авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ Уфа 2011 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное ...»

-- [ Страница 2 ] --

Линейная математическая модель рассматриваемого ОГ с вибрирующим ободом имеет вид 2 2 1 d (2) T dt T где b Jx, T2 Jy Jz (3), Jx k T причем - угол поворота обода относительно выходной оси OX;

Jx, Jy, Jz – моменты инерции обода относительно соответствующих осей;

,, проекции угловой скорости основания на связанные с ним оси;

b коэффициент вязкого трения;

k - коэффициент жесткости упругих элементов подвеса, равный позиционному моменту при отклонении обода на угол в один радиан [1].

В соответствии с уравнением (2) и обозначениями:

z 2 j 1, 1 sin t 2 cost (4) имеем дифференциальное уравнение для комплексных амплитуд, которое запишем в виде T 2 2T j T z 1 2 T 2 2 j T z z (5) 0 T 2 j Применяя к выражению (5) преобразование Лапласа и вводя обозначения:

T T T1 T2 (6) ;

T 1 2 T 1 получим передаточную функцию для комплексных амплитуд 0 T1 T2 j s W s (7) T1 s j T1 T 1 T2 s j T2 T Анализ (7) показывает, что комплексная передаточная функция изучаемого ОГ с вибрирующим ободом является произведением передаточных функций одного дифференцирующего и двух инерционных звеньев с комплексными коэффициентами. Положив в формуле (7) оператор s равным нулю, получим коэффициент передачи – KП и сдвиг по фазе -, характеризующих усилительные и инерционные свойства рассматриваемого гироскопического устройства 2 T 0 T arctg КП, (8) 1 T 1 T 4 T 22 Для увеличения чувствительности в осцилляторных гироскопах используют резонансную настройку, при которой соблюдается равенство частоты собственных колебаний обода и частоты задаваемой вибрации (Т-1 = ).

В этом случае, согласно выражениям (3) и (8), имеем:

0 J р K x 0;

(9) 2 b Заменяя в формуле (7) оператор s на j, получим частотную передаточную функцию рассматриваемого прибора T1 T2 0 T0 W j (10) T1 j j T1 T 1 T2 j j T2 T Освобождаясь от мнимости в знаменателе (10), а затем, произведя разделение выражения на вещественную и мнимую части, определим амплитудную A() и фазовую () частотные характеристики ОГ с вибрирующим ободом:

0, () arctg 2 T 2 (11) А () 1 T 4 2 T 2 T 2 Выражения (11) позволяют, используя численные методы, производить анализ динамических свойств ОГ с вибрирующим ободом.

Заметим, что, согласно выражениям (8), (9), (11), имеем:

Jx А ( T 1 ) К П max А ( ) 0, 0, А ( 0) K П (12) b Разработка и совершенствование конструкции прибора на базе рассмотренного ОГ в настоящее время связана с использованием MEMS технологии. Эта технология используется компанией Robert Bosch для автомобильной сенсорной индустрии и представлена на сайте [3].





Список литературы 1. Терешин В.Г. Динамика осцилляторного гироскопа с вибрирующим ободом // Электротехнические комплексы и системы: Межвуз. науч. сб. / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа: УГАТУ, 2009.- С.63-66.

2. Терешин В.Г. О режимах работы осцилляторного гироскопа с вибрирующим ободом // Электоромеханика, электротехнические комплексы и системы. – Межвуз. науч. сб. /Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа, 2010. С.52-56.

3. www.semiconductors.bosch УДК 621.313.17:622. А. Ю. КОНЯЕВ, И. А. КОНЯЕВ, Н. Е. МАРКИН ФГАОУ ВПО УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина УЛУЧШЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СЕПАРАТОРОВ С ВРАЩАЮЩИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ Для решения ряда технологических задач в области вторичной цветной металлургии находит применение электродинамическая сепарация – метод разделения немагнитных материалов, использующий силовое взаимодействие магнитного поля индуктора с вихревыми токами, наведенными этим полем в проводящих предметах или частицах [1-3]. Электродинамические сепараторы применяются для извлечения металлов из различных сыпучих смесей;

для сортировки лома и отходов цветных металлов по сортам и крупности при подготовке к металлургическому переделу и т.п. Во всех указанных случаях достигается комплексный эколого-экономический эффект, поскольку возвращаются в переработку вторичные металлы, появляются возможности утилизации неметаллических фракций отходов, улучшается качество выплавляемых сплавов, уменьшается вредное воздействие на окружающую среду металлургических процессов. В мировой практике для решения указанных задач чаще всего используются электродинамические сепараторы с бегущим магнитным полем, в которых извлекаемые металлические предметы играют роль вторичного элемента (ВЭ) индукционной электрической машины.

Наиболее близким аналогом такого сепаратора является линейный асинхронный двигатель с коротким ВЭ. В зависимости от решаемой технологической задачи для возбуждения магнитного поля используются трехфазные линейные индукторы, либо вращающиеся цилиндрические индукторы с постоянными магнитами или электромагнитами.

Электродинамические сепараторы указанных типов исследуются и разрабатываются в Уральском федеральном университете (УГТУ-УПИ) [2-5]:

созданы лабораторные установки и опытно-промышленные электродинамические сепараторы [2-3], выполнены теоретические исследования, позволившие создать методики расчета электродинамических сепараторов [4-5]. В частности, для расчета электромагнитного усилия извлечения, действующего на проводящую пластину в бегущем магнитном поле сепараторов, удалось получать аналитические выражение вида [4]:

F 2 J m f b k F, (1) где Jm – амплитуда линейной плотности тока индуктора;

f – частота;

, и b – электропроводность, толщина и длина пластины в направлении поля;

полюсное деление;

kF – коэффициент, учитывающий размагничивающее действие вторичных токов, их перераспределение, связанное с ограниченностью продольного и поперечного размеров пластины, и соответствующие возмущения усилия (из-за громоздкости выражение для коэффициента не приводится).

Выбор конкретной конструкции электродинамического сепаратора с бегущим магнитным полем зависит от целого ряда факторов: вида обрабатываемых отходов, производительности установок, удельной электропроводности и крупности металлических предметов. Как показали выполненные исследования, наиболее значимым при оценке вариантов параметром является крупность извлекаемых металлических предметов. На рис. 1 показаны расчетные зависимости удельного электромагнитного усилия или ускорения Fm (Н/кг или м/с2), сообщаемого извлекаемым алюминиевым пластинам, от относительного размера пластин b/. Данные соответствуют сепаратору с открытым линейным индуктором при удалении пластин от индуктора 30 мм для предельно допустимой по условиям нагрева токовой нагрузки (при принудительном воздушном охлаждении достигнута амплитуда линейной токовой нагрузки J1m = 95 кА/м).

Нетрудно видеть, что ускорения, сообщаемые электромагнитными силами пластинам крупностью менее 40 мм малы. Например, не превышают значений 6-8 м/с2, определенных как минимально необходимые при обработке твердых бытовых отходов. Как следует из выражения (1), достижение приемлемых усилий извлечения для сепараторов, работающих на частоте 50 Гц, возможно при увеличении токовой нагрузки. Однако это ведет к перегреву обмоток и существенному увеличению энергопотребления. Увеличение электроммагнитног усилия за счет усиления магнитн го я я ного поля возмож также я жно е при усттановке д дополнительного обратног магни го итопровод либо второго да, о линейног индук го ктора (дввухстороннний вар риант). В то же время при этом п м ограничиивается п производиительност сепара ть атора (умменьшает тся толщиина слояя обрабатыываемых материал лов). Еще один пу повы е уть ышения ус силий извлеченияя связан с увеличен нием часттоты магн нитного поля f. Од п днако, воз озможност такого ти о улучшен характ ния теристик сепараци при ис ии спользоваании лине ейных индукторовв ограничеены, посккольку с увеличеннием f су уществен возра нно астают маагнитныее потери в стальны участках магни ых итной цеп Это за пи. аставляет снижать токовые ь е нагрузки и тем с и, самым огрраничива повыш ает шение уси илия. Расччеты пок казывают,, что уже при част тотах 0-300 Гц магнитны потери в индук ые и кторе пре евышают т электричческие ппотери в обмотка ах. По указанны причи ым инам поовышение е удельных усилий извлечен Fm п сохра х й ния при анении эн нергозатр ат достиг гается на а частотах не бол х лее 200 Гц. В качеств приме ве ера на р рис. 1 показана а характер ристика сепаратор с од ра дносторон нним инд дуктором при полюсном м п м делении = 200 м и часто f = 20 Гц.

мм оте Рис. 1. Характер ристики сепаратор с однос с ра сторонним трехфазазным линнейным индуктором: 1-4 – кривые, рассчит 4 танные при f = 50 Гц и полю юсных деелениях = 400 300, 20 и 100 мм (соотве 0, 00 м етственно 5 – час о);

стота 200 Гц, полю юсное деление 200 мм;

6 - верхн грани показа е няя ица ателей, до остижимы при об ых бработке фраакции – 40 мм Прри дальн нейшем уменьше ении раз змеров извлекаем и мых про оводящих х предмето развив ов ваемое ус скорение снова сн нижается до крит я тического уровня.

о.

Наприме на рис 1 видно что при размера алюмин ер, с. о, и ах ниевой плластины 20*20 мм 2 м ускорени станов ие вится мен ньше 8 м и пр частот f = м/с ри те 200 Гц. Требуется Т я дальнейш увели шее ичение ча астоты, к которое в сепарато орах на осснове тре ехфазных х линейны индук ых кторов энергетически нев выгодно. По ука азанной причине е электрод динамичес ские сепа араторы н основе трехфазных лине на е ейных индукторов в при питании их от станддартной ссети с чаастотой 50 Гц це 5 елесообра азны при и сепараци ии металллических включ чений крупность к ью боле е 40 мм. Они м и применяются, наппример, при обраб п ботке твеердых быытовых от тходов, в которыхх более 80% металл попада в диап ла ают пазон кру упности 40-150 мм [1, 3].

м Бол лее шир рокими возможно в остями по выбор парам п ру метров обладают о т электрод динамичес ские сеппараторы с вращ щающимс магни ся итным полем, в п которых изменен ние часттоты пол дости ля игается регулиро ванием скорости р и вращени привод ия дного эле ектродвиггателя. Практическ при р ки решении вопросов в механичееской пр рочности роторо в и их баланси и ировки в сепара аторах с вращающ щимися ммагнитами (электр и ромагнита ами) досттижимы ч частоты на уровне н е 500-800 Гц, чт то позво оляет от тодвинутть нижнюю гра аницу кр рупности и извлекае емых провводящих частиц до 5 мм. Сепаратор на осно вращающихся о С ры ове я индукторров преддпочтителльны пр извлечении металличе ри м еских вк ключенийй крупносттью 5-50 мм, ха 0 арактерны для таких отх ых т ходов, ка отраб ак: ботанныее формовоччные песк кабель ки, ьный лом, отходы эл лектролам мпового п производст и т.п.

тва Сн нижение крупност обраба ти атываемы матер ых риалов деелает воззможным м уменьшеение рабочего за азора и и использование в сепарато орах на основе а е вращающ щихся ц цилиндриических индукто оров до ополнителльных обратных о х магнитоппроводов. В настоящей статье приво н й е одится оценка влияния я дополниттельных магни итопроводдов на харак ктеристик ки сепа араторов..

Исследоввания вы ыполнены для сепа араторов на основе шестип е полюсных роторов х в синхронн маши № 1 (с электро ных ин с омагнитны возбуждением,, диаметр 111 мм) ым р ) и № 2 (с возбуж ждением от постоянны п ых маг гнитов, диаметр р 74 мм). Наиболе часто индуктор рассм ее ры матриваеммых элек ктродинаммическихх сепарато оров встрраиваются в шки конвей я ив йера, под дающего обрабат тываемыее материал В этом случае целесооб лы. бразно раасполагать обратны магнит ь ый топровод д над инду уктором, к показ как зано на ри 2.

ис.

а б Р 2. Ка Рис. артины ма агнитного поля в сепаратор №1 (а) и №2 (б о с рах а) б) Зад дача о распределении маг гнитного поля пр сложн ри ной конфиигурации и немагнит тного заз зора реш шается меетодом конечных элемент к х тов (напр ример, с помощью програ ю аммного продукта Elcut). На рис. 2 нетруд п а Н дно видет что в ть, рабочем зазоре сепарато ора, где на извлеекаемые металлиические предметы п ы действуе электро ет омагнитн сила, магнитно поле за ная ое аметно уссиливаетс После ся. е расчета поля по выраженнию (1) определяяется элек ктромагн нитная си через ила з значение магнитн инду е ной укции в м месте рас сположения извлек каемого предметаа Bm. Связ между Bm и вх зь ходящей в (1) ампплитудой линейно плотно ой ости тока а индуктор Jm опре ра еделяется выражен я нием:

р J1m Bm, (2) ) 0 р где р и р – расчетны значен возду е ые ния ушного за азора и по олюсного деления о я в месте р располож жения извллекаемого предмет о та.

б а Р 3. Зав Рис. висимости значени магнит и ия тной инду укции от д длины ОМ М:

а – для сепара атора № 1(зазор 10 мм), 1 б – для сепаратор № 2 (за с ра азоры 10 и 26 мм) Умменьшени магнит ие тного соп противлен рабоч ния чего зазо при установке ора у е обратных магни х итопровод дов (ОМ приводит к существен М) с нному усилению у ю магнитно поля, как видно, напри ого, имер, на рис. 3. Приведен нные завиисимости и показыва ают, что рационально вы о ыбирать длину обратного магнитопровода о о а равной д диаметру индукторов. Пр едставляю интер зависи ют рес имости удельного у о электром магнитногго усиллия от частоты бегущ ы щего ма агнитного поля, о, рассчита анные для алюминиевых пл я ластин раз змером 400*40*2 мм (рис. 4) м ).

Нетруудно виддеть, что о при устан и новке обратного о о маг гнитопров вода происходитт не только поовышение усилия,, но и смещ щение экс стремума а кри ивой в с сторону меньших х час стот, ч что повышает п т над дежность сепаратоора.

Рис. 4. З Зависимост удельно электр ти ого ромагнитн ного усил от част лия тоты для сепаратора № 2 при с а отсутстви (1) и на ии аличии ОМ (2) М Таким образом, выполненные исследования подтверждают целесообразность применения дополнительных обратных магнитопроводов при создании электродинамических сепараторов с вращающимся магнитным полем, предназначенных для обработки мелких фракций металлосодержащих отходов.

Список литературы 1. Колобов Г.А., Бредихин В.Н., Чернобаев В.М. Сбор и обработка вторичного сырья цветных металлов. – М.: Металлургия, 1993. – 288 с.

2. Коняев А.Ю., Назаров С.Л., Ширшов Б.П. Опыт разработки и применения электродинамической сепарации лома и отходов цветных металлов // Цветные металлы, 1995, № 11, с. 63-66.

3. Устройства электродинамической сепарации для обработки лома и отходов цветных металлов/ Т.Н. Дерендяева, А.Ю. Коняев, Н.Н. Мурахин и др.

// Промышленная энергетика, 2001, № 6, с. 16-18.

4. Коняев А.Ю., Назаров С.Л. Исследование характеристик электродинамических сепараторов на основе двумерной модели // Электротехника, 1998, № 5, с. 52-57.

5. Коняев А.Ю., Коняев И.А., Кузнецов К.В. Исследование электродинамических сепараторов с вращающимся магнитным полем // Электротехника, 2006, № 1, с. 10-15.

УДК 621.311.153.001. В. П. СТЕПАНОВ, Ю. С. ВЫРОВЧИКОВА ФГБОУ ВПО Самарский государственный технический университет ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ УПОРЯДОЧЕННОЙ ДИАГРАММЫ ВЫБРОСОВ И ПРОВАЛОВ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В промышленных электрических сетях напряжением ниже 1000 В компенсация реактивной мощности, как правило, осуществляется конденсаторными батареями [1]. Мощность компенсирующего устройства (КУ), в общем случае, состоит из нерегулируемой Qнерег и регулируемой Qрег мощностей. Для выбора регулируемой и нерегулируемой мощностей КУ возникает необходимость в построении упорядоченной диаграммы (УД) выбросов и провалов реактивной нагрузки Q(t). В условиях эксплуатации, когда график электрической нагрузки (ГЭН) Q(t) известен, построение УД выбросов и провалов не вызывает затруднения. В условиях проектирования, когда ГЭН Q(t) не известен, УД выбросов и провалов построить невозможно. Однако можно построить расчетную УД по расчетным динамическим характеристикам ГЭН Q(t): выбросам и провалам [2, 3].

В настоящей работе предлагается способ построения расчетной УД выбросов и провалов Q(t). В качестве исходных данных для построения используются: средняя реактивная мощность Qср, среднее число выбросов N В и провалов N П, средняя длительность выбросов t В и провалов t П, средняя амплитуда выбросов QВ и провалов QП нагрузки относительно заданного уровня Qу, за расчетный период времени Т Р, k – количество уровней.

Методика построения расчетной УД выбросов и провалов ГЭН Q(t) заключается в следующем. По оси ординат откладываются средние амплитуды выбросов QВ и провалов QП реактивной нагрузки Q(t) в порядке убывания, а по оси абсцисс – средние суммарные длительности выбросов Т В и провалов Т П реактивной нагрузки Q(t) относительно k-го заданного уровня Qуk.

Построение расчетной УД выбросов и провалов ГЭН Q(t) (рис. 1) удобнее всего начинать с нулевого уровня Qу0, равного средней реактивной нагрузке Qср.

Qуk Qу0 Qср, (1) где k=0 – номер уровня.

Первые уровни Qу1В и Qу1П формируются отложением по оси ординат средних амплитуд выбросов QВ1 и провалов QП1 за нулевой уровень Qу0 соответственно:

Qу1В Q у 0 QВ1 (2) Qу1П Qу0 QП1, (3) а по оси абсцисс – суммарных средних длительностей выбросов Т В1 и провалов Т П1, определяемых по выражениям:

Т В1 N В1 t В (4) Т П1 N П1 t П1, (5) где t В1, t П1 - средние длительности выбросов и провалов за нулевой уровень Qу0 ;

NВ1, NП1 - средние числа выбросов и провалов за нулевой уровень Qу0.

На нулевом уровне суммарные средние длительности выбросов Т В1 и провалов Т П1 равны между собой, а их сумма равна расчетному периоду времени Т Р :

Т р Т В1 Т П1 (6) Тр Таким образом точка А (рис. 1) имеет координаты ( Qу0 ;

).

Рис. 1. Расче етная упор рядоченн диагра ная амма выбр росов и п провалов ГЭН Г за k уровне а ей ровни Qу2В и Qу2П формируются от В Вторые ур тложением по оси ординат м и т вень Qу средних амплиту выбро уд осов QВ2 и прова алов QП2 за перв вый уров соответс ственно:

Q у 2 В Q у 1 QВ2 (7) ) Qу 2П Qу1 QП 2, (8) ) ельностей выбросов Т В2 и а п оси аб по бсцисс – суммарн ных средн длите них й провалов ТП2, опр в ределяемы по выр ых ражениям м:

Т В2 N В2 tВ (9) ) Т П2 N П2 tП2, (10) ) где tВ2, tП 2 - средние длитель е е ьности выбросов и пров в валов за первый а й уровень Qу1 ;

ровалов за первый уровень Qу1.

NВ2, NП2 - ср редние чи исла выбр росов и пр й няя длительность провала Т П2 за первый Пр этом суммарная средн ри а а й рдинатам ( Q у1П – QП2 ;

Т Р – Т П2 ).

уровень Qу1 откла адывается из точки B с коор я и ми Аналогично строим выбросы и провалы для k-того уровня. Значения k-того уровня для выбросов и провалов Q(t) определяются по выражениям:

k Qу k В Qу 0 QВj (11) j k Qу k П Qу0 QПj, (12) j где j – текущее значение уровня.

Расчетная УД Q(t) выбросов и провалов позволяет дать оценку трем основополагающим величинам ГЭН Q(t): минимальному Q min и максимальному Q max значениям реактивной мощности, диапазону изменения реактивной нагрузки, необходимым для выбора мощности КУ, его нерегулируемой Qнерег и регулируемой Qрег мощностей.

Список литературы 1. Каялов Г.М., Каждан А.Э., Ковалев И.Н., Куренный Э.Г.;

Под общ. ред.

Каялова Г.М. Основы построения промышленных электрических сетей – М.:

Энергия, 1978. – 352 с.

2. Шидловский А.К., Куренный Э.Г. Введение в статическую динамику систем электроснабжения– Киев: Наук. думка, 1984. – 273 с.

3. Жежеленко И.В., Кротков Е.А., Степанов В.П. Методы вероятностного моделирования в расчетах характеристик электрических нагрузок потребителей. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2003. – 220 с.

УДК 621.313. С. А. ГАНДЖА ФГБОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С АКСИАЛЬНЫМ МАГНИТНЫМ ПОТОКОМ Вводные замечания Электроприводы малой и средней мощности на базе вентильных электрических машин широко применяются как в системах общепромышленного применения, так и в изделиях специального назначения (космос, медицина, робототехника, вооружение). Традиционно для этих целей используются вентильные электрические машины с радиальным магнитным потоком.

В последнее время для этих электроприводов все чаще применяются вентильные электрические машины с аксиальным магнитным потоком (ВМАП). Эти электрические машины активно развиваются, формируя новый класс вентильных электроприводов.

Объяснить это можно следующими объективными причинами:

- в настоящее время интенсивное развитее получило промышленное производство мощных магнитов с большими значениями остаточной индукции и коэрцитивной силы, что позволило сконцентрировать преобразование энергии в малых объемах;

- современное развитие вычислительных средств и специального программного обеспечения позволяет оптимизировать геометрию ВМАП для эффективного использования занимаемого ими габарита. При этом оптимально спроектированные ВМАП могут иметь лучшие удельные массогабаритные и энергетические показатели по сравнению с радиальными электрическими машинами ;

- все больше появляется приводов, где ограничение габаритов позволяет применить привода только этого класса.

Следует отметить, что, не смотря на острую необходимость практического внедрения, теоретические исследования по анализу и синтезу электрических машин этого класса носят эпизодический, разрозненный характер. Как правило, разработчики анализируют одну конструкцию для специального привода. Результаты этих исследований достаточно сложно трансформировать на другой конструктивный тип. Оптимизации подвергаются только отдельные узлы и детали, например статор или ротор. Методики проектирования слабо ориентированы на разработку систем автоматизированного проектирования и, так называемую, сквозную технологию c минимальным объемом документооборота.

Следовательно, следует признать важными и актуальными научные работы по проектированию электрических машин этого класса.

Постановка задачи При проектировании ВМАП следует учитывать существующие направления развития в электромашиностроении. Одно из таких направлений – это, так называемое, сквозное проектирование электромеханических устройств, которое ориентировано на безбумажную технологию оформления документации при разработке, производстве и испытании изделия. Следует понимать, что создание такой системы сквозного проектирования представляет собой перспективу развития, но уже сейчас при анализе и синтезе ВМАП эти направления необходимо учитывать.

Сформулируем основные требования к системе автоматизированного проектирования ВМАП, ориентированной на сквозную технологию.

Во-первых, такая система должна включать все основные конструктивные исполнения этих приводов. Конструктивные модификации ВМАП достаточно подробно описаны в [1]. При этом расчетные модели должны в себя включать:

- режим работы ( генераторный, двигательный);

- форму постоянных магнитов ( круглую, прямоугольную, сегментную), возможность использовать магнитные материалы с разными свойствами;

- форму обмоточного провода ( круглую, прямоугольную), различные свойства проводникового материала ( алюминий, медь);

- возможность изменять число фаз, тепловые режимы.

Условно назовем реализацию этих возможностей системы проектирования «развитием по горизонтали».

Во-вторых, при определении оптимальной геометрии ВАМЗ, в систему проектирования необходимо ввести различные уровни оптимизации.

Рассмотрим это требование более подробно. В классической постановке задача однокритериальной оптимизации формулируется следующим образом: для заданных констант и ограничений необходимо выбрать независимые переменные таким образом, чтобы показатель качества имел минимальное или максимальное значение. Как правило, независимыми переменными являются размеры, которые однозначно определяют геометрию изделия. Если мы при поиске оптимума изменяем все независимые переменные, то мы решаем самую сложную задачу полной габаритной оптимизации. Но достаточно часто возникают проектные ситуации, при которых некоторые размеры или группа размеров должны быть фиксированными. Например: заданны наружный или внутренний диаметр при встраивании изделия, заданны габариты и так далее.

При этих проектных ситуациях мы имеет уровни частичной оптимизации. При частичной оптимизации может измениться критерий качества. Из практики можно выделить следующие уровни оптимизации:

- полная оптимизация;

- оптимизация при фиксированном наружном диаметре;

- оптимизация при фиксированном внутреннем диаметре;

- оптимизация при фиксированной наружной длине;

- оптимизация при фиксированном наружном и внутреннем диаметрах;

- оптимизация при фиксированных габаритах;

- оптимизация при заданных размерах магнита.

Крайний случай при фиксации всех независимых переменных приводит к поверочному расчету, который вписывается в систему оптимизации как последний уровень.

Возможность реализации различных уровней оптимизации условно назовем «развитием по вертикали».

Совмещение большого количества конструктивных модификаций с возможностью оптимизации по различным уровням позволяет создать обширную проектную область.

В-третьих, система проектирования должна позволять реализовывать комплексный подход при анализе и синтезе ВМАП. В полной мере эти возможности позволяют реализовать следующие программные комплексы, которые можно встроить в систему проектирования:

- программный комплекс Ansys, реализующий анализ магнитных и тепловых полей по методу конечных элементов;

- графическая среда для трехмерного твердотельного моделирования Solidworks;

- программный комплекс моделирования электронных схем Microcap или аналогичные ему.

Разработка программного комплекса, реализующего названные требования, является главной задачей представленного научного исследования.

Краткое описание программного комплекса При активном участии автора и ряда коммерческих структур разработан программный комплекс оптимального проектирования ВМАП в среде Delphi.

Программный комплекс включает в себя 16 уровней оптимизации для конструктивных исполнений, охватывая тем самым 320 проектных ситуаций.

Система проектирования является открытой и позволяет, как достраивать ее структуру, так и постоянно ее совершенствовать.

Фрагменты интерфейса этой системы приведены на рис. 1.

К программному комплексу подключены взаимосвязанные между собой стандартные программные пакеты Ansys, Solidworks, Microcap для анализа магнитных и тепловых полей, трехмерного твердотельного моделирования, отладки электронных схем. Фрагменты анализа с применением этих пакетов приведены на рис. 2-5.

Программный комплекс прошел апробацию при разработке около проектов. Среди них :

- генератор для ветроэнергетической установки на 1 кВт и 3 кВт;

- энергетическая установка для уличного освещения;

- генератор для самолета мониторинга и другие.

Изделия, разработанные с применением программного комплекса показали хорошую сходимость результатов расчета и эксперимента [2]. Применение разработанных программ позволило резко сократить число циклов моделирования макетных и опытных образцов.

Заключение По проделанной работе можно сделать следующие основные выводы :

1. Развитый как «по горизонтали», так и «по вертикали» программный комплекс оптимального проектирования ВАМЗ охватывает широкий круг проектных ситуаций, что позволяет на его базе создать систему автоматизированного проектирования приводов этого класса.

2. Разработанный программный комплекс является открытым для достраивания и совершенствования его структуры.

3. Подключение к пакету программ Solidwoks, Ansis и MicroCap позволяет комплексно решать задачу проектирования ВМAЗ, делая цикл проектирования практически замкнутым, что создает хороший задел для сквозного проектирования.

Рис.1. Интерфейс програм И с ммного ко омплекса Р Рис.2. Анали магнитн с из ного поля я Рис.3. Анализ те А еплового поля в ср реде Ansys в среде Ansys     Рис.5. Аннализ схе емотехнич ческих Рис.4. Трехмер рное тверд дотельноее решени в прогр ий раммной среде модели ирование в среде Solidwork S ks Microocap Спис литера сок атуры 1. Ган нджа С.А Венти А. ильные эл лектричес ские маш шины пос стоянного тока с о аксиальн ным зазор ром. Ана ализ и сиинтез //Сб борник тр рудов пя ятой конфференциии пользоваателей программно обесп ого печения CAD_FEM GmbH. C M 2005.С. 72-376.

2. Ган нджа С.А Свири А., идов М.С Бедеке А.А. Применен С., ер П ние прогрраммногоо комплекс Ansys для анал са лиза венттильных электрических ма ашин пос стоянного о тока с аксиаль ьным заазором / //Сборник трудоов шесто ой конф ференциии пользоваателей программно обесп ого печения CAD_FEM GmbH. C M 2006.С. 61-363.

УДК 621 1.316.016.. Р. В. БЕЛЛЯЕВСКИ ИЙ ФГБОУ ВПО Куз збасский государст г твенный техническ униве т кий ерситет О ВЛИЯ ЯНИИ КОНДЕНС САТОРН НЫХ УСТ ТАНОВО НА С ТАТИЧЕ ОК ЕСКУЮ УСТО ОЙЧИВО ОСТЬ АС СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕД ЕЛЕЙ Вссовременн условиях дефи ных ицита эне ергетичесских ресур урсов важн роль ную ь на пром мышленны предп ых приятиях приобрет тают прооблемы ээнергосбеережения..

Согласно Энерге о етической стратег й гии Росссии на период д 2030 года [1] п до ] потенциа энерго ал осбережен в про ния омышленнности сооставляет сегодня 13–15 % от обще его объем элект ма тропотреб бления. Поэтому важной задачей является П я реализац на пр ция ромышлен нных преедприятия потенц ях циала оргганизационного и технолог гического энергос о сбережен ния. Одни из эффективн им ных напр равлений й энергосббережения на промышлен я нных пре едприятия являе ях ется компенсация я реактивн мощн ной ности. Прроведение меропр е риятий по компенс о сации реактивнойй мощност снижа потер электр ти ает ри роэнергии в пром и мышленны электр ых рических х сетях, умменьшая объемы непроизво н одительно расхо электр ого ода троэнерги Кроме ии. е того, ком мпенсация реактив я вной мощщности споособствуе увелич ет чению про опускной й способно ости элек ктрически сетей и снижени потерь напряже их ию ь ения в них.

Тех хнически мероп ие приятия по ком мпенсации реакти и ивной мощности м и заключаю ются в у установке компен е нсирующих устро ойств в соответст твующихх точках системы электроснабжения.

Наибольшее распространение в качестве компенсирующих устройств на промышленных предприятиях получили конденсаторные установки. Широкое применение конденсаторных установок обусловлено малыми удельными потерями активной мощности, простотой их монтажа и эксплуатации, возможностью размещения конденсаторных установок в любой точке электрической сети и др. Вместе с тем выбор мощности и мест установки компенсирующих устройств является оптимизационной задачей, цель которой состоит в нахождении такого решения, которое обеспечивает максимальный экономический эффект при соблюдении всех технических условий нормальной работы электрических сетей и электрооборудования. Однако на практике при выборе мощности и мест установки компенсирующих устройств на промышленных предприятиях проектировщики ограничиваются, как правило, определением экономического эффекта от снижения потерь электроэнергии в электрических сетях в результате компенсации реактивной мощности и приведенных затрат на компенсирующие устройства, не учитывая при этом технические ограничения, связанные с установкой компенсирующих устройств. Вместе с тем данные ограничения могут оказывать значительное влияние на параметры системы электроснабжения промышленного предприятия и должны учитываться в процессе проектирования для правильного выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств.

Так, подключение конденсаторной установки в узле нагрузки сказывается на статической устойчивости асинхронных двигателей. Под статической устойчивостью асинхронного двигателя понимается его способность восстанавливать установившуюся частоту вращения после кратковременных возмущений (изменений нагрузки, напряжения питающей сети и т. п.) [2].

Критерием статической устойчивости асинхронного двигателя является условие:

dM 0. (1) ds Так как момент асинхронного двигателя М пропорционален развиваемой им активной мощности Р, то критерий статической устойчивости может быть представлен в виде:

dP 0. (2) ds Предельный с точки зрения устойчивости режим асинхронного двигателя характеризуется критическим скольжением sкр и максимальной мощностью Pmax (максимальным моментом Mmax). Асинхронный двигатель может устойчиво работать только в диапазоне изменения скольжения 0 s sкр. При s sкр устойчивая работа асинхронного двигателя становится невозможной.

Устойчивость асинхронного двигателя нарушается и при работе его со скольженнием, бл лизким к sкр, по оскольку в этом случае любая случайная я перегруз двигат зка теля може привес к его останову.

ет сти о Степень статичес ской у устойчивоости асинхронн а ного двигателя д я характер ризуется к коэффици иентом за апаса стат тической устойчив ости:

у M max M Kс 100 %, (3) M где M0 – пусковой момент асинхрон й нного дви игателя.

Действующ нормы устанав щие ы вливают необходи имый коээффициен запаса нт а статичес ской усто ойчивости Kс для нормаль и ьных реж жимов не менее 70 % [3].

7.

Поэтому важной задачей является поддерж у жание значчений Kс в устано овленных х пределах Значите х. ельную роль в это должен играть анализ вл р ом н лияния ра азличных х возмуще ений на ст татическу устойч ую чивость ас синхронн двига ных ателей.

Рас ссмотрим принци м ипиальную схему узла наг ю грузки с подключченной к нему ко онденсатоорной усстановкой (рис. 1) и соо й 1 ответству ующую ей схему е у замещен (рис. ния 2).

Рис. 1. Принц ципиальна схема п ая подключе ения конд денсаторн устан ной новки в уз нагру зле узки Рис. 2. С Схема зам мещения Мааксимальн ная мощ щность а асинхроннного дв вигателя при от тсутствии и конденса аторной у установки определ и ляется по выражени [4]:

ию E Pmax, (4) 2X X АД где E – эквивалентная ЭДС системы электроснабжения;

X – эквивалентное сопротивление системы электроснабжения;

XАД – эквивалентное сопротивление асинхронного двигателя.

При подключении конденсаторной установки максимальная мощность асинхронного двигателя будет равна:

E Pmax, (5) 2X X АД X X АД X КУ где XКУ – сопротивление конденсаторной установки.

Сравнение формул (4) и (5) показывает, что при подключении конденсаторной установки в узле нагрузки максимальная мощность асинхронного двигателя снижается (P'max Pmax), а, значит, уменьшается и его статическая устойчивость. Кроме того, конденсаторные установки обладают отрицательным регулирующим эффектом по напряжению и при уменьшении напряжения в узле их присоединения снижают выдаваемую в сеть реактивную мощность. Поэтому при больших снижениях напряжения (что может иметь место, например, в аварийных режимах) конденсаторные установки нарушают баланс реактивной мощности в узле их присоединения. В этом случае может происходить лавинообразное снижение напряжения на зажимах асинхронного двигателя, что снижает его вращающий момент, способствуя аварийному останову. Процесс лавинообразного снижения напряжения негативно сказывается на статической устойчивости асинхронных двигателей.

Таким образом, подключение конденсаторных установок в узлах нагрузки оказывает существенное влияние на статическую устойчивость асинхронных двигателей. Поэтому при решении задачи оптимизации выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств необходимо в целевую функцию вводить ограничение по статической устойчивости нагрузки. Оно также должно учитываться и при решении задачи многокритериальной оптимизации, в которую традиционные ограничения (по допустимым уровням напряжения в узлах сети, стоимости компенсирующих устройств и др.) могут вводиться в качестве критериев задачи. Многокритериальный подход позволяет комплексно подходить к задаче выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств, более точно описывать ее условия, получая тем самым решения, в наибольшей степени соответствующие реальной задаче.

Использование многокритериального подхода при решении задачи выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств будет способствовать оптимизации процесса компенсации реактивной мощности в промышленных электрических сетях, а, следовательно, и повышению эффективности мероприятий по энергосбережению на промышленных предприятиях.

Список литературы 1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года [Текст] : утв.

Правительством Рос. Федерации 13.09.2009.

2. Радин, В. И. Электрические машины: Асинхронные машины [Текст] :

учеб. для электромех. спец. вузов / Радин В. И., Брускин Д. Э., А. Е. Зорохович.

– М. : Высш. шк., 1988. – 328 с.

3. Сенегов, П. Н. Электромеханические переходные процессы [Текст] / П. Н. Сенегов. – Челябинск, 1996. – 26 с.

4. Поспелов, Г. Е. Компенсирующие и регулирующие устройства в электрических системах [Текст] / Г. Е. Поспелов, Н. М. Сыч, В. Т. Федин. – Л. :

Энергоатомиздат, 1983. – 112 с.

УДК 621.452:621.317. Ф. А. ГИЗАТУЛЛИН, Р. М. САЛИХОВ, В. А. ЧИГВИНЦЕВ, А. В. ЛОБАНОВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ИЗМЕРЕНИЕ ПРОБИВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПЛАЗМЕННЫХ СВЕЧЕЙ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Задачи контроля эффективности систем зажигания возникают на различных этапах жизненного цикла, включая разработку, производство и эксплуатацию. Контроль эффективности предполагает, в том числе, оценку общей работоспособности систем зажигания и оценку фактических значений основных параметров, главными из которых для плазменных систем зажигания являются динамическое и статическое пробивные напряжения свечи, ток дугового разряда и падение напряжения в разряде. Под динамическим пробивным напряжением плазменной свечи понимается импульсное напряжение пробоя свечи под действием высоковольтного импульса осциллятора, предназначенного для ионизации дугового промежутка перед образованием низковольтного дугового разряда [1].

Задачи контроля пробивных напряжений свечей важны, в том числе, при оценке устойчивости электродуговых процессов в условиях возможных высотных запусков ГТД на режимах авторотации двигателя и на режимах встречного запуска, для которых характерны, соответственно, пониженное и повышенное давление в камерах сгорания [2].

Известно, что напряжение пробоя газового промежутка под действием короткого импульса напряжения превышает статическое пробивное напряжение. Это связано с тем, что для электрического пробоя под действием импульса необходим не только определенный уровень напряжения, но и время для формирования канала разряда;

если время действия приложенного импульса меньше времени запаздывания разряда, то пробоя не происходит, несмотря на то, что уровень напряжения превышает статическое пробивное напряжение.

Дл регистр ля рации ста атических пробивн х ных напр ряжений п плазменн свечи ной и возможн использование известн но ной схем измер мы рений, ст труктура которой й показана на рис. 1 [3].

а Рис. 1. Структу урная схем статич ма ческого из змерителя пробивн напря я ных яжений Ав втотрансфформаторн ное регуулированние позв воляет п плавно изменять ь напряжен ние заря яда емкостного н накопител до на ля апряжени пробо свечи, ия оя, которое фиксируе ется с пом мощью воольтметраа.

Рег гистрация динам я мических пробивн ных наппряжений под действием м импульсн ных напр ряжений осциллят тора возможна разными спо особами. Один изз возможнных вариаантов закл лючается в исполь я ьзовании схемы, с структура которой а й отличает от при тся иведенной на рис. 1 тем, чт между емкостны накоп й то ым пителем и свечой устанавл ливается коммути ирующий элемент – разр т рядник, который й принудиительно прробиваетс от ист ся точника высокого напряжен в ния. В эт схеме той е емкостно накопи ой итель заряжается д напряж до жения, бл лизкого к предпола агаемому у пробивно ому напр ряжению. После э этого разр рядник прринудитеельно прообивается я от отделльного иссточника высокого напряж о жения. Поосле про боя разряядника к свече пприкладыв вается напряжени от емкостног накоп н ие го пителя с крутым м фронтом нарастан м ния. Если этого н и напряжения достат точно, пр роисходит пробой т й свечи. Н следую На ющем эт тапе напр ряжение заряда накопител уменьш ля шается и осуществвляется следующ щий при нудитель ьный про обой разазрядника Таким а. м образом, определ, ляется ми инимально напряж ое жение на накопит а теле, при которомм возможен пробой свечи. Это мини й имальное напряже е ение приинимается равным я м пробивно ому напрряжению свечи. Если же при оч е чередном принуди ительном м пробое разрядни ика свеча не про а обивается напряж я, жение за аряда наакопителя я необходи увели имо ичить.

Пр ринципиал льная сх хема разрработаннного измеерителя для реги истрации и динамичческих и статиче еских прробивных напряжений пл азменных свечей х й показана на рис. 2. Принц а ципиальна схема измерителя состои из дву частей:

ая и ит ух цепи зааряда-разрряда кон нденсатор и цеп комм ра пи мутации трехэлек ктродного о разрядни в цепи свечи.

ика и Пе ервая час схемы включа автот сть ы ает трансформматор TV повы V2, ышающий й трансфоррматор TTV4, удвоитель н напряжения (R2, С3, VD2 R3, C2, VD3), 2,, киловолььтметр PV управл V, ляемый рразрядник FV2, све F. Вт к ечу торая част схемы ть ы состоит из автот трансфор рматора TTV1, пов вышающе его транссформатоора TV3,, элементо R1, VD C1, ра ов D1, азрядника FV1, имп а пульсного трансфоорматора TV5.

а Пр измерении дина ри амическог пробив го вного напряжения плазменн свечи ной и емкостныый нако опитель C2 зар ряжается до напряжени н ия, близзкого к предполаагаемому пробив у вному на апряжени ию. Посл этого разрядн ле ник FV2 принудиительно пр робиваетс при ра ся азряде коннденсатор C1 чер разряд ра рез дник FV на перви ичную обммотку иммпульсног трансф го форматора TV5. Ес напряжение на а сли а емкости C2 достаточно, происхо одит прообой свеч На с чи. следующе этапе ем е напряжен заряд накопи ние да ителя C2 уменьша ается и осуществлляется сле едующий й принудиительный пробой разрядн ника FV2. Таким образо м ом, опрееделяется я минималльное наппряжение на конде енсаторе C2, при котором возможен пробой н й свечи. ЭЭто мин нимальное напряж жение принимается равн п ным про обивномуу напряженнию свеч Если же при очередном принудит чи. ж тельном п пробое ра азрядникаа FV2 свееча не пр робиваетс напря ся, яжение заряда на з акопителя C2 нео я обходимоо увеличитть.

Ри 2. При ис. инципиальная схем измери ма ителя пробивных н напряжени ий плазм менных свечей с Пр измере ри ении стат тического пробивн о ного напрряжения пплазменн свечи ной и схема прринудите ельного пробоя ра п азрядника FV2 не участву в раб а е ует боте. Дляя измерени статич ия ческого пробивно напря п ого яжения необходим зашун мо нтироватьь разрядни FV2 и плавно увеличив ик у вать напряжение заряда кон з нденсатора C2 до о пробоя с свечи.

Измеритель динами ь ических и стат тических пробивн ных нап пряженийй плазменнных свеччей по схеме на рис. 2 изготовл с лен и исспытан в составе е специалььного эк ксперимен нтального стенда по исс о а следовани ию устойчивости и электрод дуговых процессо в сер ов рийных плазменн ных свеччах в условиях, у, имитируующих р различные режим е мы запуска авиа ационных газоту х урбинных х двигател лей.

Вт таблице п приведены измере ы енные зна ачения диинамическ и ста ких атических х пробивныых напряжений серийн ной свечи при различ чных да авлениях,, соответс ствующих режиму высотно встреч х у ого чного зап пуска ГТД Подтв Д. верждено,, что динамические пробивные напряжения выше статических и в качественном плане соответствуют закону Пашена.

Таблица P = 1,01105 Па P = 2,02105 Па P = 3,75105 Па Динамическое 9,3 кВ пробивное 4,3 кВ 5,45 кВ напряжение Статическое 9,1 кВ пробивное 4,1 кВ 5,3 кВ напряжение Разработанный измеритель предполагается использовать при стендовых испытаниях эффективности плазменных систем зажигания различных типов.

Список литературы 1. Романовский Г.Ф., Матвеев И.Б., Сербин С.И. Плазменные системы газоперекачивающих агрегатов. СПб.: Недра, 1992. 142 с.

2. Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. М.: Мир, 1986. 566 с.

3. Схема измерения электрических параметров [Электронный ресурс] URL:

http://www.avkenergo.ru/avktech/techop/element15068.php (дата обращения 13.01.2011).

УДК 62- Н. В. КЛИНАЧЕВ, Д. В. КОРОБАТОВ, А. И. СОГРИН, А. С. КУЛЬМУХАМЕТОВА ФГБОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В РАБОЧИХ РЕЖИМАХ К современному электрооборудованию предъявляются высокие требования по надежности, живучести и безопасности его работы. Особенно актуальны эти требования при автоматизации технологических процессов, связанных с повышенной опасностью, например, в химической, нефтегазовой или атомной промышленности. Причем на автоматику возлагается не только решение задач управления электрооборудованием, но и функции контроля его состояния, диагностики и прогнозирования выхода из строя, способного привести к катастрофическим последствиям.

Необходимость непрерывного контроля состояния изоляции обусловлена тем, что как бы ни были тщательно проведены периодические эксплуатационные измерения изоляции и ремонт электроустановки в течение периода времени между двумя очередными эксплуатационными испытаниями, изоляция может оказаться в аварийном состоянии. Кроме того, специфика некоторых производств не допускает остановку технологического процесса для проведения проверок.

Задача непрерывного контроля состояния изоляции приводного двигателя была сформулирована при разработке электропривода запорной арматуры для атомной промышленности [1]. Система, реализующая мониторинг состояния изоляции, должна осуществлять измерение параметров изоляции обмоток двигателя относительно его корпуса в режимах эксплуатации (под рабочим напряжением), сравнение измеренных параметров с их эталонными значениями, определение тенденции изменения состояния изоляции, сигнализацию о возможном выходе изоляции из строя. К системе предъявляются повышенные требования надежности и отказоустойчивости.

Проведенный анализ показал, что несмотря на большую важность вопросов непрерывного контроля изоляции как по технологическим условиям, так и по условиям безопасности, промышленностью выпускается весьма небольшое количество различных типов приборов непрерывного контроля изоляции для электроустановок напряжением до 1000 В [2]. Отечественная промышленность выпускает такие приборы в основном для сетей с изолированной нейтралью угольных шахт и рудников. Существующие, как отечественные, так и зарубежные приборы зачастую сигнализируют об опасности лишь тогда, когда сопротивление изоляции снизилось до критического уровня, т.е. не пригодны для постоянного мониторинга электрооборудования в рабочих режимах и в течение всего срока эксплуатации.

Следовательно, для достижения поставленной цели необходимо разработать принципы контроля и прогнозирования состояния изоляции, и спроектировать систему, реализующую эти принципы.

Одним из наиболее эффективных методов контроля является измерение тангенса угла диэлектрических потерь tg [3]. Во-первых, этот метод не причиняет вреда изоляции, так как испытательное напряжение значительно ниже рабочего, во-вторых, имеется возможность прогнозировать состояние изоляции путем ведения статистических наблюдений в течение длительного периода. При резком увеличении tg по сравнению с предыдущим измерением можно сделать вывод, что оборудование нуждается либо в ремонте, либо в замене.

Таким образом, информацию о состоянии изоляции предлагается получать, оценивая величины её активного и емкостного сопротивлений. С этой целью к изоляции двигателя прикладывается напряжение (Uген) и измеряется напряжение на токовом шунте (Rш). Шунт и схема замещения изоляции образуют пассивное дифференцирующее звено (рис. 1), чьи параметры можно определить по частотным свойствам. Типовые значения сопротивления изоляции таковы, что идентифицировать активную составляющую целесообразно на постоянном токе, ёмкостную – на переменном. Решение второй задачи прокомментируем. При изготовлении любого двигателя, сохранить абсолютную симметрию его фаз невозможно. По этой причине, кроме полезного сигнала на шунте всегда присутствует шум амплитудой 5..20 В, чей спектр определен диапазоном регулирования частоты вращения вала и частотой преобразования инвертера. В силу данного обстоятельства необходимо: подавить помехи (методами цифровой обработки сигнала), и принять меры в отношении сохранения уровня полезного сигнала (при возможнной вариаации емк костного сопротиивления стареюще изоля ей яции дляя производдимой н номенклаттуры из зделий). Решение ем явля яется слледующаяя методика выполн а нения из змерения Меняя частоту источн я. у ника пере еменного о напряженния, приб осущ бор ществляет поиск таакого сост тояния иддентифиц цируемойй цепи, при котором падени напряж м ие жения на шунте составит не ш екоторую часть от ю т воздейст твия (доппустим четверть). Искомо состоя ч. ое яние отммечено тоочкой наа логарифммическая амплиту удно-част тотная характерисстика (ри 1). Измерение ис. е завершаеется аналитическим а вычисллением постояннной времени и высокочаастотного сопрягающего по о олюса и номинала Xc.

н Рис. 1. К определе ению пар раметров изоляции и и Усстойчивое увеличение емк е кости из золяции относите ельно наачальногоо значения (опреде я еленного для ис справного двигате о еля), явл ляется прризнаком м ухудшен ее кач ния чества и надежнос [4]. Эт позвол н сти то ляет своеввременно принять о ь меры по предотвр ращению аварий в электроп приводе.

Оддновремен нно с оппределени ием емко остной составляю ющей неообходимо о измерять активн ь ное сопр ротивлени изоля ие яции дви игателя. Снижени этого ие о сопротив вления н ниже оп пределеннного уро овня слу ужит при изнаком наличия я механиче еских дефектов изоляци ии и сл лужит поводом для аварийного п о отключения элект троустано овки.

Ме етодика содержит следующ шаги.

щие 1. П Подать постоянны ток на измеряем ый а мую цепь (в этом случае ёмкостная ь я составляяющая соп противлен изоля ния яции не вллияет на работу це р епи).

2. И Измерить падени напря ь ие яжения на шунте Зная его и величину н е. в у поданног напряж го жения опр ределить сопротив вление утеечки:

U Uш R1 ген, (1) ) Iш где: Uге – напря яжение геенератораа;

ен Uш – падени напряж ие жения на шшунте;

Iш – ток шун котор наход нта, рый дится по формуле: :

Iш = Uш / Rш. (2) ) Если ток шунта мал, и измерить его не удается, значит, механических повреждений изоляции нет, но необходимо определить тенденцию ухудшения её состояния через определение емкостной составляющей её сопротивления.


3. Найти круговую частоту высокочастотного сопрягающего полюса:

=42f, (3) где f – частота, при которой отношение напряжений Uген и Uш равно 4.

4. Вычислить постоянную времени T4:

T4 = 2 /. (4) 5. Найти ёмкость изоляции следующим образом:

C T4 / R ш. (5) Функциональная схема прибора представлена на рисунке 2. Главными модулями являются: программируемый генератор переменного напряжения (реализованный на микросхеме прямого цифрового синтеза), Фурье-фильтр и управляющий микроконтроллер. Прибор функционирует в соответствии с принципом действия АЦП последовательного приближения. Программным способом в микроконтроллере реализованы задатчик амплитуды (сигнала на шунте), компаратор, и регистр последовательного приближения (контролирующий частоту генератора переменного напряжения). Компаратор выполняет сравнение желаемого уровня сигнала с измеренным посредством Фурье-фильтра, реализованном на усилительной схеме (с контролем инверсии сигнала) и усредняющем -АЦП. Фильтр скользящего среднего (ФСС), входящий в состав -АЦП, решает задачу подавления помех, вырезая все частоты в спектре сигнала, кратные 10 герцам (окно фильтра равно 0,1 сек). Это свойство -АЦП учитывается при установке частоты генератора переменного напряжения (шаг кратен 10 герцам). Для подавления помех, чей период больше или не кратен окну ФСС, сигнал, заполоняющий буфер последнего, взвешивается оконной функцией Блэкмана, посредством усилителя с программируемым коэффициентом передачи (с R-2R-ЦАП-ом на входе). В микроконтроллере имеются две таблицы соответствия. Первая – позволяет по коду регистра последовательного приближения установить частоту генератора переменного напряжения с логарифмическим шагом. Вторая – по частоте генератора позволяет уточнить номинал ёмкости. Регистр последовательного приближения – восьмиразрядный. Прибор настроен на идентификацию номинала ёмкости в пределах 2.5 декад (сто значений на декаду;

ряд E96).

При подключении к системе нового двигателя необходимо выполнить калибровку, при которой значения активного и емкостного сопротивлений исправной изоляции сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера. В процессе эксплуатации прибор выполняет одно измерение в минуту. При десятикратном увеличении емкостного сопротивления или десятикратном уменьшении активного подается сигнал об ухудшении изоляции.

Для подтверждения работоспособности описанной системы проведены эксперименты с её математической моделью, процессы в которой рассчитывалась при помощи программы численного моделирования Jigrein, созданно одним из авторов статьи Результ ой и. таты расч четов и са модел можно аму ль о увидеть в [5].

Р 2. Фу Рис. ункциона альная схе измер ема рителя пар раметров изоляции в и Вззаключен можно отметит что ре ние о ть, езультаты измерен ы ний, полу ученные с помощью предлаг ю гаемой методики мможно исспользова не тол ать лько для контроля я состояни изоляц ия ции, но и для поллучения информац о пар и ции раметрах среды, в которой находит тся элекктроустан новка. Например, электр Н рическая емкость ь изоляции известн и ным обр разом заввисит от влажно т ости, от температ туры, от т наличия ионизируующих излучений и т.д. Таким обр и й Т разом, облласть при именения я рассмотр ренной си истемы, может быт в дальн м ть нейшем расширена а.

Спис литера сок атуры 1. И Интеллек ктуальный й мех атронныйй модуль дл ля уп правленияя технолог гическими процесс и сами в ат томной прромышлен нности: ООтчет по НИР № Н (промежуточ.), Ю ЮУрГУ, рук. Воро р онин С.Г. исполн.: Д.В. Ко.;

оробатов и др., г.

.

Челябинск, 2010г –88с. №ГР. г. № 2. Р Руководс ство по эксплуаттации, пааспорт. Устройств для контроля У во я изоляции «Орион и н-КИ» М.: ЗАО «РА : АДИУС Автоматика».

А 3. Ц Цапенко Е.Ф. Контроль изо оляции в сетях до 1000 В./ Е Е.Ф.Цапе енко – 2-ее изд., перре-раб. – М Энерги 1972 г – 152 с.

М: ия, г.

4. Казарновский Д.М. Испытания электроизоляционных материалов / Д.М. Казарновский, Б.М. Тареев Ленингр. отд. издательства «Энергия»., г. – 216 с.

5. Модель измерителя емкостного сопротивления. – Website:

http://model.exponenta.ru/k2/Jigrein/md_089.htm УДК 621. И. Х. ХАЙРУЛЛИН, А. М. КАБИРОВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ЛИКВИДАЦИЯ ПЕРЕГРУЗА ВЛ И АТ ПУТЕМ ДЕЛЕНИЯ СЕТИ Введение Деление энергосистемы (ДС) как средство противоаварийной автоматики осуществляется во время переходного процесса путем отключения линий электропередачи, связывающих отдельные части энергосистемы, либо отключением междушинных выключателей на электрических станциях, подстанциях.

Различаются три вида ДС: деление энергосистемы для предотвращения нарушения устойчивости;

деление для прекращения асинхронного хода;

деление (выделение энергоблоков) для предотвращения потери собственных нужд при недопустимом снижении частоты в энергосистеме в результате развития аварии.

Перегруз транзитных ВЛ, АТ может возникнуть в результате:

- отключения других транзитных ВЛ или АТ, систем (секций) шин объектов;

- снижения генерации электростанций или роста потребления в дефицитной части энергосистемы;

- отключения нагрузки потребителей или увеличения генерации электростанций в избыточной части энергосистемы;

- нарушения устойчивости.

В данной статье описывается алгоритм поиска оптимального места деления сети для ликвидации перегруза ЛЭП или АТ и исследование эффективности таких алгоритмов при различных схемно-режимных условиях работы энергосистемы.

Работа алгоритма основана на расчетной модели, состоящей из узлов (U) и ветвей (V). Блок–схема алгоритма поиска оптимального деления сети при возникновении перегруза ЛЭП (АТ) приведена на рис. 1.

Факт возникновения нарушения по току фиксируется сравниванием расчетных токовых загрузкок сетевых элементов расчетной схемы с допустимыми.

После фиксации, определения места перегруза по току вводится массив частичных сечений (групп линий, состоящих из ветвей). Далее производится поочередное отключение ветвей (ВЛ или АТ) по частичному сечению. После каждого отключения час стичного сечения производится р я расчет режима с поочеред дной загррузкой исх ходной ммодели (ре ежима) се В ход расчета режима ети. де а осуществвляется п проверка на наличи новых перегруж н ие жаемых эллементов.

.

Есл новых перегру ли х узов (нар рушений) не возниикло, про оизводитс расчет ся т воздейст твия (стеепень раззгрузки) и получ ченный результат проверя р т яется на а выполнеение критеерия N– 1.

Рис 1. Блок с. к–схема ал лгоритма поиска оптимальн о ного деле ения сети для ликви идации пе ерегруза ЛЭП или (и) АТ Л ( Рис. 2. Янаул-Та Я атышлинс ский энергорайон С учетом выполнения данн ного криитерия, записываю з ются поллученные е значения величин токовы загруз я н ых зок, упор рядоченны по уб ые быванию степени и разгрузки. Выводится резу ультат выпполнения деления по части я ичному сеечению.

Дл работы алгоритм необх ля ы ма ходимо заадаваемое исходно значение Iуст – е ое уставки п току д линии электроп по для и передачи или автоттрансфоррматора.

Пр рименение е Рас ссмотрим возможность реа м ализации разработ и танного аалгоритм поиска ма а оптималььного дееления сеети по ч частичноому сеченнию на примере расчета а режимов Янаул–Т в Татышлиинского эннергорайоона.

Эл лектроснаабжение Янаул-Тат Я атышлинс ского энер ргорайон осущес на ствляется я от одног мощно источ го ого чника – шшин 110 кВ ПС 110 кВ Я 1 Янаул по пяти ВЛ Л 110 кВ. В случае потери всех свя е язей с шинами 110 кВ ПС 110 кВ Янаул, ш С В, электрос снабжение Янаул-Татышли е инского энергорай э йона буде осущес ет ствлятьсяя по слабы связям 110 кВ со сторон энерго ым м ны осистемы Пермско края, при этом ого м напряжен ние в уззлах Яна аул-Татыш шлинског энерго го орайона может снизиться с я ниже аваарийно до опустимы значени ых ий.

Со оставляют разли тся ичные варрианты дееления сети по час стичному сечению ю в програ аммном к комплексе RastrWi В каче е in. естве при имера возммущения, а также е определеения приименимост алгор ти ритма пои иска опт тимальног места деления го я сети по частичн ному сечеению, раассмотрим режим «Аварий м йное откключение е 1 СШ 110 кВ на П Янаул».

ПС Рис. 3. Аварийн отклю. ное ючение 1 СШ 110 кВ на ПС Янаул к Таблица Т Пара аметры пе ерегружен нного эле емента сет ти Токовая Т Iдо оп.расч Тип N_нач N_кон Назван ние за агрузка,А I/I I_dop, % ЛЭП 8117 8109(2) ВЛ 110 кВ Янаул – Буйская IIц В В я 503 147, Таблица Т Результат расчета в ПК Ras Р т strWin То оковая Ст тепень № ч.сеч.

загр рузка, % разгр рузки, % 18 89,6 57, 19 76 71, Таблица Параметры частичных сечений (RastrWin) N Название ВЛ N_нач N_кон Отключаемое оборудование сеч (N_Откл. об) 18 Чернушка-тяга- 446 449 ПС Чернушка В ВЛ- Чернушка Черн. Тяга 18 Cлудка- Чернушка 495 449 ПС Чернушка В ВЛ- Слудка 18 Тауш2- Чернушка 5533 449 ПС Чернушка В ВЛ-110 Тат 2ц 18 Султанаево2-Тюльди 8482 8118 ПС Тюльды ВМ ВЛ- Бирск-Iц 18 Султанаево1-Тюльди 8483 8118 ПС Тюльды ВМ ВЛ- Бирск-IIц 18 Тауш1- Чернушка 5532 449 ПС Чернушка В ВЛ-110 Тат 1ц 19 Тюльди-Кр.Холм2 8118 8424 ПС Тюльды ВМ ВЛ- Янаул IIц 19 Cлудка- Чернушка 495 449 ПС Чернушка В ВЛ- Слудка 19 Чернушка-тяга- 446 449 ПС Чернушка В ВЛ- Чернушка Черн. Тяга 19 Тауш1- Чернушка 5532 449 ПС Чернушка В ВЛ-110 Тат 1ц 19 Тауш2- Чернушка 5533 449 ПС Чернушка В ВЛ-110 Тат 2ц Далее необходимо осуществить проверку полученных вариантов деления сети по частичному сечению на выполнение критерия N-1 в данном энергорайоне. Проверка выполняется с помощью макроса «Поочередное отключение отмеченных ветвей». Макрос поочередно отключает все отмеченные ветви и заносит результаты в таблицу контролируемых параметров. Отмеченные ветви – это элементы сечения Янаул-Татышлинского энергорайона: ВЛ-110 кВ Янаул-Чернушка-т-3,4, ВЛ-110 кВ Янаул-Сандугач, ВЛ-110 кВ Янаул-Татышлы-1,2, ВЛ-110 кВ Константиновка-Печмень, ВЛ-110 кВ Чернушка-Чад-тяга, ВЛ-110 кВ Чернушка-Щучье озеро- тяга.


Таким образом, для режима «Аварийное отключение 1 СШ 110 кВ на ПС Янаул» по алгоритму поиска оптимального деления сети при возникновении перегруза ЛЭП наиболее оптимальным будет деление по одному из частичных сечений: 18, 19.

Заключение При использовании деления энергосистемы следует помнить о том, что для получения дополнительного эффекта – повышения динамической устойчивости – деление необходимо выполнять в наиболее подходящий для этого момент переходного процесса. Этот момент наступает раньше, если деление уменьшает относительную нагрузку эквивалентной связи, и позже, если оно увеличивает ее. Эффективность деления растет с повышением интенсивности динамического возмущения, хотя, отмеченная особенность деления не делает его эффективность всегда достаточной.Для полноценного применения алгоритма на практике требуется его развитие в части автоматического определения массива вариантов деления сети.

Список литературы 1. Баринов В.А., Гамм А.З., Кучеров Ю.Н. и др. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике. Под общей ред.

Ю.Н.Руденко, В.А.Семенова. М.: МЭИ, 2000. 648 с.

2. Войтов О. Н. Детерминированные методы и алгоритмы определения управлений при коррекции режимов ЭЭС // Методы решения задач реального времени в электроэнергетике. Новосибирск: Наука, 1990.

С. 243-258.

УДК 621. И. Х. ХАЙРУЛЛИН, П. А. ЧИЛЬДИНОВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МОТОР-КОЛЕСАХ Бурный рост городского автотранспорта привел к необходимости разработки машин, не загрязняющих воздушные бассейны выхлопными газами, имеющих низкий уровень шума и прогрессивные конструктивные решения.

Современные технические системы имеют ряд недостатков по своим тактико техническим и экономическим показателям за счет наличия редуктора, т.к.

всегда предполагается определенный процент потерь передаваемой мощности за счет сил трения. Новая концепция безредукторного привода исключает многие механические потери между двигателем и рабочим агрегатом (рис. 1).

Введение электромеханических устройств, а затем и локальных систем управления непосредственно в конструкцию рабочих машин существенно упрощает последние, повышает их функциональные возможности и технические характеристики. При выполнении привода ведущих колес по типу «мотор-колесо», в едином агрегате конструктивно объединены тяговый электродвигатель и механическая передача, соединяющая его с колесным движителем. Для большинства объектов управления бесконтактный двигатель выполняется тихоходным. Высокий КПД – характерный признак такого низкооборотного, но высокомоментного двигателя с частотным управлением [1].

Рис. 1. Модель б М безредукто орного дв вигателя П Парк современных электром мобилей состоит из пневмо и околесны машин ых н различно класса и назна ого ачения гррузоподъеемностью 0,3—180 т и бол в том ю 0 лее, м числе гр рузового и пасс сажирског город го дского, карьерног к го, внедо орожногоо транспор и т.д. Одна из наиболе сложны научн рта з ее ых но-техничческих зад – это дач о разработ собственно тягового эл тка лектроприивода, пр реобразуюющего эн нергию и передающую ее ведущим колеса в со ам оответстви с тр ии ребуемой тяговой й характер ристикой и техно ологическ кими цик клами транспортн ных опер раций, отт параметрров кото орого во многом завися эксплу о м ят уатацион нные и технико- экономич ческие по оказатели электром и мобиля [ 2].

В система элект ах трической тяги на постоя й н янном то оке прим меняютсяя следующ типы электрич щие ческих маш шин:

1) тяговы двигат ) ые тели посттоянного тока;

т 2) тяговы генера ) ые аторы посстоянного тока;

о 3) вспом ) могательн машин постоянного то ные ны ока.

В система электр ах рической тяги на переме й н енном то оке прим меняютсяя следующ типы электрич щие ческих маш шин:

1) тяговы двига ) ые атели пер ременного тока (о о однофазнные колле екторныее или асин нхронные короткоз замкнутыые);

2) тяговы двига ) ые атели пос стоянного тока (в случае питани их от о ( е ия т выпрямиителей или преобра азователььных элекктромашиинных агр регатов);

3) преоб ) бразовател льные электром машинные агрега е аты (дв вигатель генерато оры, фазор расщепиттели, прео образоваттели часто и т. п оты п.);

4) вспом ) могательн ные маш шины переменно п ого ток ка (асин нхронныее короткоззамкнуты или одн ые нофазные коллекто е орные).

В качеств двигат ве теля безр редукторн ного при ивода обы ычно выыбирается я бесконтаактная сиинхронная электри я ическая машина с обмотк кой на статоре и с постояннными м магнитами на роторе. Бесконт и тактность предо ь оставляет т возможнность фун нкциониррования в самых тяжелых условия и реж х ях жимах, а выбор синхронн ной маш шины о обеспечиввает луч чшие эн нергетичееские и массогабаритные характеристики по сравнению с асинхронной. При питании обмоток статора системой синусоидальных токов с необходимым временным сдвигом имеет место режим синхронного двигателя. Если на обмотку статора подавать систему разнополярных или однополярных импульсов напряжения, двигатель становится шаговым. При наличии обратной связи по положению ротора двигатель превращается в бесколлекторный аналог двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, сохраняя присущий последнему характер механических и регулировочных характеристик, широкий диапазон регулирования частоты вращения и т.д. Этот режим называют также режимом вентильного двигателя. Очень важно, что имеется возможность осуществлять программирование параметров, изменять характеристики привода путем изменения его структуры, а также путем изменения формы фазных напряжений или переключения секций обмотки статора синхронной машины. Применение высококоэрцитивных магнитов решает также задачу обеспечения максимально возможной статической добротности и устойчивости тормоза к значительным перегрузкам по току и моменту.

Список литературы 1. Ставров О.А. Перспективы создания эффективного электромобиля. – М.: Наука, 1994. – 165 с.

2. Яковлев А.И. Конструкция и расчет электромотор-колес. – М.:

Машиностроение, 1995. – 238 с.

УДК 681.5:621. В. А. ДЕНИСОВ, А. В. ЖУКОВ ФГБОУ ВПО Тольяттинский государственный университет МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА При обработке деталей резанием происходит износ инструмента и, как следствие этого, получение деталей с размерами, зависящими от этого износа.

Для обеспечения заданной точности изготовления деталей, продления срока службы инструмента и повышения производительности металлорежущих станков требуется применение специальной системы компенсации износа инструмента [1], способной корректировать с высокой точностью позиции инструмента относительно детали.

Для синтеза системы компенсации износа режущего инструмента требуется провести комплексный анализ всех факторов влиящих на динамику процессов перемещения режущего инструмента. На рис. 1 приведен объект, включающий резец 1 и элементы борштанги 2, нагружает вилкообразный захват 3 с тензодатчиками 7, вал которых соединен через муфты 4 с валом ротора 5 шагового двигателя. Соединительные валы вращаются в подшипниках скольжения 6. Связь объекта с ротором шагового двигателя оказывается упругой за счет скручивания валов тензодатчиков, упругой деформации элементо объект и паль ов та ьцев муфт Элект ты. тромеханическая ссистема содержит с т зазоры, в вызваные неточнос е стью изго отовления составля я яющих ее узлов. В системе е е действую внеш ют шние мом менты: вр ращающи момент М1, ротора шагового ий ш о двигател момен МС нагр ля, нт рузки объ ъекта и моменты Мf1, Мf2, М f3 силы трения в м подшипн никах [2] Ри 1. Фун ис. нкциональ ьная схем электро ма омеханической час систем сти мы компенсации: 1 – резец, 2 – боршт танга, 3 – вилкообр разный за ахват, 4 – муфты, 5 – рото шагово двига ор ого ателя, 6 – подшипн ники скол льжения, 7 – тензоддатчики Дл создания расчет ля тной схем элект мы тромехани ической ссистемы приняты ы следующ допущ щие щения: аб бсолютно жесткие элемент опред о е ты деляются точками,, совпадаю ющими с их цен нтрами ттяжести;

силы и момент прило ты ожены к сосредот точенным массам упруги связи невесом и им м м;

ие мы меют пос стоянную ю жесткост упруга деформ ть;

ая мация лин нейна и подчиняет закону Гука.

п тся у Ри 2. Обо ис. общенная расчетна механическая сх ая хема систе емы комп пенсации Матеематическ кое описание ф физическиих проц цессов, протекаю ющих в электром механичесской чаасти си истемы компенса ации из зноса режущего р о инструмеента све едено в систему уравнен ний (1), составлеенную на основе а е обобщеннной трехмассовой механич й ческой сис стемы (ри ис.2):

d M 1 M 12 M f 1 J1 dt ;

d1 ;

d2 ;

M c ( ), 12 ;

M k d1 ;

1 dt 2 12 12 1 2 12 1 2 f1 f dt 2 dt (1) M M M J d2 ;

M c ( ), 23 ;

M k d 2 ;

12 23 f2 2 23 3 2 3 23 2 3 f2 f dt 2 dt d d d M 23 M C M f 3 J 3 3 ;

3 3 ;

M f 3 k f 3 3 ;

dt dt dt где 1, 2, 3, 1, 2 и 3 – соответ е тственно углы повворота и угловые е скорости вращени сосред и ия доточенны масс;

М12, М23 – момент упруги связей ых ты их й между 1 и 2, 2 и 3 массами;

с12, с23 – коэффиициенты жесткост упруги связей;

ти их ;

J1, J2 и J3 – соотв ветственно момент инерции ротора и муфты, момент инерции т и и объекта;

12, 23 – заз зоры в ссистеме;

k f 1, k f 2, k f 3 – коэфффициенты трения ы я скольжен опор.

ния.

Прредставленнное маттематичесское описсание сис стемы ком мпенсаци износа ии а режущей части инструмента как объекта управл й к а ления, с учетом упругих х взаимоде ействий элементо и не ов елинейны звеньев, позв ых воляет проводить ь исследов вания и аннализ дин намическ характ ких теристик, необход, димых для синтеза я а системы компенсации изно режущ оса щего инсттрумента.

Пр допущении мал ри лости зазо оров [3], система уравнени (1) мож быть ий жет ь представ вленна в в виде передаточной функции й и:

c23c1 2 M 1 ( s) B( s) M C ( s) 3 (s) ;

(2) A( s ) A( s ) гдее A( s) J1 J 2 J 3 s 6 (J 3 J 2 k f 1 J1J 3 k f 2 J1 J 2 k f 3 ) s 5 [( J 3 J 2 J1 J 3 )c12 ( J 3 J1 J1 J 2 )c J1k f 3k f 2 k f 1 ( J 2 k f 3 J 3 k f 2 )]s 4 [((k f 2 c12 k f 1 (c12 c23 )) J 3 ((k f 2 c23 k f 3 (c12 c23 ))J 2 (k f 1c23 k f 3c12 ) J 2 k f 1k f 2 k f 3 ]s 3 [( J1 J 2 J 3 )c12c23 (k f 2 k f 3 )k f 1c23 (k f 1 k f 2 )k f 3c12 ]s k [(k f 1 k f 2 k f 3 )c12 c23 ]s – полино знамен ом нателя;

B(s) J1 J 2 s 4 ( J1k f 2 J 2k f 1 )s ( [J 2 c12 J1 (c12 c23 ) k f 1k f 2 ]s 2 [ k f 2 c12 k f 1 (c12 c23 )]s c12c23 – полином м J c числител ля.

Получ ченная передаточ п чная фун нкция (2 позвол 2) ляет пол лучить и исследов вать логар рифмичес ские часто отные и переходну характ п ую теристики (рис. 3) и ) электром механичес ской ча асти си истемы компенса ации из зноса режущего р о инструме ента. Рас счет хара актеристи выполик лнен при следую и ющих пар раметрах:

c12 2000, c23 40000Н / м;

;

k f 1 k f 2 k f 3 0,02 ;

J1 2110, J 2 32 10, J 3 5 102 кг м 2.

5 00 Р 3. Лог Рис. гарифмичческая час стотная (а и перех а) ходная (б) характер ) ристики элект тромеханнической части сис ч стемы что при частотах 1 721, 2 1520 рад/ сек Из характееристик видно, ч в х 10 наблюда ается резо онансное явление Значени резона е. ия ансных ччастот за ависит от т коэффициентов трения скольжения опор, при увеличении значений коэффициентов резонансные частоты смещаются в область низких частот.

Переходная характеристика системы имеет монотонный характер, так как момент инерции объекта J 3 J 2.

Список литературы 1. X.Q. Chen and H.Z. Li, "Development of a tool wear observer model for online tool condition monitoring and control in machining nickel-based alloys," Int. J.

Adv. Manuf. Technol., 2009.

2. Zhukov, A. Mechatronic module correction tool wear metal-cutting machines / A. Zhukov, V. Denisov // 13th International conference on Electromechanics, Electrotechnology, Electromaterials and Components ICEEE 2010. Abstracts. September 19-25, 2010. Alushta, Crimea, Ukraine. – Москва: 2010.

– С.107.

3. Пятибратов, Г.Я. Принципы построения и реализация систем управления усилиями в упругих передачах электромеханических комплексов / Г.Я Пятибратов // Изв. вузов. Электромеханика. 1998. №5-6. С.73-83.

УДК 621. Р. Н. СУЛТАНГАЛЕЕВ, Д. Ю. ПАШАЛИ, Е. Л. МАТВЕЕВ, И. А. СЛЕПЕЦ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ В ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СТЕНДОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) находят применение в самых различных областях науки и в промышленности. Основными их достоинствами являются малая потребляемая мощность, низкие рабочие напряжения, удобное конструктивное исполнение, долговечность (12–15 лет непрерывной работы).

Обзор современных ЖКИ и дисплеев проведенный в [1] показал, что компания «Kodak» выпускает «гибкие дисплеи» созданные по би-стабильной технологии. Компания ориентируется на применение своей продукции в качестве ценников и информационных табло. Компания «CDT», выпускает обыкновенные LCD экраны, которые имеют высокую яркость и контраст, угол обзора, не уступающие CRT дисплеям. Би-стабильные дешевые экраны фирмы «SiPix» не могут использоваться в качестве графических дисплеев (они устроены в виде сегментных индикаторов), но могут долго служить в качестве электронных ценников. Компания «See Real Technologies», предлагает трехмерные экраны. Технологии 3D-LCD являются, наряду с гибкими экранами, еще одним модным и перспективным направлением. Корпорация «Samsung» производит самые большие LCD дисплеи в мире. Корпорация «Phillips» выпускает гибкие би-стабильные экраны, названные как «рулонные экраны» (Rollable Displays) по технологии e-Ink. Фирма «Microdisplays»

представляет возможность применения «виртуальных» экранов проецируемых изображение непосредственно на зрачок. Компания «Kent Displays Incorporated» специализируется на разработке недорогих би-стабильных холестерических экранов. При явных преимуществах в энергопотреблении и стоимости, качество их еще очень далеко от приемлемого.

В настоящее время дисплеи, произведенные по новейшим технологиям, имеют высокую стоимость, и малопригодны для применения в информационно-измерительных системах стендов. Наиболее применимые ЖКИ, выпускаемые фирмами: «Powertip», «Data Vision», «Ampire», «Bolymin»

и «Winstar» [2, 3].

Фирма «Powertip», находящаяся в Тайване, производит широкую гамму жидкокристаллических индикаторов и оснащенных контроллерами или драйверами алфавитно-цифровых и графических модулей на их основе.

Основные области применения графических ЖКИ-модулей: измерительные приборы, медицинское оборудование, промышленное оборудование, информационные системы. В номенклатуре продукции фирмы «Data Vision»

представлены следующие изделия: ЖКИ-панели, ЖКИ-модули, цветные STN панели, цветные TFT-панели. Производство сертифицировано по ISO 9002.

Специально для нашего рынка была создана версия контроллера с русифицированной прошивкой /R22. Компания «Ampire» выпускает графические (в том числе цветные), со встроенным контроллером и без, с подсветкой и без подсветки, для стандартного (0..+50) и расширенного (-20....+70) температурного диапазона. Производственный процесс соответствует стандарту качества ISO. Индикаторы фирмы «Bolymin» находят применение в самых различных областях промышленности. Основными их достоинствами являются малая потребляемая мощность, низкие рабочие напряжения, удобное конструктивное исполнение, долговечность.

Компания «Winstar» является одним из ведущих поставщиков ЖКИ выпускающая полную линейку стандартных модулей алфавитно-цифровых и графических индикаторов. Индикаторы Winstar не уступают по качеству изделиям таких известных фирм, как Ampire, Powertip, Data Vision, Bolymin и имеют конкурентоспособные цены [4]. При изготовлении индикаторов Winstar применяет следующие технологии:

COB (Chip on Board) – монтаж элементов на печатную плату. Модуль включает в себя непосредственно стекло, интерфейс и малогабаритную печатную плату с контроллером;

COG (Chip on Glass) – эта технология предусматривает монтаж контроллера непосредственно на стекло индикатора, выводы разъема выполняются в виде металлических контактов;

COF (Chip on Flex) – элементы монтируются на гибкую печатную плату, что позволяет уменьшить габариты индикатора.

С целью создания удобного и интуитивно понятного интерфейса пользователя информационно-измерительные системы разработанных стендов для исследования электрических машин оснащаются модулем графического ЖКИ W WG320240B B0-TFH-T TZ# фирм Winst с орг мы tar ганизацие массив точек ей ва 320240, произве, еденного по техно ологии CO Его основным достои OB. о ми инствами являются малая п я потребляеемая мощность, ни изкие рабо очие напрряжения, удобное конструк ктивное и исполненние и до лговечность [5]. В качест тве графиического контролл лера моду содерж микр уль жит росхему RA8835 фи R ирмы RAi TECHN iO NOLOGY Y Inc. Для управлен модул испол ния лем льзуется восьмираз в зрядная ш шина, удо обная для подключ чения к микро оконтролллеру, входящем в му в состав стенда.

Микроко онтроллер с восьмиразр ры рядной шиной да ш анных им меют нев высокую стоимост их пр ть, роизводиттельность и объём памяти вполне достаточны для ь и е широког спектр встраиваемых систем, а архитектура хорошо изучена го ра пользова ателями. Основны технич ые ческие хар рактеристтики микр кросхемы RA8835:

вывод т текстовой и граф й фической информации, а также р работа в режиме текст/граафика;

т трехслойн ный граф фический режим работы макси й м ы;

имальная разрешаю ющая сп пособност 640256 пик ть кселей;

программ мное упр равление курсором м;

гори изонтальнный и вертика альный скроллин нг;

всттроенный знакоген нератор;

н напряжение питан Vdd = 2,7...5,5 В;

ток по ния В отреблени 3,5 мА ия (Vdd = 3,5 В).

Оссновные т техническ кие хараактеристи ики модул WG ля 20240B0-TTFH-TZ#: :

матрица точек 32 20240;

гаабаритные размеры е ы 110 мм;

активная видимая я я область 115,188 86,38 мм;

цвет си имволов черный;

цвет фон белый размер ч на й;

р пикселя 0,340,34 мм;

тех хнология жидких кристалл (ЖК) FSTN – жидкие лов ) е кристалл с пов лы воротом от 180 д 270° с компен до нсационны ыми оптиическимии добавкам напря ми;

яжение питания п 4,75...5,25 В;

ток потребле 5 ения 90... 110 мА;

;

рабочая температ тура -20...+70 °С.

Стрруктурна схема модуля вы ая м ывода инф формации приведен на рис. 1.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.