автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Автономный синхронный генератор с возбуждением от третьей гармоники поля

ь /коу

МИНИСТЕРСТВО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ПРСШШШШГОСТИ .•.'■■ И ПРИБОРОСТРОШШ _ ■ -

ВСВСОЮЗНШ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИШШГУТ . аШТРШАШИНСЗСТРСШЯ .

на правах рукописи . - аруишян вщимир сешсшч

УДК 621.313.322:621.3.018.3

АВТОНОМНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР С ВОЗБУЖД ЕНИЕМ ОТ ТРЕТЬЕЙ ГАРМОШКИ ПОЛЯ

05.09.01 - электрические машины

.<3

Автореферат диссертации на соискание ученой отепани доктора технических наук

ЛЕНИНГРАД - 1990

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте комплексного электрооборудования (ВНШКЭ),г.Ереван

Официальные оппоненты: доктор технических наук доктор технических наук,профессор доктор технических наук.профессор

Домбровский В.В. Шакарян Ю.Г. Иванов-Смоленский А.В.

Ведущее предприятие - Московский электромеханический завод

имени Владимира Ильича СЗБИ) .г.Москва

Защита состоится " " 1990г. в час. мин.

на заседании Специализированного 'Совета Д 143.02.01 opa Всесоюзном научно-исследовательском институте электромашинке тро-ешшСШШлектромаш),г.Ленинград, Московский пр., 100.Актовый зал. О дне зашиты будет сообщено дополнительно.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах,заверенные печатью, просим направлять по адре су:191065, Ленинград.Дворцовая иаберех-ная,18,БШШЭлектромаш,ученому секретарю Специализированного Совета. • - . .

С диссертацией можно ознакомиться .в библиотеке БНШЭлектромаш. Автореферат разослан " ■ 1990г.

Ученый секретарь Специализированного

y-lZ-

кандидат технических ваук

общая; шштещгш работы. ..

Актуальность проблем. Автономные синхроннно генератора (ACT) ' до ГООкВ1»на 50П1-оби9про?,йшюнногв назначения'играют существенную роль в электроснабжения.Венду- спешфшз таких АСГ es , вкяуск (десятки тысяч пт./год)сосредоточен в отдельном про- ■ пзводстве.а требования оговорены ГОСТ 22407~8э.В СССР такие .ДСГ,вюголняемнз. явноподюснимп и щеточнимл, снабяалиоъ прястра-иваемш устройством азторегулируемого самовозбуядения (^ДРСВ). Силовая часть 7AFCB Ешоллялась при фазовом- коглпаундаропагпт (<5К) в вндэ блока силовых электромагнитных элекэнтез-трудоам-кйх,громоздких и недостаточно надежннх.В преимущественно распространенных ACT на 1500 об/мин,на прямерз иапшпы сорнп ЕСС в' ЗОпВт.эта аппаратура соизмерила о машиной по стошэстя.уез-. личивая массу' ACT примерно на труда е1Ш1стБ-на 25%,о6ъви^ в Г,.5раэа.В ряде свойств.по.форсцровкз а.гяговш bosmoshûo-, , тягл показатели. АСГ' обеспечивается. о ' затруднензшми.Ддя повкгга-нпл технического уровня ACT оказалось перспективно укйпьптпкз содоряапкя азшаразурн в 7АРСВ,наряду с улучшением показателей, по качеству электрознзрпт.При.■ слояшзшкся производственной оснащенности,^кеплуатацеонише п ремонтных возможностях по об-щопрашйленням ACT,ограниченной потребности в бэещзточнеи исполнении Спо условиям эксплуатации-мензе ГО£ от выпуска АСГ до Т001Фт)зВнполнз^г.э базовой -общепромышленной конструкция как беицеточяой спрзотраавае?шл возбудагеламч^клЬ оценено r.as нетгелзсообразное.С копатагагкей достаточной иэдеяаосхя щеточной токопэредачи прЕ п, =-1500 об/мЕа;роог технического уровня АСГ оказалось целесообразёш, связать о повшл н^равлешгегл развитая синхронных иаииа (СЩ.Посяедпзиу соответствует совмэкз-юго ' силовой части 7AFCB с магшггопроводит Ш»а геперздпА кощ-. ■ ноете даш возбуждения предусматривается в дополнительнЬм якорном контурэ-наводкой"тока от 3-ьей гармоники поля(ЗГЩ,'зазо- , ра,о выпрямленпем тока,и подачей через сотки в.обмотку г.озбуг-цегшя (В0).7тилкзадпя этой "бросовоЗп соогавлшизй коля'дав? возможность. реализовать ее своеобразное" свойство чш'Ьозшжзоа-ta авторе'з^лгруёмоге ежовозб^ящетм СЙ.пр^кгнэяевет в'.йф--дезке.1Ъзвитпе направления по АСГ гсш^квгш необходшззть, подтверждения функнконированиЯ АСГ.на уровне совремзшшг трз"-. 5ованкЯ.В основополагагжгюс работах по - ЗГО-сашвозфадекяо "патентного характер^. {Кгл |1е Г.-1958г. ¿йш&ГM. flV>$от*.

ровскиа В.В» в^-» - 1260г.),так и прикладншс(^1рре5Р.1-IS pia ttkaus Н. Г.-ЕЭ63,Рад51Я В.Й.-ISo??.) не содержалось сввдс в- объема, необходимом для исследований в разработок по явно лвонии ACJT.A отсутствие общей ¥еории ?акиг СМ 5а7рудшшо:п ведеаиа Езланаправленных опытов ; обобщение практическая р зультазов^рсгаозированЕз свойств,выработку проектных рако дацЕЁугаоче.? параметров и характеристик^ обеспочшзагзгнх п совокупшсга ваэможность разработки АСГ.

Первоначально необходимые сведения бшгл: получены в пр клгадшг диссзрШЕЦЯонанх работах,выполненных во ЕГ1ИИКЭ(Бров1 -головной организации по АСГ до ЮОкБт-прн научном руковод! автора(Амамчян С.F.-I97I,Оганесян С.Х.-1876Д!:тржзиян Е.Х.-1978).Шла показана целесообразность и возкоеиость разрабо: сарш явнополюсных АСГ до ЮОкВт.&а БОПхДБОО об/ют,а сак возбуждением от ЗГП. '

Рассмотрением формирующегося направления,а такав пост; новкой проблемы исследования и создания явкополакшх АСГ hj мысленной частоты с ЗГП-самовозбугденпси, бнл сделан вывод-с актуальности разработки обшей теории подобных АСГ. Цель, работа -г это расширение и углубление классической мате ткческой аналитической'теорий синхронных явнополюскых каша путем разработки теории АСГ с ЗШ-саковоз<^увдешеы»входя1цзг в проблему исследования п создания стих АСГ. Методы научных исследований.Теарэтичаокио исследования. баих вались на методе преобразования координат при лолучеишь gui ференциальных уравнений объекта,Для описания поля в зазоре применялся метод гармонических,проводпкостей.Реальная карте поля в запоре исследовалась расчетно-г,(вводом конечных элвмз sob (МКЭ).С8мк яе ЖЗ-расчетн организовывались,а их результ аппроксимировались полиномаш^согласно методу планирования перимента (ШЭ).ШЭ применялся также для организации с об об, ния'ряда натурных' экспериментов Для составления и для рвшза уравнений переходного процесса, соответственна,применялись принцип постоянства потокосцаплевля БО и операторный метод. Исследования линейной замкнутой'системы проводились методом, пред&сматривавдам применение с а независимого посдадовательнс довозбуадения,отработанным в диссертации. На^рвые вкспервме! проводились на макетах,а тайне опытных,головных а оерк&шх с радцах •• обычными методами.

Основные ааучтаа результаты ж ях аовотна.К оояовшм научным результатам,п'олучешимюервые ж" ажипяпямш автором,относятся! -разработка преобразованных уравнение мастшжолинейного обмята,прадставлевяого в виде явноаодюоной сошащевяой охвхрсаной машины,на якоре которой,помимо обычной главной о&готкз {ТО}', установлена я утроеннополюсная дополнительная UTO) »питающая обмотку возбуждения (ВО) мощностью от ЗИГ.с устранением которой уравнения выровдавтоя в уравнения Парка-Горева; -подучошш пз уравнений' Парка-Горэва универсальных. выражевай. токов в напряжений ГО при ваброое нагрузки для АСГ с цеаави-семнм возбуждением,благодаря учету бистрозатухашщей арацс-ij/зрматорной ЗДС в вдпа- ID пригодных и для описания

отадй переходного-процесса-, близких к мгновеняой^ыройдаю-щихед'в приняты® зашша:щшряд0гшй npitt=0+ п юков''цра"вае-аашзм ЕЗ;

-установление тога,что напряжением для i ¡=0* присуща ярездв ^учитываемая дополнительная. ЗДС, такие тршоформцторногЬ араисхолдения.Выявление того,что за околошгновониЬа стадии ipk наброса шеат'место заброс в напряжении АСГ^отранязждй. гри учете насыщения а поперечной синхронной индуктивное -пахоадеюте выражений токов а ценя ДО,которые получены с но-дощып эквизалонтирования выпрямительной нагрузки ДО опрзде-шными? ft -составляющими,несложно связанными о углом коц-«утацаи ¡¡* »

■получение и решение»уравнения обьекта при автономной работр, ;огда соединением ДО о ВО через выпрямитель объект замкнут i линейную систему,а ненулевые решения,упрощенные e^'Ct) «0, ¡беспечены введением в цепь ДО фиктивной независимой ЭДС " Емпдв )»кв вносящей искажения в форму характеристик а в детальность процессов;

установлзшкз, что" поведение линейной системы,в целом,соатвет-твует характеру требований,предъявляемых к АСГ с авторэгу--цруемым 'самовозбуадениемга также выявление того,что ряд ко-йче'йтвенкых проявлений гипертрофирован, отчего. учат насшвд-ия в системе приобретает принципиальную необходимость; несложный аналитический учет, режимного насыщения в индуктпв-ости оси it для выраяения тока возбуждения АСГ из уравнений" арка-Горева; ^ '•

ао^ледовавие поведения ЗПГ для конкретного АСГ с учетом на-' .

оыщения в зависимости от режимных показателей и геометричао ких факторов с помощью полевых расчетов по 1ДКЭ. организованы и обобщенных полиномами согласно ШЭ»приведшее к простому у ту насыщения в ключевой взаимоиндуктивности по ЗГП;выработк рекомендаций по разработке соответствующего АСГ; -разработка алгоритма по имитации зубцового скоса,основанно на применении изобретения автора по конструкции полюса,позе ляющей сохранить плоский карактер и снизить объем расчетов полевой задачи;

-получение выражений токов и напряжений в установившемся и переходном режимах АСГ с ЗШ-самбвозбуадением при учете рая ного насыщения ключевых индуктивностей,вследствие чего огас сительно линейной системы развиваемые показатели и характер тики улучшаются вплоть до соответствия предъявляемым требо! ниям.а при дополнительном учете насыщения в неключевых яксц еых индуктивностях ЗГИ сближаются с поведением АСГ при ФК; -создание,как итога проведенного рассмотрения .достаточно щ той и наглядной аналитической теории явноколюсного АСГ с 31 самовозбуждением.

Практическая ценность.Основные научные положения,сформулире ванные и обоснованные в работе,представляют собой теоретиче кое обобщение по выдвинутой и решенной при участии автора важной научно-технической проблеме в области АСГ,имеющей cj щественное народно-хозяйственное значение.

Разработанная теория позволяет: -обеспечить проведение целенаправленных исследований по из; нию свойств собственно электромашинной часта явнрподюсных ( с ЗШ-самовозбуадением;

-по совокупности возможностей,предоставляемых этой теорией, их дополнением расчетным определением поведения ЗГП в завш мости от показателей и факторов,с учетом содержащихся в ра< те практических рекомендаций и последующей корректировки pi зультатов стендовой доводкой.разработать автономный синхрга генератор с ЗГП-самовозбуждением;

-при практической реализации АСГ с ЗШ-самовозбуадением oiuj тимо улучшить их габариты;общую технологичность,включая реальную себестоимость;фораиравочные,валогенераторные и надо) цостные показатели - в сравнении с серийными генераторами при фазовом компаундировании; •

-рекоыендоватъ перебазировку изложения куроа СМ на описание автономной работы в принятого описания на базе параллельной. Это по8волит:упростить изложение,разгрузить его от векторных днаграмм-б заменой их математическими линейными выражениями, учесть насыщение,привести универсальные выражения по наброоу нагрузки о охватом я случая КЗ»описать замкнутые системы.

Проведенное ори разработке теория исследование ЗИП по МКЭ я подход по ИПЭ позволяют;

-оценить уровень и поведвниекак ЗПГ.так и более высоких,включая зубцовые,в зависимости от режима и геометрии.

Полученные при разработке теории дополнительные результаты, отнооящиеоя..к общим вопросам теории ипрактнкв СЫ,позволяют: ..

-оценить'энергетический уровень зубцовых гарчонщс поля,необходимый для их использования при самовозбувдении; -предложить в части стандартизации измерений, уточнения по определении иокажения,формы кривой напряжения АСГ (i*v)!CR %); -уточнить фору угловых характерастшс АСГ-с размежеванием от олучад параллельной работы;

-дать несложное и универсальное выраиекиа для наброса нагрузки при независимом возбуждении;

-рекомендовать для применения в малололюоных машинах перемоп-пого тока "звездообразную" конструкцию пакета статора,ощутимо снижающую металлоемкость и потери в отали.

Дополнительной к практической ценности теории является целесообразность ее развития для исследования бесщеточных АСГ путем перевода возбуждения возбудителя на ЗГИ. Автор защищает;

-преобразованные уравнения объекта в ввда магнитолинейной совмещенной СМ о ДО по ЗГИ,при независимом возбуждении; . / -результаты учета трансформаторной ЭДС в якоре,отраженные в описании наброоа нагрузки,охватывающем известные записи напряжений для t =0* и токов внезапного КЗ;

-уравнение,его рещение и результаты для замкнутой линейной системы при ее задействования введением в цепь возбуждения фиктивной ЭДС,не искажающей характера процессов;; -аналитический учет насыщения во взаимоиндуктивностях как по ГШ, так и по ЗГП, результаты исследований ЗГИ я ГШ-в завиои-иостя от геометрических и режимных факторов о применением ККЭ и МПЭ;

-уравнения и их аналитические решения для установившегося и переходного процессов, в замкнутой системе ACT с ЗГО-самовозбуж-дением при учете насыщения;

-аналитическую комплексную теорию ACT с ЗГП-самовозбуздением. Внедрение.Разработанная теория.расчетные методики,методические указания по исследованию,расчетные и проектные рекомендации пр: менены при разработке серии явнополюсных ACT со щеточным автора гудшруемым ЗГП-самовозбуждевдем(4 ;8 16 ;30 ;60кБт ;1500об/мин;5011 230 и 400В),выполненных во ШИИКЭ(ЕрвВсш)и при непосредственного участий автора.Эти ACT,серки 00,общепромышленного исполнения (рис.Г),о устройством коррекции напряжения(УКН)на электромагнит ных элементах,серийно выпускаются АЭЗ(Ереван).При этом официал* но утвержденный экономический эффект на 1984г. составил 5,18млв руб.Это исполнение является базовым для серийно выпускаемой бес корректорной шдафикащш(тша ОС5),а также для модернизации-пе-реводом электромагнитных элементов аппаратуры на современную элементную базу, ■ Л ,'-

Апробация.Основные полокеаия и результаты исследований докладывались и обсуадались на. годичном собрании Академии наук Арм.ССР (Ерава11,1э?4);итоговой научно-технической конференции в ЦПКТБ КЭМ(Леникград,1969) .научно-технической кан$зрешош,'Автонощше источники'элзктроэнэриш..." РСНТО ЭЦ Арм.ССР,ЕрЩТ.ВГОШКЭ(Ереван, 1284),Полное содержаниа диссертационной работы рассматривалось во БдиикЭ(Ерэван,1989),в. ^Ш(Ереван,1Э8Э),ВНИИЭ{Москва,' 1989 ) .ВЙИЙЭлектромашиаостро еши (Ленинград, 1983 ) .ЗВИШосква ,1930) Публикации.Основное содержание ..работы опубликовано в 24 статьях и 6 описаниях к авторским свидетельствам.

Структура и объем диссерхации.Дкосертация cootoet из введения и пяти глав.опиока литературы(135 наименований)п ярипожений.Она содержит 248 страниц текста.39 страниц таблиц.Юб стршвщ расун-ков-скомплектованвых в одном.тома,а также 15 приложений(175отра-ниц текста.35 страниц таблиц,41 страшщуриеунков)-вынеоешшх во второй том.

Созданием как данной теории, rai;, и промшленно выпускаемой серив АОГ;констатируем не только постановку,но и решение акту-.' альааЁ пробдзш:"КсоледованЕе и разработка явнополюсных ACT. промышленной даьта5ш';'о ЗГО-с^рвозбУвдением''. : ' ' ■ • ' " \ Основное содержание работы

Во 'фвддошш дан анализ развития работ,как по направлению в целом, тгус и паЧастнпройпецы АОГ традиционной конструкции о ЗГП-оаига-

возбуя&ёнйшьПо работам в состава направления отмечона проблема применения ЗГП в бесщеточкых индукторных АСГ одноименнополюсноИ конструкцшиПроблема,решенная на БВй(Москва),завершена промышленным выпуском (Радив В.И.,Мириманян В.Х.).Отмечены частные Теоретические разработки ЗГП-самовозбувдения (Яголковский А.К., Федотов А.И.).Обоснована концепция разработки серии явнополюс-ных АСГ с ЗГП-самовазбувдением.дакы результаты разработай и ор~ -ганизгвдш серийного производства.

Глава I. I.I.Рассмотрен гармонический состав синхронного поля в зазоре явнополюснЬй СМ,идеализированной по Парку-Гарему.Для времена i и координаты зазора ^ (рис.4),представляя удельную магнитную проводимость зазора рядом четных гармоник с ам-¿яитуДама.Д^ .для' ri- -ой гармоники синхронного поля (гиГП) Of воздействия БО C.f ) и фаз а , Ь , с (ГО),подучено:"...

- V) W+«jtfW + "

Здесь й долее-да введения относительных вдишщ-в записях применена система единиц СЙ.В (1)ЙГ0 и -обмоточно-геометричес-кие коэффициенты МДС ТО и БО по. Ш1; • -удельная проводи-

мость зазора для ВО по п. ГП.Формула (I) показывает,что п-ГП для I.Это-следствие,в первую очередь.,явнополюсностн и лишь затем-насищення.Вввду участия в (I) токов L^t, lj(t)

констатируется,что линейные преобразования координат вида d,q, перспективны для упрощения математического описания,связанного с гармониками синхронного поля.Сравнением в рис.2 характеристик по (Г) констатируется,что по разным п, наиболее приемлема для авторогулируемого самовозбуидегшя именно ЗГП.Отмэчено.что для этого пригодна определенная геометрия СМ.Показано,что применимость. ЗГИ улучшается с ростом коэффициента полюсного перекрытия oL .вплоть до cL =Г,когда конструкция- невыполнима.!} Связи с эта?! Л и 0,8 отмечен как оптимальный.Предпочтительность ЗГП подтверждена и благоприятной для авторегулирования отзывчивостью на изменение Cosf^ тока нагрузки. I>2.Экспериментальная простейшая проверка ЗЕП-самовозбуадения реализована возбуждением образца явнополюсной СМ током ее же нулевой последовательности,замыкаемой через сеть„Опытами в режиме двигателя подтверждена перспективность ЗГП-самовозбуядения • и выявлен ряд достоинств (самоподдержаниеCOSf^ »устойчивая работа, высокие пределы по перегружаймостя,долкная реакция на

изменение наиряаеаия).Недостатками указаны необходимость согласования обмоточных данных ГО н ВО,а такяо недоиспользована мощности от ЗГП из-за однофазное^ питания БО» Т.З.Сформяроеан. объект теоретического расомотронкя.в которо! атк недостатки устраняются установкой на якоре утроешюиолэс-ной трехфазной ДО,служащей для генерация в ней «ощносты от ЗГН(рио.З)*

Отмечено,что уча!' дэшфарзых контуров применительно к ЗГП осложнен*а их воздействие на основные процессы достаточно тргдационво.Для уцроааывя рассмотрения деш^ары в объекте не учтены.

Основы теориЕ объекта разработаны для йагнитолинейного состояния,с учетом в ноле зазора помимо- Ш1, тыка к ЗГП-сра независимом зообувдзник.Нршизнеин:запись потокосцааланий обмоток при поочередной возбувденш; линейное преобразование кш туров и потокосцеплений к двум системам индукторных осей{написание уравнений напряжения преобразованных контуров;ваеде-ниэ относительных единиц.При 8том:а)принята,что для ГО аса обмоточаыа коэ®ациекш,1фош кш: для Ш1 (Щ) и ЗГИ (), ракш нуля;а для ДО,кро:.:з К-^до, - остальные равны нулю; б)учтено действиэ лешь 1-ой гармоники &ЦС от ГО,только З-ьоа-ох ДО и всех—от ЭДДС ЕОЛЗ остальном,сохранены допущения по Парку^Гораау. .

Откачана особенность линойнше, преобразований к дзуи системам индукторных осей,где на каеду» пару обычных с) ,1], -есс! для 1ГП(приходится 3 лары нововведениях Я ¿(2 -осей для ЗГП (раз.4).Показано,что индукция от ВДС фазы ■«, для £0(с амплитудой Ра(г)) и А для Д0(о гд и/)состоя1> из ЕГПУи ЗГП.Для точки зазора £ : -

л 2

Здесь ]чв -магнитная постоянная; оу -приведенный зазор.Аналогично определенна индукций о® ВДС остальных фаз ГО в ДО.Пото-кооцепления для-.-каждой фазы'ара ее, эффективных витках Л' '"" (для каждой гаршн2кй)ьырагз1ш через-среднее, значен»» гадукци

п.

обмотка (для дашхой гармоники) 6^41, вожотщ делания этой обмотка ^оъ :

На база ( 2- 4 ) записали 53 выражений яотокосцеплетай для всех якоркнх обмоток по 1Ш,столы«} т-ао ЗГИ.

Для ппдуквдш от Ш аря трапецяезиднсм распределения Г,?ДС(с а-лплитудоЛ основной гаргжмшкн ),прн ограничения

рассмотрения ПИ и 5ГП:

Здесь , —удельные проводимости зазора по ПП и по ЗГП. На база С 5 ,4 )записаны потокосцепления от ВО к 10.

На основе ( 2-41. Определены остальные потокосцепления от воздействия IX) и ДО на ВО.По ах выражениям отмечено: Г.Структурн для ГО и ДО яая по ПП.так и по ЗГО-подобаы. 2В синхронном установившемся сиилетрнчном режиме потокосцепление от воздействия ГО и ДО на ВО по ПП в ЗГПннезавксимы от времени.

Из выражения потокосцеплений любой пара из 7 контуров объекта,наложением найдены потокосцепления от совместного действия НДС всех контуров.Для фаз ГО определены величины

а . ;для фаз ,%(фяля

ВО - у).Преобразование величая ГО к индукторныи(т.е. к «^иЦ/^ ,к ^ и ц ,к и<( а 1Ц ^осуществляется обычным -преобразованием.Для величин ДО-Лд , - при утроенной числе полюсов н наждуфазном угле 120/3 для ДО предложено специфичное преобразование к велячянлнг/л, в осях Ъ (рис.4);

Лг ' З- & 3Г * ^ со$ 3(р-& - Л/Й Ш * ;

В результате для преобразованных потокосцеплекий с учетом как ШТ,ЗГП,тяк а рассеяния,получено:

ц/ _ иу(1> - и/'1 •

ГЛ ~ м. го-го Чгсм-о Мдо-Го ' го~ •

Ч "1, го-го и. го-го '!{, До-го 1 <? .

л тв ,до-до До-До Т®,п>АО » >

V _ и/» 4. и/ 18>

'О ~ Т0Д0-ДО т5,до-до 1 в,ГО-ДО а '

■ (9)

Здесь верхними значками обозначен порядок гармоник.В индекс? ции участвуют:обозначения осей( й , % и 2,(2 );обозначения рассеяния ( г ) и взаимодействующих обмоток (слева от тире обозначена индуктирующая обмотка).В результате совмещенная к шина представлена комплексом из двух синхронных явноползосшв и структурна равноправных:"машины-ГО" и "машины-ДО".Констат; ется.что взаимоиндукция от ГО к ДО осуществляется ЗГП.от ДО Г0-Ш1.Указано,что "машина-ГО" малоотлична от традиционной; "машина-ДО",являясь двухосновозбувдаемой от ЗГП(обмоткой Ю 2),0 -обмотками ГО), специфична,что отражается в свойства: ее индуктивностей.Для элементарных машин преобразованные урз нения напряжения получены в виде:

-44 «4чуен - (^У^гЛ; -и^улх (для (10)

Д0) (гт>

Здесь Л -скольяение.а при автономной работе-отклонение о-номинальной частоты вращения. ^

Для обшей по обеим машинам + .■ . (I;

Уравнения объекта при ЗГП=0 выровдаются в уравнения Па] Горева.Подчеркнуто,что -преобразование приводит ивдуз

тивностк для ЗГП и ДО к постоянным,подобно преобразования И; ка-Горева.

Последующие выражения записаны в относ$у£рздшх единица (по "ристеме МДС"). Для сводки инДуктивностей эй:

Ь С.= О, * , 8. (V Ы;

2> С>= 9.

СЦ.С*.яСп».

5- !ин. ~ & ~Ь-и; 12.= До >

П)

с («■l10 13 ?°' =4t"' •

6. la,nKf Чпк* , S.roj Л а.гсыо /

. да)

гдо I . -обычная базисная индуктивность ГО; t -расчетная

¥r$f \ _

длина магнитопровода; t -его полюсное деление;wro -число витков ГО на полюс; аго -числа параллельных ветвей ГО.

По сводке (13) характерно как по специфике,так и по вызываемым следствиям следущев.Для ГГП этоL¿'roro~CL»>0; а Для ЗШ обычно ; C.J< 0 . £

При атом ключевач для ЗГП-самовозбудденпя индуктивностьу^э ^ (в отличие от соответственной по 1П1) резко зависит от геометрия С?!.При5"™,/S \ =1 .начиная с 2/5 и далее,величина t"'e .возрастая по модулю,уае отрицательна.Вопрос геометрии полюса для ЗГО-самовозбуяденяя ACT имеет определявшее значение »тогда как по Ш1 оп не столь значим.

Преобразованные уравнения потокосцеплензй з напряжений представляет основу гдтегатаческой теорзи объекта. Глава 2. 2Л.Констатируется,что п г.яяно пренебречь

заиагличивавзгал воздваствяеа ДО'па ГО (по Ш)-от тояа1и . Эта? сохраняется списание токов "ííanHnu-rO"Id »I<v • ■ из-B9CTHW.ni для ACT внраяешвгхя.В двухосновозбуздаекой "г.-лапне-ДО" при нагрузка ДО на автоиотаую нагрузку (г^ , С1П ),эквивален-тнругаув ВО с внпряг-:,1теяея,дла ттесов ДО получено:

здесь (15)

a , (до ' соответствует балласту в цепа ДО.В отлнчлз от составляют: ЭДС ГО ),составляо-

нгэ ЭДС в (Г4) по ДО - осложненные:

u9co) зсм)^ - ; (16)

(14)

Констатируется,что в регулировочном режиме расчетные к вые для UJOHI&OI+IUÍO)]^_f(IJ;y0WI¿H Í(In) -о одно стороны,и If=|(Iro) -с другой,могут быть подобны

между собой,так и практическим результата« .

2.2.Рассмотрен актуальный вопрос оценки мощности,генерируем ДО при работе на ВО,связанный с проектными вопросами соглао кия ДО и ВО и возможным дефицитом мойнооти от ДО.Показано,ч полезная мощность ДО: ,

где iaZthy [-UaiO)/ИлСО) ] 4jttf;VoJ' (

Выявлено,что максимум этой мощности,о учетом условия

(«ihío * <

соответствующего практике,имеет место при выполнении coothi ния

(С3')1- wKK")*

»0,5sin, 2jro ) -ч /(uAOíot,ue(o>, цлю>),

где ; gj0 - 9(м)га<№0ч;с мЗД+с > Л <J

В практике исследований по разработке ACT типа ОС применяли« выражения (Г7),и (21),у прошенные заменой ¿¿"и 1е по фощуз

i^o^V'+l»'). ' И

Показано,что генерация максимума мощности РДо i прантичесга малозависима от витков WAt и имеет место уже* .С

учетом последнего предложен способ опытного определения ооре кенной индуктивности ДО -из характеристики

2.3.Далеа констатируется.что "машина-ДО*.являясь двухосновоз даемой,работает как ввнтелышй ACT при неизменном угле комму пии р .В вопросе эквивалентирования для , оговоре Ппродолжительность коммутации - у- «0-60°.Питание ВО принят как от неискаженной ЭДС Е \„ за коммутационной индуктивное

.ЭДС холостого хода в ДО и неискаженная ЭЛС - синусоидал ны;выпрямление тока .-идеально; 2) учитывается фазовый сдвиг S от угла f- меаду ЭДС и током дополнительной обмотхи;3) при эквивалентировании учитывается только основная гармоника тою ДО.В кривой тока ДО основная гармоника (частоты 3/ )преоблада Выпрямленный ток 16 выражен через коэ^фщиент выпрям) HwOíity».«

приведения,обмотки возбуждения к дополнительной

(?д„/,) .как

да,подобно обычному, f=aicm [<- «до// ' <24)

1дя прямолинейной коммутации получено:

Hfhg; ак% [а(Т)/Щ<)] =УДв. (25)

3 итоге показано,что определение 1& через и 3tAo ,вхо-щщее в гд0 '.сводится к определен!® угла f-»поскольку полу-гено:

".»■fc^u-fejfwi)- w

Зеличина ]1Цд обычно существенно меньше 1% ,а о ростом f зриобретает тенденцию,снижаясь,перейти в емкостную зону.

Определение Ib=/(j<) эквивалентированием подтвервдено зггатом и обобщено в виде расчетной методики,примененной при разработке серив ОС.

I.4.Ввиду затруднений по дальнейшему рассмотрению,особенно в тасти учета насыщения л замкнутой системе,указана и обосновала отработка неясностей на вспомогательном более простом аналоге со сходными свойствами.В его качестве принят ACT с УАРСВ 1ри традиционном ©{(подобном серии ЕСС5).В аналоге ВО пита-этся от якорной дополнительной обмотки С 90 )по ГГП.при ком-1аундировании-через активные сопротивления пропусканием гока ^трансформированного, по величина и фазе (рис. 5 ).

По итогам сравнения уравнений напряжения цепи возбунде-ия объектов констатируется,что теоретическое описание по-1езно и как упрощенная модель по отработке особенностей опи-зания замютутой системы ACT с ЗГП-самовозбуидением.Наряду с элементами сходства в параметрах подчеркнута сравнительная гибкость ФК в переналадке-за счет свободы в подборе величин 1t и угла компаундирования .Преимущество ACT с ЗГО-са-отвозбуждением-в компактности,технологичности и надежности.

s СМ с пониженной точностью авторегулирования (двигатели, срановые и вентильные АСГ) ЗП1-самовозбу?щение перспективно

Rto.r reHspaiop 0(7-72-72, SOkBT

(ö omjjuama ÖjICKOU noppoK-topa HanpiiEQaiw), CopBfliian npojnyK—

UHH

«oppciixopa

iW y

Piro Hawaii ohed rap-

t.!l)JiKI5 ÜOJtfl

E pül-yjspo-i Bü^iia:,; ro-

as/v—

Or, 2

= T-j

J- j mnmioco

i

C V V

fi~3.

UiK-CK'Iv:

JJ 0C~?I 0 i

G-r

rriJVo

Ii

»c|b

i ^"T" I«

1 r r'«.... TV-CHV-f--£ i 10 10

(SU) « 1 r ructC. C::e:.:a CR «j « j.^n«^

i

tiÖ \

. 's „ "'S/..

SA

/ 9s

/ f

S.KBEBaJics'ir-KOBui^e roK-

'i.";.".ir:0.r Korps S-

»"•- r« f.,___

--------l - *y

C ^-ca-Zv

V"

Ai" \

tu!

V \

>x <-v V-

fiC ' !

yj

\ t V" c

Vi ' / V^

ig

■ n ß: /

особенно.

2.5.Констатируется,что при ЗГП-сачоаозбуядониз из-за несинусоидальности тока ДО повышен уровень коэффициента искажения *W/o кривой напряжения ACT. Теоретически показана связь искажений со схемой соединения » Со -элементов автономной нагрузки, ощутимая при повншеннах ^«д^.В связи с этим в стандартах на испытания СМ предложено оговорить последовательное соединение , ("о при определении %повшбнного уровня.

2.6.В связи с необходимостью выделения в пазу якоря примерно 2055 площади паза под ДО,а также учета особенностей геометрии полюсов при ЗГП-самовозбу ядетга, выявлен уровень роста общих затрат электротехнической стали.По ACT до 100кВт относительно случая с ФК в среднем рост составляет 12,Для компенсации перерасхода предложено,не менлд внутренней геометрии.внешний контур листов статора выполнять близким к квадрату-при его стороне .уступающей диаметру прежнего круглого ляста.На натурном образце показано,что при наборе квадратных листов в пакет со взаимным сдвигом в пазовое деление,помимо компенсация перерасхода с сохранения Ij »реализуатся и выигрыш в КПД (до 1% на ACT в 30кВт) из-за снютния потерьв стали.Предложены конструкторско-тахиологичесюш работы по реализации такого решения в малополюсных машинах на 50Гц.

ГлаваЗ. 3.1.Для замкнутой системы АСГ-УАРСВ получено уравнение по цепи ДО,замкнутой на ВО,при зквивалентированнл ВО с выпрямителем*через , V*3 .7равнензга дано в форме,упрощеннойне-учетсм трансформаторной ЗДС ^pjr) в цепи ГО,отчего порядок

дифференциального уравнения существенно спшшн.Поэтому уравнение опяснвает поволение систеш вне околомгновенной (1-2 периода) стадия.Для обеспечения ненулевого установившегося решения при отсутствии правой части в данном уравнении,которое является линейным в режиме ACT,в праву» часть внесена фиктивная постоянная ЭДС(-|||^>Енпдв:

ijf} р =-fc.) (28) Здесь' 1де(|) наряду с приведением величин ВО к ДО учитывает и выпрямление; .По отработанному здесь"спо-

собу независимого последовательного довозбуддения'1введением ЗДС ( .констатируется существенное свойство:в линей-

кой системэвелпчкна отставкой ЭДС не изменяет ни формы харак-

теристик.нк времени протекания процессов,Отмечено,что реализация способа позволяет.сохранить преимущества линейного рассмотрения,что для установившегося режима из (28) показано на примере получения выражения внешне3 (проводимостной) характеристики иГо™{(1/г?0):

и f (MJ&U^A ] 2» .

3леоь f

где обычно fl, =0,?6; ft, =0,098.

Внявлено.что no (29) при COj-i^eOCotoT.) достигается абсолютная,«» есть нулевая точность поддержания напрдаения(ТЩ

I Vo'ro О/<пну,*0 ft, fO-ftO

обеспечиваемая путем наладки

Подобное утверждается и по вспомогательному объекту (при ФК).

Тем самым констатируется,что полученные выражения оциоа-вавт наряду с самовозбуждением такжа и авторегулироваян© ~ с сошподцерканиом напряжения (рас ,6) .Выявлено и резкое возраст-тааае внеашдх характеристик с ростом toS^* .Показано, что с ростам cos Что чрезвычайное перевозбуждение проявляется к со сникением I + S пра работе валогенератороы.Резкое поведение линоШшх систем особо проявляется и при коротком зашканиа в ГО,когда »рн наладке по (32) и (33) налацо 1" = оо »при времена установлен® t = о«,.

Отшчая.что характер поведения линейных систем в целом соответствуем практике,показано,что при этом ряд свойств проявляется в гипертрофированном виде.

3.2. Прн учете ЭДС e'^(t) рассмотрена и решена задача по расчету nadpoca нагрузка т ACT с независимы возбуяденЕем.пред-назначенноя здесь.в .частности,« для описания поведения системы а начале переходного процесса.Из преобразованных уравнений ACT, использованием принципа постоянства потокосцепленпя ВО,для то-

(29)

(30)

т

род-с учзт,т предшествующего (t «О) XX при напряжении Ur"(t*=0J-найдено; ' ; . .

J J, '■'.■•'','. J ' '. '< ■ V

cif-iw-^

Здесь

{^wi'uy«vy- ,

^ * ¿-H^Mi» ць дашз OS)

Доказано,что ( 34 )у ниверсалыщ, так ящ содержат общепринятую зшщо до внезапному КЗ.атакже известное описание мгиовенно-го напряжения ACT;.; '-"'■:•";•'■'•'

:

Дррщщгтельво к ( 85) дано^ уточнение в виде дополнительной цррдоедюй составляющей у^т -МЩ трансформаторного

происхождения,оиуткмоЗ в ряде случаев.Получено а обобпенйё(35) для случая ненулевых начальных условий по току ГО .Для. наброса щтшюй нагрузки выявлено,что на первом полупериэде восстанавливающееся (с нуля) напряжения ACT коже* кратковременно превзойти предиостзуюшей (t *0).В связи с тем,что на практике такой заброс на проявляется,показано,что он устраняется при уменьгенаи шздуктнвзоотл ч" йз-за-насыкения.Показано также ,'гго пракркугапееея игнорирование трансформаторный сос~ TaRi.TCT.tx . з вадрлзаяаз ACT при наброса неприемлемо

при пониженных C'ci'f^ .От-оченн неточности,вызванные нгнорирова-наем ЗДС 1 " .

3.3.Получено.чтб на нагрузочном нкцеддасе'Дф 'напряжение, сио-: тег«1 при иабросо с продяествудазго IX: ' - •

y^^^ffrtfe (Щ

Запись (57 )уйиверсальна,сна охватывает и случай при ®,еслз заменить4"?,^) О-ло— на" t-rc .' а Т2 на Тр .

В (37 ) для постоянных времени Т,н Тц как и Для традиционш ^ » >Т/ , отмечена их независимость от Ецпцб «а также переход Т, в ft при виачителышх .Показано,что система не может вообще функционировать в достаточно широком интервале fyotyiHio-O-bF в отличие от обычного щунтового воз-бувдения,функционирование при котором ограничено "сверху",а, не "снизу".Показано тшока,что в зоне функционирования в системе не может генерироваться максимальная мощность для возбуждения. Выявлено также,что в интервале функционированияР 4 ^ ^Aoty'^o^ 00 шввт место Т( > Тг ,а при наладке по обеспвчивавшеаТ1Щ?=0 для CCSiij, =0, длительность при набросе индуктивной нагрузки чрезвычайно велика,вплоть до того,что П] внезапном КЗ она бесконечна.Отмечено,что кривая Ur<>=i(i), по форма в целом соответствуя практике,по длительности может в десятки раз превосходить практические результаты.Подобная картина подтверждается и во вспомогательном объекте(с ФК). В связи о втнм Ьтиечеко.что сближение с практикой должно иметь место пра у^ете проявляющегося при описании If и ЗГП насышаш Глава 4.4.Х.Для аналитического описания If применено нзвес! кое выражение для магпЕТолзшвГшого АСГ.Учет насыщения реализован на базе известного графического способа учета насытенп по осям (К^ , tiju^ )и по внутренней ЭДС Е / .По последней дш переход к аналитической интерпретации для случая ACT,с введением в рассмотрение аппроксимации кривой ХХ.Отыеченс, что nps учете насыщепияв выражениях для ACT следует заменить:^го-го -на индуктивность ПотьеГИбС), t^-на ~т ) Ц.пко" Нй t^rw-cA/u-}.

т,-т

tyj 1 ^ 1 ton* Щ

--Я-

а А п 6 -ашфоксшладаопшз посетяшшз дяя характеристики XX,

приближенно ош;снеявкоП как / . ■ <«>

Окачено,что обычнне 11,5-?2) на I^ практически но сказнЕаютоя.В итога яо (§з ~ .ю )яани как анёлптическоа 0'ппс£ппе,так з кзтодика расчета »Спитом рззработкя се-рта СП подтверждена удовявизорятелшагг оходпшоть методики о практикой.

■1.2,Для расчетного псолздсшнщз ЗПГ с учетом па'сшпзпяя я особенностей гзокотрпн «лршяш: катод кеиечпнх элбйзитов(Г.1СЭ), Гасс!«отрсп!га дако по-кстерзтпо:ду АСГ серил СП.яри разоманугой ДО- я завяспэстп <и? рзлпкных яокезятслсЗ Г го г '/"о п Ф3®" торпнх -ъолтшп Д Д1ге л Няя>,( (Евсота' коразвого сочзииа по--пепого агзжпопзяка^о'шссоашя к )»по г?адаеР. пз' ргггжннх совокупностей 1ГО» ^ пропздтш ПС'-^ззчзгл пря пзрвлрова--

3_п:яотов~:к> г-ютсду оксперт:ся|р' '

{'713}.I! рзз-^ь^то ШЙ^гаочо-юй яолучегт завгсиюстя (ЗШ). Ьа СШП» С (КЗИПГУДР йуЙЮБЕК г-гпешк - НШ), 1| 0 (гнутр^ппгЯ угол СЛ}»Для аросадехтея '¡¡Ш-раочзтов' а вахоздеаия пгогогого 'состоятся ЛОГ шг0 ,1гс 5 :?го )посольоо2аа отрабо-ташжй з ЕрПГТ 1ззрс1Г-0!!Л';." злг-орлтг^ЛГСЗ-распеи проведена па " ш ,1фзгр«:2:д»разра<кгаазкоЙ з специально для ' ЕГШ.г-зоулт/х-а'Л! МКЗ-расчотоа обобгяшн фзлторашя но-1, футоров прйняш:е1=

~0,=?-0,9Г| Н<:№л --0,073-0^102; Иго =-1-1Д5*йагдый полота! со-отгог«1зуе2 снсодадз:шс:^ гску л С0$<3>£ з рзгуляровочхгай ха-р^здоюшо.Зйъпо ЗИ дяя XX полтаяз гглзог едд:

•.Для С55уг;-4),7Сс"ст.}:

^ Гссс:".'хрс!по значена! градиентов V <?<*. ,

еО^пр -полшшач показало,что значимость факторов дли 5Ш в оспошси убшпот согласно очередности! Д. ,Н*С(>ц ,11г0 , С хйсгпэу зпачеплй факторов ЗГП растет при XX.Вместо с'тем, * .нрв роста 1«, зФфзта увеличения ЗГП от .11 го ослабокзлт.Еиж-

нозначиость воздействия Uro на ЗГП в зависимости от 1Г0 > как. и другие итоги по МКЭ-расчету .подтверждены проведенными опытами и практикой разработки серия ОС.Такой эффект Uro ос ложняет вопросы изменения уставки по напряжению при ЗГП-само возбуждении АСГ.особенно при бескорректорном исполнении (как это имело место в модификации 0С5). Для ACT с ЗГП-самовозбуж дением рекомендованы повышенные Л (~ 0.77) и Hlf0PH> (~0,\х что было реализовано в серии ОС.Опытом выявлено и расчетно подтверждено,что при реализации рекомендаций имеет место про тяженный горизонтальный участок в характеристике при XX. Эта оЬобенность принята как признак обшей пригодности АСГ под ЗГП-самовозбувденив.

МКЭ-расчетами показано,что при уровне факторов,подобном серии,ОС«рост зазора $ в пределах производственного раэбро са оказывается на ЗГП,несколько ее снижая при нагрузке и по* вишая при XX,что также учтено при разработке серии ОС.Устано лено также,что рассышение спинки,как и сечения полюсов,практически не сказывается на ЗГП.

Рассмотреыгем полиномов показано,что уменьшение фактора Нкорн. .снижающее ЗГП,ощутимо понижает и угол 0 . При этом выявлено,что угловая характеристика АСГ 0=/( И") npaI^=Con,st. подобна тангенсоиде,то есть кривой,полученной здесь также теоретическим рассмотрением и натурным опытом.

Для проектных исследований повэдение важного параметра-скнхронной индуктивности ДОописано полиномом, реализованным по МПЭ из натурных опытов.Показано.что от роста фактора Uro снижается оп^тимо.от X го — менее,от Cos - практически не зависит-.Установлено.что совместное действие этих факторов может снизить практически вдвое.Этот па

рачетрический эффект,могущий улучшить самоподдержание напряжения, использован в разработке бескорректорной модификации 0С5.В этих же опытах показано,что обратное воздействие режим, ДО на явления по ГГП,например,на синхронные индуктивности ГО невелико.При этом выявлено,что применительно к оно все »i благотворно (снижение примерно на 2$) ,«то также реалкзо: но при разработке серии ОС.Подчеркнуто,что при традиционном < мовозбуждении воздействие 90 по ГШ ухудшает Ij (повышена 1{ приблизительно на 5% - в серии ЕСС5.с ФК).

1ЖЭ-расчетом- показана значительность амплитуд зубцов»:

гармоняк поля (Z ПГ).Теоретически получено,что максимальная мощность от стоячей волны 2ГП выше .чем от синхронной волны ЗГП.Тем самым дополнительно подтверждена перспективность известного бесшеточного самовозбуждения от 2ГИ.

Констатируется .что при иДГ0,Сс$^=сог1^ Р304®1 поля в зубчатом зазоре дает картины,зависящие от ориентации зубца якоря относительно индуктора и неопределенные в пределах одного аубцового деления.Для устранения неопределенности,повышающей неточность или объем расчетов,предложен алгоритм по имитации скоса пазов.реализуемый согласно изобретению автора. Отмечено,что алгоритм позволяетгсохранить плоский характер полевого расчета при объемном характере скоса»учесть в полевом расчете эффект самого скоса.

Полученные ЩЭ-расчетами закономерности ЗГП от факторов и режимных показателей в качественном аспекте полноотью подтверждены практикой и натурным опытом.Результаты и методика их получения рекомендованы как весьма полезные при исследовании СМ о ЗГП-самовозбужцением.В связи с тем,что точность расчетов по ЖЭ была ограничена наличными возможностями по вычислительной технике,в дальнейшем необходимо применение болев совершенных средств,что позволит уточнить методику расчета СМ с ЗШ-самовозбуждением на базе этих расчетов.Констати-, руется.что для целей проектирования необходимо повышение точности самих МКЭ-расчетов и их полиномных обобщений при увеличенном числе факторов.

Глава 5. 5Л.В уравнении линейной системы ACT - 7АРСВ( с 80 (ЕГО) и ® при геТ(>=,зс ) для установившегося режима выявлены ключевые параметры ж 1™Г(И.д ),при нелинейности которых функционирование сохраняется и для Енпд6 — 0. Отмечены и неключевые (.7Ъд » ),нелинейность которых отражается. на количественных аспектах (ТГОЦС) функционирования. По неключевым учет насыщения проведен по фиксированным уровням; а для ключевых режимное насыщение в уравнении системы учтено

.¡äföä'" «^чи«-'. «vi-»—

По нелинейной системе показано .что ЭДС Е hnJlft =М) для внешних характеристик является подпорной,действие которой усиливается с разгрузкой.Указано,что подпорная ЭДС имитируется подпиткой цепи возбуждения от части напряжения Uro »Ha этой основе предложено применение подпорной ЭДС для улучшения

йнешшх характеристик при ЗГП-саиовозбуадеНии.если они спада ют о разгрузкой(капример,из-за малости J. в Rttw. 5.

Для ФК при Е цН6 =0 в несложной аналитической форме получено выражение внешних характеристик 0 /z го) nI® ФК.Показано,что для этих зависимостей адекватны практике: I) реакция на изменение 1г0 CoSfrHe я уотавки-ввиду должного авторегулирования самовозбуждения; ¡^возможность варьировали уставки напряжения XX путем изменения импеданса 9о цепи дС -при практической неизменности семейства кривых в околономинальном интервале Uro ; 3)возмоян9СТь взакмонезависимах ка изменения уставки,та« и степени компаундирования,что показывает гибкость свойств данной системы; 4)достшкимая приемлема точность поддержания напряжения Uro по всему семейству ра нокосинусних внешних характеристик.

Показано,что достигается практически горизонтальность . кривой Un~f(i/Zn) при COS^=0(отст.) ,подобно линейной систе Но также подчеркнуто,что в отличие от нее,при увеличении CCS* развиваемые характеристики перестают неприемлемо расходиться что. является одним из позитивных эффектов насышения.Получено что "для неизменной S=SHfU!. пря наладке на уставку ,осу-

пгаствляемой согласно

= г; (^3)

(где -приведенное значешю когкящукдзровочного сопротлвлеи] 1е ),налицо оптимальное семейство Енешювс.гарактврпстлк.Пос-ладнее.описывается как:

=J-Цм". II .• = ИМ ,,,

'с а • j ji"//« fo I мг» , * • , w(t> •

Б ciifisc с 3TB4 подчеркнуто ,что при оптслальной наладке для разнокоюшуышх характеристик величина Т1Щ2 определяется во-лзчинов щдукишноста Потье ( I* ) .согласно

ТЛИ % z 0,51Р % , №

Отпечено,что для cepaa EGC5 расчетная ТПН?« "^.Констатируется что последнее но противоречат уроЕнв,достигаемому в практике бескорректорных ACT серии. ЕСС5.38аченнем 1Р ■ ограничивается в ток цепи КЗ при самовозбуждении. (

Далее.учетом насышения неключевого параметра ^, показан что расчетные внешние характеристика от этого существенно пе деформируются.что также соответствует практике.'

Подход и особенности учета насыщения во вспомогательном объекте перенесены на систему ACT с ЗГП-самовозбуждением. 5.2.При переходе к ней сохраняется необходимость учета насыщения по ~ Ij'rofo ^Cf-rt/j4)'А Я** ключевой ПРИ Данном случае индуктивности:

Здесь 3(? , 2) - аппроксимационные постоянные кривой XX ДО (при XX в Г0),ро ко торга обычно ¡0 ~ Q,C учетом насыщения в уравнении линейной системы (28) для внешних характеристик найдено:

(47)

ни

Цт1л*5,-п); -J/M 'Up 1м»5ком

здесь 2 = [fl^^t^^AiZ^Z^^bf.Sjr^VCl^l^i^)^^/?;;

Расчетные внешние характеристики рис.? по (47) правильно отражают реальные свойства ACT с ЗГП-самовозбузденивч.Этя характеристики меняют положение на оси ординат при изменении уставки яапрягенлн Uro в соответствии с наладкой, согласно

При изменении 1Го л С о налицо самоподцеряанпе напряжения (ТШХ?«Г7% - по рис.7),о?1уткмо у ступающее, в соответствии с практикой.случаю ФК (ТПН^»7^).Отмечено,что на разнице сказываются меньшие наладочные возможности при ДО(ЗГП) яз-за меткой взаимосвязи в индуктивностях ДО,в отличие от розгдяадотей в подборе величин Zt и ?го при ФК.

■ Вместе с .тем показано,что расчетные внешние характеристики при ЗШ-самовозбуадении' сближаются со случаем Ж для оптимальной наладки,если учесть насышение и по "и (рис.7).

Последнее приводит к расчетным показателям,близким к натурным свойствам ACT серии ОС.З связи с тем.что предельная ТПН£ пропорциональна I »рекомендовано улучшение показателей ЗГП-самовозбуадения.

cans3HH8M рассеяния якоря и. насжзния индуктора,что оправдалось при разработка серии ОС.

Для .синхронных двигателей и вентллышх ACT,выпо лшшшх ка базе традиционной геометрии,когда Д,« 2/3 и 3(;в ^До()«)»0, теоретически обоснован,экспериментально отработан и рекомен довал для практики способ комбинированного саиовозбувденля-qt ЗГП к Ш1, уде спад в начальном участке внешней характеристики восполняется от ХГП.Предлояены схемные варианты подобного решешш.Его элементы реализованы в бескорректорной даднфикацкп рориа ОС-АСГ типа 0С5,внедренной в серийное производство заявлено ,что при учете насыщения валогенераторные показатели системы становятся благоприятны,а околомаксимальная мощность в ДО-генерируется,что неприсуща линейной систе!

Б целом показано , что расчетные характеристики устанс вившегося режима при учете насыщения о достаточной достоверность!),подтверждаемой практикой разработки и внедрения в прс ИЗВОДОТЕО и эксплуатацию ACT серии ОС.описывают свойства подобных махин.

5.3.ГГаиобрг.шэнви к переходному процесоу в нелинейной системе в базовом операторном уравнении { 28 },£де ЭДСе^'Н) неучте-на,для ЭДС UAc(0j(p) применено:

ы ffi- т-

Далее,в соответствии установившемуся рехяму учтено насыщение в яндуктивностя2;данн гаыэш по величзшсмТг^^ф); U^-U^/p); принято ЕИПД5 0jyпрощены характеристики наыапшчения ДО (Я=0) к якорная реакция-ДО ш Г0(ЗС"^до ,3^АО=0).В итоге для наброса нагрузки соизмеримой мошостн о предшествующего XX(при токо IfU=0)) получено: "

Ssfi? ~ ^^—

' № (Tj^O-^eSiAiiW)}- (51) Здесь И=Т^Ц=0)Х; О^-^б^С-^ЬгУМ^Ч'

к¡,)1 Б-компоненты комплексных чисел р.являвшихся корнями характеристического уравнения

pi(тГ1))^М}*т;оL .... =r, Пс„

f p i ¡• ) 0 npi>

Ha околокгноБвнном участка от. кривые для набро-

оа (рио.8) подсчитаны для независимого возбувдвши по (34),а для последующей стадии ггыг - по (5Г) ЛГа кршзю: учтено нась'ае-нис по всем параэдграы оси d (снимание» фиксированных уровней - по (40)),а также и по оси (¡. (согласно 0,5Í- ).По кривым отмечено,.что на стадии rmv енпявни» напряжения прэдя'тот-вуют авторегулировочнне свойства ЗШ.На примера накболызея онияенза при авторегулнровании составляет:!-!^ при MS'-fro почти 10% - при C0$iP^=0,0¿около 2,5% - при COSfr*»ЬЧередова-' ние кривых,уровень снижения напряжения,длительность процесса -соответствуют практике.Процесс пр:т всех COS^i-o затухает через примерно 0,5 секунд,удовлетворяя ГОСТ 22407-85.Сравненаем показано удовлетворительное совпадение расчетов о опитом .Шявдена, что постоянная Тзв>> здесь близка к и сукзственно меньше постоянной линейной системы,что обусловливает улучагешт быстродействия в нелинейной.В целом показано,что учат насышеизя благоприятно сказывается на показателях, которые были отмечены по линейной системе как неудовлетворительные,Опнсакн&ч здось методика расчета переходного процесса рекомендована и для применения в расчетах автономных сетей с рассматриваемыми АСГ.

Завершением рассмотрения переходного процесса констатируется создание аналитической теории АСГ с ЗГЛ-самовозбуидением. SjA.Ближайшее дальнейшее развитие направления ЗГП-с&човозбугэде-ния СМ целесообразно путем перевода шше разрабатываемых АСГ с бесшеточним традиционным возбуждение:/! от -5К - на возбуждение от маломощной ДО по ЗГП.При реализации предложения (Оганесян G.I., ШИЙКЭ) ожидается ощутимый эффект о-т устранения тра.?ч1шоиной аппаратуры ФК при возбуждения воэбудителл.Исследовазия по реализации ЗГО-подвозбуящэаяя целесообразно провести на базе настоящей теории. __

Обобщая итоги работы,констатируем,что в диссертации осуществлено дальнейшее развитие классической теории синхронной машины для нового объекта - АСГ с ЗГП-сачовозбуждением.

Рис.5 Схема СМ с самовозбуждением при 0О(ГГП) и фазовом компаундировании(на активных а" сопротивлениях Тк)

к

с

Ьь{©1

'-исгйзл^й

(ЦП) балласт

ВО'

Ф,

•Рис.6 Внесшие характеристики линейной автономной системы { Д0(ЗГП)при наладке,обесяечивг юдей ТППХ=0 для индуктивной нагрузки. (ЕНПД6 =Г|идаалйзир< ванный 0бъект4с00тввтс^вуюпш1 генератору 0С-?И »ЁОкВт)

Рис.7 Внешние характеристики нелинейной автономной систеш зсак без дополнительного учета насыщения в ооях НО, 0. (---),

так и о учегш {-)•

( ЕнпВ6 ®0;объект,соответот-. вующий генератору ОС-72 )

0,5

и.

го,-

0,25

9.5 Уг

го

Рис.8 Зависимость иГоШ дл! наброса 50£-ой нагрузки на тономяу» нелинейную систем

расчет - ;опыт » » « х

( Ен„йа «0;объект-по рис. при дополнительном учете ш ценяя в осях<1фс учетом вблизи 1; =0+)

20 30 <0 со

ЗАКЯ1ЧЕНЙВ '■;•., I»Теоретически подтверждена целесообразность использования 3-ьей гармоники поля (ЗГП) зазора для авторегулируемого самовозбуждения в условиях совмещенной конструкции.Рассмотрены и экспериментально исследованы особенности такого способа . возбуждения как при использования нулевого тока основной обмотки,так и тока дополнительной-обмотки.Выявленн преимущества и недостатки этих конструкций,определен объект последугае-го теоретического рассмотрения, v. ," „

2.С учетом как утроеннопояюсной дополнительной обмотки (ДО) на якоре,так и-ЗГИ в'зазоре объекта,внесением в рассмотрение дополнительной утроеннополюсноЯ индукторной координатной системы JO, Q - осей получены преобразованные уравнения объекта, при ЗГИ=0 сводящиеся к уравнениям-Парка-Горева.'

3.йз уравнений установлена совокупность параметров ЗГП,рассмотрена их специфика й.связь с геометрией. '■-''-

Д.Показано,что для рассматриваемой машины записи токов обмоток возбуждения (ВО) и якорной (ГО) сводятся к общепринятым, а полученная запись токов' цепи ДО облегчена их представлением с помощью найденнкх 1д0 Дд0 - составляющих эквивалентной автономной вентильной нагрузки этой цепк,зависящих от угла ксм-глутации.В связи о возможным дефицитом мощностей для самовозбуждения получено и исследовано выражение мощности от ЗГП.Дана ■летодика по расчету выпрямленного тока ДО. 5.Рассмотрена погрешность,связанная с недостаточным учетом бы-зтрозатухающей трансформаторной ЭДС в цепи якоря автономного генератора (ЛСГ) при независимом возбуждения.Получены унивбр--зальные выражения по набросу нагрузки,для мокэнта1=о* и для внезапного КЗ. переходящие в известные записи.По набросу показано, ito в течение первого периода характерен заброс в напряжении, соторый не проявляется из-за эффекта шеыщенля в индуктивности

¡.Получено уравнение замкнутой линейной сиотемы для АСГ.обраэо-1анной соединением'ДО и ВО через внпрямитель,упрошенное учетом атухания в^(-Ь) .функционирование систем обеспечено введе- -ием в цепь.фиктивной ЭДС Ентад Отмечено, что. величин?

той ЭДС не искажает формы характеристик и.'продолжительности роцессов.7сталовлено,что свойства системы (внешние и валогэ-эраторше характвристакк.ток КЗ,форма Ur!1=^t) при наброса)' по

качественныы показателям соответствует практике,но уровни кс личеотвешшх проявлений (точность поддержания иапряжения(ТПЕ I" .время затухания) - гипертрофированы.Отмечена нообходк мооть учета насыщения в системе.

7.Полу чаны выражения взаимоиндуктивностей ВО с якорными контурами nq ХИГ и ЗГО,учитывающие насыщение.Найденное в связи этим простое аналитическое описание тока ВО предложено и использовано в качестве удобной расчетной методики.Значения ио следованной ЗГИ получены расчетами по методу конечных злемен тов (МКЭ)«организованными и обобщенными методом планирования эксперимента - в зависимости от геометрических и режимных фа торов и показателей.Установлецо совпадение форм расчетных ха рактеристик по ЗГП о опытом.Подчеркнуто,что для практичеоког использования расчетов по МКЭ в процессе проектирования маши ны о ЗГП-оамовозбуадением потребуется применение более знача тельных вычислительных возможностей.Выработанные проектные рекомендации по геометрии реализованы при разработка ACT серии ОС (рио.1).

В.В связи о расчетом поля предложен способ плоскостной имита ции пространственного скоса пазов зубчатого якоря СМ.повводт щая ограничиваться минимальным числом отдельных расчетов пoлJ

9.Решения для установившегося и переходного режимов системы < учетом насыщения получены введением в расчет зависимостей ин-дуктивностей Ш1 и ЗГП от-1Д , I , Ccj^ и форм характеристик £ для ГО и. ДО. Учет насыщения в системе может существенно улучшить Форму характеристик и продолжительность процессагобеспе-чивая удовлетворительное совпадение с достигнуты^ практическими результатами.

10.Выявлено,что учет насыщения во взаимоиндуктивностях от ГО к ДО по ЗИ1 »дополнительно улучшая внешние характеристики,обдк жает их до полной аналогии, с фазовым компаундированием.

11.В связи с необходимостью установки ДО констатируется,что- в среднем по таким АСГ Сдо 100кВт) затраты активной стали по из Далию в целом возрастают до 12,Ъ%.Для компенсации перерасхода предложена специфичная малоотходная конструкция сердечника о пониженными потерями в стали.В целом отмечается.что рост затрат стад» в АСГ до 100кВт при ЗГП-самовозбуждении сочетается с улучшением компактности,технологичности и надежности,улучше наем форсировки.

12.Предложено изложение учебного курса СМ переориентировать

на математическое описание автономного режима,что повволит избежать чрезмерности использования диаграмм и характеристик, а тазсжа охватить рассмотрение замкнутых систем."

13.В итоге,на основе полученных преобразованных уравнений создана достаточно простая и наглядная аналитическая теория ACT

с ЗГП-самовозбуадением.Теория применена.а полезность и достоверность ее положений,рекомендаций,формул,методических указаний и расчетных методик подтверждена при разработке ACT с ЗГП-самовозбуждением серии ОС (мощностью до 100кВт,на 50Гц,1500об/мин), ныне выпускаемых в серийном производстве.

Личный вклад автора Изложенные результаты,проведенные теоретические разработки и исследования,описание которых составляет подавляющую часть содержания и объема диссертационной работы,являются итогом личной работы автора.

К результатам,полученным совместно о аспирантами и другими соавторами,относится ряд из прикладных и проектных рекомен-даций.а также большинство экспериментальных данных. . _

Список опубликованных работ по теме диссертации '..„.-, 1.Арутюнян В.С.Потокосцепления и напряжения синхронной машины с дополнительной обмоткой по третьей гармоника поля.-Электричество , 1979 , с .39-45.

2»Арутюнян B.C.О свойствах пространственных гармоник поля яз-нойолюсной синхронной машины.-Электричество, 1982.Ш,с.60-63.

3.Арутюнян В.С.Расчет токов в цепи дополнительной обмотки ' синхронной машины.-Электричество,1982,ЖГ2,а.37-40.

4.Арутюнян В.С.Т'оки в цепях автономного синхронного генератора с использованием третьей гармоники поля для самовозбуждения. -Электротехника,198Г.Л2,с.28-31. •

5.Арутюнян В.С.Аналитическое представление и расчет характеристики возбуждения синхронного генератора.-Изв.ВУЗов.Сер^Электро-механика,1982, Ш, с. 775-779. '

6.Арутюнян В.С.Параметры и уравнения напряжения в относительных единицах для синхронной машины с дополнительной обмоткой: Труды/ВНШЭ.-Ереван ,1978,Т. 10.-238с. . .

7.Арутюнян B.C.Совмещенная синхронная машина с самовозбуждением от третьей гармоники поля.-Промышленность Армении, 1984,^, с.28-30.

8.Арутюнян В.С.Синхронная машина с дополнительной якорной об-

мотксй,-Бреван.1976.-б4о.-Рукопись представлена ВШЩЭ.Двп.» ИнформахектрО 25.11.76,* 148-Д/76. ^

д.Арутюнян В.С.Синхронный генератор о авторегулируемым оамо-возбуждением в установившемся автономном режиме.-Ереван,1982,--67с.-Рукопись представлена ВНШКЭ.Деп.в Информэлектро 5.10.82, * 262 ЭТ-Д82,

ГО.Арутюнян В.С.Работа автономных синхронных генераторов с ав-торвгулируемым самовозбуждением.-Ереван,1985.-24с.-Рукопись представлена ЕНИИКЗ.Деп.в Информэлектро 25.0S.85.KI38 ЭТ-35Деа. П.Арутюнян В.С.Вопросы теории автономного синхронного генератора о самовозбуждением от третьей гармоники поля.-ЕреванД535.-; -24с.-рукопись представлена ШШКЭ.Деп,в Шформзлектро ГЗ.07.85, . « 179 ЭТ-85Деп. ,

12.Ару®онлн В.С.,Начарьян Д.Т.Влияние режимных факторов на показатели системы возбуждения от ЗГП.Паучно-тахпгл.кои*.1934.: Тез .докл./Политехнический институт ,К!НТ0 «.-Ереван, 1984 .-57с.

13.Арутюнян-В.СОганесян С.Х.Саювозбуздение синхронной машгага от третьей гармоники поля без применения дополнительной обмот-ки.-Электропромышленность.Сер.Электрические малшны,вып.4(134), 1982,0.15-17.

14.Мириманян В»Х.,Арутшян В.С.,Птах Г.Г.Расчат третьей гармоники паля явнополюсноЛ синхронной мапшш методом конечных элементов .-Изв.ВТЗов.Сар.Электромеханика,19821X2,с.Г45-150. _

15.Арутюшзн.В.С,,Оганесян С.Х.О саморегулирования возбуждения' при использовании третьей гармоники поля в явнополисннх к не-яваополюсных синхронных генераторах:Трудц/ШШ<3 .-Ереван, 1976, Т. 8, с.44-94.;

Гб.Арутгонян В.С.,Миршанян В.X.Синхронная кагата с возбуждением от третьей гармоники поля с новой якорной соьчегшной обмоткой :Труды/ВНИИКЭ.-Ереван,1974,Т.6,с.20-36. 17'.Амвтт С.Г. .Арутюяян В.С'.Исследование влияния полюсного перекрытия и насыщения полюсных нанонечяиков яькополюсной сшх-ронной машины с■ системой возбуждения от третьей гармошки поля: Тез.докл./ЩЖТБ КЭМ.-Ленинград,19о9. -

18.АрутюнянВ.С.,Атоян В.В, »Машин ГЙ., Оганесян К.А.Исследо-вание новой конструкции магнитопровода статора электрической, машины;1^уды/ВНИЙКЗ.-Ереван,1974,Т.6.-238с.

19.Мириманян В.Х..Серебро И.Лг,Арутюнян В.С.,Антонов М.В.Исполь-эование третьей гармоника поля для самовозбуждения бесконтактного синхронного гонератора:1$уда/В!ШКЭ.-Еревак,1976,Т.8,с.53-6<

20.Амамчян С.Г.,Арутшян В.С.Индуктивное сопротивление дополнительной обмотки в синхронной машине с возбувд-энкен от третьей гармоники поля.-Изв.АН Арм.ССР,Г972»Ш',М,с.41-4о. ЗГ.Аыамчян С.Г., Ару текли 3.С.Искажение формы'кривой ЭДО явно-полюсной синхронной машшш .возбуждаемой от третьей гармоника ноля:Труды/ВНИИКЭ.-Ереван»1971,Т.4,с.5-19.

22.Аруионян В.С.,Мириманян В.X.»Оганесян С.Х.О перспективах

и особенностях оинхрошшх двигателей малой мощности о системой возбуадения от третьей гармоники поля: Трудь!/ШИИКЭ.-Ерэ-ван,1970.Т.З,с.18-30.

23.Арутюнян В.С.,Амаычян С.Г.Мощность дополнительной обмотка системы возбуждения о? третьей гармоники поля:Труды/В1ШИКЭ,-Ераван.1959,Т.2,с.81-88.

Я4.Арутшян; В.С.,Демирчян Г.Г.,Амамчян С.Г.Особенности геометрия явпополисной синхронной машины с системой возбуадения от высших гармоник поля:Трудц/ЕНШКЭ.-Ереван, ISS9»Т.2,с.70-00. 25.А-.С. J5 II4S75I (СССР) Однофазный кольцевой вращающийся трансформатор./Политехнический институт.ВНИИКЭ;авт.изобрэт. У.А.Оганлн ,В ЛТ.Читэчян,Г.Г.Дамирчян,В.С.Арутвнян.-Заяв. 3423209/24М37 от 14>.04.82;0яубл.в Б.Ц..1985,Ш. 2о.А'.о» &ЗВ503' (СССР) Синхронная электрическая машана./ЕНШКЭ; азэ.квобре'3,.ВиЗ,Лрутюнш1,В.Х.г.!ир1ШШ1Я11,-Заяв.й 1370894/24-7 ОЯ ST^B3V69í6hSitifl.B Б.И. Л975..'»42.

STJ^ov Ш 4Б0594 (СССР) Способ защиты генераторов с возбуздени-е?,г от третьей гармоники поля от перенапряжения без отключения нагрузки./ВПИЖЗ;авт.изобрет.Й.С.Арутаплн,С.Х.Оганесяя.-Заяв. ñ I8I3356/24-7 от 19.07.72;0публ.в Б.И.,1975,;й.

28.A.C. JS 32II89 (СССР) Система возбуадения синхронной машины./ БНИШ{авт.изобрет.В.С.Арутюнян,С.Г.Агла1лчяк.-Заяв.1Я234694/24-7 от Г5.04.£8;0публ.в Б.И.,1973,й43»

29.А.С. № 254520 (СССР) Полюсный наконечник синхронного явнопо-люсного генератора./БНИИКЗ;авт.пзобрег.В.С.Арутюнян,С;Г.Ама.ччяи.--Заяв. .<51281504/24-7 от 1Г.П.68;0публ.в Б.И.,1970,Л9.

30.А.с. JI 306528 (СССР) Явновыраженный полюс,/ВЯКГО;авт.изобрэт. В .С .Ару тюнян.-Заяв .JÉI229057/24-7 от Г.04.68;0публ.в Б.И.,1971,

В 19,