автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Расчет и наладка коммутации машин постоянного тока на основе новых инструментальных средств моделирования и управления

На правах рукописи

( КАЛИНИН Михаил Сергеевич

I

РАСЧЕТ И НАЛАДКА КОММУТАЦИИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ НОВЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Специальность: 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

1 АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена в Липецком государственном техническом университете.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Битюцкий Игорь Борисович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Щербаков Виктор Гаврилович, кандидат технических наук, доцент Анненков Андрей Николаевич

Ведущая организация:

филиал ОАО «Силовые машины» «Электросила» в Санкт-Петербурге

Защита состоится 28 декабря 2004 г. в 10 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета К 212.037.05 при Воронежском государственном техническом университете по адресу: 394026, Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_»_200_ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета УЗУМ^а^— в. А. Медведев

<i од 6 126

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Коммутационная проблема сохраняется со дня изобретения щеточ-но-коллекторного узла до настоящего времени, о чем свидетельствуют рассмотренные в диссертации 11 отечественных монографий. Первые десять монографий были опубликованы в течение полувека, но рассматриваемые в них подходы к расчету и анализу коммутационных процессов не претерпевали принципиальных изменений.

Основные принципы к управлению коммутацией были предложены ранее в работах Бипоцкого И. Б. Предлагаемая работа является развитием этого подхода и содержит ряд дополнений и уточнений, а также некоторые результаты экспериментальной проверки.

Качество коммутации коллекторных машин постоянного тока является одним из основных факторов, определяющим допустимые режимы работы машины, ее эксплуатационную надежность, предельную мощность в одноякорном исполнении, диапазон регулирования и ряд других характеристик. В то же время именно щеточно-коллекторный узел, несмотря на известные недостатки скользящего контакта, является весьма совершенным механическим преобразователем частоты и обеспечивает высокие регулировочные свойства генераторов и двигателей постоянного тока.

Коммутационную напряженность машин постоянного тока принято характеризовать допустимым межламельным напряжением и величиной реактивной ЭДС. Ограничения, связанные с первым фактором преодолеваются применением двух- и даже трехходовых якорных обмоток. При рассмотрении второго фактора озабоченность вызывает не столько величина этой ЭДС, сколько неопределенность ее методов расчета. Существующие подходы к расчету коммутации, основанные на методах теории цепей с сосредоточенными параметрами, дают либо средние значения результирующей реактивной ЭДС, либо физически нереальные ступенчатые изменения реактивного поля во времени. При таких исходных данных нельзя гарантировать правильность выбора коммутирующего поля и сорта щёток для удовлетворительной настройки коммутационного тракта, и после расчета машины требуется ее длительная наладка на испытательном стенде, не всегда приводящая к приемлемым результатам.

Бурное развитие ЭВМ не внесло в теорию и практику коммутации никаких принципиальных изменений, так как в компьютерные программы закладывались математические модели, не обеспечивающие удовлетворительной точности. В результате, математическое описание коммутационных процессов сильно отстает от современного уровня развития программного обеспечения ЭВМ.

Применение дополнительных (Петров Г.Н.) или добавочных (Костенко М.П., Пиотровский Л. М.) полюсов по-прежнему является важнейшим способом улучшения коммутационных способностей крупных машин постоянного тока. Мы будем называть эти полюсы коммутирующими в полном соответствии с их назначением, как это принято в зарубежной литературе (commutatingpoles - англ., wendepolen - нем.).

В настоящее время традиционная система последовательного включения коммутирующих полюсов в цепь якоря, pear фувщцая лиШб^яй!П|ШЪ] едение скорости вращения и

Ь' '-"ЕМ С lit .ербург ?0С£РК

тока якоря, свои возможности исчерпала. Важнейшие факторы (влияние поля главных полюсов, действие коммутационных вихревых токов, нелинейность магнитной цепи коммутирующих полюсов, трансформаторная ЭДС, связанная с изменением основного поля), возникающие при эксплуатации машин постоянного тока, давно побуждали к автоматическому регулированию потока коммутирующих полюсов для улучшения коммутации в рабочем диапазоне нагрузок. Однако, коммутирующий поток - величина интегральная. Поэтому оптимизация его уровня привязана лишь к средним значениям факторов, определяющих качество коммутации. В то же время иебалансная ЭДС коммутируемых секций крупных машин даже в номинальных режимах достигает таких величин, что искрение становится неизбежным (иногда даже в режиме холостого хода). В результате, накопилось большое количество схемных решений, стремящихся улучшить коммутационные способности машины, но, тем не менее, в них никак не отразилось стремительное развитие микропроцессорных систем управления.

Таким образом, принципиальное решение задачи удовлетворительной коммутации следует искать на пути минимизации небалансной ЭДСруправляя распределением коммутирующего поля по ширине коммутационной зоны, которая в крупных машинах составляет 5 - 7 см.

Тематика работы соответствует разделам «Компьютерное моделирование» и «Меха-тронные технологии» Перечня критических технологий РФ (Приказ министерства промышленности, науки и техники РФ №578 от 30 марта 2002 года) и научному направлению Липецкого государственного технического университета «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы».

Объектом исследования является совокупность устройств, управляющих электродинамическими процессами в коммутационной зоне коллекторных машин постоянного тока.

Целью работы является синтез коммутирующей системы на стадии проектирования крупных машин постоянного тока, обеспечивающий оптимально ускоренный закон изменения тока в короткозамкнутых секциях, при котором облегчается работа щеточно-коллекторного узла.

Это достигается применением усовершенствованных математических моделей в компьютерном проектировании коммутации, использованием новых решений формирования очертаний коммутирующих полюсов, разработкой новых эффективных алгоритмов управления и реализацией этих алгоритмов на основе микроконтроллеров.

В ходе решения поставленных задач были применены следующие методы исследования:

> методы теории электрических машин;

> методы теории математической физики (теория электромагнитного поля, гармонический анализ и синтез, регрессионный анализ, конформные преобразования);

> методы теории автоматического управления;

> эксперименты на физической модели - для подтверждения достоверности моделей компьютерных и эффективности разработанных алгоритмов управления.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

> усовершенствованы математические модели синтеза и расчета распределения реактивного поля по ширине коммутационной зоны на основе теории электромагнитного полк и гармонического анализа с целью достижения заданного результата;

> осуществлена алгоритмизация управления пришшпиачьно новой коммутирующей системой путем минимизации небалансной ЭДС методами гармонического анализа и наименьших квадратов, что позволяет ограничивать величину небалансной ЭДС корот/о-замкнутых секций до приемлемого уровня во всем диапазоне эксплуатационных ргугя мов;

> усовершенствована компьютерная реализация комплекса инструментальных средств оценки коммутационных качеств маптин постолтшого тока на этапе их проектирования:

> разработана новая методика поиска рациональной геометрии наконечников коммутирующих полюсоз для более эффективной компенсации суммы реактивного и основного полей по ширине коммутационной зоны;

У на физической модели системы возбуждения несимметричных коммутирующих полюсов с микропроцессорным управлением впервые экспериментально -(оказаны преим^ -щества новых подходов к управлению коммутационными процессами.

Перечисленные результаты исследований выносятся на защиту.

Практическая значимость работы заключается в следующем

> разработаны программы для ЭВМ TCoRV 2002 RCoRV 2002 т, позволяющие рассчитывать результирующую реактивную ЭДС на этапе проектирования машинь. постоянного тока для тангенциального и радиального расположения проводников обмотки в пазу якоря. В этих программах предусмотрен расчет мощности noiepb в ?ы,рьой обмотке с учетом коммутационные вихревых токов, на основании которого при проектировании активного слоя якоря машины можно принять решение о целесообразности расслоения проводников паза по высоте.

> создана программа для ЭВМ CAE 2003 позволяющая проводить на этапе проектирования машин постоянного тока анализ их коммутационных качеств во всем диапазоне эксплуатационных режимов;

> впервые реализован вариант управления автоматической системь1 независим ;го возбуждения несимметричных коммутирующих полюсов на базе микропроцессора, koio-рый может быть усовершенствован в реальных объектах учетом ряда фактороь, определяющих качество коммутации.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанное программное обеспечение

внедрено.

> в учебный процесс кафедры «Электроприводам Липецкого государственного техниче ского университета при курсовом и дипломном проектировании студентами специальности 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»;

> в учебный процесс кафедры «Электрические машины» Санкт-Петербургского политехнического университета при курсовом и дипломном проектировании студентами специальности 180100 «Электромеханика»;

Результаты внедрения подтверждаются соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения научной работы были доложены и обсуждены:

> на 9-й международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, МЭИ, 4-5 марта 2003 г.

> на 4-й международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2003», г. Санкт-Петербург, СПбГТУ, 24-28 июня 2003 г.

> на 8-й всероссийской научно-гехнической конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных и других электромеханических преобразователей энергии», г. Омск, ОмГУПС, 28-31 октября 2003 г.

П> бликацни. В работах, опубликованных в соавторстге и приведенных в конце автореферата лично соискателю принадлежит- [1] - усовершенствована математическая модель формирования реактивного поля машины постоянного тока; [2, 3, 4, 5] - реализованы на компьютере усовершенствованные математические модели расчета реактивной ЭДС для различных вариантов заполнения паза проводниками якорной обмотки; [6] - проведено исследование влияния демпфирования магнитных полей рассеяния на характер изменения токов в короткозамкнутой секции; [7, 8] - предложен новый алгоритм управления распределением коммутирующего поля по ширине коммутационной зоны в зависимости от режима работы машины; [9] - реализована на компьютере математическая модель регулятора формирования коммутирующего поля; [10] - впервые создана микропроцессорная система с независимым возбуждением несимметричных коммутирующих полюсов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, библиографического списка йз 88 наименований и трех приложений Общий объем работы составля-гт 139 страниц. Основная часть диссертации изложена на 102 страницах компьютерного текста. Работа содержит 103 рисунка и 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ отражена актуальность темы, сформулирована цель работы, отмечены научная новизна и практическая ценность результатов исследований, определена структура диссертации.

В ГЛАВЕ I рассматриваются достоинства электроприводов постоянного тока, области их применения, предъявляемые к ним технические требования и проблемы обеспечения удовлетворительной коммутации, являющиеся одним из основных сдерживающих факторов их развитая. Проведен обзор литературы по современному состоянию вопросов расчета, наладки и эксплуатации коллекторных машин постоянного тока в коммутационном отношении. Анализ доступной литературы показывает, что до сих пор методы расчета

и анализа коммутационных процессов остаются такими же, как и более полувека назад. При отсутствии достаточно точного описания реактивного поля не гарантируется удовлетворительная наладка коммутации на испытательном стенде, и сводятся на нет все попытки создания эффективных коммутирующих систем.

На основе этого анализа были сделаны следующие выводы:

1. Регулировочные возможности машин постоянного тока не имеют себе равных.

2. Коммутационное искрение в скользящем контакте, как правило, было и остается важ-) нейшим фактором, сдерживающим развитие машины постоянного тока.

3. Подходы к расчету коммутационных процессов, основанные на методах теории цепей с сосредоточенными параметрами устарели и позволяют оценивать лишь тенденции.

4. Бурное развитие ЭВМ не внесло качественных сдвигов в проектирование коммутации машин постоянного тока, так как их программное обеспечение основывается до сих пор на упрощенных математических моделях.

5. До настоящего времени достижения в области микроконтроллерных систем не нашли никакого применения в управлении коммутацией коллекторных электрических машин постоянного тока и такое обстоятельство следует считать противоестественным.

В ГЛАВЕ П предлагаются усовершенствованные компьютерные модели расчета

распределения реактивного поля по ширине коммутационной зоны Они основаны на методах теории электромагнитного поля и гармонического анализа [1] с ориентацией на обеспечение параболической, как оптимально ускоренной коммутации. Компьютерный анализ эффективности нового подхода проводится на примере расчета прокатного электродвигателя мощностью 6000 кВт, доступного широкому кругу специалистов.

Суть нового подхода состоит в следующем Периодическая кривая тока коммутируемой секции аппроксимируется рядом Фурье и одноименные гармоники токов в группе проводников, образующие слой обмотки в пазу якоря, суммируются Затем для произвольной гармоники результирующего тока этой группы с допущениями и граничными усло-

а

Ь

иа

виями, хорошо разработанными для машин переменного тока, аналитически решается система уравнений Максвелла:

с1Н иа

— = -усо ц0Я,

сЪс

Рис. 1. Размеры и размещение проводников в пазу якоря

где и - число коллекторных пластин на паз якоря, у - удельная электропроводность меди, со - угловая частота основной гармоники тока параллельной ветви, ¡л0 - магнитная постоянная.

В результате суммирования отдельных гармоник получаем составляющую реактивной ЭДС, индуктируемую пазовым потоком рассеяния.

Поток рассеяния через коронки зубцов якоря изменяется во времени под влиянием изменения тока в пазу и изменения магнитной проводимости воздушных участков магнитной цепи. Гармонический анализ позволяет учесть оба этих фактора для любой формы кривой периодического тока.

При таком подходе обеспечиваются следующие преимущества:

1. Упрощается анализ коммутационных процессов (происходит отказ от громоздких систем дифференциальных уравнений с коэффициентами само- и взаимоиндукции) при одновременном их уточнении (учет влияния коммутационных вихревых токов).

2. В значительной мере может быть использован математический аппарат, разработанный применительно к исследованию электродинамических процессов в машинах переменного тока.

3. Существенно расширяются возможности расчетов поля для различных вариантов закона изменения тока в коммутируемых секциях.

Для анализа электродинамических процессов в коммутационной зоне на этапе проектирования машины были созданы компьютерные программы расчета реактивной ЭДС при тангенциальном 7"Со/?У 2002 * [2] и при радиальном /?Со/?У 2002 ® [3] расположении секций обмотки в пазу якоря. На рис. 2 представлены результаты компьютерного моделирования в ГСоЯV 2002 ®.

Рис. 2. Результаты работы программы ТСоЯУ 2002 ® при расчете прокатного двигателя мощностью 6000 кВт. График суммарной реактивной ЭДС и ее составляющих при параболической (оптимально ускоренной) коммутации: 1 - пазовая ЭДС, 2 - зубцовая ЭДС, 3 - лобовая ЭДС и ее усреднение (4), 5 - результирующая реактивная ЭДС

Исследования, проведенные в диссертационной работе доказывают, что вихревые токи оказывают значительное влияние, как на распределение реактивного поля [1,4, 5], делая его несимметричным в пределах коммутационной зоны (рис. 2), так и на характер изменения токов в короткозамкнутых секциях [6]. Это влияние еще более существенно в случае применения пазовых демпферов.

В компьютерных программах ТСой\/ 2002 ® и RCoRV 2002 * заложена возможность расчета мощности потерь в якорной обмотке, которая может быть найдена с помощью вектора Пойнтинга как разность мощности, поступающей в проводник через верхнюю поверхность и выходящей через нижнюю поверхность проводника. При этом в расчетах потерь в проводниках используется тот же математический аппарат, что и в вычислениях пазовой составляющей реактивной ЭДС.

ГЛАВА Ш посвящена совершенствованию технической реализации нового подхода к управлению коммутационными' процессами машин постоянного тока. Создание автоматической системы независимого возбуждения несимметричных коммутирующих полюсов стало целесообразным и возможным благодаря более точным знаниям о характере распределения реактивного поля по ширине коммутационной зоны Ьк.

Каждая из двух групп последовательно соединенных одноимённых коммутирующих полюсов с несимметричными наконечниками получает питание от независимого управляемого источника. При равном возбуждении разноимённых групп результирующая кривая коммутирующей ЭДС короткозамкнутых секций симметрична относительно оси коммутационной зоны, как и в традиционном исполнении. Рассогласование возбуждения разноимённых групп, характеризуемое соотношением коэффициентов регулирования

(управляющих сигналов) 0** и О5, обеспечивает несимметрию кривой (рис. 3).

Рис. 3. Принцип формирования коммутирующего поля и ЭДС в короткозамкнутых секциях несимметричными полюсами с раздельным управляемым возбуждением.

Предлагаемый алгоритм работы усовершенствованного регулятора формирования коммутирующего поля [7, 8] представлен на рис. 4. В его основу заложен принцип обеспечения компенсации каждой гармоники суммы реактивного и основного полей в коммутационной зоне соответствующей гармоникой коммутирующего поля в рабочем диапазоне нагрузок

Fn(QN,Qs) = [QN a„(z) + Qs bn(z)-hn(z)]-*mn, где h„=Er„ sm(<o„z + <p;;) + £" sm(o„z + <p"), a„=E% sin(co„z + <p^), bn = sin(co„z + cpf) - члены рядов Фурье, аппроксимирующих сумму реактивного и основного полей в масштабе ЭДС, а также коммутирующие ЭДС полюсов N и S, соответственно. Распределение основного поля в коммутационной зоне аппроксимируется кубической параболой с центром, совпадающим с осью коммутирующего полюса.

Помимо номинального существуют такие режимы работы электродвигателя, в которых необходимо снижать небалансную ЭДС Ае в коммутируемых секциях в начале или в конце Ък до приемлемого уровня. Например, в крупных машинах на холостом ходе иногда наблюдается искрение на набегающем крае щетки, что связано с влиянием поля главных полюсов, а в случае перегрузок коммутирующая система не может подавить нарастающее реактивное поле и возникает искрение на сбегающем крае щетки. В этих режимах эффективность алгоритма существенно повышается с введением «весовых коэффициентов» (взвешенный метод наименьших квадратов, ВМНК), что позволяет минимизировать Дг на конкретном интервале коммутационной зоны и, следовательно, облегчить условия коммутации.

Таким образом, в общем случае для п-й гармоники можно записать F{QN,QS) = [QN -an(z) + Qs ■b„(z)-hn(z)] + + W*[Qn -an(z*) + Qs -bn(z*)-hn(z*)]->min, где W*- весовой коэффициент, позволяющий достигнуть приемлемого значения Де в

точке с абсциссой z .

Результаты компьютерного моделирования на основе предлагаемого алгоритма получены в программе CAE 2003 ® [9] и представлены на рис. 5-8.

Их анализ показывает, что принятая в первом приближении геометрия сердечников коммутирующих полюсов оказалась более удачной в случае прямолинейной коммутации, так как было обеспечено снижение максимального значения небалансной ЭДС приблизительно на 38% по отношению к традиционной коммутирующей системе. В то же время в случае ускоренной коммутации максимальное значение Ае было снижено приблизительно на 12%.

Кривая 2 на рис. 6-8, полученная в результате применения метода наименьших квадратов (МНК), находится в интервале ±1,5В, что соответствует малой вероятности возникновения искрения, в отличие от кривой 1, характерной для традиционной системы и достигающей 3,3В.

( ПУСК " )

Г

ег=/(г,/а,£1)

1

■ 5п

ет =/(2,га,а)

1 и—1

т

г.?" АГ 2 в=1

Рис. 4. Структурная схема программы регулирования формы коммутирующего поля.

Де,В

X. 2 » 4 # '

Ширина коммутационной тоны, ем

Рис. 5. Результаты работы программы САЕ 2003 ® . Баланс ЭДС в ко-роткозамкнутых секциях: 1 - реактивная ЭДС, ег; 2 - сумма реактивного и основного полей в масштабе ЭДС, (ег +ет); 3 - коммутирующая

ЭДС, небалансная ЭДС, Ае.

Ае,В

..... 1 1 -г 1 1 1

1 1 > Л 1 1 1

ч 1 > г 1 . 1

N 7 1 1 м

1 1

1 1 1 1

3,0 1,5 0

-1,5 -3,0

i I i i i i

1 i i 3 i I

i i / 2 4 i v i \ I \ i

\ V I ч i

I I I

I I ( I I

1 2 3 4 5 г,см — Коммутационная зона —*

Рис. 6. Сравнение небалансных ЭДС в коммутируемых секциях при холостом ходе для разных наконечников коммутирующих полюсов: 1 - симметричный; 2-е односторонним скосом; 3 - вариант (2) с применением ВМНК (^=-233).

1 2 3 4 5 2,см

— Коммутационная зона —<

Рис. 7. Сравнение небалансных ЭДС в коммутируемых секциях при прямолинейной коммутации в номинальном режиме для разных наконечников коммутирующих полюсов: 1 - симметричный; 2-е односторонним скосом; 3 -вариант (2) с применением ВМНК (^ = 423).

Реализация взвешенного МНК позволяет уменьшить Де в напряженной части коммутационного интервала Ьк в номинальном режиме приблизительно на 70%, а при холостом ходе приблизительно на 45%, в сравнении с применением обычного МНК.

Де,В

3,0 1,5

0

-1,5 -3,0

К 1 1 1 |

N

N \ ¿4 \!

V И $

\ 1 //

\ 1 1

1 2 3 4 5 г,см

— Коммутационная зона -

Рис. 8. Сравнение небалансных ЭДС в коммутируемых секциях при оптимально ускоренной коммутации в номинальном режиме для разных наконечников коммутирующих полюсов: 1 -симметричный; 2-е односторонним скосом; 3 -вариант (2) с применением

¡1

I Коммутационная зона I

Рис. 9. Соотношение исходной (1) и рациональной (2) формы наконечника коммутирующего полюса прокатного электродвигателя.

1,5 3,0 4,5 6,0 Коммутационная зона

а)

Е,В 10,0 7,5 5,0 2,5 0

-2,5

1 1 \ 1

//г V

1 1 1 N

/ 1 1 1

\ № 3 \

/ \/ \ г

1,5 3,0 4,5 6,0 Коммутационная зона б)

Рис. 10. Баланс ЭДС в коммутируемых секциях на холостом ходе (а) и в номинальном режиме (б) работы машины: 1 - -(ег +ет), 2 - ек, Де - при симметричном (3) и при сердечнике коммутирующего полюса с рациональной геометрией (4).

Подбор рациональной формы наконечника коммутирующего полюса сводится к поиску методом наименьших квадратов минимальной небалансной ЭДС в короткозамкнутых секциях при варьировании ряда геометрических размеров: зазор между полюсом и якорем, углы и глубина скосов с обеих сторон полюса, а также коэффициенты регулирования возбуждением групп полюсов, разноименной полярности. На рис. 10 показаны результаты расчетов, которые проводились в пакете компьютерного моделирования MATLAB® с использованием подпрограмм расширения (Optimization Toolbox, Schwarz-Christoffel Toolbox).

С применением новой формы наконечника коммутирующего полюса удалось снизить небалансную ЭДС до приемлемого безыскрового уровня ~1,2В как при холостом ходе (рис. 10, а), так и в номинальном режиме (рис. 10, б) работы машины на всем протяжении коммутационного интервала.

В ГЛАВЕ IV проводится экспериментальное исследование [10] микропроцессорной системы управления возбуждением несимметричных коммутирующих полюсов, в котором доказываются преимущества новых подходов к управлению коммутационными процессами.

Рис. 11. Модифицированные якорь и сердечники коммутирующих полюсов экспериментальной электрической машины

Основным звеном экспериментальной установки является двигатель постоянного тока П-21 с двумя коммутирующими полюсами и модифицированным якорем (рис. 11). На контактные кольца по углублениям между коллекторными пластинами выведены провод-

ники от измерительного контура, охватывающего диаметральную плоскость сердечника якоря, а также проводники от измерительных шунтов, впаянных в лобовые части секций якорной обмотки. Такой измерительный узел позволяет осциллографировгпь распределение ЭДС по окружности якоря, которая пропорциональна магнитной индукции коммутирующего поля, а также ток в любой из четырех секций паза якоря.

Были изготовлены сердечники коммутирующих полюсов с несимметричными относительно геометрической нейтрали наконечниками, которые заменили симметричные в серийном образце двигателя. Обмотки возбуждения этих полюсов получают питание от независимых каналов усилителя постоянного тока (УТЛ) что позволяег управлять величиной и формой коммутирующего поля. Характер его распределения определяется сочетанием формы наконечников коммутирующих полюсов и соотношением намагничивающих сил их обмоток возбуждения. Осциллографирование, расчет и вывод управляющих сигналов на усилитель постоянного тока, раздельно питающчп обмотки возбуждения несимметричных коммутирующих полюсов разноименной полярности, осушествтяется с помощью однокристальной микроЭВМ МЯС-51. Устройство имеет блоки расширения для цифро-аналогового (ЦАП) и аналого-цифрового (АЦП) преобразования сигналов

Для просмотра и документирования результатов измерений микроконтроллер имеет связь по Последовательному порту с персональным компьютером 1ВМ РС. на основе протокола Я8-232. Работа М8С-51 осуществляется в реальном времени с дискретизацией 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10, 20, 50 мс - в зависимости от выбранного числа копалов АЦП Оценка качества коммутации осуществляется по форме кривой изменения тога в коммутируемых секциях и с помощью антенного датчика, регистрирующего уровень радиопомех, сопутствующий процессам в скользящем контакте.

Текущей информацией для расчета коэффициентов регулирования токов возбуждения разноименных групп коммутирующих полюсов и является режим работы машины (относительные значения тока якоря Т и скорости вращения п), а также рассчитываемые для него микроконтроллером относительные значения реактивной ЭДС сг и ЭДС поля главных полюсов ет. ,

Возможности алгоритма управления коммутацией экспериментальной модели были реализованы в формировании оптимально ускоренной коммутации тока в секциях якор ной обмотки в широком диапазоне изменения тока нагрузки с учетом насыщения магнитной цепи коммутирующих полюсов.

Использование коммутирующей системы с микропроцессорным управлением даст качественно новые результаты даже в маломощных машинах, где нет в этом острой необ ходимости. При этом достигается:

- снижение уровня радиосигнала, сопутствующего процессам в скользящем контакте, в нашем примере приблизительно на 60% по сравнению с наилучшей настроенной традиционной коммутирующей системой (рис. 12);

- обеспечение оптимально ускоренной коммутации в характерных режимах электропривода: пуск под нагрузкой (рис. 13) и наброс нагрузки (рис. 14).

В крупных машинах те же процессы будут проявляться четче и с большей интенсивностью, поэтому их легче учесть и реализовать коммутирующую систему по предлагаемым принципам.

<1, об мин 1, А

1000 2,0

750 1,5

500 1,0

250 0,5

0 0

7 1 кп>

А

3,2

2,4

1,6

0,8

0

V,

о. е.

2,1

1А

07

0

--- г

1/ п

О 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 (,с а). Пуск под нагрузкой.

0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 Г.с

б). Наброе нагрузки

Рис 12 Сравнение традиционной (1) и предлагаемой (2) коммутирующих систем при работе в характерных режимах электропричода. Индекс соответствует полярности коммутирующих полюсов Выше пунктирных линий располагаются области видимого искрения. Обозначения на графиках: п - скорость вращения, 1кп - ток возбуждения коммутирующих полюсов, V - уровень радиосигнала, сопутствующий коммутационным процессам.

п, об

мин 900' 600 300 0

-300

I,

А

3,6 2,4 1,2 0

i i п__ 1

i i i А < 1 1 1

1 1 1 У \ 1 .1

1 У 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

0 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25

1,с

IV V

\\ ч к.

\\ \\

л-*.

1,МС

47 мс

3,6 мс

2,4 мс

2,2 мс

Рис. 13. Характер изменения тока в секциях паза в привязке к изменению тока и скорости для традиционной (1) и предлагаемой (2) коммутирующих систем при пуске под нагрузкой (Тк - период коммутации секции).

п, об

мин 1000 750; 500 250 0

Л . А

2,0 1,5 1,0 0,5

1 —1- п

1 1 1 1 1 1

1 1 1 V У 1

1 1 .—1- / 1 1 1

1 1 1 ! 1

0,08 0,24 0,40 0,56 0,72

—

и \ \

2\\ \\ \\

24 2\\

VI ■—о

-Г- Д-Ч г

1с

2,2 мс 2,3 мс 2,4 мс 2,5 мс

Рис. 14. Характер изменения тока в секциях паза в привязке к изменению тока и скорости для традиционной (1) и предлагаемой (2) коммутирующих систем при набросе нагрузки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

> Усовершенствованы и реализованы на компьютере (ГСоЯУ 2002 ®, ЙСоЯ\/ 2002 ®) математические модели расчета реактивной ЭДС коллекторных машин постоянного тока для различного расположения проводников обмотки в пазах якоря на основе методов теории электромагнитного поля и гармонического анализа.

> Разработан и реализован на компьютере (САЕ 2003 ®) усовершенствованный алгоритм формирования коммутирующего поля на основе методов гармонического анализа и наименьших квадратов, позволяющий минимизировать небалансную ЭДС в коротко-замкнутых секциях и тем самым облегчать работу щеточно-коллекторного узла в различных эксплуатационных режимах.

> Предложена методика поиска рациональной геометрии наконечников коммутирующих полюсов при использовании их в новой коммутирующей системе.

> Разработана и впервые реализована экспериментальная установка для исследования возможностей микропроцессорной системы управления на базе однокристальной микроЭВМ независимым возбуждением несимметричных коммутирующих полюсов.

> Результаты компьютерного моделирования в части способов управления коммутирующим полем подтверждены экспериментальными исследованиями, что свидетельствует об адекватности изложенных в работе теоретических положений экспериментальным данным.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Математическая модель формирования реактивной ЭДС крупной машины постоянного тока // Известия вузов. Электромеханика. - 2002. №5.-С. 22-29.

2. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2003610294. ТСоЯ\/2002, Расчет реактивной ЭДС коммутации при тангенциальном расположении секций обмотки в пазах якоря // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. - М.: ФИПС, 2003. Том 2 (43).-С. 64.

3. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2003610295. ЯСоЯУ2002, Расчет реактивной ЭДС коммутации при радиальном расположении секций обмотки в пазах якоря // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. - М.: ФИПС, 2003. Том 2 (43).-С. 65.

4. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Компьютерное моделирование коммутационных процессов крупной машины постоянного тока // Компьютерное моделирование - 2003: Сборник трудов 4-й международной научно-технической конференции. - СПб.: СПбГПУ, 2003. - С. 90-92.

5. Калинин М. С. Компьютерное моделирование формирования реактивной ЭДС крупной машины постоянного тока // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Те-

зисы докладов 9-й международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, т. 2.-М.: МЭИ, 2003. - С. 12-13.

6 Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Численный пример гармонического анализа процесса коммутации //Известия вузов. Электромеханика-2003. №2.-С.40-43

7 Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Управление коммутационными процессами коллекторных машин постоянного тока // Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных и других электромеханических преобразователей энергии: Материалы 8 Всероссийской научно-технической конференции. - Омск: ОмГУПС, 2003. -С. 34-39.

8 Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Алгоритм формирования коммутирующего поля машины постоянного тока // Системы управления и информационные технологии -2004. №3(15).-С. 8-12.

9. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2004610402. Программа оценки коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока (САЕ2003) // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам-М.:ФИПС, 2004. Том 2(47).- С 90

10. Битюцкий И. Б., Калинин М. С., Котов А. И. Экспериментальное исследование микропроцессорного управления коммутацией двигателя постоянного тока // Известия вузов. Электромеханика. - 2004. №4. - С.15-20.

РНБ Русский фонд

2006-4 418

Подписано в печать 25.11.2004г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 835. Типография ЛГУ 398600 Липецк, ул. Московская, 30

I ) ¡иН г%

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Анализ проблематики коммутации машин постоянного тока.

1.1. Область применения и технические требования, предъявляемые к машинам постоянного тока.

1.2. Современные методы аналитического исследования коммутации.

1.3. Способы повышения коммутационных качеств машин постоянного тока.

1.4. Выводы и постановка задачи.

ГЛАВА II. Математическое моделирование электродинамических процессов в коммутационной зоне.

2.1. Математическая модель формирования реактивной ЭДС.

2.1.1. Аналитические основы и принятые допущения.

2.1.2. Расчет пазовой составляющей реактивной ЭДС.

2.1.3. Расчет зубцовой составляющей реактивной ЭДС.

2.1.4. Расчет лобовой составляющей реактивной ЭДС.

2.2. Формирование результирующей реактивной ЭДС при тангенциаль

У ном расположении в пазах проводников якорной обмотки.

2.3. Формирование результирующей реактивной ЭДС при радиальном расположении в пазах проводников якорной обмотки.

2.4. Аналитическое исследование демпфирующего эффекта коммутационных вихревых токов.

2.5. Расчет распределения потерь в якорной обмотке по высоте паза с учетом коммутационных вихревых токов.

Выводы.

ГЛАВА III. Алгоритмизация компьютерного управления коммутационными процессами.

3.1. Расчет картины магнитного поля коммутирующего полюса.

3.1.1. Принятые допущения и выбор метода.

3.1.2. Поле симметричного коммутирующего полюса.

3.1.3. Поле коммутирующего полюса с односторонним скосом в тангенциальном направлении.

3.2. Алгоритм формирования коммутирующего поля.

3.2.1. Аппроксимация коммутирующего поля, адекватного сумме реактивного и основного полей.

3.2.2. Математическая реализация алгоритма.

3.3. Численный пример компьютерного моделирования коммутационных ^ процессов на основе предлагаемого алгоритма.

3.4. Выбор рациональной геометрии наконечника коммутирующего полюса.

Выводы.

ГЛАВА IV. Экспериментальное исследование микропроцессорной системы управления коммутацией двигателя постоянного тока.

4.1. Функциональная схема экспериментальной установки.

4.2. Средства контроля качества коммутации.

4.3. Описание работы системы.

4.4. Анализ работы микропроцессорной системы управления возбуждением коммутирующих полюсов.

Выводы.

Актуальность темы. Коммутационная проблема сохраняется со дня изобретения щеточно-коллекторного узла до настоящего времени, о чем свидетельствуют рассмотренные в диссертации 11 отечественных монографий [1-11]. Первые десять монографий были опубликованы в течение полувека, но рассматриваемые в них подходы к расчету и анализу коммутационных процессов не претерпевали принципиальных изменений.

Основные принципы к управлению коммутацией были предложены ранее в работах И. Б. Битюцкого [11]. Предлагаемая работа является развитием этого подхода и содержит ряд дополнений и уточнений, а также некоторые результаты экспериментальной проверки.

Качество коммутации коллекторных машин постоянного тока является одним из основных факторов, определяющим допустимые режимы работы машины, ее эксплуатационную надежность, предельную мощность в одноякорном исполнении, диапазон регулирования и ряд других характеристик. В то же время именно щеточно-коллекторный узел, несмотря на известные недостатки скользящего контакта, является весьма совершенным механическим преобразователем частоты и обеспечивает высокие регулировочные свойства генераторов и двигателей постоянного тока.

Коммутационную напряженность машин постоянного тока принято характеризовать допустимым межламельным напряжением и величиной реактивной ЭДС. Ограничения, связанные с первым фактором преодолеваются применением двух- и даже трехходовых якорных обмоток [12]. При рассмотрении второго фактора озабоченность вызывает не столько величина этой ЭДС, сколько неопределенность ее методов расчета. Существующие подходы к расчету коммутации, основанные на методах теории цепей с сосредоточенными параметрами, дают либо средние значения результирующей реактивной ЭДС, либо физически нереальные ступенчатые изменения реактивного поля во времени. При таких исходных данных нельзя гарантировать правильность выбора коммутирующего поля и сорта щёток для удовлетворительной настройки коммутационного тракта, и после расчета машины требуется ее длительная наладка на испытательном стенде, не всегда приводящая к приемлемым результатам.

Бурное развитие ЭВМ не внесло в теорию и практику коммутации никаких принципиальных изменений, так как в компьютерные программы закладывались математические модели, не обеспечивающие удовлетворительной точности. В результате, математическое описание коммутационных процессов сильно отстает от современного уровня развития программного обеспечения ЭВМ.

Применение дополнительных (Г.Н. Петров) или добавочных (М.П. Костен-ко, JI. М. Пиотровский) полюсов по-прежнему является важнейшим способом улучшения коммутационных способностей крупных машин постоянного тока. Мы будем называть эти полюсы коммутирующими в полном соответствии с их назначением, как это принято в зарубежной литературе (commutating poles — англ., wendepolen — нем.).

В настоящее время традиционная система последовательного включения коммутирующих полюсов в цепь якоря, реагирующая лишь на произведение скорости вращения и тока якоря, свои возможности исчерпала. Важнейшие факторы (влияние поля главных полюсов, действие коммутационных вихревых токов, нелинейность магнитной цепи коммутирующих полюсов, трансформаторная ЭДС, связанная с изменением основного поля), возникающие при эксплуатации машин постоянного тока, давно побуждали к автоматическому регулированию потока коммутирующих полюсов для улучшения коммутации в рабочем диапазоне нагрузок. Однако, коммутирующий поток — величина интегральная. Поэтому оптимизация его уровня привязана лишь к средним значениям факторов, определяющих качество коммутации. В то же время небалансная ЭДС коммутируемых секций крупных машин даже в номинальных режимах достигает таких величин, что искрение становится неизбежным (иногда даже в режиме холостого хода [13]). В результате, накопилось большое количество схемных решений, стремящихся улучшить коммутационные способности машины, но, тем не менее, в них никак не отразилось стремительное развитие микропроцессорных систем управления [14-18].

Таким образом, принципиальное решение задачи удовлетворительной коммутации следует искать на пути минимизации небалансной ЭДС, управляя распределением коммутирующего поля по ширине коммутационной зоны, которая в крупных машинах составляет 5-7 см.

Тематика работы соответствует разделам «Компьютерное моделирование» и «Мехатронные технологии» Перечня критических технологий РФ (Приказ министерства промышленности, науки и техники РФ №578 от 30 марта 2002 года) и научному направлению Липецкого государственного технического университета «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы».

Объектом исследования является совокупность устройств, управляющих электродинамическими процессами в коммутационной зоне коллекторных машин постоянного тока.

Целью работы является синтез коммутирующей системы на стадии проектирования крупных машин постоянного тока, обеспечивающий оптимально ускоренный закон изменения тока в короткозамкнутых секциях, при котором облегчается работа щеточно-коллекторного узла.

Это достигается применением усовершенствованных математических моделей в компьютерном проектировании коммутации, использованием новых решений формирования очертаний коммутирующих полюсов, разработкой новых эффективных алгоритмов управления и реализацией этих алгоритмов на основе микроконтроллеров.

В ходе решения поставленных задач были применены следующие методы исследования: > методы теории электрических машин; методы теории математической физики (теория электромагнитного поля, гармонический анализ и синтез, регрессионный анализ, конформные преобразования); методы теории автоматического управления; эксперименты на физической модели - для подтверждения достоверности моделей компьютерных и эффективности разработанных алгоритмов управления.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем: усовершенствованы математические модели синтеза и расчета распределения реактивного поля по ширине коммутационной зоны на основе теории электромагнитного поля и гармонического анализа с целью достижения заданного результата; осуществлена алгоритмизация управления принципиально новой коммутирующей системой путем минимизации небалансной ЭДС методами гармонического анализа и наименьших квадратов, что позволяет ограничивать величину небалансной ЭДС короткозамкнутых секций до приемлемого уровня во всем диапазоне эксплуатационных режимов; усовершенствована компьютерная реализация комплекса инструментальных средств оценки коммутационных качеств машин постоянного тока на этапе их проектирования; разработана новая методика поиска рациональной геометрии наконечников коммутирующих полюсов для более эффективной компенсации суммы реактивного и основного полей по ширине коммутационной зоны; на физической модели системы возбуждения несимметричных коммутирующих полюсов с микропроцессорным управлением впервые экспериментально доказаны преимущества новых подходов к управлению коммутационными процессами.

Перечисленные результаты исследований выносятся на защиту.

Практическая значимость работы заключается в следующем разработаны программы для ЭВМ TCoRV2002 RCoRV2002 позволяющие рассчитывать результирующую реактивную ЭДС на этапе проектирования машины постоянного тока для тангенциального и радиального расположения проводников обмотки в пазу якоря. В этих программах предусмотрен расчет мощности потерь в якорной обмотке с учетом коммутационных вихревых токов, на основании которого при проектировании активного слоя якоря машины можно принять решение о целесообразности расслоения проводников паза по высоте. создана программа для ЭВМ CAE 2003 позволяющая проводить на этапе проектирования машин постоянного тока анализ их коммутационных качеств во всем диапазоне эксплуатационных режимов; впервые реализован вариант управления автоматической системы независимого возбуждения несимметричных коммутирующих полюсов на базе микропроцессора, который может быть усовершенствован в реальных объектах учетом ряда факторов, определяющих качество коммутации.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанное программное обеспечение внедрено: в учебный процесс кафедры «Электропривода» Липецкого государственного технического университета при курсовом и дипломном проектировании студентами специальности 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»; в учебный процесс кафедры «Электрические машины» Санкт-Петербургского политехнического университета при курсовом и дипломном проектировании студентами специальности 180100 «Электромеханика»;

Результаты внедрения подтверждаются соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения научной работы были доложены и обсуждены: на 9-й международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, МЭИ, 4-5 марта 2003 г. на 4-й международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2003», г. Санкт-Петербург, СПбГТУ, 24-28 июня 2003 г. на 8-й всероссийской научно-технической конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных и других электромеханических преобразователей энергии», г. Омск, ОмГУПС, 28-31 октября 2003 г.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 10 печатных работах: в пяти научных статьях и в тезисах докладов на двух научных конференциях; на три компьютерные программы, предназначенные для оценки коммутационных способностей машин постоянного тока на этапе их проектирования, получены свидетельства о регистрации программ для ЭВМ (РОСПАТЕНТ). Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, библиографического списка из 88 наименований и трех приложений. Общий объем работы составляет 139 страниц. Основная часть диссертации изложена на 102 страницах компьютерного текста. Работа содержит 103 рисунка и 4 таблицы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Усовершенствованы и реализованы на компьютере (TCoRV 2002 RCoRV 2002 ®) математические модели расчета реактивной ЭДС коллекторных машин постоянного тока для различного расположения проводников обмотки в пазах якоря на основе методов теории электромагнитного поля и гармонического анализа.

2. Разработан и реализован на компьютере (CAE 2003 ®) усовершенствованный алгоритм формирования коммутирующего поля на основе методов гармонического анализа и наименьших квадратов, позволяющий минимизировать небалансную ЭДС в короткозамкнутых секциях и тем самым облегчать работу щеточно-коллекторного узла в различных эксплуатационных режимах.

3. Предложена методика поиска рациональной геометрии наконечников коммутирующих полюсов при использовании их в новой коммутирующей системе.

4. Разработана и впервые реализована экспериментальная установка для исследования возможностей микропроцессорной системы управления на базе однокристальной микроЭВМ независимым возбуждением несимметричных коммутирующих полюсов.

5. Результаты компьютерного моделирования в части способов управления коммутирующим полем подтверждены экспериментальными исследованиями, что свидетельствует об адекватности изложенных в работе теоретических положений экспериментальным данным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщив выводы, изложенные в отдельных главах, отметим в заключении основные результаты работы:

1. Юдицкий С. Б. Коммутация машин постоянного тока. — М.: Гос-энергоиздат. 1941. 144 с.

2. Хисамутдинов P. X. Коммутация машин постоянного тока. М.: Метал-лургиздат. 1953. - 106 с.

3. Карасёв М. Ф. Коммутация машин постоянного тока. М.: Гос-энергоиздат. 1955. - 143 с.

4. Карасёв М. Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока. М.: Госэнергоиздат. 1961. - 224 с.

5. Вегнер О. Г. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. — М., JL: Госэнергоиздат. 1961. 272 с.

6. Карасёв М. Ф. и др. Оптимальная коммутация машин постоянного тока.- Транспорт. 1967. 180 с.

7. Лившиц П. С. Скользящий контакт электрических машин. — М.: Энергия. 1974.-272 с.

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

9. Антипов В. Н. Коммутационная способность двигателей постоянного тока. СПб.: Наука. 1993.- 142 с.

10. Миничев В. М., Ульянов Г. И., Фетисов В. В. Состояние и перспективы развития машин постоянного тока // Электротехника. 1992. №3. - С. 2-5.

11. Калиниченко С. П., Шофул А. К. Влияние главного поля на искрение набегающего края щеток в машине постоянного тока // Техническая электродинамика. 1988. №1. - С. 105-106.

12. Пат. №5929579 США. Soft-commutated direct current motor (Двигатель с улучшенной коммутацией) / Hsu J. S., Lockheed Martin Energy Research. -Опубл. 27.07.1999г.

13. Пат. №2119223 Россия. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин / Абакумов А. М., Елшанский Н. А., и др. Опубл. в Б. И. 20.09.1998г.

14. Пат. №33504 Украина. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока / Иванов А. Б., Поляков Н. Г., Колб А. А. Опубл. в Б. И. 15.02.2001г.

15. Патент №4451752 США. Stator of D.C. rotary machine (статор вращающейся машины постоянного тока) / Tahara К., Matsui Т., Koharagi H.,Takahashi N. Опубл. 10.05.1982 г.

16. Кохараги X., Тахара К., Мацуи Т., Такахаси Н. Управление коммутацией в машинах постоянного тока // Денки гаккай ромбун си. — 1984. Vol. №104.-Р. 425-432.

17. Антипов В. Н., Глебов И. А. Электрические машины постоянного тока: перспективы развития // Известия академии наук. Энергетика. 1999. №5. -С. 128-135.

18. Патент №19705833 Германия. Burstenhalteanordnung (Щеткодержатель) / Walther Bernd. Опубл. 20.08.1998.

19. Патент №19755507 Германия. Burstenhalterung fur mechanish kommutierte Elektromotoren (Щеткодержатель для коллекторного двигателя) / Kopyciok Martina, Heise Ulrich. Опубл. 17.06.1999.

20. Патент №19826883 Германия. Stromwendevorrichtung fur elektrische Maschinen (Щеточно-коллекторный узел электрической машины) / Jung Oliver, Litterst Peter, Nitzsche Hartmut. Опубл. 23.12.1999.

21. Ильинский Н. Ф. Перспективы развития регулируемого электропривода // Электричество. 2003. №2. - С. 2-7.

22. Парфенов Б. М., Кожаков О. И., Шиленков В. А. Электропривод буровых установок // Привод и управление. — 2001. №5. С. 8-15.

23. McNair, Will L. SCR and new technology in electric rig drilling: a safety and efficiency handbook. Oklahoma, USA: PennWell Books, 1991.-278 p.

24. Кокошкин H. Новоселов Б. Следящие приводы — мускулы оружия // Военный парад. 2002. №3(51). - С. 56-59.

25. Миничев В. М., Плюснин И. Л., Рыков Н. Я. Технический уровень крупных электродвигателей постоянного тока и пути его повышения // Электросила. 1984. № 35. - С. 79-85.

26. Синельников Е. М., Назикян А.Г., Клеймёнов В. В., Чернявский Ф. И. Применение счётных машин непрерывного действия для исследования коммутации машин постоянного тока // Изв. вузов. Электромеханика. 1960. № 10. - С. 58-77.

27. Битюцкий И. Б. Новый подход к расчёту реактивной ЭДС машин постоянного тока // Изв. вузов. Электромеханика. 1987. № 7. — С. 41-47.

28. Битюцкий И. Б. К расчёту реактивной ЭДС коммутации // Изв. вузов. Электромеханика. 1990. № 5. - С. 34-39.

29. Битюцкий И. Б. Новый подход к формированию коммутирующего поля машины постоянного тока // Изв. вузов. Электромеханика. — 1988. № 2. — С. 19-23.

30. Рабинович И. Н., Шубов И. Г. Проектирование электрических машин постоянного тока. JI: Энергия. 1967. - 504 с.

31. Костенко М. П., Пиотровский JI. М. Электрические машины. Ч. 1. JL: «Энергия». 1972. - С. 544.

32. А. с. №1026243 СССР. Устройство форсировки возбуждения дополнительных полюсов электрических машин в динамических режимах / Би-тюцкий И. Б., Щедринов А. В. Опубл. в Б.И. №24. 1983 г.

33. Битюцкий И. Б. Коммутация электрической машины при демпфировании вихревыми токами // Изв. вузов. Электромеханика. 1988. № 2. - С. 19-23.

34. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Математическая модель формирования реактивной ЭДС крупной машины постоянного тока // Изв. вузов. Электромеханика. 2002. № 5. - С. 22-29.

35. Битюцкий И. Б., Иванова И. В. Математическая модель регулятора формы коммутирующего поля // Изв. вузов. Электромеханика. — 1991. №2.-С. 23-30.

36. А. с. 1758779 СССР. Электрическая машина постоянного тока с устройством формирования коммутирующего поля / Битюцкий И. Б., Иванова И. В. Опубл. в Б. И. 1992. № 32.

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

38. Домбровский В. В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. JL: Энергоатомиздат. 1983. - 256 с.

39. Петров Г. Н. Электрические машины. Ч.З. Коллекторные машины постоянного и переменного тока. М.: «Энергия». 1968. 224 с.

40. Шимони К. Теоретическая электротехника. М.: Мир. 1964. - 774 с.

41. Авилов В. Д. Томилов Г. Н. О форме коммутирующей ЭДС в секции крупной машины постоянного тока // Динамика электрических машин. — Омск, 1985.-С. 59-63.

42. Koos A. Nutenquerfeld und Stromverdrangung wahrend der Stromwendung bei Gleichstrommaschinen // Archiv fur Elektrotechnik. 1936. XXX Band. - S. 502-514.

43. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров. М.: Наука. 1964. -772 с.

44. Langsdorf A. S. Principles of Direct-Current Machines. McGraw-Hill Book Company Inc., 1940. - 746 p.

45. Tustin A., Ward H. The EMFs induced in the armature coils of d.c. machine during commutation // Proc. IEE. 1962. - Vol. 16. - P. 456-474.

46. Калантаров П. JI., Цейтлин Л. А. Расчёт индуктивностей. — Л.: Энерго-атомиздат. 1986. 488 с.

47. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Численный пример гармонического анализа процесса коммутации // Изв. вузов. Электромеханика. 2003. № 2. -С. 40-43.

48. StiebIer М. Ein Verfahren fur Berechnung der Kommutierungsstrome und Burst en spannungen von Gliechstrommaschinen // Archiv fur Elektrotechnik. -1983.-B. 66.-S. 309.

49. Lindholm G. 60 years of development of traction motors for main-line locomotives // ASEA Journal. 1980. - Vol. 53, №6. - P. 79-88.

50. Курбасов А. С., Седов В. И., Сорин JI. Н. Проектирование тяговых электродвигателей. М.: Транспорт. 1987. - 536 с.

51. Проектирование тяговых электрических машин. / Под редакцией Наход-кина М. Д. М.: Транспорт. 1976. - 624 с.

52. Битюцкий И. Б. Расчет пазовых составляющих реактивной ЭДС с учетом влияния коммутационных вихревых токов // Изв. вузов. Электромеханика. 1986. № 10.-С. 24-30.

53. Битюцкий И. Б., Бугаков В. П. Пазовые демпферы: за и против // Изв. вузов Электромеханика. 1987. №10. - С. 37-43.

54. Пашкевич В. И. Учет влияния вихревых токов в обмотке якоря на коммутацию машин постоянного тока. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Л,. 1976.

55. Давидчук Г. А., Пашкевич В. И., Фетисов В. В. Влияние демпфирования пазового поля на процесс коммутации машин постоянного тока // Изв. вузов Электромеханика. 1980. №8. - С. 799-805.

56. Driscoll Т. A. A Matlab® toolbox for Schwarz-Christoffel mapping // ACM Trans. Math. Soft. 1996, Vol. 22, - P. 168-186.

57. Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. М.: Энергия. 1970. - 376 с.

58. Хемминг Р. В. Численные методы. М.: Наука. 1972. - 400 с.

59. Толстов Г. П. Ряды Фурье. М.: Физматгиз. 1960. — 392 с.

60. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и математическое обеспечение. М.: Мир. 1998. - 575 с.

61. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. Алгоритм формирования коммутирующего поля машины постоянного тока // Системы управления и информационные технологии. 2004. № 3(15). - С. 8-12.

62. Дринфельд Г. И. Интерполирование и способ наименьших квадратов. — Киев: «Высшая школа», 1984. — 102 с.

63. Демидович Б. П., Марон И. А., Шувалова Э. 3. Численные методы анализа. М.: Наука. 1967. - 368 с.

64. Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений, том 1. М.: Наука. 1966.-632 с.

65. Дьяконов В. П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании. -М.: СОЛОН-Пресс. 2003. 576 с.

66. Дьяконов В. П. MATLAB 6: учебный курс. С-Пб.: Питер. 2001. - 592 с.

67. Цыгулев Н. И. Защита коллекторно-щеточного узла машины постоянного тока от кругового огня // Изв. вузов Электромеханика. — 1999. №1. — С. 103-104.

68. А. с. №752637 СССР. Устройство для анализа коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока / Авилов В. Д., Безбородое Ю. Я., Тимошина В. И. Опубл. в Б. И. №28. 1980.

69. Хольм Р. Электрические контакты. — М.: Издательство иностранной литературы. 1961.-464 с.

70. Лавринович Л. Л. Настройка коммутации при помощи измерительных приборов // Вестник электропромышленности. 1959. № 4. - С. 16-22.

71. А. с. 907476 СССР. Устройство для контроля коммутации элект-рической машины / Горбунов Е. А., Волонцевич В. Б. Опубл. в Б. И. № 7. 1982.

72. Селяев А. Н. Влияние ударных фаз коммутации на уровень радиопомех и электромагнитную совместимость коллекторных электрических машин // Электротехника. 2000. №10. - С. 50-54.

73. Ferrari P., Mariscotti A., Motta A., Pozzobon P. Electromagnetic emissions from electrical rotating machinery. (Электромагнитные помехи от вращающихся электрических машин) // IEEE Transactions on Energy Conversions. -2001. Vol. №1 (16).-P. 68-73.

74. Kong Fanrang, Liu Zhi-gang, Wang Jing-ping. Zhongguo dianji gongcheng xuebao (Обработка отображения коммутационной искры двигателя постоянного тока) // Pro с. Chine Soc. Electr. 2001. - Vol. №6 (21). - P. 53-57.

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

76. Nastran Janez, Bajec Primoz. Mininmiziranje vpliva komutacije toka na elektromagnetno okolje (Минимизация влияния коммутации тока на электромагнитную среду) // Electrotehn. vestn. France, 2001. - Vol. 68, №2-3. -P. 146-150.

77. Пат. № 2189101 РФ. Устройство для улучшения коммутации машин постоянного тока / Битюцкий И. Б., Котов А. И., Рогов М. Ю. — Б. И. 2002. №25.

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

79. Боборыкин А. В., Липовецкий Г. П. и др. Однокристальная микроЭВМ. М.: МИКАП. 1994. - 400 с.

80. Новиков Ю. В., Калашников О. А., Гуляев С. Э. Разработка устройств сопряжения для ПК типа IBM PC. М.: ЭКОМ. 1997. - 224 с.