококоэрцитивными постоянными магнитами.

2. Результаты аналитического и экспериментального исследования ПК машин с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением.

3. Математическая модель процесса коммутации и методика проектирования САУ, учитывающая требования к показателям качества управления* ПК в установившихся и переходных режимах работы МПТ.

4. Структуры конкретных САУ и результаты экспериментальных исследований САУ процессом коммутации МПТ серии 4ПМ. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 162 страницах машинописного текста, списка использованных источников из 185 наименований, 3 приложений и содержит 62 рисунка и 2 таблицы. Общий объем работы 225 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ содержит изложение в краткой форме актуальности исследования, научной новизны, практической значимости диссертационной работы, перечень задач, решаемых в диссертации, и основных положений, выносимых на защиту.

В первой главе «СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ» на основе аналитического обзора сформированы задачи исследования.

В процессе проектирования, изготовления и настройки кол-' лекторных МПТ одной из основных является задача обеспечения коммутационной устойчивости. Большой вклад в решение комплекса вопросов повышения коммутационной устойчивости МПТ внесли: О.Г.Вегнер, С.Б.Юдицкий, М.Ф.Карасев, В.П.Толкунов, В.В.Прусс-Жуковский, А.И.Скороспешкин, Б.В.Сидельников, Е.М.Синельников, В.Е.Скобелев, В.В.Фетисов, В.А.Яковенко, И.К.Севрюгин В.Н.Антипов, Г.С.Рогачевская, Ю.П.Галишников, И.Б.Битюцкий и другие ученые. Дальнейшие исследования должны углублять основополагающие результаты, достигнутые указанными авторами, и развиваться в направлениях, связанных, прежде всего, с оценкой факторов, определяющих коммутационную устойчивость в их совокупности, разработкой и внедрением в проектную практику и промышленное производство наиболее эффективных способов и средств ее повышения. Наличие по возможности более полной информация о магнитном поле, существующем в электрической машине, является необходимым условием для качественного решения, как задач её проектирования, так и ряда прикладных задач, связанных с анализом разнообразных физических явлений, происходящих в работающей машине, в частности, исследованием процесса коммутации.

Эффективным направлением развития коллекторных МПТ является переход с электромагнитного возбуждения на возбуждение от

высококоэрцитивных специальных постоянных магнитов (ВКСПМ), что позволяет улучшить масса-габаритные и энергетические показатели машины. Из числа известных марок ВКСПМ перспективными для применения в коллекторных МПТ являются самарий-кобальтовые ( типа 8тСо5 или Бт1Со11) и, особенно, неодим-железо-боровые (ШРеВ ) постоянные магниты.

Проведенный обзор современных методов исследования и расчета магнитных полей в МПТ показал, что ряд вопросов в этой области остаются открытыми. Традиционные инженерные методики расчета магнитных цепей МПТ с возбуждением от постоянных магнитов, основанные на использовании интегральных параметров магнитного поля (магнитный поток, МДС, магнитные сопротивления и т.д.), не обеспечивают требуемую в настоящее время точность расчета магнитного поля, особенно применительно к, так называемым, высоко-использованным (с высоким насыщением магнитопроводов) машинам. В связи с этим необходимо разработать ММ, позволяющие повысить точность расчета магнитного поля МПТ с магнитоэлектрическим возбуждением. Кроме того, несмотря на значительно возросшие вычислительные возможности современных малых и персональных ЭВМ, актуальной остается задача разработки ММ, которые позволяли бы быстро и оперативно произвести предварительный анализ основного магнитного поля. С помощью таких аналитических ММ можно ввести необходимые поправки в целый ряд используемых в традиционных инженерных методиках проектирования интегральных показателей, характеризующих распределение магнитного поля в МПТ рассматриваемого конструктивного исполнения.

Анализ литературных источников, посвященных исследованию процесса коммутации МПТ, показал, что задача разработки новых методов и средств аналитического и экспериментального исследования коммутационной устойчивости, особенно применительно к новой серии машин 4ПМ, отличающихся существенными конструктивными особенностями, остается актуальной.

В известных работах установлена возможность и эффективность автоматического регулирования коммутирующего потока ДП как средства повышения коммутационной устойчивости коллекторных машин в требуемом ДР частоты вращения, особенно ослаблением поля. В то же время, ряд вопросов, связанных с математическим описанием ПК и методикой проектирования САУ процессом коммутации, до настоящего времени не получил достаточно полного решения, что

не позволяет реализовать потенциальные возможности совершенствования ПК. •

На основании изложенного была сформулирована цель диссертации и конкретизированы задачи исследования.

Второй раздел «ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В МПТ С МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ» посвящен разработке ММ, позволяющих рассчитать магнитное поле в МПТ в варианте конструктивного исполнения индуктора с возбуждением от ВКСПМ.

Для получения аналитического решения системы дифференциальных уравнений Максвелла для основного магнитного поля, возбуждаемого в коллекторных МПТ ВКСПМ, использовалась система упрощающих допущений. Часть из них традиционно принимается при решении «полевых» задач подобного типа: предположение о плоско-параллельности или двумерности поля; упрощение геометрии границ раздела различных сред в области существования поля; ограничение внешних размеров области существования поля внешней поверхностью станины; идеализация магнитных свойств материала, заключающаяся в линеаризации характеристик намагничивания и т.д.. Другая часть допущений введена в работе дополнительно: пространство, занятое якорем, подразделено на две подобласти - ярмо сердечника якоря, рассматриваемое как изотропная среда, и зубцово-пазовая зона, рассматриваемая как анизотропная среда; объединены части пространства, занятого собственно материалом постоянных магнитов, и части пространства, занятого воздухом в межполюсных окнах в единую «намагниченную» среду; постоянные магниты приняты равномерно намагниченными по всему их объему, а их боковая грань предполагается ориентированной по радиусу как в случае практической реализации полюса из одного сплошного магнита, так и в случае использования составного полюса, собранного из нескольких магнитов-модулей и т.п.

Для получения аналитических выражений, позволяющих рассчитать дифференциальные параметры основного магнитного поля, возбуждаемого в МПТ ВКСПМ (скалярный (рм и векторный

А2 магнитные потенциалы; радиальная Вг и тангенциальная Ва составляющие вектора индукции, а также радиальная Н т и тангенциальная На составляющие вектора напряженности), радиальная

Мг и тангенциальная Ма составляющие вектора намагниченности раскладывались в усеченный ряд Фурье вида:

к мах к мах

Мг « Мгк соякра-, Ма « 2^Мак ^ткра, (1) к=1 к=1 где к - порядковый номер учитываемой гармоники, являющийся всегда целым нечетным числом в соответствии с присущей электрическим машинам симметрии, так называемого, первого и третьего рода; к мах ' максимальный номер учитываемой гармоники; Мгк и Мак-

амплшуды к - х гармоник, соответственно, радиальной и тангенциальной составляющих вектора намагниченности; р - число пар полюсов машины; а - угловая координата, отсчет которой ведется от оси магнита «южной» полярности.

В диссертации установлен порядок величины кмах, обеспечивающей приемлемую точность расчетов, и приводятся расчетные выражения для Мгк и Мак для трех вариантов конструктивного исполнения индуктора: полюс составлен из одного, из двух и из трех магнитов-модулей. При этом рассмотрены два варианта пространственной ориентации вектора намагниченности: радиальное, что как показывают расчеты по разработанной ММ, является наиболее целесообразным, и намагничивание вдоль оси, параллельной оси магнита-модуля. В частности, в простейшем для математического описания и оптимальном, по соображениям получения минимума пульсаций момента и максимума полезной мощности варианте, когда полюс составлен из одного магнита-модуля, намагниченного в радиальном направлении:

4

Мгк =

М

0, (2)

як

где |М - модуль вектора намагниченности; вм - угловой размер полюса (магнита).

Расчет дифференциальных параметров основного магнитного поля (<рм и А,; Вг и Ва; Нг и На ) в рамках разработанной аналитической ММ ведется так же суммированием по отдельным гармони-

кам по формулам аналогичным (1). В частности, для любой точки на некоторой цилиндрической поверхности в пределах рабочего воздушного зазора радиальную составляющую индукции можно рассчитать по формуле:

3 ^мах 3

В г « ^ Brk coskpa, (3)

к=1

где верхний индекс 3 обозначает номер кусочно-однородной среды в области расчета поля (в данном случае это рабочий воздушный зазор); 3

Вгк- амплитуда к - той гармоники радиальной составляющей индукции в среде № 3, которая в свою очередь рассчитывается по формуле:

Вгк =--мкр[1к r-f-Л -Ik (4)

г К4 г

где г - радиус рассматриваемой цилиндрической поверхности; R3 и /?4 - радиусы цилиндрических поверхностей, соответственно, эквивалентной гладкой поверхности сердечника якоря и расточки полюсов

3

(магнитов); ¡л - магнитная проницаемость среды №3 (равна магнитной

_7 зз

проницаемости вакуума /леак = 4 • я* • 10 Гн/ м); а к и Ьк- расчетные коэффициенты для среды № 3. Развернутые расчетные выражения для этих коэффициентов и для аналогичных коэффициентах в остальных выделенных средах, определяемые из граничных условий, приведены в диссертации. На рис.1 показана кривая распределения на протяжении половины полюсного деления радиальной составляющей индукции основного магнитного поля, возбуждаемого ВКСПМ в Mill' с размерами, соответствующими одному из детально просчитанных в ходе электромагнитного расчета вариантов. При этом кривая 1 соответствует намагничиванию магнитов в радиальном направлении, а кривая 2- в направлении, параллельном оси полюса (полюс составлен из одного магнита-модуля).

Анализ этих кривых убедительно свидетельствует о целесообразности намагничивания магнитов в радиальном направлении: при этом возрастают как амплитуда индукции в рабочем зазоре, так и рабочий магнитный поток полюса; снижается проникновение основного поля в зону коммутации.

В диссертации приведены также и другие результаты расчета магнитного поля, на основании анализа которых выработаны рекомендации по проектированию МПТ с возбуждением от ВКСПМ, позволяющие обоснованно выбрать расчетный коэффициент полюсного перекрытия и коэффициент рассеяния постоянных магнитов сгм,

а также оценить амплитуду индукции (радиальная составляющая), обеспечиваемую магнитами с заданной маркой и размерами.

Распределение радиальной составляющей индукции на наружной цилинд-

О 8

В,

О в

0.4

О 2

О.О

рическои поверхности сердечника якоря:

Для теоретического исследования результирующего магнитного поля в МПТ с возбуждением от ВКСПМ, в частности, поля в зоне коммутации, обусловленного совместным действием постоянных магнитов и токов в обмотках якоря и добавочных полюсов, была разработана ММ, предполагающая численное решение системы дифференциальных уравнений Максвелла. В рамках этой модели обмотка якоря и катушки обмотки дополнительных полюсов с протекающим в них током заменяется бесконечно тонкими токовыми слоями с заданной поверхностной плотностью тока, распределенными, соответственно, на поверхности эквивалентного гладкого сердечника якоря и на боковой поверхности соответствующего сердечника добавочного

полюса. При этом, для облегчения практической реализации расчетов в основном сохранен ряд упрощающих допущений, принятых для аналитической ММ.

Результаты расчетов магнитного поля по разработанным ММ хорошо согласуются друг с другом и удовлетворительно совпадают с экспериментальными данными.

В третьем разделе «ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДПТ СЕРИИ 4ПМ» приведены результаты аналитического и экспериментального исследования процессов коммутации для различных конструктивных исполнений МПТ рассматриваемой серии.

Внедренные в производство МПТ новой серии 4ПМ обладают рядом конструктивных особенностей, обусловленных как требованиями производства (машинной технологии), так и требованиями, предъявляемыми к современным электроприводам: полностью шихтованный магнитопровод, неявнополюсное исполнение статора, уменьшенный воздушный зазор, использование компенсационной обмотки. Перечисленные особенности обусловили необходимость аналитического и экспериментального исследования коммутационной устойчивости рассматриваемой серии МПТ и разработки способов ее повышения в условиях широкого ДР частоты вращения, в том числе и ослаблением поля.

Система дифференциальных уравнений, описывающий ПК имеет

вид:

[М] * сс= П (5)

где [М] - квадратная матрица взаимоиндуктивностей между коммутируемыми секциями;

а - матрица-столбец производных токов коммутируемых секций;

П -матрица-столбец правых частей.

Все величины, входящие в (5), выражаются в относительных единицах. В качестве базовых принимаются ток параллельной ветви , индуктивность секции Ь и длительность ламельного периода

60

^ ~ ТУ '

Кхп

где К - число коллекторных пластин: п - частота вращения.

Ток секции, время, индуктивности и взаимоиндуктивности в относительных единицах определяются выражениями:

1а Т1

V = — = 1; 1.

Ь 1к I

При определении параметров системы (5) использовались апробированные многолетней практикой проектирования аналитические зависимости, отличающиеся методиками расчета коэффициента суммарной удельной магнитной проводимости Х^ь-

I = нУс1аыь (6)

где - число витков секции; 1а — расчетная длина якоря.

Коэффициент суммарной удельной магнитной проводимости определяется соотношением:

+ (7)

а

где Я-п , А,л, А.к - удельные проводимости пазового, лобового и корончатого потоков рассеяния; 1Л - длина лобовой части секции.

Выражение для определения взаимоиндуктивностей аналогично (6) и отличается только коэффициентом суммарной удельной проводимости Хм.

Матрица-столбец П состоит из ЭДС вращения, создаваемых в коммутируемой секции магнитными полями реакции якоря, ДП и проникающим в зону коммутации полем главных полюсов, падений напряжения на ее активном сопротивлении и в скользящем контакте.

Для учета магнитных полей в зоне коммутации использовались результаты, полученные в главе 2. Выражение для ЭДС, наводимой в коммутируемой секции, может быть представлено в виде одномерного степенного ряда, коэффициенты которого зависят от двух переменных /0 и /„:

Да,,х) = 2а,*х\ (8)

(=0

где а1 = 7,(/а,/„)", х* - координата расположения секции в относительных единицах.

Значения коэффициента а1 определялись для различных режимов оаботы оассматоиваемых МПТ.

При моделировании контакта без искрения использованы аппроксимированные усредненные динамические вольтамперные характеристики, определяемые в функции плотности тока. При описании контакта при искрении для учета изменения за период коммутационного цикла структуры матриц, входящих в (5), коммутационный цикл разбивался на N интервалов, в течение которых коммутируют одинаковые наборы секций. При этом для каждого интервала составлены матрицы [М] - взаимоиндуктивностей, и П - правых частей. С учетом собственной индуктивности коммутируемой секции ток в начале / - го интервала принимался равным току этой же секции в ^ конце (/-1) - го интервала. Исходя из того, что ПК имеет интервал

повторяемости, соответствующий времени перемещения якоря на один паз, и при этом соответствующие секции в следующем пазу коммутируют идентично, в качестве начальных условий для первого цикла приняты условия прямолинейной коммутации. Расчет проводился по интервалам повторяемости до достижения требуемого уровня сходимости, при этом полученные конечные значения предыдущего цикла расчета принимались в качестве начальных при расчете следующего интервала.

Для исследуемых МПТ с различными системами возбуждения разработаны схемы размещения коммутируемых секций по пазам, определены их параметры и рассчитаны кривые ПК. В итоге получена полная система уравнений ПК и разработана программа расчета, позволяющая автоматизировать процесс моделирования. В результате расчета построены кривые токов коммутируемых секций рассматриваемых МПТ с учетом и без учета процессов дугообразования для нижней и верхней границ ОБР.

Экспериментальные исследования проводились с помощью специально разработанного испытательного комплекса, позволяющего * фиксировать основные переменные, наиболее полно характеризую-

щие ПК, и оценить уровень коммутационной устойчивости исследуемых машин. Для решения поставленных задач произведено препарирование МПТ с электромагнитным возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов. Реализованная схема препарирования позволила для каждой точки верхней и нижней границ экспериментальных ОБР зафиксировать кривые изменения тока коммутируемых секций, соответствующие им падения напряжения в щеточном контакте, а также характер распределения магнитного поля на исследуемом участке магнитной цепи.

1ь

В результате анализа результатов экспериментальных исследований установлено, что в МПТ с возбуждением от постоянных магнитов наблюдается интенсивное проникновение поля главных полюсов в зону коммутации, что требует тщательной настройки щеток на геометрическую нейтраль после изготовления. Полученные ОБР рассматриваемых машин обладают значительной шириной, что свидетельствует о возможности настройки на безыскровую коммутацию, однако нелинейность верхней и нижней границ ОБР затрудняет такую настройку во всем диапазоне изменения нагрузок МПТ. Для обеспечения требуемого запаса коммутационной устойчивости МПТ серии 4ПМ различных конструктивных модификаций (явнополюсных и неявнопо-люсных, с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов) во всем диапазоне изменения нагрузок и частоты вращения целесообразно использование систем, обеспечивающих автоматическую настройку ПК. Результаты экспериментальных исследований подтверждают работоспособность математических моделей (магнитных полей и ПК), сформированных на основе методов аналитической идентификации.

В четвертом разделе "УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН" рассмотрены математическая модель ПК как объекта управления, принцип построения одноконтурной и многоконтурной САУ ПК, методика синтеза регуляторов.

Наиболее полное и эффективное подавление всего спектра возмущений, действующих на ПК в широкорегулируемых приводах, может быть достигнуто за счет активного управления коммутирующим потоком. При таком способе управления обмотку ДП подключают к выходу управляемого преобразователя (УП), что позволяет с помощью входного воздействия 17вх на входе УП изменять напряжение иуп на выходе УП, а, следовательно, управлять как значением, так и знаком тока подпитки /я обмотки ДП. В этом случае по обмотке ДП кроме тока якоря Iа протекает дополнительный ток - ток подпитки:

В процессе исследования ПК установлено, что в качестве выходной регулируемой координаты ОУ целесообразно принять добавочный ток коммутации Iщ-^ или величину небалансной ЭДС енв .

Основными возмущающими воздействиями на объект являются изме-

нение частоты вращения и величины статического момента на валу МПТ.

Зависимости еНБ (IIуп) и 1дт (иуп ) для различных значений

частоты вращения, наиболее полно характеризующие свойства ПК в установившихся режимах, получены экспериментально. По полученным экспериментальным данным найдены значения коэффициентов передачи ОУ по управляющему воздействию для приращений переменных

V _ ^вНБ _ тг у ,0ч

ЛОУ АТТ ОУ\ ОУ2 5 у")

где

к- - Ып - 1 • и

Л/IV1 __ — _ 5 i

LOyl in ~ D ' OV2 . T

Динамические свойства ПК как ОУ в общем случае описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений, приведенных в разделе 3.

Для последующего синтеза СЛУ структура ОУ представлена в виде двух динамических звеньев, первое из которых отражает взаимосвязь между током подпитки и выходным напряжением УП, а второе - между небалансной ЭДС и током подпитки. Полученные экспериментальные переходные характеристики первого звена близки к экспоненциальным, что позволяет рассматривать его как апериодическое звено. Установлено также, что инерционность второго звена значительно меньше инерционности первого, что позволяет считать второе звено пропорциональным и описать его свойства коэффициентом передачи. В результате описание ОУ принято в виде:

Woyi(p)= Ы"{Р) = Коу1 , (10)

&иуп(р) Т0У1р +1

W0y2{p) = ^f^ = Koyi, (11)

мп{р)

Woy (Р) = w0yx (p)Woy2 (р) = к°у ,

ТОУ\Р + 1

где р - оператор Лапласа.

Постоянная времени T0yi определяется индуктивностью и актив-

1м сопротивлением выходной це^и Т.'П и ДП:

т _ ^ уп ^ ьдп

* ОУ1 —

Куп + Кдп

Ее значение для конкретной МПТ уточнялось экспериментально.

Передаточная функция процесса коммутации относительно основного возмущения - статического тока якоря 1с получена в виде:

(р)=АеяАР)_ КОУ2 оуУИ) А1с(р) ТмТэр2+Тмр + \' где Тм, Тэ - электромеханическая и электромагнитная постоянные времени машины.

При выполнении соотношения Тм>4Тз, что имеет место для рассматриваемого типа МПТ, знаменатель рассматриваемой передаточной функции может быть приведен к виду:

шв (п\- К°У2

гуОУ\Р)~ /т, , 1Л/Т , 14 '

{Тхр + \){Тгр + \) где Г/, Т2 - эквивалентные постоянные времени машины.

Для рассматриваемого типа МПТ одна из эквивалентных постоянных, как правило, значительно меньше другой, что позволяет приближенно принять передаточную функцию объекта относительно возмущения в виде передаточной функции апериодического звена

Твр + \

где ТВ=Т) - постоянная времени объекта по возмущающему воздействию.

При проектировании САУ в качестве критерия качества переходного процесса по возмущающему воздействию принято максимальное динамическое отклонение регулируемой величины ет1, а задача оптимизации поставлена в виде задачи минимизации динамического "выброса" небалансной ЭДС

е„1-> тт.

В современных системах управления широко используются различные, так называемые, типовые настройки, обеспечивающие оптимизацию переходных процессов по управляющему воздействию в замкнутой системе по близким критериям. Каждой типовой настройке соответствует определенное расположение корней характеристического уравнения замкнутой системы.

При выбранной базовой постоянной времени Т0 типовая настройка задает параметры знаменателя передаточной функции замкнутой системы. С учетом полученного математического описания динамических свойств объекта проведены расчеты показателей качества переходных процессов по возмущающему воздействию для различных типовых настроек. Анализ полученных результатов показал, что при различных соотношениях Т^Т0 наилучшие результаты обеспечивает типовая настройка, соответствующая минимуму интеграла отклонения кривой переходного процесса.

Для выбранной настройки желаемая передаточная функция системы в разомкнутом состоянии приводится к виду:

&/■(/>) =---•

Г0/КГ0р + 1)

Выбранная настройка системы реализуется далее при синтезе корректирующих звеньев.

Задача проектирования САУ в динамике в случае ее выполнения по одноконтурной схеме, показанной на рис. 2, сводится к выбору регулятора ЭДС. Синтез регулятора выполнен с использованием аппарата передаточных функций.

Передаточная функция УУу„(р), отражающая динамические свойства управляемого тиристорного преобразователя, записана в виде:

^ул(Р)-

лиУ77(р)_ К.

У11

А иВх(Р) ТупР + 1

где Куп и Ту;7 - коэффициент передачи и постоянная времени управляемого преобразователя.

Датчик добавочного тока коммутации, динамические свойства которого отражены на структурной схеме передаточной функцией УУдэФ), имеет малую инерционность, что позволяет приближенно принять Игдэ(р)=Кдэ.

%р>

ЩлЩ

Рис.2

В результате использования процедур синтеза передаточная функция регулятора небалансной ЭДС получена в виде:

где Ти - постоянная времени интегрирования регулятора, равная

Ти ~ Туп Куп Коу Кдэ .

Полученная передаточная функция реализована с помощью пропорционально-интегрального регулятора на операционном усилителе.

С целью упрощения настройки САУ, обеспечения малой чувствительности к вариациям параметров ОУ, достижения высоких показателей качества процесса регулирования на базе вышеизложенного реализован также многоконтурный принцип построения САУ, и разработана методика синтеза регуляторов. Для управления ПК систему целесообразно выполнить в виде двухконтурной системы подчиненного регулирования координат (СПР), приняв ток подпитки Iп в качестве промежуточной координаты. Такая система содержит, дополнительно к элементам одноконтурной, регулятор тока подпитки и датчик тока подпитки.

В результате синтеза передаточная функция регулятора тока подпитки получена в виде типового пропорционально-интегрального регулятора:

КРТП{Р)=--г°у, + 1 -

2 Туп рКуп Коу\ К дгп

а передаточная функция регулятора небалансной ЭДС в виде интегрального регулятора:

ТигР

где постоянная времени интегрирования

т _ *ТУПК0У2КДЭ 1 иг ~ - •

ЛДТП

Упрощенная электрическая схема разработанной СПР приведена на рис.3. Экспериментальные исследования разработанной СПР проводились на МПТ серии 4ПМ, при этом регулируемая координата оценивалась косвенно по величине напряжения, снимаемого со вспомогательных щеток (ДЭ).

КР1

Рис. 3

Результаты обработки кривых переходных процессов, полученных при скачкообразном изменении возмущающих воздействий, достаточно хорошо согласуются с оценками качества управления, полученными аналитически. В частности, при наиболее неблагоприятных возмущениях максимальное отклонение стабилизируемой координаты в динамике не превышает 20% от половины интервала граничных значений ОБР.

Эффективность использования разработанной САУ с точки зрения повышения коммутационной устойчивости и обеспечения точной и стабильной автоматической настройки на середину ОБР при изменении режимов работы МПТ и параметров коммутируемого контура подтверждается результатами промышленных испытаний на серийных образцах современных МПТ. Использование активных устройств управления ПК в широкорегулируемых приводах представляется вполне оправданным и в конструктивном плане, поскольку такие привода уже содержат электронные блоки управления, обеспечивающие регулирование частоты вращения, и активное устройство улучшения коммутации может быть выполнено в виде отдельного узла в составе комплектного привода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены научно-обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение актуальной задачи в области электромеханики. Основным результатом диссертационной работы является разработка методов и средств повышения коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока.

Существенные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Разработаны аналитическая и численная модели для магнитоэлектрической МПТ, позволяющие рассчитать результирующее магнитное поле.

2. На основе аналитических и экспериментальных исследований ПК машин серии 4ПМ разработаны рекомендации по их конструктивному совершенствованию с целью улучшения процесса коммутации

3. Разработана ММ ПК как объекта управления, и определены ее параметры для МПТ серии 4ПМ. Обоснована методика проектирования САУ процессом коммутации, учитывающая требования к показателям качества управления.

4. Реализована САУ, обеспечивающая точную и стабильную настройку ПК на середину ОБР в установившихся и переходных режимах работы МПТ.

5. Результаты исследований используются на предприятии ОАО «Псковэлектромаш» в процессе серийного производства коллекторных МПТ на базе фрагмента гибкой производственной системы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Игнатьев В.А., Чеботков Э.Г. Оценка коммутационной устойчивости машин постоянного тока серии 4П / Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока: Тез. докл. VII науч.- техн. конф. - Омск, 1993. - С. 127 - 128.

2. Игнатьев В.А., Елшанский H.A., Антропов В.Е. Система управления процессом коммутации коллекторных машин постоянного тока в составе типового электропривода / Современные тенденции в развитии и кон~юуировании коллекторных машин постоянного тока: Тез. докл. VII на 'ч,-техн. конф. - Омск, 1993.-С.126-127.

3. Игнит^ев В.А., Тищенко O.A., Мифтахов М.Т и др. Пример

расчета электродвигателя с гладким якорем и возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов / Деп. в Информэлектро. № 26 - 1992. Опубл. 1992 г., №9, С. 60.

4. Игнатьев В.А., Чеботков Э.Г, Г&ляп Э-Т. Модернизированные двигатели постоянного тока серии 4ИМ // Современные проблемы энергетики, электромеханики и электротехнологии. 4.2. Электромеханика и электротехнология: /Вестник Уральского техн. ун-та - Екатеринбург, 1995. - С. 97 - 98.

5. Игнатьев В.А., Кочетков В.П., Мифтахов М.Т. Аналитическое исследование основного магнитного гюлч р машине постоянного тока с возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов / Деп. в Информэлектро, №9 - 1995. Опубл. 17. 07.1995 г.

6.Игнатьев В.А., Скороспешкин А.И., Тарановский В.В. Геометрические особенности обмоток машин постоянного тока и автоматизация процесса построения математической модели на ЭВМ. // Вестник УГГУ У1Ш, Ькатеринбург, 2000.

7. Игнатьев В.А.. Кочетков В.П., Мифтахов М.Т. Выбор геометрических размеров индуктора двигателя постоянного тока малой мощности с зубцово - пазовым якорем и возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов на основе моделирования основного магнитного поля // Электрические машины общего и специального назначения: Межвуз.сб. науч. тр. - Омск, 1996. - С. 28 - 34.

8. Игнатьев В.А., Абакумов A.M., Елшанский H.A. Управление процессом коммутации коллекторных электрических машин // Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте: Сб. науч. тр. международной науч. техн. конф. - Самара, 1999. - С. 144-145.

9. Игнатьев В.А., Абакумов A.M., Елшанский H.A. Автоматическое управление коммутацией электрических машин // Вестник Сам-ГТУ-вып. 13, серия «Технические науки», Самара, 2001. - С. 5 -11.

10. Игнатьев В.А., Чеботков Э.Г., Галян Э.Т., Кочетков О.В. Коммутационная устойчивость коллекторных машин постоянного тока / Деп. в Информэлектро, №5 - 1998. Опубл. 16. 06. 1998 г.

11. Патент 2119223 Россия. МПК 6 Н 02 К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин / В.А.Игнатьев, А.М.Абакумов, Н.А.Елшанский и др. №94028827/09; Заявлено 01.08.94; Опубл. 20.09.98, Бюл. №26.

12. Игнатьев В.А., Семенов О.С., Мифтахов М.Т., Латышев Д.А. Исследование распределения плоскопараллельного магнитного поля в

сердечнике гладкого якоря/ Деп. в Информэлектро, ,№2-эт 2001. 0публ.08.08.2001 г.

Соискатель

..X..................В.А. Игнатьев

Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета Д.212.217.04(протокол № 6 от 25 июня 2003 г.)

Заказ №1461. Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе.

Самарский государственный технический университет

Отдел типографии и оперативной печати

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

»17 195

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ОБОСНОВАНИЕ

НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Коммутационная устойчивость машин постоянного тока при регулировании частоты вращения.

1.2. Методы и средства повышения коммутационной устойчивости МПТ.

1.3. Анализ переменных, характеризующих процесс коммутации как объект управления. Системы автоматического управления, предназначенные для повышения коммутационной устойчивости коллекторных МПТ.

1.4. Краткий обзор методов исследования и расчета магнитного поля в электрических машинах.

1.5.Математическое моделирование процесса коммутации.

1.6. Выводы. Задачи исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО

ПОЛЯ В МЭ МПТ.

2.1. Аналитическое исследование основного магнитного поля МЭ МПТ, возбуждаемого высококоэрцитивными постоянными магнитами.

2.2. Выводы.

2.3. Численный анализ результирующего магнитного поля МЭ МПТ.

2.4. Выводы.

Глава 3.ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

МОДЕРНИЗИРОВАННЫХ МПТ СЕРИИ 4ПМ.

3.1. Анализ работы машин постоянного тока с учетом коммутации.

3.2. Экспериментальная установка для исследования опытных образцов МПТ серии 4ПМ.

3.3. Экспериментальное исследование опытных образцов МПТ серии 4ПМ.

3.4. Выводы.

3.5. Моделирование процесса коммутации.

3.6. Выводы.

Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ КОММУТАЦИИ

КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.

4.1. Методы управления процессом коммутации.

4.2. Исследование процесса коммутации коллекторных электрических машин как объекта управления.

4.3. Выбор показателя качества регулирования. Обоснование желаемой настройки системы.

4.4. Методика проектирования систем автоматического управления щ процессом коммутации коллекторных электрических машин.

4.5. Экспериментальные исследования систем автоматического управления процессом коммутации.

4.6. Выводы.

В условиях возрождения отечественной промышленности значительно возрастают требования к уровню качественных показателей производимых изделий. Наряду с необходимостью преобразования структуры производства, использования эффективных технологий остро стоит проблема обеспечения требуемых выходных характеристик производимых изделий на стадии их проектирования.

Задаче повышения единичных мощностей машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, материалоемкости, энергопотребления и снижении стоимости на единицу конечного полезного эффекта отвечает одно из направлений современного электромашиностроения по созданию машин постоянного тока (МПТ). Коллекторные МПТ, обладающие хорошими регулировочными свойствами, широко используются в электроприводах промышленных установок и механизмов, требующих регулирования частоты вращения как при постоянном моменте, так и при постоянной мощности. Можно утверждать, что в традиционных областях применения позиции МПТ сохраняют стабильную устойчивость. К этим областям во всем мире относятся такие ключевые отрасли как металлургия и горнодобывающая промышленность, станкостроение и металлообработка, электрифицированный транспорт. Создаются не только машины предельной мощности, но и совершенствуются коллекторные МПТ малой и средней мощности.

Однако на протяжении всего существования коллекторных МПТ главной проблемой, сдерживающей решение этой задачи, остается проблема обеспечения коммутационной устойчивости в требуемом диапазоне регулирования (ДР) частоты вращения. С увеличением частоты вращения область безыскровой работы (ОБР) МПТ интенсивно сужается, ее средняя линия смещается относительно оси абсцисс. Настроить МПТ в этом случае на удовлетворительную коммутацию во всем ДР частоты вращения и нагрузки в процессе изготовления изменением числа витков добавочных полюсов (ДП) и зазора не представляется возможным.

Коммутационная устойчивость МПТ, ее регулировочные свойства и надежность характеризуются большим числом взаимосвязанных факторов, определяющих количество и качество существующих методов и средств улучшения коммутации / 77/. Однако общего удовлетворительного решения проблемы повышения коммутационной устойчивости, охватывающего всю совокупность явлений, связанных с процессом коммутации (ПК), пока нет. Практические методы проектирования МПТ базируются в основном на необходимости последующего (после изготовления) экспериментального уточнения коммутационных параметров. Трудности наладки коммутации, связанные с несовершенством ее расчета, усугубляются технологическими дефектами.

Одним из эффективных средств повышения коммутационной устойчивости коллекторных МПТ признано автоматическое регулирование потока ДП /17,92/. В настоящее время известен широкий спектр способов и схемных решений, предложенных отечественными и зарубежными авторами, однако недостаточно обоснованное ранжирование основных факторов, допущения в оценке их совокупности, несовершенство технических решений существенно ограничивает функциональные возможности известных устройств и систем управления, особенно в условиях изменения режима работы МПТ и параметров коммутируемого контура.

В этой связи очевидна необходимость дальнейших исследований, с одной стороны, способов повышения коммутационной устойчивости, с другой — устройств и систем управления (САУ), обеспечивающих достижение требуемых показателей качества ПК в статических и динамических режимах работы МПТ.

Таким образом, в условиях непрерывного роста требований, предъявляемых к электроприводам, стремлении к оптимизации их характеристик при интенсивной эксплуатации проблема обеспечения коммутационной устойчивости МПТ в требуемом ДР частоты вращения и нагрузки актуальна и является основной задачей диссертационной работы.

Основные результаты работы получены и использованы в ходе выполнения в 1992 - 2003 г.г. плановых НИР и договоров о творческом сотрудничестве между СамГТУ и ОАО «Псковэлектромаш», проводившихся при непосредственном участии автора. Бюджетные НИР проводились в рамках комплексных программ «Надежность конструкций» (Приказ № 107 от 20.04.92 г. по Госкомвузу РФ).

Цель работы и задачи исследования

Целью работы является повышение коммутационной устойчивости серийных МПТ, на базе исследования магнитных полей МПТ, разработки математических моделей ПК, методик проектирования систем управления и создание устройств, обеспечивающих автоматическую настройку ПК в статических и динамических режимах работы.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

1. Разработать аналитическую и численную ММ для расчета магнитных полей магнитоэлектрической (МЭ) МПТ;

2. Провести аналитическое и экспериментальное исследование ПК для двух вариантов конструктивного исполнения МПТ: с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением;

3. Разработать модель ПК как объекта управления (ОУ), функционально-ориентированную на активное управление процессом коммутации;

4. Провести экспериментальные исследования адекватности разработанных ММ;

5. Разработать методику проектирования систем автоматического управления (САУ) процессом коммутации;

6. Разработать конкретные варианты системы управления ПК;

7. Провести оценку эффективности и областей рационального использования конкретных систем управления ПК для серийных МПТ.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовались основные положения теории электрических машин, теории автоматического управления, методы синтеза систем управления, аппараты преобразований Лапласа и Фурье, уравнения Максвелла для магнитных полей и др.

Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований выполнялась с привлечением методов идентификации и сопоставительного анализа.

Научная новизна

Научная новизна работы представлена теоретическими и экспериментальными исследованиями, основное содержание которых отражено в следующих рассмотренных и решенных задачах.

1. Разработаны аналитическая и численная модели для МЭ МПТ, позволяющие на базе дифференциальных уравнений Максвелла рассчитать результирующее магнитное поле в МПТ, обусловленное совместным действием постоянных магнитов и тока в обмотках якоря и добавочных полюсов.

2. Разработана ММ ПК как объекта управления, учитывающая влияние изменения момента нагрузки, угловой скорости и характер протекания электромагнитных и электромеханических процессов в МПТ.

3. Обоснована методика проектирования САУ ПК, учитывающая требования к показателям качества управления в условиях действия детерминированных возмущений.

Практическая ценность

1. Использование разработанной аналитической модели для МЭ МПТ обеспечивает повышение расчетной точности за счет учета большего числа гармоник вектора намагниченности, падения напряжения на отдельных участках магнитной цепи, различной анизотропии магнитной проницаемости зубцо-во-пазового слоя якоря. Разработанная численная модель позволяет учесть закономерности распределения индукции в зоне коммутации. На основе проведенных исследований даны рекомендации по конструктивному совершенствованию МПТ.

2. Полученная ММ ПК позволяет выявить основные закономерности, связывающие коммутационную устойчивость и характер протекания электромагнитных и электромеханических процессов в МПТ с входными переменными ОУ и параметрами машин с различными системами возбуждения. Установленные взаимосвязи позволяют обоснованно задавать указанные параметры в процессе автоматизированного проектирования коллекторных МПТ и САУ ПК.

3. На основе аналитических и экспериментальных исследований ПК машин серии 4ПМ разработаны рекомендации по их конструктивному совершенствованию с целью улучшения процесса коммутации.

4. Реализована САУ ПК, обеспечивающая точную и стабильную настройку ПК на середину ОБР в установившихся и переходных режимах работы МПТ. Включение разработанных САУ в состав электроприводов производственных механизмов, требующих регулирования частоты вращения, позволяет расширить диапазон регулирования, снизить энергопотребление, повысить срок службы МПТ.

Результаты исследований используются на предприятии ОАО «Псков-электромаш» в процессе серийного производства коллекторных МПТ на базе фрагмента гибкой производственной системы.

Реализация работы

Работа выполнена в Государственном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» на кафедре «Электромеханика и нетрадиционная энергетика».

Основные научные положения, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, используются при разработке коллекторных МПТ на предприятии ОАО «Псковэлектромаш», г. Псков.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и одобрены:

- на международной конференции «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте», г. Самара, 1999;

- Всероссийской конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока», г. Омск, 1993, 1996 г.г.

- научно — технических семинарах кафедры «Электромеханика и нетрадиционная энергетика» Самарского государственного технического университета (1995-2003 г.г.)

Публикации

По основным результатам диссертационной работы опубликованы 12 печатных работ /33,34,35,36,37,38,39,40,41.42,43,157/, в том числе патент РФ на изобретение /157/.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основная часть работы изложена на 164 страницах машинописного текста, иллюстрирована 63 рисунками и 2 таблицами. Библиографический список содержит 185 наименований на 21 странице.

4.6. Выводы

1. Получено математическое описание процесса коммутации, представленное в форме передаточных функций объекта относительно регулирующего и основного возмущающего воздействий.

2. В качестве критерия оптимизации предложен минимум максимального отклонения регулируемой величины небалансной ЭДС в переходном процессе по возмущающему воздействию.

3. Рассмотрен ряд стандартных настроек системы и выявлена настройка, обеспечивающая минимум принятого критерия оптимизации.

4. Рассмотрена методика проектирования одноконтурной и двухконтурной САУ процессом коммутации и синтезированы регуляторы, обеспечивающие оптимальную настройку систем. Ф Ф

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены научно-обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение актуальной задачи в области электромеханики. Основным результатом диссертационной работы является разработка методов и средств повышения коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока.

Существенные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Разработаны аналитическая и численная модели для магнитоэлектрической МПТ, позволяющие рассчитать результирующее магнитное поле.

2. На основе аналитических и экспериментальных исследований ПК машин серии 4ПМ разработаны рекомендации по их конструктивному совершенствованию с целью улучшения процесса коммутации

3. Разработана ММ ПК как объекта управления, и определены ее параметры для МПТ серии 4ПМ. Обоснована методика проектирования САУ процессом коммутации, учитывающая требования к показателям качества управления.

4. Реализована САУ, обеспечивающая точную и стабильную настройку ПК на середину ОБР в установившихся и переходных режимах работы МПТ.

5. Результаты исследований используются на предприятии ОАО «Псков-электромаш» в процессе серийного производства коллекторных МПТ на базе фрагмента гибкой производственной системы.

1. Авилов В. Д., Шельму к Е.И. Управление условиями коммутации в динамических режимах //Динамические системы механизмов и машин: Международная науч. — техн. конф.: Тез. докл. 1995. Кн. 1. С. 9 10.

2. Алексеев А.Е., Кожевников В.А. Фактор коммутационной устойчивости тяговых двигателей постоянного тока//Вестник электропромышленности. №4. -с. 44-47.

3. Антипов В.Н. Оценка коммутационной напряженности машин постоянного тока малой мощности. //Научно-технические проблемы создания современных серий машин постоянного тока: Сб. науч. тр. -Л., 1973. с.107-116.-(ВНИИЭлктромашиностроения).

4. Антипов В.Н., Прусс-Жуковский В.В. Расчет ширины зоны безыскровой коммутации машин постоянного тока //Электротехника.- 1973. №8. -с. 19-22.

5. Апсит В.В. Общие проблемы и возможные пути исследования и расчета магнитных полей в электрических машинах// АН СССР. Отд. физ.-техн. пробл. электроэнерг. АН Латв. ССР. Физ.-энерг. инс-т. Рига: Зинатне, 1971.- 58 с.

6. Бабаев М.М., Блиндюк B.C., Давиденко М.Г., Соболев Ю.В. Математическая модель процесса коммутации электрических машин постоянного тока /Лнф. керукт системи на зал1знич. трансп. - 2000. - № 5. - С. 80 - 83.

7. Битюцкий И.Б., Щедринов А.В. Синтез регулятора форсировки коммутирующего потока //Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1982. - № 4.-С.440-445.

8. Битюцкий И.Б. Актуальные проблемы коммутации машин постоянного тока большой и предельной мощности //Изв. вузов СССР. Электромеханика. — 1985. № 9.-С.26-35.

9. Битюцкий И.Б., Музылева И.В. Управление коммутирующим полем в динамических режимах //Известия вузов. Электромеханика. 1998. № 1. С. 45 -48.

10. Битюцкий И.Б., Котов А.И., Рогов М.Ю. Компьютерная диагностика качества коммутации //Изв. вузов. Электромеханика. — 2001. № 1. - С. 40 - 44.

11. Брынский Е.А., Данилевич Я.Б., Яковлев В.И. Электромагнитные поля в электрических машинах.-Л.: Энергия, 1979.-176 с.

12. Бубнов B.C. Исследование системы управления процессом коммутации коллекторных электрических машин //Энергосбережение — теория и практика: Труды 1 Всероссийской школы — семинара молодых ученых и специалистов, Москва, 15-18 апр., 2002. С. 63 - 65.

13. Важнов А.И. Электрические машины. — JL: Энергия, 1969.-768 с.

14. Василенко Г.В. О влиянии поля главных полюсов на коммутацию тягового двигателя. //Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1963. № 6.- с.768-774.

15. Васильев В.Н., Марков A.M. Повышение коммутационной надежности машин постоянного тока с помощью управляемых демпферов //Перспективы развития электромашиностроения на Украине: Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. Харьков, 1983. —с.61-62.

16. Вегнер О.Г. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. — М.; Л.:Госэнергоиздат,1961. 272 с.

17. Волков Е.А. Численные методы. М.: Наука, 1987.- 248 с.

18. Вольдек А. И. Электрические машины. Л.: Энергия, 832 с.

19. Галишников Ю.П., Скороспешкин А.И. К расчету коммутации и коммутационной устойчивости машин постоянного тока на ЭВМ //Изв. Томского политехи, ин — та. 1967. - № 172. - с.151 - 155.

20. Глухивский Л.И. Расчет периодических процессов электротехнических устройств.- Львов: Вища шк. Из-во при Львов, ун-те, 1984.- 164 с.

21. Турин Я.С., Сидоров О.П. Двигатели постоянного тока с широким регулированием скорости //Электричество. 1959. - № 7.- с.27-32.

22. Демирчян К.С., Чечурин B.JI. Машинные расчеты электромагнитных полей.- М.: Высш. шк., 1986.- 240 с.

23. Длугаш В.П., Дука А.К., Мандрыка О.Р., НестеровН.Г. О решении дифференциальных уравнений численными методами //Изв. вузов СССР. Электр-гомеханика.- 1976. № 4. - с. 420 - 425.

24. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах.- Л.: Энергоатомиздат, 1983.- 256 с.

25. Егоров В.Е., Савраев И.Е. Улучшение коммутации машин постоянного тока с помощьтю тиристорного коммутатора //Перспективы развития электромашиностроения на Украине: Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. — Харьков, 1983. — с.73-74.

26. Елшанский Н.А., Чеботков Э.Г. Исследование автоматических систем стабилизации условий коммутации широкорегулируемых машин постоянного тока //Изв. вузов СССР. Электргомеханика.- 1985. № 8. - с. 41 - 45.

27. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование.- М.: Энергия, 1969.- 304 с.

28. Иванов-Смоленский А.В., Абрашкин Ю.В., Власов А.И., Кузнецов В.А. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах.- М.: Энергоатомиздат, 1986.-216 с.

29. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. М.: Машиностроение, 1978,- 606 с.

30. Игнатьев В.А., Чеботков Э.Г. Оценка коммутационной устойчивости машин.постоянного тока серии 4П / Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока: Тез. докл. VII науч.- техн. конф. Омск, 1993. - с.127- 128.

31. Игнатьев В.А., Тищенко О.А., Мифтахов М.Т и др. Пример расчета электродвигателя с гладким якорем и возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов / Деп. в Информэлектро, № 26 эт92. Опубл. 1992 г., №9, с. бО.

32. Игнатьев В.А., Кочетков В.П., Мифтахов М.Т. Аналитическое исследование основного магнитного поля в машине постоянного тока с возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов / Деп. в Информэлектро, №9 эт95. Опубл. 17. 07.1995 г.

33. Игнатьев В.А., Скороспешкин А.И., Тарановский В.В. Геометрические особенности обмоток машин постоянного тока и автоматизация процесса построения математической модели на ЭВМ. // Вестник УГТУ УПИ, Екатеринбург, 2000.

34. Игнатьев В.А., Абакумов A.M., Елшанский Н.А. Автоматическое управление коммутацией электрических машин // Вестник СамГТУ вып. 13, серия «Технческие науки»,Самара, 2001.- с. 5-11.

35. Игнатьев В.А., Чеботков Э.Г., Галян Э.Т., Кочетков О.В. Коммутационная устойчивость коллекторных машин постоянного тока / Деп. в Информэлектро, №5 —эт98. Опубл. 16. 06.1998 г.

36. Игнатьев В.А., Семенов О.С., Мифтахов М.Т., Латышев Д.А. Исследование распределения плоскопараллельного магнитного поля в сердечнике гладкого якоря/ Деп. в Информэлектро, №2-эт2001. Опубл. 08.08.2001г

37. Иногородский А.В. Исследование широкорегулируемых двигателей постоянного тока средней мощности: Дис. канд. техн. наук: 05.09.01. Харьков, 1973.-250 с.

38. Казовский Е.А., Рубисов Г.В. Переходные процессы в синхронных машинах в анормальных режимах в энергосистеме. Спб.: Наука, 1994.- 172 с.

39. Карасев М.Ф. Коммутация машин постоянного тока. — М.: Госэнерго-издат, 1955.-224 с.

40. Карасев М.Ф. и др. Основная причина искрения щеток машин постоянного тока /М.Ф.Карасев, В.Н.Козлов, В.И.Тимошина //Коммутация машин постоянного тока: Сб. науч. тр. Омского ин-та инж. ж.д. транспорта (ОМИИТа); т. 112; вып. 1.- Омск, 1970. с.5-54.

41. Карасев М.Ф., Черномашенцев В.Г. Повышение коммутационной устойчивости машин постоянного тока при различных режимах ее работы //Нажежность и экономичность электроснабжения нефтехимических заводов: Сб. науч. тр.; вып.2 Омск, 1970.- с.89-99.

42. Карасев М.Ф. Коммутация в тяговых электродвигателях и других коллекторных машинах. Труды ОМИИТ, 1974, т. 155, С. 97.

43. Козлов В.Н. Вопросы коммутации машин постоянного тока //Науч. тр. ОмИИЖТ, т. 102, вып. 1, Омск, 1969, 84 с.

44. Константинов Н.И. Экспериментальное исследование коммутации и устойчивости широкорегулируемых низковольтных тяговых электродвигателей малой мощности //Материалы докладов IV науч. техн. конф. Кишиневского политехи. ин-та: Сб.-Кишинев, 1968.- с.217-218.

45. Кочетков В.П. Повышение эффективности производства коллекторных машин постоянного тока малой и средней мощности в условиях научно — производственного объединения.: Дис.к — та техн. Наук. — Самара, 1993.

46. Крутько П.Д., Максимов А.И., Скворцов JI.M. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. М.: Радио и связь, 1988. 300 с.

47. Мартынов В.А. Математическое моделирование переходных процессов электрических машин на основе численного расчета электромагнитного поля. Автореф. дисс. на соиск. учен, степени докт. техн. наук.- М.: МЭИ, 1997.- 39 с.

48. Милых В.И. Численное моделирование электродинамических процессов в машинах постоянного тока с высокими удельными нагрузками/ Автореф. дисс. на соиск. учен, степени докт. техн. наук. Харьков, ХЗПИ, 1980.- 38 с.

49. О причинах расхождения зон безыскровой работы в широкорегулируе-мых двигателях постоянного тока /В.П.Толкунов, М.М.Кочубей, В.И.Демидов, Ж.А.Киреева //Материалы V Всесоюзной конф. по коммутации электрических машин: Сб. статей. Омск, 1976. - с.22-23.

50. Озерной Н.Ф. О причине смещения зон безыскровой работы в широко-регулируемых двигателях постоянного тока /Н.Ф.Озерной, В.П.Толкунов, М.М.Кочубей //Вестн. Харьковского политехи, ин-та. 1974. - № 87 (вып. 3). — с. 131-135.

51. Оптимальная коммутация машин постоянного тока /М.Ф.Карасев, В.П.Беляев, В.Н.Козлов и др. -М.: Транспорт, 1967. 180 с.

52. Опыт наладки коммутации широкорегулируемого двигателя постоянного тока /В.И.Омельяненко, Ф.Т.Карпенко, М.М.Кочубей, Е.В.Бирюкова //Вестн. Харьковского политехи, ин-та. — 1974. № 87 (вып. 3). — с.136-138.

53. Плющ Б.М., Ломакин В.А., Рыскин Л.Л. Исследование и разработка методов повышения коммутационной устойчивости машин постоянного тока //Материалы IV Всесоюзной конф. по коммутации электрических машин: Сб. статей. Омск, 1969. - с.287 - 290.

54. Проектирование электрических машин / Под ред. И.П. Копылова.- М.: Высш. шк., 2002.- 757 с.

55. Прусс-Жуковский В.В. О приближенном описании безыскровых зон машин постоянного тока //Электричество. — 1972. № 10. — с.35-38.

56. Рогачевская Г.С., Сидельников Б.В. Проблемы построения адекватных моделей при анализе режимов работы машин постоянного тока //Перспективы развития электромашиностроения на Украине: Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. — Харьков, 1983.-с.54-55.

57. Севрюгин И.К. Аналитическое исследование безыскровой области коммутации машин постоянного тока //Сб. работ по вопросам электромеханики АН СССР. 1963. - № 8. - с.259-269.

58. Седова И.Ю. Универсальная математическая модель двигателя постоянного тока при пульсирующем питании /Сев. — Кавказ, гос техн. ун-т. — Ставрополь, 2002. 8 с. Деп. в ВИНИТИ 13.05.2002; № 828 - В2002.

59. Селяев А.Н. Моделирование и исследование помеховых электромагнитных полей от коммутирующего скользящего контакта машин постоянного тока//Электротехника.-2001. -№ 10.-С. 4-8.

60. Сергеев П.С. и др. Проектирование электрических машин /П.С.Сергеев, Н.В.Виноградов, Ф.А.Горяинов. М.: Энергия, 1969. - 632 с.

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

62. Скобелев В.Е. Двигатели пульсирующего тока. — JL: Энергоатомиздат. Ленинградское отд-ние, 1985. 208 с.

63. Столов Л.И., Зыков Б.Н. Моментные двигатели с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1977.- 112 с.

64. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука, 1989.- 504 с.

65. Тозони О.В. Математические модели для расчета электрических и магнитных полей. — Киев: Наукова думка, 1964.- 304 с.

66. Толкунов В.П. Влияние поля главных полюсов на коммутацию машин постоянного тока //Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1961. - № 5. — с.35-44.

67. Толкунов В.П., Белошенко. В.И., Карпенко Ф.Т., Радзишевский Ю.А. Объединенная система дифференциальных уравнений коммутации и ее решение на ЭВМ //Вестн. Харьковского политехи, ин та. - 1970. - № 49(97). - с.34 -41.

68. Толкунов В.П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. М.: Энергия, 1979. - 224 с.

69. Толкунов В.П., Шевченко В.В. Проблемы создания машин постоянного тока предельной мощности //Электричество. 1980. - № 5. — с.9-12.

70. Толкунов В.П., Василец Т.Е., Осетрова З.М. Основные элементы расчета процесса собственно коммутации машин постоянного тока по усовершенствованной методике //Коммутация электрических машин: Тез. докл. респ. науч. — техн. конф. Харьков, 1984. - с.З — 4.

71. Трошин В.В. Исследование коммутационной устойчивости машин постоянного тока с широким диапазоном регулирования частоты вращения ослаблением поля: Дис. канд. техн. наук: 05.09.01. — Куйбышев, 1979. — 170 с.

72. Фетисов В.В. и др. Управляемая демпферная обмотка машин постоянного тока /В.В.Фетисов, В.Е.Егоров, В.Н.Васильев //Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1982. - № 4. - с.435-439.

73. Физика газового разряда: Учебное руководство / Райзер Ю.П.; М.: Наука, 1987.-592 с.

74. Фрер Ф., Ортенбургер Ф. Введение в электронную технику регулирования. М.: Энергия, 1973. — 192 с.

75. Фрер Ф., Ортенбургер Ф. Основные звенья регулируемого привода постоянного тока. М.: Энергия, 1977. 184 с.

76. Хольм Р. Электрические контакты. М.: Изд — во иностр. лит — ры, 1961,464 с.

77. Чеботков Э.Г., Елшанский Н.А., Кочетков В.П. Автоматизированный электропривод широкорегулируемых машин постоянного тока //Материалы II науч. — техн. конф. по устройствам и системам автоматики. — Красноярск, 1990. -С. 110.

78. Численные методы анализа электрических машин/Под ред. Я.Б. Дани-левича.- Л.: Наука, 1988.-222 с.

79. Шуйский В.П. Расчет электрических машин.- М.: Энергия, 1968. -524 с.

80. Щедринов А.В. Синтез форсирующих устройств для улучшения коммутации машин постоянного тока: Дис. . канд. техн. наук: 05.09.01. — Новочеркасск, 1982.-211 с.

81. Энергетический критерий коммутации машин постоянного тока /В.П.Толкунов, Ф.Т.Карпенко, В.И.Белошенко, З.М.Осетрова //Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1974. - № 1. - с. 102-108.

82. Юдицкий С.Б. Коммутация машин постоянного тока. М.; JL: Гос-энергоиздат, 1941. - 142 с.

83. Яковенко В.А. и др. О регулировании скорости вращения двигателей постоянного тока методом раздельного питания обмоток возбуждения /В.А.Яковенко, В.П.Толкунов, В.Г.Брезинский //Вестн. элдектропромышленно-сти.- 1960.-№4.

84. Яковенко В.А., Дончев Д.С. Исследование влияния различных параметров на характер изменения тока в коммутируемых секциях и зону безыскровой работы с применением ЭВМ //Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1971. -№ 2. — с.153-159.

85. А.с. 127315, МКИ Н02К 23/24, 25/00. Коллекторная машина постоянного тока /П.А.Золотарев. № 632700/24; Заявлено 04.07.59; Опубл. 25.03.60, Бюл. № 7. с.26: ил.

86. А.с. 133515, МКИ Н02К 23/24, 25/00. Коллекторная электрическая машина постоянного тока /Ю.И.Онуфриенко. № 646887/24; Заявлено 10.12.59; Опубл. 25.11.60, Бюл. № 22. с. 21.: ил.

87. А.с. 153502, МКИ Н02К 23/00. Машина постоянного тока /И.С.Менделеев. № 749627/24 - 7; Заявлено 26.10.61; Опубл. 26.06.63, Бюл. № 6. с. 18.: ил.

88. А.с. 157001, МКИ Н02К 23/00. Коллектор электрической машины /В.В.Клейменов. №721481/24 - 7; Заявлено 14.03.61; Опубл. 25.09.63, Бюл. № 17. с. 35.: ил.

89. А.с. 160745, МКИ Н02К 23/. Электрическая машина постоянного тока /В.П.Толкунов, Д-Р.А.Каменская. № 763819/24 - 7; Заявлено 08.02.62; Опубл. 26.02.64, Бюл. № 5. с. 22.: ил.

90. А.с. 177961, МКИ Н02К 13/14. Способ улучшения коммутации электрических машин постоянного тока /В.Г.Алешинский, Ю.И.Царевский. № 872170/26 - 7; Заявлено 18.12.63; Опубл. 08.01.66, Бюл. № 2. с. 50: ил.

91. А.с. 181181, МКИ Н02К 23/24. Устройство для улучшения коммута-циии электрических машин постоянного тока /С.А.Волотковский, В.В.Магидсон, В.Д.Фурсов и др. № 941084/24; Заявлено 01.02.65; Опубл. 15.04.66, Бюл. № 9. с. 44: ил.

92. А.с. 193596, МКИ Н02К 23/00. Коллекторная электрическая машина /Н.Н.Ткачев, Ю.В.Куприянов, И.Л.Шапиро. № 1013791/24 - 7; Заявлено 21.06.65; Опубл. 13.03.67, Бюл. № 7. с. 59-60.: ил.

93. А.с. 200648, МКИ Н02К 23/00. Коллекторная электрическая машина постоянного тока /В.В.Ивашин, Г.А.Сипайлов. № 917716/24 - 7; Заявлено 17.08.64; Опубл. 15.08.67, Бюл. № 17. с. 44.; ил.

94. А.с. 230949, МКИ Н02К 23/00. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин /Е.И.Новаков. № 1112595/24 - 7; Заявлено 14.11.66; Опубл. 15.11.68, Бюл. №35.

95. А.с. 232359, МКИ Н02К 23/24. Устройство для улучшения коммутации электрических машин постоянного тока /М.Ю.Файнберг, Е.С.Кац. №1153849/24 7; Заявлено 03.05.67; Опубл. 11.12.68, Бюл. № 1. с. 48.: ил.

96. А.с. 240077, МКИ Н02К 23/24. Устройство для улучшения коммутации электрических машин постоянного тока /С.П.Калиниченко. № 7723650/24 - 7; Заявлено 07.04.62; Опубл. 21.03.69, Бюл. № 12. с. 43.: ил.

97. А.с. 248048, МКИ Н02К 13/14, 23/24. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин /М.Ю.Файнберг, О.А.Орел, Е.С.Кац, С.П.Калиниченко, С.А.Грановский. № 1184627/24 - 7; Заявлено 19.09.67; Опубл. 10.07.69, Бюл. № 23. с. 36-37.: ил.

98. А.с. 269276, МКИ Н02К 23/24. Способ улучшения коммутации электродвигателей постоянного тока / С.А.Грановский, Е.С.Кац, В.С.Кильдишев, М.Ю.Файнберг. № 1316374/24 - 7; Заявлено 24.03.69; Опубл. 17.04.70, Бюл. №15. с. 51.: ил.

99. А.с. 282495, МКИ Н02К 23/24. Устройство для улучшения коммутации электрических машин постоянного тока /С.П.Калиниченко. № 1023030/24 - 7; Заявлено 16.08.65; Опубл. 15.11.75, Бюл. № 42. с. 165-166.: ил.

100. А.с. 286032, МКИ Н02К 13/14. Коллекторная электрическая машина постоянного тока с добавочными полюсами /Е.И.Буханцев, Н.М.Новогиренко, Э.В.Украинский. № 1352949/24 - 7; Заявлено 26.07.69; Опубл. 10.11.70, Бюл. №34. с. 51.: ил.

101. А.с. 309433, МКИ Н02К 13/10. Щетка для электрических машин /М.И.Гроссман, Я.Н.Барский, И.Р.Рубаненко. № 1344394/24 - 7; Заявлено 07.07.69; Опубл. 09.07.71, Бюл. № 22. с. 208.: ил.

102. А.с. 351284, МКИ Н02К 23/02. Машина постоянного тока /В.А.Иванников, И.А.Милорадов. № 1605550/27 - 7; Заявлено 28.12.70; Опубл. 13.09.72, Бюл. № 27. с. 175.: ил.

103. А.с. 382185, МКИ HOI 43/14. Способ настройки коммутации коллекторных электрических машин /М.С.Таллер, М.И.Гроссман, В.Н.Николаенко, А.С.Пчелин. № 1694510/27 - 7; Заявлено 16.08.71; Опубл. 22.05.73, Бюл. № 22. с. 163.: ил.

104. А.с. 454648, МКИ Н02К 23/42. Электрическая машина постоянного тока /В.Н.Брацлавский, А.Ф.Вареник и др. № 1723584/27 - 7; Заявлено1312.71; Опубл. 25.12.74, Бюл. № 47. с. 126-127.: ил.

105. А.с. 458926, МКИ Н02К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин /В.В.Магидсон, Н.Г.Поляков, А.А.Колб. № 1961362/27 - 7; Заявлено 25.09.73; Опубл. 30.01.75, Бюл. № 4. с. 119.: ил.

106. А.с. 462253, МКИ Н02К 13/14. Способ коммутации коллекторных электрических машин /В.В.Магидсон, Н.Г.Поляков, А.А.Колб. № 1973453/24 -7; Заявлено 04.12.73; Опубл. 28.02.75, Бюл. № 8. с. 110.: ил.

107. А.с. 463200, МКИ Н02К 23/38. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока /В.В.Магидсон, Н.Г.Поляков, Л.И.Полтава А.А.Колб. № 1780628/24 - 7; Заявлено 03.05.72; Опубл. 05.03.75, Бюл. № 9. с. 133.: ил.

108. А.с. 508876, МКИ Н02К 23/40, 23/24. Машина постоянного тока /О.А.Кравцов. № 1907033/24 - 7; Заявлено 19.09.73; Опубл. 30.03.76, Бюл. № 12. с. 142.: ил.

109. А.с. 529525, МКИ Н02К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин /В.В.Машкауцан. № 2013697/24 - 7; Заявлено 10.04.74; Опубл. 25.09.76, Бюл. № 35. с. 134.: ил.

110. А.с. 545040, МКИ Н02К 1/10. Коллекторная машина постоянного тока/Б.И.Соколов. № 2052292/07; Заявлено 08.08.74; Опубл. 30.01.77, Бюл. № 4. с. 148.: ил.

111. А.с. 545045, МКИ Н02К 23/38. Якорная обмотка коллекторной электрической машины /В.Е.Егоров, В.И.Пашкевич. № 1989866/07; Заявлено 16.01.74; Опубл. 30.01.77, Бюл. № 4. с. 149.: ил.

112. А.с. 547003, МКИ Н02К 23/36. Способ улучшения коммутации коллекторных электрических машин / В.В.Фетисов, В.Е.Егоров. № 1905953/07; Заявлено 17.04.73; Опубл. 15.02.77, Бюл. № 6. с. 165.: ил.

113. А.с. 560300, МКИ Н02К 23/38. Коллекторная электрическая машина постоянного тока / В.В.Фетисов, В.Е.Егоров, И.Л.Плюснин. № 1905579/07; Заявлено 17.04.73; Опубл. 30.05.77, Бюл. № 20. с. 151.: ил.

114. А.с. 564691, МКИ Н02К 23/24, 3/28. Машина постоянного тока /С.П.Калиниченко, Ю.Г.Дудин, Л.Е.Язловецкий, И.Б.Альтшуллер, И.Н.Перегу-дов, Н.Ф.Озерной. № 2113207/07; Заявлено 26.03.75; Опубл. 05.07.77, Бюл. № 25. с. 190.: ил.

115. А.с. 584397, МКИ Н02К 13/14. Способ улучшения коммутации электрических машин постоянного тока / М.Ю.Файнберг. № 2391781/07; Заявлено 02.08.76; Опубл. 15.12.77, Бюл. № 46. с. 138.: ил.

116. А.с. 587561, МКИ Н02К 1/10. Добавочный полюс электрической Mattшины постоянного тока /Н.Г.Нестеров. № 1979188/24 - 07; Заявлено 24.12.73; Опубл. 05.01.78, Бюл. № 1. с. 170.: ил.

117. А.с. 712915, МКИ Н02К 5/16. Электропривод постоянного тока /Б.И.Соколов. № 2576906/24 - 07; Заявлено 30.01.78; Опубл. 30.01.80, Бюл. № 4. с. 184-185.: ил.

118. А.с. 721882, МКИ Н02К 13/14, 23/24. Коллекторная электрическая машина с дополнительными полюсами /В.В.Трошин, А.И.Скороспешкин, Э.Г.Чеботков, В.А.Прудников, Ю.П.Сердюков. №2525811/24 - 07; Заявлено 20.09.77; Опубл. 15.03.80, Бюл. № 10. с. 204.: ил.

119. А.с. 748684, МКИ Н02К 13/10. Щеточно-коллекторный узел электри-Щ ческой машины /А.Г.Эйшбиц, Ю.Д.Мальчик, О.А.Соколова. № 911804/24 - 07;

120. Заявлено 16.07.64; Опубл. 15.07.80, Бюл. № 26. с. 305-306.: ил.

121. А.с. 752635, МКИ Н02К 13/14. Способ улучшения коммутации электрических машин постоянного тока при ударной нагрузке / М.Ю.Файнберг. № 2564463/24-07; Заявлено 05.01.78; Опубл. 30.07.80, Бюл. № 28. с. 298.: ил.

122. А.с. 775827, МКИ Н02К 13/14. Электродвигатель постоянного тока /М.В.Мительман, Ю.П.Сердюков, Ю.В.Лухин, С.А.Грановский и др. № 2660179/24 - 07; Заявлено 07.09.78; Опубл. 30.10.80, Бюл. № 40. с. 269.: ил.Ш

123. А.с. 838927, МКИ Н02К 13/14. Устройство для защиты машины постоянного тока от кругового огня /В.А.Изотов. № 2415532/24 - 07; Заявлено 26.10.76; Опубл. 15.06.81, Бюл. № 22. с. 269.: ил.

124. А.с. 849386, МКИ Н02К 23/24, 13/14. Машина постоянного тока /В.Д.Лущик. № 2828464/24-07; Заявлено 17.10.79; Опубл. 23.07.81, Бюл. № 27. с. 231.: ил.

125. А.с. 864439, МКИ Н02К 13/14. Устройство защиты электродвигате-щ лей постоянного тока от кругового огня /М.В.Мительман, В.Д.Бохман,

126. К.А.Плюто. № 2774490/24 - 07; Заявлено 04.06.79; Опубл. 15.10.81, Бюл. № 34. с. 274.: ил.

127. А.с. 866657, МКИ HOI 13/14. Способ настройки коммутации электрической машины постоянного тока /Н.П.Стамов, Ю.А.Федюков, Л.В.Маханьков. № 2870916/27 - 07; Заявлено 14.01.80; Опубл. 23.09.81, Бюл.1. W'35. с. 229.: ил.

128. А.с. 884044, МКИ Н02К 13/14. Устройство для контроля новообразования на коллекторе электрической машины /С.Г.Комаров. № 2897115/24 —07; Заявлено 20.03.80; Опубл. 23.11.81, Бюл. № 43.- с. 273.: ил.

129. А.с. 892587, МКИ Н02К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока /Ю.А.Вареник, Н.А.Осташевский,

130. B.Д.Юхимчук, В.А.Яковенко. № 2908474/24 - 7; Заявлено 09.04.80; Опубл. 23.12.81, Бюл. № 47. - с. 265.: ил.

131. А.с. 922957, МКИ Н02К 13/14. Способ улучшения коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока / Ю.И.Чучман,

132. C.А.Протанский. № 2900231/24-07; Заявлено 28.03.80; Опубл. 23.04.82, Бюл. № 15.-с. 286.: ил.

133. А.с. 943995, МКИ Н02К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин /А.И.Скороспешкин, Л.Я.Мака-ровский, В.В.Трошин, Э.Г.Чеботков. № 3210978/24 - 07; Заявлено 03.12.80;

134. Опубл. 15.07.82, Бюл. № 26. с. 268.: ил.

135. А.с. 951572, МКИ Н02К 13/14. Коллекторная электрическая машина /В.А.Прудников, Л.Я.Макаровский А.И.Скороспешкин, В.В.Трошин, Э.Г.Чеботков. № 3009652/24 - 07; Заявлено 03.12.80; Опубл. 15.08.82, Бюл. № 30. - с. 246.: ил.

136. А.с. 974506, МКИ Н02К 13/14, 23/24. Коллекторная электрическая машина постоянного тока /В.А.Прудников, А.И.Скороспешкин, Э.Г.Чеботков, С.Н.Лапин, В.Н.Бузаев.-№ 3286221/24-07; Заявлено 13.05.81; Опубл. 15.11.82,т>1. Бюл. № 42. с. 256.: ил.

137. А.с. 1014078, МКИ HOIP 39/40. Щеточный узел реверсивной электрической машины /А.С.Вайвод, М.Ф.Хлыстов, И.И.Туктаев, Ю.С.Левашов. —3328119/24 07; Заявлено 05.08.81; Опубл. 23.04.83, Бюл. № 15. - с. 238.:ил.

138. А.с. 1019555, МКИ Н02К 13/14. Устройство форсировки возбуждения дополнительных полюсов электрических машин в динамических режимах / И.Б.Битюцкий, А.В.Щедринов. № 3397077/24 - 07; Заявлено 15.02.82; Опубл.2305.83, Бюл. № 19. с. 188.: ил.

139. А.с. 1026243, МКИ Н02К 13/14. Устройство форсировки возбуждения дополнительных полюсов электрических машин в динамических режимах / И.Б.Битюцкий, А.В.Щедринов. № 3405604/24 - 07; Заявлено 05.03.82; Опубл.3006.83, Бюл. № 24. с. 173.: ил.

140. А.с. 1050049, МКИ Н02К 13/14. Коллекторная электрическая машина /Г.Н.Фридман, В.В.Александровский, В.К.Калашников и др. № 3261399/24 -07; Заявлено 17.03.81; Опубл. 23.10.83, Бюл. № 39. - с. 224.: ил.

141. А.с. 1072186, МКИ Н02К 13/14. Устройство защиты электрических машин постоянного тока от кругового огня /А.В.Щедринов, Р.И.Аликин, Э.А.Долгошеев, А.С.Стпаненко. № 3521325/24 - 07; Заявлено 13.12.82; Опубл.0702.84, Бюл. № 5. с. 199.: ил.

142. А.с. 1108568, МКИ Н02К 13/14. Устройство для настройки коммутации коллекторной электрической машины постоянного тока /С.П.Алексеев,

143. А.В.Варфоломеев, А.Ю.Заозерский, С.А.Чумак, К.Н.Явленский. № 3534338/24 - 07; Заявлено 06.01.83; Опубл. 15.08.84, Бюл. № 30. - с. 170.: ил.

144. Патент 2119223 Россия, МПК 6 Н 02 К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин /В.А.Игнатьев, А.М.Абакумов, Н.А.Елшанский и др. № 94028827/09; Заявлено 01.08.94; Опубл. 20.09.98, Бюл. №26.

145. Пат. 2119224 Россия, МПКН 02 К 13/14. Электрическая машина постоянного тока с устройством формирования коммутирующего поля /Битюцкий С.И., Музылева И.В. № 96112417/09; Заявлено 18.06.96; Опубл. 20.09.98, Бюл. №26.

146. Пат. 2119225 Россия, МПКН02К 13/14. Электрическая машина постоянного тока с устройством формирования коммутирующего поля /Битюцкий И.Б., Битюцкий С.И., Музылева И.В. № 97107220/09; Заявлено 06.05.97; Опубл. 20.09.98, Бюл. № 26.

147. Пат. 1262497 Великобритания. Improving commutation /Kagaky К.К. — Заявлено 14.01.68; Опубл. 02.02.72; Приоритет 14.06.68, Япония.

148. Устройство для улучшения коммутации.

149. Пат. 1200930 ФРГ. Einrichtung zur Verbesserung der Kommutierung von Gleichstrommaschinen mit Wendepolwicklungen /Заявлено 19.09.61; Опубл. 16.09.65.

150. Устройство для улучшения коммутации машин постоянного тока с обмотками дополнительных полюсов.

151. Пат. 3648089 США. Commuteiting flux fidelity improvement winding //General Electric Company, De Wolf Frank Т.; /Заявлено 07.04.70; Опубл. 07.03.72.

152. Усовершенствованная обмотка, точно воспроизводящая коммутационный поток.

153. Пат. 570730 Швейцария. Mucromoteura courant continu /Portesap, Hey-rand Marc; Заявлено 12.10.72; Опубл. 15.12.75.

154. Устройство для улучшения коммутации.

155. Пат. 3742272 США. Spark suppressing brush — brush holder assembly for rotating machines and sliding contacts /Donald P., John D. //General Electric Company; Заявлено 10.71.; Опубл. 26.0673.

156. Искрогасящее устройство узла щетка-щеткодержатель для вращающейся электромашины и скользящих контактов.

157. Пат 3940644 США. Plural brash for machine commutator assembly /Manz August Frederic //Union Corbide С.; Заявлено 15.10.74; Опубл. 24.02.76.

158. Комбинированный коллектор.

159. Пат. 302012 Швеция. Likstromsmaskin med kommuteringspoler /Brinkeborn В. //Allmanna E. Electriska; Заявлено 22.10.63; Опубл. 01.07.68.

160. Схема для улучшения коммутации двигателя постоянного тока с дополнительными полюсами.

161. Пат. 4204156 США. Устройство для установки щеток электрической машины в зону безыскровой работы /Savada Fred, Howenstein Melvin; Заявлено 03.07.78; Опубл. 20.05.80; Кл. 324/158, № 6.

162. Пат. 50-40564 Япония. Двигатель постоянного тока с автоматической регулировкой положения щеток /Кобаяси Кэнго, Манабэ Мицуо; Заявлено 21.07.70; Опубл. 25.12.76; Кл. 55С,21.

163. Пат. 5929579 США, МГПСН 10 R 39/46. Soft commutated direct current motor /Hsu John S.; Lockheed Martin Energie Research. - № 09/100628; Заявлено 19.06.98; Опубл. 27.07.98; НПК 318/439.

164. Двигатель постоянного тока с улучшенной коммутацией.

165. Alger J.R.M., Beuley D.T. An analisis of D-C machinen commutation //Trans/ AIEE, № 31, pt.3. 1957. - p. 399 - 416.

166. Bates J.J. Using thyristors and diodes to improve commutation //IEEE Spectrum. -8, №1.- 1971.-p. 38-41.

167. Дончев Дончо Ст., Раев Христо П. Пресмятане на коммутацията на постоянно токова машина с вълнова намотка //Електропром — ст и приборо-строене; 10, №2. - 1975. - с.51 - 53.

168. Dreyfus L. Die Strom wendung grosser Gleichstormmaschinen. Teorie der Kommutierungsstorungen //Acta Polytechnica. Stockholm, 1954.

169. Kesavan H., Koenig H. Computers application in commutatnion //Trans. AIEE. №31, pt. 3, February. - 1961.

170. Kunze G. Wirkungsweise von Gleichsnrommaschinen: Ausgleichsver-binder. Teil IV //Elek.Masch. 2000. - 79, № 10. - C. 10 - 17, 14 - 17.

171. Уравнительные соединения для волновых обмоток. Ч. 4.

172. Kunze G. Betriebseigenschaften von Gleichstrommaschinen: Magnetfelder und Kommutierung. Teil 1. Wendepole und Kompensation/ Teil 2. //Elek. Masch. -2000.-79,№ 10.-C. 16-21, 18-19,22-23.

173. Магнитные поля и коммутация. Ч. 1. Добавочные полюса и компенсационная обмотка. Ч. 2.

174. Linville Т., Rosenberry G. Commutation of large d.c. machines /Trans. AIEE; vol. 71, pt. 3.-1952.

175. Раев Христо П., Неделчев Неделчо Д. Метод за експериментално из-следване на комутацията на еднофазен колекторен двигател //Електротехн. и електрон. 2000. - 35, № 7 - 8. - С. 29 - 31.

176. Метод экспериментального исследования коммутации однофазного коллекторного двигателя.

177. Pavlovcic France, Nastran Janez, Bajec Primor. Na elektromagnetno okolje //Elektrotehn.vestn. 2001. — 68, № 2 - 3. - C. 146 - 150.

178. Teylor P.L. Imroving commutation in d.c. machines by the use of flux traps //Power Inst. Elec. Eng. 117; №7. - 1970. - p. 1269 - 1276.

179. Tertil Z. Metody praktycznych pomiarow Komutacji maszyn Komuta-torowych //Wiadomosci Elektrotechniczne. V. 35; №9. - 1977. - p. 305 - 307.

180. Thrige electric erweitert Gleichstrommotorenreihe //Elek. Masch. — 1999 — 78, № 7 8. - C. 29 - Нем.

181. Новая серия двигателей постоянного тока.

182. Wada S., Ototake К. Digital colculaition of spark zones of large d.c. machines //Trans. AIEE. Power Apparatus and Systems. vol. 65. - 1963.

183. Wollenek A. Stormfaden Kontaktmodell Elektrotechnik und Maschinenbau, Jahgang, 88, Wien, Dezember, 1971, neft. 12, p. 523 527.

184. Desesguelles P.F. About the commutanion in DC motors //J. phus. Sec. 3. -1995.-5, №6. C. 825-834.

185. Методы расчета коммутации в двигателях постоянного тока.