автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Создание и исследование электроприводов машин средств малой механизации с полупроводниковыми преобразователями частоты

На правах рукописи

Д 003053246 ПРИСМОТРОВ НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ

СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МАШИН СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧАСТОТЫ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Нижний Новгород, 2007

003053246

Работа выполнена на кафедре "Электропривод и автоматизация промышленных установок" Вятского государственного университета г.Киров

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Козярук Анатолий Евтихиевич

доктор технических наук, профессор Беспалов Виктор Яковлевич

доктор технических наук, профессор Хватов Олег Станиславович

Ведущая организация ОАО "Электропривод", г. Киров

Защита состоится " /Шгруи^ 2007 г. в 14 час. в ауд. 1258 на заседании диссертационного совета/Д212.165.02 в Нижегородском государственном техническом университете.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим присылать по адресу: 603950, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат разослан" ¿Г" 007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент ____В. В. Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Средства малой механизации (СММ) находят широкое применение в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, строительства, сферах коммунального хозяйства и быта, и являются важным фактором повышения производительности труда в технологических процессах, использующих СММ. К СММ относятся ручные и переносные машины (механизированный инструмент).

Ручные и переносные машины можно разделить на индивидуальные и промышленные. Индивидуальные СММ в основном используются в быту и характеризуются низкой степенью загруженности. Высокая степень загруженности и параллельная работа группы устройств на нескольких рабочих местах одновременно характерна для промышленных СММ, применяемых в серийном промышленном производстве.

Ручные и переносные машины оснащаются в основном электрическим и пневматическим приводом, а машины повышенной мобильности - приводом от двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время очевидные преимущества электропривода (ЭП) определили четкую тенденцию использования электромеханических исполнительных устройств в качестве привода промышленных СММ.

Повышение производительности труда в технологических процессах, использующих СММ, достигается применением редукторного привода с высокоскоростными двигателями, обеспечивающего минимизацию массы машины при допустимом уровне шума и вибробезопасности за счет ограничения колебательных нагрузок средствами привода и пассивной виброизоляции.

Для индивидуальных СММ наиболее распространенное решение - использование ЭП с коллекторными электродвигателями переменного тока, позволяющими получить повышенную частоту вращения при прямом включении в сеть без дополнительных ступеней преобразования энергии.

Альтернативный вариант коллекторному двигателю - асинхронный двигатель (АД) повышенной частоты, который в 1,5*3 раза легче, в 2,5-И раза дешевле, имеет в 3 раза больший показатель надежности, в 1,5*1,8 раза больший КПД и существенно меньший уровень шума. Однако применение АД повышенной частоты (100*400Гц) требует дополнительных устройств - преобразователей частоты (ПЧ), стоимость которых при индивидуальном питании в 6*8 раз превышает стоимость АД. При групповом питании промышленных СММ ПЧ является общим источником питания, а в ряде отраслей его можно использовать для питания электроинструментов различного назначения. В этих случаях разница в стоимости АД и коллекторных двигателей позволяет не только компенсировать затраты на установку ПЧ, но и снизить общую стоимость промышленных СММ. За счет более высокого КПД, надежности и уменьшения затрат на техобслуживание достигается экономически оправданное применение ЭП промышленных СММ с полупроводниковыми ПЧ.

В настоящее время зарубежные фирмы в силу очевидных преимуществ своей продукции по качеству, надежности, эстетическому внешнему виду и высоких эргономических свойств, практически вытеснили с внутреннего рынка отечественных производителей индивидуальных СММ с коллекторными двигателями переменного тока.

Однако рынок промышленных СММ с ЭП на основе высокочастотных АД в настоящее время не подвергся существенной экспансии со стороны зарубежных производителей. Проблемы сохранения рынка промышленных СММ для отечественных производителей требуют решения задач, направленных на создание конкурентоспособной продукции, отвечающей современному уровню научно-технического прогресса. Создание конкурентоспособных машин промышленных СММ с высокими эксплуатационно-техническими и энергетическими характеристиками достижимо при реализации их ЭП на основе высокочастотных АД и полупроюдниковых ПЧ, реализованных на современной элементной базе силовой полупроводниковой техники и микроэлектроники.

Актуальность выполненной автором работы определяется требованиями научно-технического прогресса в области создания электроприводов машин СММ с полупроводниковыми ПЧ.

В представленной работе приводятся результаты теоретических исследований, практической реализации и опытно-промышленного внедрения ЭП машин СММ с полупроводниковыми ПЧ, выполненных под руководством и непосредственном участии автора.

Целью работы является решение комплекса технических и научных проблем, направленных на создание машин промышленных СММ, соответствующих современному уровню научно-технического прогресса, за счет минимизации массы машин СММ, создания объектноориентированных ПЧ, реализованных на современной элементной базе, и достижении допустимого уровня шума и вибробезопасности, обеспечиваемых при ограничении колебательных нагрузок средствами ЭП.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:

- анализа особенностей эксплуатации, режимов работы и состояния ЭП машин СММ, разработки технических требований и концепции выбора технической базы реализации ЭП машин промышленных СММ;

- разработки научно обоснованных рекомендаций по определению передаточного числа редуктора и скорости двигателей, программы оптимизационного расчета высокочастотных АД с целью минимизации массогабаритных показателей машин СММ;

- создания объектноориентированных ПЧ, адаптированных к условиям работы в ЭП СММ, методик расчета и выбора их параметров;

- теоретических и экспериментальных исследований эксплуатационно-технических и энергетических характеристик ЭП машин СММ с групповым и индивидуальным питанием;

- исследований влияния механического демпфирования и демпфирующих свойств ЭП на колебательные нагрузки в зонах гармонического, главного и субгармонического резонансов машин СММ с упругими механическими связями и зазорами в кинематической цепи при параметрических возмущениях;

- разработки методов синтеза параметров ЭП с упругой механической связью при внешних и параметрических возмущениях и оптимизации их режимов работы по критерию минимума колебательных нагрузок.

Методы исследований. В теоретических исследованиях использованы методы теории дифференциального исчисления, теории функций комплексного переменного, частотные методы теории автоматического регулирования, теории колебаний и процессов управления в нелинейных системах, теории матриц и оптимального управления, численные методы математического анализа динамических процессов с помощью ЭВМ, экспериментальные исследования на лабораторных и промышленных установках.

Научная новизна.

1. На основании разработанных технических требований к машинам СММ и их электрооборудованию и анализа состояния ЭП данного класса принята концепция реализации ЭП машин СММ на основе высокочастотных АД с полупроводниковыми ПЧ.

2. Для решения задач проектирования машин с минимальными массога-баритными показателями в диссертации разработаны:

- научно-обоснованные рекомендации по выбору передаточного числа и скорости двигателей, полученные на основании анализа удельной материалоемкости различных типов редукторов и двигателей в диапазоне мощностей 0,25+7,5 кВт;

- программа оптимизационного проектирования высокочастотных АД на минимум массы с использованием метода линейного программирования.

3. Разработаны новые схемотехнические решения объектноориентиро-ванных полупроводниковых ПЧ, адаптированных к условиям работы в составе ЭП СММ по конструктивному, климатическому исполнению и степени защиты.

В отличие от известных в их состав входят устройства, обеспечивающие реализацию дополнительных функций - подключение ПЧ, нагрузки, согла-сующе-разделительного трансформатора; системы стабилизации выходного напряжения и временного разделения подключения нагрузки; блокировок от пуска ПЧ при подключенной нагрузке и работы в режиме холостого хода. Разработаны инженерные методики расчета параметров ПЧ и оценки влияния их отклонения на коммутационные свойства ПЧ.

4. Установлено, что в машинах СММ при параметрических возмущениях, связанных с погрешностями передач, резонансные явления имеют место только на главном резонансе и в области параметров у >1,5 возможна их линеаризация с ошибками в определении резонансных амплитуд не превышающих 15%. В машинах с переменным радиусом приведения уравнения движения существенно нелинейны в связи с одновременным проявлением нескольких параметрических возмущений с различными частотами и более существенной их величины.

Поэтому получение достоверной информации о количественных характеристиках и важных физических свойствах исследуемых объектов достигается при численном решении исходных нелинейных уравнений.

5. Установлено, что работа машин СММ с возвратно-поступательным характером движения в резонансном режиме позволяет снизить установленную мощность исполнительного двигателя. В нерегулируемом ЭП резонансный режим обеспечивается за счет циклического характера параметрических возмущений и выбора параметров механической части с собственной частотой колебаний, близкой частоте возмущений. Ограничение амплитуд колебаний до допустимого уровня вибробезопасности — за счет реализации демпфирующих свойств ЭП.

6. Получены обобщенные зависимости резонансных амплитуд колебаний упругого момента при параметрических возмущениях от обобщенного параметра ЭП (отношения квадратов частот недемпфированного механического и электромеханического резонансов), позволяющие производить анализ колебательных нагрузок.

7. Разработан энергетический метод синтеза параметров ЭП с упругой механической связью, на основании которого впервые получены аналитические соотношения для определения обобщенных параметров, обеспечивающих минимум резонансных амплитуд колебаний при действии внешних возмущений на валах двигателя и механизма, а также параметрических возмущениях.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате теоретических, экспериментальных исследований и опытно-промышленного внедрения созданы технические предпосылки решения проблемы создания отечественных конкурентоспособных машин промышленных СММ на базе концепции реализации их ЭП на основе высокочастотных АД и полупроводниковых ПЧ, соответствующих современному уровню научно-технического прогресса.

В работе приводятся:

1. Научно-обоснованные рекомендации по выбору передаточного числа редуктора электромеханических модулей машин СММ и программа оптимизационного расчета высокочастотных АД, обеспечивающие проектирование машин СММ с минимальными массогабаритными показателями;

2. Новые технические решения реализации объектноориентированных ПЧ и инженерная методика расчета и выбора их параметров, позволяющие решать задачи ускорения и удешевления процесса создания ПЧ для ЭП СММ конкретных применений;

3. Математические модели ЭП СММ, учитывающие непостоянство передаточного числа и радиуса приведения, которые позволяют проводить анализ колебательных нагрузок в аналогичных системах ЭП различных производственных механизмах.

4. Рекомендации по реализации резонансных режимов в регулируемых и нерегулируемых ЭП СММ с возвратно-поступательным движением рабочего органа (РО), обеспечивающие повышение их производительности при снижении установленной мощности двигателя.

5. Обобщенные зависимости и разработанный энергетический метод синтеза параметров ЭП с упругой механической связью, котрые позволяют находить колебательные нагрузки по известным параметрам ЭП и проводить их оптимизацию.

6. Разработаны и прошли стадию опытно-промышленного внедрения три типоисполнения транзисторных и четыре типоисполнения тиристорных ГТЧ и ЭП СММ на их основе.

Реализация результатов работы.

Под руководством и непосредственном участии автора разработаны четыре типоисполнения тиристорных и три типоисполнения транзисторных ПЧ, адаптированных к условиям работы в ЭП СММ; на основе их реализованы и прошли стадию опытно-промышленного внедрения в период с 1985 по 2005 годы 68 ЭП с групповым и 16 с индивидуальным питанием на предприятиях лесного комплекса, строительной индустрии, текстильной промышленности и сферы коммунального хозяйства Кировской области, республик Коми и Удмуртии.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе в виде лекций, курсовом и дипломном проектировании, лабораторном практикуме ВятГУ и ряде других учебных заведений.

Работы по созданию объектноориентированных ПЧ и на их основе электроприводов машин промышленных СММ проводились в рамках договоров с министерством лесной и деревообрабатывающей промышленности, "Минтопэнерго", ОАО "Лепсе" г. Кирова, ОАО "Ижмаш" г. Ижевска, ЦНИИ МЭЛП г.Химки и другими предприятиями и организациями.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции по автоматизированному ЭП (Таллин, 1975); на Международных (Всероссийских) конференциях по автоматизированному ЭП (Нижний Новгород, 2001, Магнитогорск, 2004); на Международной научно-технической конференции "Проблемы автоматизированного ЭП" (Ялта, 2003); на пятом Международном симпозиуме ЭЛМАШ-2004 "Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования" (Москва, 2004); на Всесоюзной конференции по проблемам тиристорного ЭП (Свердловск, 1977); на пятой республиканской конференции "Развитие технических наук в Киргизии" (Фрунзе, 1980); на Всесоюзной конференции "Состояние и перспективы комплексной автоматизации и роботизации производства" (Ленинград, 1982); третьей Всесоюзной конференции "Роботы и робототехниче-' ские системы" (Челябинск, 1983); на областной научно-технической конференции "ГАП и промышленные роботы" (Киров, 1989); на Всероссийских научно-технических конференциях "Наука-производство-технология-экология" (Киров, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006); на научной сессии президиума Межрегионального Верхне-Волжского отделения Академии технологических наук Российской Федерации (Киров, 2003); на заседании кафедры Автоматизированного электропривода, МЭИ (ТУ) (Москва, 2006).

Публикацин. По теме диссертации опубликовано 76 работ, в том числе 68 статей и докладов, 5 авторских свидетельств, 3 учебных пособия.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 175 наименований, и приложения. Объем работы составляет 304 страницы текста, 142 рисунка и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены научно-технические проблемы, решаемые в работе, обоснована ее актуальность, сформулированы новые научные положения, выносимые на защиту, показана новизна и научная ценность работы.

В первой главе сформулированы технические требования к машинам и электрооборудованию СММ и рассмотрены вопросы оптимизации машин СММ на минимум массы.

Машины СММ и их электрооборудование должны: соответствовать современным требованиям по эстетическому оформлению и эргономическим свойствам; иметь согласно ГОСТ 12.013.0-91, необходимую механическую и электробезопасность; по воздействию климатических факторов соответствовать исполнению УХЛ1; иметь низкий вес, высокие значения КПД и коэффициента мощности; обладать высокой надежностью при максимальной простоте используемых технических решений и наличия устройств защиты и сигнализации рабочих и аварийных режимов.

Минимизация массы машин СММ является важным фактором повышения производительности труда в технологических процессах.

Проведенный в работе анализ ручных и переносных машин СММ показал, что основную долю их веса определяет масса электромеханического модуля (двигатель, редуктор) (ЭМ). В различных типах машин СММ масса ЭМ составляет 0,7-Ю,8 массы машины в целом. Следовательно, наиболее рациональный путь снижения массы машины - уменьшение массы ЭМ.

В качестве показателей использования массы редуктора, двигателя и ЭМ приняты соответствующие коэффициенты удельной материалоемкости Кр, Кд, Км, численно равные отношению их масс к номинальным моментам на их выходе. Чем меньше Км, тем выше активное использование массы ЭМ по моменту

Ки=КР+(Кд/1). (1)

Установлено, что удельные материалоемкости цилиндрических и планетарных редукторов, применяемых в машинах СММ, лежат в пределах 1-=-0,5кг/Нм, а различных типов двигателей в диапазоне мощностей 0,25-^7,5кВт в пределах 10н-2кг/Нм, т.е. отличаются больше, чем на порядок в пользу редуктора.

Согласно (1) при i —»со показатель Ку стремится к своему теоретическому пределу (Ки-*Кр), что предопределяет необходимость увеличения передаточного числа редуктора и применения высокоскоростных двигателей. Условием рационального выбора передаточного числа iM следует считать отклонение

Таблица 1.

Значения Кд/КР и рекомендуемые передаточные числа редуктора, обеспечивающие минимум массы ЭМ

Тип двигателя Диапазон значений Кд/Кр Рекомендуемый диапазон передаточного числа

цилиндрический планетарный волновой цилиндрический планетарный волновой

Двигатели постоянно- 2+4 20+35 40+60 6+20 60+150 120+300

го тока серий 2П, 4ПО

В ысокомоментные 1,0+2,5 10+25 20+45 3+15 30+125 60+250

двигатели постоянного

тока

Малоинерционные 1,5+2,5 15+25 45+50 5+15 45+125 150+250

двигатели постоянного

тока

Асинхронные двига- 1,5+2,0 12+15 25+30 5+10 36+75 75+150

тели серий 4А, АИ

Малоинерционные АД 1,0+1,5 8+10 16+20 3+8 24+50 50+100

фирмы "Фанук" серий

Б, и ОЬ

Вентильные двигатели 1,5+2,5 16+25 35+45 5+12 50+125 100+220

Специальные двигатели

Высокоскоростные АД 1,5+2,0 16+20 35+40 5+10 50+100 100+200

с пс< 12000 об/мин

(Л, = 0,9+3,0 кВт)

Коллекторные универ- 2,5+5,0 25+50 50+100 8+25 75+200 150+300

сальные двигатели с

пн< 12000 об/мин

(Л, = 0,35+1,1 кВт)

Км от своего теоретического предела не более чем на 20+30%, что соответствует реальным значениям скоростей двигателей постоянного и переменного тока при стандартных частотах (50, 100,200, 300, 400 Гц) и выбору по условию:

1ИЪ(Ъ + 5)^-. (2)

Кр

На основании анализа удельной материалоемкости в табл.1 приведены данные Кд /КР и рекомендуемые значения передаточных чисел ("м для различных типов двигателей и редукторов. Рекомендуемые скорости вращения для цилиндрических и планетарных редукторов со>314 1/с, для волновых №>628 1/с.

Так как двигатель вносит основную долю в массу ЭМ, оптимизация его массы позволяет минимизировать массу всего механизма.

При проектировании электрических машин общего применения, когда критерий оптимальности отражает народнохозяйственную эффективность применения машины, широко используются методы нелинейного программирования. В работе для проектирования высокочастотных АД по минимуму массы использован метод линейного программирования, основанный на синтезе АД в направлении от электромагнитных нагрузок к размерам, с оптимизацией на основе комплекс-метода. Разработанная программа оптимизационного проектирования позволяет определить основные размеры, параметры схемы замещения и эксплуатационно-технические характеристики АД.

Требования к параметрам проектируемых высокочастотных АД диктуют особенности их работы в системах группового и индивидуального питания ЭП СММ. При групповом питании АД имеет фиксированные значения частоты и амплитуды питающего напряжения. В этом случае обеспечение эксплуатационных и энергетических характеристик ЭП определяется в основном характеристиками АД. При индивидуальном питании регулируемый ПЧ позволяет за счет частотного пуска снизить требования к пусковым характеристикам АД и расширить возможности конструирования ротора, создавая предпосылки увеличения КПД и технологичности изготовления АД.

Установлено, что при питании высокочастотных АД от полупроводниковых ПЧ предпочтение следует отдать двигателям с нормальными пазами и увеличенным воздушным зазором.

Вторая глава посвящена разработке объектноориентированных полупроводниковых ПЧ, адаптированных к условиям работы в составе ЭП СММ, методик расчета и выбора их параметров. Помимо удовлетворения общих требований, предъявляемых к машинам и электрооборудованию СММ по безопасности, способу охлаждения, уровню шума, устойчивости к внешним воздействиям и климатическому исполнению, разработанные ПЧ обеспечивают реализацию (в отличие от известных) дополнительных конструктивных и функциональных возможностей:

- выполняются в виде законченных устройств, предназначенных для ручной транспортировки и установки на рабочем месте без применения специальных мер по их монтажу и размещению;

- питание как от однофазной, так и трехфазной сети переменного тока;

- имеют в своем составе устройства подключения ПЧ и нагрузки, а также разделительно-согласующий трансформатор;

- повышение ремонтопригодности ПЧ достигается за счет применения конструкции, обеспечивающей свободный доступ по всем силовым элементам и элементам, установленным на печатных платах при безразъемном исполнении (пайки) всех внутренних соединений.

Системы управления (СУ) должны обеспечивать реализацию специальных режимов работы ПЧ и ЭП, связанных с особенностями и условиями эксплуатации машин СММ:

- в ПЧ для ЭП с групповым питанием в сочетании с повышенной коммутационной способностью обеспечивает стабилизацию выходного напряжения;

- временное разделение подключения нагрузки;

- блокировку пуска ПЧ при подключенной нагрузке на его выходе;

- блокировку работы ПЧ при отсутствии нагрузки;

- прогрева ПЧ перед включением в рабочий режим при отрицательной температуре.

Реализованы и прошли стадию опытно-промышленного внедрения три типоисполнения ПЧ с транзисторными АИН и четыре типоисполнения ПЧ с тиристорными АИН: с двухступенчатой пофазной коммутацией; схеме Мак-Мурри-Бедфорда, с общим коммутирующим узлом; параллельно-токовой коммутацией.

Для тиристорных АИН наиболее предпочтительна схема АИН с двухступенчатой пофазной коммутацией, достоинством которой является автоматическое повышение коммутационной способности инвертора при росте нагрузки. Экспериментально исследован уровень изменения напряжения на коммутирующих конденсаторах, определяющий коммутационную способность инвертора при изменении нагрузки, и приведена методика оценки изменения его величины.

Получены соотношения для определения оптимальных значений Ь, С тиристорных АИН с последовательным Ь-С контуром при оптимизации по критерию минимума затрат энергии при коммутации

1 = 0,376ЕМл.. с = (3)

1т ип

где ип - напряжение на входе АИН; 1т - максимальное значение тока нагрузки АИН (амплитудное значение пускового тока АД); г„ - время выключения. тиристора; К3 =1,2-г1,35 - коэффициент запаса.

Для надежной работы АИН в процессе эксплуатации возникает необходимость в оценке влияния отклонения параметров элементов на коммутационную способность ПЧ. Основным фактором, определяющим отклонения, является допуск на номинальный параметр элемента. Наибольший диапазон допусков имеют конденсаторы, которые, кроме того, с течением времени снижают величину емкости. Оценка влияния данного фактора на свойства АИН отражается через величину Использование в качестве фактора чувствительности зависи-

мости dtg/8C позволило получить соотношение, отражающее связь отклонения времени Лгвлкц. с максимальным отклонением емкости АСмах

t*eMaz=WnSCMJIm. (4)

Разработана инженерная методика расчета и выбора параметров полупроводниковых ПЧ для ЭП СММ с групповым питанием, позволяющая на стадии проектирования дать обоснованную оценку коммутационной способности и отличающуюся от известных использованием расчетных коэффициентов и эмпирических зависимостей, отражающих многолетний опыт проектирования, наладки и эксплуатации таких ПЧ.

Доминирующее положение для ЭП СММ в настоящее время занимают транзисторные ПЧ на базе полевых и биполярных транзисторов с изолированным затвором (MOCFET и IGBT), позволяющие снизить массу, габариты и стоимость при высоких эксплуатационно-технических и энергетических характеристиках.

В третьей главе изложены вопросы, связанные с разработкой структуры групповых ЭП СММ по системе ПЧ-АД теоретическими и экспериментальными исследованиями их эксплуатационно-технических и энергетических характеристик. В основе разработанных структур групповых ЭП СММ лежат бестрансформаторные схемы питания от однофазной или трехфазной сети переменного тока с нулевым рабочим проводом. В таком варианте с мостовым инвертором нерегулируемого ПЧ обеспечивается выходное напряжение 220В без согласующего трансформатора, что позволяет уменьшить стоимость, вес и габариты ПЧ.

ПЧ групповых ЭП СММ строятся на основе АИН с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) с продолжительностью замыкания ключей близкой к 180°.

В результате теоретических и экспериментальных исследований влияния несинусоидальности напряжения и тока на характеристики ЭП при питании от ПЧ со ступенчатой формой напряжения установлено:

- гармонический состав напряжения и тока существенно зависит от режима работы АД. В режимах работы ЭП СММ от холостого хода до короткого замыкания и ПЧ с различными типами АИН коэффициент искажения фазного напряжения Кип изменяется в пределах 0,965*0,91, а фазного тока Kmi - в пределах 0,91*0,99;

- более сильное искажение тока ротора по сравнению с током статора Кит2 < Китх, это связано с тем, что токи высших гармоник (ВГ) протекают по цепи, минуя контур намагничивания;

- снижение допустимого момента АД за счет увеличения потерь от ВГ невелико и лежит в пределах 4*6%, что необходимо учитывать при .нагружении двигателя. ~

Более существенное влияние чем ВГ, на снижение момента АД оказывает падение напряжения в питающей сети, ПЧ и соединительном кабеле. ,

В качестве примера на рис.1 приведены экспериментально снятые зависимости напряжения на статоре АД ЭПЧ-3 (Ри =3 кВт, /н =400Гц) и его составляющих в системе ПЧ-АД в зависимости от тока и скорости АД. Анализ показывает, что падение напряжения и питающей сети и ПЧ ведет к снижению мо-

Рис.1. Напряжение на статоре АД и его составляющие: 1 -

2 - и2пч/и2п4хх=/(п); 3 - М/т =/(/,); 4 - Л^, =/(/,)

Спектрограммы сетевого тока, потребляемого ПЧ питания пил ЭПЧ-3 с различными схемами выпрямления, приведены на рис.2. С ростом количества фаз выпрямления уменьшается как количество, так и величина ВГ в кривой первичного тока. Общий коэффициент мощности при нагрузках, близких к номинальной для различных схем выпрямления, лежит в пределах 0,75-;-0,9.

Анализ экспериментальных энергетических характеристик группового ЭП пилы ЭПЧ-3 для линейного участка характеристики АД (5 < .?„), отражающих энергетическую эффективность и качество энергопотребления (рис. 3), показывает снижение КПД и коэффициента мощности АД при питании от ПЧ.

4^100% 111 80. 60 40 20 ]!М00% 1п 80 60 40 20

1|! 80 60 40 20

3 5 7 9 11 к 0124578 10 11 к 01 57 11 1

а) б) в)

Рис.2. Спектрограммы фазного тока питающей сети: а) однофазная мостовая схема выпрямления; б) трехфазная нулевая схема выпрямления; в) трехфазная мостовая схема выпрямления

т|, Км,

0,8

0,6

0,4

0,2

0 1,0 2,0 M« 3,0 4,0 М, Н-м Рис.3. Экспериментальные энергетические характеристики в системе ПЧ-АД при fH =400Гц

В зоне номинальных нагрузок КПД АД снижается на 8+9%, а коэффициент мощности на 9+12%, что связано с ВГ. Общий КПД системы ПЧ-АД снижается на 10+15%, а коэффициент мощности возрастает на 8+10% по сравнению с аналогичными показателями АД при питании его от сети.

Установлено, что применение полупроводниковых ПЧ в групповых ЭП СММ вместо электромашинных позволяет повысить среднецикловые значения КПД на 20+30%, а коэффициента мощности на 25+40%.

Для устранения влияния падения напряжения в сети и ПЧ на снижение момента АД в ЭП с групповым питанием разработаны и реализованы схемы полупроводниковых ПЧ со стабилизацией выходного напряжения. На рис.4 приведена функциональная схема варианта такой схемы для ЭП СММ III класса защиты с безопасным напряжением питания 42В.

Стабилизация выходного напряжения обеспечивается за счет отрицательной обратной связи по выходному напряжению ПЧ на входе мостового инвертора И1, работающего в режиме широтно-импульсного регулирования.

Применение данной схемы позволяет снизить вес ПЧ и уровень шума, за счет снижения больше чем на порядок массы трансформатора, работающего на частоте 20+30кГц в сравнении с вариантом установки его на выходе ПЧ, а также повысить коэффициент мощности и КПД за счет снижения мощности искажения и более высокого КПД высокочастотного трансформатора, несмотря на увеличение числа ступеней преобразования энергии.

ф» Топ

Л 1

в 2

с 1

0 4

1

21 11 2\

21 25 21

■;кТ-------Г'

—| и Ф1

43-

1__

Шг

И1

|Н

Й

-ь

25$

7Г

ШИР

""Е

БиТЗ

ГР

ДР ==1

Тр

С2~у~

И2

л

£3

Е 3

зг

ЗГ

РИ

I

ГР

1

П1

ДР

П2

ПЗ

Цаль К»т

П1 1

ги 2

-Л? 5

дн

. вА1

Д.

I- (ГМ/ ]

"Защита" ]

Рис.4. Функциональная схема электроприводов группового питания со стабилизацией выходного напряжения ГТЧ

В четвертой главе решаются вопросы исследования и реализации систем индивидуального ЗП.

Проблема высокой стоимости индивидуального ЭП СММ является основным сдерживающим фактором его применения. С учетом невысоких требований к точности и диапазону регулирования, а также невостребованности тормозных режимов, успешное решение указанной проблемы можно достигнуть при реализации ЭП СММ на отечественной элементной базе и использовании простых бездатчиковых систем или систем с минимальным количеством обратных связей, параметры которых доступны для измерения.

Применение систем ЭП с частотным регулированием позволяет устранить несоответствие между высокой кратностью тока и низкой кратностью момента при S>Sk, в том числе в режимах пуска и стопорения.

На основании анализа систем частотно-регулируемых ЭП для индивидуального ЭП СММ выявлена и реализована система управления с законом регулирования 1}{/ fx = const (в случае необходимости дополняется коррекцией регулирования напряжения скалярной IR-компенсацией) с задатчиком интенсивности (ЗИ), задержанной обратной связью по току (БОТ). Функциональная схема, отражающая структуру регулирования индивидуального ЭП СММ, приведена на рис.5.

Рис.5. Структурная схема индивидуального ЭП

ЗИ формирует "мягкий" пуск ЭП, при котором задаваемое приводу ускорение обеспечивают работу АД при < 5а „р при пусковых моментах, близких к критическому, и пусковом токе в 2+3 раза меньшем по сравнению с прямым пуском АД. Помимо снижения тока, частотный пуск дает ещё ряд преимуществ, а именно:

- уменьшает время пуска за счет увеличения среднего значения пускового момента;

- позволяет повысить допустимый момент АД ЭП повторно-кратковременного режима за счет уменьшения потерь энергии, что связано с сокращением времени и величины пускового тока;

- обеспечивает повышение демпфирующей способности ЭП за счет исключения работы АД на участке механической характеристики с положительной жесткостью.

Наряду с ограничениями тока, задержанная обратная связь формирует экскаваторную механическую характеристику. В качестве сигнала обратной связи по току можно использовать модуль тока статора |/,|, активную составляющую Яе1х и ток в звене постоянного тока 1Л. При практической реализации используется отрицательная связь по току , которая, за вычетом потерь в инверторе, определяет активную составляющую тока статора АД. На рис.5,б приведены механические характеристики, соответствующие стабилизации токов |/]| и /?е/|, при которых имеет место достаточно высокий уровень поддержания момента, причем стабилизация наиболее эффективна.

Для улучшения гармонического состава напряжения, регулируемого ПЧ, реализована схема ШИМ с формированием двенадцатиступенчатого выходного напряжения за счет дополнительных переключений ключей на границе шестидесятиградусных зон, что обеспечивает подавление наиболее существенных пятой и седьмой гармоник. Таким образом, системы индивидуального ЭП СММ, ограничивая токи при пуске и стопорении, позволяют снизить мощность ПЧ и стоимость ЭП при одновременном повышении долговечности работы механического оборудования за счет снижения динамических нагрузок.

В пятой главе рассмотрены конструкции машин СММ, обобщенные расчетные схемы и предложена их классификация в зависимости от характера движения рабочего органа (РО), вида возмущения и математический аппарат составления уравнения движения механических систем с упругими связями при переменном передаточном числе передачи и радиусе приведения.

Анализ конструкций позволил выделить два класса машин СММ в зависимости от характера движения РО, машины с вращательным и возвратно-поступательным движением РО.

К машинам с вращательным движением РО относятся: сверлильные, шлифовальные, отрезные, шгукатурно-затирочные машины; машины для обработки дерева - цепные и дисковые пилы, рубанки фрезерные машины, деревообрабатывающие и распиловочные машины; машины для обработки полов -строгальные, паркетошлифовальные. Возможные реализации данного класса машин с зубчатыми, ременными, цепными передачами и их комбинациями. Важной особенностью передач является непостоянство передаточного числа, связанное с неточностью их изготовления и наличие зазоров. Обобщелная расчетная схема механической части ЭП СММ с вращательным движением РО, учитывающая влияние отмеченных выше особенностей, представлена на рис.6 в виде двухмассовой системы с переменным передаточным числом, зазором и учетом механического демпфирования.

М12_ Мс2

М12

МС2

Р»т

Рис.6. Обобщенная расчетная схема механической части ЭП СММ с вращательным характером движения РО

К машинам с возвратно-поступательным движением РО относятся ножевые и вырубные машины для резки металлических и иных листов, молотки, пробойники, трамбовки, ножовочные пилы, лобзики, стригальные машины. Отличительная особенность таких машин - наличие в их кинематической цепи эксцентриковых и кривошипных механизмов с переменным радиусом приведения и упругих вставок в виде пружин и воздушных подушек между кривошипным механизмом и РО.

Обобщённая расчётная схемы механической части ЭП СММ с поступательным движением РО приведена на рис.7. Радиус приведения эксцентриковых и кривошипных механизмов зависит от их углового положения

где й - ход эксцентрикового механизма; Я — радиус кривошипа. В зависимости от характера решаемых задач и параметров ЭП можно перейти к трехмассовой (рис.7,б) и двухмассовой (рис.7,в) обобщенным расчетным схемам.

Для получения дифференциальных уравнений движения систем с переменными значениями передаточного числа и радиусом приведения использованы уравнения Лагранжа:

где /=1, 2..., п; - обобщенные координаты и обобщенные скорости, в качестве которых при вращательном движении приняты угловые перемещения и скорости ((р, со), а поступательном движении - линейные перемещения и скорости ($, и); \Уп — кинетическая, потенциальная энергия системы; -диссипативная функция Релея или функция рассеяния вводится при наличии в системе сил сопротивления типа вязкого трения; (), - обобщенная сила, соответствующая силам сопротивления.

В ЭП СММ возможно проявление как внешних, так и внутренних возмущений. Внешние возмущения на валу двигателя обусловлены изменением управляющих воздействий и пульсациями электромагнитного момента. У машин дисковых и цепных пил, электрорубанков, фрезерных, строгальных станков внешние возмущения содержат периодическую составляющую, связанную

Р(Фг)=—=й*/ий>2/; р(<р2 )=Я-зтаг1. со2

о

(5)

с пульсациями усилий резания при конечном числе ножей фрез или зубьев пил. Машины СММ с непостоянством передаточного числа и радиуса приведения подвержены возмущениям, обусловленными изменением внутренних параметров механической части при ее движении, которые в механике принято называть параметрическими.

V

Б-►

С2 шик

г т«с

Рвт.г шии

Мсз(?2)

Мс2(Р2)

Рис.7. Обобщённые расчётные схемы механической части машин средств малой механизации с поступательным движением рабочего органа: 1 — электродвигатель; 2 - редуктор; 3 -кривошип; 4 - рабочий орган

Показано, что наличие упругих связей, зазоров, внешних и параметрических возмущений оказывают неблагоприятное влияние на работу ЭП, вызывая повышение динамических нагрузок, появление вибраций и опасных резонанс-, ных явлений.

В шестой главе дается анализ динамических режимов ЭП машин СММ с упругими связями и зазорами в кинематической цепи при параметрических возмущениях, влияния механического демпфирования и демпфирующих свойств ЭП на колебательные нагрузки в различных резонансных зонах и рассматриваются возможности линеаризации систем.

При анализе влияния ЭП на колебательные нагрузки при периодических возмущениях принято, что он имеет динамическую механическую характеристику вида:

М=/3(ео0-со,)-Тэ — ,

(6)

где (Но - скорость идеального холостого хода; /? - жесткость статической механической характеристики; Тэ - электромагнитная постоянная времени.

К такой характеристике при приемлемых в инженерной практике допущениях может быть сведено большое количество разомкнутых и замкнутых систем ЭП постоянного и переменного тока; так для АД при работе его в области малых скольжений коэффициенты уравнения (6), выраженные через параметры АД, примут вид:

Рп ^оА «о»,1, где Мю — критический момент и критическое скольжение; // — частота питающей сети; рп — число пар полюсов АД; соп эя н, ф0 „ - электрическая скорость, скорость вращения поля статора при номинальной частоте.

Система уравнений движения расчетной двухмассовой механической (ДЭМС) системы (рис.6) ЭП с механической характеристикой (6) при выбранной системе обобщенных параметров и относительных единиц, полученная с помощью (5) и переходе от дифференцирования по углу к дифференцированию по времени примет вид:

<1ц . . ¿0).

(м'п=мп[1+Л*м(<Р1 )];

^г=^и((р\-<р\) при//,2=0 при

где Тм=^/р- Т*3 = ТЭС10; Г* = ТМС10; П0 = у =

уэм=ТэТмП20; ц = М/Си\ а*=а/С10; г = /-О0; <р* =<р/Мм.

Для важного практического случая наличия упругой вставки между кривошипом и РО при переходе от схем рис.7,а к эквивалентной двухмассовой рис.7,в при С)= оо получим:

<1и . .

V ——■■

ЭМ »

ат

(7)

: со'0 - со[ - Гмц; ^=м-Мп-Мвт: ат

У.

¿а>\

= лет2 а2т( <р[ - <р\) при | <р\ -<р2\>

/^2=0 при \<р1-<р2 <

<Рз

РвТ 2^01 -2 * , * » , f-.» . •

где fiBT = ——íw (ú2t(cúx ~®2/> Hc2 =Fcsmm2v, C2

/«BI =-Z^rsin2(02T > VB2 =—sin2(ú\T; Q0i = J~T~ '> Q02 = J~ '> 2Qq2 2 V ' m

L/0 + mR2 sin2 a2T%lh M » _

С2Л С2Л

v =<p/x-, F* =F/C2R.

При отсутствии зазоров выражения для моментов в упругой связи при свободном движении систем с учетом погрешностей передач (рис.6) и переменном радиусе приведения (рис.7,а) при /0=1 и Сг= оо примут вид:

d Мп + 2РВТ dMu + (ü22 + 2Bcosco2t)Ml2 = С12ДгЛй>2 sina>2t; (9)

dr dt

d2M„ dM,2 /_,2 CiCüimR2 .

-^ +2PBTX-+ Ю 5 + 2B coso)2t lM,2 = —L-3-Tsina2t, (10)

dr dt J0+ mR1

где AiM, R - параметры, характеризующие изменение передаточного числа и радиуса приведения; B = Cl2AiM/J2, В' = CxmR2/2(2J0 + mR2^ - параметры, обусловленные неравномерностью передачи момента;

fi12 +J2)cn/J\J2 ; qÍ2 = л/с1 [(2Jo +mR2)+2Jl]/J,(2J0 +шЛ2) - собственные частоты колебаний; «2 - частота возмущения.

Уравнения (9, 10) имеют аналогичный вид и отличаются от уравнений Матье наличием в правой части дополнительного возмущающего момента. Анализ уравнений показывает, что наряду с главным резонансом (<о2=С1х2) возможен резонанс при частотах а>2 < Q12 (гармонический резонанс), а также резонанс при fi12/<и2 = 1/2 (субгармонический резонанс).

Анализ результатов моделирования механических систем при параметрических возмущениях, обусловленных погрешностями передач, показал, что наличие механического демпфирования значительно ограничивает значения М]2 и при значениях логарифмического декремента затухания 6>0,1, соответствующего его нижней границе, приводит к прекращению колебаний резонансного характера в зонах гармонического и субгармонического резонансов. Данное обстоятельство позволяет учитывать резонансные явления только на главном резонансе и проводит линеаризацию систем. При линеаризации в выражении М{2 (7) пренебрегаем вторым членом вследствие его малости, считая кинематическую связь приближенно интегрируемой со2 = а2 + ЬЛма>2 cosQt. Тогда

i

<р'2 - \o)'2dt = <р2+ А<рмах sinQt, (11)

о

где А<рмах = w2AiM /О. - максимальная угловая погрешность передачи; ÍÍ - частота возмущения.

С учетом принятых допущений система (7) становится линейной: ф . . da'

<dco

(Г-Urr2-=М12 ~Мег + j"st ~Мв>

_,. . d M\2 _

dr dт

где АМв = СХ1Ь.<рмах лиП - параметрическое возмущение. В качестве прямой оценки колебательных нагрузок в работе используются амплитудно-частотные характеристики (АЧХ), выражения которых для ДЭМС при различных видах возмущений имеет следующий вид:

<9(Q*)

ЛРч _

А>—

е(п')

в{аг)

(13)

где ^X^-lKiT +l)2 +[rT'MQ'

Расчеты АЧХ на основании линеаризованной (13) и исходной (7) систем показывают, что расхождения в определении резонансных амплитуд колебаний Ар быстро растут при уменьшении соотношения инерционных масс у и

демпфирующей способности ЭП. Установлено, что в области параметров у>1,5 и наличии в системе демпфирования с 5>0,1 можно использовать для расчетов линеаризованную модель, при этом ошибки в определении А^ не будут превышать 15% в сторону их завышения.

Демпфирование, вносимое ЭП с линейной зависимостью момента от скорости, аналогично введению в систему вязкого трения и зависит от у и /?, то есть обобщенного параметра двигателя Тм.

Изменение варьируемого параметра У¥ = ТМ= TMCli2 в пределах от 0 до оо выявляет минимум А , который при данном у однозначно определяется

< 12.М ОПТ

параметром , равным отношению квадратов частот недемпфированного механического П12 и электромеханического Qw =1/ -^Т3ТМ резонансов. При данном у и v3M существует однозначная связь между ^1гмояг и Ч*, что позволяет построить для фиксированных у зависимости А = f(v ) (рис. 11).

ОПТ

В режимах параметрических колебаний, при которых величина упругого момента превосходит среднюю нагрузку передач, зазоры периодически откры-

ваются и МЧ ЭП приобретает свойства, присущие нелинейным механическим системам. Структурная схема модели ЭП с учетом зазоров кинематической цепи при принятой системе обобщенных параметров, относительных единиц: Т'Э=ТЭП12; Т'м=ТмПп; уэм = ТэТиП*2; ц = М / МмСи; ф'=а/П12; <р'=<р/Мм; т = Х1п; р'=р/С112; К{ = Мм(Г-\)/у; К2=Ым/у, Кг= 1/Ым; К^ = Рв7.0,2 / А 1мСп приведена на рис.8.

Рис.8. Структурная схема модели ЭП при параметрических возмущениях , с зазором в кинематической цепи

Наличие зазоров, как показывают зависимости А = ) (рис.9), снятые на модели, значительно ограничивают амплитуды колебаний, и затягивают их в сторону меньших частот.

Зона главного резонанса' Г

4,0.

2,0-

Тм=0,05с; Тэ=0,12с;П0=12,9 1/с;

1.Л^=0,2;р. =0,2;

2.МВ=0,2;Ц, =0,4;

3.Др.в=0,2;р, =1,0;

4.^=0,4

' М,ср=0>4; б. Система

5.Др.,=0,4; М-ср=0,б; без зазора Зона субгармонического

резонанса

С11

-Д

Wit

Д' А'

4* I'

-Ж

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

Рис.9. Амлитудно-частотные характеристики редукторного ЭП с зазором

Значительное влияние на колебания с зазорообразованиями оказывает средняя нагрузка передач ¡icp, уменьшение которой приводит к уменьшению амплитуд колебаний M¡2 с одновременным расширением зоны существования резонанса.

Резонансная частота и амплитуды колебаний М12 в значительной мере зависят от направления изменения частоты возмущений в системе. При уменьшении частоты, колебания затягиваются в область меньших частот с реализацией гораздо больших амплитуд, в сравнении со случаем движения в сторону увеличения частоты возмущений, В тех случаях, когда при данных значениях ßcP и Ад, в зоне субгармонического резонанса колебания с зазорообразованиями сохраняются, в системе развивается субгармонический резонанс.

Разработана программа расчета на ЭВМ АЧХ системы с зазором с использованием метода гармонической линеаризации. Расчеты показывают, что метод гармонической линеаризации, обеспечивая правильное представление о характере процессов и физических свойств ЭП, не дает высокой точности результатов, что связано со спецификой действия параметрического возмущения. Установлено, что минимальная колебательность в линейной системе обеспечивает минимум амплитуд колебаний при открытиях зазоров. Следовательно, для оптимизации колебательных нагрузок в системах с зазорами можно использовать методы, разработанные для линейных систем.

В машинах СММ с возвратно-поступательным движением РО и переменным радиусом приведения, в силу проявления одновременно нескольких параметрических возмущений с различным частотами и более значительной величины, уравнения движения механической части ЭП существенно нелинейны; так в машинах с упругими вставками (8) имеют место проявления параметрических возмущений, связанных с изменением приведенного момента сопротивления, момента инерции и жесткости:

(о2 С R2 2

Mcl=FcRsinú)2t; Мвх = —^mR2sin2a2t; МВ2=—^—(<р,-<р2) sinlco2t,

и проявления в виде периодических коэффициентов в выражении приведенного момента инерции и сил трения J2(t) = J0+mR2 sin2 <э2/, Мвт = ßBT 2R2 sin2 o)2t (о, - m2) и момента Мп - C2R2 sin2 a>2t.

Проведенные в работе исследования показывают, что линеаризация таких систем приводит к существенным количественным ошибкам в определении резонансных амплитуд колебаний - более 60% и частот - более 30%, а также к потере информации о важных динамических свойствах исследуемых объектов (проявление субгармонического резонанса и биений при наличии в системе возмущений, близких собственной частоте колебаний). Сказанное подтверждают осциллограммы отражающие качественную картину частотного пуска ЭП (рис.10) с расчетной схемой рис.7,а при отсутствии и наличии зазора и С2=<ю, показывающие проявление главного и субгармонического резонанса.

I - - -т |

Зона главного резонанса \

т^т

^г1

_ Зона субгармонического - резонанса | :

о си о.« ол сив ио и м и из зе м з.4 и за т

Рис.10. Пуск электропривода с кривошипным механизмом в кинематической цепи на установившуюся скорость

Следовательно, получение достоверной информации о количественной и качественной стороне протекающих явлений в машинах СММ с переменным радиусом приведения и зазором достигается при их моделировании на ЭВМ с использованием численных методов решения исходных нелинейных уравнений.

Седьмая глава посвящена разработке методов определения сочетаний параметров ЭП с упругой механической связью, обеспечивающих минимум колебательных нагрузок при внешних и параметрических возмущениях.

Для получения обобщенного анализа свойств, синтеза параметров и оптимизации ЭМС с упругими связями на кафедре ЭП и АПУ ВятГУ под руководством автора разработан энергетический метод. Физическая сущность энергетического метода состоит в том, что скорость затухания динамической составляющей переходных процессов определяется скоростью рассеяния запасенной в системе энергии.

В двухмассовой электромеханической системе (ДЭМС) суммарный относительный запас энергии в механической и электрической частях системы равен:

Е' + + (14)

2 2 2 2

•2 »2 2 2 где [у-уэм 2 ~ соответственно, кинетическая энергия

первой, второй массы, потенциальная энергия упругой связи, электромагнитная энергия индуктивностей силовой цепи; Ег = J\C)■l - базовая величина энергии. Выражение производной от Е'

^=-04 (15)

ат

показывает, что быстрота рассеяния энергии определяется величиной Тм. Отсюда вытекает энергетический принцип оптимальности: оптимальной величиной Ти следует считать ту, которая дает минимум интегралу

■/о = |£*0-Уг, (16)

о

который необходимо минимизировать по двум зависимым между собой параметрам у*,, и Ти. Для оптимизации функционала (16) использован аппарат линейной алгебрь1 при записи системы уравнений в матричной форме X = А • X, где X— вектор состояния системы; А — матрица связи. Вектор состояния системы определяется на основании начальных условий и характера возмущений в виде единичных импульсных функций. Для определения значения функционала (16) используется соотношение

]е*(т)С!Т = Х^Х(0), (17)

о

где Х(0) - вектор начальных условий системы; т - символ транспонирования; 1УХ(0) - матрица связи.

Использование энергетического метода позволило получить аналитические соотношения для определения значений и Тмопт, обеспечивающих максимальное демпфирование колебаний:

при возмущениях на валу двигателя (//С1)

=0; Тм вптХ = (18)

при возмущениях на валу механизма (/¿С2)

2 У

с учетом, что у„,> 0 при 1<у<3 ТэТмППопт2 = 1 -

Г-1) у-\)

уг+2у+3

(19)

у-1

2

при у > 3 ТЭТМп?2опт2=0;

при внутренних параметрических возмущениях (Див)

У

Тэтмп12 вптв = 1!у -,тМоптв= -J- i + ТэТмП22

"12 V

На рис.11 приведены расчетные зависимости А^ = f(TuQn) и А^ опт = /{Тэ для фиксированных значений у и различных видов воз-

мущений, показывающие, что выбор значений v3M onm и TMonm согласно (18), (19), (20), обеспечивает получение минимальной колебательности ЭМС. При параметрических возмущениях и возмущениях на валу механизма при малых у, наличие индуктивности силовой цепи снижает колебательность в сравнении со случаем Т3 = 0. Это связано с тем, что индуктивность приводит к росту колебательности двигателя, что создает более благоприятные условия для отвода энергии механических колебаний в электрическую часть ЭМС. Значения оптимальной величины Тэ опт рассчитывается по формулам: при возмущении на валу двигателя (¿îc1) Тзотп, = 0 ; при возмущении на валу механизма (/¿С2)

3-у

Т

* э опт 2

2Q

2Г

"II

Г \

1-

V.

аи опт 2

у-1

... Мл. ^зм опт 2 + Уэм опт 2} 1 +-------

\

у-1

(21)

у2+2у + 3

при внутренних параметрических возмущениях (А//„)

1

Т

л з опт в

&12J1+r,TMnf2 ОЮП .1 Т3тм&12 оптв~

(22)

Анализ зависимостей А = /{ГмО,х1) на рис.11 показывает, что область минимальных нагрузок не имеет ярко выраженного оптимума, поэтому значение Р целесообразно выбирать больше оптимальной, но так, чтобы ее увеличение не привело к существенному росту колебательности.

С учетом штрафа за малую величину /3 функционал качества при оптимизации примет вид

J = J0+krмE^(0), где Е (0) — относительная энергия системы в момент т = 0; к - коэффициент штрафа за малые значения жесткости.

Определены значения коэффициентов штрафа: к=\ - при параметрических возмущениях и на валу двигателя; к=у при возмущениях на валу механизма. Получены аналитические соотношения для определения УЭМттш,ТМвптш, ТЭвптш при внешних и внутренних возмущениях. Из рис.11 видно, что изменение Р в сторону увеличения не приводит к существенному увеличению колебательности.

\ \

\ 4 —А-

-л--- "Ч

О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 ТмП12

выбор Тмопт 1, V - выбор Тм опт ш при возмущении, действующем на валу двигателя: 1- ^=0,1; у =1,5; 2 - у^ = 0,5; у = 2; 3 - = 0,25; у =1,2; 4 -^=1,7; у =5,0

«2« 12

V

Л 3

2 1 1

0 0,5 1,0 1,5 2,0 ТэТмПТг 0 0,5 1,0 1,5 ТмЛи

выбор Тм опт 2, V - выбор Тмопт2ш при возмущении, действующем на вал механизма: 1- уэл,=1,0; у =10; 2 - уЗЛ1=0,25; у =1,5; 3 - уЭЛ(=0,8; у =1,5; 4-у^О; у=1,2

Рпмоит 12

/

У И =2Д

1 =2,5, А

7=5, эо

Аза/ 8

4

\ 1

2 3

О 0,5 1,0 1,5 2,0 ТмТЧОп

1 м опт в 1

0,5 1,0 1,5

мП12

выбор Тмоптд, V - выбор Тмопт2ш при внутренних возмущениях: 1- уэл<=0 у =1,5; 2 - УЭЛ= 0,5; у =10; 3 - у„= 0,15; у = 7; 4 - уЭЛ(=0,6; у = 1,5

Рис.11. Зависимости А^ = /(ТМП12) и А^ опт =/(г, ТмС12п)

В восьмой главе приводятся результаты исследований динамических режимов ЭП СММ с полупроводниковыми ПЧ. Подтверждение основных выводов и рекомендаций работы отражают результаты математического моделирования ЭП электропилы ЭПЧ-3 и электротрамбовки ИЭ-4502А.

Исследованы режимы пуска и стопорения при постоянстве частоты и напряжения на выходе ПЧ и системе индивидуального ЭП с транзисторным ПЧ и системой управления, обеспечивающей частотный пуск (ЗИ) при ограничении модуля тока статора АД в режимах стопорения (задержанная обратная связь по току). При моделировании на основании структурной схемы на рис. 12,а АД и МЧ представлены полными нелинейными модулями. ПЧ при непрерывном управлении частотой и напряжением принят безынерционным.

Осциллограмма рис.12,б отражает изменение Мп и а>2 в режиме "жесткого" пуска (сигнал задания на 1/\ и /1 подается скачком Тзи = 0) и стопорения (система токоограничения отключена). Значения динамического коэффициента Кд = Мпмлх /Мпср составляют Кдп = 5 при пуске и КдС = 2 при стопорении.

Столь значительные величины динамических нагрузок обусловлены участком положительной жесткости механической характеристики АД при 5 >5^ <1, определяющей эффект, противоположный демпфированию.

Осциллограмма "мягкого" пуска (Тзи = 0,25с) и стопорения в режиме токоограничения на рис. 12,в показывает на значительное снижение динамических нагрузок Кдп = 2,5 и КдС = 1,5 за счет проявления демпфирующих свойств ЭП при работе его при пуске и стопорении на линейном участке механической характеристики при 5 < Дополнительно обеспечивается уменьшение времени пуска за счет увеличения среднего значения пускового момента при ограниченном значениями (2-5)1Н тока при пуске и стопорении.

В состав электромеханической системы трамбовки ИЭ-4502А входят: асинхронный ЭП, кривошипный механизм, преобразующий вращательное движение АД в возвратно-поступательное движение трамбовочного башмака, и пружинный ударный механизм. При работе преобразовательного механизма обеспечиваются периодические колебания трамбующего башмака и удары его по грунтовому основанию.

На рис.13 приведены зависимости со2(0, М(1) и = /(I), отражающие частотный пуск и установившийся режим работы ЭП трамбовки. Анализ зависимостей показывает, что параметры механической части не обеспечивают работу ЭП в резонансном режиме при параметрическом возбуждении колебаний в кривошипном механизме. Частота установившихся колебаний в 1,16 раза больше резонансных и, тем не менее, работа ЭП вблизи резонанса позволяет повысить максимальные усилия в трамбующем башмаке в 1,15 раза при снижении момента двигателя в 1,25 раза по сравнению с ЭП с жесткими механическими связями (осциллограмма рис.13,д,е). Использование резонансного режима работы СММ с возвратно-поступательным движением РО позволяет повысить их производительность при одновременном снижении установленной мощности двигателя.

б) в)

Рис.12. Структурная схема редукторного электропривода ЭПЧ-3 по системе ПЧ-АД и осциллограммы переходных режимов пуска и стопорения

Можно указать два возможных пути реализации резонансного режима ЭП - по каналам управления и параметрического возмущения. В первом случае в управляющем воздействии должна присутствовать составляющая с частотой собственных колебаний механической части, а СУ ограничить амплитуды колебаний момента при резонансе допустимыми значениями, что требует применения регулируемого привода. При нерегулируемом приводе резонансный режим обеспечивается за счет параметрических возмущений, имеющих регулярный циклический характер. В этом случае выбором параметров механической части ЭП обеспечивается работа в резонансном режиме, а за счет реализации его демпфирующих свойств ограничение амплитуд колебаний момента для сохранения ресурса и допустимого уровня вибробезопасности работы машин СММ.

Результаты опытно-промышленного внедрения тиристорных и транзисторных ПЧ и на их основе ЭП машин СММ, разработанных под руководством автора и его непосредственном участии, отражены в таблице 2. В таблице 2 приведены технические характеристики специализированных ПЧ, области их применения, и указывается количество внедрённых ПЧ и ЭП на их основе, подтвержденных актами внедрения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических, экспериментальных исследований и опытно-промышленного внедрения, направленных на решение научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение - создание электроприводов машин СММ с полупроводниковыми ПЧ, отвечающих современному уровню научно-технического прогресса. Материалы, представленные в работе, позволяют сформировать следующие основные выводы и рекомендации:

1. С учетом разработанных технических требований к машинам СММ и их электрооборудованию и анализа современного состояния их ЭП принята концепция реализации ЭП машин промышленных СММ на основе высокочастотных АД с полупроводниковыми ПЧ.

2. Для решения задач проектирования машин СММ с минимальными мас-согабаритными показателями в работе получены:

- научно обоснованные рекомендации по выбору передаточного числа и скорости двигателей, выявленные на основании анализа удельной материалоемкости для ЭП с различными типами редукторов и двигателей;

- разработана программа оптимизационного проектирования на ЭВМ высокочастотных АД на минимум массы с использованием метода линейного программирования, основанного на синтезе АД в направлении от электромагнитных нагрузок к размерам.

3. Разработаны новые технические решения объектноориентированных полупроводниковых ПЧ, адаптированных к условиям работы в составе ЭП СММ по конструктивному и климатическому исполнению, степени защиты.

Таблица 2.

Типы и характеристики ПЧ ВятГУ и ЭП СММ на их основе

Параметры и характеристики ПЧ Типы ПЧ

Групповое питание Индивидуальное питание

ПЧ1-21.2-10-230-400-УХЛ1 ПЧ 1-21,2-6-220-200-УХЛ1 ПЧ 1-21-2,2-36.42-200-УХЛ1 ПЧ1-11-1.5-36.42-200-УХЛ1 ПЧ1-23-35-220-100-У 2 ПЧ 1-21-2,0-22050, 100,200-УХЛ1 ПЧ2-13-3-230-400-УХЛ1 ПЧ2-13-7-380-100-У 2 ПЧ2-13-15-380-100-У2

1. Назначение СММ ЛДП и СКХ* СММ СИ и СХ" СММ СИ и СХ СММ СИ и СХ Линии обработки кромок ДСП Сфера быта Регулируемые приводы

2 Мощность, кВт 10 6 2,2 1,5 35 2,2 3+15

3. Питающая сеть Однофазная, трехфазная Однофазная, трехфазная Однофазная Однофазная Трехфазная Однофазная Трехфазная

4. Выходная частота, Гц 400 200, с согласующим трансформатором 200 200 100 50,100,200 0+400, 0+100

5. Номинальное выходное напряжение, В 220 36,42 36,42 36,42 220 220 220, 380

6 Температура окружающей среды, °С ±40 ±40 ±40 ±40 0++40 ±40 ±40

7 Тип силовых элементов Тиристоры Тиристоры Тиристоры Транзисторы Тиристоры Тиристоры, транзисторы Транзисторы

8 Тип инвертора С двухступенчатой пофазной коммутацией С двухступенчатой пофазной коммутацией Схема Мак-Мурри-Бедфорда Мостовая схема С параллельно-токовой коммутацией С общим коммутирующим узлом, мостовая Мостовая схема

9. Количество подключаемых двигателей 2 16 10 6 4 1-5-2 1

10 Количество внедренных РЭП 45 8 5 6 2 2 16

*СММ в лесной и деревообрабатывающей промышленности и сфере коммунального хозяйства (электропилы; рубанки, деревообрабатывающие станки).

**,СММ в строительной индустрии и сельском хозяйстве (ШТЗ, отрезные, шлифовальные и стригальные машины, вибраторы и др.).

Данные ПЧ в отличии от известных, предполагают наличие в их составе устройств, обеспечивающих реализацию дополнительных функций: устройств подключения ПЧ, нагрузки, согласующе-разделительного трансформатора; систем временного разделения подключения нагрузки; блокировок от пуска ПЧ при подключенной нагрузке и работы в режиме холостого хода.

4. Разработана схема ПЧ со стабилизацией выходного напряжения с точностью 1%, позволяет за счет введения дополнительного инвертора и высокочастотного соласующе-разделительного трансформатора уменьшить в два раза его вес и в 1,5 раза повысить КПД преобразователя.

5. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено:

- что существенное влияние на снижение допустимого момента в ЭП СММ с групповым питанием (до 14-И 8%) оказывает падение напряжения в сети, ПЧ и соединительном кабеле. Высшие гармоники приводят к снижению момента до 6%;

- замена электромашинных ПЧ на полупроводниковые позволяет повысить среднецикловые КПД на 20-ь30%, а коэффициент мощности на 25-И0%.

6. Предложенные в работе математические модели машин СММ, учитывающие параметрические возмущения, связанные с непостоянством передаточного числа и радиуса приведения, имеют универсальный характер и рекомендуются к использованию при исследовании динамических режимов широкого класса машин с аналогичными передаточными механизмами.

7. Установлено, что в машинах СММ при параметрических возмущениях связанных с погрешностями передач резонансные явления имеют место только на главном резонансе и в области параметров у >1,5 возможна их линеаризация с ошибками в определении резонансных амплитуд не превышающих 15%. В машинах с переменным радиусом приведения уравнения движения существенно нелинейны. Поэтому получение достоверной информации о количественных характеристиках и важных физических свойствах исследуемых объектов достигается при численном решении исходных нелинейных уравнений на ЭВМ.

8. Наличие зазоров в кинематической цепи изменяет характер параметрических колебаний, смещает их в сторону меньших частот, ограничивая амплитуды колебаний и способствует развитию субгармонического резонанса. Использование метода гармонической линеаризации не дает высокой точности расчетов колебательных нагрузок (не более 60% в сторону их завышения), что связано со спецификой параметрического возмущения, действие которого прекращается при движении системы в зазоре.

9. Работа машин СММ с возвратно-поступательным характером движения в резонансном режиме позволяет снизить установленную мощность двигателя. В нерегулируемом ЭП резонансный режим обеспечивается за счет циклического характера параметрических возмущений и выбора параметров механической части, обеспечивающих собственную частоту колебаний близкую частоте возмущений, а ограничение амплитуд колебаний до допустимого уровня вибробезопасности за счет реализации демпфирующих свойств ЭП.

10. Разработан энергетический метод синтеза параметров ЭП с упругой механической связью, на основании которого получены аналитические соотношения для определения оптимальных значений обобщенных параметров уэм опт> Tu опт и ТЭОпт> обеспечивающие минимум колебательных нагрузок при действии внешних возмущений на валах двигателя и механизма, а также параметрических возмущениях. На базе энергетического метода разработана инженерная методика поэтапной оптимизации для определения сочетаний параметров, обеспечивающих минимум колебательности.

11. Результаты выполненных теоретических положений и технических решений по созданию ЭП СММ на основе предложенной концепции подтверждены опытно-промышленным и промышленным внедрением.

Основные публикации, отражающие содержание диссертации:

Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Присмотров Н.И., Теличко Л.Я. Демпфирующая способность автоматизированного электропривода с упругой механической связью // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т, 1974. - Вып. 182. - С. 110-112.

2. Присмотров Н.И. Параметрический резонанс в редукторном электроприводе с упругой механической связью // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т, 1975. -Вып. 220. - С. 46-50.

3. Присмотров Н.И. Оптимизация динамики редукторных электроприводов постоянного тока по критерию минимума колебательных нагрузок передач // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т, 1975. - Вып. 223. - С. 46-54.

4. Ключев В.И., Терехов В.М., Горнов А.О., Присмотров Н.И. и др. Состояние и перспективы развития теории электромеханических систем с упругими связями // Электричество. - 1976. - №5. - С. 27-34.

5. Присмотров Н.И. Субгармонический резонанс в редукторном электроприводе // Изв. вузов СССР. Электромеханика. - 1980. - №4. - С. 414-419.

6. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C., Клабуков А.Г. Энергетический метод синтеза параметров электропривода с упругой механической связью // Изв. вузов СССР. Электромеханика. - 1983. №4. - С. 71-77.

7. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C., Шалагинов В.М., Леонтьев H.A. Система управления электроприводом степени подвижности манипулятора на основе микропроцессора // Электропривод промышленных установок, роботов и манипуляторов : Межвуз. сб. тр. - М.: / Моск. энерг. ин-т, 1984. №30. - С. 112-115.

8. Присмотров Н.И., Ларионов В.Н. Электропривод ручного электроинструмента по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель // Вестник Чувашского ун-та, 2005. №2. - С. 181-189.

9. Присмотров Н.И. Электромеханические исполнительные устройства средств малой механизации // Изд-во "Новые технологии". Мехатроника, автоматизация, управление. - 2006. №6. - С. 23-29.

Статьи, опубликованные в других изданиях

10. Ключев В.И., Терехов В.М., Горнов А.О., Присмотров Н.И., Борцов Ю.А., Путов В.В., Бургин Б.Ш., Теличко Л.Я. Состояние и перспективы развития теории электромеханических систем с упругими связями // Тез. докл. VII Всесоюзн. конф. по автоматизированному электроприводу. - М: Информэлек-тро, 1975.-С. 4-7.

11. Присмотров Н.И. Исследование параметрического резонанса в редук-торных электроприводах инерционных механизмов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук // Моск. энерг. ин-т, М.: 1975. — 137с.

12. Ключев В.И., Терехов В.М., Горнов А.О., Присмотров Н.И. и др. Состояние и перспективы развития теории электромеханических систем с упругими связями // В кн.: Автоматизированный электропривод. - М.: Энергия, 1980. -С. 5-12.

13.Присмотров Н.И., Хорошавин B.C. Энергетический метод синтеза параметров электропривода с упругой механической связью // Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. Автоматизированный электропривод прокатных станов. -Свердловск, 1981.-С. 14-15.

14. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C. Использование энергетического метода для оптимизации параметров редукторных электроприводов по критерию получения минимальной колебательности в установившихся динамических режимах // В кн. Электрооборудование промышленных предприятий / Чуваш. ун-т. - Чебоксары, 1982. - Вып. 10. - С. 58-66.

15. Присмотров Н.И., Фокин С.М., Охапкин С.И. Расчет инвертора с параллельно-токовой коммутацией // Управление и обработка информации: Сб. науч. трудов ВятГТУ. Вып. 3. - Киров, 1998. - С. 142-146.

16. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Присмотрова E.H. Методика расчета тиристорных преобразователей частоты для систем ПЧ-АД промышленного ручного электроинструмента // Вестник Вятского науч. центр. Верхне-Волж. отел. Акад. технологич. наук РФ. Вып.1/98. - Киров,1998. - С. 123-129.

17. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Присмотрова E.H. Экспериментальное определение параметров трехфазных асинхронных двигателей // Управление и обработка информации: Сб. науч. трудов ВятГТУ. Вып. 3. - Киров, 1998. -С. 135-141.

18. Присмотров Н.И., Фокин С.М., Охапкин С.И. Расчет инвертора с параллельно-токовой коммутацией // Управление и обработка информации: Сб. науч. трудов ВятГТУ. Вып. 3. - Киров, 1998. - С. 142-146.

19. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Присмотрова E.H. Методика расчета тиристорных преобразователей частоты для систем ПЧ-АД промышленного ручного электроинструмента // Вестник Вятского науч. центр. Верхне-Волж. отел. Акад. технологич. наук РФ. Вып.1/98. - Киров,1998. - С. 123-129.

20. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Охапкин С.И., Присмотрова E.H. Однофазно-трехфазный преобразователь частоты // Вестник Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Вып. 1(6)/99. - Нижний Новгород, 2000. - С. 99105.

21. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Пировских E.H. Статические преобразователи для асинхронного электропривода повышенной частоты // Деп. ВИНИТИ 15.03.00 №663800. - 12с.

22. Пировских E.H., Охапкин С.И., Присмотров Н.И. Энергетическая эффективность и качество энергопотребления системы ПЧ-АД с высокоскоростными АД // Управление и обработка информации: Сб. науч. трудов ВятГТУ. -Киров, 2000. - Вып. 4. - С. 147-158.

23. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C., Пировских E.H. Электропривод промышленного ручного инструмента // В кн.: Труды III Международной (XIV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу "АЭП-2001" (Нижний Новгород, 12-14 сентября 2001) / Нижний Новгород, 2001. - С. 178-179.

24. Присмотров Н.И., Корякин С.А., Охапкин С.И., Пировских E.H. Разработка и исследование электроприводов по системе ПЧ-АД средств малой механизации // Вестник Вятского науч. центр. Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Вып. 1(3). - Киров, 2002. - С. 85-89.

25. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Пировских E.H., Черемисинов Ю.П. Групповые и индивидуальные электроприводы средств малой механизации // Вестник Национального техн. ун-та "Харьковский политех, ин-т". Серия "Электротехника, электроника и электропривод". Вып.10, т.2. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. — Харьков, 2003. — С. 457-458.

26. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C., Пировских E.H. Энергетический метод выбора параметров электропривода с упругой механической связью // Вестник Национального техн. ун-та "Харьковский политех, ин-т". Серия "Электротехника, электроника и электропривод". Вып.10, т.2. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. - Харьков, 2003. - С. 497-498.

27. Присмотров Н.И., Пировских E.H. Требования к параметрам и характеристикам высокочастотных асинхронных двигателей группового и индивидуального привода со статическими преобразователями частоты // Вестник Вятского научн. центр. Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Вып. 1(4). -Киров, 2003.-С. 62-64.

28. Пировских E.H., Присмотров Н.И. Оптимизация электромеханических модулей средств малой механизации // Вестник Вятского научн. центр. Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Вып. 1(4). - Киров, 2003. - С. 64-69.

29. Пировских E.H., Присмотрова JI.K., Присмотров Н.И. Оптимальное проектирование высокочастотных асинхронных двигателей частотно-регулируемых приводов // Вестник Вятского научн. центр. Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Вып. 1(4). - Киров, 2003. - С. 69-75.

30. Присмотров Н.И., Ишутинов Д.В., Охапкин С.И., Хорошавин B.C. Энергосбережение при применении автоматических компенсирующих уст-

ройств на предприятиях лесного комплекса // В кн.: Труды V Международного симпозиума "ЭЛМАШ-2004" МА "Интерэлектромаш". Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования в 2-х т. Том 2. (Москва, 11-15 октября 2004) / Москва, 2004. - С. 145-148.

31. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Хорошавин B.C. Учет влияния отклонения параметров коммутирующих цепей на выходные характеристики преобразователей частоты // Вестник Вятского науч. центр. Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Вып. 1(5). - Киров, 2004. - С. 99-102.

32. Пировских E.H., Присмотров Н.И., Хорошавин B.C. Оптимизация параметров электропривода с упругой механической связью на основе энергетического метода // В кн.: Труды IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу "Автоматизированный электроприводов XXI веке: пути развития". Часть 1. (Магнитогорск, 14-17 сентября 2004) / Магнитогорск, 2004. - С. 226-228.

33. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Пировских E.H., Корякин С.А. Электроприводы средств малой механизации // В кн.: Труды IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу "Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития". Часть 2. (Магнитогорск, 14-17 сентября 2004) / Магнитогорск, 2004. - С. 145-147.

34. Присмотров Н.И., Пировских Е Н., Охапкин С.И. Динамические режимы электромеханических систем при параметрических возмущениях // Меж-вуз. сб. науч. тр "Оптимизация режимов работы электромеханических систем" - Красноярск, 2006. - С. 225-232.

35. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Пировских E.H., Хорошавин B.C. Электроприводы машин средств малой механизации на базе специализированных полупроводниковых преобразователей частоты / Межвуз. сб науч. тр. "Электрические системы и комплексы" - Магнитогорск, МГТУ им. Г.И. Носова, 2006.-С. 114-122.

36. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Пировских E.H., Хорошавин B.C. Групповые и индивидуальные электроприводы средств малой механизации по системе ПЧ-АД на основе специализированных преобразователей частоты // Вестник Вятского науч. центр. Верхне-Волж. отд. Акад технологич. наук РФ. Вып. 1(5). - Киров, 2005. - С. 117-121.

Авторские свидетельства

37. А. с. СССР №1198723, МКИ Н02 Р 5/06. Электропривод постоянного тока / Н.И. Присмотров, О.Н. Рублева, B.C. Хорошавин. Опубл. 15.12.85 в Б.И. №46.

38. А. с. СССР №1458960, МКИ Н02 Р 5/06. Электропривод постоянного тока / B.C. Хорошавин, B.C. Грудинин, Н.И. Присмотров, В.М. Шалагинов, O.A. Бабинцева. Опубл. 15.02.89 в Б.И. №6.

39. А. с. СССР №1394385, МКИ Н02 Р 5/06. Электропривод постоянного тока / B.C. Хорошавин, Н.И. Присмотров. Опубл. 07.05.89 в Б.И. №17.

40. А. с. СССР №1603341, МКИ G05 В 13/02. Устройство для определения экстремума / B.C. Хорошавин, Н.И. Присмотров, B.C. Грудинин, С.М. Фокин. Опубл. 30.10.90 в Б.И. №40.

41. А. с. СССР №1938736, МКИ G01 R 21/06. Способ измерения реактивной мощности трехфазной сети переменного тока и устройство для его осуществления / Н.И. Присмотров, А.П. Протасов и др. Опубл. 15.12.95 в Б.И. №46.

Подписано в печать 29.01.07. Формат 60 х 84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 110 экз Заказ 56.

Нижегородский государственный технический университет Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ РЕДУКТОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МАШИН СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ НА МИНИМУМ МАССЫ.

1.1. Технические требования к машинам и электрооборудованию средств малой механизации.

1.2. Оценка электромеханических модулей по минимуму массы.

1.3. Оценка электромеханических модулей по быстродействию.

1.4. Проектирование асинхронных двигателей средств малой механизации по критерию минимума массы.

1.4.1. Обоснование типа двигателя для применения в приводах средств малой механизации.

1.4.2. Разработка программы расчета на ЭВМ модели высокочастотных асинхронных двигателей.

1.4.3. Доказательство адекватности математической модели асинхронного двигателя объекту.

1.4.4. Особенности проектирования асинхронных двигателей для электропривода с групповым и индивидуальным питанием средств малой механизации.

ГЛАВА 2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГРУППОВОГО И ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПИТАНИЯ.

2.1. Требования к преобразователям частоты электроприводов группового и индивидуального питания средств малой механизации.

2.2. Обзор современного рынка преобразователей частоты.

2.3. Выбор рациональных схем полупроводниковых преобразователей частоты

-32.4. Методы расчета и оптимизации параметров элементов коммутирующих контуров тиристорных преобразователей частоты.

2.4.1. Общие особенности расчета коммутирующих контуров.

2.4.2. Методика расчета и оптимизации коммутирующих контуров.

2.4.3. Методика учета влияния отклонения параметров коммутирующих цепей на коммутационную способность инвертора.

2.4.4. Инженерная методика расчета параметров основных элементов тиристорных автономных инверторов.

ГЛАВА 3. СИСТЕМЫ ГРУППОВОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

3.1. Структура систем группового питания электропривода средств малой механизации с полупроводниковыми преобразователями частоты.

3.2. Математическое описание процессов электромеханического преобразования энергии в асинхронном двигателе.

3.3. Гармонический состав момента асинхронного двигателя при несинусоидальном токе.

3.4. Анализ гармонического состава выходного напряжения преобразователей частоты.

3.5. Экспериментальные исследования электромеханических и энергетических показателей электроприводов средств малой механизации с полупроводниковыми преобразователями частоты.

3.5.1. Экспериментальная установка исследования электропривода.

3.5.2. Спектральный анализ напряжения и то%на выходе преобразователя частоты.

3.5.3. Электромеханические свойства асинхронного двигателя при питании от полупроводниковых преобразователей частоты.

-43.5.4. Энергетическая эффективность и качество энергопотребления при питании асинхронных двигателей от полупроводниковых преобразователей частоты в электроприводах группового питания.

3.6. Преобразователь частоты со стабилизацией выходного напряжения для систем электроприводов с групповым питанием средств малой механизации.

ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЧАСТОТНО

РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ.

4.1. Разомкнутые системы частотно-токового регулирования.

4.2. Системы частотного регулирования.

4.3. Системы частотного регулирования с IR-компенсацией.

4.4. Системы ограничения статорного тока и момента асинхронного двигателя в режимах пуска и стопорения.

4.4.1. Стабилизация тока статора асинхронного двигателя при воздействии на канал регулирования напряжения.

4.4.2. Стабилизация тока статора асинхронного двигателя при воздействии на частоту и напряжение.

4.5. Регулирование напряжения в автономных инверторах индивидуальных приводов средств малой механизации.

ГЛАВА 5. КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ МАШИН СРЕДСТВ

МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ.

5.1. Расчетные схемы электромеханических систем средств малой механизации

5.1.1. Расчетные схемы машин СММ с вращательным движением рабочего органа.

5.1.2. Расчетные схемы машин СММ с поступательным движением рабочего органа.

ГЛАВА 6. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

МАШИН СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ.

6.1. Особенности параметрического резонанса в электроприводе.

6.2. Влияние естественного механического демпфирования на развитие параметрических колебаний в различных резонансных зонах.

6.3. Линеаризация уравнений движения механических систем СММ при параметрических возмущениях.

6.4. Влияние демпфирующей способности электропривода на параметрические колебания.

6.4.1. Уравнения динамических механических характеристик электропривода.

6.4.2. Динамически режимы электропривода машин средств малой механизации при параметрических возмущениях.

6.4.3. Анализ динамических нагрузок в электроприводе машин средств малой механизации с вращательным движением рабочего органа.

6.5. Влияние зазоров кинематической цепи на установившиеся режимы параметрических колебаний.

6.5.1. Особенности развития колебаний в различных резонансных зонах.

6.5.2. Метод гармонической линеаризации и его возможности при исследовании параметрических колебаний.

6.5.3. Оптимизация систем электропривода с зазорами в кинематической цепи по критерию минимальной колебательности.

ГЛАВА 7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД СИНТЕЗА ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С УПРУГОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ

СВЯЗЬЮ.

7.1. Косвенные оценки оптимизации систем электропривода.

-67.2. Энергетический метод синтеза параметров электропривода с упругой механической связью.

7.3. Оптимизация параметров электропривода с упругой механической связью при внешних и параметрических возмущениях.

7.3.1. Оптимизация параметров электропривода при возмущениях на валу двигателя.

7.3.2. Оптимизация параметров электропривода при возмущениях на валу механизма.

7.3.3. Оптимизация параметров электропривода при параметрических возмущениях.

ГЛАВА 8. ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МАШИН СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ, ИХ ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕРЫ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ.

8.1. Исследования установившихся и переходных режимов электропривода электропилы ЭПЧ-3.

8.2. Исследования динамических режимов электропривода трамбовки с упругим элементом в кинематической цепи.

8.3. Примеры опытно-промышленного внедрения электроприводов по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель средств малой механизации.

8.3.1. Электроприводы группового питания электропил ЭПЧ-3,0 на базе преобразователя ПЧ1-23-10-230-400 УХЛ1.

8.3.2. Электроприводы группового питания на базе многоцелевого преобразователя ПЧ1-112-15-220-50, 100, 200, 400 УХЛ1.

8.3.3. Электроприводы группового питания на базе преобразователей ПЧ1-21-2,2-36, 42-200 УХЛ1 и ПЧ1-11-1,5-36, 42-200 УХЛ1.

-78.3.4. Электроприводы группового питания на базе преобразователей ПЧ1-11-2,2-36,42-200 УХЛ1 со стабилизацией выходного напряжения.

8.3.5. Электроприводы группового питания линий обработки кромок древесно-стружечных плит в мебельном производстве на базе ПЧ1-23-35-220-100 У2.

8.3.6. Электроприводы с индивидуальным питанием электропил ЭПЧ-3,0 на базе регулируемого транзисторного преобразователя частоты ПЧ2-12-3,0-220-400 УХЛ1.

8.3.6. Регулируемые электроприводы по системе преобразователь частоты

- асинхронный двигатель.

Средства малой механизации (СММ) находят широкое разнообразное применение в различных отраслях промышленности, строительства, сельского хозяйства и сферах коммунального хозяйства и быта. К СММ относятся [13] ручные и переносные машины (механизированный инструмент).

Ручные и переносные машины оснащаются в основном электрическим и пневматическим приводом, а машины повышенной мобильности и автономности для сельского хозяйства, лесной промышленности, сфер коммунального хозяйства и быта - приводом от двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время очевидные преимущества электропривода (легкость регулирования, простота монтажа и эксплуатации, отсутствие трубопроводов и аккумуляторов энергии, хорошие энергетические характеристики (КПД электроинструмента в 6^-8 раз выше КПД пневмоинструмента) - определили четкую тенденцию использования в качестве привода СММ электромеханических исполнительных устройств [13,125, 129, 136].

Ручные и переносные машины можно разделить на индивидуальные и промышленные. Индивидуальные ручные и переносные машины, в основном, используются в быту и характеризуются низкой степенью загруженности. Высокая степень загруженность и параллельная работа группы устройств на нескольких рабочих местах одновременно характерна для промышленных ручных и переносных машин, применяемых в серийном промышленном производстве.

В индивидуальных СММ в подавляющем большинстве используется электрический привод. Для промышленных СММ характерно в той или иной степени применение электро- и пневмопривода.

Повышение производительности труда в технологических процессах, использующих СММ, достигаются за счет минимизации массы машин при допустимом уровне шума и обеспечении вибробезопасности, за счет ограничения колебательных нагрузок и использования пассивной виброизоляции.

Анализ ручных и переносных машин СММ, проведенный в ВятГУ на кафедре ЭП и АПУ, показал, что основную долю их веса определяет масса электромеханического модуля (ЭМ), включающего в себя электродвигатель и редуктор. Поэтому наиболее рациональный путь снижения веса машины и ее вибробезопасности - оптимизация ЭМ по критерию минимума массы при удовлетворительной энергетике и реализации демпфирующих свойств средствами электропривода (ЭП).

Достижение минимальной массы ЭМ обеспечивается увеличением передаточного числа редуктора при применении высокоскоростных двигателей [78, 129, 131, 136].

Для индивидуальных СММ наиболее целесообразное решение - использование коллекторных электродвигателей, позволяющих получить повышенную частоту вращения при прямом включении в сеть без дополнительных ступеней преобразования энергии.

Альтернативный вариант коллекторному двигателю - асинхронный двигатель (АД) повышенной частоты, который в 1,5-г2 раза легче, в 2,5-й раза дешевле, имеет в 3 раза больший показатель надежности, в l,5-f-l,8 раза больший КПД [65, 129, 135] и существенно меньший уровень шума в сравнении с коллекторными двигателями.

Однако применение высокоскоростных АД требует наличия дополнительных устройств - преобразователей частоты (ПЧ), стоимость которых в индивидуальном ЭП в 6-г8 раз превышает стоимость АД [81, 82, 136].

При промышленном применении СММ, как правило, ПЧ является общим источником питания группы электроинструментов. В ряде отраслей, например в строительстве, один и тот же ПЧ можно использовать для питания электроинструментов различного назначения - штукатурно-затирочные, шлифовальные, отрезные, сверлильные машины, вибраторы, ножницы, электропилы. В этих случаях разница в стоимости АД и коллекторных двигателей позволяет не только компенсировать затраты на установку ПЧ, но и снизить общую стоймость промышленных СММ. За счет более высокого КПД, надежности и уменьшения затрат на техобслуживание достигается экономически оправданное применение электропривода СММ с полупроводниками ПЧ. Методика обоснования экономически оправданного применения ЭП с полупроводниковыми ПЧ СММ изложена в [73].

Второй важной предпосылкой применения системы ЭП с АД в приводах СММ является наличие у предприятий и организаций достаточно большего количества СММ с высокоскоростными АД, невостребованными в связи с отсутствием на рынке надежных с приемлемой стоимостью ПЧ, адаптированных к условиям работы в системах промышленных СММ.

Несмотря на широкое предложение полупроводниковых ПЧ зарубежными и отечественными фирмами установлено, что они не соответствуют полностью предъявляемым требованиям по стоимости, функциональным возможностям, климатическому исполнению и степени защиты для ЭП СММ с групповым питанием.

Зарубежные фирмы: BOSH, KRESS, МЕТАВ, AGE, De WALT, STIHL (Германия); HITAHCI MAKITA (Япония); PARTNER (США); SKIL (Голландия); BLACK DECKER (Англия); HUSQVARNA (Швеция); REBIK (Канада), в силу очевидных преимуществ своей продукции по качеству, надежности, эстетическому внешнему виду и высоких эргономических свойств, практически вытеснили с внутреннего рынка отечественных производителей индивидуальных СММ с ЭП от универсальных коллекторных двигателей и занимают на нем доминирующее положение.

Однако рынок промышленных СММ с ЭП на основе высокоскоростных АД в настоящее время не подвергся существенной экспансии со стороны зарубежных производителей. Проблемы сохранения рынка промышленных СММ для отечественных производителей требуют решения актуальных задач, направленных на создание конкурентоспособной продукции, отвечающей современному уровню научно-технического прогресса. Создание конкурентоспособных машин промышленных СММ с высокими эксплуатационно-техническими и энергетическими характеристиками достижимо при реализации их ЭП на основе высокочастотных АД и полупроводниковых ПЧ на современной элементной базе.

Для решения проблем, связанных с созданием отечественных конкурентоспособных промышленных машин СММ с полупроводниковыми ПЧ, в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

- разработаны технические требования к машинам и электрооборудованию СММ [72, 73, 81,121, 129, 135];

- разработаны методики оптимизации электромеханических модулей ре-дукторных ЭП СММ и программы оптимизационного расчета высокочастотных АД на минимум массы [81, 82, 135];

- создание объектноориентированных полупроводниковых ПЧ, адаптированных к условиям работы в ЭП СММ [67, 72, 81, 82, 104, 110, 111, 118, 119, 121, 124, 126, 132];

- анализ энергетической эффективности качества энергопотребления и эксплуатационно-технических характеристик ЭП СММ при групповом питании от полупроводниковых ПЧ [72, 83,100, 111, 114, 120, 122, 131, 138, 139];

- исследование динамических режимов ЭП СММ с упругими механическими связями, зазорами в кинематической цепи при параметрических возмущениях, обусловленных погрешностями передач, наличием эксцентриковых и кривошипных механизмов, а также проведение анализа влияния естественного механического демпфирования и демпфирующих свойств ЭП на колебательные нагрузки в зонах гармонического, главного и субгармонического резонанса [89, 90, 92, 94];

- разработка методов синтеза параметров электропривода с упругой механической связью при внешних и параметрических возмущениях и оптимизации их режимов работы по критерию минимума колебательности [93, 100, 101, 127, 134];

-12- создание, экспериментальное исследование и опытно-промышленное внедрение серий ПЧ и на их основе систем ЭП группового и индивидуального питания промышленных СММ [72, 83, 110, 111, 114, 120, 122, 131, 138, 139].

При создании и исследовании электромеханических систем ЭП СММ группового и индивидуального питания с полупроводниковым ПЧ автор опирался на труды ведущих отечественных и зарубежных ученых: Боголюбова И.Н., Митропольского Ю.А., Волкова Д.П., Ден-Гартог, Каудерер Г., Пановко Я.Г., Ривина Е.И., Ковача К.П., Раца И., Уайта Д., Вудсона Г., Бедфорда Б., Хофта Р., Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.Н., Сандлера А.С., Сарбатова Р.С., Кудрявцева А.В., Гусяцкого Ю.М., Ключева В.И., Терехова В.М., Беспалова В.Я., Ильинского Н.Ф., Копылова И.П., Бернштейна А.Я., Эпштейна И.И., Булгакова А.А., Козярук А.Е., Сабинина Ю.А., Грузова В.Л., Глазенко Т.А., Аракеляна А.А., Афанасьева А.А., Поздеева А.Д., Хватова С.В., Титова В.Г., Борцова Ю.А., Путова В.В., Соколовского Г.Г., Теличко Л.Я., Усынина Ю.С. и многогранные труды ученых и инженеров России и стран СНГ: Московского энергетического института, Харьковского электромеханического завода, ВНИИ электропривода, г. С.-Петербурга, г. Киева, г. Одессы, г. Екатеринбурга, г. Челябинска, г. Нижнего Новгорода, г. Чебоксары, г. Новосибирска и г. Новочеркасска, имеющих научные школы по проблемам преобразовательной техники, электропривода переменного тока и исследованию электромеханических систем с упругими механическими связями.

В разделе приложений диссертационной работы представлены акты внедрения и отзывы предприятий, подтверждающие актуальность работы, а также хорошие эксплуатационные характеристики, надежность, удобство эксплуатации ЭП СММ с полупроводниковыми ПЧ.

ВЫВОДЫ

1. Моделирование электроприводов электропилы ЭПЧ-3 и электротрамбовки ПЭ-4502А с вращательным и поступательным движением рабочих органов, а также экспериментальные исследования автора аналогичных механизмов, подверженным внутренним параметрическим возмущениям, подтверждают основные теоретические положения и практические рекомендации работы. Реализация демпфирующей способности ЭП ЭПЧ-3 обеспечила снижение динамических резонансных нагрузок при пуске в 2,5 раза и торможении в 1,5 раза.

2. Резонансный режим работы машин СММ с возвратно-поступательным движением рабочих органов позволяет повысить их производительность при одновременном снижении энергозатрат и установленной мощности двигателя. Так работа вблизи резонансного режима позволит повысить усилие в трамбующем башмаке на 15% при снижении момента двигателя на 25%

3. Транзисторный вариант реализации адаптированных ПЧ для ЭП СММ с групповым и индивидуальным питанием обеспечивает минимум их массога-баритных показателей и стоимости при высоких эксплуатационно-технических характеристиках.

4. Основной путь повышения ремонтопригодности и надежности ПЧ -применение современной элементной базы с высокой степенью интеграции и конструкции ПЧ, обеспечивающей свободный доступ к силовым элементам и элементам на печатных платах.

5. Опыт эксплуатации в различных отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйства подтверждает высокие технические характеристики, надежность и удобство эксплуатации электроприводов СММ на базе адаптированных ПЧ ВятГУ, а, следовательно, и правильность принятых теоретических положений и схемотехнических решений.

-282-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе изложены результаты теоретических, экспериментальных исследований и опытно-промышленного внедрения электроприводов систем с полупроводниковыми ПЧ промышленных средств малой механизации с высокими эксплуатационно-техническими и энергетическими характеристиками, направленных на решение проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение, создание отечественной конкурентоспособной продукции, отвечающей современному уровню научно-технического прогресса. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:

- анализа особенностей эксплуатации, режимов работы и состояния ЭП машин СММ, разработки технических требований и концепции выбора технической базы реализации ЭП машин промышленных СММ;

- разработки научно обоснованных рекомендаций по определению передаточного числа редуктора и скорости двигателей, программы оптимизационного расчета высокочастотных АД с целью минимизации массогабаритных показателей машин СММ;

- создания объектноориентрованных ПЧ, адаптированных к условиям работы в ЭП СММ, методик расчета и выбора их параметров;

- теоретических и экспериментальных исследований эксплуатационно-технических и энергетических характеристик ЭП машин СММ с групповым и индивидуальным питанием;

- исследований влияния механического демпфирования и демпфирующих свойств ЭП на колебательные нагрузки в зонах гармонического, главного и субгармонического резонансов машин СММ с упругими механическими связями и зазорами в кинематической цеп при параметрических возмущениях;

- разработки методов синтеза параметров ЭП с упругой механической связью при внешних и параметрических возмущениях и оптимизации их режимов работы по критерию минимума колебательных нагрузок.

На основании полученных теоретических положений комплексно решена проблема создания многочисленной группы промышленных машин СММ с полупроводниковыми ПЧ с учетом особенностей выбора и проектирования основных компонентов - двигателя, редуктора, ПЧ и системы управления.

Материалы работы позволяют сформулировать следующие основные выводы и рекомендации:

1. Полученные в работе научно-обоснованные предложения по выбору передаточного числа для ЭП с различными типами редукторов и электродвигателей, а также разработанная программа оптимального проектирования высокочастотных АД (100ч-400Гц), обеспечивают проектирование машин промышленных СММ с полупроводниковыми ПЧ с минимальными массогабаритными показателями.

2. Разработаны объектноориентированные полупроводниковые ПЧ, которые в отличие от предлагаемых на рынке зарубежными и отечественными производителями, адаптированы к условиям работы в качестве источников группового питания ЭП СММ. Преобразователи выполняются в климатическом исполнении УХЛ1 со степенями защиты 1Р44 и 1Р65 с возможностью питания от однофазной и трехфазной сети. Дополнительно включают в свой состав устройства коммутации нагрузки на выходе ПЧ и подключения к сети, согласую-ще-разделительный трансформатор в ЭП машин III класса защиты и обеспечивают реализацию режимов:

- временного разделения подключения нагрузки;

- блокировки пуска ПЧ с подключенной нагрузкой;

- блокировки работы ПЧ в режиме холостого хода.

3. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено:

- замена электромашинных ПЧ на полупроводниковые позволяет повысить среднецикловый КПД на 20-г30%, а коэффициент мощности - на 25-й0%;

-284- в ЭП СММ с групповым питанием от ПЧ с АИН высшие гармоники приводят к снижению допустимого момента АД до 6%, а более существенное влияние на снижение момента до 14-И 8% оказывает падение напряжения в сети, ПЧ и соединительном кабеле. Для улучшения эксплуатационно-технических характеристик ЭП разработаны ПЧ - источники группового питания со стабилизацией выходного напряжения.

4. Машины СММ при наличии в кинематической цепи погрешностей передач, эксцентриковых и кривошипных механизмов подвержены внутренним параметрическим возмущениям, что предопределяет резонансные явления в зонах гармонического, главного и субгармонического резонансов. Установлено, что при возмущениях, связанных с погрешностями передач и демпфировании д >0,1, резонансные явления имеют место только на главном резонансе. В области параметров />1,5 возможна линеаризация таких систем с ошибками в определении резонансных амплитуд колебаний не более 15%.

В машинах СММ с эксцентриковыми, кривошипными механизмами и зазорами в кинематической цепи, в силу их существенной нелинейности, получение достоверной информации о количественных характеристиках и важных физических свойствах исследуемых объектов (субгармонический резонанс, биения) достигается при численном решении исходных нелинейных уравнений на ЭВМ.

5. Установлено, что при заданном соотношении моментов инерции у демпфирующий эффект ЭП однозначно определяется отношением квадратов частот недемпфированного механического 0.\2 и электромеханического 0.эм=\/у1тяТм резонансов. Получены обобщенные зависимости

Pi2Monr=f (уэм) и Тм=/(уэм) для фиксированных у, позволяющие проводить анализ и оптимизацию ЭМС по минимуму колебательных нагрузок при параметрических возмущениях.

-2856. Наличие зазоров изменяет характер параметрических колебаний, затягивает их в сторону меньших частот, ограничивает амплитуды колебаний и способствует развитию субгармонического резонанса.

7. Разработан энергетический метод синтеза параметров ЭП с упругой механической связью, на основании которого получены аналитические соотношения для определения оптимального значения обобщенных параметров Уэм, Тм.опт и Тэ.опт, обеспечивающих максимальную демпфирующую способность при действии внешних возмущений на валах двигателя и механизма, а также параметрических возмущениях. На базе энергетического метода разработана инженерная методика поэтапной оптимизации для определения сочетаний параметров, обеспечивающих минимальную колебательность.

8. Установлено, что в машинах с возвратно-поступательным движением РО с эксцентриковыми, кривошипными механизмами и упругими элементам в кинематической цепи в резонансном режиме работы ЭП достигается снижение энергозатрат, установленной мощности двигателя и его перегрузочной способности за счет использования потенциальной энергии упругих элементов, обеспечивающих реализацию дополнительных усилий.

9. Изложенные в работе научно-обоснованные технические решения позволяют комплексно решать проблему создания ЭП многочисленной группы машин промышленных СММ с полупроводниковыми ПЧ с учетом особенностей проектирования и выбора основных компонентов двигателя, редуктора, ПЧ и системы управления. Внедрено 84 групповых и индивидуальных ЭП СММ с полупроводниковыми ПЧ на предприятиях различных отраслей промышленности, строительной индустрии, сельского и коммунального хозяйства, сферы быта.

10. Результаты выполненных теоретических положений и технических решений по созданию ЭП СММ на основе предложенной концепции их реализации на основе высокочастотных АД с полупроводниковыми преобразователями частоты подтверждены опытно-промышленным и промышленным внедрением.

1. Аветисян Д.А. Основы автоматизированного проектирования электромеханических преобразователей: Учебн. пособие для вузов. -М: Высшая школа, 1988.-271 с.

2. Аракелян А.К., Афанасьев А.А. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод. В 2-х кн. М.: Энергоатомиздат, 1977. -Кн.1. Вентильные электрические машины - 509 с. - Кн. 2. Регулируемый электропривод с вентильным двигателем - 498 с.

3. Асинхронные двигатели серии А4: Справочник / Кравчик А.Э., Шлаф М.М. и др. М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с.

4. Андронов А.А., Витт А.А., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Наука, 1982.-915 с.

5. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. - 559 с.

6. Беспалов В.Я., Зверев К.Н. Импульсные перенапряжения в обмотках асинхронных двигателей при питании от ШИМ-преобразователя // Электромеханика. 1999. №9. - С. 56-59.

7. Бессонов А.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высш. шк., 1964.-750 с.

8. Ю.Березин И.С., Жидков И.П. Методы вычислений. Т.1. М.: Наука, 1966.-510 с.

9. П.Бедфорт Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов. Пер. с англ. / Под ред. Антика И.В. -М.: Энергия, 1969. 179 с.

10. Бернштейн А.Я., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев А.В. и др. Тиристор-ные преобразователи частоты в электроприводе. -М.: Энергия, 1980. 328 с.

11. Бойко В.Т и др. Механизированный инструмент, отделочные машины и вибраторы. М.: Машиностроение, 1993. - 19 с.

12. Н.Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. М.: Наука, 1974. - 504 с.

13. Судовые электроприводы. Справочник / Богословский А.П., Певз-нер Е.М. и др. / Т1. Д.: Судостроение, 1983. - 352 с.

14. Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. М.: Гостехиздат, 1956. - 600 с.

15. Борцов Ю.А., Соколовский Г.Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. С.-Пб.: Энергоатомиздат, 1992. - 288 с.

16. Борцов Ю.А., Соколовский Г.Г. Тиристорные системы электропривода с упругими связями. JL: Энергия, 1979. - 160 с.

17. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.; Наука, 1986.-544 с.

18. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. -М.: Энергоатомиздат, 1982. 216 с.

19. Ващенко А.П., Онищенко Г.Б. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. Сер. "Электропривод и автоматизация промышленных установок" (Итоги науки и техники). М.: ВИНИТИ, 1988. - 96 с.

20. Волков Д.П. Динамика и прочность одноковшевых экскаваторов. -М.: Машиностроение, 1965. 368 с.

21. Волков Д.П., Каминская Д.А. Динамика электромеханических систем экскаваторов. -М.: Машиностроение, 1971. -384 с.

22. Вульфсон И.И., Коловский М.З. Нелинейные задачи динамики машин. JL: Машиностроение, 1968. - 282 с.

23. Вуль Ю.А., Ключев В.И., Седаков JI.B. Наладка электроприводов экскаваторов. М.: Недра, 1975. - 312 с.

24. Геминтерн В.И., Каган Б.М. Методы оптимального проектирования. М.: Энергия, 1980. - 320 с.

25. Герман-Галкин С.Г. и др. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. JL: Энергоатомиздат, 1986. - 248 с.

26. Глазенко Т.А., Хрисанов В.И. Полупроводниковые системы асинхронного электропривода малой мощности. Л.: Энергоатомиздат, 1983. -176 с.

27. ЗЬГутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. - 356с.

28. Дацковский Д.Х. и др. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе // Электротехника. 1996. №10.-С. 18-28.

29. Ден-Гартог. Механические колебания. М.: Физматгиз, 1960. -325 с.-29034. Джюджи JI., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Теория, характеристики, применение. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 400 с.

30. Домбровский В.В., Зайчик В.М. Асинхронные машины: Теория, расчет, элементы проектирования. Л.: Энергоатомиздат, 1990.-345 с.

31. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. М.: Высшая школа, 1985. - 143 с.

32. Дроздов В.Н., Козярук А.Е., Сабинин Ю.А. и др. Цифровое управление многорежимными электроприводами // Электричество. 1985. №12. -С. 53-56.

33. Зайчик В.М. Применение линейного программирования при оптимизации расчета асинхронных машин // Электричество. 1979. №12. - С. 5356.

34. Зубчатые и червячные передачи / Под общ. ред. Колчина Н.И. Л.: Машиностроение, 1974. - 356 с.

35. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. М.: Энергия, 1980.-928 с.

36. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. - 184 с.

37. Казанский В.М., Сабинин Ю.А. и др. Анализ требований к электромеханическим модулям постоянного тока промышленных роботов // Электричество. 1983. №2. - С. 1-8.

38. Казовский Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 624 с.

39. Калашников Б.Е., Кривицкий С.О., Эпштейн И.И. Системы управления автономными инверторами. -М.: Энергия, 1974. 103 с.

40. Каминская Д.А. и др. Управление электроприводом с упругими связями//Электромеханика. 1974. №3.-С. 151-155.

41. Каминская Д.А. Условия несущественного влияния упругой связи на переходные процессы в электроприводе при изменении нагрузки // Горный журнал. 1975, №5. - С. 46-51.

42. Каудерер Г. Нелинейная механика. М.: И.Л., 1966. - 420 с.

43. Каноненко В.О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением. М.: Наука, 1964. - 254 с.

44. Ключев В.И. Параметрический резонанс в электроприводах механизмов поворота экскаваторов // Электричество. 1969. №12. - С. 11-16.

45. Ключев В.И. Анализ электромеханической связи при упругих колебаниях в электроприводе // Электричество. 1971. №9. - С. 47-51.

46. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. -М.: Энергия, 1971.-325 с.

47. Ключев В.И., Яковлев В.И. и др. Исследование электромеханических колебаний в электроприводе // В кн.: Автоматизированный электропривод в промышленности. Труды VI Всесоюзной науч.-техн. конф. по автома-тиз. электроприводу. М.: Энергия, 1974. - С. 46-49.

48. Ключев В.И., Терехов В.М., Горнов А.О., Присмотров Н.И., Борцов Ю.А., Путов В.В., Бургин Б.Ш., Теличко Л.Я. Состояние и перспективы развития теории электромеханических систем с упругими связями // Электричество. 1976. №5. - С. 27-34.

49. Ключев В.И., Терехов В.М., Горнов А.О., Присмотров Н.И. и др. Состояние и перспективы развития теории электромеханических систем с упругими связями // В кн.: Автоматизированный электропривод. М.: Энергия, 1980.-С. 5-12.

50. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985. -560 с.

51. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1998. -432 с.

52. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

53. Кобринский А.Е. Механизмы с упругими связями. М.: Наука, 1964.-390 с.

54. Колчев В.Е., Метельский В.П., Стульников В.И. Моделирование ти-ристорных электроприводов. К.: TexHika, 1980. 85 с.

55. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 744 с.

56. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. С.-Пб.: Энер-гоиздат, 1994. - 496 с.

57. Колебания в инженерном деле / Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. М.: Машиностроение , 1985. - 472 с.

58. Комплекс программ для автоматизации проектирования систем управления манипуляционных роботов / Под ред. Лакота Н.А. М.: МВТУ им. Баумана Н.Э., 1986. - 386 с.

59. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1986.-306 с.

60. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1987. - 248 с.

61. Козярук А.Е., Плахтина Е.Г. Вентильные преобразователи в судовых электромеханических системах. Л.: Судостроение, 1987. - 198 с.

62. Котенев Е.В., Охапкин С.И., Присмотров Н.И. Работа резонансного инвертора в предельных режимах // Управление и обработка информации: Сб. научн. трудов ВятГТУ. Киров, 1998. -Вып. 3. - С. 117-119.

63. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1970. - 720 с.

64. Кривицкий С.О., Эпштейн И.И. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. -М.: Энергия, 1970. 152 с.

65. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Л.: машиностроение, 1976. - 320 с.

66. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. -М.: Физматиздат, 1960. 193 с.

67. Пановко Я.Г., Губанов И.И. Устойчивость и колебания упругих систем. М.: Наука, 1979. 384 с.

68. Пальтов И.П. Качество процессов и синтез корректирующих устройств в нелинейных автоматических системах. М.: Наука, 1975. - 368 с.

69. Петров Б.А. Манипуляторы. Л.: Машиностроение, 1984. - 238 с.

70. Пинчук И.С. Переходные процессы в асинхронных электродвигателях при периодической нагрузке // Электричество. 1957. №9. - С. 42-54.

71. Пировских Е.Н., Охапкин С.И., Присмотров Н.И. Энергетическая эффективность и качество энергопотребления системы ПЧ-АД с высокоскоростными АД // Управление и обработка информации: Сб. научн. трудов ВятГТУ. Киров, 2000. - Вып. 4. - С. 147-158.

72. Пировских Е.Н., Присмотров Н.И. Оптимизация электромеханических модулей средств малой механизации // Вестник Вятского научного центра Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Киров, 2003. - Вып. 1 (4). - С. 64-69.

73. Пировских Е.Н., Присмотров Н.И., Охапкин С.И. Экспериментальное исследование энергетических характеристик системы ПЧ-АД // Тез. докл. науч.-техн. конф. Наука производство - технологии - экология / ВятГТУ -Киров, 2003.-С. 33-33.

74. Писаренко Г.С. Рассеяние энергии при механических колебаниях. -Изд. АН УССР, 1962.- 189 с.

75. Поздеев А.А. Механика приводов металлорежущих станков. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1988. - 170 с.

76. Поздеев А.А. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1998. - 172 с.

77. Попов Е.П. Прикладная теория процессов управления в нелинейных системах. М.: Наука, 1973.-584 с.

78. Присмотров Н.И., Теличко Л.Я. Демпфирующая способность автоматизированного электропривода с упругой механической связью // Труды ин-та. МЭИ, 1974.-Вып. 182. - С. 110-112.

79. Присмотров Н.И. Параметрический резонанс в редукторном электроприводе с упругой механической связью // Труды ин-та. МЭИ, 1975. -Вып. 220. - С. 46-50.

80. Присмотров Н.И. Оптимизация динамики редукторных электроприводов постоянного тока по критерию минимума колебательных нагрузок передач // Труды ин-та. МЭИ, 1975. - Вып. 223. - С. 49-54.

81. Присмотров Н.И. Исследование параметрического резонанса в редукторных электроприводах инерционных механизмов: Дис. канд. тех. наук -МЭИ, 1975.- 137 с.

82. Присмотров Н.И., Клабуков А.Г., Слепцов Г.А. Использование интегральных критериев для оптимизации электропривода с упругой механической связью // В кн. Электрооборудование промышленных предприятий / Чуваш. ун-т. Чебоксары, 1979. - Вып. 7. - С. 82-87.

83. Присмотров Н.И. Субгармонический резонанс в редукторном электроприводе // Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1980. - № 4. - С. 414-419.

84. Присмотров Н.И., Слепцов Г.А. Расчет мощности усилителя для управления двигателя электропривода по системе источник тока двигатель // Тез. докл. V Республиканской конф. развитие техн. наук в Киргизии. -Фрунзе, 1980.-С. 46-47.

85. Присмотров Н.И., Шалагинов В.М. Электропривод по системе источник тока двигатель для повторно-кратковременного режима работы // Тез. докл. V Республиканской конф. развитие техн. наук в Киргизии. -Фрунзе, 1980.-С. 48-49.

86. Присмотров Н.И., Шалагинов В.М. Электропривод повторно-кратковременного режима работы для автономных систем со свойствами управляемого источника момента / Политехи, ин-т Киров, 1980. - 12 с. -Деп. в ГОСИНТИ. 23.06.80, №141-80.

87. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C. Энергетический метод синтеза параметров электропривода с упругой механической связью // Тез. докл. Все-союзн. научно-техн. конф. Автоматизированный электропривод прокатных станов. Свердловск, 1981. - С. 14-15.

88. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C., Клабуков А.Г. Энергетический метод синтеза параметров электропривода с упругой механической связью // Изв. ВУЗов. Электромеханика. 1983. - № 4. - С. 71-77.

89. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Коковихин М.В. Система управления электроприводом сканирующего устройства / Политехи, ин-т Киров, 1983. - 13 с. - Деп. в Информэлектро, №299эт-Д82.

90. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C., Лалетин В.И., Иванцев В.В. Стабилизированный преобразователь напряжения для исполнительной системы манипуляционного робота / Политехи, ин-т Киров, 1984. - 10 с. - Деп. в Информэлектро, №351эт-Д83.

91. Присмотров Н.И. Теория электромеханических систем: Учебное пособие Горький: ГГУ, 1984. - 77 с.

92. Присмотров Н.И., Хорошавин B.C., Рублева О.Н. Электропривод с управлением по моменту для схвата манипуляторов // Электропривод и автоматизация производственных механизмов: Межвуз. сб. науч. тр. Чебоксары: Чувашский ун-т, 1986. - С. 49-55.

93. Присмотров Н.И., Баранов Ю.П. и др. Применение частотно-регулируемых приводов в технологическом оборудовании шинного производства И Тез. докл. к научно-техн. конф. Системы электроприводов гибких производственных модулей. Киров. - 1989. - С. 7-8.

94. Присмотров Н.И., Леонтьев Н.А. и др. Датчик тока для электропривода с гальванической развязкой // Тез. докл. к научно-техн. конф. Системы электроприводов гибких производственных модулей. Киров. - 1989. -С. 8-9.

95. Присмотров Н.И., Сбоев В.М. и др. Асинхронный частотно-регулируемый привод с микропроцессорным управлением // Тез. докл. к на-учно-техн. конф. Системы электроприводов гибких производственных модулей. Киров. - 1989. - С. 14-15.

96. Присмотров Н.И., Леонтьев Н.А., Корякин С.А. Транзисторный преобразователь частоты для питания ручного электроинструмента // Тез. докл. регион, научно-техн. конф. Управляемые электромеханические системы Киров. - 1990. - С. 45-46.

97. Присмотров Н.И., Протасов А.П. и др. Тиристорный преобразователь повышенной частоты ПЧ 1-24-6-230-400 УХЛ2 // Информ. листок ЦНТИ, №309-94. Киров: ЦНТИ, 1994. - 4с.

98. Присмотров Н.И., Протасов А.П. и др. Регулируемый преобразователь частоты ПЧ2-13-7,5-380-50 УХЛ4 // Информ. листок ЦНТИ, №311-94. -Киров: ЦНТИ, 1994.-4с.

99. Присмотров Н.И., Протасов А.П. и др. Однофазно-трехфазный преобразователь частоты ПЧ2-21-2-220-50.100 УХЛ2 // Информ. листок ЦНТИ, №312-94. Киров: ЦНТИ, 1994. - 4с.

100. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Холманских В.М. Малогабаритный тиристорный преобразователь частоты // Информ. листок ЦНТИ, №30095. Киров: ЦНТИ, 1995. - 4с.

101. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Присмотрова Е.Н. Блоки динамического торможения асинхронных двигателей деревообрабатывающих станков // Управление и обработка информации: Сб. научн. трудов ВятГТУ. -Киров, 1998.-Вып. 3. С. 131-135.

102. Присмотров Н.И., Фокин С.И., Охапкин С.И. Расчет инвертора с параллельно-токовой коммутацией // Управление и обработка информации: Сб. научн. трудов ВятГТУ. Киров, 1998. - Вып. 3. - С. 131-135.

103. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Пономарев Ю.Г. Расчет тири-сторных систем регулирования тока подъемных электромагнитов кранов // Вестник Вятского научного центра Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ.-Киров, 1998.-Вып. 1/98.-С. 130-135.

104. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Присмотрова Е.Н. Экспериментальное определение параметров трехфазных асинхронных двигателей //

105. Управление и обработка информации: Сб. научн. трудов ВятГТУ. Киров,1998.-Вып. 3. С. 142-146.

106. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Присмотрова Е.Н. Методика расчета тиристорных преобразователей частоты для систем ПЧ-АД промышленного ручного электроинструмента // Вестник ВНЦ ВВО АТН РФ. Киров,1999.-Вып. 1 (2).-С. 63-70.

107. Присмотров Н.И., Охапкин С.И. и др. Микропроцессорная система управления приводом ПЧ-АД // Тез. докл. науч.-техн. конф. Наука производство - технологии - экология / ВятГТУ - Киров, 1999. - Т. 3. - С. 115-117.

108. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Максимов Д.П. Моделирование динамических нагрузок электропривода буровых установок // Тез. докл. науч.-техн. конф. Наука производство - технологии - экология / ВятГТУ -Киров, 1999.-Т. 2.-С. 139-141.

109. Присмотров Н.И., Протасов А.П. и др. Однофазно-трехфазный преобразователь частоты // Вестник Верхне-Волж. отд. Академии технологии. наук РФ. Н. Новгород, 2000. - Вып. 1(6)/99. - С. 99-105.

110. Присмотров Н.И. Обобщенные механические характеристики электрических, гидравлических и пневматических двигателей // Тез. докл. науч.-техн. конф. Наука производство - технологии - экология / ВятГТУ -Киров, 2000.-С. 130-131.

111. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Пировских Е.Н. Статические преобразователи для асинхронного электропривода повышенной частоты. / ВятГТУ, 2000. 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 15.03.00, № 663-В00.

112. Присмотров Н.И. Научная работа кафедры ЭП и АПУ Вятского государственного университета // Вестник Вятского научного центра Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Киров, 2002. - Вып. 1(3). - С. 68-72.

113. Присмотров Н.И., Корякин С.А. и др. Разработка и исследование электроприводов по системе ПЧ-АД средств малой механизации // Вестник Вятского научного центра Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. -Киров, 2002. Вып. 1(3). - С. 85-89.

114. Присмотров Н.И., Охапкин С.И., Пировских Е.Н. Оптимизация параметров коммутирующих узлов тиристорных преобразователей частоты // Вестник Вятского научного центра Верхне-Волж. отд. Акад. технологич. наук РФ. Киров, 2002. - Вып. 1(3). - С. 85-89.

115. Присмотров Н.И., Пировских Е.Н. и др. Индивидуальные приводы средств малой механизации по системе ПЧ-АД // Тез. докл. Всерос. научно-техн. конф. Наука производство - технологии - экология / ВятГУ. - Киров, 2004.-С. 74-75.

116. Рассеяние энергии при механических колебаниях // Материалы XIII Респ. научн. конф. К.: Наук думка, 1985. - 312 с.

117. Рейклетис Г., Рейвиндарн А., Рэтсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - Кн. 1, 346 с. - Кн. 2, 411 с.

118. Ривин Е.И. Динамика приводов станков. М.: Машиностроение, 1966.-203 с.

119. Ривкин Г.А. Преобразовательные устройства. М.: Энергия, 1970. - 544 с.

120. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные двигатели с векторным управлением. Д.: Энергоатомиздат, 1987. - 136 с.

121. Руденко B.C., Жуйков В.Я., Коротаев Н.Е. Расчет устройств преобразовательной техники. К.: TexHika, 1980. - 135 с.

122. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Преобразовательная техника. К.: Вища школа, 1978. - 430 с.

123. Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией. -М.: Энергия, 1968. 93 с.

124. Сандлер А.С., Сарбатов. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энерия, 1974. - 328 с.

125. Слежановский О.В., Дацковский JI.X. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 256 с.

126. Стретт М.Д.О. Функции Леме, Матье и родственные им в физике и технике. Гостехиздат УССР, 1935. 221 с.

127. Текеути Т. Теория и применение вентильных цепей для регулирования двигателей. Л.: Энергия, 1973. - 245 с.

128. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / Под ред. Сарбатова Р.С. М.: Энергия, 1980. - 328 с.

129. Титов В.Г., Хватов С.В. Асинхронный вентильный каскад с повышенными энергетическими показателями: Учеб. пос. Горький: изд. ГГУ, 1978.-84 с.

130. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. -М.: Энергия, 1964.-527 с.

131. Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро / Под ред. Радина В.И. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 416 с.

132. Усманходжиев Н.М. Частотное регулирование однофазных конденсаторных асинхронных двигателей. Ташкент: Фан, 1987. - 116 с.

133. Фельбаум. Электрические системы автоматического регулирования. М.: Оборонгиз, 1957. - 500 с.

134. Фомин В.Н. Математическая теория параметрического резонанса в линейных распределенных системах. Л.: изд. Ленинградского ун-та, 1972. -225 с.

135. Хватов С.В., Титов В.Г. Проектирование и расчет асинхронного вентильного каскада: Учеб. пособие. Горький: изд. ГГУ, 1977. - 90 с.

136. Хорошавин B.C., Присмотров Н.И., Грудинин B.C. Синтез структур устройств оптимального управления электроприводами // Системы автоматического управления электроприводами: Межвуз. сб. / Чувашский ун-т. -Чебоксары, 1988. С. 40-45.

137. Химбельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.-285 с.

138. Цехнович Л.И. О динамике электропривода постоянного тока с упругой связью // Электричество 1968. №6. - С. 32-35.

139. Шенфильд Р., Хабигер Э. Автоматизированные электроприводы: Пер. с нем. / Под ред. Бордова Ю.А. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 464 с.

140. Шестаков В.М., Иншаков Ю. М. Синтез последовательной коррекции в системах подчиненного регулирования электроприводов с упругими механическими передачами // Энергетика. 1977. №5. - С. 25-28.

141. Энергетическая электроника: Справочное пособие. Пер. с нем. / Под ред. Лабунцова В.А. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 464 с.

142. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. -М.: Энергоиздат, 1982. 191 с.

143. Яблонский А.А., Корейко С.С. Курс теории колебаний. М.: Высш. шк., 1975.-248 с.

144. Andersen E.Ch., Kruckow W., Pfeiffe R. The effect of air gar increase on mains and inverter supplied induction machines // Int. Conf. Evol. And Mod. Aspects Induct. Mach., Turin, July 8-11, 1986. Proc. Borgo San Dalmazzo; Guneo, 1986.-P. 203-209.

145. Box M.J. A new method of constrained optimization and comparison with other methods // Compyt. J., 1965. №8. P. 45-52.

146. Bykingham-Olah. Stirnrader min geraden. Berlin, 1933. - 122 c.