Регулирование возбуждения в синхронном магнитоэлектрическом приводе Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Международный научный журнал «Инновационная наука»

14. Кенийз Н. В. Оптимизация рецептур колбасных изделий в условиях реального времени / Н.

В. Кенийз, А. А. Нестеренко, Д. С. Шхалахов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2014. - №08(102). С. 1113 - 1126. -IDA [article ID]: 1021408071. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/08/pdf/71.pdf, 0,875 у.п.л.

© Д.К. Нагарокова, Д.С. Шхалахов, 2015

УДК 621.3.07

В.Б.Никаноров

канд. технич. наук, доцент МГУП им Ивана Федорова,

г. Москва, РФ

РЕГУЛИРОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ В СИНХРОННОМ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПРИВОДЕ

Аннотация.

Рассматривается возможность применения синхронного гистерезисного привода в полиграфии, особенности этого типа привода, возможности улучшения его характеристик.

Ключевые слова.

Синхронный гистерезисный привод, импульсное регулирование возбуждения, способы

регулирования, функциональная схема.

В качестве электропривода (ЭП) малой и средней мощности в полиграфической промышленности применяют ЭП с асинхронными и синхронными электродвигателями с постоянными магнитами. Недостатком асинхронного привода является большая кратность тока при пуске, что приводит к завышению установленной мощности источника питания. Синхронный привод с постоянными магнитами критичен к величине момента инерции механизма. Для уверенного ввода ЭП в синхронизм увеличивают кратность пускового момента, но при этом снижаются рабочие энергетические показатели.

ЭП, в котором отсутствуют указанные недостатки, является синхронный привод на базе гистерезисных электродвигателей. Гистерезисный электропривод получили широкое распространение в приборных инерционных системах, в качестве группового привода в атомной и текстильной промышленности [1,2]. Гистерезисные двигатели обладают одновременно асинхронными и синхронными свойствами, имеют пусковой момент в отличие от двигателей с постоянными магнитами, могут вращаться синхронно с высокой стабильностью (до 0,01%), определяемой только точностью поддержания частоты источника питания. Синхронный гистерезисный привод обладает и рядом других полезных свойств: бесконтактностью, простотой и прочностью конструкции ротора, малой инерционностью, малой кратностью (1,1.. 1,5) изменения тока при пуске. Малый коэффициент мощности этого привода удается повысить при использовании хорошо разработанных [1] методов регулировании возбуждения.

77

№ 1 - 2/ 2015

Гистерезисный двигатель имеет традиционную конструкцию статора, а ротор содержит слой из магнитотвердого материала (викаллой, хромокобальтовые сплавы и т.п.). В отличие от двигателей с постоянными магнитами, ротор предварительно не намагничен. Гистерезисный слой может намагничиваться и перемагничиваться полем статора, что определяет уникальность характеристик двигателя и раскрывает возможности по их улучшению путем регулирования по цепи статора уровня намагниченности ротора.

Принципиальной особенностью гистерезисного двигателя [1,2], связанной непосредственно с физикой его работы, является единый по природе электромагнитный момент в асинхронном и синхронном режимах. Гистерезисный привод имеет избыточный момент при любой частоте вращения, в том числе и при подсинхронной, что позволяет вводить в синхронизм рабочий механизм с любым моментом инерции, что трудно обеспечить в других типах синхронных приводов. Поэтому предпочтительная область применения синхронного гистерезисного привода - инерционный привод.

Величина электромагнитного момента и тока в асинхронном режиме мало зависят от частоты вращения n [2]. Поэтому при аварийном останове ротора гистерезисный двигатель в отличие от асинхронного не сгорит. В синхронном режиме с изменением нагрузки на валу частота вращения в определенном диапазоне изменения момента остается постоянной, но меняется фазовое положение ротора относительно синхронно вращающего поля статора на угол 9, что необходимо учитывать при использовании синхронного привода в устройствах, в которых важно фазовое положение рабочего механизма.

Коэффициент полезного действия ^ и коэффициент мощности (соБф) в синхронном режиме существенно зависят от степени возбуждения (степени намагниченности ротора), которая характеризуется отношением эдс холостого хода Ео (пропорциональная намагниченности ротора) к напряжению питания U: 8= Ео/ U (рис. 1).

Рисунок 1 - Зависимость кпд ^ и коэффициента мощности cosф от степени возбуждения

гистерезисного двигателя.

При регулировании возбуждения в синхронном гистерезисном приводе удается обеспечить высокие энергетические показатели, не уступающие показателям асинхронного привода и синхронного привода с постоянными магнитами.

При управлении степени возбуждения синхронного гистерезисного привода решаются следующие задачи [1,2]:

• улучшения энергетических характеристик, что наиболее важно для привода средней мощности,

• стабилизация энергетических характеристик и пространственного положения ротора, что наиболее важно для привода прецизионных механизмов,

• регулирования частоты вращения в заданном диапазоне.

78

Международный научный журнал «Инновационная наука»

При решении первых двух задач регулирование осуществляется путем изменения уровня и фазы намагниченности ротора. Наибольшее применение нашли потенциальный и более перспективный импульсный способ регулирования [1,2].

Импульсное регулирование возбуждения состоит в создании по цепям статора импульсов намагничивающего тока. Формируются импульсы намагничивания с амплитудой Ци, составляющей 1..2,5 амплитуды основного напряжения питания, длительностью U, равной 5..20% периода основной частоты, частотой следования - 2..10% основной частоты, обычно не более 30 Гц [1,2]. Мощность, затрачиваемая на периодическое импульсное подмагничивание ротора, не велика и не превышает 5% полезной мощности привода. Произведение Ц^и определяет требуемую вольт-секундную площадь, необходимую для намагничивания ротора.

tH

1 Ни а - t

ХТав

\Т

он

tH

ХТав Jh t

6

Рисунок 2 - Способы намагничивания ротора: амплитудно-импульсное намагничивание (а) и широтно-импульсное (б) намагничивание, когда амплитуда импульса равна амплитуде линейного напряжения.

Для возможных вариантов реализации импульсное перевозбуждения сводится к изменению формы напряжения питания в пределах его полупериода [2]. Фазу импульсов аи привязывают к основному напряжению питания, она составляет обычно 120-180° и не изменяется в процессе эксплуатации.

Наиболее просты в реализации схемы широтно-импульсного намагничивания, не имеющие регуляторов напряжения и коммутирующих элементов в силовых цепях инверторов. Наилучший эффект получается для двигателей с одной парой полюсов [3].

Рисунок 3 - Вариант схемы широтно-импульсного возбуждения гистерезисного двигателя.

В качестве импульсного источника используют обычно зарядно-разрядные конденсаторные устройства, один из вариантов подключения к трехфазной сети и фазам двигателя показана на рис.3 [1]. При подключении импульсного источника (Ци) зарядный ключ К1 замыкается, а фаза двигателя при на время U автоматически отключается от сети защитным ключом К2, выполненным, например, на транзисторе и диоде. Ключи К1 и К2 управляются синхронно.

79

№ 1 - 2/ 2015

Частотное регулирование синхронного гистерезисного привода используется для расширения диапазона регулирования частоты вращения. В отличие от асинхронного привода и синхронного привода с постоянными магнитами гистерезисный привод позволяет обеспечить высокий уровень энергетических характеристик при изменении момента нагрузки в широких пределах. Это достигается путем регулирования уровня возбуждения. Функциональная схема гистерезисного привода с трехконтурным регулированием (контуры частоты, напряжения и магнитного потока) показана на рис.4 [1].

Рисунок 4 - Функциональная схема гистерезисного привода.

Схема содержит преобразователь частоты 1с устройствами регулирования частоты 2, напряжения 3 и возбуждения 8. К выходу усилителя 4 подключен гистерезисный двигатель 9. Регуляторы частоты и напряжения связаны между собой через функциональный преобразователь 5, обеспечивающий требуемый закон изменения напряжения в функции частоты, определяемой задающим генератором 6. Схема управления 7 регулятора возбуждения 8 связана с регулятором частоты 2 и осуществляет периодическое регулирование степени намагниченности двигателя импульсами тока.

Все элементы управления могут быть реализованы в виде аналоговых или цифровых плат сбора, обработки информации и управления, сопрягаемых с ЭВМ, например фирм Advantech, Octagon Systems [5] либо российские аналоги.

Синхронный электропривод с регулированием степени намагниченности ротора может быть реализован при питании от трехфазной и однофазной сети [4], что делает его универсальным. В настоящее время разработаны программные системы проектирования, моделирования процессов в этом приводе, позволяющие разрабатывать экономичный привод с высокими рабочими и динамическими характеристиками. В настоящее время на кафедре ЭКАО МЭИ разработаны привода с моментом до 35 Нм на частоты вращения от нескольких оборотов в минуту до 70000 об/мин.

Синхронный магнитоэлектрический привод с регулированием возбуждения может найти применение в полиграфии в сканирующих, экспонирующих устройствах, в

многодвигательном приводе с синхронно вращающимися валами.

Список использованной литературы:

1. Делекторский Б.А., Тарасов. В.Н. Управляемый гистерезисный привод. - М.; Энергоатомиздат. 1983.-128 с.

2. Гиродвигатели / Ю.В. Арбузов, Б.А. Делекторский, В.Б. Никаноров и др.; Под ред. И.Н. Орлова. - М.; Машиностроение, 1983. - 176 с.

3. Гуров Г.И., Никаноров В.Б., Щукин В.К. Выбор параметров гистерезисного электропривода с перевозбуждением при одном уровне пускового и рабочего напряжений. / В кн. Сборник научных трудов МЭИ № 143, М.: Изд-во МЭИ. 1987, с.105-110.

80

Международный научный журнал «Инновационная наука»

4. Делекторский Б.А., Гуров Г.И., Никаноров В.Б., Щукин В.К. Однофазный гистерезисный гиропривод с перевозбуждением./ В кн. Межвузовский тематический сборник № 14. М.: Изд-во МЭИ. 1983, с.28-34.

5. Краткий каталог продукции фирмы ProSoft. Передовые технологии автоматизации. №3, 1999, с.176.

© В.Б.Никаноров, 2015

УДК 623.48

С.Н. Островский

профессор кафедры, к.в.н., Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт), г. Рязань, Российская Федерация Е.В. Кищенко

профессор кафедры, к.т.н., доцент Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище

(военный институт), г. Рязань, Российская Федерация Д. В. Коротаев

доцент кафедры, Рязанское высшее воздушнодесантное командное училище (военный институт), г. Рязань, Российская Федерация

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СТВОЛОВ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ

Аннотация

Рассмотрены способы обслуживания стволов стрелкового оружия. Предложен способ эффективной очистки ствола от нагара и омеднения.

Ключевые слова

Ствол, техническое обслуживание, вишер.

Стрелковое оружие является изделием длительного использования, в процессе которого его боевая готовность обеспечивается за счет правильного технического обслуживания. Живучесть ствола во многом зависит от регулярного контроля технического состояния, чистки и смазки.

Перед каждой стрельбой канал ствола следует тщательно протереть, удалив из него загустевшую смазку, пыль и всякие посторонние тела. Нужно также следить, чтобы канал ствола не загрязнялся от боеприпасов, для чего перед заряжанием их необходимо обтереть от смазки и тщательно осмотреть.

Традиционный метод чистки требовал после стрельбы чистки канала ствола щелочными составами [2, 4], например:

- водным раствором кальцинированной соды (3 г Ка2СОз в 100 г воды);

81