автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Методы и средства для восстановления характеристик высокомоментных электродвигателей с постоянными магнитами

белорусская государственная политехническая

академия

р-0--ОЛ--■-------—-- —===:

й ¡-ж-

На правах рукописи

шаиби рашид

УДК 621.313.291.2.004.67

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОМОМЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1994

Рабога вылолн&на на кафедре " Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов " Белорусской государственной политехнической академии.

Научай» руководитель - кандидат технических наук,

доцент Писарик Л. С.

Официальные оппоненты:;

Ведущее предприятие -

доктор технических наук, профессор Михалев А.О.

кандидат технических наук, доцент Романов В. в.

Минский завод колесных тягачей, г.Минск

Эавдта состоится ^^сг^^ 1994 г. в часов.в

на ааседазши специализированного совета К056.02.02 Белорусской государственной политехнической академии по адресу; 230027, Минск, пр-т Ф.Скоршш, 63, Белорусская государственная политехническая академия.

- Отэьты я (замечания на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатав учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря спецЕаииэированного совета.

Автореферат разослан " " ^ 1094 г.

Ученый секретарь специализированного _

совета Н 006.02.02, к. т. н.. доцент Н. Герасимович

(6) Белорусская государственная политехническая академия, 1094

ОБ'ИДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.Электрические машины с постоянными магнитами щи-

широко применяется в электроприводах металлорежущих станков и электрофизических установок, в качестве исполнительных элементов систем автоматики, вычислительной техники, робототехники. Высокие динамические, компоновочные, эксплуатационные показатели двигателей с постояиншш иапшгачн обусловлены возможностью 6-10 кратной перегрузки по моменту в течение 20 - 30 минут , малыми габаритами и сниженными потерями и:з-за отсутствия обмотки возбуждения и необходимости вентиляции на малых скоростях врашения. Такие двигатели могут приводить в движение рабочий орган , минуя промежуточные механические передачи, что упрощает конструкцию привода и уменьшает статические и динамические погрешности.

Высокомоментяие двигатели с постоянными магнитами СВДПЮ, являющиеся составной частью автоматизированных комплектных приводов, конструктивно объединяются с электромагнитным тормозом,, тахогенера-тором, измерительным преобразователем перемещений, датчиком тепловой запиты. Стоимость ВДПМ оказывается значительной, поэтому задача элективного использования таких двигателей является важной для повышения эффективности всей технологической установки. Специфическое для ЕДПМ неисправностью является уменьшение величины рабочего магнитного потока машины из-за частичного, иногда значительного, размагничивания постоянных магнетон в ходе эксплуатации электропривода, приводящее к недопустимому отклонение рабочих характеристик двигателя от их паспортных значений. В результате привод либо поч-ностьп теряет работоспособность, либо существенно снижает качество технологических процессов.

Все вышесказанное с учетом большого разнообразия конструкции и типоразмеров ВДПМ делает задачу разработки эффективных методов и универсальных средств намагничивания ВДПМ актуальной не только для изготовителей, но и для пользователей. Анализ работ в данной области показывает недостаточность проработки этой проблемы.

Цаль работы и задачи исследования. Цель работа заключается в разработке на основе математического моделирования электромагнитных процессов универсальных методов и создании средств для намагничивание ВДПМ в условиях промышленной эксплуатации.Для достижения

указанной цели в работе решаю!ся следукаие задача;

1. Анализ кпнструкиии электродвигателей с постоянными магнитами к причин их размагничивания.

2. Анализ ьозмоиюстей намагничивания с помошыа полюсных и якорных ооыоток ВДПМ и формирование требований к намагничивающему импульсу.

3.Исследование влияния и оптимизация параметров и схемы соединения емкостей, индуктивности, сопротивления емкостного накопителя энергии при формировании намагничивающего импульса.

4. Разработка способов снижения амплитуды намагничивавшего тока оа счет подачи серии намагничивающих импульсов и применения магнитного шунта.

5.Разработка математической модели электромагнитных процессов при намагничивании с учетом гистерезиса, вихревых токов и алгоритма Армирования намагничивавшего импульса.

6. Расчет пространственного распределения магнитных полей, создаваемых намагничивающими токами в якорной обмотке ВДПМ.

7. Разработка управляемого импульсного устройства намагничивания и нагрукающего устройства для восстановления характеристик ВДПМ.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теории электрических машин, электропривода, вентильных преобразователей, теории автоматического управления, численные . методы решения дифференциальных и алгебраических уравнений, аппроксимации, метод конечных элементов. Экспериментальная проверка осуществлялась с помощью натурных образцов на испытательном стенде.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально исследованы процессы размагничивания полйоов в ходе эксплуатации ВДПМ различной конструкции. Сформулированы требования к намагничивающему импульсу и разработан алгоритм определения параметров импульса. На основе анализа запасаемой энергии и потерь в емкостном накопителе анергии и исследовании влияния величии И, I., С разработаны алгоритмы определения и оптимизации параметров одноконтурных схем ЕЮ. Получены выражения для определения периода коммутации ключей в шюгасонтурноы импульсном намагничивающем устройстве. Предложены и исследованы технологические операции, позволявшие снизить амплитуду намагничивающего импульса и повысить равномерность намагничивания полюсов. Разработаны математические модели, позволяющие анализировать динамические процессы в управляемом импульсном источнике о

при формировании намагничивающих импульсов, а также картину пространственного распределения магнитной индукции в магнитной цели двигателя.

& защиту выносятся следующие основные положения:

- алгоритмы определения и оптимизации параметров одноконтурного импульсного намагничивавшего устройства;

- алгоритм управления кличами многоконтурного импульсного намагничивавшего устройства;

- математические вырахэния и зависимости для определения достаточного количества намагничивавших импульсов, сечения магнитного шунта и угла сдвига щеток при намагничивании с помощью якорной обмотки;

- математическая модель электромагнитных процессов при формировании намагничивающего импульса с учетом явления гистерезиса, вихревых токов, коммутационных процессов в ключах и закона управления ключами;

- результаты исследования картины распределения магнитной индукции в магнитной цепи ВДПМ, рекомендации по повышению равномерности намагничивания и по экспериментальному определению магнитного состояния ВДПМ.

Практическая ценность работы. Разработана система управления многоконтурным намагничивавшим устройством для формирования намагничивающих импульсов. Предложены технологические операции импульсного намагничивания с помощью обмотки якоря ВДПМ, обеспечивающие равномерность намагничивания. Разработаны экспериментальные методы определения магнитного состояния ВДПМ в производственных условиях и соответствующее испытательное устройство. Полученные алгоритмы расчета параметров намагничивающих устройств могут быть использованы при их проектировании.

Реализация результатов работы: Результаты работы использованы при выполнении хоздоговорных работ с Минским автомобильным заводом для восстановления характеристик ЭДПМ и внедрены в производство с экономическим эффектом 18 млн руб. в год по состоянию на 18.19.93г.

Апробация работы: Материалы диссертационной работы доклали-

3

вались на 46-49 науша-^ехнических конференциях Белорусской государственной политехнической академии (Минск. 1990-1993 гг.). Республиканской научно-технической конференции "Совершенствование существующих и создание новых ресурсосберегающих технологий и оборудования в машиностроении; сварочном производстве и строительстве" (Могилев, 1991 г. 5, 37 Международном научном коллоквиуме в Техническом университете г.Нльменау (Германия, 1992 г.).

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 5 опубликования печатных работах. '

Структура к объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 143 страницах машинописного текста, содержит 77 рисунков, 7 таблиц, список литературы, включающий 103 наименование и 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основная цель и задачи исследования, дана общая характеристика работы, объем и содержание диссертации.

В первой главе выполнен анализ конструкций ВДШ, проанализированы возможные причины размагничивания полюсов, рассмотрены способы повышения стабильности и предотвращение размагничивания машины. На основе анализа конструкции ВДШ сделан обзор существующих методов и устройств для импульсного намагничивания указанных двигателей.

Двигатели с постоянными магнитами выполняется,главным образом, на основе 3-х типов постоянных магнитов: литые кобальтовые на основе сплавов Fe-Al-Ni-Oo; керамические на основе феррит-бариевых и феррит-стронциевых порошков; редкоземельные магниты.

Тип магнита определяет конструктивные особенности двигателей, а также устойчивость магнитной системы к воздействиям различных размагничивающих факторов, которые можно разделить на механические, температурные, временные и электромагнитные.

Анализ свойств магнитов,' а также технологических операций по повышение стабильности магнитов при их производстве показывает,что основными размагничивающими факторами в эксплуатации являются электромагнитные, ойуслааненные, главным образом, реакцией якоря.

Высокие допустимые кратности максимального тока (8Л2Нн при водят при реверсировании и работе двигателя в генераторных режимах к возникновении размагничивающей продольной составляющей реакции якоря. Эта составлявшая обусловлена индуктивными токами в коммутируемых секциях. При разрегулировке системы автоматического регулирования, составным элементом которой является ВДПМ, возможно размагничивание полюсов двигателя вплоть до потери работоспособности системы.

Частичное размагничивание является,в своп очередь,причиной снижения качества технологических процессов, нарушения нормальных условий работы двигателя, что приводит к его выходу из строя.

Проведение подмагничивания и стабилизации ВДПМ в ходе планово-предупредительных ремонтов, сопровождаться подстройкой системы управления, повышает эффективность эксплуатации технологических установок с ВДПМ,однако требует разработки методов и устройств для намзгннчивания. Проведенный обзор опубликованных работ в этой области показал, что разнообразие конструкций магнитных систем ВДПМ заставляет применять сложные намагничивающие индукторы, обеспечивавшие требуемое распределение индукции, не допускающие размагничивания при их установке и извлечении из магнитной цепи, учитывающие многололюсность магнитной системы и ее конструктивные особенности: расположение полюсов на роторе, либо на статоре, тангеициа-алыюе или радиальное расположение магнитов, наличие полюсных наконечников и концентраторов магнитного поля. Наряду с использованием специальных индукторов отмечается, как наиболее удобная, возможность использования якорной обмотки ВДПМ для намагничивания. С этой целью подводят намагничивсгалй ток через щетки, сдвинутые на 90 эл. градусов с геометрической нейтрали. Некоторые изготовители ВДПМ закладывает в конструкцию специальные подизгничивагпше обмотки, расположенные на полисах.

Показано, что наиболее перспективным является создание намагничивающего тока с помощью импульсных установок с предварительным накоплением анергии. Диапазон напряжения намагничивавших установок 250JООО В, амплитуды. импульсных токов 1Л0 кА.

Во второй главе сформулированы требования к намагничирасщему импульсу и на этой основе разработан алгоритм расчета его параметров. Получены соотношения для расчета схемы соединения конденсаторов, величин емкости, нидуктивяоеги одноконтурной схемы импульсного источника. Проявлен анализ влияния параметров R.С Л, и напряжения заряда конденсаторов накопителя и рзчработан алгоритм их опти-

мцзацим. Рассмотрены алгоритмы управления ключами и режимы много-контурнаго импульсного источника.

Показано, что намагничивающий импульс тока 1ц, создаваемый в индукторе содержит три участка, причем первый соответствует нарастанию тока до величины, достаточной для создания напряженности, превышающей коэрцитивную силу Нс в С4^6) раз. При намагничивании с помощью обмотки якоря необходимо дополнительно учесть снижение напряженности под краем полюсов

ае+г^Ран 1

т = ——-ал, СП

м N(1-«}

где ] высота полюса; N - число ахтнвнш проводников якоря; а -коэффициент полюсного перекрытия; а - число пар параллельных ветвей обмотки якоря; Р - число пар полюсов.

Время нарастания тока следует определять либо с учетом ограничения напряжения на индукторе

Ч* --111 I1 ~ ¡гН (гз

о иДОЛ

где I,, Но~ индуктивность и сопротивление индуктора, идоп- максимально допустимая величина напряжения на индукторе, либо обеспечивая минимум потерь в сопротивлениях обмотки индуктора и на вихревые токи:

£3)

где КЕ т - сопротивление эквивалентного контура вихревых токов.

Второй участок соответствует постоянству тока и имеет длительность, достаточную для затухания вихревых токов, третий участок соответствует спаданию тока.

Предложен алгоритм расчета параметров импульса. Для формирования требуемого импульса следует запасти в емкостном накопителе энергию, достаточную для изменения магнитного состояния полюсов, а также для компенсации потерь в элементах импульсного источника.Алгоритм расчета количества Ик конденсаторов в батарее накопителя учитывает указанные потери на основании паспортных данных с учетом гармонического состава серии намагничивающих импульсов. •

Требования к схеме соединения конденсаторов и индуктора заключаются в том, чтобы исключить обратные токи в индукторе, перезаряд электролитических импульсных конденсаторов и обеспечить полный расход запасенной -анергии. Предложено для формирования разрядного

тока шунтировать последовательно соединенные конденсаторы вентилями. Анализ процессов изменения тока позволил предложить алгорити расчета параметров. Оптимизация вектора параметров

■ш

х = | С I = argrain F CiJ

Ча-*

возможна на основе квадратичного критерия

F = Г С I - i) dt —» min С5)

Ч

где времена Дг определяются, исходя из условий формирования фронта импульса , позволяющего использовать разработанную программу расчета одноконтурного устройства формирования намагничивающего импульса. Более универсальные многоконтурные устройства позволяют управлять намагничивающим током за счет управления частотой и последовательностью подачи управлявших импульсов. Показано, что при периоде управляющих импульсов

AU - i„R

1 . т in —.-8--(S)

к &U *■

намагничивающий ток формируется ври параллельной работе двух или трех контуров. Получены тамге условия начала одновременной работы четырех параллельных контуров, что необходимо учитывать при разработке алгоритма управления устройством.

В третьей гневе разработаны технологические операции намагничивания ВЛПМ, позволяющие уменьшить установленную мощность намагничивающего устройства, улучшить распределение магнитной индукции в магнитной системе двигателя с учетом особенностей использования якорной обмотки.

Гистерезис при намагничивании полюсов позволяет увеличивать остаточную индукцию за счет подачи повторяющихся импульсов с амплитудой, меньшей чем требуется для намагничивания одним импульсом. Для определения необходимого числа нэмапичивагплх импульсов, получено внражение

■,„[ JLH^*^ м +,] w--^---- ">

н

гдэ %агГ - относительная напряженность насыщения; Н*- -jj—

относительная напряженность; магнитная проницаемость матери-

ала при насыщении; у - угол сдвига петель гистерезиса при наличии воздушного зазора магнитной системы; /3 - коэффициент прямоугольно-сти частной петли гистерезиса, характеризушдиа обратимый процесс иереыапшчивания материала.

Как иокааивают экспериментальные исследования,для магнитных материалов характерно явление магнитной аккомодации, заключающееся в том, что при циклическом изменении напряженности частичная петля иеремагничивания приходит к некоторому установившемуся виду. Зто явление обусловливает связь амплитуды намагничивающего импульса и количества намагничивающих импульсов со значениями, достигаемым!! остаточной индукцией. Зависимость относительной напряженности Ь = -][- от количества импульсов п с учетом начальной индукции

Ьнач= ^ЦЗЧ I. погрешность 6 достижения, заданного значения индукции имеет вид

Ь » 1

- •

(8)

^нач

С учетом аккомодации получана зона ограничения области расчета числа импульсов (рис.1}

{оЛ

—линия ограничени; по "аккомодации"

Ьтч.

0,2 0,4 0,6 0,1 №

Определение числа намагничивающих импульсов с учетом магнитной аккомодации

Оценена эффективность применений магнитного шунтирования путем увеличения площади сечения ярма двигателя.Показало, что сниже-жение амплитуды намагничивающей силы НС обусловлено не только площадью сечения шунта, но и числом полюсов машины. С ростом числа полюсов эффективность шунтирования снижается. Намагничивание с помощью якорной обмотки связано с неравномерностью распределения индукции вдоль расточки полисов вследствие зубчатости .якоря и непостоянства НС.Предложена методика намагничивания, основанная на многократной подаче намагничивающих импульсов с^ сдвигом токоподводя-щях щеток. Получены выражения для определения величина сдвига:

где т - полюсное деление; 2 - число пазов якоря; К - радиус якоря. Выбор величины сдвига цеток производится ш условия тшСа^.а^') для предотвращения опрокидывания поля под краем полюса. Поскольку сдвиг цеток приводит к возникновению электромагнитных моментов, которые необходимо уравновесить тормозными устройствами при намагничивании, получены условия для ограничения допустимого тока по перегрузочной способности двигателя \

Оценка теплового состояния двигателя при намагничивании осуществлена путем определения количества тепла, выделяемого при заданном числе импульсов. Приведена методика расчета.

В четвертой глаое рассмотрены вопросы моделирования и расчета магнитной цепи ВДПМ с учетом гистерезиса,что явилось основой математической модели динамических процессов в ккогоконтуряом импульсном устройстве. Рассмотрена модель пространственного распределения индукции в двигателе при намагничивании с помоиьп якорной обмотай методом конечных элементов.

При моделировании гистерезисных зависимостей использовалось аппроксимирующее выражение

где Н,В - текущие значения напряженности и индукции магнитного поля, соответственно; ~ коэффициенты аппроксимации, являющиеся функциями начального и конечного состояния материала; В - параметр аппроксимации, равный индукция на частной петле гистерезиса при Н=Н_; Н - параметр аппроксимации,равный напряженности поля при В=0

СИЛ

С 9)

Н = «вБМ0вСВ +Ср)Вв)] + Ср) Нв,

(12)

р = БадпСлЮ- знак, определяющий направление изменения напряженности. Коэффициенты аппроксимации ав.(38,Вв определяются из того условия, что частные кривые намагничивания имеют наибольшую скорость изменения индукции при напряженности, равной Нс, а касательные к частный кривым в течках поворота при перемапшчивании параллельны касательным к предельным петлям при тех же напряженности.

Поведение зависимости ВСЮ подчиняется правилам Маделунга и Юинга и имеет вид

ВС^(Ю = р (Вт (рЮ + СрЮ1; С13)

Гп1 рВ - В* СрН )

где рСрЮ - функция остаточного процесса, аппроксимируемая в зависимости от вида материала полюсов; В* (рЮ - зависимость, описывающая ветвь намагничивания предельной петли гистерезиса; В0,И0~ индукция и напряженность начального состояния материала.

На основе рассмотренных закономерностей получены зависимости потока машины от суммарной НС. Распределение магнитной индукции магнитной цепи ВДШ исследовалось при помоащ метода конечных элементов, основанного на численной решении дифференциальных уравнений о учетом конфигурации магнитной цепи и характеристик материалов ее участков. Результаты расчета представлены на рис.2.

Расчет динамических процессов в мяогоконтурном импульсном намагничивающем устройстве, содержащем конденсаторы,тиристоры с системой управления,.сглаживавший реактор и индуктор намагничиваемого ВДПЫ, производился на основе математической модели. Дифференциальные уравнения модели имеют вид уравнений Кирхгофа для 1-ой ветви

п

иг >Л(иу) - г4<- - Ш,- уивт ; (15)

где и, - напряжение на конденсаторе 1-ой ветви; 1 - ток ветви; Е1-логическая функция, описывающая сопротивление тиристора, в зависимости от условия его работы; индуктивности ветви и сглаживающего реактора; п - число ветвей схемы; с - емкость конденсатора. Намагничивающий ток 1 связан с величиной магнитного потока Ф в соответствии с моделью петли гистерезиса цагнитной цепи ВДПМ, рас-

Рис.2.Распределение линий уровней индукции в иагнитной цепи ВД1Н типа^'И 1240-12 при I * 1500 А

смотренной выше. Уравнение, описывавшее изменение магнитного потока

где V - число витков индуктора. Алгоритм моделирования системы уп~ равюния тиристорами представлен на рис.3. Алгоритм использует начальные данные о количестве параллельных ветвей силовой части N , периода 1к и прнраценкя периода ЛТК следования управляющих импульсов, ширине управляющего импульса ДТд, формируемые в блоке 1 . Блоки 2 и 3 ьычисляю? номер управляющего импульса и по величине текущего времени I. Блоки 4,8,6 определяют номер 1 параллельной ветви и количество циклов поьторного разряда к. Блок 7 определяет значения тока 1 в данный момент и приращения тока Д1т в нагрузке, обращаясь к подпрограмме решения системы дифференциальных уравнений ЕК. При достижении значения максимального тока 1м блоки 8, 9 формируют признак р=1 достижения максимального тока. Блок 10 проверяет скорость нарастания формируемого импульса. Если скорость недостаточна < Д1м, а максимальный ток уже был достигнут р=1, блоки 11 и 12 увеличивают частоту управляющих импульсов Тк.Блок 13 проверяет длительность импульса ДТИ, а блоки 14 и 13 устанавливают значение управляющего напряжения в данный момент времени II в данной ветви 1. Результаты моделирования процессов формирования намагничивающего импульса представлены на рис.4.

В пятой главе дан анализ методов контроля параметров магнитного поля и разработана методика определения магнитного состояния ВДПМ на основе его иягружения. Дано описание разработанного испытательного стенда и импульсного намагничивающего устройства. Рассмотрении особенности определения параметров математической модели и их стабилизация.

Существующие методы измерения параметров магнитного поля основаны на контроле в заданных точках магнитной системы при определенных воздействиях и конфигурациях магнитной цепи. Эти методы реализуются приборами, основанными на электромагнитных, гальваномагнитных и электродинамических преобразователях. Они плохо приспособлены для использования в магнитных цепях ВДПМ. Как показывают результаты моделирования Срис.2) сложная картина распределения магнитного поля в объеме машины постоянного тока, обусловленная действием намагничивающих сил постоянных магнитов, токов в якорных обмотках, а также неравномерными магнитными зазорами не позволяет использовать приборы, измеряющие индукцию лишь в одной точке. Пред-

Рас. 4. Расчетные зависимости напряжения и тока многоконтурного импульсного устройства при формировании намагничивающего импульса:

ис у = 700 В; 1,д = 500 А- максимальное значение тока; Тх = 0,005 с -период прохождения импульса; Ь= 0,0005 - шаг расчета; Ц„ - на пряже-нлв на конденсаторе; - заданная форма тока; I - действуйте значение тока; UH - напряжение на индукторе *

яагается измерять распределение индукции вдоль воздушного зазора с помощью якорной обмотки ВДПМ, измеряя ЗДС между соседними коллекторными пластинами. Показано, что чувствительность ЭДС Се) к изменению магнитного потока СФ) связана с количеством размагниченных полюсов (п)

-Й- = -нг--

Определение степени размагничивания по отношению токов или скоростей холостого хода к номинальным значениям приводит к значительным погрешностям, поэтому предлагается определять степень размагничивания по отношению угловой скорости ВДПМ при номинальных условиях нагрухения к номинальной угловой скорости.

Сформулированы требования к испытательному, нагружающему стенду, обеспечивающему двигательный, генераторный и тормозной режимы для реализации технологических операций проверки и намагничивания и стабилизации ВДПМ. Разработана конструкция стенда. Спроектирован емкостный накопитель энергии (ЕГО) и многоконтурное импульсное намагничивающее устройство на основе тиристоров. Схема управления тиристорами, приведенная на рис.5., позволяет реализовать алгоритм формирования намагничивающего импульса и диагностические операции по определению степени заряда ЕЮ,

Приведены фотографии действующих образцов устройства,внедренных а производство. Описываются методики экспериментального исследования размагничивающего и намагничивающего действия якорной обмотки. Приведены выражения экспериментального определения параметров математической модели, в частности, постоянной времени контура вихревых токов.

ТБТ= Ьт , С19)

БТ 2яГ О

где С - частота питающего источника; Рвт~ мощность потерь на вихревые токи; 0 - реактивная мощность. Рассмотрены способы стабилизации параметров ВДПМ после намагничивания.

Заключение

Основные результаты, полугенные в данной работе можно сформулировать в следующем виде:

1.Установлено, что процессы реверсирования ВДПМ сопровождаются пульсирующей продольной составляющей реакции якоря,которая при

к управляющие -электродам

тиристсроб VS1 -VSiO

№

Рис. 5.. Электрическая схемэ блока управления тиристорами разряда

водит к размагничивание полюсов, что требует проведения намагничивания и стабилизации ВДПМ при регламентном обслуживании и ремонтах

2.Разработан алгоритм расчета временных интервалов и значений тока намагничивающих импульсов с учетом минимума потерь энергии импульсиого источника, ограничения напряжения индуктора, затуманил вихревых токов в материале полюсов.

3. Разработана методика расчета параметров К-С-1, конт>ров емкостного импульсного источника, обеспечивающая минимизацию среднеквадратичного отклонения токовой диаграммы намагничивающего импульса от оптимальной.

4.Разработан и аппаратно реализован алгоритм управления ыно-гоконтурныы устройством, позволяющим формировать токовую диаграмму намагничивающего импульса за счет управления частотой отпирания тиристорных ключей и напряжением заряда конденсаторов. Приведены выражения для определения периода следования импульсов, соответствующего одновременной работе нескольких контуров.

5. Для обеспечения универсальности импульсного устройства предложен способ намагничивания с помощью серии импульсов и магнитного шунтирования. Получены выражения для расчета количества импульсов в серии с учетом начального значения индукции, допустимой для импульсного источника величины тока и свойств аккомодации материала полюсов. При числе импульсов,, равном 5, амплитуда тока уменьшается в 2-3 раза.

6.Показано, что для равномерного нромагничивания полюсов с помощью обмотки якоря необходимо осуществлять поворот якоря при пределах ширины полюса и с учетом зубцового деления. Получены выражения для углов поворота.

7.Разработаны алгоритмы моделирования и программа расчета динамических процессов в многоконтурных управляемых импульсных устройствах с учетом гистерезиса, вихревых токов и коммутационных процессов в ключах, позволяющие оценить эффективность алгоритмов управления. Погрешность отработки токовой диаграммы не превысила при расчете 11,4 '/,.

8.На основе исследования пространственного распределения индукции магнитного поля ВДПМ на математической модели с помсаьа метода конечных элементов предложены способы повышения равномерности распределения индукции в полюсах при намагничивании с помощью якорной обмотки.

9.Разработана методика определения степени размагничивания ВДПМ и испытательный нагружающий стенд для реализации технологиче-

ских операций оценки и восстановления характеристик ВДПМ. Внедрение этих методов и устройств в производство подтвердило правильность основных теоретических положений.

1.Кучерявенко В.Ф., Писарик Л.С., Шаиби Рашид, Сахаров Д.В. Восстановление характеристик высокомоментных электродвигателей

/Гез.докл. РНТК "Совершенствование сущестьуших и создание новых ресурсосберегающих технологий, 4 февраля 1991 г.- Могилев, 1991.-СДС1.

2. W. Kutscherjawenko, L.Pisarik, G.Gullccv, R.Chaibl, L.Kuis-cherjawenko. Die Wiederherstellung des Magnetfeldes der Elektroma-schinen mit den Permanentmagneten // 37 Internationales wissenschaftliches Kolloquim 21.09-24.09.1992. Bandl.- Ilmenau.- S.408-413.

3.Кучерявенко В.Ф., Шаиби Рашид. Конструктивные и эксплуатационные особенности высокомоментных электродвигателей с постоянными магнитами. - Мн., 1993.-29 е.- Деп. в ВИНИТИ, Но 945-В93.

4.Кучерявенко В.Ф., Шаиби Рашид, Писарик Л. С. Определение параметров емкостного накопителя энергии для намагничивания высоко-моменпшх электродвигателей.- Мн., 1993.-26 е.- Деп. в ВИШГГИ,

No 1747-В93.

5.Писарик Л. С., Шаибя Рашид. К вопросу намагничивания постоянных магнитов электродвигателей рядом последовательных импульсов. - Ми., 1993. -13 е.- Деп. в ВИНИТИ, No 1941-В93.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах: