автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Численное моделирование электродинамических процессов в машинах постоянного тока с высокими удельными нагрузками

XAPKIBCbKm ДЕРЖАВШИ П0Л1ТЕХН1ЧНЖ УН1ВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

Miлих Володимир 1ванович

ЧИСЕЛЬНЕ НОЛЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОДШШЯЧШ ПР0ПЕС1В У МАШИНАХ П0СТ1ЙН0Г0 СТРУМУ 3 ВИСОКИМИ ПЙТОМИМИ НАБАНТАЯЕННЯМИ

05.09.01 - електричн! машини

Автореферат дисертацП на здобуття наукового ступени доктора техн!чних наук

Харк1в - 1995

Дисертац1ею е рунопис

Робота виконана в Харк1вському державному пол1техн1чному ун!верситет1.

Науковий консультант - доктор техн!чних наук, професор

Данько Володимир Григорович

ОфИдйШ опоненти: доктор техн!чних наук, професор

Елксн1с В1ктор Янович;

доктор техн!чних наук Зозул1н Ер1й Васильович;

доктор техн!чних наук, доцент Постн1ков В1ктор 1ванович

ПровЛдна орган1зац!я - 1нститут електродинам1ки

HAH Укра1ни (м.Ки1в)

Захист дисертацН в1дбудеться 11 с!чня 1996 р. на зас1данн1 спец!ал1зовано1 вчено! ради Д 02.09.15 Харк1вського державного пол1техн1чного ун1верситету ( 310002, МОП, м.Харк!в, вул.Фрунзе, 21 )

3 дисертац1ею можна ознайомитися у б1<Зл1отец1 Харк1вського державного пол1техн!чного ун1верситету

«ра, роМ 4L- * .« Р.

Вчений секретар спец1ал!зовано1 вчено! р;

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн1сть теми 1 мета робота. Машини посг1йного струму (МПС) використовуються у регульованому електропривод! найб!льш в!дпов!дального призначення у р!зноман!тних галузях промисловост! та на транспорт! переважно, як двигуни. Критер!ями оц!нки двигу-н!в пост1йного струну (ДОС) служать ном1нальний обертальний момент, фактор граничност! (Н°м°хв-1), питом! !нерц!йн!сть !. мате-р!алоемн!сть та 1н. Засобом 1х шШпшення е з01льшення питомих електромагн!тних навантажень, що досягаеться удосконаленням кон-струкцН 1 технолог!! виготовлення, п!двшценням комутац!йно! на-Д1Йност!, розвитком системи охолодження, застосуванням нових ма-тер!ал1в, а також пошуком альтернатив традицШним р!шенням, таких як немагн!тний активний шар якоря, вентальна система комутацП, надпров!дн1сть,, л!н!йна конструкция тощо. -'

Важливу роль у розвитку МПС в1д!грають нов! метода-розрахун-ку на баз! б!льш детал1зованих математичних моделей, що забезпе-чують точний виб!р параметр!в, особливо при створенн! нових зраз-к!в машин, як! в1др!зняються в!д попереднхх аналог!в п!двищеними питомими навантаженнями, складною конф1гурац!ею, нетиповим сп!в-в!дношенням розм!р!в, гранично напружэних за комутац!ею, нагр!вом 1 механ!кою. Вимушене подолання деяких стереотип!в методик, -що склалися, у таких ситуацаях дае пряме визначення електромагн!тних параметрхв (ЕМП) ШС шляхом розв'язання польових задач.

3 розвитком обчислювально! техн1ки 1длком нов! можливост! для розрахунку та анал1зу 8лектромагн1тних пол!в, 1 на 1х основ! - ЕМП та електродинам1чних процес1в (ЕДП) в електричних машинах надають чисельн! метода.

Терм!ном ЕМП, для уникнення повторень, об'еднуемо так! вели-чини, як магн!тний пот1к, магн1тна !ндукц!я, електродинам!чн! зу-силля, 1ндуктивн1 параметри - власн! ! взаемн1 !ндуктивност!, електроруш!йн! сили (ЕРС), магн!тн! налруги та !н. .До ЩП тут вносимо так1 процеси, як комутац!я, утворення вихрових струм!в (ВС) ! додаткових втрат потужност! у пров!дниках, осердях, еле-ментах конструкцИ; збудження обмоток та !н.

Чисельн! метода дозволяють уточнити ! детал!зувати ран!ше досягнут! р!шення, провести розрахунки, як! були недоступн!, чи т1, що мали лише ор1ентовну оценку. Враховуеться насичення сталей, ан!зотроп1я 1х магн1тних властивостей, а також детал!зована електромагнхтна геометрая машин. Чисельн! розв'язання диференц!й-них р1внянь дозволили д^йти реал!стичних оц!нок ЕДП.

Однак все це вимагае в1.дпов!дного програмного забезпечення, тдготовленост! розраковувач1в, !х переконаност! у ефективност! чисельних~метод!в (тут ще не досягнутий критичний р1вень необоротного прогресу). Як показуе оглядовий анал1з, застосування цих метод1в часто обмежуеться розрахунком магн!тного поля без виходу на широко коло ЕМП та ЕДП у МПС. Причому, якщо ц1 метода не адал-тован! до конкретно! структури МПС, то досить 1мов1рне одержання неадекватних результате. Тобто, ще не склалася Ц1л1сна система проектування на основ! чисельного анал!зу, 1 тому потенц!йн1 мож-ливост1 чисельних метод1в ще не вичерпан1, в тому числ1 й стосов-но МПС. Роботи у цьому напрямку тривають як у теоретичному план!, так 1 у план! накопичення досв!ду !х застосування до конкретних об'ект!в. Зважаючи на все больше поширення САПР ! персональних комп'ютер!в, потенц!ал в!ддач1 цих роб!т зростае ! 1х роль у про-ектуванн! в умовах проголошеного ринкового шляху розвитку Укра1ни стае все б!льш значною, так як !снуюч! п!дходи не забезпечували необх1дно! швидкост! опрацювання, вимагали тривало! експеримен-тально! доводки нових зразк!в електричних машин.

Все обумовлене вшце зроОило актуальною тему подано! дисерта-ц!1. II головна мета - розвиток методолог!! проектування МПС шляхом удосконалення 1 розробки ыетод!в та методик анал!зу ЕМП 1 моделювання ЕДП, виходячи з чисельного розрахунку електромагн!т-них пол!в. Метою роботи е також проведения на ц!й основ! досл!д-жень ДПС з високими питошши навантаженнями, що одночасно повинно бути п!дтвердженням реал1зацП головно! мети.

3 головною метою роботи корелюють наступи! ма!фозадач1.

Задача загальнонаукового характеру - показати, що створено базу ! накопичено досв!д розв'язання практично будь-яких задач електродинам!ки в МПС, а математичний апарат ! програмна реал1за-ц!я доведен! до р1вня, доступного широкому колу розраховувач!в. Тобто ефективн!сть чисельних метод!в стае дуже високою, й вони, як м!н!мум, можуть посилити електромагн!тн! розрахунки, що прово-дяться зараз, а у перспектив! - зам!нити методики, побудован! на ряд1 спрощень ! умовностей.

Науково-досл1дницька задача - проведения досл!дженъ ун1каль-них зразк1в МПС: потужного ДПС з немагн!тним активним шаром, ор!-ентованого на використання надпров!дно! обмотки збудження (НПОЗ) - в!н ¿шнуеться кр1одвигуном (КД); мало!нерц!йного л!н!йного електродвигуна (ЛЕД) з тиристорною системою електроживлення обмотки якоря (ОЯ) 1 природного вентильною комутац1ею (ПВК). Ц!

об'екти викликали потребу розробки i реал1зац!1 ориг!нальних ма-тематичних моделей - зважаючи на нетипову структуру 1х елемент1в, а також суттево зростаючу роль ран1ше незначущих параметр!в i процес!в з появою ран1ше нерозв'язаних задач. Певна частина ви-конаних розробок супроводжувалася перев1ркою на ряд1 спец1альних модельних машин.

Розроблен! метода, алгоритма i програми розрахунку ЕМП та ЕДП були застосован1 й для розрахунку МПС промислового призначен-ня. Це п1дтверджуеться розробкою нових зразк1в машин, а також проведеними досл1дженнями крупних прокатних ДПС 1 тягових ДПС р1зноман1тного призначення, поглиблений анал1з яких викликаний використанням високих питомих електромагн1тних навантажень, ¡до приводять до окремих критичних явад.

3 макрозадач вит1кають конкретн! основн! задач!:

1. Удосконалення i розробка засоб!в розрахунку магн1тного поля, адаптованих до МПС з сильно насиченим неодаор!дним магн1топроводом i забезпечуючих над1йн1 за точн!стю результата, првдатн1 для досл1дж8ння Efffl та ЕДП у будь-яких можливих вар1ан-тах конструкцП i сп1вв1дношення po3MipiB МПС.

2. Розробка системи ефвктивних засоб!в i прийом1в, спрямо-ваних на вир1шення проблема затратних pecypciB ЕОМ i розраховува-ча при чисельних розрахунках магн1тних пол!в у МПС.

3. Вироблення системного п1дходу i розробка в1дпов1дних ме-тод!в визначення ЕМП i анализу ЕДП на ochobI чисельного' розв'я-зання задач электромагнитного поля.

4. Досл1дження Ш1 i ЕДП в р1зних типах високовикористаних МПС i розробка на ц!й основ! ряду принципових i конструктивних р!шень, спрямованих на п1двищення над!йност! та питомого викори-стання цих машин, на поширення експлуатац!йних можливостей.

Метода досл!джень - математичне моделювання на ЕОМ шляхом чисельного розв'язання просторових i часових диференц1йних р1в-нянь, використання електричних схем зам!щення i метод1в розв'язання колових задач на основ! закон1в К1рхгофа з застосуванням метод1в векторно! алгебри i символ1чного методу; метод плановано-го ортогонального експерименту; експериментальн! метода досл!д-жень та вим1рквань стац!онарних параметр!в i динам!чних процес!в. Як' базовий чисельний метод прийнято метод ск1нченних р1зниць (МСР), який (при бажанн1) моша замдлити 1шш чисельним методом, наприклад, ск3.нченних елемент!в, оск1льки р!шення задач розрахунку Ш1 i ЕДП досить ун!версальн1.

Характер результата дисертацП. В дисертацП розроблено нов! теоретичн! положения, а також викладено науково оОгрунтован! тегн!чн! р!шення для перспективних напрямк1в розвитку МПС.

Наукова новизна робота. До основних наукових результата, що, виносяться на захист, вЛдносятъся:

1. Метода розрахунку магн!тного поля МПС з сильно насиченим магн!топроводом: в поперечному перер!з1 з урахуванням акс!ально1 нводаор!дност! I к!нцево1 довжини; в повздовжньому перер!з! 1 торцвв!й зон! з урахуванням впливу будови поперечного перер!зу; нваз1тривим!рного поля на основ1 взаемозв'язку плоскоортогональ-них розрахункових моделей у р1зноман1тних перер!зах; на специф!ч-них локальних делянках магн1тно! системи (в зон1 к1нцевих паке-т!в, у станин!, в зубцевопазових структурах, при наяв! екранова-них зон). Ода1ею з основ цих метод!в е введения 1 реал1зац!я ори-•г!нальних граничних умов для магн!тного поля.

2. Система ефективних метод!в 1 прийом1в, спрямованих на удосконалення чисельного розрахунку електромагнхтних пол1в в МПС, як! еуттево полегшують формування с!ткових моделей 1 приводять до Сагатократно! економП затратних ресурс1в ЕОМ 1 розраховувача. В тому числ! - алгозэитми задания початкових умов в облает! розрахунку шля; коректування розпод!лу поля в ггроцес! його 1терац!й-ного розрахунку; модаф!кац!я МСР в областях з нескоординованими гранщями та 1н.

3. Системний п!да1д в одержана ЕМП 1 анал!з! ВДП в МПС на основ! розв'язання задач електромагн!тного поля, кр!м того, в за-безпеченн1 прямого переходу до !нших параметр1в машин (ефективних довжин, екв1валентних зазор!в та 1н.), а також створенн! бази для розв'язання задач 1нших клас1в: теплових, м1цн1сних тощо.

4. Коловонольовий метод розрахунку ВС та додаткових втрат потужност! в пров1дниках ОЯ, придатний у будь-яких режимах роботи МПС, що практично не мае обмежень за структурами пров!дник!в 1 осердь та, ураховуе во! 1снуюч1 збуджуюч! магн1тн! поля 1 насичен-ня феромагнетик1в.

5. Методика"анал1зу магн!тних втрат потужност! при будь-яких структурах акс!альних вентиляц1йних канал1в восерд! якоря МПС.

6. Метода анал!зу ЕДП у електропров1дних оболонках в умовах МПС з кр1остатованою системою зСудження, що дозволяв при дов1ль-ному характер! зСуджуючого магн1тного поля досл!джувати магн!то-прозор!, нап!впрозор! та непрозор1 екрани.

7. Метода анал1зу перех1дних процес!в в систем! збудження'

МПС, що враховують нел1н1йн! магн!тн1 1 температурн1 характеристики, а також взаемод!ю з електропров1дними элементами конс-трукцП з одно- та багатовихровими структурами струм1в.

8. Метода анал1зу 1 одержан! критерН здШснення ПВК в м'а-ло!нерц1йному ЛЕД при використанн! 1деал1зованих математичних моделей, а також при урахуванн! практично вс1х реально впливаючих фактор!в: взаемодН комутуемих секц!й, характеристик тиристор!в, зм!нного комутуючого магнд.тного поля, ЕДП в конструкцИ неферо-магн!тного 1ндуктора та 1н.

9. 1де1 створення та результата проведених експериментальних досл1дж0нь ун1кальних зразк!в МПС.

Практична ц!нн1сть укладаеться в наступних положениях.

1. Систематизовано компактний 1 одночасно ун!версальний на-б!р формул, побудованих на результатах чисельного розрахунку маг-нл.тного поля, що забезпечують визначення Ш1, необхъпних для проектування МПС. Представлена ск!нчено-р1зницева апроксимац!я цих формул.

2. Розроблен! метода 1 прийоми реал1зован1 в алгоритмах та програмах, п1дтримуючих системний пз.дх1д в розв'язуваннЗ. задач електромагн!тного поля, в одержанн1 ЕМП 1 анал1з! ВДП в МПС.

3. Проведено анал1з магн1тних пол1в, ЕМП I ЕДП в р1зно-ман!тних типах високовикористаних МПС, у тому числ! в прокатних та тягових, а також в ун!кальних експериментальних зразках МПС: КД потужн!стю 10 МВт 1 мало1нерц!йному ЛЕД з ПВК.

Конкретно виконан1 досл1дження:

- фунгадй результуючих ЕРС секц1й ОЯ, а також внутр!шньокон-турних 1 розпод1лених ЕРС безпосередньо в II пров1дниках;

- електродинам1чних зусиль в обмотках 1 елементах ДПС зви-чайно! 1 експериментальних конструкций;

- зосереджених г розпод!лених 1ндуктивних парачетр1в ОЯ традшЦйно! конструкцИ, а також ново1 - з трикутньопроф1льованою поверхнею осердя якоря;

- комутац1йних параметров 1 комутац1йного процесу в ОЯ кр!одвигуна при ориг!нальн1й будов1 активного шару якоря;

- аспект!в прикладення коловопольового методу розрахунку ВС у пров!дниках ОЯ в режимах холостого ходу та навантаження;

- ВС та додаткових втрат потужност1 в умовах крупного прокатного ДПС для р!зних конструкция секц1й ОЯ;

- р1зноман!тних структур акс1альних вентиляц1йних канал1в в осерд1 якоря ДПС на основ! магн1тно-теплового анал!зу;

- ЕДП в системах збудаення кр1одвигуна i мало1нерц1йног! ЛЕЩ при Ix yßiMKHeHHi, в режим! навантаження, а також при анор мальному режим! виводу накопичено! енергП.

4. На öa3i цих дослгджень наведено приклада вибору парамет р!в електромагн1тао1 системи МПС, що в!дпов!дае задании критер! ям. Показано зас1б визначення ефективних зазор1в та розрахунково довжини МПС в звичайяих i неординарних вар!антах конструкц1й без посередаьо за чисельним розрахунком магн!тного поля, проведен в1дпов1дний аналхз цих величин з урахуванням насичення осерд: та представлено приклад побудови багатофакторно! пол!номно! функ-цН розрахунковоа довжини з урахуванням к!нцевого пакету якоря.

5. Комплекс розрахункових i експериментальних досл!джон] умов i критер!ïb зд!йснення ПВК в мало!нерц!йному ЛЕЩ, а тако: досл!дження його EMI i ЕЩП на ochobî единого польового п!дходу.

6. Розробка схемних i конструктивних рзлень МПС та ïx еле-мент!в, що забезпечують подальший розвиток таких машин.

Реал!зац!я результат!в робота. Розроблен! метода, алгоритм] i программ для ЕОМ, а також техн1чн1 р!шення елемент1в конструк-Uiî знайшли застосування при проектуванн1 i досл!дженн! високови-користаних тягових i прокатних ДПС, та при створенн! ун!кальни: експериментальних зразк!в МПС. В1дщов!дн1 розробки виконувалис: автором як вiOTOBiдальним виконавцем i кер!вником НДР, що проводились ХП1 (нин! - ХДПУ) за госпдоговорами з НД1 харк!вських про-мислових об'еднань "Електроважмаш", "Електромашина", ХЕМЗ, а також за державними науково-техн!чними програмами Укра1ни (5.1.6, Ресурсозберхгаюч! електромехан1чн! системи, 1991 р. ) i (ран!ше СРСР (0.14.02. Створити вида електротехн!чного обладнання з вико-ристанням явища надпров!дност!, 1980 р.). Ряд розробок впровадже-но з п!дтвердкеним економ!чним ефектом.

В1рог1дн!сть основних положень. Критер!ем адекватност! роз-роблених мэтод!в, математичних моделей i розрахункових досл1джен1 служать досл!дн1 дан!, одержан! на експериментальних ! промисло-вих зразках МПС, а також дан!, що ix п!дтверджують, отриман! аль-тернативними апробованими методами у т!й частин1 розв'язуваниз задач, що виявляються ще доступною !м.

. Апробац!я робота. Основн! положения дисертацП та окрем: розд!ли допов1далися ! обговорювалися на:

республ!канських науково-техн!чних конференциях (НТК) "Перс-пективи розвитку електромашинобудування в Укра1н1" (Харк!в, 1983,

1988); "Шдвищення ефективност! i над1йност1 электромашин" (Ки1в, 1985, 1989); "КомутагЦя електричних машин" (XapKiB, 1984); "Удос-коналення судових i автономких електромехан!чних систем" (Севастополь, 1990, 1992);

всесоюзних НТК "Динамiчн! режими роботи електричних машин..." (Грозний, 1982; Дн1продзержинськ, 1985, Б1шкек, 1991); "Питания проектування, досл1дження 1 виробництва потужних турбо-, г1дрогенератор1в i крупних електричних машин", "Проблеми електро-машинобудування" (Лен!нград, 1991, 1988 ); "Стан i перспектива розвитку електровозобудування в KpalHi" (Новочеркаськ, 1991);

MiscHapoflHHX, республ!канських i всесоюзних НТК з кр!огенних електричних машин 1 використання надпров!дност! в електромехан!ц! (Ки!в,1977, Брат!слава,1977; XapKiB,1978,1989, Ленинград,1981, 1983; Вроцлав,1981; Москва,1984,1985, Житомир,1986; Кошице,1990);

секц!ях Науково! Ради АН СРСР "Теоретичн! i електроф!зичн! проблеми електротехн1ки" (Лен!нград,1976,1987; Ки!в,1979); всесоюзних НТК з теоретично! електротехМки (Ташкент, 1987; В!нниця, 1991); IV НТК "Проблеми нел1н!йно1 електротехн!ки " (Ки1в, 1992);

м!жнародних НТК "Електромехан!чн! системи з компьютерним уп-равл!нням на автотранспортних засобах ..." (Суздаль, 1993); "Комп'ютер: наука, техн!ка..." (XapKiB, 1993,1995); "Приладобуду-вання ! нов! !нформац!йн1 технолог!!" (Микола1в, 1993) та !н.

Публ1кац11. Основний зм!ст роботи викладено у 105 друкованих роботах, у тому числ1 в 33 статтях у наукових журналах, 10 - в наукових зб!рках, 18 - у В!снику ХП1, 8 авторських св!доцтвах, 1 препринт!, 7 депонованих статтях, 28 тезисах допов!дей.

Структура роботи. Дисертац!я загальним обсягом 402 сторшки складаеться !з вступу, шести глав, висновку, списку л1тератури (250 найменувань) i додатку, в тому числ! 251 сторгнки основного тексту, 172 pncyHKiB i 48 таблиць.

ОСНОВНИИ 3MICT РОБОТИ

У ВСТУП1 обгрунтована актуальн!сть дисертад1йно! роботи, сформульован! !í ц!л1, поставлен! ochobhí задач!, представлен! об'екти досл!дження - конкретн! зразки МПС.

Перша глава називаеться ЗАГАЛЬНИИ СТАН МПС ТА ПРИВДШИ ЧИ-СЕЛЬНОГО. РОЗВ'ЯЗАННЯ ПОЛЬОВМХ ЗАДАЧ I ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТР0МАГН1ТНИХ ПАРАМЕТР1В. Вона мае оглядово-установчий характер i ор!ентована на узагальнену подготовку до проведения досл!джень, описаних у

наступних главах.'

Техн1чний р!вень МПС розглянуто на ochobI ix загальнопромис-лових та спец!ал1зованих cepiit, тягових ДПС, крупних прокатних ДПС та 1шшх Ix вар!ант!в, як! випускаються в1тчизняними ! зару-б1жними ф!рмами. В!да1чено досв!д створення МПС з вентильною ко-мутатею, з немагн1тним шаром якоря, в л1н1йному виконанн!, а також з використанням надпров!дник!в. Проанал1зовано меж1 створення МПС i досягнутий р!вень фактор!в i параметр!в, що обмежуе Ix роз-виток.

Виявлено, що при розрахунку електромагн1тних пол1в у високо-використаних МПС з чисельних метод1в переважають MCP та метод ск!нченних елемент!в. При ор!ентацП на широке коло розраховува-ч!в перевага В1ддаеться MCP, який в!др!зняеться в!дносно простими математичними основами i програмним забезпеченням,'економною подготовкою розрахункових моделей, зручн1стю використання результа-TiB розрахунку. Проте залишаеться нагальною задача м!н!м!зацП витратних ресурс 1в ЕОМ, що можливо на основ! адаптадИ MCP до особливостей розрахункових oö'eKTiB, тут - МПС.

При використанн! чисельних метод!в у МПС розв'язуються задача розрахунку магн1тного поля практично для будь-яко! геометрич-но! структури з урахуванням властивостей феромагнетшйв. Але, як правило , розглядаеться плоска модель - у поперечному nepepi3i машини. Задач! з урахуванням осьово! неоднор!дност! магн1тно! системи, а також поля в торцевих зонах не знаходили ще надежного вир!шення, що обмежувало точн!сть розрахунку Цнколи надм!рно) i в поперечному nepepi3i машин.

Визначено облает! розрахунку поля.! в!дпов!дн! граничн! умо-ви у використованих режимах МПС, обумовлено прийнят1 допущения, наведено BnxiÄHi р1вняння в р!зних системах координат для чисель-ного розв'язання польових задач. Викладено принципов! положения MCP ! визначено його ключов! складов!, як необх!дний м!н!мум для залучення широкого кола розраховувач1в. Подано ciTKOBi розрахун-KOBi модел! i показано BiaoMi црийоми прискорення iTepauiteoro процесу розв'язання польово! задач!, критерНв його контролю.

Виходячи з, с!ткового р1шення задач! розрахунку магн1тного поля, 'сформульованого через векторний магн1тний потенц!ал, наведено ун1ф1Кован1 формули i подано Ix ск!нченно-р!зницев! аналоги для EMI, що ф!гурують в розрахунках МПС. Щлий ряд ЕМП знаходить-ся безпосередньо на ochobi чисельного !нтегрування або диференц!-ювання вузлових розпод1л!в векторного магн!тного потенц!алу без використання складного математичного апарату ! гром!здких анал!-

тичних перетворень. Необх1дний наб!р формул виявляеться на подав коротким, але придатним практично для будь-яких ситуац!й, що тра-шшються у розрахунках електричних машин, тод! як звичайн! емп1-ричн! та анал1тичн1 метода розрахунку не можуть об!йтися без значно б1льшо! кЛлькост! формул, кр1м того, придатних у вузько обмежених випадках.

Друга глава - УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТ0Д1В РОЗРАХУНКУ МАГН1ТН0Г0 ПОЛЯ У МАШИНАХ П0СТ1Ш0Г0 СТРУМУ. Спочатку викладаються розроб-лен! та. реал!зован! у вигляд! автоматично працюючих алгоритм1в метода, що у сукупност1 багаторазово п!двищують швидк!сть чисель-ного,розрахунку магн1тного поля. Серед них способи задания почат-кових умов при 1терац1йному розв'язанн1 системи р!зницевих р1в-нянь, що в!дразу забезпечують в облает! розрахунку польов! пара-метри, !нтегрально близьк1 до к^щевого р1шення, а також модиф!-кац!я багатоконтурного лавинного коректування поля, прискорюючого безпосередньо !терац!йний процес.

До ефективного нововведения наложить модиф1кац!я МСР при польових розрахунках в областях з нескоординованими внутр!шн!ми границами Г, що типово у МПС для б!чних граней прямокутних паз!в, осердя полюс!в та !нших елемент!в у раз! викорис-тання полярних координат (р,ф) 1 в1дпов!дних С1ТКО-вих моделей (фрагмент показаний на рис.1). Модиф1ка-ц!я дозволяв економно та без додатково! похибки ап-роксимувати границю розпо-д!лу координатно ор!ентова-нши л1Н1Ями Ъ^ замхеть Ъ. бфект досягаеться за раху-нок еконсмП ресурс!в ЕОМ та витрат часу розраховува-ча, через ¿стотне зменшення к1лькост! л!н!й с!тки, що п!дтверджено пор!вняльними розрахунками магн!тних по-л1в у р!зних ситуац!ях (показан! пунктиром л!н!1 С1тки стають зайвими).

^ 1-1

Рис.1. Багатосх!дчаста Ъ ! економна Ъ^ апроксимац!я границ! Г

Основою модификацП е введения функц1й деформацИ середовища /ф 1 tr У р!вняння двовимхрного магн!тного поля

де A, Jz - осьов1 складов! векторного магн1тного потенц!ала i густини струму; v - питомий магн3.тний onip.

Функц1я /ф заложить в1д г i використовуеться при апроксима-ц!йн1й деформацИ по ф, як на рис Л; fr~ навпаки. У робот1 роз-крито суть цих функц!й, загальн1 принципи та характерн! для МПС вар!анти аналогичного i чисельного визначення. Розглянуто зам!ну р!вняння (1) ск!нченно-р1зницевиш аналогами i знайдено зручну форму реал!зацИ модиф1кацП, що полягае у введенн1 до деформова-них ком1рок ciTKH двокомпонентно! величина питомого магн1тного опору (для прикладу, за рис.1 це виглядае так: vr=v//^;

Ще одним удосконаленням, яке обумовлено практикою розрахун-к1в насичених ШС i п!дтверджено экспериментами, став метод ура-хування кгнцево! довжини магн1топроводу при розрахунку магн!тного поля у поперечному nepeplsi машини. Де вир1шено зам1ною загально-го допущения про плоскопаралелыИсть поля допущениям про сукуп-н1сть-плоскопаралельних пол!в у вид1лених п д!лянках поперечного перер!зу машини, при визначеному 1х зв'язку. А реал1зовано приведениям (п) вихадних (в) магн1тних властивостей у цьому nepepi3i до едино! осьово! довжини Zn

, V-fe0*'^ = vB,k(r^} / (й=1'2.....п)" (2)

де *коеф!ц1ент приведения k=(hQ йгй)/(й0 визначаеться за - конструктивними довжинами д1лянок; k3 й - коеф!ц1ентами ix заповнення сталлю; kQ g- коеф!ц1ентами торцевого розс1яння маг-Hi тного потоку.

' Розроблено також метод розрахунку магн1тного поля у поздовж-ньому nepepi3i МПС, який дозволив ще б!льше удосконалити розраху-нок магн1тного поля у II поперечному nepepi3i, i на основ! синтезу цих площинних pimeHb створено методику формування об'емного розпод!лу магнгтного поля, приклад якого подаиий на рис.2.

При чергуванн1 розрахунк!в пол1в у двох взаемноортогональних nepepieax, кожний з них проводиться з урахуванням поля в 1ншому перер!з1, що несе у соб! в неявнгй форм! 1нформац1ю про розм1ри та форми свого перер1зу. Наприклад, перер1з abef розглядаеться як поздовжнхй шар змшно! товщиии ш(г), обмежений у площинi abed

двома сусз.дн1ми екв1потенц1а-лями. Такий шар приводиться за допомогою функцП приведения £(г)=ы(г)/П до плоского шару завтовшки П зм!ною його маг-нхтних властивостей - розпод!-лу питомого магн1тного опору

^П(Г,2)=^(Г,2)/?(Г), (3)

причому, з ан1зотроп!ею за осями г 1 г ва шихтованих дз-лянках.

Даючи зак1нчене р1шення, розрахунок у поздовжньому пе-рер1з! дозволяе ще повернутися до поля у поперечному перер1з1 й уточнити його. А вже за картиною поля у поздовжньому пе-рер1з1 вид!ляеться тонкий шар зм1нно! товщини ?.(г), ор1ентований за площиною гф (рис.2). За допомогою введено! функцИ приведения г}(г)=А,(г)/Л цей шар дефэрмуеться до плоского завтовшки Л:

УЛ(г,ф) = ^(г,ф)/т)(г), (4)

У кожному з взаемноортогональних шар!в розпод!л поля опису-еться в!дпов!дним двовим!рним р!внянням через векторний магн!т-ний потенц!ал та вир!шуеться чисельним методом за сво!х гранич-них умов. При цьому ориг!нальним е впроваджений комплекс таких умов у поздовжньому перер!з1, що включае 1 розпод!л магн1тного поля на сп1льн!й ос! аЬ, який отримуеться у поперечному перер!з!.

Розроблену ! наведену методику розрахунк!в магн!тного поля МПС перев!рено з!ставленням 1х результат!в з експериментальними даними. Таким чином показано, що вона дозволяе прийти до реал!с-тичного урахування насичення магн!топроводу ! отримати об'емний розпод!л поля в активна зон! ! торцев!й частин! МПС з1 складною структурою магн1тно1 система.

Поряд з цим розроблен! також принцшш анал!зу магн!тного поля на локальних д1лянках магнатно! системи МПС. Зокрема, для зони поздовжнього перер!зу на виход! !з зазору до торцево! частини ма-шини з еквавалентним урахуванням структури зубцево! зони. Це про-1люстровано на модел1, що в!дпов!дае тяговому ДПС середньо! по-тужност!, картиною поля на рис.3.

Рис.2. Об'емна модель магн!тного поля МПС

У трет!й глав! nifl назвою Д0СЛ1ДКЕННЯ МАГН1ТНИХ П0Л1В I ВИ-ЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТР0ШГН1ТНИХ ПАРАМЕТР1В МПС виконано розрахунковий анал!з в1дпов1дао до певних визначених ц!лей роботи, як для де-яких узагальнених моделей, так i для крнкретних МПС, що були зга-дан! вще. Вони репрезентують спектр вар!ант1в конструкц!й маг-HiTHHX систем та окремих Ix елемент1в - в!д ун!кальних до класич-них. Це дозволяе охопити як традиц!йно розв'язуван!, так i важко-доступн1 для звичайних п!дход1в задач! досл!дження. Подан1 метода дозволяють уточнити задач! першого типу чи п!дтвердити Ix pimeHHfl у в!дпов!дальних 1 неочевидних випадках, а для !нших задач отри-мати результата з необх1дним ступенем наочност1 та BiporiffiocTi вперше. Останне, наприклад, стосуеться уншального за виконанням та електромагн!тними навантаженнями КД потужн!стю 10 МВт, для якого наведен! !де! створення i особливост1 його конструкцИ, що в!др!зняеться значними немапйтними зазорами, трикутньопроф!льо-ваною структурою поверхн1 якоря (рис.4), застосуванням НПОЗ.

Польов1 задач! розв'язуються для магн!тних систем МПС у Ix поперечному nepepi3i в межах половини, одного i двох полюсних по-д!л!в, а також у поздовжньому перер!з! в р!зноман!тних розрахун-кових режимах. Пот!м наводяться р1шення на локальних д1лянках машин, наприклад, у станин!, у зубцево-пазовому niapi якоря, у тор-цев!й зон! (рис.3).

На основ! магн1тних пол!в зроблено розрахунковий анал!з EMI

МПС: MaraiTHHX по-

В II I I I .......F-т \--1 TOKiB, !ндукц!1,

електродинам!чних зусиль, ЕРС та !н. Ряд даних ор!енто-вано на досл1джен-ня б!льш складних параметр1в i про-цес!в, що подашься у наступних главах, а деяк! результата показано в1дразу. Зокре-ма, наведено прин-ципи визначення

Рис.3. Розрахункова модель MarHiraoro поля ефективного зазору у поздовжньому nepepiei к1нцево1 зони МПС для нетиповох i

кН/Н

О 2 4 6 а 10

Рис.4. Розпод!л зусиль по стержням обмотки, розмщено! на поверхн! осердя якоря з трикутньопроф!льованою структурою

традац!йно! структур якоря; визначення розрахунково! довжини якоря з урахуванням к!нцевого ефекту; основи розрахунну кр!плення стержн!в ОЯ КД та И комутаиДйних параметр!в тощо. Результата де-монструються безпосередньо у чисельн!й 1 граф!чн!й формах, у ви-гляд1 пол1ном1в на баз! планованого експерименту та !н.

Ось деяк1 приклада !люстрац!й. Для крупного прокатного ДПС на рис.5 наведено змши складових магн1тно! !ндукц!1 ВГ,В^ I по-тенц!алу (координата! Згф;, вони ж часов! функцН) в окремих точках паза якоря при його обертанн!, а на рис.б подана дхаграма електродинам!чних зусиль, д!ючих на обмотки в режим! ном!нального навантаження. Докладно зусилля досл!джено для КД, де вони е вир!-шальними для вибору. конструктивних р!шень системи збудження ! ОЯ.

Рис.5. Зм!нювання потенц!алу, складових магн!тно1 здцукцП ! вихрово! ЕРС у провхдниках паза якоря

Значив м!сце в1давдено досл1дженню 1ндуктивних параметр 1в обмоток МПС, голов-ним чином, секц!й ОЯ для класичних i нових (рис.4) форм зубцевих зон. Вивчено вплив насичення на ц! пара-метри, розм1щення паз!в в1д-носно полюсно!' структури статора, вибрано обмежуюч! зони поширення готок!в роз-схяння секц1й. Причому, !н-дуктивност! та взаемн! !н-дуктивност! розглядались як зосереджен! для ц!л!сних пе-рер!з!в секц!й i внутр1шн!х вихрових контур!в, так ! розпод!лен! за перер!зами для умовно! множини елементарних пров!дник!в.

У таких ож вар!антах визначалися ЕРС в ОЯ. Так, розрахована для конкретного контура в паз! якоря ЕРС у режим! холостого хода (XX) зображена на рис.5 - е^ 4, а анал!тично (для використання при досладженн! процесу комутац!! ! межламельно! напруги на ко-лектор!, для розрахунку ВС) ЕРС представлен! у вигляд! ряд!в Фур'е. Наприклад, у контур! 3i сторонами у точках n,v

де А^ g, ßQ й g- амш^туда i початкова фаза g гармон!ки векторного магнитного потенц!ала (координатно залежи!); ш - кутова. частота основно! гармон!ки; lQ - активна довжина пров!дник!в.

Чисельно п!дготован! об'ективн! дан! дозволили провести по-збавлений умовностей-прямий анал1з ц1лого ряду комутац!йних пара-метр!в КД з новою конструкц!ею ОЯ (рис.7), а такой безпосередньо комутац!йного процесу КД з одночасним урахуванням реально! геометр!! ! насичення магн!топроводу, !ндуктивних параметр1в комуту-ючих секц1й, типу ОЯ, щ!ткового перекриття, марки щ!ток та 1нших визначальних параметр!в. На рис.7 крив! струм1в трьох секц!й 1..3 - для початково!, 1'..3* - модиф!ковано! на баз! чисельного ана-л!зу магн!тно! системи КД.

Дал! показано принципи вибору параметр1в магн!тних систем МПС шляхом анал!зу ЕРС, зусиль, комутац!йних та хнших EMI. Значка

крупного прокатного ДПС

частина розрахунково-теоре-тичних досл!джень п1дтверд-жуеться поставленими експе-ршентами на натурних та мо-дельних зразках МПС. Результата проведеного • анал1зу магн1тних пол1в та ЕМП МПС з р!зними особливостями конст-рукцИ дозволяють ствердку-вати: чисельний розрахунок цих пол!в може 1 повинен бути основою единого п!дходу в електромагн1тних розрахунках МПС, оск1льки придатний у практично будь-яких 1х кон-струкц!ях, як класичних, так 1 нововпроваджуваних, дозволяв в1дмовитись в!д Ц1Л0Г0 ряду спрощень 1 умовностей традицШшх методик, здатний зам1нити Юнуючий спектр цих методик, пристосованих для розрахунк!в окре-мих тип!в машин. Ця основа, як единий, але з широкими можливостя-ми 1нструмент, зробить розраховувача ун!версальним 1 щодо тип1в машин, 1 щодо тш!в розв'язуваних задач.

Четверта глава п1д назвою Д0ДАТК0В1 ВТРАТИ П0ТУЖН0СТ1 У ЯКО-Р1 МПС присвячена двом основним темам: ВС у провгдниках ОЯ 3. маг-н1тним втратам готужност! в осерд! якоря з р1зноман1тними структурами акс!альних вентиляц!йних канал1в.

Задача досл1дження ВС в ОЯ розв'язуеться на основ! колово-польового методу на приклад! крупно! компенсовано! МПС, де проблема ВС ! додаткових втрат стае надто серйозною зважаючи на дуже сильне насичення зубц!в осердя якоря у поеднанн1 з в!дносно великим перер!зом проводников ! зубчат!стю головних полюс!в.

Коловопольовий метод передбачае умовне подр!блення пров1дни-к!в ОЯ на достатньо мал1 елементи (рис.8) та подання 1х електрич-ними схемами зам1щення (рис.9) з наступною польовою п1дготовкою для кожного елемента-нитки !ндуктивних параметр!в М^ 3 й ЕРС е^Си (t - час). Обчислення ж опор!в не становить проблеми.

Розв'язання задач! ВС зводиться до знахождення фушиЦй стру-м!в ниток Воно по сут1 е всеосяжним - без розд1лення зм1н-

ного магн1тного поля на р!знопричинн1 складов!, що з'являються

внасл1док зм!ннополюсно! струк-тури статора, зубчатост! голов-них полюс!в 1 комутацН ОЯ. Роз-м!щення та форма пров!дник1в та паз1в можуть бути будь-якими, як 1 режим (залежить т!льки в!д режиму розрахунку магн1тного поля, за допомогою якого розраховують-ся е^). Причому, в!дразу знахо-дяться ВС, що замикаються у пазов 1й 1 циркулюють у лобових частинах секц1й.

При розв'язанн! колово! задач! використовуеться система диференЩйних р!внянь на основ! закон!в К1рхгофа та методу кон-турних струм!в. При цьому кон-турн! ЕРС типу (5) диктують II розв'язання у вигляд1 гармон!йних струмових ряд!в. Р!шення отримуеться для кожно! £ гармон!ки сим-вол!чним методом переходом до алгебра!чних комплексних аналоПв

- це для контура х (рис.9), МТ „- взаемо!ндуктивн!сть контур1в х та у (у перебирав ус! N контур1в).

Формування матриц! комплексних ко-еф!ц1ент!в систем р!внянь виду (б) ал-горитм!зовано ! р1-шення досягалося на ЕОМ. Одержан! струми ниток дозволили перейти до !нших да-них, у тому числ! ! додаткових втрат. Комплексом розрахун-к!в виявлено необ-

оф о

Т^" теьчт

Рис.9. Схема замещения подр!бленого 1 суц!льного пров!дник!в ОЯ

х!дний р!вень дискретизацП пров1дник!в та 1х взаемний вплив один на одного, гармон!йний склад ВС та 1н.

Розрахунковий анал!з ВС у провглинках ОЯ з урахуванням практично ус1х впливаючих фактор!в проведено в режимах холостого ходу та нававтаження. Значний обсяг !нформацИ подано у таблицях, а також на рисунках часовими функц!ями ВС в окремих точках р1зних пров!дник!в (приклад на рис.10); векторними д!аграмами струм!в для окремих гармон!к; миттевими розпод!леннями густини ВС у про-в!дниках; гармон!йними спектрами. Так, наприклад, визначено, що додатков! втрати В1Д ВС у режим! навантаження для вар1анта з п!д-розд!леною нап!всекц!ею (рис.8) пор1вняно з режимом холостого хода зб!лыиуються в 1,7 раз1в 1 складають майже 1% ном1нально1 по-тукност1 ДПС, тод1 як, не отримуючи достов!рних результат за 1нженерними методиками, величину ц!х втрат приймають р1вною 0,5%.

Пот1м у глав! викладено принцип розрахунку магн!тних втрат в осерд! якоря та проведено пор!вняльний магн!тно-тешювий (на основ! з!ставлення електромагв1тних та теплових параметр!в) анал!з р!зноман!тних структур акс1альних вентиляц!йних канал!в . (до по-няття структури входять к!льк!сть, розм1ри, форма та розм1щення). Пор!внввальними параметрами прийнят! магн!тн! втрати, !ндукц!я, пад1ння магн!тно1 напруги ! 'температуря! перепади в осерд1 якоря.

При визначенн! магн!тних втрат опиралися на розподгл ампл!-туд магн!тно1 !ндукц!1 Вт(г,ср; в осерд! якоря, який готуеться за запропонованою методикою, а також на експериментально апробован! формули питомих магн!тних втрат. Оценка умов теплопередач1 в осерд! якоря проводилась у польов!й постанови! в поперечному пе-рер!з! осердя якоря чисельним розв'язанням стац1онарного ргвияння теплопров!дност! при заданн! типових ! введешх граничних умов.

Проведен! розрахунки для тягового ДПС п!дтверджен1 експери-ментальними даними по магн1тн!й !ндукцП, магн1тним втратам 1 розпод1лу температур. Це дозволило перейти до вар!ювання структурами акс!альних вентиляц!йних канал!в г розглянути як кругл!, так ! !нш! 1х форми: овальн!, прямокутн1, а також запропонован! х за-хищен! авторським св1доцтвом. Зразок розм!щення канал!в для одн!-е! з перспективных форм подано на рис.11 разом з картинами маг-н!тного 1 температурного пол!в.

Подальшими досл1д-женнями виявлен! тенден-ц!1 зм!ни магн!тних 1 тегаювих параметр!в осердя якоря заяекно в!д структур акс!альних вен-тиляцхйних канал!в ! виз-начен! можлив! шляхи п!д-вищення ефективност! системи венпшщИ осердя якоря. Важливо, ¡до це показано розрахунковим шляхом, а не дорогим та по-в1льним шляхом накопичен-ня.досв!ду на виготовлю-ваних осердях якоря, який практикуеться донин!.

У п'ят!й глав!, яка називаеться ЕЛЕКТР0ДИНАМ1ЧН1 ПРОЦЕСИ У СИСТЕМ1 ЗБУДЖЕННЯ КРЮДВИГУН4, розглядаються найб1льш склада! ! нов! для МПС явища у полюсних кр!остатах з НПОЗ. Це пов'язано з впливами зм!нних магн!тних пол!в, як1 виникають у режим! наван-тажеяня ! в анормальних режимах та приводять до тепловид!лень у надпров!дниках ! оболонках кр1остата (рис.12), а також до зусилъ, як1 д!ють на них.

ДосМдження ВДП у систем! кр!остатування побудован! на роз-

—-I—

Рис.11. Спинка осердя якоря з гантелепод!бними каналами

рахунках ВС у р1зних ситуа-ц!ях, коли оболонки можуть розглядатися MaraiTHo про-зорими, або !деально д!а-магн!тними, або з урахуван-ням реально! реакцИ ВС.

Перш1й ситуацП в!дпо-в!дають тонк1 оболонки з нержав!ючо1'стал! при низь-к!й частот! реверс!в КД. Так отримуеться оц!нка ВС за математичним максимумом на основ! роздхльного pi-шення першого ! другого р1внянь Максвелла.' Спочатку готуеться збуджуюче магн!т-не поле, що може мати до-в!льне зм!нювання у просто-pi. i в 4aci, а пот!м розпо-д!л ВС у оболонц!, що розглядаеться, одержуеться з використанням сполучень MCP, гармон!йного аналгзу, векторного магн!тного ! електричного потенц!ал1В. Приклад розрахунково! модел! 1 структу-ри ВС у одному з елемент!в поданий на рис.13.

Рис.12. Перер!з кр!остата у м!жполюсному в!кн! КД:

I - НГОЗ; 2 - екран; 3 - каркас; 4 - корпус

N ' I М

Рис.13. ВС в симетричн!й частин1 розгортки каркасу НГОЗ

Анал!з ВС у добре електропров1дних та у надпров!дних оболон-ках засновано на припущенн! !х !деального д!амагнетизму - це оц!нка ВС за ф!зичним максимумом. ВС отримують прямо з розрахунку магн1тного поля у поперечному перер!з! КД (фрагмент з картиною зм!нного поля ! епюрою екранних струм!в подано на рис.12), завдя-ки введению сукупнох умови

f дА

Av = const; <f> v—dx = 0 (7)

P an

для потенц!ала на JiiHii Г, яка обмежуе nepepi3 оболонки; (т, п -пов'язан! з нею координата). Так просто !з загально1 облает! роз' рахунку поля вилучаеться зона, зайнята екраном, i одночасно вра-ховуються його струми.

Для екран!в, властивост! яких не п!дпадають п!д розгляд KpaflHix ситуац!й, анал1з ВС зд1йснено з урахуванням 1х реально! реакц!!. Це зроблено на основ! ун!версального коловопольового методу, який розглянуто вже у 4 глав!. При цьому екран (зображений, наприклад, на рис.12) умовно зам!щуеться структурою елементарних , пров!дник!в достатньо малого перер!зу i розв'язувана задача зве-дена до розрахунку npoueciB за електричною схемою, що приблизно в!дпов!дае рис.8.

Комплексом досл1джень на баз! представлено! теорП визначв-но, що у КД при 3MiHax його навантаження ВС в оболонках кр!остата !з нержав!ючо! стал! достатньо слаб1, але якщо е м!дний чи над-пров!дний екран, то ВС можуть створити серйозн! проблеми. Шляхи !х подолання рекомендовано на основ! розроблених методик ! конст-руктивних р!шень.

Дал! вивчено нестац!онарн! процеси безпосередньо у НПОЗ, як! пов'язан! з! зм1ною II струму i вшивом на надпров!дники зм!нного магн!тного поля. Конкретно розглянуто флуктуацП струму НПОЗ у специф!чному режим! "замороженого струму" при зм!нюванн! навантаження КД, а такок найб!льш небезпечний для НПОЗ ! II системи кр!остатування екстрений вив1д енерг!1 поля збудження при переход! надпров!дника до. нормального стану.

У багатополюсн!й систем! КД розрахунковий анал1з процесу розряду'ШГОЗ на зовн!шн!й onip розглянуто з урахуванням взаемод!! з конструкц!ею кр!остата для р!зноман!тних схем захисту: при вим-кненн! вс!х полюсних котушок в!дразу, а також т!льки одн1е! з них. При цьому враховано нел!н!йн1 магн!тн1 характеристики, зм!-нювання тешюф1зичних параметр1в оболонок краостата ! НПОЗ. Р1-шення отримано чисельним !нтегруванням досить великих нел!н!йних систем диференц!йних р!внянь при використанн! запропонованих спо-лучень, електричних ! магн!тних схем зам1щення.

У падсумку анал!зу анормальних режим1в виводу енергИ визна-чено IX безпечн! умови ! допустим! схеми, обрано cynyrai парамет-ри i видано рекомендац!! щодо виконання елемент!в кр!остата, як!

захищея! авторськими св!доцтвами.

Представлен! метода досл1дження ЕДП у кр!остатован1й систем! збудження МПС пройшли апробац!ю ! були експериментально Шдтверд-жен1 на модельн1Й магн1тн1й систем!.

У шост1й глав! п1д назвою ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕЛЕКТР0МАГН1ТНИХ ПАРА-МЕТР1В I ЕЛЕКТР0ДШАМ1ЧНИХ ПР0ЦЕС1В У Л1Н1ЙН0МУ ДВИГУН1 П0СТ1ИН0-ГО СТРУМУ 3 ПРИРОДНОЙ ВЕНТИЛЬНОЮ К0МУТАЦ16Ю подано ЦИКЛ розро-бок у рамках створення швидкод!ючого л!н!йного приводу розгонного типу. 1х метою на перших етапах е досл!дження експериментального зразку мало!нерц!йного ЛВД пост!йного струму ! на ц1й основ! -розробка теорП та загально! концепцИ конструювання двигун!в такого типу з р!зноман!тними системами комутацН ОЯ. В дисертацН. подаеться частина проведених НДР, яка в1дпов1дае II тем1 та яка стосуеться обгрунтування, теоретичних 1 експериментальних досл!д-жень за використанням ПВК у ЛЕД зазначеного типу, а також наво-дяться результати досл!джень характерних для нього ЕМП 1 ЕДП.

Принцип ПВК ! анал!з II умов у ЛЕД спочатку подано по розра-хунков!й модел! на рис.14 та вид!лен!й на рис.15 ланц! комутацН. Секц!я ОЯ 13 повинна перемикатися з в!тки з! струмом 1да у в!тку з! струмом за допомогою комутацН керованих нап!впров!днико-вих вентил!в - тиристор!в, з'еднуючих ОЯ з джерелом живлення и .

Ж Сг

т

ш.

\г—I-г*1 а Г Ь5 Л - ■

\ ^ 0

Рис.14. Розрахункова модель ЛЕД з ПВК; а - структура ЛЕД; б - магн!тне поле !ндуктора; в - д1лянка струму ОЯ

- к

I

V

а 4-

Ч1т

^тШ

И 1е

еж1ас

Рис.15. Фрагмент схеми ОЯ з ПВК

В1дщкання тиристор!в вир!шуеться трив!ально i докладно не роз-глядаеться, закриватися ж вони повинн1 п!д впливом власно! ЕРС секц!й eV8, збуджувано! магн!тним полем здцуктора, який рухаеться з! швидк1стю Vj, що i складае основний iHTepec. Умовою комутацП е досягнення струмом секцИ t9 значения причому за час t^, що е меншим за допустимий (Ь2~ м!жсекц1йний крок ОЯ).

Математичним анал1зом отримано вирази комутац1йного струму для поодиноко! та групово! комутацП секц!й. На ц!й основ! виве-дено сп!вв1дношення величин, що забезпечують ПВК, а також крите-piï, що iï обмежують. Так, допустим! значения струму паралельно! в!тки, а також час комутацП

2 la w3 Yi Ч n-«zp(-t/Te)]

in пг>рП<-; (8)

a.npeo ^ tl+exp(-tM/%6)l

^ь wa %p 9np ^o h + 1

t..=- in- , (9)

2 Ей PT h S Pf - 1

де la,ws - активна довжина i число витк!в секцП; Bg- !ндукц1я поля збудження у зазор!; т- пост!йна часу контуру комутацП; Rl=R3+2RV(1-, повна !ндуктивн!сть i onip секцИ; диференц!йний onip тиристора; - коеф!ц!ент запасу за струмом комутацП; рт~ питомий onip та qnp- площа поперечного перер!зу пров!дника; коеф!ц!ент використання його довжини .(довжина лобово! частини на сторону); £R- коеф!ц!ент зб!льшення опору комутованого контуру з-за тиристор1в; т)~- коеф1-цхент збьпыдення магн!тно!. пров!дност! секцН з-за ïï лобових частин; Ô- неферомагн!тний зазор; полюсне д1лення.

Виявлено обмеження комутацП за нижньою межею У{ та показано шляхи його подолання. Верхня ж межа, принципово можлива, обмина-еться вибором параметр!в так, щоб де Р{5- магн!то-

руш!йна сила (MPC) обмотки !ндуктора на зазор; PQ- MPC ОЯ; д- коеф!ц1ент-запасу за часом комутацП.

В!д основ ПВК перейшли до б!льш конкретних ситуац!й, набли-жених до умов створеного експериментального зразка ЛЕЯ,- особливо-CTi якого ор!ентован! на роботу у практично !мпульсному режим!. Тому основн! вимоги до його конструкцП - мадо1нерц1йн!сть елект-poMarHiTHoî та механ!чних частин.

Конструктивна схема ЛЕД подана на рис.16. Плоский неферомаг-н1тний !ндуктор розм1щений у зазор! двоб1чного статора (його передня симетрична половина не показана) i направляеться п!дшшши-

Рис.16. Конструктивна схема експериментального зразку ЛЕД;

■ осердя статора; 2 - секцИ ин;

■ основн! та 4 - допом1жна котушки !ндуктора; 5 - каркаси, б - oÖthckhi планки; 7 - обшивка 1ндуктора.

1

ками ковзання. Обмотка 1Ндуктора живиться через ковзний контакт i складаеть-ся з двох основних -силових котушок та одн!е! допом1жнох (б!льш вузько!), що полегшуе комутацэ.ю ОЯ. ОЯ е двоходовою двоб!чною i Ii сек-ц11 кр Шляться на поверхн! осердя статора. Конструкц1я ЛЕД дозволяв вико-ристовувати як меха-н!чну так i тиристорну системи комутацИ. Принцип дП ЛЕД описано в обох вар!антах, розглянуто взаемод!ю ЛЕД з системами управления та енергозабезпечення.

у робот! представлено методику та результата розрахунку об'емного розпод!лу магн!тного поля ЛЕД, 1ндуктивних параметр!в його обмоток, електродинам!чних зусиль та !нших ЕМП. За основу прийнято два метода розрахунку магн!тного поля: метод дзеркальних в!дображень та MCP, котр! дали практично !дентичн! дан!, та ще й були п!дтверджен! пор!внянням з вим!ряними розпод!леннями магнитно! хндукцП.

Проведено досл!дження !мпульсного режиму збудаення ЛЕД, якии забезпечуеться поданням на обмотку !ндуктора !мпульсу напруги при високift густин! струму, що супроводауеться ЕДП, як! зач!пають електропров!дн! елементи його конструкцИ. Загальний п!дх1д при розрахунково-теоретичному анал!з! в!даов!даб коловопольовому методу в поеднанн! з чисельним !нтегруванням диференЩйних р!внянь, в1дображаючих перехода! процеси в систем! збудаення. Так, у конструктивней схем! на рис.16 обмотка !ндуктора та електропров!дн! елементи його конструкцИ (котушечн! каркаси, обтискн! планки та б!чн! листов! накладки) розглядаються як магн!тозв'Язан! елект-

ричн! контури.

Результата розрахунку ЕДП представлено функц!ями струм!в i температури, п!дтвердженими добре узгодженими з ниш експеримен-тальними даними ЛЕД- Було виявлено допустима за нагр!ванням гус-

тина струму у обмотц! !ндуктора, вплив на процес збудження зм!ш ïï температури, а також вплив реакцП ВС в елементах конструкц13 1НДуктора, сумарн1 струми яких виявилися близькими до MPC само] обмотки. Одержан! струмов! параметри дозволяють визначити динам!-ку старту !ндуктора при взаемодП його з ОЯ, а також сили, що д!-ють на елементи його конструкцН.

Для експериментального зразка ДЕД виконан! досл!дження ПВЬ при одночасн!й комутацП секц!й ОЯ, з урахуванням реального роз-под!лу магн!тно! 1ндукцП у зазор!, а також при урахуванн! реак-цИ електропров!дних елемент!в !ндуктора, що чинять демпф!ючу д!в на комутуюч! секцП. У загальному випадку проводилося чисельне розв'язання досить велико! системи р!внянь комутацП i виявленс конретн! чисельн! сп!вв!дношення та представлено комплект наочню !люстрад!й. Виявлено, що у Bcix ситуад1ях ochobhI умови" комутацП збер!гають силу, а взаемод1я комутованих сешЦй призводить дс сповхльнення комутацП приблизно у 2 рази, але реагадя ВС у каркасах котушок !ндуктора та у його обшивц1 багатократно зб!льшуе щвидк!сть, !стотно полегшуючи умови комутацП та створюючи перед-умови для ефективного використання магн1тного поля !ндуктора дл! утворення тягового зусилля.

Поряд з розрахунковЬ-теоретичним анал!зом подано осцилограш: ц!лого ряду експериментально знятих величин i характеристик: маг-HiTHi поля, !ндуктивн! параметри, струми !ндуктора та якоря в !м-пульсному робочому режим!, комутац!йн! струми ОЯ та 1н. До голов-них niflcyMKiB експеримент1в, разом з !ншими важливиш даними, можна в!днести те, що ПВК ycnimHo реал!зуеться, а у д!ючому зраз-ку ЛВД знайшли п!дтвэрдження розрахунки ЕМП та ЕДП. Також булг п1дтверждена можлив!сть використання в умовах короткочасного режиму старту ЛЕД густини струму в обмотках, що б!льш ан!ж на порядок перевищуе величину, прийняту при довготривалих режимах.

Розрахунково-експериментальн! досл!дження показали можли-в!сть розробки та створення мало!нерц1йного ЛВД з тиристорнои системою комутацП, що моке бути ефективно використаний в прист-роях розгонного типу для стартового прискорення р!зних об'ект!в. Ефективний шлях проектування ЛЕД такого типу повинен будуватис! на основ! чисельного анал!зу його ЕШ та ЕДП.

висновки

1. МПС залишаються важливою ланкою електроприводу BiinoBi-дального призначення, потр!бен Ix подальший розвиток як у рамках конструктивно! схеми, що вже склалася, так ! за рядом 1нших на-прямк!в. При анал!з1 ЕМП та ЕДП в МПС усе б!льшу роль набувають чисельн! метода i ЕОМ, причому резерви розвитку системи проекту-вання та удосконалення МПС на ц!й основ! ще далеко не вичерпано.

2. Розроблен1 та- удосконален! в роботх метода розрахунку магн1тних пол!в для MarHiTHOi системи МПС у ц!лому та на локаль-них II д!лянках гарантують над!йн!сть одержаних результат!в ! створюють основу дов1р'я чисельним методам при проектуванн! МПС. Проведена адаптац!я MCP до конструкц!! МПС i запропонован! його модиф!кацН дозволяють багатократно економити затратн! ресурси ЕОМ ! час людини та зробити цей метод 1нструментом широкого кола проектувальник!в.

3. 3 метою п!двищення точност! та поширення можливостей розрахунку магн!тного поля МПС розроблено i впроваджено метод ураху-вання к1ндево1 довжини магнхтопровода при розрахунку поля у Ix поперечному nepepi3i, а також метод розрахунку поля у поздовжньо-му nepepi3i. Щ метода i Ix подальший взаемозв'язок дозволяють прийти до реал!стичного урахування насичення магн!топровода та отримати об'емний розпод!л поля в активн!й зон1 ! торцев!й части-Hi МПС з! складною будовою магн1тно1 системи.

4. Подано комплекс прямих переход!в в1д чисельно розрахова-ного поля до ЕМП та ЕДП, як1 розглядаються при проектуванн! МПС, причому, цей комплекс позбавлений ряду умовностей i наближень методов, що традашДйно використовуються. Це показано для BCix ос-' новних параметр1в ! процес1в такого роду, як, наприклад, магн1тн! потоки, електродинам!чн! зусилля, 1ндуктивност1 та взаемоондук-тивност!, ЕРС, вихровi струми, MaraiTHi втрати, величини ефектив-ного зазору i активно! довжини якоря, комутацайний процес у ОЯ, процеси збудження обмоток та гас1ння Ix поля та iH., причому в умовах як звичайних,'так ! нетипових конструктивних форм.

5. Проведено pi3H06i4Hi досл!дження ун1кально! електромаг-hIthoI системи потужного КД, що характеризуемся дуже високим р!внем електромагн!тних навантажень, значними немагнхтними зазорами, новою структурою обмоточного шару якоря та !н. На основ! розрахункового анал1зу за допомогою залропонованих метод!в i конструктивних р1шень показано шляхи подолання як в!домих, але ic-тотньо загострившихся, так i вперше виявлених у МПС проблем.

6. Подано комплекс розв'язання задач ЕЩП в електропров!дню елементах конструкцИ МПС, таких, як пров1дники ОЯ, оболони кр1остатовано! системи збудження КД, елементи конструкцИ аддуктора ЛЕД.

I. Розроблено та реал!зовано (на приклад! зразка крупно 3 компенсойано! МПС) систему анал1зу ВС та додаткових втрат потуж-ност! в пров1дниках ОЯ, яка практично повн!стю враховуе умови, щс в1дображають реальн! параметри складно! конф!гурацИ магн!тно5 системи та II насичення, не мае обмежень щодо розм!щення ! форш пров1дник1в та паз1в якоря, конструкцИ секц!й; одночасно врахо-вуються ус! р!знопричинн! складов! зм1нного магн!тного поля, £ також реакц!я ВС.

8.3апропонована методика комплексного магн1тно-теплового роз-рахункового анал!зу забезпечуе об'ективн!сть оц1нки структур ак-с!альних вентиляц!йних канал1в з точки зору 1х впливу на магн1тн1 втрати та температуря! перепади в осерд! якоря МПС. Проведен! до-слхдження заклали основу, що дозволяв ц!леспрямовано проводим виб1р оптимальних конф!гурац!й та перер!зу вектиляц1йних канал!Е з метою педвищення ефективност1 системи вентиляцИ осердя якоря.

9. Розроблено метода розрахунку ВС в електропров!дних обо-лонках кр!остата, якх дозволяють при дов!льному характер! збуджу-ючого магн!тного поля проводати розрахунки як без урахування ре-акц!1 ВС, так ! з урахуванням !х максимально! реакц!! при наявно-ст! !деальних екран!в, а також з урахуванням реально! реакц!! ек-ран!в з добре електропров!дного матер!алу.

10. Запропонован! методичн! п1дхода дозволили виявити пове-д!нку НПОЗ кр!одвигуна в режим! навантаження та в анормальних режимах, як наприклад, при р!зноман!тних вариантах виводу енерг!! з системи збудження. Анал!з, проведений з урахуванням взаемодП з елементами кр!остата, дозволив дати конкретн! рекомендац!I, щс можуть бути реал1зован! при створенн! нових КД.

II. Проведено досл!дження ун!кального типу мало!нерц1йного ЛЕД з тиристорною системою комутацИ. Р!зноб!чним теоретичник анал!зом на !деал!зованих розрахункових моделях, а також з макси-мальним урахуванням практично вс!х впливаючих фактор!в виявлено умови реал1зацИ ПВК у такому ЛВД та обмежуюч! II' фактори. В ц!-лому, розрахунково-експериментальн1 досл!дкення виготовленого ек-спериментального зразка п1дтвердали осдовн1 положения, прийнят! при проектуванн! на основ! чисельного анал1зу ЕМП та ЕДП, ! показали можлив!сть розробки та створення мало!нерц!йного ЛЕД з тири-

сторною системою комутацП, неферомагнхтним 1ндуктором i високою густиною струму в обмотках, що б1льы HiK на порядок перевщуе ве-личини, прийнят! в електричних машинах у довготривалих режимах.

12. На основ! проведених досл!джень створених ун1кальних ек-спериментальних екземпляр!в МПС, а також зразк1в виготовлених та розробляемих промислових МПС можна констатувати, що 1снуюч1, удосконален1 та вперше розроблен1 автором метода чисельного роз-рахунку електромагн1тних пол!в, -електромагн!тних параметр!в i електродинам1чних процесгв можуть i повинн! стати основою розвит-ку методологи проектування високовикористаних МПС, що знайшло п1дтвердження у комплекс! вЛдомих та специально проведених експе-риментгв.

Основний зм1ст дасертацП опубликовано в роботах;

1. Данько В.Г., Милых.В.И. Электродинамические усилия в обмотках электродвигателя с гладким якорем // Электротехника.- 1977.-$8.-0.24-28.

2. Данько В.Г., Милых В.И. Электродинамические усилия в электродвигателе с обмоткой якоря,вынейенной в зазор, и компенсационной обмоткой // Электротехника.-1982.-№ 1.-С.34-40.

3. Милых В.И. Анализ влияния нагрузки криодвигателя постоянного тока на м.д.с. сверхпроводящей обмотки возбуждения при ее работе в режиме с отключенным источником питания // Электромеханика.- 1982.- X 11.- С.1298-1301.

4. Данько В.Г., Милых В.И., Станкевич A.M. Вихревые токи в низкотемпературной зоне криостата в криодвигателе постоянного тока // Электричество.-1982.-й И.-С. 14-19.

5. Милых В.И. Расчет электромагнитного шля в поперечном сече-'нии электрических машин // Электротехника.-1982.-Ж2. -С.46-49.

6. Данько В.Г., Милых В.И., Станкевич А.И. Анализ устойчивости работы сверхпроводящей обмотки возбуждения мощного криодвигате-,ля постоянного тока // Электромеханика.-1983.-Л 1.-С.44-47.

7. Данько В.Г., Милых В.И. Коммутационные параметры электродвигателя с обмоткой якоря, вынесенной в зазор // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт.-1983.-J63.-С.66-75.

8. Милых В.И. Вывод энергии из сверхпроводящей системы возбуждения двигателя постоянного тока // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт.-1984.-М.-С.86-95.

9. Милых В.И. Исследование режима возбуждения криодвигателя при отключении одной из. полюсных катушек // Электричество.-1984,-

Ml.- C.30-3G.

10. Милых В.И. Расчет электромагнитного поля в продольном сечении электрической машины //Электротехника.-1984.- Ш2.-С.41-46.

И. Милых В.И. Расчет вихревых токов в тонкой оболочке, расположенной в двигателе постоянного тока с криогенным охлаждением // Электротехника.-1985.-J6 4.-С.19-23.

12. Милых В.М. Синтез магнитного шля электрических машин нг основе плоско-ортогональных расчетных моделей // Электричество.-1986.- ХБ,- С.27-32.

13.Гринченко Н.Г.,Милых В.И..Третевич Р.И. Анализ усилий в обмотке якоря,вынесенной в зазор//Электротехника.-1986.-№5.С.11-15.

14. Гринченко Н.Г.,Данько В.Г..Кильдишев В.С.,Милых В.М. и др. Основные направления разработки и исследований криодвигателя мощностью 10 МВт //Электротехника.-1986.-Л8.-С.30-33.

15. Милых В.И. Электродинамические процессы в экранах многополюсной системы возбуждения сверхпроводникового двигателя постоянного тока // Электричество.-1987.-J6 4.-С.37-42.

16. Милых В.И., Климов Ю.А. Анализ электродинамических процессов в экране системы возбуждения криодвигателя постоянного тока// Техническая электродинамика.-1987.-J6 5.-С.70-75.

17. Милых В.И. Анализ токов в сверхпроводящем экране обмотга возбуждения криодвигателя постоянного тока // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт.-1987.-Jê 5.-С.94-103.

18. Милых В.И. Метод плоско-ортогональных расчетных моделей магнитного поля со сложной электромагнитной структурой // Электромеханика. -1987. -Л И.-С. 53-57.

19. Милых В.И., Карпенко Ф.Т. Анализ коммутационного процессе мощного электродвигателя с обмоткой якоря, вынесенной в зазор // Электротехника.-1988.-J6 3.-С.40-45.

20. Мандрыка O.P., Милых В.И., Штангеев Е.И. Расчетная длинг якоря электрической машины с учетом концевого пакета // Электротехника. -1988.-» 8.-С.37-43.

21. Милых В.И., Третевич Р.И. Исследование магнитного поля î мощном электродвигателе с обмоткой якоря, вынесенной в зазор // Электричество.-1989.10.-С.28-34.

22. Милых В.И. Принцип компенсации геометрических искажетй при конечно-разностных полевых расчетах // Техническая электродинамика. -1989.-Si 6.-С.20-26.

23. Милых В.И., Климов Ю.А., Штангеев Е.И. Сравнительный анализ электромагнитных и тепловых параметров сердечника якоря тяго-

вого электродвигателя с различными аксиальными вентиляционными каналами // Электротехника.-1990.-J65.-С. 36-42.

24. Милых В.И. Комплексное решение задачи вихревых токов в обмотке якоря машины постоянного тока // Электромеханика.- 1991.-ЛВ.-С.65-66.

25. Милых В.И. Электродинамические условия в пазах якоря машины постоянного тока // Электротехника.-1992.-Л 10-11. -С.36-43.

26. Милых В.И. Индуктивные параметры проводников обмотки якоря машины постоянного тока // Электротехника.-1992.- №12.-0.6-11.

27. Милых В.И. Цепнополевой метод решения задачи вихревых токов в обмотке якоря машины постоянного тока // Электротехника.-1993.-№ 1.-С.15-23.

28. Милых В.И. Расчетный анализ вихревых токов и добавочных потерь в обмотке якоря крупной машины постоянного тока // Электротехника. -1993.-Ji 3.-0.6-14.

29. МиДых В.И. Расчет вихревых токов в обмотке якоря машины постоянного тока в режиме холостого хода // Электричество.-1993.- М.-С.30-39.

30. Данько В.Г.,Милых В.И..Поляков И.В. Исследование магнитного поля и процесса возбуждения малоинерционного линейного электродвигателя // Техническая электродинамика.- 1994.-Ш.-С.25-30.

31. Милых В.И. Исследование импульсного режима возбуждения линейного электродвигателя // Электротехника.- 1994.- МО.-С.3-9.

32. Данько В.Г., Милых В.И., Поляков И.В. Исследовательский комплекс малоинерционного линейного электродвигателя // Известия РАН. Энергетика.- 1995.- М.- С.117-126.

33.Милых В.И.Исследование тиристорной системы коммутации в линейном двигателе постоянного тока//Электричбство.1995.Ж5.С.ЗЗ-41.

34. Данько В.Г., Милых.В.И., Толкунов В.П. Индуктивности и взаимоиндуктивные связи коммутируемых секций электродвигателя постоянного тока // Криоэлектротехника и энергетика. 4.1. Криогенные электрические машины.- Киев : ИЭД АН УССР, 1977.-С.56-61.

35. Данько В.Г., Милых.В.И. Расчет магнитного поля криодвига-теля с гладким якорем с учетом насыщения //Криогенная электродинамика и энергетика. -Киев: Наукова думка, 1977,- С.10-17.

36. Danko V.G., Milykh V.l. Electrodynamic forces in a cryo-motor with superconducting field winding // Proc.6tti Int. Conf.Magnet Technol. (MT-6).-Bratislava, 1978.-P.260-265.

37. Данько В.Г.,Милых'В.И..Станкевич A.M. Анализ проблемы потерь на вихревые токи в криостате мощного криодвигателя постоян-

ного тока при работе в реверсивном pe«HMe//Naclprzewodnikowe ma-czyny elektryzrie. Czesc n.Wroctaw / Prace naulcowe politechnik: nvroctawskle;}.- Я36.- Conferences Л 9.- 1982.- S.32-44.

38.Гринченко Н.Г.,Данько В.Г..Кильдишев B.C..Милых В.И. и др. Основные направления разработки и исследований криодвигателя мощностью 10 МВт//Сверхпроводимость в технике. Тр. Второй Всесоюзно! конф. по техн.использованию сверхпроводимости. Т.1. Сверхпроводниковые машины и устройства. Л.: ЛШВЦ, 1984.-С.32-35.

39. Данько В.Г., Милых В.И., Станкевич А.И. Исследование электродинамических процессов в сверхпроводящей обмотке возбуждена мощного криодвигателя постоянного тока // Там же.- С.132-135.

40. Данько В.Г.,Милых В.И..Гринченко Н.Г. и др. Криодвигателз постоянного тока мощностью 10 МВт: проблемы создания и первые этапы экспериментальных исследований // Техническая сверхпроводимость в электроэнергетике и электротехнике.-М.: Секретариат СЭВ, 1986.-С.18-33.

41. Милых В.И., Климов Ю.А. Анализ напряженно-деформированногс состояния экрана сверхпроводящей обмотки возбуждения криодвигате-ля//Сб.науч.тр.АН УССР. ФТИКГ.-Киев: Наукова думка,1988.-С.87-92,

42. Кузьмин В., Третевич Р..Гренадерова Л..Данько В., Милых В. и др. Некоторые результаты изготовления и испытаний сверхпроводящей обмотки возбуждения криодвигателя // Cryogenics'90. 1-в1 International conference about Technique of low Temperatures. 1518 May 1990. -Koslce, House of Technology CSSTS.-S.137-138.

43. Данько В., Милых В., Станкевич А. и др. Криодвигатель мощностью 10 МВт со сверхпроводящей обмоткой возбуждения: принята* концепция и проблемы создания // Там же. -S.139-140.

44. Милых.В.И. Расчет электродинамических усилий, действующи} на обмотки криогенного электродвигателя постоянного тока // Вестн. Харьк. политехи, ин-та.- Электромашиностроение и автоматизация пром. предприятий.- 1977.- № 132.- Вып.2.- С.90-92.

45. Милых.В.М., Амелин В.З. Расчет основных параметров компенсационной обмотки криогенного электродвигателя // Там ке.-1977.132.-Вып.2.-С.92-94.

46. Милых В.И. Начальное распределение поля обмотки гладкогс якоря при его анализе конечно-разностным методом // Там же.-1978.- Л 144.-Вып.3.-С.66-68.

47. Милых В.И., Амелин В.З. Диаграмма изменений электродинамических усилий, действующих на обмотку возбуждения криодвигателя с гладким якорем // Там же.- 1978.- № 144.- Вып.З. -С.68-70.

48. Милых В.И., Толкунов В.П., Кирпилева Э.Т. Реактивная э.д.с. в мощном двигателе с немагнитным активным слоем. // Там же.- 1979.- JS151.- Вып.4.- С.79-81.

49. Милых В.И., Кирпилева Э.Т. Способ ускорения сходимости итерационного процесса при расчете поля возбуждения машины постоянного тока конечно-разностным методом // Там же.- 1979.- J6151. -Вып.4. -С.85-87.

50. Милых В.И., Данько В.Г., Станкевич А.И., Климов Ю.А. Применение криогенного охлаждения в машинах постоянного тока с коллектором // Там же.-1981 .-Ш80.- Вып.6. -С.74-75.

51. Милых В.И., Станкевич А.И. Анализ электромагнитного поля в мощном двигателе постоянного тока с немагнитным активным слоем и сильно насыщенным магнитопроводом // Там же.- 1982.- Ji 191 - -Вып.Т. -С.69-71.

52. Милых В.М., Станкевич А.И. Ускорение сходимости расчета конечно-разностным методом электромагнитного поля в нагруженной машине постоянного тока // Там же.- 1983.- Ж?0б.- Вып.8.-С.84-86.

53. Милых В.И., Станкевич А.И., Шевчун А.Н. Численный анализ теплового состояния обмотки возбуждения с криогенным охлаждением мощного криодвигателя постоянного тока в реверсивном рабочем режиме // Там же.- 1984,- М 214.- Вып.9.' -С.80-82.

54. Милых В.И..Станкевич А.И.,Климов Ю.А. Расчетные и экспериментальные исследования динамики несимметричного возбуждения двигателя постоянного тока // Там же.-1985.-,№227.-Вып.10.-С.77-78.

55. Милых В.И., Климов Ю.А., Климов С.А. Численный анализ вихревых токов в тонкой длинной оболочке, расположенной в двигателе постоянного тока // Там же.- 1986.- J6 236.-Вып.11.-С.87-90. .

56. Милых В.М., Климов Ю.А. Экспериментальное моделирование электродинамических процессов в многополюсной магнитной системе с электропроводящими экранами//Там же.-1987.-Ж?47.-Вып.12.-С.77-79.

57. Милых В.М., Климов Ю.А. Расчет вихревых токов в оболочке при полном экранировании магнитного шля в локальной зоне внутри электродвигателя // Там же.- 1988.- Л255.-Вып.13.-С.76-78.

58. Милых В.И., Климов Ю.А. Анализ электродинамических усилий в мощном прокатном двигателе постоянного тока // Там же.- 1989.-№ 272.- Вып.14.- С.94-96.

59. Милых В.М., Климов Ю.А., Тимофеева А.Ф. Анализ условий косвенного охлаждения криостатированной обмотки возбуждения //Там же.- 1990.- № 279.- Вып.15.- С.90-94.

60. Милых В.М., Климов Ю.А. Исследование магнитных потерь в

якоре крупного прокатного двигателя постоянного тока // Там же.-1992.- Я 4.- Вып.16.- С.37-42.

61. Милых В.И., Тимофеева А.Ф., Поляков И.В. Анализ магнитного поля в линейном электродвигателе с большим зазором // Там же.-1992.- Л 5.- Вып.17.- С.37-42.

62. A.c. 1109002 СССР, МКИ4 Н.02 К 9/197, 55/02. Электрическая машина со сверхпроводящей обмоткой возбуждения / В.И.Милых, А.И.Станкевич, Р.И.Третевич.- .№3580661/24-07; Заявлено 16.04.83; Опубл. 15.04.84.- 9 с.

63. A.c. 1229903 СССР, МКИ4 Н 02 К 1/14, 3/52. Электрическая машина постоянного тока / В.Г.Данько, В.И.Милых, А.К.Черкасов, Р.И.Третевич.- №3741332/24-07; Заявлено 16.05.84; Опубл. 07.05.86. Бюл. Л 17.- 3 с.

64. A.c. 1261045 СССР, МКИ4 Н 02 К 1/10. Добавочный полюс электрической машины постоянного тока / В.И.Милых, А.К.Черкасов.-J63867517/24-07; Заявлено 18.03.85; Опубл.30.09.86. Бюл. J636.-3 с.

65. А.с.1272944 СССР, МКИ4 Н02К 55/00, 19/16. Сверхпроводниковая электрическая машина/ В.Г.Данько.В.И.Милых.С.И.Скрыпин и др.-№3850519/24-07; Заявлено 01.02.85; Опубл. 22.07.86.- 5 с.

66. A.c. 1308136 СССР, МКИ4 Н 02 К 55/00, 1/14, 9/197. Магнитная система электрической машины со сверхпроводниковой обмотко! возбуждения / А.С.Дронов, В.И.Милых.- J63807222/24- 07; Заявленс 05.11.84; Опубл. 15.04.84. - 6 с.

67. А.с.1369639 СССР, МКИ4 Н02К 9/197,55/00'. Полюс электрической машины постоянного тока / В.И.Милых,А.И.Станкевич, Р.И.Третевич и др.- Л3873191/24-07; Заявлено 11.02.85;0публ.22.09.87.-4 с

68. A.c. 1480023 СССР, МКИ4 Н 02 К 1/20, 1/32. Шихтований сердечник электрической машины / В.И.Милых, А.К.Черкасов Е.И.Штангеев.- №4281462/24-07; Заявлено 15.06.87; Опубл 15.05.89. Бюл. М8-- 3 с.

69. A.c.1760935 СССР, МКИ4 Н02К 9/197, 55/00. Полюс криогенно: электрической машины постоянного тока/ В.Ф.Болюх,Ю.А.Климов, В.И Милых.-Ж840379/24-07; Заявлено 18.06.90; Опубл. 08.05.92.- 5 с.

70.Милых В.И..Климов Ю.А. Анализ состояния сверхпроводящей об мотки возбуждения в условиях криодвигателя.-Харьков, 1991.-12 с. (Препринт /АН УССР. Физико-технич. ин-т низких температур; J65).

71. Милых В.И., Климов Ю.А. Задание начальных условий при чис ленном анализе электромагнитного поля в электрических машинах по стоянного тока / Харьк. политехи, ин-т.- Харьков, 1983.- 25 с Деп. в Информэлектро, .№373 эт - Д83.

- зь -

72. Милых В.И.,Шуба Н.П..Кирпилева Э.Т. Определение эффектив-ого зазора в электрической машине с треугольно-профилированной труктурой обмоточного слоя якоря / Харьк. политехи, ин-т.- Харь-ов, 1986.-18 с. Деп.в УкрНИИНТИ, ^643-Ук8б._

73. Милых В.М..Тимофеева А.Ф..Кирпилева Э.Т. Исследование маг-итного поля, вытесняемого из зазора машины постоянного тока с еоднородной структурой концевых частей сердечников / Харьк. по-итехн. ин-т.-Харьков, 1987.-24 с. Деп. в УкрНИИНТИ, №1313-Ук87.

74. Милых В.И., Кирпилева Э.Т. - Начальное распределение магнит-ого поля электромашин при итерационной реализации сеточных моде-ей / Харьк.политехи.ин-т.-Харьков, 1987.-26 с. Деп. в УкрНИИНТИ, 3107-УК87.

75. Милых В.И., Кирпилева Э.Т. Модификация метода конечных азностей при полевых расчетах в областях.с нескоординированными нутренними границами./. Харьк. политехи, ин-т.- Харьков, 1987.9 с. Деп. в УкрНИИНТИ, Ш743-УК87.

76. Данько В.Г., Милых В.И., Поляков И.В. Экспериментальный, бразец линейного электродвигателя с тиристорной системой комму-ации и первые этапы его исследований / Харьк. политехи, ин-т.-арьков, 1994.- 24 с. Деп. в ГНТБ Украины 26.04.94, $851-Ук.94.

77. Данько В.Г., Милых В.И., Поляков И.В. Испытательный комп-екс и некоторые результаты исследований малоинерционного линей-ого электродвигателя / Харьк.политехи.ин-т.-Харьков, 1994.-24 с. еп. в ГНТБ Украины 20.07.94, $1397-Ук.94.

Особистий внесок. Викладенг в дисертацИ теоретичн1 опрацю-ання, розрахункоз! досл!даення та в1дпов1дн1 алгоритми 1 про-рамне забезпечення, анал!з результат!в та висновки виконан! ав-ором особисто. Основна частина експериментальних досл!джень ви-онана також особисто 1м, або за його участю.

3 публ!кац1й дисертантом 21 основних виповнено особисто Хм, у публикацхях з соавторами йому належить наступив: в [1,2,4, ,13,16,20,21,23,30,34-38,40,45,47-49,51,52,57,74] - постанова адач, побудова математичних моделей, алгоритми 1 програми, роз-ахунки та анал1з результат!в; в роботах [30,32,54,56,76,771 -озробка програми експерименту; в роботах [63,64,67,681 - 1дея инаходу та вир1зн1 ознаки; тексти сум!сних роб1т [1,2,4,7, 3,14,16,20,21,23,32,34-38,40,43,45,47-52,57,61,71-75] написан! исертантом особисто. У !нших компонентах сум!сних роб!т авторсь-! права розпод!лен! нар!вно.

Annotation

Milykh V.I.' The numerical simulation of electrodynamic processe in direct-current machines with high unit loads.

The thesis (manuscript) for a doctor's degree of technics sciences, speciality 05.09.01 - electrical machines; Kharkov State Polytechnical University, Kharkov, 1995.

97 scientific works and 8 author's certificates are defended. Ti development of the methodology of the direct-current machine design problem is solved in them by means of enchancement ar development of methods of numerical analysis of electromagnetJ fields, parameters and processes. The developments are confirms by experimental evidance and are applied in a complex of researc of machines of high usage both industrial of general purpose ar such unique experimental prototypes as powerful cryomotor ai quick-response linear electromotors with natural val^ commutation.

Аннотация

Милых В.И. Численное моделирование электродинамических процессс в машинах постоянного тока с высокими удельными нагрузками.

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени доктора техш ческих наук по специальности 05.09.01 - электрические машиш Харьковский государственный политехнический университет, Харько! 1995.

Защищается 97 научных работ и 8 авторских свидетельств, в котор! решена задача развития методологии проектирования машин постоя! ного тока путем совершенствования и разработки методов численно1 анализа электромагнитных полей, параметров и процессов. Разрабоч ки подтверждены опытной апробацией и внедрены в комплексе иссле дований высокоиспользованных машин как промышленных .разного нг значения, так и уникальных экспериментальных образцов: мощно] криодвигателя и малоинерционного линейного электродвигателя естественной вентильной коммутацией.

Ключ'ов! слова:

машини пост1йного струму, електродинам1чн! процеси, чиселы моделювання

ГПдп. до друку 4.11.95. Формат 60x84/16. ПагИр друк. Ум. друк. арк. 2.0. Тираж 120. Зам. 12-09.

Редакцшно-видавничий вщд1Л

Харювського Державного полггехшчного ушверситету 310002, м.Харк!в, МСП, пул. Фрунзе, 21.