автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Теплогенерирующий комплекс на основе электромеханического преобразователя энергии с короткозамкнутыми вторичными обмотками

На правах рукописи

ш

уханов сергей владимирович

ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИИ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМИ ВТОРИЧНЫМИ ОБМОТКАМИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

0 3 и юн 2003

Комсомольск-на-Амуре - 2009

003472023

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» (ГОУ ВПО «КнАГТУ») на кафедре «Электромеханика».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

В.М. Кузьмин

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

В.Я.Беспалов

кандидат технических наук, доцент J1.B. Ющенко

Ведущая организация: Петербургский государственный университет

путей сообщения (ПГУПС)

Защита диссертации состоится 8 июля 2009 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.04 в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, д. 27. (e-mail: kem@knastu.ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета и на сайте ГОУ ВПО «КнАГТУ» по адресу: u4vw.knastu.ru

Автореферат разослан "2У" МХЦ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доцент В.И. Суздорф

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Производство и повышение эффективности преобразования, передачи и использования тепловой энергии, как средства создания необходимых комфортных условий жизни, является одной из наиболее важных и сложных проблем в развитии бытовой техники, наукоемких отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта.

Актуальность задачи повышения эффективности производства, преобразования тепловой энергии и экономичного теплоснабжения вновь вводимого жилья, существующих удаленных и/или обособленных от традиционных ис-точников'теплоснабжения жилых и производственных объектов подтверждается выбором направления «Энергосбережение и энергосберегающие технологии» в качестве одного из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники на современном этапе развития экономики.

Решение задачи экономичного обогрева связано не только с улучшением существующих систем отопления, но и с переходом к децентрализованным системам отопления, использующим новые высокоэффективные теплогенери-рующие устройства, вопрос создания которых в Дальневосточном регионе предусмотрен положениями национального проекта "Доступное и комфортное жилье - гражданам России" и краевой программы строительства малоэтажного жилья «Свой дом».

На сегодняшний день наиболее распространенными типами электронагревательных устройств являются установки, выполненные на основе трубчатых нагревательных элементов (ТЭН), электродные электроводонагреватели, электронагреватели с открытыми тепловыделяющими элементами и электронагревательные устройства трансформаторного типа.

Большой вклад в разработку, исследование и освоение производства последних внесли В.В. Казаков, Ю.М. Гуревич, А.И. Ёлшин, В.М. Кузьмин, A.B. Сериков, С.Н. Иванов, В.П. Еремин, и другие ученые. Научно-исследовательские и опытно-коиструкторские работы в области создания новых типов нагревателей проводятся в АО БирЗСТ (г. Биробиджан), ГОУ ВПО «КнАГТУ» (г. Комсомольск-на-Амуре), НГТУ (г. Новосибирск), в Кубанском государственном аграрном университете, в Челябинском государственном аг-роинженерном университете. В последнее время вопросы использования устройств с индукционным нагревом на железнодорожном транспорте привлекли внимание одного из ведущих университетов страны - Санкт - Петербургского государственного университета путей сообщения (ПГУПС).

При этом следует отметить, что, несмотря на высокий уровень электробезопасности, большую перегрузочную способность и другие положительные характеристики, электронагревательные устройства трансформаторного типа обладают рядом недостатков, основным из которых является низкий коэффициент теплоотдачи и относительно низкая скорость циркуляции теплоносителя.

Повышение эффективности теплогенерирующих устройств, в частности трансформаторного типа возможно как за счет изменения процесса улучшения

теплообмена на рабочей поверхности, так и за счет дополнительных источников тепла.

Практическая реализация электронагревательных устройств, в которых отсутствуют вышеуказанные недостатки, нашла свое воплощение в теплогене-рируюшем комплексе на основе электромеханического преобразователя энергии, исследованию которого посвяшена данная работа.

Целыо работы является разработка и исследование теплогенерирующего электромеханического комплекса, на основе электромеханического преобразователя энергии (ТГЭМП), с короткозамкнутыми вторичными обмотками, который одновременно с нагревом обеспечивает перемещение нагреваемой среды. Задачи исследования:

1. Анализ известных технических решений и оценка возможности создания теплогенерируюшего комплекса на основе электромеханического преобразователя энергии с короткозамкнутыми вторичными обмотками.

2. Классификация устройств электронагрева, теплогенерирующих комплексов и позиционирование в ней ТГЭМП.

3. Обоснование принципа действия, разработка конструктивной схемы и математической модели ТГЭМП.

4. Анализ электромагнитных, тепловых и гидравлических процессов ТГЭМП на основе результатов математического моделирования.

5. Разработка технологии изготовления отдельных частей теплогенератора с применением методов капсулирования изоляционными антифрикционными са-мосмазывагощнмися материалами.

6. Создание экспериментального теплогенерирующего комплекса и автоматизированной информационно-измерительной системы для его экспериментального исследования

Методы исследований. Исследования проводились с использованием теории обобщенного электромеханического преобразователя энергии, электродинамики, теплофизики, гидравлики, физического и математического моделирования, современных методов экспериментальных исследований с использованием автоматизированного информационно-измерительного комплекса иа основе набора виртуальных приборов ZETLab.

При проектировании конструкции использована система параметрического проектирования и оформления конструкторско-технологической документации T-FLEX CAD 9.0, для алгоритмической обработки использован MS Visual Basic 6.0. и другое современное программное обеспечение. Научная новизна работы заключается в следующем:

- обоснована возможность создания теплогенерирующего электромеханического комплекса, на основе электромеханического преобразователя с короткозамкнутыми вторичными обмотками;

- предложена новая классификационная схема устройств электронагрева теплогенерирующих комплексов и показано позиционирование в ней ТГЭМП;

- разработаны конструктивные схемы ТГЭМП, защищенные патентами РФ, обеспечивающие высокие показатели производительности, безопасности и надёжности;

- разработана математическая модель для анализа тепловых, электромагнитных и гидравлических процессов, учитывающая особенности конструкции и режимы работы

- проведены теоретические и экспериментальные исследования ТГЭМП:

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- создана конструкция ТГЭМП;

- разработана инженерная методика расчета электромагнитных, тепловых и гидравлических параметров ТГЭМП;

- разработана технология изготовления теплогенератора с применением метода капсулирования композиционными изоляционными и антифрикционными материалами;

- составлена и зарегистрирована программа расчета параметров ТГЭМП;

- выработаны рекомендации по использованию и проектированию электромеханического комплекса нагрева и перемещения жидкости;

- создан и испытан экспериментальный теллогенерирующий электромеханический комплекс;

- разработана автоматизированная информационно-измерительная система, обеспечивающая возможность исследований в широком диапазоне изменения режимов работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете, на научно-технических семинарах кафедры «Электромеханика», лаборатории «Композиционные материалы» Тихоокеанского государственного университета, на XXXI Дальневосточной математической школе-семинаре им. академика Е.В.Золотова (Владивосток, 2006г.), в материалах XI Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы (г.Санкт-Петербург, 2007г.), в материалах Всероссийской научно-технической конференции (г.Комсомольск-на-Амуре, 2007 г.), на IV международной Конференции мэров городов - участников «Союза городов с развитым машиностроением Северо-Восточной Азии».

Диссертационной работа велась в рамках научного направления «Разработка и исследование систем децентрализованного энергообеспечения на основе нетрадиционных электромеханических преобразователей энергии» и гранта правительства Хабаровского края на выполнение НИОКР «Создание опытного образца теплогенератора на основе электромеханического преобразователя».

Внедрение. Результаты диссертационной работы использованы в проект-но-конструкторской деятельности Научно-технологического парка «Технопарк КАС» для анализа современных типов нагревательных устройств и оценки возможности их промышленного освоения на предприятиях Дальнего Востока.

Технические документы и методика расчета комплекса переданы в МУП «Горводоканал» и МУП «Служба заказчика №1» для использования ТГК на базе ТГЭМП в качестве альтернативных источников теплоснабжения.

Экспериментальный стенд с автоматизированной информационно-измерительной системой используется в учебном процессе (направление 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», специаль-

ность 150408 «Бытовые машины и приборы») при курсовом и дипломном проектировании и в лабораторном практикуме.

Публикации. По результатам исследований, отраженных в диссертационной работе опубликовано 14 работ, в том числе 3 патента РФ, 1 свидетельство об официальной регистрации программы и 10 научных статей, три из которых опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

Основные положения диссертации, выносимые па защиту.

- классификационная схема устройств электронагрева с учетом ТГЭМП;

- математическая модель ТГЭМП с короткозамкнутыми теплогенерирующими обмотками и результаты моделирования;

- инженерная методика расчета электромагнитных, тепловых и гидравлических параметров ТГЭМП;

- технология изготовления ТГЭМП с использованием композиционных материалов;

- теплогенериругощий комплекс на основе ТГЭМП и результаты его экспериментального исследования.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 120 наименований и 5 приложений. Она содержит 191 страницу машинописного текста, 7 таблиц и 66 рисунков.

Автор выражает сердечную благодарность профессору кафедры электромеханики ГОУ ВПО «КнАГТУ» Иванову С.Н. за ценные консультации и помощь в работе.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, показана научная новизна, практическая ценность, апробация и реализация проведенных исследований. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе говорится о способах получения тепла, которые можно рассматривать как традиционные (электроэнергетический, физико-химический, выделение тепла на включенных в электрическую цепь элементах, электромагнитный, термоядерный, механический и некоторые другие).

Традиционные источники тепловой энергии обладают рядом существенных недостатков: низкий КПД, определенные сложности в доставке тепла потребителю и т.д. Необходимость строительства ТЭЦ и котельных в непосредственной близости от потребителя удорожает тепловую энергию и ухудшает экологическую обстановку в жилых микрорайонах.

В отличии от этого, использование электроэнергии для отопления и горя' чего водоснабжения дает целый ряд значительных преимуществ: экологическая чистота, приближение источников нагрева к потребителю, уменьшение централизации, снижение капитальных затрат и потерь тепла на теплотрассах, мобильность, низкая инерционность и т.д., однако стоимость полученного тепла оказывается несколько завышенной.

Поэтому для использования преимуществ электр о нагрев а жидкости (воды) необходимо создавать новые экономичные способы нагрева, аппаратуру и

1. Регулируемый

источник -

электропитания -

теплогенератора

4. Устройство обработки данных и управления комплексом (микроконтроллер или спец.

ЭВМ)

Рис.1. Схема теп. комплекса с элем<

иия, рассмотренный в данной работе - электроэнергетический, с использованием электромеханических теплогенерирующих комплексов (ТГК).

Современный теплогенерирующий комплекс, используемый в децентрализованных системах энергообеспечения, рассматривается как совокупность тесно связанных и взаимодействующих между собой компонентов, предназначенных для решения конкретной технической задачи получения тепловой энергии.

Анализ функций, выполняемых каждым из основных компонентов, при практической реализации теплогенерирующего комплекса приводит к схеме (рис.1) состоящей из следующих блоков: регулируемого источника питания теплогенератора (1); устройства преобразования электроэнергии в тепловую (2); комплекта контрольно-измерительной аппаратуры (3); устройства управления комплексом (4).

Каждый из блоков может состоять из нескольких устройств, либо несколько блоков комплекса могут быть конструктивно объединены в одном устройстве и выполнять несколько функций. С другой стороны, в реальном тепло-генерирующем электромеханическом комплексе может и не быть некоторых блоков.

Поскольку теплогенерирующий комплекс предназначен для отопления и горячего водоснабжения, в первую очередь необходимо контролировать выходные характеристики комплекса - температура, напор (давление) и расход (производительность) теплоносителя. Выходные контролируемые параметры комплекса фиксируются с помощью датчиков, учитывающих изменение внешних и/или внутренних воздействующих факторов. Сигналы с датчиков в цифровом или аналоговом виде поступают на устройство управления работой комплекса.

Подбор комплекта контрольно-измерительной аппаратуры не представляет особой сложности, т.к. на рынке присутствует огромное количество типов и видов различных датчиков, которыми можно измерить практически любой параметр или снять необходимую характеристику.

югенерирующего :нтами управления

эффективные нагревательные элементы, позволяющие снизить потери тепла и максимально полезно использовать преобразованную тепловую энергию.

Один из возможных способов преобразования электроэнергии в тепловую для отопления и горячего водоснабже-

Для обработки поступающей с датчиков информации о состоянии комплекса и выработки сигналов управления работой регулируемого источника напряжения в качестве устройства управления работой комплекса можно использовать как серийно выпускаемую вычислительную технику общего назначения, так и использовать (при необходимости) специализированные микропроцессорные комплекты.

Наиболее целесообразным является использование существующих устройств, одновременно совмещающих в себе функции преобразователя сигналов датчиков, функции устройства управления и функции регулируемого источника электроэнергии.

Наибольшая сложность при разработке ТГК возникает при выборе исполнительного устройства - устройства преобразования электроэнергии в тепловую. Это устройство должно обеспечивать высокую степень защиты от поражения электрическим током, иметь простую и технологичную конструкцию, большой срок службы, невысокую стоимость, хорошие эксплуатационные и массогабаритные показатели, высокий КПД и коэффициент мощности.

Поэтому одной из основных задач данной работы является разработка ТГК, использующего теплогенерирующий преобразователь, максимально отвечающего предъявляемым требованиям.

В диссертационной работе проведен анализ, составлена классификационная схема устройств электронагрева теплогенерирующих комплексов и показано место созданного теплогенерирующего электромеханического преобразователя (ТГЭМП).

По виду нагревательного элемента теплогенерирующие преобразователи подразделяются на следующие устройства:

- с резистивными неподвижными нагревательными элементами, имеющими большое активное сопротивление;

- трансформаторного типа, у которых нагревательным элементом является вторичная короткозамкнутая обмотка трансформатора;

- с вращающимся нагревательным элементом;

- с неподвижным и с вращающимся нагревательными элементами.

Анализ показал, что для преобразования электроэнергии в тепло наиболее полно подходит устройства генерирования тепловой энергии с неподвижным и с вращающимся нагревательными элементами. По сравнению с другими, рассмотренными типами теплогенераторов они имеют более высокий коэффициент теплоотдачи, высокие характеристики электробезопасности, приемлемые эксплуатационные свойства.

Недостатком существующих конструкций является низкая производительность, обусловленная высоким гидравлическим сопротивлением вращающегося теплогенерирующего элемента.

Для устранения вышеуказанных недостатков был разработан теплогенерирующий электромеханический преобразователь (ТГЭМП), с низким гидравлическим сопротивлением, представленный на рис 2. Он состоит из магнито-провода с размещенной на нём сетевой обмоткой и вращающейся коротко-замкнутой вторичной обмотки, выполненной в виде полого цилиндра 3 с выре-

занными в нем окнами специальной формы, на внутренней поверхности которого сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти 4.

1 Неподвижная часть 1 представ-

— ляет собой капсулированный изоляци-— онным антифрикционным самосмазывающимся материалом статор электромеханического преобразователя. Высокая эффективность устройства, а именно увеличение количества нагреваемой и перемещаемой теплогенери-рующим электромеханическим преобразователем среды является следствием чрезвычайно низкого осевого гид-

МНЯ»!!».««—»1

■V—/ и

-----------

' \ 1--\

--

Рис. 2. Конструктивная схема ГЭМП равлического сопротивления устройства. Количество теплоты, выделяемое вторичными обмотками, и производительность (т.е. количество нагреваемой и/или перемещаемой среды в единицу времени) зависит в основном от величины вторичного тока и скорости ВЭ.

К наиболее существенным достоинствам ТГЭМП относятся:

- минимальные потери энергии в процессе ее преобразования и доставки потребителю (за счет практически полного ее использования для нагрева и перемещения);

- высокая надежность и безопасность работы в связи с невысокой величиной напряжения (не более 2 В) на нагревательных элементах, контактирующих с нагреваемой жидкостью в связи с полной электро- и гидроизоляцией корпуса статора;

- отсутствие наружных вращающихся частей;

- возможность регулирования, для обеспечения требуемого количества тепловой энергии, в заданном температурном интервале;

- комфортные условия эксплуатации, не требующие постоянного присутствия обслуживающего персонала;

- экологическая чистота;

- отсутствие специальной химической подготовки теплоносителя;

- отсутствие подающих и подкачивающих насосов;

Во второй главе рассмотрены особенности работы теплогенерирующего электромеханического преобразователя (ТГЭМП) (рис.2). Теплогенерирующий электромеханический преобразователь работает следующим образом.

При подаче напряжения от сети переменного тока на первичную обмотку по ней начинает проходить ток. Он создает намагничивающую силу и переменное магнитное поле, наводящее во вторичных обмотках ТГЭМП электродвижущую силу и обусловленные ею токи. Токи взаимодействуют с магнитным полем и приводят к нагреву элементов ТГЭМП и возникновению вращающего момента. При этом неподвижный нагревательный элемент нагревается вихревыми токами и является основным источником тепловой мощности. Одновре-

менно, подвижный нагревательный элемент приходит во вращение. Скорость вращения определяется параметрами ТГЭМП.

Высокая эффективность устройства, а именно увеличение количества нагреваемой и перемещаемой теплогенерирующим электромеханическим преобразователем среды является следствием чрезвычайно низкого осевого гидравлического сопротивления устройства.

Математическая модель ТГЭМП. ТГЭМП конструктивно, по формальным признакам, не отличается от классических преобразователей - наличие статора, ротора, первичных обмоток и т.д., но при этом есть ряд существенных отличий:

- особое конструктивное исполнение ротора - полый, отсутствие вала, подшипники качения заменены на подшипники скольжения;

- большой зазор между ротором и статором и как следствие большие намагничивающие токи;

- ротор выполнен из немагнитного материала, что определяет специфику его характеристик;

- в ротор вмонтированы напорные элементы обеспечивающие перемещение нагреваемой среды;

- характер нагрузки - вентиляторный,

Процессы, происходящие в ТГЭМП, могут быть проанализированы на основе теории традиционных электромеханических преобразователей, с преобразованием электрической энергии в теплоту, но с учетом перечисленных выше особенностей.

С увеличением температуры проводника 0 возрастает его сопротивление II. Закон изменения сопротивления проводника от температуры в широком диапазоне изменения температур обычно выражают рядом Я = 7?„(7 + £,0 + е2©2.... + £,л0")или для диапазона от 0 до 100 °С при инженерных расчетах ограничиваются первым членом ряда - Я = Яа(/ + ег0). Поэтому температура, как один из основных эксплуатационных параметров ТГЭМП, определяющего его выходные характеристики, учитывается зависимостью сопротивления материала всех обмоток ТГЭМП от температуры 0, которая в свою очередь является функцией от тока I, проходящего в обмотках ТГЭМП.

В этом случае дифференциальные уравнения напряжений для всех трех обмоток будут иметь вид:

н

о 0

5м-

>1(0)+ТСь ск л 0 0

V (И - 0 0

-к* а!

-М.1.-Ч

0 0 0

0 0 0

Го

В результате, математическая мо-5 I . дель ТГЭМП записывается в виде систе-

а напряжения, выраженные через потокосцепления, принимают вид:

ш / ^ мы уравнении двух этих уравнении, в ко-

торых независимые переменные (напря-

-у* , . жения) и зависимые переменные (токи и

"2а 12а'2аУк~,>~ , > -

Ж частота вращения) связаны нелинейной

, /• зависимостью, обусловленной характе-

0 = 1[а/)га(0) -I— ; рнстиками активных материалов.

у Л В рассматриваемой конструкции

^ ТГЭМП можно выделить характерные

О = ¡\р1\р(^>) Н--—' признаки, как статического преобразова-

; и Л

теля трансформаторного типа, так и вращающихся электрических машин пере-

0 = (0) Н--—; менного тока. Первые связаны с наличием

Л неподвижного нагревательного элемента,

с1\1/3 п вторые с использованием вращающегося.

V и2р ~ '2рг2р(®) --• Поэтому для качественного анализа элек-

^ & тромагнитных процессов формально

ТГЭМП молено рассматривать как трехобмоточный трансформатор с двумя вторичными обмотками - неподвижной и вращающейся. Однако, получение количественных характеристик, дающих возможность определения уточненных проектных параметров, основано на представлении ТГЭМП в виде вращающегося преобразователя переменного тока с двумя полыми роторами.

Как показано выше, входными параметрами являются напряжение (_1с и частота £ а выходными - температура О теплоносителя и производительность <311 ТГЭМП при заданном давлении Н.

Математическая модель, приведенная к виду, показывающему возможность реализации методов управления по напряжению и частоте, может быть представлена как:

0 = Р(ис./.х,.....х„...,Хп),

Он = Р(ис,/,х,, а-^

где X/, ..., X/,..., х„ - проектные (электромагнитные, геометрические, гидравлические и др.) параметры ТГЭМП.

Рассматривая ТГЭМП как статическое устройство вместо реальных токов, напряжений, ЭДС и сопротивлений можно записать их приведенные значения:

V -1 ™2. г> _ 1 и'3 . р< _ р . р> _ р ""I .

п-п—. уз~уз—> —» — >

И?! 11^2 И'з

М>1

2 Г \2

IV!

где 12, /3- токи неподвижной и вращающейся вторичных обмоток реального преобразователя в комплексной форме:

¡2,1'у токи неподвижной и вращающейся вторичных обмоток приведенного преобразователя в комплексной форме:

Е2, Е~- напряжения на неподвижной и вращающейся вторичных обмотках приведенного реального преобразователя в комплексной форме;

Е'2, Е'у напряжения на неподвижной и вращающейся вторичных обмотках приведенного преобразователя в комплексной форме;

-¿2, ¿3" комплексные сопротивления неподвижной и вращающейся вторичных обмоток реального преобразователя;

¿2,^3- комплексные сопротивления неподвижной и вращающейся вторичных обмоток приведенного преобразователя.

Связь между реальными и приведенными параметрами во вращающемся преобразователе учитывает число фаз и обмоточные коэффициенты обмоток:

/'=/ т2м'2ковм2 . /.', - / "Ь^ъКбмЪ . у' =Ц т\м'А)бм\ .

2 2 т\™\ковм\ ' Л 3 т\"'\кобм\ ' 2. 2 т2™2кобм2 '

где т/, т2, >пз- число фаз первичной обмотки, неподвижного и вращающегося нагревательных элементов соответственно;

Ком!, к0ол,2, - обмоточные коэффициенты первичной обмотки, неподвижного и вращающегося нагревательных элементов соответственно.

Следует отметить, что теоретически конструктивные особенности нагре-

. , вагельных элементов приводят к

а необходимости формального учета

как индуктивных, так и емкостных сопротивлений. Однако в реальных преобразователях толщина и, стенок полого немагнитного рото-

ра во много раз меньше глубины

проникновения электромагнитного поля даже на повышенных частотах питающего напряжения, поэто-Рис. 3. Схема замещения Г-образная му вихревые токи при любых

скольжениях распределяются по толщине стенок ротора практически равномерно, и его приведенное активное сопротивление г'3 не зависит от скольжения, а индуктивное сопротивление рассеяния полого ротора х'гь х'ц исключительно мало и дополнительно компенсируется емкостной составляющей х'¡с, х'зс, особенно если ротор представляет многослойную структуру.

Такие допущения позволяют применить упрощенную Г - образную схему замещения (рис. 3). Из этой схемы находится нагрузочная составляющая потребляемого тока:

= _ .

. v г2 + г,

Величина тока определяет электромагнитную мощность Рэм, передаваемую со стороны статора и обеспечивающую два процесса преобразования рабочей среды - нагрев неподвижным нагревательным элементом и нагрев и перемещение вращающимся нагревательным элементом

Практически все потери в ТГЭМП, за исключением электрических в первичной обмотке и магнитных в стали магнитопровода, определяют полезную мощность ТГЭМП, идущую на нагрев и перемещение рабочей среды.

При этом следует отметить, что в случае использования двухконтурных преобразователей, основные и магнитные потери со стороны первичной обмотки также дополняют выходную мощность, повышая тепловой коэффициент полезного действия. Механическая мощность Р?.,,« обеспечивает напор и производительность устройства, а тепловая Р2теПя - температуру нагреваемой среды. Для количественного разделения полезной мощности на механическую и тепловую необходимо определение составляющих потерь мощности.

При подключении ТГЭМП к источнику первичного напряжения по обмотке статора начинает протекать ток, обуславливающий электрические потери в первичной обмотке, которые требуют учета зависимости ее сопротивления от температуры, так как капсулирование статора ухудшает теплоотдачу в окружающую среду и увеличивает температурные нагрузки.

Поэтому в общем случае величина электрических потерь в первичной обмотке определяется по формуле

р», = ™Ы1 + & + +... + елв'),

где гю - активное сопротивление фазы первичной обмотки в практически холодном состоянии при начальной температуре 0=0 °С или 0=20 °С; Е|,..., £п

- температурные коэффициенты сопротивления материала первичной обмотки в рабочем диапазоне температур;© - температура первичной обмотки; п - степень полинома, аппроксимирующего зависимость (при 0 О..ЛОО°С п=1, при 0 0.. .300 °С п=2 и т.д.).

При нахождении магнитных потерь РШГн1 учитывается вид перемагничи-вания (пульсации или вращение поля), технологические факторы и добавочные составляющие

<7««™ = Чг„ш~В2 + д,шр(^)2в\

где <7.,шг.„ - удельные магнитные потери при частоте Г и индукции В; дгист

- удельные магнитные потери от гистерезиса при частоте Г =50 Гц и индукции В=1 Тл; - удельные магнитные потери на вихревые токи при частоте / =50 Гц и индукции В =1 Тл.

величина магнитных потерь определится выражением

Рмагн1 ^техн'^доб' Чмагп^ма^п > где >;;„„,,„ - масса магнитопровода или его участка.

Электрические потери в неподвижном нагревательном элементе Рзл2 определяют его тепловую мощность и являются основным источником нагрева рабочей среды. Электрические потери в неподвижном нагревательном элементе Р,Л2 и во вращающемся нагревательном элементе Р„3, рассчитываются по формуле

/ \

К,, =4рвуг-*%р:,А>

к1 . , я7, . -¿(сгй—М 4 т 4т

где Рм( - электрические потери в неподвижном или вращающемся нагревательном элементе; / - активная длина нагревательного элемента; р ¡ -удельное электрическое сопротивление нагревательного элемента; т - полюсное деление; Д- - толщина неподвижного нагревательного элемента; 5 - скольжение (для ВЭ).

Специфические потери ТГЭМП подразделяются на гидравлические

АР,

гидравл)

которые включают ударные Рудар„, геометрические Рггт, и дифферен-

циальные Рдифф, и потери механические АРК!Х, состоящие из дисковых потерь Р<)„„ и потерь гидравлического торможения Ргидр.торм-

Рис.4. Распределение составляющих скорости перемещаемой среды на лопасти вращающегося элемента

Определение этих потерь с одной стороны необходимо для нахождения температуры рабочей среды, а с другой требует проведения теоретических и экспериментальных исследований, носящих гидромеханический характер. Эти потери учитываются введением ряда дополнительных коэффициентов, учитывающих конструкционные параметры и эксплуатационные факторы.

В соответствии с распределением составляющих скорости перемещаемой среды на лопасти вращающегося элемента (рис. 4), основное уравнение, записанное для ВЭ, вращающегося относительно оси z с частотой шВэ, приобретает вид формулы Эйлера.

gH=u2vhr u,v¡u,

Это уравнение, записанное в виде разницы скалярных произведений векторов й и v имеет вид

gH = (ü,,v2)-(U,,vl),

где V| - абсолютная скорость перемещаемой среды на входе;

Vj - абсолютная скорость перемещаемой среды на выходе.

Левая часть этого уравнения представляет удельную энергию (без учета нагрева), передаваемую ВЭ с бесконечно большим числом элементов — лопастей идеальной жидкости.

Раскрывая скалярное произведение, получаем уравнение, записанное относительно профилей ВЭ

gH = (и2 sin у} - w, sin y¡)(u2 s'n Y2+ uisin Уi)~

- (u2v2R sin2 Yftg( n - f}2) - u,v¡R sin2 Y,ctgP,)

где Yi" Угол скоса лопасти на внутреннем диаметре ВЭ;

7г-угол скоса лопасти на внешнем диаметре ВЭ;

i'т - радиальная составляющая абсолютной скорости на входе;

v2R - радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе;

/?/ - угол установки лопасти на входе;

Дг - угол установки лопасти на выходе.

Выходные и входные тангенциальные и радиальные составляющие абсолютной скорости имеют вид

и, = яй,пю; и2=Ю2пвэ; v2R=-~—; vlR=-0—,

7tD2b2 nD ,6,

где D¡ - диаметр, образованный внутренними кромками лопастей ВЭ; D2 - наружный диаметр ВЭ; b¡ - ширина лопасти на входе; Ъ2 - ширина лопасти на выходе.

Подставляя эти выражения в уравнение, записанное относительно профилей ВЭ получаем уравнение, связывающее давление (напор) ТГЭМП с развиваемой им производительностью и учитывающее основные геометрические параметры и частоту вращения ВЭ

Н = (7rD2ns:3gc s sin y2)2~(7гО,пвэё" sin Г,f +

+ <2пю&ь1 sin2 y2 • ctg[J2 -QnB3gb;' sin2 y, ■ ctgfi,.

Для учета снижения давления из-за конечного числа напорных элементов используется коэффициент

1 1 ьН г * 2 Я" „ Д2ч • о

«Я =1--тг5 где -0--а гвэ - количество на-

н

порных элементов ВЭ.

Объемные потери, выраженные через объемный коэффициент полезного

действия, определяются формулой - ц0- =-1 , где ях- коэффициент

1 + 0,68/?5 '

быстроходности, равный ns - 3,65пвэ*. Гидравлический коэффициент

V

Я3

полезного действия, определяются формулой „ ~

'/.'^ ~1

0,42

(lg(4500\-O— )~0.172)2 КЛ;

Механический коэффициент полезного действия находится в диапазоне 0,92...0,96 и рассчитывается по коэффициенту быстроходности

=-1-Коэффициент объемного сжатия рабочей среды вращающейся обмоткой ТГЭМП - к, =1- °'73z"A"3 .

D-D,

Таким образом, полезная механическая мощность, расходуемая на перемещение среды, определяется формулой Р2тх — —,

vex

где Нд - действительное значение давления с учетом конечного числа напорных элементов; Q% - действительное значение производительности с учетом объемного сжатия рабочей среды.

С учетом конечного числа элементов вращающейся обмотки и объемного сжатия механическая мощность, необходимая для обеспечения заданных значений Н и Q, определится уравнением

Р =■

^Н^оПов1!гидр7! ма

Следует отметить, что при установленной мощности только одна из величин или <3, или Н может рассматриваться как проектный детерминированный параметр, а значение второго может быть найдено из представленного выражения.

Таким образом, математическая модель расчета тепловых параметров и производительности ТГЭМП может быть представлена в следующем виде:

г £ Р © -

<

в„

к то $

р ёН„

(р,- £ р)

где :

од/^ ПО- ктех,1кдодЧ,,а„ЛЬ,аг,ГЛРВУ/2 Х

ЬгзРнэ ^нэ

V

1-

1

4г

4г

_ 2 I Д

5 ^еэРеэ бэ

1-

1

я/ Я"/

4г 4г

/У

Полученная математическая модель позволяет не только определять температуру нагрева жидкости или газа и напорные характеристики ТГЭМП с учетом его основных конструкционных и эксплуатационных характеристик при заданных выходных параметрах, но и дает возможность проанализировать влияние на стадии проектирования и конструирования около 30 различных факторов (кто % & кн_ кв, г]об, }]г11др, цмех ,и„ и др.)

Таким образом, полученная математическая модель, позволяет прогнозировать эксплуатационные характеристики устройства. При этом очевидно, что при подстановке реальных значений проектных параметров сложность модели для расчетов существенно возрастает.

Поэтому при инженерных расчетах можно использовать значения ряда коэффициентов (такие как объемный коэффициент, коэффициент быстроходности гидравлический коэффициент Цги^р и т.п.) ориентируясь на данные приведенные в литературе. В этом случае выражение принимает вид:

' ¿7 Р 6>=

кт03

0.„ = 58-10~'

(р/ -г Р)

рн.

В третьей главе описано создание теплогенерирующего комплекса (ТГК) и автоматизированной информационно-измерительной системы (ИИС) для его экспериментального исследования. Подробно описана разработанная и использованная при изготовлении ТГЭМП технология изготовления неподвижной части теплогенератора и окончательной сборки ТГЭМП. Описан процесс выбора преобразователя частоты. Технология изготовления ТГЭМП разработа-

на с учетом существующих в электромашиностроении технологических процессов и может быть включена в автоматизированные линии изготовления элементов традиционных электротехнических устройств.

Для защиты статора ТГЭМП (рис.5), работающего в атмосфере с повышенной влажностью и обеспечивающего перекачку жидкости внутри статора

\

/

I

ЦТ 4*?

1

г

Рис. 5. Статор ТГЭМП

разработан метод капсулирования обмоток, заключающийся в герметизации обмоток эпоксидным компаундом. Таким образом, окружающая среда не оказывает действия на изоляцию.

Разработано специальное внутреннее покрытия статора, одновременно служащее опорной поверхностью размещаемого в статоре ротора и обладающее антифрикционными свойствами. Покрытие обеспечивает низкое трение и износ при смазке и способно конкурировать с традиционными подшипниковыми материалами при работе с маслом. Данная технология защищена патентом РФ.

Разработан и описан процесс сборки ТГЭМП, представляющий собой г— . у вклейку НЭ и сборку на монтажном столе

--V m --------в единое целое статора, вращающегося

нагревательного элемента, передних и задних крышек, уплотнительных элементов.

Для построения схемы управления создаваемого ТГК проведен анализ методов частотного регулирования, для и выбран способ прямого управления моментом (DTC - direct torque control), разработанный и реализованный в серийных изделиях фирмы ABB. Рассмотрение раз-V личных вариантов систем управления ПЧ : ; показало, что благодаря развитым вычис-- лительным возможностям и, учитывая простоту встраивания в любую автоматизированную систему для управления ТГЭМП и проведения экспериментальных исследований необходимо использовать ПЧ на двухпроцессорной основе. Разработаны и применены критерии подбора ПЧ для реального теплогенеря-рующего оборудования. Проведен анализ существующих ПЧ и обоснован выбор преобразователя частоты серии ASC 350 фирмы ABB, как наиболее полно подходящего для решения задач управления экспериментальным ТГК на базе ТГЭМП. На основе виртуальных приборов из состава системы измерения и

Рис. 6. Экспериментальный стенд

анализа сигналов гЕТЬаЬ разработана информационно - измерительная система (ИИС) и на её основе создан экспериментальный стенд (рис.6) для испытаний теплогенерирующего комплекса на базе ТГЭМП при помощи ИИС.

Созданный стенд позволил провести экспериментальные проверки теоретических предположений о возможностях ТГЭМП, определить пути дальнейшего совершенствования как всего ТГК, так и его составляющих компонентов, разработать рекомендации по дальнейшему использованию ТГК и его модификаций в промышленности и быту.

В четвертой главе проведен анализ экспериментальных данных и их сравнение с результатами расчетов, полученные при обработке математической

40г

7000,-----

" 4000

„,2р=2 ТГЭМП хх . .

— .2р=41ГЭМПхх .

— 2э=2 ТГЭМП нагр.. ...; 2р~4 ТГЭМП нагр

2000-

200 В250

100150

Напряжение ~ 2р=4 ТГ хх ->-2р=2 ТГ наф 2р=4 ТГ нагр

Рис.7. Зависимость потребляемого тока от напряжения

2р=2 АД хх 2р=2 АД наф

200 В 250

100 150 Напряжение

Рис.8. Зависимость потребляемой мощности от напряжения модели. Были получены следующие зависимости исследуемых процессов.

С увеличением напряжения величина тока в обмотке статора ТГЭМП и

потребляемая мощность нелинейно

600

Q400

i 200

возрастают, при этом конструктивные особенности устройства обуславливают значительно более высокие (в 5-7 раз) значения тока статора, чем у стандартных асинхронных двигателей.

Изменение тока при переходе от режима холостого хода к режиму короткого замыкания не превышает 5..8 %, а мощности - 10... 12 %. Это является следствием специфики использования ТГЭМП в первую очередь как нагревательного устройства, со значительно менее выраженными механическими характеристиками.

Температура ТГЭМП нелинейно

0 10 20 30 40 50 60 70 Гц 85 Частота питающего напряжения Рис.9. Зависимость температуры теплоносителя от частоты питающего напряжения возрастает с увеличением частоты. Это подтверждает возможность использования регулирования частоты питающего напряжения для достижения заданной температуры. Наиболее эффективная регулировка температуры наблюдается в диапазоне 25...50 Гц.

Изменение частоты питающего напряжения в диапазоне от 10 до 70 Гц. как при работе под нагрузкой, так и в режиме холостого хода, приводит к практически прямо пропорциональному изменению скорости вращения ВЭ. что подтверждает возможность эффективного регулирования производительности ТГЭМП при заданной температуре. Зависимость производительности ТГЭМП

от напора при различных температурах теплоносителя не противоречит математической модели. При этом характер изменения графиков производительности ТГЭМП в зависимости от напора, при поддержании фиксированных значений температуры в диапазоне от 50 до 170 °С, практически одинаков.

С увеличением частоты питающего напряжения диапазон регулирования выходных характеристик ТГЭМП уменьшается. При этом, эффективное регулирование выходных характеристик ТГЭМП целесообразно осуществлять в диапазоне от 10 до 75 Гц

С увеличением частоты питающего напряжения доля тепловых потерь увеличивается, что при неизменной мощности ТГЭМП приводит к уменьшению механической мощности и мо-

96 97 97 98 ««О

,„ ш , - ■ -

. 85

Л I-о о

X

л с;

Ч

О

S

о а. С.

\

\\

ж

3 ч

о—

25

75 125

Напор

ПаЧО? 200

- 50 С - 80 С - 110°С - 170 С

Рис.10. Зависимость производительности ТГЭМП от напора при различных температурах теплоносителя

120,

%

а 80

ь

о

п 60

с 40

20

91 !94'94

25 35

45 55 65 Частота

75 85 ГцЮО

мента, развиваемого ВЭ.

Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что в ТГЭМП соотношение между тепловой и механической (передаваемой ВЭ) составляющими мощности находится в диапазоне 85/15 % (85 % потребляемой мощности идет в тепло, 15 % на перемещение теплоносителя), т.е. исследуемый теплогенератор работает в наиболее же-

Рис. 11. Отношение тепловой мощности к потребляемой в зависимости от частоты питающего напряжения

стком тепловом режиме при невысокой производительности ТГЭМП.

Большая реактивная составляющая первичного тока, обусловленная магнитным сопротивлением, в принципе не ухудшает работу преобразователя, как нагревательного устройства, но оказывает существенную нагрузку на первичную сеть.

Для ограничения и регулирования потребляемого ТГЭМП тока, перераспределения тепловой и механических составляющих подводимой мощности возможно использование магнитных шунтов, снижающих сопротивление воздушного зазора и увеличивающих долю электромагнитной мощности, передаваемой на вращающийся электронагревательный элемент. Использование магнитных шунтов представляет собой эффективное средство ограничения и регу-

Рис.12. Зависимость потребляемого тока от входного напряжения при различных длинах магнитных шунтов тов различной длины

Сравнение расчетных и экспериментальных данных показывает, что максимальное расхождение между ними составляет 25 - 27%, что учитывая сложность учета в модели всех физических и конструктивных параметров, подтверждает адекватность и правомочность математической модели ТГЭМП.

Спроектированное и изготовленное устройство (ТГЭМП) способно, учитывая приведенные выше особенности, выполнять функции теплогенерирую-щего преобразователя.

Основные результаты диссертации

Впервые выполнен комплекс исследований, экспериментально подтверждающих возможность создания и промышленного производства теплогенери-рующего комплекса, на основе нового класса электромеханических устройств -теплогенерирующего электромеханического преобразователя. В частности решены следующие вопросы:

- проведен анализ известных технических решений теплогенераторов;

- проведена классификация устройств электронагрева, теплогенерирующих комплексов и позиционирование в ней ТГЭМП;

- оценена возможность создания ТГК на основе электромеханического преобразователя энергии с короткозамкнутыми вторичными обмотками

- обоснован принцип действия, разработана конструктивная схемы и математическая модель ТГЭМП.

Рис.13. Зависимость потребляемой мощности от входного напряжения при использовании шун-

- на основе результатов математического моделирования проведен анализ электромагнитных, тепловых и гидравлических процессов ТГЭМП.

- разработана технология изготовления отдельных частей ТГЭМП с использованием композиционных материалов;

- создан, на основе предложенной структурной схемы, теплогенерирующий комплекс

- разработана автоматизированная информационно-измерительная система для экспериментального исследования ТГК;

- выработаны рекомендации по использованию и проектированию электромеханического комплекса нагрева и перемещения жидкости.

Работы, в которых опубликованы основные положения и результаты диссертации:

-работы, опубликованные в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК:

1.Уханов C.B., Иванов С.Н. Определение параметров теплогенерирующих электромеханических преобразователей. "Энергосбережение и Водоподготов-ка" 2009 г. №1(57) стр. 56-61.

2.Уханов C.B. Основы проектирования гидроэлектродинамических теплогенераторов/ К.К. Ким, С.Н. Иванов, C.B. Уханов// Электро. Электроэнергетика. Электротехника. Электротехническая промышленность.-2008,-№4.-С. 14-16.

3.Уханов C.B. Информационное обеспечение доказательства адекватности математической модели электромеханического теплогенератора/ С.Н. Иванов, A.B. Еськова, C.B. Уханов// Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2008. - С. 77-79.

- патенты РФ и свидетельство об официальной регистрации программы:

4. Пат. № 65335 Российская Федерация, МПК7 H 05 В 6/10, F 25 В 29/00. Теплогенерирующий электромеханический преобразователь/ С.Н. Иванов, C.B. Уханов.; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т,- № 2007109830/22; заявл. 16.03.2007; опубл. 27.07.2007. Бюл. № 21. -2 с.

5.Пат. № 65336 Российская Федерация, МПК7 H 05 В 6/10, F 25 В 29/00. Теплогенерирующий электромеханический преобразователь/ С.Н. Иванов, H.H. Случанинов, C.B. Уханов.; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т,- № 2007109832/22; заявл. 16.03.2007; опубл. 27.07.2007. Бюл. №21.-2 с.

6.Пат.№ 2327270 Российская Федерация, МПК H 02 К 15/02, 15/12.Способ пропитки обмотки статора электромеханического преобразователя / С.Н. Иванов, C.B. Уханов.¡заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т.-№ 2007109715/09; заявл. 16.03.07; опубл. 20.06.2008. Бюл. № 17.-3 с.

7. Уханов C.B. Иванов С.Н., Еськова A.B., Амосов О.С. Свидетельство об официальной регистрации программы «Расчет температуры в неподвижном нагревательном элементе ЭМПРЭ» для ЭВМ №2006612895. Заявка №2006611934. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11.08.2006.

- статьи, опубликованные в других изданиях:

8. Уханов C.B. Разработка и исследование нового класса теплогенераторов на основе электромеханического преобразователя с разделенными нагревательны-

ми элементами / С.H. Иванов, О.С. Амосов, C.B. Уханов, A.B. Еськова // XXXI Дальневосточная математическая школа-семинар им. академика Е.В.Золотова: тез. докл. - Владивосток: Далыгаука, 2006. - С. 107.

9. Уханов C.B. Энергетические характеристики теплогенерирующих электромеханических преобразователей / С.Н. Иванов, В.Н. Забоин, C.B. Уханов // Фундаментальные исследования и инновации в технических университетах: материачы XI Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы, г.Санкт-Петербург, 18-19 мая 2007 г.: СПб.: Изд-во политехи, ун-та, 2007.-С.527-528.

10.Уханов C.B. Определение показателей надежности теплогенерирующих электромеханических преобразователей /С.Н. Иванов, В.Н. Забоин, C.B. Уханов //Автоматизация, энергетика, компьютерные технологии: сб. науч. трудов, Псков,2007.- Псков: ГОУВПО «ПГТУ», 2007.- С.104-109.

11 .Уханов C.B. Технологические основы изготовления теплогенераторов на основе электромеханического преобразователя / С.Н. Иванов, В.А. Иванов, С.П. Захарычев, C.B. Уханов // Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока: материалы Всероссийской научно-технической конференции, г. Комсомольск-на-Амуре, 15-19 октября 2007 г.: в 3-х ч.: Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2007.-Ч.1.- С.58-62.

12.Уханов C.B. Определение параметров вторичных элементов электромеханического преобразователя / С.Н. Иванов, C.B. Уханов, М.А. Шпилев // Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока: материалы Всероссийской научно-технической конференции, г. Комсомольск-на-Амуре, 15-19 октября 2007 г.: в 3-х ч.: Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2007.-Ч. 1.- С.63-66.

13.Уханов C.B. Разработка технологии изготовления электромеханического теплогенератора / С.Н. Иванов, C.B. Уханов // Актуальные проблемы управления транспортными и техническими системами: сб. тр. II Всероссийской науч-практ. конф. студентов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей "Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транспортными системами" 13-15 ноября 2007 г. Санкт-Петербург / под общ. ред. д-ра экон. наук, профессора Н.В. Афанасьевой -СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008 - С.98-101.

14.Уханов C.B., Многофункциональная измерительная система для экспериментальных исследований электромеханических устройств./ Актуальные проблемы управления транспортными и техническими системами: сб. тр. II Всероссийской науч-практ. конф. студентов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей "Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транспортными системами" 13-15 ноября 2007 г. Санкт-Петербург / под общ. ред. д-ра экон. наук, профессора Н.В. Афанасьевой - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008, - 228 с.

УХАНОВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМИ ВТОРИЧНЫМИ ОБМОТКАМИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 20.05.2009 Формат 60 х 84 1/16. Бумага 80 г/м2. Ризограф РЮ950ер-<х. Усл. печ. л. 1,40. Уч.-изд. л. 1,35. Тираж 100. Заказ 22447.

Полиграфическая лаборатория Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» 681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.

Введение.

Глава 1. Анализ теплогенерирующих комплексов и классификация их элементов.

1.1. Анализ известных технических решений теплогенерирующих комплексов

1.2. Резистивные неподвижные нагревательные элементы.

1.3. Анализ современного состояния электронагревательных устройств трансформаторного типа

1.4. Анализ современного состояния электронагревательных устройств с вращающимися теплогенерирующими элементами.

1.5. Анализ современного состояния электронагревательных устройств с вращающимися и неподвижными теплогенерирующими элементами.

Выводы.

Глава 2. Особенности работы теплогенерирующего электромеханического преобразователя (ТГЭМП).

2.1 Устройство и принцип действия.

2.2 Математическая модель ТГЭМП.

2.3. Математическая модель расчета тепловых параметров и напорной характеристики ТГЭМП.

2.4. Преобразование мощности в ТГЭМП.

Выводы.

Глава 3. Создание теплогенерирующего комплекса (ТГК) и автоматизированной информационно-измерительной системы (ИИС) для его экспериментального исследования.

3.1. Разработка элементов технологии изготовления ТГЭМП с применением метода капсулирования композиционными изоляционными и антифрикционными материалами.

3.1.1. Изготовление статора теплогенератора.

3.1.2. Капсулирование обмотки статора методом покрытия специальными полимерными композиционными материалами.

3.1.3. Технология изготовления деталей и сборки покрытия ТГЭМП

3.1.3.1. Способы формирования деталей покрытия из эпоксидофтор-пластовых ГЖМ.

3.1.3.2. Технология изготовления деталей и сборки теплогенератора

3.2. Особенности применения преобразователя частоты в ТГК.

3.3. Экспериментальное исследование ТГК.

3.3.1. Разработка методов определения электромагнитных параметров.

3.3.2. Измерение температуры элементов ТГЭМП и нагреваемой среды

3.3.3. Измерение механических параметров ТГЭМП.

3.3.4. Автоматизация испытаний ТГК на базе ТГЭМП.

3.3.5. Адаптация системы измерения и анализа сигналов ZETLab для работы в составе информационно - измерительного комплекса.133'

Выводы.

Глава 4. Анализ результатов исследования процессов в ТГЭМП.

Выводы.

Производство и повышение эффективности преобразования, передачи и использования тепловой энергии, как средства создания необходимых комфортных условий жизни, является одной из наиболее важных и сложных проблем в развитии бытовой техники, наукоемких отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта.

Вопросы получения тепла, особенно, в небольших населенных пунктах, фермерских хозяйствах, удаленных от тепломагистрали жилых зданиях и производственных помещениях, а также для различных автономных объектов сейчас решается за счет строительства маломощных котельных, обеспечения их привозным топливом и обслуживающим персоналом, что характеризуется крайне низким уровнем рентабельности и ухудшением экологической обстановки.

Актуальность задачи повышения эффективности производства, преобразования тепловой энергии и экономичного теплоснабжения вновь вводимого жилья, существующих удаленных и/или обособленных от традиционных источников теплоснабжения жилых и производственных объектов подтверждается выбором направления «Энергосбережение и энергосберегающие технологии» в качестве одного из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники на современном этапе развития экономики.

Решение задачи экономичного обогрева связано не только с улучшением существующих систем отопления, но и с переходом к децентрализованным системам отопления, использующим новые высокоэффективные тепло-генерирующие устройства, вопрос создания которых в Дальневосточном регионе предусмотрен положениями национального проекта "Доступное и комфортное жилье - гражданам России" и краевой программы строительства малоэтажного жилья «Свой дом».

На сегодняшний день наиболее распространенными типами электронагревательных устройств являются установки, выполненные на основе трубчатых нагревательных элементов (ТЭН), электродные электроводонагреватели, электронагреватели с открытыми тепловыделяющими элементами и электронагревательные устройства трансформаторного типа.

Большой вклад в разработку, исследование и освоение производства последних внесли В.В. Казаков, Ю.М. Гуревич, A.B. Волков, А.И. Ёлшин,

В.М Кузьмин, В.П. Еремин, и другие ученые. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области индукционных нагревателей про/ водятся в АО БирЗСТ (г. Биробиджан), ГОУ ВПО «КнАГТУ» (г. Комсомол ьск-на-Амуре), НГТУ (г. Новосибирск), в Кубанском государственном аграрном университете, в Челябинском государственном агроинженерном университете. В последнее время вопросы использования устройств с индукционным нагревом на железнодорожном транспорте привлекли внимание одного из ведущих университетов страны - Санкт - Петербургского государственного университета путей сообщения (ПГУПС).

При этом следует отметить, что несмотря на высокий уровень электробезопасности, большую перегрузочную способность и другие положительные характеристики, электронагревательные устройства трансформаторного типа обладают рядом недостатков, основным из которых является низкий коэффициент теплоотдачи и относительно низкая скорость циркуляции»-теплоносителя.

Повышение эффективности преобразователей, в частности трансформаторного типа возможно как за счет изменения процесса улучшения теплообмена на рабочей поверхности, так и за счет дополнительных источников тепла.

Практическая реализация электронагревательных устройств, в которых отсутствуют вышеуказанные недостатки, может найти свое воплощение в теплогенерирующем комплексе на основе электромеханических преобразователей энергии, исследованию которого посвящена данная работа.

Целью работы является разработка и исследование теплогенерирую-щего электромеханического комплекса, на основе электромеханического преобразователя энергии (ТГЭМП), с короткозамкнутыми вторичными обмотками, который одновременно с нагревом обеспечивает перемещение нагреваемой среды.

Задачи исследования:

1. Анализ известных технических решений и оценка возможности создания теплогенерирующего комплекса на основе электромеханического преобразователя энергии с короткозамкнутыми вторичными обмотками.

2. Классификация устройств электронагрева, теплогенерирующих комплексов и позиционирование в ней ТГЭМП.

3. Обоснование принципа действия, разработка конструктивной схемы и математической модели ТГЭМП.

4. Анализ электромагнитных, тепловых и гидравлических процессов ТГЭМП на основе результатов математического моделирования.

5. Разработка технологии изготовления отдельных частей теплогенератора с применением методов > капсулирования изоляционными антифрикционными самосмазывающимися материалами.

6. Создание экспериментального теплогенерирующего комплекса и автоматизированной информационно-измерительной системы для его экспериментального исследования

Методы исследований. Исследования проводились с использованием теории обобщенного электромеханического преобразователя энергии, электродинамики, теплофизики, гидравлики, физического и математического моделирования, современных методов экспериментальных исследований с использованием автоматизированного информационно-измерительного комплекса на основе набора виртуальных приборов ZETLab.

При проектировании конструкции использована система параметрического проектирования и оформления конструкторско-технологической документации T-FLEX CAD'9.0, для алгоритмической обработки использован MS Visual Basic 6.0. и другое современное программное обеспечение.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- обоснована возможность создания теплогенерирующего электромеханического комплекса, на основе электромеханического преобразователя с ко-роткозамкнутыми вторичными обмотками;

- предложена новая классификационная схема устройств электронагрева те-плогенерирующих комплексов и показано позиционирование в ней ТГЭМП;

- разработаны конструктивные схемы ТГЭМП, защищенные патентами РФ, обеспечивающие высокие показатели производительности, безопасности и надёжности;

- разработана математическая модель для анализа тепловых, электромагнитных и гидравлических процессов, учитывающая особенности конструкции и режимы работы

- проведены теоретические и экспериментальные исследования ТГЭМП; Практическая ценность работы заключается в следующем:

- создана конструкция ТГЭМП;

- разработана инженерная методика расчета электромагнитных, тепловых и гидравлических параметров ТГЭМП;

- разработана технология изготовления теплогенератора с применением метода капсулирования композиционными изоляционными и антифрикционными материалами;

- составлена и зарегистрирована программа расчета параметров ТГЭМП;

- выработаны рекомендации по использованию и проектированию электромеханического комплекса нагрева и перемещения жидкости;

- создан и испытан экспериментальный теплогенерирующий электромеханический комплекс;

- разработана автоматизированная информационно-измерительная система, обеспечивающая возможность исследований в широком диапазоне изменения режимов работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение в Комсомольском-на

Амуре государственном техническом университете, на научно-технических семинарах кафедры «Электромеханика», лаборатории «Композиционные материалы» Тихоокеанского государственного университета, на XXXI Дальневосточной математической школе-семинаре им. академика Е.В.Золотова (Владивосток, 2006г.), в материалах XI Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы (г.Санкт-Петербург, 2007г.), в материалах Всероссийской научно-технической конференции (г.Комсомольск-на-Амуре, 2007 г.), на IV международной Конференции мэров городов — участников «Союза городов с развитым машиностроением Северо-Восточной Азии».

Диссертационной работа велась в рамках научного направления «Разработка и исследование систем децентрализованного энергообеспечения на основе нетрадиционных электромеханических преобразователей энергии» и гранта правительства Хабаровского края на выполнение НИОКР «Создание опытного образца теплогенератора на основе электромеханического преобразователя».

Внедрение. Результаты диссертационной работы использованы в про-ектно-конструкторской деятельности Научно-технологического парка «Технопарк КАС» для анализа современных типов нагревательных устройств и оценки возможности их промышленного освоения на предприятиях" Дальнего Востока.

Технические документы и методика расчета комплекса переданы в МУП «Горводоканал» и МУП «Служба заказчика №1» для использования ТГК на базе ТГЭМП в качестве альтернативных источников теплоснабжения.

Экспериментальный стенд с автоматизированной информационно-измерительной системой используется в учебном процессе (направление 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», специальность 150408 «Бытовые машины и приборы») при курсовом и дипломном проектировании и в лабораторном практикуме.

Публикации. По результатам исследований, отраженных в диссертационной работе опубликовано 14 работ, в том числе 3 патента РФ, 1 свидетельство об официальной регистрации программы и 10 научных статей, три из которых опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК. Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

- классификационная схема устройств электронагрева с учетом ТГЭМП;

- математическая модель ТГЭМП с короткозамкнутыми теплогенерирую-щими обмотками и результаты моделирования;

- инженерная методика расчета электромагнитных, тепловых и гидравлических параметров ТГЭМП;

- технология изготовления ТГЭМП с использованием композиционных материалов;

- теплогенерирующий комплекс на основе ТГЭМП и результаты его экспериментального исследования.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 120 наименований,и 5 приложений. Она содержит 191 страниц машинописного текста, 7 таблиц и 66 рисунков.

Выводы

В результате экспериментального;! исследования: ТГК были получены следующие зависимости исследуемых процессов:;

1. Электромагнитные:

- Процесс нарастания тока в первичной обмотке и зависимость потребляемой мощности от входного напряжения.

- ТГЭМП испытан при переходе от режима холостого хода (работа в воздушной среде) к режиму нагрузки (трансформаторное масло), как при вращающемся, так и при неподвижном ВЭ (режим короткого замыкания).

2.Тепловые:

- Получены зависимости, нагрева поверхности НЭ от напряжения частотой 50 Гц с учетом тепловых потерь в статоре при холостом ходе и под нагрузкой (рабочая среда - трансформаторное масло)

- Определена зависимость изменения температуры теплоносителя от времени при частоте 50 Гц.

3. Механические (гидравлические):

- Определена зависимость производительности ТГЭМП от напора при различных температурах теплоносителя и при различных частотах питающего напряжения.

- Определена зависимость производительности при различных значениях напора в испытательной магистрали.

4. Исследованы основные зависимости различных параметров ТГЭМП от частоты питающего напряжения:

- изменения частоты вращения ВЭ от частоты питающего напряжения;

- изменение температуры теплоносителя от частоты питающего напряжения;

- изменение тепловой и механической мощностей от частоты питающего напряжения;

- определено отношение тепловой мощности к потребляемой в зависимости от частоты питающего напряжения.

5'. Конструкционные:

Рассмотрена'зависимость потребляемого тока и потребляемой мощности от входного напряжения при различных длинах магнитных шунтов.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных показывает, что максимальное расхождение между ними составляет 25 — 27%, что учитывая сложность учета в модели всех физических и конструктивных параметров, подтверждает адекватность и правомочность математической модели ТГЭМП.

Спроектированное и изготовленное устройство (ТГЭМП) способно, учитывая приведенные выше особенности, выполнять функции теплогенери-рующего преобразователя.

Заключение Основные результаты диссертации

Впервые выполнен комплекс исследований, экспериментально подтверждающих возможность создания и промышленного производства тепло-генерирующего комплекса, на основе нового класса электромеханических устройств - теплогенерирующего электромеханического преобразователя.

В частности решены следующие вопросы: проведен анализ известных технических решений теплогенераторов; проведена классификация устройств электронагрева, теплогенерирую-щих комплексов и позиционирование в ней ТГЭМП; оценена возможность создания ТГК на основе электромеханического преобразователя энергии с короткозамкнутыми вторичными обмотками обоснован принцип действия, разработана конструктивная схемы и математическая модель ТГЭМП. на основе результатов математического моделирования проведен анализ электромагнитных, тепловых и гидравлических процессов ТГЭМП. разработана технология изготовления отдельных частей ТГЭМП с использованием композиционных материалов; создан, на основе предложенной структурной схемы, теплогенерирую-щий комплекс разработана автоматизированная информационно-измерительная система для экспериментального исследования ТГК; выработаны рекомендации по использованию и проектированию электромеханического комплекса нагрева и перемещения жидкости.

1. A.c. 1811038 СССР, МКИ Н 05 В 6/10. Индукционный нагреватель жидкой среды /A.B. Янченко, В.М. Кузьмин, A.B. Пяталов, Ю.М. Гуревич (СССР).-№ 4861336/07;заявл. 12.06.90; опубл. 23.04.93. Бюл. № 15. -4 с.

2. Бахтина, H.A. Состояние производства и тенденция развития бытовых электроводонагревателей в высокоразвитых капиталистических странах // Электротехническая промышленность. Бытовая электротехника. — 1975. — вып. 5 (30). С. 2.

3. Варшавский, A.C. Бытовые нагревательные приборы (конструкция, расчёты, испытания) / A.C. Варшавский и др. — М.: Энергоиздат, 1981. 328 с.

4. Ганн, М.Б. Использование аккумулирующих электронагревателей для нагрева воды в быту / М.Б. Ган, В.М. Староверова // Научные труды АКХ им. К.Д.Памфилова. 1968 - № 47 -С. 14-17.

5. Гольцман, Д.А., Бончковская JI.B. Применение электроэнергии для горячего водоснабжения и отопления жилых зданий //Водоснабжение и санитар-. ная техника. 1976. — №1— С.30-33.

6. Дэнэферов, P.A. Новые электронагреватели для сельского хозяйства./ P.A. Дэнэферов, И.П. Малочкин, A.M. Витлин // Электротермия, 1983. —№ 11 — С. 11-13.

7. Казанский, В.М. Электронагрев в сфере жизнеобеспечения человека // Электронагреватели трансформаторного типа: Сб. научн. тр.- Новосибирск: Изд-воНГТУ, 1997-С. 9-18.

8. ГОСТ 17083-87. Электротепловентиляторы бытовые. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 17083-81. - Введ. 25.12.87. -М.: Изд-во стандартов, 1988.

9. Кузьмин, В.М. Аккумуляционный электроводонагреватель «Орель» / В.М. Кузьмин, В.А. Размыслов, A.B. Пяталов Информационный листок. № 134-88, ЦНТИ, г. Хабаровск, 1988г.

10. Кузьмин, В.М. Трансформаторы для устройств электронагрева: автореф.диссерт. на соиск. уч. ст. доктора техн. наук. Томск., 2002. - 34 с.

11. Ленский, А.Р. Перспективы развития конструкций проточных электроводонагревателей //Электротехническая промышленность. Бытовая электротехника.- 1977.-Вып. 5 (42).- С. 5-7.

12. Луковенко, Б. А. Ассортимент перспективных бытовых электро-водонагревательных приборов для районов Сибири и Крайнего Севера. / Б.А. Луковенко, О.Я. Проворотова II Электротехническая промышленность. Бытовая электротехника. 1982,- № 1,- С. 4-5.

13. Пат. 2109413 РФ, МКИ Н 05 В 6/10, F 24 Н 3/04. Электронагревательное устройство /В.М. Кузьмин, СП. Бобровский, A.B. Сериков, Ю.М. Гуревич, А.В.Пяталов (Россия). № 96107425/09; Заявлено 16.04.96; Опубл. 20.04.98. Бюл. № 11 - 3 с.

14. Свидетельство РФ № 3674 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10, F 24 Н 3/04. Электронагреватель / С.Н. Иванов, В.М. Кузьмин, (Россия). № 95115749/20; заявл. 11.09.95; опубл. 16.02.97. Бюл. №2.-1 с.

15. Свидетельство РФ № 9114 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10. Электронагреватель /С.Н. Иванов, В.М. Кузьмин, H.H. Мельникова (Россия). -№97121536/20; заявл. 23.12.97; опубл. 16.01.99. Бюл. №1.-2 с.

16. Свидетельство РФ №5482 на полезную модель, МКИ Н 05 В 3/00. Электронагреватель /С.Н. Иванов, В.М. Кузьмин (Россия). — № 96115617/20; заявл. 26.07.96; опубл. 16.11.97. Бюл.11

17. Свидетельство РФ №7266 на полезную модель, МКИ Н 05 В 3/06. Электронагреватель /С.Н. Иванов, А.А.Скрипилев (Россия). № 96115616/20; заявл. 26.07.96; опубл. 16.07.98. Бюл.7

18. Свидетельство РФ № 25669* на полезную модель, МКИ II 05 В 6/10, F 25 В 29/00. Электронагреватель /В.В. Смирнов, С.А. Скоморовский, H.H. Случанинов, C.H. Иванов (Россия). -№ 2002106022/20; Заявлено 14.03.2002; Опубл. 10.10.2002. Бюл. № 28. 1 с.

19. Свидетельство РФ-№ 39033 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10, F 24 Н 3/04. Центробежный электромеханический преобразователь /В.М. Кузьмин, T.F. Голубева, С.Н. Иванов (Россия). № 2003135911/20; Заявлено: 11.12.2003; Опубл: 10:07.2004. Бюл. №19. - 1с.

20. Агеев, В.Д. Исследование потерь мощности в экранах экранированных асинхронных двигателей // Электричество. 1974. - № 12. С. 63-65.

21. Иванов-Смоленский; A.B. Электромагнитные силы и преобразование энергидав;электрических машинах.—М:::Высш; Шк., 1989. 312 с.

22. Бессонов, JI:А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле: учебник, для студентов вузов. Mi: Высш: шк., 1978.— 232 с.

23. Зарубин, B.C. Математическое моделирование в технике: учеб. для вузов / Под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 496 с.

24. Клесов, В.И. Анализ электромагнитного поля в теплообменнике 3-фазного электроводонагревателя./ В.И Клесов, А.И. Ёлшин // Электронагреватели трансформаторного типа. Сб. научн. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997.-С. 19-24.

25. Кожухов, В.В. Автоматизация работы системы электроотопления // Электронагреватели трансформаторного типа. Сб. научн. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997-С. 25-28.

26. Кузьмин, В.М. Электронагревательные устройства трансформаторного типа. Владивосток: Дальнаука, 2001. - 142 с.

27. Реутов, Б.Ф. Теплоснабжение Российской Федерации. Пути выхода-из ~ кризиса: Национальный доклад. / Б.Ф. Реутов, A.JL Наумов, В.Г. Семенов и > -др.-М., 2001.

28. Сипайлов, Г.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах / Г.А. Сипайлов, Д.И. Санников, В.А. Жадан. — М.: Высш. шк, 1989.-239 с.

29. Кузьмин, В.М. Математическое моделирование теплогенерирующего устройства с тепловыделяющим элементом / В.М. Кузьмин, A.B. Еськова // Вестник ГОУ ВПО «КнАГТУ». Вып. 5: сб. науч. тр. ГОУ ВПО «КнАГТУ», 2005.-Ч. 1.-С. 132-136.

30. Амосов, О.С. Экспериментальное исследование теплогенерирующих электромеханических устройств с использованием информационно-измерительных комплексов / О.С. Амосов, С.Н. Иванов, A.B. Еськова // Дальневосточный энергопотребитель. — 2006. №1-2 - С. 32-34.

31. Шиянов А.И., Старокожев А.И. Моделирование асинхронного Электропривода с прямым управлением моментом, Электротехнические комплексы и системы управления №1, 2006 г., стр 67-69.

32. Шрейнер Р.Т. Математическое моделированиеэлектроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты., Екатерен-бург: УРО РАН, 2000, 654 стр.49.0нищенко Г.Б Электрический привод. Издательство: Academia 2008 г., 288 стр.

33. Кисаримов Р.А Электропривод: справочник Издательство: РадиоСофт ' 2008 г. 352 стр.

34. Информационное обеспечение доказательства адекватности математической модели электромеханического теплогенератора/ С.Н. Иванов, A.B. Еськова, C.B. Уханов// Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2008. - С. 77-79.

35. Основы проектирования гидроэлектродинамических теплогенераторов/ К.К. Ким, С.Н. Иванов, C.B. Уханов// Электро. Электроэнергетика. Электротехника. Электротехническая промышленность. — 2008.- № 4. — С. 14-16.

36. Усольцев A.A. Частотное управление асинхронными двигателми/Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006, 94 с

37. Пат. 50741 Российская Федерация, МПК7 H 05 В 6/10, F 25 В 29/00. Синтез системы управления электромеханическими преобразователями / Ф.Ф. Пащенко, О.С.Амосов, С.Н. Иванов (Россия). — №2005123300; заявл. 21.07.2005; опубл. 20.01.2006.

38. Пащенко, Ф.Ф. Синтез систем управления электромеханическими преобразователями / Ф.Ф Пащенко, О.С. Амосов, С.Н. Иванов // Датчики и системы. 2006. - №8. - С. 18-22.

39. Соловьев, В.А. Управление тепловыми и энергетическими процессами на основе нечеткой логики. — Владивосток.: Дальнаука, 2003. 181 с.

40. Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода. Издательство: Инфра-М 2007г 208 стр.

41. Фираго Б.И., Павлячик Л.Б. Регулируемые электроприводы переменного тока Издательство: Техноперспектива 2006 г., 363 стр.

42. Савилов Г.В. Электротехника и электроника: курс лекций Издательство: Дашков и К 2008 г. 324 стр.

43. Реку с Г.Г. Общая электротехника и основы промышленной электроники. Издательство: Высшая школа, 2008 г., 654 стр.

44. Гарганеев А.Г., Яровой А.Т., Бабушкина Л.Ю. Энергосберегающая модификация векторного управления асинхронного двигателя, г.Томск, Известия Томского политехнического университета, издательство ЭлеСи 2005 г., т 308, № 7

45. Жарков A.A., Дроздов A.B., Козаченко В.Ф. Серия модульных встраиваемых микроконтроллерных систем управления для современного комплектного электропривода// Приводная техника 2007. - Вып. 5. - с.3-8

46. Анучин A.C., Дроздов A.B., Козаченко В.Ф.,. Сигнальные микроконтроллеры Texas Instruments для управления двигателями и автоматизации промышленности // «Электронные компоненты». №7, -2004. -С. 91-95.

47. Анучин A.C., Жарков A.A., Дроздов A.B., Козаченко В.Ф. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением // «Компоненты и технологии», №8, -2004. —С. 166-172.

48. Дроздов A.B., Сравнительный анализ различных вариантов векторной ШИМ // Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика. Десятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Издательство МЭИ,-2004. С. 103

49. Поклонов, C.B. Асинхронные двигатели герметичных электронасосов. — JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. — 64 с.

50. Гольдберг, О.Д. Автоматизация контроля параметров и диагностика асинхронных двигателей / О.Д. Гольдберг, И.М. Абдуллаев, А.Н. Абиев. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 158 с.

51. ГОСТ 14014-91. Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 1991

52. Жерве, Г.К. Промышленные испытания электрических машин. — JL: Энергоатомиздат, 1984. — 408 с.

53. Коварский, Е.М Испытание электрических машин / Е.М. Коварский, Ю.И. Янко. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 319 с.

54. Котеленец, Н.Ф. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин / Н.Ф. Котеленец, H.A. Акимова, М.В. Антонов. М.: Академия, 2003. -384 с.

55. МИ 1967-89 ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения. М.: ВИНИТИ, 1989.

56. Справочник по электрическим машинам Автор: Кацман М.М. Изд-во Академия 480 стр., 2005 г

57. Браун М., Раутани Дж., Пэтил Д Диагностика и поиск неисправностей электрооборудования и цепей управления Издательство: Додэка дата выпуска: 2007 г. количество страниц: 328

58. Бодин А.П., Пятаков Ф.Ю Приемо-сдаточные работы в электроустановках Издательство: Энергосервис 2007 г 408 стр.

59. Объем и нормы испытаний электрооборудования Серия: Кодексы и законы России Издательство: Сибирское университетское издательство 2008 г. 233 стр.

60. Григорьев Вениамин Приборы и средства диагностики электрооборудования и измерений в системах электроснабжения Издательство: Колос, 2006 г. 272 стр.

61. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и техническая диагностика Издательство: Машиностроение, 2005 г. 656 стр.

62. Горбов А.М Справочник по эксплуатации электрооборудования Издательство: ACT 2008 г. 143 стр.

63. Уханов C.B., Иванов С.Н. Определение параметров теплогенерирующих электромеханических преобразователей."Энергосбережение и Водоподготов-ка" 2009 г. №1(57) стр. 56-61.

64. Попов В.В., Вольдек А.И., Электрические машины. Машины переменного тока., СПб.: Питер, 2008 г. 350 с.

65. Попов В.В., Вольдек А.И., Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы. Учебник., СПб.: Питер, 2007 г., 320 с.

66. Шерстюк А. Н., Насосы, вентиляторы и компрессоры Учеб. пособие для ВТУЗов., М.: 1972 г., 344 с.

67. Костышин B.C., Моделирование режимов работы центробежных насосов на основе электрогидравлической аналогии. Ивано-Франковск.,2000 г., 163 с.

68. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры.,М.: Энергоатом-издат 1984 г., 414 с.

69. Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. 2-е изд., перераб. и доп. М., Л.: Машиностроение, 1966 г., 364 с.

70. Михайлов А.К., Малюшенко В.В., Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование., М.: Машиностроение, 1977 г., 288 с.

71. Иванов-Смоленский, A.B. Методика расчета магнитных полей: учеб. пособие / A.B. Иванов-Смоленский, В.А. Кузнецов. М.: МЭИ, 1979. - 72 с.

72. Копылов, И.П. Применение вычислительных машин в инженерно-экономических расчетах (Электрические машины). М.: Высш. школа, 1980. - 256 е., ил.

73. Бертинов, А.И. Специальные электрические машины / А.И. Бертинов и др.; под ред. А.И. Бертинова. М., Энергоиздат, 1982. - 552 с.

74. Кузьмин, В.М. Трансформаторы для устройств электронагрева: автореферат диссертации на соискание уч. ст. доктора техн. наук. Томск., 2002. -34 с.

75. Яворский, Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. — М.: Наука. Физматлит, 1979. — 942 с.

76. Костромин В.Г. Технология производства асинхронных двигателей: Специальные процессы/В.Г. Костромин, С.Б. Бронин, В.А. Дагаев и др.; под ред. В.Г. Костромина.-М.:Энергоиздат,1921.- 272 с.

77. Иванов В.А. Прогрессивные самосмазывающиеся материалы на основе эпоксидофторопластов для триботехнических систем/ В.А. Иванов, Хосен Ри.- Владивосток, Хабаровск:ДВО РАН, 2000.- 429 с.

78. TEFC induction motors thermal models: a parameter sensitivy analysis / Boglietti Aldo, Covagnino Andrea, Staton David A. IEEE Trans. Ind. Appl. 2005. 41,-№3,-C. 756-763.

79. Nasar, S.A. Electric power systems / S.A. Nasar, Frederic Trutt. CRC Press, Boca Raton, Fla, 1999.

80. H. J. Laue Heat pumps, Landolt-Bornstein Group VIII Advanced Materials and Technologies Renewable Energy, Springer Berlin Heidelberg, pp. 605-626, 09 September 2006.

81. J. A. Ferreira and J. D. van Wyk, "Electromagnetic energy propagation in power electronic converters: Toward future electromagnetic integration," Proc. IEEE, vol. 89, pp. 876-889, June 2001.

82. E. Mueller, S. Walczak, W. Seifert, C. Stiewe, G. Karpinski, in: Proc. 24th Int. Conf. on Thermoelectrics (ICT 2005), Clemson, SC, USA, 2005, IEEE, Pis-cataway, NJ, 2006, pp. 352-357.

83. R. Qu and T. A. Lipo, Dual-rotor, radial-flux, toroidally wound, permanentmagnet machines," IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 39, pp. 1665-1673, Nov./Dec. 2003.

84. A. Wallace and A. von Jouanne, Industrial speed control: Are PM couplings and alternative to VDFs" IEEE Ind. Applicat. Mag., vol. 7, pp. 57-63, Sept./Oct. 2001.