автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электромеханические преобразователи и системы для нетрадиционной энергетики

сг. сг

<3= О

На правах рукописи

ГАЙТОВА Тамара Борисовна

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И СИСТЕМЫ ДЛЯ НЕТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

05.09.03.-Электротехшгческие комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар-1997

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете.

Научные руководители:

Лауреат Государственной премии СССР, Заслуженный деятель науки и техники РФ, почетный академик АЭН и ИАН РФ, доктор технических наук, профессор КОПЫЛОВ И.П.;

доктор технических наук, профессор КОРОБЕЙНИКОВ Б. А.

в

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ЧАЙКИН В.П.; кандидат технических наук, доцент СИНГАЕВСКИЙ Н.А.

Ведущая организация: Научно производственная компания" РИТМ", г. Краснодар.

Защита состоится "/25" октября 1997 г. в 14.00 в ауд. № 80 на заседании диссертационного совета К.063.40.06 Кубанского государственного технологического университета (350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2). -

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан"_" сентября 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, к.т.н., доцент , и^^В.И. Лойко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возрастающее в последнее время использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) с присущими им особенностями и перспективой расширенного использования в обозримом будущем требует разработки новых типов электрических машин и систем управления ими, позволяющие наиболее эффективно использовать НВИЭ.

В связи с этим, как показал профессор И.П. Копылов, "К основной проблеме в области электромеханики следует отнести создание электрических машин, использующих новые нетрадиционные источники энергии". Существенная неравномерность поступления НВИЭ, полная невозможность их детерминирования и воздействия на их естественные природные характеристики остро ставят вопрос обеспечения независимости выходных параметров ЭМ от входных параметров.

Другим, ке менее важным, является вопрос одновременного комплексного использования нескольких видов НВИЭ, что позволяет наиболее эффективно использовать источники энергии, например, ветер и солнце одновременно.

Поэтому главным требованием к ЭМ, преобразующим НВИЭ, является обеспечение суммирования энергии нескольких видов НВИЭ, например энергии ветра и солнца, поступающих одновременно на два входа ЭМ, откуда и пошло название подобных машин -"двухвходовых".

Главным достоинством двухвходовых электрических машин (ДЭМ) является возможность использовать их как в солнечную, так и в ветренную погоду, а тем более, и более успешно, в солнечно-ветренную погоду, чего лишены известные в практике преобразователи энергии.

Тема диссертации связана с научно техническойопрограммой Т. 14.01 "Разработать и создать опроизводство энергетических комплексов с использованием возобновляемых источников и осуществить широкомасштабный эксперимент по их применению для объектов агропромышленного, жилищно-гражданского и курортно-оздоровительного назначения", а также с Краснодарской краевой программой "Состояние тепло- и энергоснабжения. Местные энергоресурсы, запасы возобновляемых источников энергии (малые ГЭС, термоэнергетнка, ветроэнергетика, тепловые насосы и т.д.)".

Цель работы. Целью работы является разработка основ теории, конструкций и математических моделей специальных двухмер-

ных электрических машин и построение на их основе систем автономного энергоснабжения для нетрадиционной энергетики.

Задачи исследования. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

-обоснование целесообразности и эффективности комплексного использования НВИЭ;

-разработка рациональной конструкции и системы управления ДЭМ, имеющей механический и электрический вход ы от НВИЭ; -построение основ теории и математических моделей ДЭМ; -разработка алгоритмов и программ расчета динамически» и статистических характеристик ДЭМ;

-разработка систем стабилизации выходных параметров ДЭМ и построение системы автономного электроснабжения на базе ДЭМ.

Методы исследования. В теоретических исследованиях автором использована теория обобщенного электромеханического преобразователя энергии с применением математического аппарата матричного анализа электрических машин, теория электромагнитного поля и метод синтеза электрических машин. Поставленные задачи решены аналитическими, численными и экспериментальными методами с использованием метода планирования эксперимента. Экспериментальные исследования проведены на двух экспериментальных образцах ДЭМ с помощью специально разработанной установки.

Научная новизна. В работе построены теоретические основы, конструкции и системы управления специальной двухвходовой электротеской машины в системе нетрад иционной энергетики, а именно: -обоснована целесообразность и эффективность комплексного использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии с помощью специально разработанных двухвходовых электрических машин;

-построены математические модели ДЭМ, позволяющие получить их характеристики в динамических и статистических режимах работы, получена взаимосвязь параметров и характеристик ДЭМ;

-разработаны основы методики инженерного расчета ДЭМ в установившемся режиме работы;

-разработаны алгоритмы и программы расчета динамических и статических характеристик ДЭМ;

-обоснована рациональная система управления ДЭМ и построена, таким образом, стабилизированная система автономного электроснабжения.

Практическая ценность. Работа имеет прикладной характер и ставит своей основной задачей повысил, эффективность нетради-

шгонной энергетики. В связи с этим решены следующие практические вопросы:

-разработаны на уровне изобретений конструкции двухвходо-вых электрических машин для комплексного использования двух различных по природе НВИЭ;

-разработана инженерная методика расчета ДЭМ, позволяющая широко использовать ее для практических расчетов и конструирования подобных машин;

-разработаны приемы стабилизации выходных параметров ДЭМ и даны рекомендации по их использованию;

-предложен оригинальный вариант системы автономного электроснабжения на базе разработанной ДЭМ;

-предложены конструкции ряда энергетических машин с использованием теории электрического и магнитного совмещения, являющейся основой конструирования ДЭМ,

Реализация результатов работы. Научные результаты работы использованные в НПО "Квант" при разработке систем автономного электроснабжения жилых объектов с использованием НВИЭ в п. Черноморский Краснодарского края, на заводе "Тензоприбор" (г.Краснодар) при изготовлении ДЭМ, • в отчетах по научно-исследозательской работе за 1989-1996 г.г. по Российской научно-технической программе (шифр Т. 14.01), а также в учебном процессе по курсу электрических машин и в дипломных проектах по специальности 10.04 "Электроснабжение по отраслям ". Автор защищает;

-методологию комплексного использования НВИЭ и рациональные конструкции ДЭМ;

-основы теории, энергетические соотношения й основы инженерной методики расчета ДЭМ;

-математическую модель и основы методики расчета динамических характеристик ДЭМ; 0

-рациональную систему автономного электроснабжения на базе

ДЭМ.

Апробдция работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзной научно-технической конференции" Современные проблемы/электромеханики (к 100-летию изобретения трехфазного асинхронного двигателя )" (г.Москва 1989 г.), на 6 Международной научно-технической конференции "ЕЛМА-90" (г. Варна, Болгария, 1990 г.), на 6 Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов "(г.Бишкек, Киргизстан,

1991 г.), на международной научной конференции "Прогрессивные технологии и техника в пшцевой промышленности "(г.Краснодар, 1994 г.), на научно-практической конференции "Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электрооборудования Кубани" (г. Краснодар, 1995 г.), на 2 международной конференции по электромеханике и электротехнологии "МККЭ-96" (Крым, 1996 г.), на научно-практической конференции "Улучшение характеристик электрических комплексов, энергетических систем и систем промышленного электроснабжения (г.Краснодар, 1996 г.), на совместном заседании кафедр электроснабжения промышленных предприятий и электротехники КубГТУ (г. Краснодар, 1997г.). "

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 23 работы, в том числе получено 4 положительных решения на выдачу патентов РФ. ,

Структура и объем работы. Диссертация состоит го введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 112 наименований и приложения. Общий объем работы ^страниц включая 33 рисунка на 19 страницах, 6 таблиц, 9 страниц приложения. ,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель исследования и задачи, решаемые в процессе исследования, определена новизна поставленных задач, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе конкретизирована постановка задачи исследования, показаны научные подходы к проблеме использования НВИЭ. На основе анализа характеристик НВИЭ, имеющих повсеместно вероятностный характер и большой диапазон колебания их интенсивности, обоснованы диалектические основы комплексного использования двух видов НВИЭ, например - солнца и ветра. Приведены экономические предпосылки такого использования НВИЭ. Показана невозможность решения поставленной задачи методами и средствами традиционной электромеханики, в связи с чем обоснована необходимость разработки новых специальных ЭМ, как развитие нетрадиционной электромеханики.

Во второй главе выявлены особенности требований, предъявляемых к преобразователям энергии в системе комплексногб использования НВИЭ и на этой основе разработана конструкция двухвходо-вой электрической машины (ДЭМ), представдеинсй па рис. 1

- 7 -

А//?

Рис Л. К описании принципа работы ДЭМ-НР

; <*> о)

Рис. 2. Картина магнитного поля в ДЭМ-НР

ДЭМ представляет собой сочетание элементов машины постоянного тока (якорь с щеточно-коллекторным узлом) и асинхронной машины (короткозамкнутый, фазный или массивный ротор, концентрически расположенный вокруг якоря). ДЭМ имеет два входа: элек-рический вход со стороны якоря, например, от фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и механический вход со стороны ротора, например от ветроагрегата. Таким образом, потребляя одновременно энергию солнца, предварительно преобразованную8электрическую и механическую энергию ветра, преобразованную во вращательное движение, ДЭМ суммирует эта два вида энергии и выдает на выходе суммарную энергию (за исключением потерь в самой машине) либо в виде электрической энергии (в режиме генератора), либо в виде механической (режим двигателя). Картина магнитного поля машины представлена на рис.2. » Исходя из принципа работы ДЭМ, его коэффицент усиления определяется величиной скольжения б согласно зависимости

В обычном для асинхронных машин диапазоне номинального скольжения s„ =0,02+0,05 коэффициент усиления равен 20+50.

Учитывая жесткую связь между входными и выходными параметрами ДЭМ посредством масштабного коэффициента в виде скольжения s, следует ожидать, что при естественных колебаниях интенсивности солнечного излучения, а также скорости и силы ветра сильно (в десятки раз) будут колебаться выходные величины ДЭМ..

Это обстоятельство требует поиска путей стабилизации выходных параметров ДЭМ при постоянных глубоких колебаниях входных параметров, практически не поддающихся детерминированию. В этом заключается принципиальное отличие ЭМ для нетрадиционной энергетики от известных ЭМ традиционной электромеханики.

Как следует из рис. 1, описанная конструкция ДЭМ не отвечает требованиям такой стабилизации, поэтому она названа нерегулируемой и условно обозначена ДЭМ - HP, для нее при s= const справедливо:

Ку

M30>ux о>цх 1

(1)

o.ux^^w/s^ca.^ar,

(2)

где соа - угловая скорость вращения якоря ДЭМ, являющаяся (в двигательном режиме) выходной скоростью ювых; совх- входная угловая скорость, являющаяся угловой скоростью вращения ротора <ар.

Стабилизация выходных параметров, как следует из (2), возможна при выполнении ДЭМ с переменным скольжением, причем в строгом соответствии с изменениями входной угловой скорости <»„ так, чтобы

CO„x/S=COnSt, тогда OW^a^cWs = const (3 )

„ mjlKX.J1 . 2 1.

тЛКК.г)АК R>\K..% и.' (4)

/ a

где ma и mr - число фаз якоря и ротора, соответственно; W„, Kwa Wr ч Kwr-число витков и обмоточные коэффициенты якоря и ротора; Rr и Rp - активное сопротивления роторной обмотки и регулировочного реостата; 1ф и 1)ф - фазные значения переменного тока и напряжения якорной цепи ДЭМ.

С учетом сказанного автором разработаны более совершенные констр)1щии ДЭМ, реализующие условия (3) и (4) в двигательном режиме работы путем выполнения ротора фазным с реостатным регулированием (вариант - ДЭМ - РР) и с полупроводниковым регулированием (вариант ДЭМ -ПР), а также управляемые варианты ДЭМ в генераторном режиме: ДЭМ - ГР (генератор с раздельными обмотками якоря), ДЭМ - ГС (генератор с совмещенными обмотками) и ДЭМ -ГС - 6/3 с выходами переменного и постоянного тока.

В главе построены основы теорий и получены энергетические соотношения в ДЭМ с использованием известных уравнений электродинамики Максвелла, предварительно преобразовав их с использованием формулы Стокса в удобную интегральную форму применительно

к контуру L, с которым сцеплены линейные токи ib ¿2, i3...... in -Тогда

разбив контур L на m дискретных участков, получим:

L *=1 *=1 Иак^к I

и h h

Ez = \Elxd+\{VpBa)dl+](SpWpBa/П)сЗ; (6)

Мэр=ВаЧ/р^рВаС05у+Ваа/р^рВа8ту=ФаЧБра-Фа(1РрЧ, (8)

■V

где Нк . напряженность магнитного поля к - ого участка; / - длина участка; Фк - магнитный поток участка; - абсолютная магнитная проницаемость; - поперечное сечение участка; К^^АМА - магнитное сопротивление участка; - МДС контура; Ек - суммарная ЭДС, индуктированная в обмотке ротора магнитным потоком Фа якоря; Еж - напряженность стороннего электрического поля; Ур - линейная скорость движения ротора; \УР - число витков катушки ротора; Ва - индукция магнитного поля якоря; J -плотность тока в обмотке якоря; е - заряд электрона; тс - время между двумя последовательными соударениями электрона с другими частицами; шс - масса электрона; р=оехе - безразмерный параметр Холла; ©с=еВа/тс - циклическая частота вращения электрона в магнитном поле; 0,з=е2ПеТете/1+Рт€- приведенная удельная электрическая проводимость материала обмотки ротора с учетом эффекта Холла.

Далее в главе изложены особенности методики расчета генератора ДЭМ-ГС, как машины, представляющей наибольший интерес для нетрадиционной энергетики. Для генераторного режима справедливы соотношения

Рм~=Рш+РмЧ1+^)р-=кррэл.; . (9)

Мэ(ш„+югМпЦгта1фи~, (Ю)

где Рэл~ - электрическая мощность переменного тока на выходе; Мэ -электромагнитный момент машины; 1П и 1ф - потребляемый постоянный ток и выходной переменный ток фазы обмотай якоря, соответственно; кр^+Рщх / Рэл= - коэффициент соотношения входных механической Рт и электрической постоянного тока Рэл= мощностей.

Индуктируемая в одной и той же обмотке якоря ДЭМ- ГС ЭДС постоянного Е„ и переменного Ел =Еф тока (при соединении фаз в

с

"треугольник") имеют вцд

3 г 2'43ж ' <12>

Еа-E^^fWyC.O-^fW.K.O,

где па - частота вращения якоря; f - частота переменного тока якорной цепи; Wn и - число витков якорной обмотки по постоянному току и фазы якорной обмотки по переменному току, 2W„= ш\¥ф; р -число пар полюсов машины; N - число проводников обмотки якоря.

Тогда их соотношение

п sin п/

Е„ íiKw / ш„

Соотношение активной W и реактивной 1®р составляющих тока якоря из (10) с учетом (9) и (13) имеет вид

21ф, _2КрЕв _2Кр 2л/2К„ * .1. ш.Еф шЕ. m.sin«4 ' (14)

Kip--:---т—---Kj.tgp. (15)

Анализ зависимостей (9X15) свидетельствует о том, что с целью получения большего уровня напряжения переменного тока на выходе ДЭМ-ГС и меньшего значения фазного тока при этом целесообразно проектировать мало фазные машины. Так, если принять kn=2, то при увеличении числа фаз от ш=3 до ш=30 к,- уменьшается в 5 раз, а отношение фазного тока к линейному увеличивается также в 5 раз и становится больше линейного тока

Далее в главе приведен подробный расчет потерь в якорной обмотке машины.

Третья* глава посвящена математическому моделированию ДЭМ. С этой целью в работе использована теория обобщенного электромеханического преобразования энергии с подробным анализом вопроса выбора рациональной системы координат и рационального варианта га рассмотренных выше конструкций ДЭМ, как базового варианта, позволяющего обобщить результаты исследований.

На основе анализа принята система координат ё - ц - 8 синхронно вращающаяся с якорем, что позволяет производить моделирование процессов преобразования энергии на постоянных токах и, тем самым, значительно упрощает решение. За базовый принят вариант машины ДЭМ-РР, как позволяющий путем упрощения перейти к варианту ДЭМ-НР и, в то же самое время, позволяющий путем усложнения легко перейти к более сложным вариантам машины: ДЭМ-ПР, ДЭМ-ГР и ДЭМ-ГС. Модель ДЭМ-РР в преобразованной системе координат приведена на рис.3

Рис. 3 Модель ДЭМ в преобразованной системе координат

Разложив результирующие векторы напряжений иа и (-ир) по осям (1 - я - э, синхронизированным с якорем (ю* =чваХ получим

■и;

и'а=гХ+<№>а1й1--= г/< + с№р< /+ К - ®Я)(Ч» -Ч»;) / л/3;

(16)

Потокосцеплеишв(16)равны .

= ад - л/о; - к«; -

X = Ь'Х -М/2{1а + '<) + М{1'р-Уг1ар-Ь9Р)\

ч? = ьур +-ХС + <);

= ед+■-^-■ю-+<);

= ад+л/« - я*/-к9)-+«;);

(17)

Преобразовав (16) с учетом (17) и, дополнив полученную систему, описывающую электромагнитные переходные процессы, двумя уравнениями электромеханического переходного процесса свойственными для двухмерных машин (каковой является ДЭМФР), получим полную математическую модель, выраженную через параметры схемы машины /см.(18)/.

В 'четвертой главе осуществлена реализация математической модели ДЭМ путем решения системы уравнений (18) на ЦВМ ЮМ с целью:

- получения картины электромагнитных и электромеханических переходных процессов ДЭМ при пуске, торможении, сбросе и набро-се нагрузки, а также при глубоких изменениях скольжения б и входной скорости вращения (скорости вращения ротора) сор;

*vjs

s

-IN

H

ff -|«N

a. H

5. H

-|<4 i

a4

-les» I

4.

V

+

V

sI

-Л

+

X

4. H

a. H

-|<N i

SI H

Ч. *+

i

•O «

f

-|<N

•a

%

V

%

x

f.

—|гя

ч. к

а.

S V

« "

f

а"

—|<Ч I

Ч. ¥ V

-|<Ч I

«

f

а. í V

«

f ff -|íN I

i

■в

t i

ff -|<N i

а*

I

ff

n

~ I

1p

•o

4

+

ff «

'S i „

•ts

•

5

S

•Г "e-ff

•öiti

•«It! *e|tl

l^jrs L£5|fS

V v ^

/-"—s +

"WS +

ЧА

S5

IT +

•WS +

Y Y

+

•V* +

т

u;|fs

II

- «Ws +

«WS +

"i*

II

r

II

а

s

- оценки влияния Юр, в, Гр,иа, на важнейшие показатели, ха-)актеризующие переходный процесс;

- отыскания функциональных зависимостей между различивши юказателями, характеризующими динамические свойства машины.

Для решения поставленной задачи составлена программа расче--а, в основу которой положен метод конечных разностей, в соответ-твии с которым система дифференциальных уравнений (18) преоб-»азуется в систему конечно-разностных уравнений.

В качестве объекта исследования выбрана ДЭМ-РР с номиналь-шгми данными Рк=02 кВт; иац=220 Вт; 1ам=1.33 А; орм=11.3 1/с; »^314 1/с; $N=0.036; ^N=0.54.

За целевые функции приняты токи якоря по осям и4, токи ютора по осям ¡р, 1РЧ, угловая скорость вращения якоря юа, время 1уска ^ и электромагнитный момент Мэ.

В связи с большим числом переменных факторов принято целе-ообразным применить дробный факторный вычислительный экспе-(имент (ДФЭ) типа 26'2=16, реализующий лишь четверть плана ПФЭ т.е. четверть реплику . В силу достаточной изученности процесса лектромеханического преобразования энергии диапазон варьирова-|ия переменных принят ±20% от базового уровня.

На рис.4 представлен фрагмент токов и кривой разгона фазного ютора и кривой разгона якоря ДЭМ-РР.

С целью подтверждения основных теоретических положений и ыводов по работе автором выполнен комплекс экспериментальных [сследований, включающих в себя изготовление экспериментального тенда и двух экспериментальных образцов ДЭМ (варианты ДЭМ-РР I ДЭМ-НР), определение параметров якоря и ротора, определение оэффициента усиления ку, зависимостей сэа (юр) при Гр^согШ и гр=уаг [ зависимости <ва (и„).

Показатели эксперимента сравнивались затем с полученными аннее расчетным путем. Максимальное расхождение результатов ри этом не превысило ±10%, ч?о подтверждает достоверность ре-ультатов теоретических исследовшшй и моделирования ДЭМ.

В пятоЦ главе разработаны рациональные схемы согласования 1ВИЭ с потребителями и на этой основе построена комбинированная истема автономного электроснабжения (САЭ) наГбазе ДЭМ-Г, пред-тавленная на рис. 5. Достоинствами комбинации двух НВИЭ в этой АЭ являются уменьшение мощности накопителя энергии на 40 -0%, повышение качества электроэнергии в сравнении с векомбини-

окружающая среда

( H В И Э )

Р н е .5.; Согласованная схема комбинированной свстемн автономного электроснабжения на ба88 ДЭУ-Г

рованными ОАЭ, а также наличие выходов переменного и постоянного тока при высокой устойчивости системы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Показано, что современные методы освоения НВИЭ с учетом количественных и качественных характеристик последних при помощи традиционных преобразователей энергии являются малоэффективными и бесперспективными, что приводит к необходимости разработки нетрадиционных (специальных) электромеханических преобразователей энергии (ЭМПЭ) и систем, одним из перспективных вариантов которых является разработанная на уровне изобретений двухвходовая электрическая машина (ДЭМ) в различных модификациях.

2. Показано, что разработка нетрадиционных ЭМПЭ является сложной многовариантной задачей, т.к. при её решении приходится учитывать большое количество факторов, порой противоречивых. Главная сложность при этом заключается в том, что, как входные, так и выходные параметры нетрадиционных ЭМПЭ, в отличие от традиционных, носят вероятностный характер и колеблются в широких пределах.

С учетом этого сформулированы особенности требований, предъявляемых к нетрадиционным ЭМПЭ, основная суть которых сводится к необходимости стабилизации выходных параметров и возможности максимального снижения мощности накопителя энергии.

3. С использованием уравнений Максвелла построены основы теории и энергетических соотношений в ДЭМ, получено уравнение суммарной ЭДС с учетом эффекта Холла, доказано, что для стабилизации выходных параметров необходимо изменять скольжение адекватно изменению входных параметров.

4. Выявлены особенности инженерной методики расчета ДЭМ. Показано, что в генераторном режиме работы коэффициент соотношения ЭДС (Ке) переменного и постоянного тока не зависит от соотношения (Кр) входных мощностей (механической и электрической), в то время, как коэффициент соотношения токов (К,) напрямую связан с этим соотношением. Причем с увеличением доли входной механической мощности он существенно возрастает. Так, в трехфазной

ДЭМ при К=2 (т.е. Р^Рэл) К*=2,17, а при Кр=3 К,=3,26 тогда, как Ке=0,612=соп51. Это означает, что с увеличением доли возрастает доля переменного тока, чем подтверждается естественный процесс преобразования энергии.

5. Получены аналитические зависимости инвертированного (прямоугольного) и индуктированного в якорной обмотке ДЭМ переменного синусоидаль ного токов, а также результирующего тока в совмещенной обмотке. При этом показано, что среднее значение результирующего тока не только не больше, но даже существенно меньше каждого из них, что позволяет значительно снизить электрические потери и уменьшить расход обмоточного провода. Причем, эти потери значительно уменьшаются с увеличением соб\|/ нагрузки и числа фаз до ш=6. Так, при т=2 и соз\|/=0,7 коэффициент потерь Ку=3,46, а коэффициент преобразуемой мощности 1Л/КУ=0,54; при ш=6 и со5\}/=1,0 они соответственно равны 0,27 и 1,92, т.е. потери снижаются почти вчетверо, а преобразуемая мощность увеличивается почти вдвое в сравнении с вариантом протекания по обмотке якоря только постоянного тока.

6. Построена и реализована на ЭВМ математическая модель ДЭМ, как сложного двухмерного преобразователя энергии, для исследования переходных и установившихся режимов работы. При этом модель электромагнитных переходных процессов выражена как через индуктивности и взаимные индуктивности, так и через параметры схемы замещения и дополнена двумя уравнениями электромеханического переходного процесса и одним уравнением соотношения скоростей.

7. Спланировав вычислительный эксперимент по матрице типа ДФЭ-26"2, получены оценки влияния Юр, 8, Гр, иа, ^ ]р на важнейшие показатели, характеризующие переходный процесс, найдены функциональные зависимости между различными показателями, характеризующими динамические свойства машины. 0

Анализ полученных зависимостей показывает, что наибольшее влияние на величину всех целевых функций оказывает величина активного сопротивления роторной цепи ДЭМ.

8. Разработанные теоретические предпосылки и построенные теоретические модели ДЭМ подтверждены экспериментальными исследованиями на специальном стенде. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало их удовлетворительную сходимость, максимальное расхождение результатов при этом не превысило 10%.

9. Сформулирован основной принцип построения системы автономного электроснабжения (САЭ) на базе ДЗМ, предложены различные схемы САЭ, в том числе комбинированная на базе ДЭМ-ГС, предусматривающая питание как потребителей переменного, так и потребителей постоянного тока, позволяющая уменьшить мощность накопителя энергии до 40-50% и обеспечить удовлетворительное качество энергии (колебания частоты и напряжения не более 10%) при двух кратном колебании входных параметров ДЭМ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

»

1. Особенности конструирования, расчета и перспективы применения асинхронных двигателей с переменными параметрами. Сборник тезисов докладов Всесоюзной Н-Т конференции "Современные проблемы электромеханики" С.Г. Горбунов, В.Я. Письменный, Л.Е. Копелевич, Т.Б. Гайтова, -М.: 1989, ч.1, с. 253-254.

2. Мамдух Мухамед Садык, Мухамед Шадхан Бозан, Гайтова Т.Б. Критерий Рауса при анализе статической устойчивости А ДНИ при частотном управлении. - Сб. тезисов докладов 4 Всесоюзной Н-Т конференции "Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов", - Бишкек, 1991,ч.3,с.63-64.

3. Копелевич ЛЕ., Гайтова Т.Б. Электромагнитные и тепловые переходные процессы в асинхронных двигателях с переменными параметрами. -Сб.тезисов докл. 6 международной Н-Т конференции "ЕЛМА-90". -Варна (Болгария), 1990, с .49

4. Копылов И.П., Гайтова Т.Б., Синицкий С.Д. Схема замещения специальной асинхронной машины при переменной частоте. Спр-ка о депонировании № 6-эт 94 от 25.02.94 г., Электротехника, 1994, № 10.

5. Гайтова Т.Б., Косолапое A.B. Оптимизация геометрических размеров некоторых типов специальных электрических машин. Спр-ка о депонировании № 7-эт 94 от 25.02.94, Элктротехника, 1994, № 10.

6. Синицкий С.Д., Копылов И.П., Гайтова Т.Б. Характеристики и потери в асинхронной машине с переменными параметрами при частотном управлении. Справка о депонировании №8 - эт 94 от 25.02.94г., Электротехника, 1994, №10.

7. Косолапов A.B., Гайтова Т.Б. Вопросы оптимизации параметров некоторых типов специальных электрических машин. Спр-^я о депонировании № 9-эт 94 от 25.02.94 г., Электротехника, 1994, Ks 10.

8. Гайтова Т.Б., Синицкий С.Д., Копылсв И.П. Основные соотношения в асинхронной машине с переменными параметрами. Спр-ка о депонировании № 10-эт 94 от 25,02.94 г., Электротехника, 1994, № 10.

9. Гайтов Б.Х., Косолапой А.Р., Гайтова ТБ. Двигатель-сепарэтор-новое направление в пищевом машиностроении- Сб.тезисов докл. Международной Н-Т конференции "Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности", Краснодар, 1994, с.188-189.

10. Гайтова Т.Б. Двухвходовая электрическая машина для нетрадиционной энергетики. -Сб. тезисов докладов Н-П конференции "Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электро. оборудования Кубани ", Краснодар, 1995, с.36-37.

11. Гайтов Б.Х., Копелевич Л.Е., Гайтова Т.Б. Рациональные приемы развития нетрадиционной энергетики. -Сб. тезисов докладов Н-П конференции "Повышение эффективности работы систем электро. снабжения и электро. оборудования Кубани ", Краснодар, 1995, с.37-38.

12. Гайтова Т.Б. Дезинтегратор. Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 94008732/03 от 14.03.94 г. -М: ВНИИГПЭ, 15.09.95 г.

13. Гайтова Т.Б. Электромагнитные соотношения в специальных электрических машинах нетрадиционной энергетики. -Труды КГАУ " Электрификация сельскохозяйственного производства Вып. 346(374), Краснодар, 1995, с.162-166.

14. Гайтова Т.Б. Экономические предпосылки комбинирования источников энергии. -Труды КГАУ "Электрификация сельскохозяйственного производства". Вып. 346(374), Краснодар, 1995, с. 170-173.

15.Гайтова Т.Б. Особенности преобразователей энергии для нетрадиционной энергетики. -Сб. тезисов докладов Н-П конференции "Улучшение характеристик электротехнических комплексов, энергетических систем и систем электроснабжения", Краснодар, 1996, с.24.

16. Коробейников Б.А., Гайтова Т.Б., Гайтова Л.М. Научные подходы к развитию нетрадиционной энергетики. -Сб. Тезисов докладов Н-Т конференции "Улучшение характеристик электротехнических комплексов, энергетических систем и систем энергоснабжения", Краснодар, 1996, с.24. о

17. Гайтова Т.Б., Автайкин И.Н. Экономические обоснования развития нетрадиционной электромеханики. Иифсрмэлектро, № 5-эт 96,22.02.% г.

18. Гайтова Т.Б., Автайкин Н.Н. Технико-экономические аспекты развили нетрадициойной электромеханики. Информэлектро, № 4-эт 96,22.02.96 г.

19. Развитие теории, методики расчета и конструкции-аксиальных асинхронных двигателей. Сборник тезисов докладов 2 Международной конференции по электромеханике и электротехнологин, ч. 1 /Б.Х. Гайтов, Л.Е. Копелевич, Т.Б. Гайтова, И.Н. Автайкин, С.А. Попов. - Крым: 1996, с. 181-183.

20. Красавин В.В., Гайтова Т.Б., Гайтов Б.Х. Двухвходовая электрическая машина. Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке номер 94004156/07 (004308) от 08.02.94 г. -М.: ВНИИГПЭ, 29.05.96.

21. Дезинтегратор. -Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 96106757/03 от 03.03.96 / Б.Х.Гайтов, Л.Е.Копелевич, Т.Б.Гантова, И.Н.Автайкин, С.А.Попов. - М.: ВНИИГПЭ, 27.05.97 г.

22. Двигатель-насос для перекачки нефтепродуктов. -Положительное решение на выдач)' патента РФ по заявке номер 95104054/06 от 21.03.95 г./ Б.Х.Гайтов, Л.ЕЛСопелевич, Т.Б.Гайтова, В.Я.Письменный. -М.: ВШШГПЭ, 05.06.96 г. е

23. Геометрические соотношения в аксиальных асинхронных двигателях. -Изв. ВУЗов, Электромеханика./ Б.Х.Гайтов, И.Н.Автайкин, С.А.Попоз, Т.Б.Гайтова, 1996, № 5-6, с.14-17.