автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Системы динамического нагружения электрических двигателей при их испытаниях (теория, исследование и разработка)

л #

Днепропетровская Государственная юрная акпдрмия Украины

Чч правах рукописи

РОДЬКИН Дмитрии Иосифович

СИСТЕМЫ ДИНАМИЧЕСКОГО ИДГРУЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ИХ ИСПЫТАНИЯХ (теория, и» следование и разработка)

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы,

включяч их управление и регулирование

Автореферат

диггерглшш на соискание ученой степени доктора 1 ехчичеекпх наук •

Днепропетровск 1.995

Диссертация представленапформе рукописи.

Работа выполнена в Криворожском техническом университете.

Официальные оппоненты:

доктор техн. наук,профессор Зеленоз Анатолии Борисович; доктор техн. наук.профессор Садовой Александр Палептиновчч; доктор техн. наук.профессор Клепиков Владимир Борисович.

Ведущее предприятие: арендное шучно-прошиодезвешюе

проектно-конструкторское предприятие " Электропривод " ( г.Кривой Рог )

Защита диссертации состоится " __1995 г.

а _ чассм на заседании специализированного совета Д.008.08.02 ч

Государственной горной академии Украины

Адрес: 320027 г. Днепропетровск проспект Карла Маркса ,19.

С диссертацией можно ознакомится п библиотеке академии.

Автореферат разослан "_" февраля 1995 г.

Ученый секретарь

специализированного совета, доцент

П.Т. Заика

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Надежность электрических двигателей общепромышленного применения- по всем отраслям промышленности, включая горную, низка. В отдельных случаях ежегодно выходят из строя и ремонтируется до 30% парка . используемых. на производстве электрических машин. Техника испытаний в условиях ремонтных предприятий не позволяет определять реальную нагрузочную способность изделия, его фактические параметры. Необходимость их определения вызвана следующими обстоятельствами. Конструктивные материалы по своим характеристикам (сталь, медь), входящие составной частью в отремонтированную машину, как правило, отличаются от тех удельных показателей, которые характерны для электрической машины, выпущенной заводом изготовителем. С одной стороны изменяются характеристики стали в процессе предремонтной термической обработки, а также вследствии проявлений аварийных режимов, .приведших к выходу из строя двигателя. С другой стороны, сопротивления активных элементов отличаются из-за технологических особенностей изготовления обмотки, а также из-за того, что в настоящее время обмоточный провод частично готовится непосредственно на предприятиях путем переплавки меди находившейся в эксплуатации, прокатки, изоляции ее.и т.п., что приводит к увеличению примесей и, как следствие, к .росту удельных потерь. Достаточно часто в процессе ремонта вносят некоторые конструктивные изменения в части крепления сбмоток и т.п., что ухудшает охлаждение. Указанные обстоятельства приводят к необходимости определения реальной нагрузочной способности машин, выходящих из ремонта.

Качественно эта операция. может- быть осуществлена в ходе испытания под нагрузкой с целью определения температуры обмоток и других частей машины.

Технологический процесс, в условиях электроремонтных предприятий отличается поступлением в производство машин самых разнообразных конструкций и мощностей. Испытание под нагрузкой в таких условиях требует создания целого ряда нагрузочных стендов, специализированных устройств оснастки с . целью формирования нагрузки по схемам, находящихся в настоящее время в эксплуатации на (в основном по методу взаимной нагрузки). .

Решение задачи поточной проверки двигателей под нагрузкой возможно на пути разработки и создания принципиально нового оборудования для нагружения, которое отвечало бы требованиям высокой производительности,, малого объема ручных операций, высокой энергетической эффективности, отсутствия дополнительной оснастки, универсальности, значительного объема диагностической информации ( высокой информативности ).

Степень исследования тематики диссертации. Научные исследования автора по системам нагружения касаются статических режимов в устройствах взаимного нагружения и с прямым преобразователем энергии. Исследования динамики электромеханических систем сосредоточены в направлении достижения технологического эффекта: быстродействия, точности, плавности, диапазона регулирования. Использование периодических неустановившихся режимов, как средства для создания испытательной нагрузки, а также исследование в этом направлении начаты впервые автором применительно к электроремонтному делу, что закреплено охранными документами и публикациями. Работы других авторов, опубликованные в последние годы отражают интерес к системам динамического нагружения и не содержат сведений об исследованиях, отличающихся глубиной теоретических обобщений, выводов и рекомендаций. ;

Целыо работы является разработка способов нагружения электрических машин при послеремонтных испытаниях, отличающихся высокой производительностью л эффективностью, отсутствием операций соединения вала двигателя со вспомагательными машинами и дополнительной механической остнастки, создание на этой основе систем нагружения, обеспечивающих определение реальных- параметров и рабочих характеристик испытуемь1Х двигателей.

Идеи работы заключается в обосновании возможности использования энергообменных процессов между двигателем и сетью или другими преобразователями энергии при периодических воздействиях на цепи питания и возбуждения, как средства для создания систем динамического нагружения, развития их теории с ' целью выявления закономерностей получения нагрузочных режимов, разработки на ее базе разнообразных методов и средств для формирования требуемых параметров нагрузки промышленных двигателей всех типов, выявления особенностей работы источников питания нагрузочных систем, разработки методов и средств для повышения их энергетических показателей, определения требований и путей создания измерительных комплексов, как составной части создаваемого оборудования.

Научная проблема состоит в обосновании принципа динамического нагружения, разработке способов управления электромеханической системой, установление взаимосвязей между характером энергообменных процессов и параметрами испытуемых электрических машин, разработке на этой основе метода диагностики электродвигателей по энергетическим критериям.

Задачи, решаемые в диссертации.

1. Научное обоснование возможности создания и приминения систем

нагружения, базирующихся на периодических энергообменных процессах между двигателем и источником питания для условий электроремонтных предприятий.

2. Исследование процессов преобразования энергии в системах динамического нагружения с целью определения управляющих воздействий, и принципов создания устройств формирования нагрузочных режимов электродвигателей.

3. Исследование энергообменных процессов между двигателем и сетью для выявления взаимосвязей характеристик энергопроцессов с параметрами испытуемых электрических машин, определения на этой основе их диагностических признаков и рабочих параметров.

4. Разработка методики определения параметров источников питания систем динамического нагружения для различных параметров нагрузочных режимов.

5. Разработка требований и принципов построения измерительно-диагностических комплексов как составной части систем динамического нагружения, позволяющих реализовать измерительные и управляющие функции, осуществить диагностику параметров электродвигателей по энергетическим критериям.

6. Разработка методов и средств улучшения энергетических показателей источников питания, как специфических потребителей в условиях электроремонта и испытания двигателей с различными техническими характеристиками.

Научные положения и результаты, выносимые ка защиту.

Положения.

1. Общеизвестно, что низкая надежность электродвигателей, прошедших стадию электроремонта вызвана тем, что их параметры и нагрузочная способность отличаются от заводских и расчетных из-за условий предшествующей эксплуатации и особенностей технологического процесса ремонта. Наряду с известными, одной из причин низкой надежности электродвигателей, прошедших стадию электроремонта, является несоответствие их реальной нагрузочной способности и фактической эксплуатационной нагрузки,' возникающей вследствие ухудшения характеристик материалов (преимущественно стали) в ходе предшествующей эксплуатации или из-за особенностей технологического процесса ремонта. Коррекция эксплуатационной нагрузки, как мероприятие для повышения надежности электродвигателей, может быть осуществлено по результатам испытаний, обеспечивающих определение реальных характеристик и фиктической нагрузочной способности электрических машин. '

2. Известно, что на электроремонтных предприятиях ремонтируются электродвигатели различных конструкций.. Диагностика

параметров и определение динамических характеристик электродвигателей в условиях электроремонтных предприятий, характерезующихся разнообразием конструкций и. мощности ремонтируемых электрических машин может быть'осуществлено в схемах нагружения, базирующихся на энергообменных процессах между двигателем и источником шггания и исключающих механическое соединение вращающихся частей двигателя со вспомогательными машинами, закрепление электрических машин и дополнительную оснастку.

3. Доказано, что динамическое вагружение электродвигателей заключается в периодическом изменении его энергетического состояния, включающего в себя энегрию вращающихся частей и энергию магнитных полей обмоток. Формирование управляющих воздействий, направленных на управление энергетическим состоянием, позволяет создать устройства нагружения г отличающиеся своими взможностями в части нагрузочных режимов и объема инфоомации для диагностики параметров а определений нагрузочой способности.

4. В основе энергообменных процессов между нагружаемым двигателем и сетью находится баланс мгновенных значений компонент составляющих полной мощности источника шггания и элементов схемы замещения электрических 'машин. Уравнения баланса включают информацию о качественных характеристиках нагружаемой машины (ее. неисправностей), позволяют получить показатели режима нагружения без измерения не электрических величин. Уравнения энергобаланса могут быть основой математического аппарата для создания измерительно диагностических комплексов как составной части систем динамического нагружения.

5. Источники питания систем нагружения с вентильными преобразователями при испытании под нагрузкой двигателей с различными параметрами должны включать несколько модулей преобразовательных устройств, что в сочетании с электродвигателями с несколькими каналами управления позволяет создать системы с активными функциями формирования режимов электропотребления - параметров потребляемой реактивной мощности, снижения уровней гармоник тока и напряжения в питающей сети, взаимной компенсации гармоник тока нескольких, работающих параллельно от сети, преобразователей. Реализация активнах функций формирования энергопотребления в сочетании с накопительно-компенсирующими устройствами ^позволяет отказываться от дополнительных мер по улучшению электромагнитной совместимости тиристорных преобразователей и питающей сети при нагружешш двигателей большой мощности.

Результаты.

1. Способы и устройства нагружения с одновременным воздействием на напряжение питания и ток возбуждения двигателей

■ постоянного тока, совместного натр ужения нескольких электродвигателей, асинхронных двигателей с модуляцией напряжения,, синхронных двигателей в естественной схеме включения с модуляцией возбуждения и в схеме вентильного двигателя.

2. Способы и устройства формирования момента вентильного двигателя путем регулирования тока якоря на межкоммутационном интервале инвертора, позволяющие реализовать квазидинамическое нагружение, изменять эксплуатационные характеристики двигателей.

3. Описание процессов нагружения с воздействием на поток двигателей постоянного тока, позволившее выявить закономерности преобразования энергии и связь их с диагностическими признаками нагружаемых машин.

4. Основные принципы построения и требования к измерительно-диагностическому комплексу, включаещему функции измерения параметров нагрузочного режима, управления нагрузочным режимом и диагностики параметров электродвигателей при максимальном информационном обеспечении и по энергетическим критериям.

5. Методы и устройства улучшения энергетических показателей источников питания систем нагружения, базирующихся на глубоком реактировании и последовательном включении вентильных групп преобразователей, геометрическом суммировании и взаимной компенсации гармоник тока в питающей сети.

Научная новизна работы состоят:

1. В выявлении причинно-следственных связей между надежностью электрических машин, прошедших стадию электроремонта и особенностями технологии ремонта. Выявленные связи полажены в основу научных положений, обоснования разработки нагрузочных систем, базирующихся на энергообменных процессах между двигателем и источником питания.

2. В теоретическом обосновании и разработке метода качественной оценки эффективности динамического нагружения, базирующегося на изменении энергетического состояния двигателя путем формирования управляющих воздействий на источники питания силовых цепей и возбуждения. Обоснование позволило выявить особенности формирования режимов нагружения и явилось предпосылкой создания способов и-устройств динамического нагружения двигателей постоянного и переменного тока.

3. В развитии теории энергообменных процессов между нагружаемым двигателем и источником питания, позволившей выявить связь между показателями энергопроцессов и параметрами нагружаемых машин, создать на этой базе, математический аппарат для измерительно-диагностического комплекса, обеспечивающего определение параметров и работоспособности электродвигателей по энегетическим критериям, без датчиков

механических величин.

4. В выявлении особенностей погружения асинхронных двигателей путем модуляции напряжения и частоты, позволивши установить границы равной эффективности этих методов и доказать перспективность применения систем нагружения с регуляторами напряжения в цепи статора при общей Модулирующей функции на входах регулирующих модулей трех фаз.

5. В доказательстве специфических характеристик источников питания систем динамического нагружения как потребителей энергии позволившем обосновать возможность применения нетрадиционных техничческих решений для улучшения электромагнитной совместимости преобразовательных устройств систем динамического нагружения с промышленной сетью без дополнительного оборудования.

6. В доказательстве необходимости придания системам, включающим преобразовательные устройства и электродвигатели с несколькими каналами управления активных функций формирования режимов энергопотребления для снижения пределов измерения реактивной мощности, регулирования составляющей мощности искажения, взаимно;': компенсации гармоник сети нескольких параллельно работающих потребителей. .

7. В обоснования требований к технической реализации и програмному обеспечению к измерительно-диагностических комплексов как составной части систем динамического нагружения, обеспечивающих функции измерения параметров нагрузочного режима, формирования управляющих воздействий, диагностики нагружаемых электродвигателей по измеренным характеристикам энергопотребления.

Практическое значение работы и использование ее результатов Практическая ценность работы заключается в следующем:

- новое испытательное оборудование, каким являются устройства и системы динамического нагружения, позволяет реализовать нагружение испытуемых двигателей различных типоисполнений при питании от одного источника без механической оснастки и механического соединения вала испытуемого двигателя с валом вспомогательных нагрузочных машин, получить диагностическую информацию для определения их работоспособности, причем ряд важных диагностических признаков, получаемых в соответствии с результатами работы, в системах статического нагружения недоступен для определения;

- результаты работы примёнимы практически на любом электроремонтном предприятии, так как создание нагрузки по методу динамического нагружения осуществимо для двигателей любой мощности. Оборудование станций испытания системами динамического нагружения не требует дополнительных площадей;

- методика определения параметров источников питания, принципы создания устройств формирования режимов натр ужения позволяют реализовать результаты при проектировании систем динамического натр ужения и разработки програмного обеспечения при их освоении;

принципиальне вопросы построения' измерительно-диагностических комплексов позволяют осуществить их реализацию, создать програмное обеспечение для определения характеристик режима нагружения и определения диагностических признаков и параметров испытуемых двигателей;

- исследование процессов формирования энергопроцессов в неустановившихся режимах могут быть использованы при практическом формировании режимов энергопотребления источников питания нагружающих устройств, для разработки принципиальных решений с целью уменьшения влияния их на другие потребители;

- полученные результаты могут использоваться в учебном процессе.

Системы динамического нагружения используются на 12

электроремонтных предприятиях Украины. Для систем нагружения разработаны и изготовлены измерители ( завод "Электрон" г. Желтые Воды), измерительно-диагностические комплексы на базе серийных ЭВМ.

Научная значимость работы состоит в развитии вопросов теории энергообменных процессов, разработки методов и средств формирования периодических динамических режимов между вращающими электромеханическими преобразователями и источниками питания, позволивших поставить ^ и решить научно-техническую задачу создания эффективного высокопроизводительного электрооборудования для нагружения электродвигателей с целью определения их работоспособности при послеремонтных испытаниях.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов

основана на корректности исходных посылок и допущений, использовавшихся известными ученными в области теории электропривода, физики, механики. Теоретические выводы подтверждены результатами моделирования на ЭВМ, экспериментальными исследованиями в лабораторных и производственных условиях систем 'нагружения для электродвигателей постоянного и переменного тока, разработанных под руководством автора. Разработанные измерительные устройства прошли инструментальную поверку и обеспечивают точность измеряемых параметров, отвечающую требованиям действующих стандартов. Определение параметров двигателей с использованием энергетических критериев диагностики осуществляется с. ошибкой 5-НЗ%, что вполне удовлетворяет требованиям.

При выполнении диссертационной работы использовалась классическая теория исследования неустановившихся процессов электро-

механических систем, методы анализа энергетических процессов устройств преобразовательной техники, методы . моделирования электромеханических систем с • использованием ЭВМ, микроэлектронная техника для измерения параметров нагрузочных устройств, экспериментальные исследования на лабораторных макетах и промышленных установках систем динамического нагружения с тиристорными и мотор -генераторными преобразователями.

Апробация работы.

По результатам работы опубликовано 46 печатных работ, 14'отчетов по научно - исследовательским работам, получено 31 авторское свидетельство на изобретение.

Настоящая работа проводилась в соответствии с комплексной программой "Автоэлектропривод" Минвуза УССР, а также по комплексной'проблеме "Научные основы электроэнергетики" АН Украины в части разработки устройств для энергетических режимов вентильных электроприводов с меняющейся нагрузкой, формирования динамических режимов вентильных двигателей путем модуляции тока главной цепи.

Результаты работы экспонировались на выставке ВДНХ УССР в 19891990 гг. •

Результаты работы докладывались на Всесоюзных конференциях по итогам развития преобразовательной техники в 1974, 1979, 1983 и 1987 гг.; на Всесоюзных конференциях по автоматизированному электроприводу и проблемам энергосбережения в 1989 и 1990 гг., на 11й Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу в г.Суздаль в 1992 г., на 2й международной конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" в Москве в 1994 г.; на Всесоюзном совещашш при Московском доме научно-технической пропаганды в 1988 г., на конференциях по автоматизированному электроприводу в г.Днепродзержинск (1986 г.), г.Челябинск (1984 г.), г.Тольятти (1987 г.); на семинаре АН Украины "Научные проблемы преобразовательной техники" в г.Киев и г.Кривой Рог в 1985-1992 гг., на ежегодных конференциях по итогам научно-исследовательских работ Криворожского горнорудного института.

Структура диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из 9 глав на 306 стр., приложения на 220 стр., включающего результаты разработки и внедрения нагрузочных устройств, программ для расчета нагрузочных характеристик, определения параметров нагрузочного режима, документы, подтверждающие использование результатов диссертационной работы.

Содержание работы Введение. Отмечены направления совершенствования систем

"испытания электрических машин в условиях электроремонтных предприятий. Показана функциональная общность вспросоз при пост-роешш систем нагружения и соответствующих систем автоматизированного электропривода. Существенный вклад в области электромашиностроения сделан Постниковым И. М., Петровым Г. Н., Адкисом Б. И., Копыловым И. П.. Уайтом Д., Вудсоном Г., Леви Э., Панпером М. и др. ;

Развитие техники испытания и нагружения электрических машин осуществлялось параллельно с развитием теории и практики электропривода. Многочисленные работы в области электропривода Чиликина М. Г., Сандлера А. С., Ключева В. И., Ильинского Н. Ф. и других явились фундаментом для создания разнообразных систем нагружения.

Значительный вклад в развитие ' теории и практики испытаний электрических машин сделали Астахов Н. В., Нюрнберг Г. В., Башта Я., Кулда Ф., Жерве Г. К., Гемке Р. И. и др. В их фундаментальных работах рассмотрена как технология электроремонта, так и методика испытания электрических машин.

Выполнен анализ особенностей нагружения электрических машин как заключительной операции электроремонта. Показано, что совершенствование техники испытания электрических может быть достигнуто при использовании систем* исключающих механическое соединение с механическими имитаторами нагрузки при широком использовании цифровой техники для измерения и диагностики их параметров.

В первой главе изложена сущность проблемы и определены пути ее решения. По ряду отраслей количество поступающих в ремонт электродвигателей колеблется в пределах - от 2.3 до 35% от общего числа установленных электродвигателей на разных участках технологического процесса. . Подобного рода кругооборот электрических машин вызван следующими причинами:

- качество ремонта по технологическим показателям уступает уровню технологии производства электрических машин;

- отремонтированная машина по своим характеристикам отличается от базового заводского изделия; определение реальных нагрузочны характеристик электрических машин не производится -и эксплуатация ориентируется на заводские показатели;

- тяжелыми условиями эксплуатации оборудования в реальных производственных условиях.

Основные недостатки существующих систем нагружения:

- необходимость сложной оснастки при нагружении машин разных типов и размеров;

- невозможность нагружения машин постоянного и переменного тока на одном технологическом оборудовании;

большие занимаемые площади и металлоемкость, из-за

необходимости установки фундаментов и вспомогательных' электрических машин;

- низкая эффективность, обусловленная потерями во вспомогательном оборудовании;

- низкая информативность нагрузочных режимов, являющихся в основном статическими.

В виду особенностей технологии электроремонта, . изменения характеристик стали каждая отремонтированная машина должна подвергаться оговоренным испытательным режимам, на основании которых возможно получение информации для получения реальных ее параметров.

Основной целью диссертационной работы является разработка теории систем динамического нагружения электрических двигателей для электроремонтной практики и на ее основе - создание, разработка практических устройств и систем для нагружения электрических машин, измерения параметров нагрузочного режима и испытуемых двигателей, определения их технико-экономических показателей.

При этом под термином "динамическое нагружение" понимается нагружение за счет формируемых в системе энергообменных процессов между сетью и двигателем. Создание таких систем является важной технической задачей. Научные аспекты ее до настоящего времени не разработаны и нуждаются в анализе и обобщении.

Анализ вопросов энергопотребления нагрузочных устройств, решение вопросов формирования рациональных режимов электропотребления является второй задачей, необходимость которой диктуется целостностью исследования, возможностью использования результатов в проектной практике, а также при эксплуатации.

Возможным путем создания нагрузочных систем, исключающих механическое соединение валов. машин, - механическую оснастку, но обладающими возможностями формирования сложных режимов нагружения является разработка устройств нагружения, базирующихся на свойствах обратимости электрических машин, их свойствах аккумулирования энергии во вращающихся частях и в индуктивностях обмоток, формирующих магнитное поле. Формирование нагрузочного режима при этом заключается в создании периодических энергообменных процессов между питающей сетью, ицдуктивностями электрических машин и ее вращающимися массами при поддержании на соответствующем уровне координат системы нагружения.

В работе обоснован тезис о том; что создание энергообменных процессов при нагружении машин средней и большой мощности изменяет режим электропотребления как станции, так и электроремонтного предприятия. Сформулирован подход к системам нагружения как к потребителям электрической энергии с активными функциями формирования

•энергетических режимов. Формирование энергетических режимов возможно при регулировании составляющих мощности источников питания путем использования регулировочных возможностей электрических машин и преобразовательных систем по одному или нескольким каналам.

Во второй главе дается общая характеристика и показатели систем динамического нагружения.

Физическая сторона процесса нагружения заключается в том, что вращающиеся массы и индуктивности выступают в качестве накопителей энергии, обеспечивающих взаимный обмен ею. Формирование режима нагружения заключается в реализации управляющих функций на входах источников питания якоря и обмотки возбуждения, при которых тек в якорной цепи и скорость вращения соответствуют заданным величинам.

В работе предложен метод качественной оценки возможностей и способов формирования нагрузки в системах динамического нагружения электрических двигателей постоянного и переменного тока. Энергия, запасенная в электрической машине:

Ъ = (1)

где: \УК - запасенная кинетическая энергия, \\'м - энергия магнитного поля, \УТ - тепловая энергия.

Мощность, потребляемая из сети:

Ш = . (2)

В случае- машины постоянного тока независимого возбуждения уравнения, связывающие кинетическую энергию и энергию магнитного поля

= + (3) где Л = .......

С - коэффициент пропорциональности, и(0 - зависимость напряжения якоря во времени, ] - момент инерции якоря, "'../(О '

Ьв, 1В(0 - индуктивность и ток обмотки возбуждения.

Из приведенной зависимости следуют пути формирования нагрузочных режимов: с воздействием на напряжение питания, на поток двигателя или-при совместном воздействии по двум указанным каналам.

При воздействии на напряжение питания применительно к двигателю независимого возбуждения

Гч(1) = Л~^-и2и). <Д>

л я

При воздействии на поток двигателя

14 1

Реализация режимов иагружения за счет изменения напряжения питания якорной цепи, цепи обмотки возбуждения наиболее проста и доступна: При этом воздействия могут формироваться в отдельности по якорной цепи то ли по цепи возбуждения или совместно, когда во времени соответствующим образом изменяются напряжение на якоре и поток. Уравнения, описывающие систему нагружения при этом имеют вид:

ш

<к

Щ1) = и0 + £ии-*т(и-Пи-1 + <РиУ,

11*Л

(б)

кф(0 = кФв + ^кф^Ыт-П» •/+£>„),

т<Л

где кФ0 - постоянное значение коэффициента э.д.с. двигателя,

кФт - амплитуда т -ной составляющей коэффициента э.д.с. двигателя: и0 - постоянная составляющая напряжения питания; ии - амплитуда и -й составляющей напряжения; - круговые частоты воздействий.

Зависимость мощности потребляемой из источника при изменении Параметров схемы замещения: © '

где Рк(0 - мгновенная мощность на сопротивлении якоря цепи;

Р1_ (I) - мгновенная мощность индуктивности;

Рм(0 - мгновенная мощность потерь холостого хода;

Р^О - мгновенная кинетическая мощность-.

На основании принципа декомпозиции из каждой составляющей выделяются: постоянная состовляющая потерь Ро; компоненты переменной состовляющей мощности потерь Рп_ ¡компоненты реактивной составляющей мощности <2П; компоненты состовляющей мощности искажения Т„.

Разработанный метод анализа составляющих мощности позволил выявить закономерности формирования энергообменных процессов в системе нагружения. Один из полученных результатов - составление системы уравнений на основании баланса мгновенных значений компонент составляющих мощности. Уравнения энергетического баланса, однозначно описывающие энергообменные процессы в системе, являются математическим аппаратом для диагностики параметров нагружаемой машины при минимальном информационном обеспечении ( при наличии только датчиков мгновенных значений напряжения и тока ).

В работе выполнена классификация режимов нагружения двигателей постоянного тока независимого возбуждения. Выделено 12 характерных

режимов в соответствии с четырьмя классификационными признаками, включающими напряжение на якоре, поток двигателя, скорость вращения, ток якоря.

Рассмотрены наиболее целесообразные схемы нагруження. К ним относятся схемы с воздействием по каналам напряжения и потока, а такж-г схемы, обеспечивающие нагружение двух и более двигателей от общего преобразователя. Показано, что при управлении возбудителями двигателей таким образом, когда геометрическая сумма переменных составляющих токов якорей равна нулю, можно получить благоприятный режим работы источника питания.

Анализ энергетических режимов позволил сформулировать положения, касающиеся показателей, с помощью которых можно оценить, сравнить работу и энергетику систем динамического нагружения. Коэффициентом, определяющим энергетическую эффективность является коэффициент

эффективности использования нагрузочных потерь

т т

КР = —е-г—2-•

\\m\it

о

Коэффициент эффективности преобразования активной мощности определяется в соответствии с зависимостью

-/ДРЯ(1)Л

К =5-Ч-2—— <9)

¡\W\dt

о

где Т - период периодического воздействия; Рм- механические потери; ДР„ - потери в преобразователе.

Коэффициенты Кир и Кр существенно отличаются друг от друга. Так, коэффициент Кнр означает отношение потерь в двигателе и суммарным потерям, потребляемым из сети. Коэффициент Кр определяет насколько эффективно используется мощность, циркулирующая между двигателем и сетью.

Коэффициент использования активной мощности учитывает загрузку питающей сети составляющими мощности: активной, реактивной, искажения

км=-" ПО)

Важной характеристикой совершенства системы нагружения является коэффициент установленной мощности, равный отношению установленной

мощности источника питания к мощности нагружаемого двигателя:

iCy S -

fjijw*

(Ti-• <н>

где U,^ - максимальное выходное напряжение преобразователя питающего якорь; UH ,Iœ - номинальные параметры двигателя.

В работе пригодятся соответствующие выражения ддя упомянутых коэффициентов при установке. фальтро-компенсирующих устройств, накопителей энергии в контуре постоянного тока. Полученные зависимости, дают однозначную техническую оценку совершенства систем нагружения при различных вариантах построения силовой части, включая использование фильтров, регулируемых и нерегулируемых конденсаторов на стороне переметного тока, накопителей - компенсаторов на выходе источника, питающего якорь. .

• В третьей главе. анализируются принципы формирования управляющих воздействий в системе динамического нагружения. В задаче анализа задается управляющее воздействие, а нагрузочные - параметры определяются; в задаче синтеза при заданных значениях тока, скорости, определяются параметры управляющих воздействий.

В работе изложены принципы управления преобразовательными устройствами при формировании любого из 12 полученных в гл.2 режимов.

Задача анализа режима нагружения двигателя постоянного тока при постоянном потоке и воздействии со стороны якоря является наиболее простой, доступной для аналитических методов исследования.

В ряде случаев при анализе получаются различные варианты уравнения Матье. Так для системы с заданием потока

им-ЬЮ-Ь^^ьт^1'®*"0*. (.2)

Для системы с заданием тока якоря уравнение электрического равновесия

Tdeo(t) , ,,

dl (Ù —Tt--™ О

= . * (I) ■ (13)

При задании скорости двигателя получается зависимость:

, da(t) ,, dî (t\ —

У(0 = ---• (H)

В схеме нагружения, где задаются основные координаты нагрузочного режима I„(t) и w(t) поток двигателя и напряжение его питания определяются из выражений:

1(0 - <15>

U(t) = ri!(tyRll+LK—%~L + <*0---• 06)

Анализ показал, что даже в простейших вариантах - при наличии только одной гармоники тока и скорости - напряжение .питания и поток представляют собой достаточно сложные зависимости.

Заслуживает внимания вариант нагружения при 1Я = const = а, и скорости, меняющейся в соответствии с зависимостью

При этом получаются следующие зависимости для напряжения и потока двигателя:

f/j (0 - • % + MsLfb + ^SjLl^XlS. cos Qi+sin ii/ + -SlL^iB sin 2ii I; • (17) Ц) ' °о

кФ(1) = a,)'(J• ¿у, - O cosQ/ + Af0). (18)

В общем случае параметры нагрузочного режима можно получить, если поток, ток якоря или его скорость представить конечными суммами:

1Я( t) = /0 + +

кМ

кФ(1) = аа+ 2А, -sinmO^.

mmi

При известном напряжении с учетом зависимостей для 1я(0 и k<E>(t) получается система из ад, уравнений, из которой получаются значения для ' составляющих скорости и тока.

Выполнен анализ процессов преобразования энергии при периодическом воздействии на цепь возбуждения. Внутренняя эхе. . двигателя представляется зависимостью

. ТааЛ w

Uc(t) = Щ■ jmdt = i-=±->- sin(0(.f-<pk}dc = E0 + U^t) + EM (20)

(19)

где:

*=i

Вторая составляющая э.д.с. двигателя и^с(0 пропорциональна гармонике тока соответствующего порядка и находится с ней в квадратуре. Очевидно, что реактивная мощность динамической емкости С(0 на к-й гармонике равна

= = '(21)

Третья составляющая э.д.с. совместно с переменной составляющей тока якоря является физической компонентой, определяющей энергообменный

is

между сетью и электродвигателем. Этот параметр является одним из диагностических параметров, определяющих рабочие -характеристики двигателя. Выполненное выделение э.д.с. Ек имеет определенный физический смысл, т^к как,например, ее наличие может быть обусловлено не только изменением тока возбуждения, но и реакцией якоря.

При нагружении с воздействием на поток постоянная составляющая якоря равна _

. 7 -JL__(22)

Значение 10 отличается от соответствующей величины при воздействии на напряжение якоря третьим членом в подкоренном выражении. Это объясняется тем, что при постоянном потоке из сети потребляется мощность как от источника постоянного напряжения, так и от элементарных' источников соответствующей частоты. Установлено, что принцип суперпозиции нарушается во всех случаях, когда поток двигателя изменяется во времени.

Показано, что. совместное нагружение нескольких машин при пнташш от одного источника с нерегулируемым напряжением возможно при периодических воздействиях на^-цепи возбуждения электрических машин, причем управляющие воздействия формируются таким образом, что переменные составляющие токов якоря замыкаются по соответствующим цепям минуя источник.

При нагружении п двигателей мощность, потребляемая из сети:

0*Я <J»iI / v

• ЛРШ = • «„ + X 1& + IL )ля„. (23)

П--1 о=1

где п - число одновременно нагружаемых двигателей;

сооп- постоянная составляющая скорости n-го двигателя;

Моп - момент холостого хода п-ного двигателя.

Переменная составляющая тока нагрузки при нагружении двигателя

(24)

Теоретический анализ вопросов энергообменных процессов позволил установить общие принципы построения систем группового нагружения двигателей постоянного тока, на основании которых рассмотрены практические схемы и устройства, обеспечивающие взаимную компенсацию переменных составляющих токов якорей нагружаемых машин.

В главе четыре анализируется комплекс вопросов, связанных с определением параметров источников питания устройств динамического нагружения. С этой целью сформулированы требования к упомянутым устройствам. Показано, что эти требования в основном определяются характером зависимостей тока и скорости двигателя при нагружении. . Выделено пять основных режимов, характеризующих параметры:

- режим Р1. Нагружение осуществляется при постоянном потоке. Скорость близка к номинальной, якорный ток знакопеременный;

- режим Р2. Напряжение на якоре неизменно, ток знакопеременный;

- режим РЗ. Ток якоря направления не меняет, скорость двигателя близка к номинальной;

- режим Р4. Ток якоря не меняет направления, среднее значение скорости равно нулю;

- режим Р5. Ток якоря изменяется в соответствии с заданной диаграммой, поддерживается на уровне заданных значений и скорость двигателя. ■

Исходя из этих /режимов определяется мощность источника. При воздействии на напряжение якоря (режим Р1 ):

С/„ = кФ: «„+/,. Яя (25)

Установлено, что зфективное нагружение возможно при О > Пд = . * . ,

4ТэТи

где Тэ и Т, - электромагнитная и электромеханическая постоянные двигателя. Эффективность обуславливается -тем, что при меньших значениях 11] достигаются большие значения I).

Режим Р2 характерен тем, что путем изменения тока возбуждения регулируется скорость двигателя. В . рассматриваемом случае целесообразно, ограничившись ■ пределами изменения скорости, для данной зависимости момента холостого хода определить время " разгона до заданной максимальной скорости. Зависимость момента • от скорости представлена так:

м0(^)=м0+4-йКО- (26)

С учетом возможности опрокидывания регулирования скорости при изменении потока, напряжение источника питания

и.шг-и^е-а-(1-7,)А • ■ (27)

где 17кд - номинальное напряжение нагружаемого двигателя; р - отношение полного сопротивления якорной цепи к. сопротивлению якоря(р=1.75-ь 2.5); номинальное значение к.п.д. двигателя. В реальных условиях ии = 0.25+0. зилй. и мощность источника питания также находится на уровне 0.25+0.3?^ .

Режимы РЗ и Р4 реализуются при однонаправленном токе якоря и близкой к постоянной величине скорости двигателя.

Действующее значение напряжения источника при этом:

• • (28)

Мп „ 8-о)-икЛ -Ти-О г.

Максимальное значение напряжения источника

Устанолеко, «щ» режим Р5 иммет особенности, достаточно близко совпадающие с особенностями режимов РЗ и Р4. Мощность источника питания не превышает 20г-25 % мощности нагружаемого двигателя.

3 системах с машинными источниками питания и синхроным двигателем возникает опасность возникновения резонансных явлений, если частота воздействия равна собственной частоте колебаний ротора и связанного с ним якоря генератора. Момент на валу генератора постоянного тока:

МтЛО'— (ад 5ш(П/ +Ч'|,)- + £,/1с<и(2Л; I . (29)

<4,1. 2 — -I

где: ф, - угол сдвига между гармоникой э.д.с. и гармоникой тока;

В системах с асинхронным приводным двигателем последний выполняет роль демпфера при знакопеременном моменте на валу. Эквивалентный момент на валу асинхронного двигателя__

Л/э, = (Л/„ + ЛЛ/,-) ¡1 *^ У-^-^ (30)

где: ДМз; - суммарный момент холостого хода асинхронного двигателя и

Мк

генератора постоянного тока; ак = —- - отношение момента к-ои

М0

составляющей момента к моменту холостого хода; ТМг - электромеханическая постоянная преобразовательного агрегата.

В главе рассматриваются так же общие вопросы управления источниками питания. При этом установлена нецелесообразность построения замкнутых систем регулирования вследствии роста резонансной частоты системы. Это явление приводит к росту переменной составляющей скорости нагружаемого двигателя и к другим негативным последствиям.

В пятой главе рассмотрены принципы формирования режимов яагружения асинхронных двигателей. Выражение для суммарного значения энергии имеет вид

+ + + . (31)

Р~

где: р - число пар полюсов; /{!) - зависимость частоты питания от времени; И-^Д/).»^^/), 1УисС) • составляющие электромагнитной энергии соответствующих фаз. Мощнсть, потребляемая от сети:

= + + + (32)

Р /V З-,-!2-!^'

¿Анализ полученных результатов показывает, что желаемый эффект

».агружения может быть получен путем:

- периодического изменения скорости вращения магнитного потока (модуляции частоты);

- периодического изменения амплитуды тока намагничивания при постоянной частоте (модуляции напряжения);

- периодического изменения частоты питания и напряжения независимо друг от друга (смешанной модуляции);

- периодического изменения амплитуды и фазы напряжении фа.--питания.

В работе выполнено сравнение эфективности частотной и амплитудной модуляции питающего наряжения. Установлено, что эфективность указанных методов нагружения одинакова, если индекс модуляции частоты находится на уровне 0.1-^-0.15, а глубина модуляции питающего Напряжения не превышает 0.15+0.2. Амплитудная модуляция напряжения 3 отношении технической реализации рациональна по сравнению с частотной модуляцией в виду простоты устройств для реализации требуемых режимов.

Исследования синфазной и пофазной модуляции питающего ралряжения показали, что синфазная модуляция почти на порядок более, эффективна, чем пофазная со сдвигом модулирующих функций на треть периода воздействия друг относительно друга.

Анализ показал на целесообразность выполнения источников питания с модуляцией напряжения на базе тиристорных регуляторов на запираемых тиристорах, а при модуляции частоты с использованием инверторог. напряжения на транзисторах или на запираемых тиристора:;. Определенную перспективу имеют регуляторы напряжения и на обычны;: тиристорах.

В работе обоснована возможность динамического нагружения асинхронных фазных двигателей с двумя однонаправленными выпрямителями, подключенными к фазам ротора и обеспечивающими синхронизацию двигателя, а так же создание поля роторных обмоток, вектор которого периодически изменяется относительно ротора с частотой задания.

Достоинство такого варианта нагруасения в том, что достигается большое быстродействие, а мощность преобразовательных устройств не превышает 10+15% мощности нагружаемого двигателя.

Обоснован способ динамического нагружения асинхронных двигателей в схеме активного асинхронного вентильного каскада. При этом получены выражения для ' управляющих воздействий - углов управления выпрямителем и углов опережения управлением инвертором:

co.AW--— ------

V+.

' Управление преобразователями при этом целесообразно осуществлять по принципу согласованного,чем создается возможность создания режима нагружения с неизменным во времени выпрямленным током ld = const. На рснове полученных результатов разработан ряд устройств нагружения короткозамкнутых и фазных двигателей. При этом показана возможность создания универсального оборудования, пригодного для нагружения электрических двигателей постоянного и переменного тока. Основной силовой частью его является реверсивный тиристорный преобразователь с согласованным управлением вентильных комплексов.

S шестой главе анализируются вопросы создания режимов динамического нагружения синхронных двигателей. Качаственная характеристика процессов рассмотрена с использованием разработанного подхода, базирующегосы на анализе уравнения для суммарной энергии, запасенной в электрической машине. Показано, что эфективные режимы нагружения могут быть реализованны при:

- воздействии на питающее напряжение (модуляция питающего напряжения);

- воздействии на частоту напряжения питания (модуляция частоты питания);

-воздействии на ток возбуждения синхронного двигателя.

Анализ вопроса с позиций физической реализации тех или иных схемных решений показал, что промышленность освоила производство тиристорных преобразователей-регуляторов напряжения в том числе и высоковольтных.

Недостатком систем нагружения с регуляторами напряжения на зажимах статора является то, что мощность преобразователя должна соответствовать мощности нагружаемой машины.

Перспективны системы нагружения с воздействием на поток двигателя. При гармоническом законе изменения переменной составляющей потока развиваемая двигателем • электромагнитная мощность представляется зависимостью:

рэд = рэо + Рэ1 -sinO/ + РЭ2 ■ sin(2СИ - <рЭ2) + />эзsin[2■(а>а-П)-1-,рэз] + +/,Э48т[2-(шь+ПИ-рэ4 (34)

где . Рэо - постоянная составляющая электромагнитной мощности;

• Рэ., Рэ2> Рэз- Рэ4, - амплитудные значения переменных составляющих электромагнитной мощности; <рЭ2, фэз, Фэ4 - фазовые углы. Результаты, полученные при моделировании процесса нагружения,

•показали на возможность получения номинальных токовых нагрузок при амплитуде развиваемого момента 0.7 - 0.9 М. Эффективное натр ужение достигается при совпадении частоты воздействия с резонансной частотой возбужденного ротора.

Возможности динамического нагружения расширяются ' при использовании квазистатических способов формирования нагрузки.

Сущность их заключается в том, что на интервале времени Г» — ( П0 -

"о

резонансная частота ) задаются такими значениями токов возбуждения, при которых эффективные значения токов статорных обмоток и обмотоки ротора равны заданным:_

¡сэ = joсъ- V Л)2 ■ «i + (to - Л )Ч ] ■

'cfi^V-'i+V^K"1-' r = 'i+'2-. (35).

где: ICo - значение тока статора двигателя при 1в = 0; Кх - коэффициент апроксимации U-образной характеристики двигателя при отсутствии нагрузки на валу.

Из приведенной системы при заданных параметрах ( включая Т ) определяются отрезки времени t, и t,.

В работе развиты вопросы нагружения синхронных двигателей в схеме вентильной машины со звеном постоянного тока. При этом анализ выполнен, для трех возможных вариантов формирования нагрузочного режима:

- при согласованном управлении выпрямителем и инвертором с поддержанием I<j = const;

- при изменении!! углов управления преобразователями в форме, обеспечивающей переход из двигательного режима двигателя в тормозной с максимальным быстродействием;

- при . моделировании знакопеременной нагрузки с заданными значениями тока Id.

В работе развита теория модуляции выпрямленного тока вентильного двигателя на межкоммутационном интервале инвертора, как средства для формирования требуемых зависимостей момента синхронного двигателя во времени. Исследования выполнены для двух способов модуляции: гармонической при изменениии выпрямленного тока в соответствии с зависимостью

= ; (36)

и линейной при

= (37)

Исследования выполнены в направлении выявления эффективности законов модуляции, влияния модулирующих функций на перегрузочную способность двигателя, загрузку статорных обмоток током, гармонический состав развиваемого двигателем момента. Выполненные исследования

послужили теоретической базой для создания целого ряда устройств для управления вентильным двигателем в режимах пуска, при работе на пониженных скоростях, а также для искусственного создания несимметричных режимов работы при испытаниях.

В седьмой главе излагаются теоретические положения, касающиеся построения измерительно-диагностического комплекса (ИДК) для систем нагружения. Измерительные комплексы являются составной частью систем динамического нагружения и выполняют функции:

- измерения и обработки эксперементальных данных параметров нагрузочного режима;

- управления и контроля за параметрами нагрузочного режима;

- диагностики качества и технического состояния испытуемой машины.

Ни одна из упомянутых функций не может, быть реализована без средств

вычислительной техники. Так как в условиях электроремонтных предприятий приходится испытывать машины любых конструкций, то ИДК должен иметь единую структуру, применимую для машин постоянного и переменного тока. Отличаться должен программный аппарат для определения параметров нагрузочного режима. Сформулированы требования к датчикам контролируемых величин, показана необходимость измерения их мгновенных значений на интервале времени, равном периоду периодического воздействия Т, в реальном масштабе времени.

Операция управления включает сравнение реальных параметров нагрузочного режима с задаными, формирование корректирующих поправок по частоте и амплитуде управляющего воздействия.

Определен объем параметров режима нагружения, которые определяются расчетным путем для контроля процесса: средние значения тока, скорости, напряжения, эффективные значения токов, максимальные значения указанных параметров, мощность . потерь, потери холостого хода, коэффициент полезного действия двигателя и др.

Режимы диагностики разработаны в двух вариантах функционирования системы:

- при наличии информации о напряжении, токе и скорости вращения;

- при отсутствии информации о скорости вращения.

В процессе диагностирования предполагается неизвестными: М0; Ь; И зависимость коэффициента потока от тока якоря КФ(0=С(1Я). Для получения объективных данных при определении параметров серии замеров контролируемых величин осуществляются трижды за цикл нагружения в интервалы времени, отстоящие друг от друга на Для определения производных число замеров на каждом интервале должно быть не менне двух.

Таким образом, на первом интервале замеряют параметры с индексами 0 и 1, на втором 2 в 3, на третьем 4 и 5:

- для напряжения: и^; 1^2", из; 114; 11$; ■ для тока якоря: 11; 12; 13; ¡4; 15;

- для тока возбуждения: ¡ьо; ¡Ьь ¡Ь2; 'ЬЗ!

- для скорости вращения: уд; V;; уз; уз; уд; У5-

Входящие в дифференциальные уравнения производные определяются так:

di, =

du =

h -ь _ 1 . dt <¡L(th.

Al Al A 1

dv,

Al

di

.M M h. di

dv.^T*

, dcdt\ ■ dt daÁt),

Al

Ai

dt 1Ы1),

di

(33)

Система уравнений для определения неизвестных параметров:

= i{Ra + Ls-di^ +C¡dv,\ |

С, ¿ = Мц+J ■ dv |; ■ К, = hR„ + LrdL +C,dv.[

(39)

Су5 = Мп С515 = Д/„ +

Кроме параметров двигателя Ь, Мо, J в качестве диагностического параметра выступает зависимость С(1Я), которая получается следующим путем. Из ранее приведенной зависимости для момента двигателя".

^^0=J■dv¡=cril=q■i6l.it , . • (40)

получаем:

М„ +У -¿у,

ц _

'».'«i

_ Mn+J-dv,

L3--: :-■

hih

С

A/0 +J -dv5

_ '«0

(41)

' Применительно к полученным алгебраических уравнений:

C^Q+Q,+C02-¿,2; С"з = C0 +СШ • ij +С()2 ■ /3;

результатам решается система

С? — Сп — Cn i

-Qr'5-

(42)

Таким образом, исходя из значений С0, Coj, С02, можно сделать вывод о том, что:

при

поток двигателя от тока якоря не зависит и

компенсационная обмотка полностью компенсирует реакцию якоря, а щеточный аппарат установлен на реальной геометрической нейтрали;

- при С02 = 0 реакция якоря не скомпенсирована при С,,, <0 и машина перекомпенсирована при С01 >0:

■i

01

- испытуемая машина имеет некалаженную магнитную систему при См * 0. Определение параметров электродвигателей с . использованием энергетических критериев диагностики базируется на равенстве мгновенных значений составляющих полной мощности,, потребляемой из сети и рассеиваемой на элементах, определяющих физическую сущность электррической машины (активном сопротивлении, индуктивности, динамической емкости). Использование разработанного метода логически делает системы динамического нагружения предпочтительными как с позиций технической простоты силовой части, так и с позиций универсальности, простоты и эффективности измерительного и диагностического оборудования. Применение рассматриваемого метода позволяет полностью отказаться от контактных механических датчиков, что делает систему высокопроизводительной и простой в эксплуатации.

С помощью дискретного преобразователя Фурье по.параметрам режима нагружения на интервале Т определяются компоненты ( составляющие ) тока и напряжения:

Г S-N 1 ■ k^tit k=bk

фH + Z^ + I'«;

I S*i J ' Ы . Ы

= + + (43)

L S=1 J <1*1 nA

Полученные таким образом параметры источника питания позволяют получить мощность на зажимах двигателя

Pl/(i) = m-U(i) = PVD + P.u+Qu + Tu. (44)

Соответствующим образом составляются зависимости для мощности на элементах схемы замещения двигателя. В результате получается система:

■¿с/о ~ POR + POL + tfoj + РОЕ + Ром!

Р~и = P-R + Р-1 + P-j + Р~Е + Р-м\ QU=Qr+QL+QJ +Q) +QM +&;'

■Ъ.-Ъ+Ъ + Ъ + Те + Т.и.

Система уравнений включает составляющие, постоянные во времени, изменяющиеся пропорционально sinQÁ- и cos ПА . Очевидно, что постоянные составляющие правой части первого уравнения в (45) равны постоянной составляющей левой части; синусные составляющие правой Части определенной частоты равны синусным составляющим левй части для этой же частоты и т.д.

Таким образом, если число учитываемых гармоник тока якоря равно К, то число уравнений, сходящих в окончательную декомпозирующую систему будет равно :

К = 2КС + 2Кк +1 ~4К+1 (46)

где Кс = К - число синусных компонент;

Кк = К - число косинусных компонент. Так, если К = 4(К = п), то число уравнений системы, с помощью которой определяются параметры двигателя будет равно 17. При К я 3 число уравнений будет равно 13; при К = 2 их число будет равно 9. Общее число неизвестных

(45)

■ для двигателя независимого возбуждения зависит от его конструктивных параметров, статического момента, магнитного потока в его зависимости во времени : .

<а0;Л/0;£14;.....Еы\

щь .

Перечень неизвестных принципиально можно разделить на две группы: неизвестные, не зависящие от параметра К и неизвестные, кратные параметру К. Полагая, что Ия, Ья, ,1, са0, М0, кФ0 есть постоянные по величине неизвестные, получим выражения для общего числа неизвестных :

Ь = б+2к , (47)

откуда следует, что в условиях приведенного примера число, гармонических должно быть не меньше трех.

Составление уравнений для диагностики, параметров с помощью энергетических критериев достаточно просто алгоритмизируется благодаря чему получается общая система уравнений, в которую для определения искомых параметров необходимо ввести лишь компоненты дискретного преобразования Фурье. •

Развитие предложенного метода позволило выявить закономерности, обусловливающие применимость его для машин других классов, в часности, асинхронных. Диагностика параметров по энергетическим критериям несмотря на сложность математической формализации представляется перспективным направлением для исследования при испытаниях электрических двигателей и других электромеханических систем, включая промышленные электроприводы.

В восьмой главе показано, что системы динамического нагружения являются специфическими потребителями, влияние которых может быть существенным на другие электроприемники предприятия. Специфика заключается в том, что: мощность нагружаемых электродвигателей может быть сравнимой или существенно превышать установленную мощность трансформаторного оборудования цехд. или участка; циркулирующая между двигателем и сетью мощность многократно превышает потребляемую активную мощность; наиболее эффективные режимы нагружения'возможны при сушественом превышении реактивного сопротивления нагрузки над активным; испытанию подвергаются двигатели с разнообразными параметрами по мощности напряжению и току.

■ Для определения характеристик энергопотребления уточнены зависимости для относительной скорости двигателя, углов управления, коэффициента сдвига преобразовательного устройства:

cosa-Д. ■ у . (1 +р)

v—-¡--,----;

Я-О 2<о • X_

(48)

-+10+Р) a=arceos—■—~—--;

Кс= cosa-i где Л, =L0 пря Jg >0; Я, = -1 приУ^сО; U

- относительное значение напряжения питания; Х9 =Л.О при Ф >0; Л, = -I при Ф < 0. В работе получены общие зависимости для реактивной мощности при

изменении относительной скорости двигателя:

р

еу-Х, IX,-(р 2-X¡-<p

(49)

Введено понятие коэффициента согласования параметров двигателя и питающего источника е, равного отношению максимального напряжения двигателя источника номинальному напряжению якоря двигателя в нагружаемой системе. Необходимость введения этого параметр» вызвана тем, что при питании от одного и того же преобразовательного устройства возможно нагруженне двигателей с различными значениями мощности. Выполнены исследования по определению реактивной мощности, потребляемой преобразователем из сети, как необходимого этапа при определении мощности фильтро-компенсирующих устройств на стороне переменного тока. При этом показано, что средне-циклическое значение реактивной мощности равно: _

(50)

где Б,. - полная мощность на стороне переменного тока:

. [. 'пзас л=оо

= Ш + + 1'л) .' (51)

1 /Ы л=1

Бп - полная мощность на стороне нагрузки, причем:

Полученные зависимости позволили определить режим потребления реактивной мощности ' при параметрах режима нагружения, сформулированных в гл. 4.

В работе обоснован тезис о возможности придания преобразовательным устройствам активных функций формирования режима электропотребления, заключающихся в регулировании составляющих полной мощности на стороне, переменного тока ( регулирования реактивной составляющей полной мощности, мощности искажения ).

В работе излагаются теоретические основы создания систем

I-

обеспечивающих наряду с основными технологическим режимом нагру-жения регулирование реактивной мощности. Анализ позволил сделать вывод о возможности регулирования реактивной мощности во всех системах, имеющих минимум два канала управления. Определен регулирующий эффект по реактивной мощности для трех возможных вариантов ее регулирования ( при совместном и поочередном управлении вентильными группами преобразователя при управлении

преобразовательными с уравнительным током ф, при регулировании потока двигателя Чз ):

Jl-

-asJi-

9 \ V

2-

"^'^-cosg*

+sma2

Afc- Ul-

+ , I-

H

Ul-

vgr? + ¿(I 4- p)

(52)

(53)

(54)

где: ф, р, ¿у - относительные значения потока, тока якоря, сопротивлений якоря, уравнительного тока.

Выполнены исследования энергетики неустановившихся процессов преобразователей как одного из звеньев систем динамического нагружения. Общепринятые представления этих процессов базируются на интегральных оценках за период переменного напряжения. В неустановившихся режимах упомянутый период следует брать равным периоду тока, который может изменяться в зависимости от приращения угла управления. Получены выражения для составляющих полной мощности при изменении углов управления:

sin-^-sm-

Рс = 2UL ■ т с * лг-Д а sin— sitl^

4 rr-Aa при изменении тока силовой цепи:.

cos(a+^);

им,

X UÁld

—cosa+(— •sin а ~ sin а - (-j - V5) • eos а

- 3

(55)

(56)

. Установлено, что при а=я/2 и Д1^0 составляющая Р1 не равна нулю. Это свойство преобразователей предложено использовать для токового нагружения синхронных машин в схеме вентильного двигателя, а также вентильного каскада с управляемой роторной группой. Изменение тока силовой цепи двигателя в виде равномерно нарастающей

на интервале повторяемости выходного напряжения кривой позволяет при угле опережения инвертора близком к я/2 получить среднее значения • мощности порядка 8+12% Р„, что вполне достаточно для покрытия

мощности холостого хода. При-этом при Д, = | н >° среднее значения

мощности отрицательно , а при <0 - положительно.

Выполнен анализ гармоник тока в переходных режимах. Предложено рассматривать, компоненты тока в виде канонических гармоник, модулируемых по амплитуде и частоте, что позволяет определить энергетические соотношения не пользуясь сложным математическим аппаратом.

Показано, что системы нагружения. как потребители энергии специфичны, если проводить аналогию между устройствами электропитания известных технологических установок. Так, если сравнивать систему нагружения с непосредственным преобразователем частоты, питающим однофазную индуктивно-активную нагрузку, то в системе нагружения очевидно наличие существенных значений постоянной э.д.с. ¡г тока. Другая особенность эквивалентной нагрузки - значительная величина Тм /Тэ, что определяет низкий коэффициент мощности нагрузки.

В работе показано, что из-за циклического характера нагрузки, характерного . периодическим изменением углов управления преобразователи и тока в силовом контуре проявляют себя явления, связанные с модуляцией составляющих гармоник по амплитуде и частоте.

С целью снижения этого явления, а также уменьшения общего уровня гармоник тока оправдано применение ряда технических средств, малоэффективных в системах общепромышленного привода, ко дающих удовлетворительные результаты в системах нагружения в силу их специфических свойств. Показано, что с целью снижения нелинейных искажений целесообразно использование глубокого реактнрования на стороне переменного тока или специальных систем управления преобразовательными устройствами, дающими такой же эффект, как и включение значительной индуктивности в цепь переменного тока.

Сущность последовательного управления преобразователями, применяемого при последовательном или параллельном включении мостов заключается в том, что вентили вентильных групп преобразователей включаются друг за другом (каждый последующий вентиль соответствующей фазы включается после окончания коммутации вентиля одноименной фазы в вентильной группы другого преобразователя).

Глубокое реактирование на входе как и последовательное управление приводят к росту результирующего угла коммутации, снижению уровня гармоник тока сети. Целесообразность применения таких систем объясняется тем, что максимуму напряжения преобразователя в

выпрямительном режиме соответствует незначительная величина тока якоря, так как ток якоря отстает от переменной составляющей напряжения на угол Соответственно в инверторном режиме -

минимальным значениям углов опережения управления соответствуют минимальные значения тока нагрузки.

Показано, что наличие двух каналов управления (по напряжению и потоку) позволяет формировать нагрузочный режим двигатели и соответствующим образом формировать уровни гармоник тока. Рассмотрен вопрос формирования результирующего вектора гармоники тока п-ного порядка для нескольких систем с заданными кинематическими режимами. Требуемый режим может быть сформирован таким образом, чтобы гармонический состав тока сети двух или • более работающих в параллель преобразователей был минимальным или некоторые из гармоник были бы частично или полностью скомпенсированы.

В работе выполнен анализ вопроса • формирования уровней гармонических идентичных систем, работающих с одинаковыми кинетическими режимами. Получены зависимости для определения коэффициентов искажения формы тока. Показано, что при двух преобразователях с разностью углов управления Да = ^ и одинаковых токовых нагрузках коэффициент искажения составляет значение 0.987, что практически соответствует коэффициенту искажения 12-пульсного преобразователя. Если соотношение между токами преобразователей равно х', то выражение для коэффициента искажения тока:_

кы ~ I—

V яг

1 + х* +2х-со$&а .

Да + О + х)"-! + -Аа

Получены соответствующие выражения, если изменение амплитуд и фаз достигается за счет ослабления потока при условии, что скорость остается величиной неизменной.

В работе выполнен анализ схем преобразовательных устройств, обеспечивающих регулирование фазы гармонических в заданных пределах. Один из вариантов - две однотипные системы, поток двигателя одной из них увеличивается, а другой - уменьшается при неизменных значениях скоростей. В другом варианте системы регулирования фазы гармонических достигается путем распределения токов по двум параллельным цепям, обеспечивающим поворот результирующего вектора гармонической на заданный угол. Суммарное значение гармоники и тока:

. г +( +2—^созл-Д <р„;

лЕ п 11 + *;) (1 + *):

агс^--г-$тДа.

й*аш , ,--(58)

.1 х ' ■ ■

-+--со%&сг,

' 1 + х 1+дс

Обоснован теоретический ' подход к формированию управляющих воздействии в системах регулирования и взаимной компенсации гармоник. Управляющие функции двух систем представляют вид:

^ =57£л{5!Пл[а,(/)-а:(/)]};

Г, = л^л^т « - «,(/)]}. (59)

Теоретически обосновываются возможность регулирования параметров гармонических без их непосредственного измерения. В условиях, когда поток регулируется наряду с напряжением, возникает необходимость определения углов управления преобразователей при номинальном потоке:

. '"-/(иI , / „ „ ) . 1

I

сх, =агссо$-

- - Аа» — - —---^ • И«.+ +

(60)

где: индексом "и" обозначены измеренные параметры.

Управляющие функции систем представляются в виде логического произведения:

=sign[sin(и•ДQ)]■sign(cosa)•signДa, (61)

Да»ст,-а, - разность углов управления систем.

В ходе исследований систем с корреккцией энергетических режимов был разработан целый ряд устройств регулирования реактивной мощности, гармоник тока и напряжения для систем с двигателями постоянного и переменного тока.

В девятой главе изложены общие принципы определения технико-экономических показателей систем динамического нагружения и их сравнение с системами со взаимной нагрузкой применительно для вновь стаящихся испытательных станций, модернизируемых, а так же лабораторного оборудования.

В целом затраты на оборудование нагрузочных систем достаточно точно определяется зависимостью.

........'--.--• с5 = а5+ад/+с5ад, (62)

где: а5; Ь^; <15; С5 - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов, входящих в полином представлены в таблице:

Вариант нагрузочной системы Коэффициенты

(долл.) Ь.5 (долл./кВт) ¿3 (м2) с5 (долл./м")-

Взаимная нагрузка 10.6 1.05 0.28 120.0 '

Динамическая нагрузка 30.1 0.65 0.10 20.0

В работе выполнен анализ вопросов, связанных с определением технико-экономических показателей систем нагружения со сложной структурой силовой части ( с накопителями-компенсаторами, фильтрами и др. ).

В приложении к диссертационной работе приводятся документы, подтверждающие факт использования в промышлености систем динамического нагружения с указанием полученных результатов. Приводится описание разработанных устройств для измерения параметров нагрузочного режима, тексты их програмного обеспечения и программы расчета динамических режимов.

Заключение

Итогом диссертационной работы является развитие теоретического аппарата для решения задач исследования, расчета, проектирования устройств динамического нагружения электрических двигателей в ходе их испытаний, причем основные результаты заключаются в следующем:

1. Установлено, что низкая надежность электродвигателей, прошедших стадию электроремонта, обусловлена несоответствием эксплуатационной нагрузки и реальных параметров электрических машин. . Коррекция нагрузки может быть осуществлена по результатам испытаний, обеспечивающих определение фактических характеристик и нагрузочной способности электродвигателей. В условиях электроремонтных предприятий испытание двигателей с различными параметрами и конструкционными особеностями достижимо в системах динамического нагружения.

.2. Доказано, что процесс динамического нагружения заключается в изменении энергетического состояния двигателя, включающего энергию вращающихся частей и энергию магнитных, полей. Это позволило разработать метод качественной оценки эффективности различных вариантов систем динамического нагружения, определить параметры управляющих воздействий для формирования нагрузочных режимов с требуемыми характеристиками - и объемом ' информашюнно диагностического материала,

3. Исследованиями уточнен характер энергообменных процессов между нагружаемым двигателем и сетью. Установлено, что в основе их находится балланс мгновенных значений компонент составляющих полной мощности. Уравнения балланса включают информацию о характеристиках нагружаемой машины и являются основой разработаного матеметического аппарата для создания измерительно-диагностических комплексов составной части систем динамического нагружения.

4. Исследования позволили установить закономерности формирования нагрузки при различных управляющих воздействиях. Устанновлено, что

частого переодического воздействия должна превышать резонансную частоту эквивалентного контура, -а амплитуда - составлять 0.1 + 0.15 номинального напряжения на якоре при воздействии со стороны источника питания и 0.15 + 0.2 номинального тока возбуждения - при воздействии на возбудитель двигателя постоянного тока. Показано, что при нагружешш нескольких машин и питания их от общего источника имеется возможность формироввания энергообменных процессов между нагружаемыми машинами, путем воздействия на их цепи возбуждения, что позволяет создать системы нагружения с минимальными значениями параметров установленного оборудования источника питания.

5. Исследованиями в зависимости от условий нагружения, выделено пять возможных режимов работы источников питания электродвигателей, охватывающих все варианты нагружения:

- токового нагружения;

- электромеханического нагружения;

- моделирования технологической нагрузки в процессе испытаний. При этом показано, что мощность источника питания тесно связана с режимом нагружения и составляет от 1.0 - 1.1 номинальной мощности нагружаемого двигателя ( при электромеханическом нагружении ) и 0.25 - 0.3 номинальной мощности нагружаемого двигателя ( при моделировании технологической нагрузки электромеханических систем с циклическим характером изменения скорости вращения, тока якоря ). Анализ позволил установить целесообразность создания статических и динамических накопителей - компенсаторов для снижения установленной мощности источника питания систем динамического нагружения.

6. Исследованиями установлено, что нагружение асинхронных двигателей, в частности, короткозамкнутых может быть осуществлено путем модулирования амплитуды или частоты напряжения питания, или при совместном изменении этих параметров. Анализ эффективности систем нагружения позволил установить границы равной эффективности частотной и амплитудной модуляции (индекс модуляции частоты не более 0.1+0.15, а глубина модуляции напряжения - 0.15+0.25). Доказана перспективность систем нагружения с регуляторами напряжения в цепи статора при общей модулирующей функции на входах регулирующих модулей трех фаз.

7. Установлено, что динамическое нагружение синхронных двигателей целесообразно осуществлять путем воздействия на поток обмотки возбуждения, а также по схеме вентильного двигателя со звеном пониженного напряжения. Разработанные схемные решения подобного рода применимы для нагружения и асинхронных двигателей по схеме' зентильного каскада с управляемой роторной группой, а также двигателей постоянного тока всех видов возбуждения.

8. Разработаны основы теории формирования квазистатических режимов

вентильного двигателя путем модулирования выпрямленного тока, как разновидности систем динамического нагружения синхронных двигателей. Установлено, что линейная и гармоническая модуляция тока дают достаточно близкие по своей эффективности результаты. Полученные рекомендации и выводы найдут применение при формировании момента не только вентильного двигателя, но-и асинхронного в схеме вентильного каскада, работающего при скольжении менее 0.3. '

9. выявлены особенности энергопотребления источников питания систем динамического нагружения, позволившие классифицировать их как потребителей со специфическими характеристиками. На основании выявленных особенностей работы систем - нагружения сделан вывод о возможности улучшения энергетических режимов преобразователей источников питания за счет глубокого реактировання, использования сложных преобразователей с последовательным включением вентилей вентильных групп, при этом определим зависимости потребляемой реактивной мощности от коэффициента согласования напряжения двигателя и источника питания, степени снижения напряжения и других параметров источника.

10. Сформулирован тезис о возможности придания системам с вентильными преобразователями функций активного формирования энергетических характеристик производственного объекта ( потребления реактивной мощности, уровней гармонических ) путем "реализации их регулирующих свойств по каналам регулирования напряжения, потока, различных вариантов управления вентильными преобразователями.

11. Определены параметры и уровни потребляемой реактивной мощности нагрузочных систем в зависимости от режимов нагружения. Показана целесообразность использования накопителей-компенсаторов на выходе выпрямителя с целью снижения толчков реактивной и активной мощности на стороне сети, что приводит к снижению в 8 - 10 раз установленной мощности источника питании и компенсирующих устройств.

12. Исследованиями определены . общие требования и контрольно-измерительной аппаратуре нагрузочных систем динамического типа. Установлена целесообразность использования микропроцессорного оборудования и ЭВМ для этих' целей, определен оптимальный объем параметров и характеристик, получение которых целесообразно в ходе нагружения электрических машин, разработан математический аппарат для диагностики параметров испытуемых двигателей с наличием информации о скорости вращения якоря и без нее - по энергетическим критериям, предложенным в работе.

13. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования на стендовом оборудовании показали работоспособность и эффективность систем динамического нагружения. Пропускная способность таких систем

по сравнению с системами со взаимной нагрузкой увеличивается в 1.5-3 раза, снижаются потери энергии, • появляется возможность нагружения •электрических двигателей различной мощности на одном стендовом оборудовании без дополнительной оснастки. Системы динамического нагружения перспективны для испытательных станций электроремонтных предприятий.

Системы динамического нагружения- могут использоваться при переоснащении учебных лабораторий электротехнических специальностей ВУЗов и других учебных заведений. При этом оборудование приобретает свойство универсальности независимо от изучаемой дисциплины.

Список публикаций

1. Родышн Д.И. Системы динамически!" нагружения и диагностики двигателей при испытаниях, М., Недра, 11Ш, с.'254.

2. Чермалых В.М., Родькин Д.П., Каневский В.В. Системы электропривода и автоматики рудничных стационарных машнн и установок. М., Недра, 1976, с. 400.

3. Родькнн Д.И., Кочкин Г.И. Iloitur системы элекцюмеханического нагружения электрических машнн. Электротехника. N4, 1!Ш, с.70 - 71.

'4. Родышн Д.И., Дашикович В.М., Ллигтратенко К).В. Оценка эффективности систем динамического нагружения асинх|>онных диигателей. Электротехника, 1984, с. t3 - 18.

5. Родькнн Д.И. ('«»(нменныг системы для электромеханического нагружения и диагностики электрических машнн. Горный журнал, изв. Вузов, К8, 1992, с. 54 ■ 60.

6. Родькин Д.М., Тытмк В.К. Энергетический принцип диалюстики параметров электродвигателей при испытаниях. труды конференции "Проблемы автоматизированною электропривода". Харыаш, Х11У, 1!)!М, с.203 - 205.

7. Родькин Д.П. Энеркюбменныс н|н>иессы в системах динамического нагружения электрических машин. Сб. Горная электромеханика и автоматика N 58, 1990, с. 57- 63.

8. Родькнн Д.II., Максимов М.Н., Ллпетратенко К).В. Новое поколение систем нагружения и диагностики электрических машин. Сб. докладов Всесоюзного семинара "Жизнь и компьютер-!)!". Харьков, Изд-во ХГУ,.с. 18-23.

9. Родькин Д.И. Характеристики вентильного двигателя со звеном постоянного тока. Сб. Электропривод 2 (91), 1981, с.5 - 7.

10. Родькин Д.И. и др. Статические.характеристики асинхронно-вектильного каскада в замкнутой системе регулирования, Электротехника, N 8, 1971.

11. Родькин Д.П., Каневский В.В. Энергопотребление вентильных преобразователей в неустановившихся режимах работы привода, Электричество, N3,1975.

•12. Родькин Д.И. , Закладной A.A. , Лебедев И.И. Особенности режима пуска вентильного двигателя со звеном постоянного тока. Сб. "Электрические машины" . Л. , 1960, с. 116 - 125.

13. Родькин Д.И. Управление моментом вентильного двигателя в режиме пуска. Сб. "Оптимизация устройств энергетической электроники", Киев, "Наукова думка",1981,

о. 124 - 130.

1-Í. Родькин Д.И., Чермалых В.М., Базнлевич П.А., Пермяков В.Н. Формирование момента вентильного двигателя со звеном постоянного тока в режиме п\'ска. Вестник Киевского политехи, ий-та, 1981, N 12, с. 13 - 18

15. Родькин Д.И., Десятнюк В.Н. Эффективность модуляции вентильного двигателя со звеном постоянного тока. Труды 3-й Всесоюзной конференции по преобразовательной техники, т.4, с.200 - 203.

16. Родькин Д.П., Десятнюк В.Н. Формирование момента вентильного двигателя модуляцией выпрямленного тока, кн. Методы и средства повышения эффективности устройств преобразователей, Киев, Техника, 19S1.

17. Родькин Д.П., Десятнюк В.Н. Оценка показателей линейной модуляции выпрямленного тока вентильного двигателя. Язв. Р<узоа, Горный журнал, 1984, N 9. с. 10S-112.

18. Родькин Д.И., Буряченко В.И., Десятнюк В.Н., Захаров ВЛО. Повышение быстродействия вентильного двигателя со звеном постоянного тока для приводов горных машин. "Горная электромеханика и автоматика" , 1984 N44 с. 56 - СО

19. Родькин Д.11. , Чермалых В.М., Гужовский А.Т., Филипп Ю.Б., Оадчз'к Ю.Г., Захароа В. И). Повышение зффекттмюети электроприводов стационарных установок железорудных шахт, Пзв. Вузов, Горным журнал, 1982, N 8, с. 103-103.

20. Родькин Д. 11. Влияние модуляции тока на режим коммутации вентильного двигателя со звеном постоянного тока, Пзв. Вузов, Горный журнал, 1982, N С,-с..100 -104.

21. Родькин Д.И., Чермалых В.М., Пермяков В.Л. Сравнение, динамических показателей вентильных двигателей и машин постоянного тока, Вестник КИИ, сер. Электромеханика, N 37, е. 17-22.

22. Родькин Д.И. Определение параметре» нерегулируемых ксмпенсн-рующих устройств для потребителей г резкопере.данной реактивной нагрузкой. Пзв. Вузов. Горный журнал, 1976, N7, с. 115-118.

23. Родькин Д.И. Регулирование реактивной мощности в системах тиристорного привода постоянного тока. Изв. Вузов. Горный журнал, 1077, N 5, с.113-116.

24. Родькин Д.И. Определение мощногги фильтро-ко.миенсирующнх устройств для тиристорного электропривода длительного режима работа,., сб. "Современные проблемы преобразовательной техники", Киев, Техника, 1980, с. 104 - ИЗ

25. Родькин Д.И. , Каневский В.В. , Чермалых 13.М. Определение оптимальных параметров электр>ю(юрудозания асинхронно-вентильного привода механизмов с вентиляторным моментом сопротивления. "Электричество", 1971, >í> 1, с.52 - 56.

26. Родькин Д.П. Определение параметров фильтро-компененрующих устройств тпрнсторных электроприводов шахтных подъемных машин. Изв. Вузов, Горны:: журнал, 1978, N6, с. 129-135. •

27. Родькин Д.И. Управление гармоническим составом тока в электрических сетях горных предприятии. - И т. Вузов, Горный журнал, 1984, N 6, с.95 - 98

28. Родькин Д.П. , Хорольскпп В.П. , Хорольскпп А.П. , Рыбалко В.И.

Исследование источников питания с модулированным управлением для удаления металлических предметов из погтока руды. Изв. Вузов, Горный журнал, 1977, N С, .«.118-123

29. Родыеин Д.И.. Зубко М.П.. Крутько В.Т., Щетка В.Ф. Однофазный даухлолулериодный выпрямитель для возбуждения агинхронных двигателей при

• дхиамнчегком торможении. Изв. Вузов, Горный журнал, 1970, N 11, с. 112 - 116.

30. Родысии Д.И., Шевченко 11.N1. Применение вентильных двигателей с управляемым возбуждением для злект]х>црнводон горной Н|х>мышлешюсти. сб. "Горная электромеханика н автоматика", 1382, N 41. с. 98 - 1(М.

31. Родысин Д.И. , Астафьев А.К). Регулн^вание у/хтнеИ гармоник в системах тирнсторного привода шхтоянного тока. II ш. Ну.кш, Горный журнал, 1980, N 10.

32. Родысин Д. II. , Астафьев А. К). Системы управления уровнями гармоник тнристорных приводов постоянного тока. Изв. Вузов, Горный журнал, 1982, N 8.

33. Родысин Д.И., Тытик Ц.К.'.Ридько К).II.. Гу|кш li.il. Наделы и особеммсхти регулирования реактивной мощности к-иш.и.ишо двигателя. Изв. Ву:юв, Горный журнал, 1988, N 1, г.КК).

34. Родькин Д.И. Режимы компенсации |Х'актинпой мощности и улучшения качественных показателей питающею напряжения вентильных при[юдов турбомеханизмов, кн. С'ощхменные ыдачи ндх'обдшювателыюй техники, ч. 3, ИЭД АН УССР, Киев, 197.1, г. 11 - 19.

35. Родькин Д.И.. Лмук Г.И., Христенко 1!.Г.. Спнолнцнй А.Ф., Бондаренко В.П. Компенсация реактиннчй мощжх-тн 1.'и6око|нгул||руемых вентильных приводов постоянного тока с \г ю.минными способами упрац к пия. Кн. П|>еобра.ювание параметр)» злектрн'ичыш терши , "Иачмим думка", Киев. 1975, с. 166 - 172.

36. Родькин Д.И. . Кайенский 11.11. . Чермалых 11.М. <)(1|х'деле|ше расчетной мощности согласующею транс<]х>рчатрл н систгмг аспнхрошю-вснтилыюго двигателя при сложных иконах упраплсння шим-ртора, сб. "Горная злект|)«.чеханика и автоматика", 1!Х">(>, вин.11, г.З - И.

37. Родькин Д.И. и др., Уст)х>пства для управления асинхронным двигателем, Авт. евкд. СССР 1815<;13, 001К .41 34!

38. Родькин Д.И. и др. Устройство для управления ¡ц-ннхрониым двигателем. АС СССР 1815613, С 01 К,И 34.

39. Родькин Д.И., Величко Т.В., Нго|хш И.М., Максимов М.Н. Устройство для нагружения двигателей постоя иного тока. АС СССР, N 1556348, О 01 К 31/34

40. Родькин Д.И.. Максимов 11.М., Кочкин Г.И., Ве.гичко Т.В. Стенд для нагружения двигателей шхтоянного тока при испытаниях, А.С. СССР, N 1600614, в 01 1*31/34.

. 41. Родькин Д.И. , Величко Т,В. , Кочкин Г.И. Способ нагружения двигателей постоянного тока и устройство для его схущестиления. А.С. СССР, N 1563410, С> 01 К 31/34.

42. Родькин Д.И., Кочкин Г.И., Величко Т.В., Максимов Н.М. Устройство для нагружения двигателей постоянного тока, А.С. СССР, N 1485829, О 01 К 31/34.

43. Родькин Д.И., Яки М.Д., Лившиц Я.А., Придко Ю.Е., Величко Т.Е. Устройство для динамического нагружения двигателей постоянного тока, A.C. СССР, N 1633986, G Ol R 31/34.

44. Родькин Д.И., Кочкин Г.И.,. Коломлец С.С. Устройство для нагружения двигателей постоянного тока, A.C. СССР, N 1676350 G Ü1 К 31/34.

45. Родькин Д.И.. Кочкин Г.И., Киевский Я.А., .Величко Т.В. Иванов В.П. Устройство для нагружения двигателей последовательного возбуждения A.C. СССР, N 1610582, G 01 R 31/34.

46. Чермалых В.М. , Родькин Д. И. , Гужовекий А.Т. Устройство для моделирования реверсивного вентильного электропривода постоянного тока с раздельным управлением преобразователей, A.C. СССР, N 411471, G 06 Д 7.62.

47. Десяток В.Н., Родькин Д.И., .Захаров В.Ю., Буряченко В.И. Способ управления вентильным электродвигателем со звеном постоянного тока при изменении знака момента Ii устройство для его осуществления, A.C. СССР, N 1124408, НО 2К 29/00.

48. Родькин Д.И., Способ управления вентильным двигателем в зоне искусственной коммутации и устройство для его осуществления, A.C. СССР, N 1363390, НО 2р 6/00.

49. Десятвдк В.Н., Родькин Д.И. Вентильный электродвигатель A.C. СССР, N 892594, НО 2К 29/02.

50. Десяток В.Н., Родькин Д.И. Вентильный электродвигатель A.C. СССР, N 995216, НО 2К 29/00.

51. Десятюк В.И., Родькин Д.И. Вентильный электродвигатель A.C. СССР N 9892594, НО 2К 29/02.

52. Родькин Д.И., Кича С.А.. Рют И.Ю. , Дуда М.С. , Вязинько М.М. Вентильный электропривод постоянного тока. A.C. СССР, N 1148085, НО 2Р 5/06.

53. Родькин Д.И., Волошин В.М. , Фетисов A.B. , Мельничук A.B. Вентильный электропривод, A.C. СССР N 1206909, НО 2К 24/06.

54. Родькин Д.И., Ридько Ю.И., Тытюк В.К. , Стрельченко А.И. Вентильный электропривод. A.A. СССР, N 1300919. НО 2Р 6/02.

55. Родькин Д.И., Каневский В.В. , Аламаха Н.Л. , Риэноокий А.Ф. Чаер Г.И.. Брылев A.C. Вентильный электропривод постоянного тока. A.C. СССР N 1473059, НО 2Р 5/06.

56. Родькин Д.И., Астафьев А.Ю. Двухдвигательный электропривод. A.C. СССР N 1150724, НО 2Р 5/46.

57. Родькин Д.И. Способ управления многомостовым преобразователем, A.C. СССР, . N 1220085, НО 2М i /\2.

58. Родькин Д.И. Способ управления многомостовым п]>еобразовгтелем, A.C. СССР, N 1207376, НО 2М 7/00. ' •

59. Родькин Д.П., Шевченко В.М. Устройство для регулирования скорости вращения вентильного электродвигателя с m-фазной системой возбуждения. A.C. СССР, N 813655, НО 2Р 7/62.

СО. Родькин Д.И., Филшш Ю.Б. I'xum.ii.iiun электропривод постоянного тока. A.C. СССР, N 170619. НО 2Р 5/16.

' '6L Родькин Д.П.. Зубки М-П-. Кругько В.Т., Щетка В. Ф. Устройство для динамического торможения асинхронною двигателя, A.C. СССР, N 23625,'i, НО 2Р •59/58.

62. Родькин Д.И. Многодвигательпый электропривод,. A.C. СССР. N 1334349, НО 2Р 7/68.

63. Родькин Д.П., Бутенко В.И., Риг П.К)., Машннецкин И.Я., Вовкула В.В. Способ управления дтмя нентнльнымп иреобраюнателями, питающимися от одной сети. А.С'.СССР, N 1167707. НО 2М 7 I J.

64. Волошин II.М.. Родькин Д.П., Устройство для унраиления двухмостовым преобразователем, A.C. СССР. N 13507!)!'. МО 2М 7 12.

65. Родькин Д.И. . Филшш К>.К Вентильный электропривод, A.C. СССР, N 879722, НО 2Р 5 16.

66. Родькин Д И. , Филшш К).Ь.. -Волошин U.M. Вентильный электропривод Постоянною тока. A.C. СССР. N IMSUMS, 1Ю2Р5 16.

67. Родькин Д.II., Алнстратенко К).П., Данидкович U.M.- Тнристорные системы динамического наг |п жения агинх|)<>нП1>1\ .ципчиелей. Деи. » УКРШП")Н, 1992, с.18.

68. Родькин Д.И. Принципы построения систем для испытания электрических машин иод нагрузкой. Леи. в УкрНШШТП. I990, N 1053, с.22.

69. Родькин Д-11. ,'н< |>1стпческиг режимы систем динамического нагружения электрических машин Леи. и УкрПШ II ГПI, 1990, М 1019. с.22

70. Родьшш ЛИ. Принципы посфоспня и.ч.чсрлтслыю-днагпостцчсскцх и управляющих vcipiuii iii н системах дин.imhmi-ckoio нагружения двигателей. Дсп. в УкрНШШТП, 191)0. х 1052. с.21.

71. Родькин Д.11. . Максимок M.II. Система динамического нагружения асинхронных Kopoiко ммкпугых дииганмгй. Деи. в УкрПШШ'Ш, 1991, N 1453, с. 23

72. Родькин Д.П. , Кансиа.нп fi.ll. . I'iuiiooicm'i А.Ф. Коррекция энергетических режимов электрн па'и.аютих сетей средствами iiipncropnuio элскт|к>прнвода. Деи. в УкрНШШТП. 1990, X 10.">0, с. 22.

73. Родькин Д.И. .')перГ1к>бмсппые процессы н системах динамического нагружения машин постоянно; о юка. Тезисы Всесоюзной научно технической конференции. Дней]н>нс 1"ронск, Промннь. 1990, с.301,- 302.

7(. Родькин Д.И. Системы динамического нагружения как класс

энергосберегающею оборудовании для испытании :)лек1;.нческих машин. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Научные основы (издания энергосберегающей техники и техно.Ю1 пи", М., МЭН, с. 211-216.

75. Родькин Д.И. Новое поколение систем электромеханического нагружения электрических машин. Тезисы 5-й Всесоюзной конференции "Проблемы преобразовательной техники", Киев, Из-ио Äff УССР, т.2 , 64-67 с.

76. Родькин Д.И. Концепция ушшерсальных стендов - тренажеров для электротехнических снешыльностсй ВУЗов. Тезисы докладов "конференции

"Компьютеризация учебного процесса", ОНИ, 1992, с. 32 - 34.

Личный склад автора в труды, написанные в соавторстве.

В монографии 2 написаны главы 2,4,6,7,10; обоснование необходимости диагностики параметров двигателей в ходе испытаний для определения реальной нагрузочной способности I 3,4,6,8,71,67 ]; идея формирования момента вентильного двигателя, особенности управления двигателем при модуляции тока двигателя, принципы реализации устройств управления {11,12,14,15,16,17,18,1.9,21]; идея управления энергетическими режимами вентильных приводов [25,28,31,32,33,35,36]; принципы построения возбудительных системдля вентильных двигателей и асинхронных фазных машин [29,30].

В изобретениях [37 - 45] обоснованы принципы достижения новизны: питание двигателей от реверсивных преобразователен с двумя входами, измерители эффективных и средних значений, системы ограничения максимальных токовых нагрузок.

В [46] обоснованы принципы построения систем нагружения двигателей постоянного тока с питанием от" тиристориых преобразователей с раздельным управлением вентильных комплексов.

В изобретениях [47 - 51] разработаны принципы управления и обоснованы пути достижения технической новизны при управлении вентильным двигателем со звеном постоянного тока; в изобретениях [52-59] предложены принципы управления вентильными приводами, обеспечивающими регулирование реактивной мощности в соответствии с заданием; в [59-60] введен блок оптимизации потерь в силовых цепях двигателя.

В изобретениях [56,61,62] предложены .решения, обеспечивающие регулирование гармоник тока двух электропрлиодов, работающих параллельно от общей сети, разработаны системы для регулирования параметров гармонических.

Anotation

Rodkin D. T. "Systems of engines dinamic load by their tests (theory, analists, elaboration)". Dissertation in form of a manuscript for the scientific technical of sciences doctor's dcqrie according to speciality 05.09.03 - electro technical complexes and systems, including their control and regulation, Dnepropetrovsk's states mining academy, Dnepropetrovsk, 1995.

Work of holding development theory of energy's exchange processes among

42 _

electdc engines and source.- Esteblished relation among characteristics of energy's consumption and fisical parameters of tried engines. Elaborated mathematical apparat and equipment for forming of load regims, diagnostics of engine's parameters and determination efficient. Results of elaboration of dinamic load for engines of continual and variable current are included; publicated 51 work, obtain 38 authors certificates.

' Key words: Repair and test of electrical engines, load, diagnostics of electric machines.

Аннотация

PaibKiai_ZLii. "Системы динамического нагружения электродвигателей при их испытаниях (теория, исследования, разработка)". Диссертация в форме рукописи на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 0.5.09.03 - электротехнические комплексы и системы, зключая их управление и регулирование, Днепропетровская государственная горная академия, Днепропетровск, 1995.

Работа содержит развитие теории энергообменных процессов между электродвигателем и источником питания. Установлена связь между характеристиками электропотребления и физическими параметрами испытуемых электрических машин. Разработан математический аппарат и устройства для формирования режимов нагружения, диагностики параметров электродвигателей и определения их эксплуатационной работоспособности. Приводятся результаты разработок систем нагружения двигателей постоянного и переменного тока; опубликовано 51 работы, получено 35 авторских свидетельств.

Ключевое слова: ремонт и испытания электродвигателей, нагружение, диагностика электрических машин.

Автореферат. Ответственный за выпуск Заика В.Т.

Подписано к печати 07.02.1995. Формат 60x84 /16 Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л 1.96, Уч.изд.л 1.93. Тираж 100 экз. Заказ N20. Бесплатно Днепропетровская горная академия 320014 г.Днепропетровск, пр. Карла Маркса 19.

Ротапринт НИГРИ. 324087 Кривой Рог, пр. Гагарина, 57