CC BY
55
Последовательный основной силовой ключ СКх формирует импульсы микродугового оксидирования из входного напряжения, подключенного к клеммам «ВХОД». Дополнительный ключ СК2 создает режим импульсного шунтирования нагрузки, при этом коммутация ключей СКь СК2 выполняется в противофазе.
При этом, если является скважностью импульсов, формируемых ключом СК], то в проводящее состояние ключ СК2 будет переходить со скважностью = / - д}. Режим шунтирования нагрузки может быть отключен выключателем 8.
Поскольку к клеммам «ВХОД» через усредняющий фильтр подключается выходной сигнал источника питания ИП МДО, то амплитуда выходных импульсов напряжения ФИ, а также ограничение тока этих импульсов определяются настройками и режимом работы тиристорного преобразователя ТПН.
Введение в комплекс МДО указанного формирователя импульсов позволяет осуществлять полный контроль над формой сигналов питания гальванической ванны, что обеспечивает эффективное формирование на обрабатываемых материалах гальванических покрытий с заданными свойствами.
В.С.Телешова
г а , *
ОПРЕДЕЛЕНИЕ Г ЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ РОТОРА ВСГПМ С УЧЕТОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ
Основная специфика высокоскоростных синхронных машин с возбуждением от постоянных магнитов (ВСГПМ) связана с конструкцией ротора, несущего постоянные магниты. После выбора конструкции ротора ВСГПМ (рисунок 1) дальнейшее проектирование связано с поиском главных размеров.
Рисунок 1 - Конструктивная схема ротора с тангенциальным намагничиванием. ] -немагнитная втулка-вал; 2-магнит из сплава Ш-Бе-В; 3-полюс; 4-немагнитный бандаж.
Из-за высокой частоты вращения ротора определение основных размеров ВСГПМ производится на основе прочностного расчета, гак как важно выдержать оптимальные соотношения между размерами магнита и активной длиной и диаметром ротора машины.
Определение наружного диаметра ротора предварительно производится по заданной частоте вращения и допустимой линейной скорости
71 ■ П
Vimx - максимальная линейная скорость, м/с; п - частота вращения ротора, об/мин.
Значение линейной скорости определяется конструкцией и материалом изготовления ротора. Пределы максимальной линейной скорости для ВСГПМ 150...400м/с [2]. Меньшие скорости соответствуют конструкции ротора, которая имеет наружный сварной цилиндр из сталей марок 0XH3M, 30ХГС. При использовании вместо сварного цилиндра сплошной оболочки (бандаж) из прочного немагнитного материала (например, титана) максимальная линейная скорость ротора ВСГПМ может достигать 350м/с. Перспективны конструкции роторов, у которых на наружную поверхность магнитов наматывается нитяной бандаж из высокопрочного органического волокна или других материалов с большим удельным сопротивлением [2]. По оценкам, именно в таких конструкциях достижима окружная скорость до 400м/с.
Предварительно задаваясь расчетным коэффициентом полюсного перекрытия, коэффициентом формы кривой поля, индукцией в воздушном зазоре и линейной токовой нагрузкой, определяем длину сердечника статора. Сердечник разбиваем на пакеты по 40...60 мм и вентиляционные каналы по 10 мм [2]. Находим полную длину статора, а затем определяем длину ротора. После этого по известным формулам находим внутренний диаметр ротора, радиальную высоту и тангенциальную длину магнита.
Затем на ПК по найденным значениям в программе Solid Works строится трехмерное изображение ротора ВСГПМ. Далее в COSMOSWorks (приложение к Solid Works) выполняется расчет механической прочности с уточнением, при необходимости: диаметра ротора, высоты бандажа, числа пар полисов и конструктивного коэффициента полюсного перекрытия.
Для расчета запаса прочности в COSMOSWorks используется критерий максимального напряжения (vonMises). Этот критерий точно определяет, что материал начинает растягиваться, когда напряжение vonMises достигает предела текучести материала (S1GYLD). Последний определяется свойством материалов ротора. Сравнение распределение напряжения (vonMises) и предела текучести помогает определить, будет ли модель неудачной, сломается или нет. Допустимое превышение vonMises над SIGYLD составляет 35% [1]. При не выполнении этого условия коэффициент запаса прочности (FOS) мал (меньше или равен единицы). Рекомендуемый же запас прочности лежит в пределах 1.5...2.0 [1].
Малый коэффициент запаса прочности (меньше или равен единицы) свидетельствует о не правильном подборе материала и том, что модель при данной нагрузке имеет слабые области, где возможен разрыв материала.
Рисунок 2 - Ротор ВСГПМ-65кВт-400м/с, FOS-O.937265
Для примера на рисунке 2 изображен рогор ВСГПМ на мощность 65кВт и с максимальной линейной скоростью 400м/с. Эквивалентное напряжение УопМ^еэ превышает предел текучести ма1ериала 8ГСУЫ) на 112 8%, что больше указанного значения, а, следовательно, коэффициент запаса прочности меньше единицы. Во избежание этого необходимо задаться меньшей максимальной линейной скоростью и пересчитать предварительные размеры рогора, либо задаться материалом с большим пределом текучести. Изменение материала повлечет за собой ряд неблагоприятных факторов, поэтому необходимо воспользоваться первым способом
При уменьшении максимальной линейной скорости до 200м/с и менее, как показывает опыт, коэффициент запаса прочности лежит в пределах 3 ..4 и более, что является признаком избытка материала, который можно убрать из модели, не оказывая при этом на нее неблагоприятных воздействий. А, следовательно, необходимо задаться большей линейной скоростью.
Таким образом, путем варьирования максимальной линейной скорости и предварительного расчета размеров ротора с целью получения коэффициента запаса прочности в указанных пределах для ВСГПМ на мощность 65кВт была установлена скорость 300м/с (рисунок 3).
При дальнейшем расчете ВСГПМ используются уточненные размеры, полученные в процессе прочностного расчета.
1 Алямовский A.A. Solid Works. Компьютерное моделирование в инженерной практике. -Спб.: БХВ - Петербург, 2005 -800с.: ил.
2 Бут Д.А. Бесконтактные элеюрические машины: учеб.пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов. -М.: Высш шк., 1990. -416с.
Рисунок 3 - Ротор ВСГПМ-65кВт-3 00м/с, FOS=l,49547
ЛИТЕРАТУРА
