CC BY
127. Львов Ю.Н., Писарева Н.А., Лаикау Я.В. Об оценке состояния изоляции маслонаполненного оборудования по наличию фурановых веществ в масле// Электрические станции. 1999. №11. С. 54-55.
8. Львов Ю.Н., Львов М.Ю. Диагностика трансформаторного оборудования//Энергетик. 2000. № П. С. 26, 27.
9. Гурт В.В., Соколов В.В. Обследование силовых трансформаторов в эксплуатации// Электротехника. 1994. N89.
10. Повреждаемость, оценка состояния и ремонт силовых трансформаторов і А. П. Долин, В К. Крайнев, В. В. Сме-каяов и др. // Энергетик. 2001, № 7. С. 30-34.
11. Исследования состояния изоляции в трансформаторах с большой наработкой и прогнозирование их остаточного срока службы / М. Darveniza, Т.К. Saha. D.J.T. Иill. ТТ. L? И Симпозиум СИ ГРО по диагностике и профилактике: Доклад 110-22, Берлин. 19-21.04.1993.
12. Моделирование накопления повреждений в силовых трансформаторах/ Сулейманова Л.М. // Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий: Сб. тр. V Межлунар. науч. - технич. конф. - Мариуполь, Украина, 2005. - С. 186 - 189.
УДК 621.333
Ю.А. Макаричев, А.В. Стариков, ИХ. Ткаченко
СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНСТРУКЦИИ РАДИАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОДШИПНИКА
Активные электромагнитные подшипники (ЭМП) - устройства, позволяющие реализовывать бесконтактный подвес вращающихся роторов. Опоры, созданные на их принципе, имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными гидродинамическими подшипниками и подшипниками качения.
В практических целях магнитные опоры нашли применение прежде всего в качестве подшипников для подвеса роторов быстроходных машин, работающих в условиях, не допускающих использование традиционных подшипников качения или скольжения: ультрацентрифуги, гироскопы, высокоскоростные газовые турбины, точные приборы и лабораторные установки, В связи с бурным развитием силовой электроники и микропроцессорной техники активные магнитные подшипники стали конкурентоспособны и в таких областях, как точное станкостроение (высокоскоростные шлифовальные и фрезерные шпиндели), газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным и электроприводом, электродвигатели.
При создании ЭМП важную роль играет выбор конструктивной схемы магнитной системы подшипника. Данная статья дает основы для определения эффективности различных вариантов реализации магнитной системы ЭМП.
По закону Максвелла электромагнитное усилие, развиваемое плоскопараллельным магнитным полем определяется выражением (1)
где 5 - площадь, через которую проходит индукция В; Цп=4 -я ■ 10 , Г н/м, - удельная маг-
С. 43-45.
Статья поступила в редакцию І5 сентября 2006 г,
у
нитная проводимость воздуха; или в дифференциальной форме
(2)
Для цилиндрического ротора длиной / и диаметром D ис. 1.)
Р и с. 1 .Электромагнитные усилия радиального магнита
Для проекции этой силы на ортогональные оси будем
иметь:
= 4/\м ■ сш <р ; (4)
Фу = 'ЯМф', (5)
Их геометрическая сумма определит равнодействующую
4эм=Фх+4у- (6)
Для дуги статора, ограниченной углами ср1 и (р2, проекции равнодействующей можно найти как определенные интегралы *
, 9\В7Ы , Ю Ч 2
/х= -—~'СОЗС[>-а<р=--------\В ■соя<р'(л(р\ ' (7)
I 4 Но I
, *\вгм . , ю %_г . . ^
г - ----б -ьтф-Аф. (8)
I 4мо 4Мп
Если известен закон распределения индукции в воздушном зазоре, то интегралы (7) и (8) определят значение результирующей электромагнитной силы. Кривая магнитной индукции в воздушном зазоре определяется конструкцией магнитной системы и законом распределения намагничивающих сил. Поэтому рассмотрим более подробно этот вопрос.
Н.С. явнополюсных систем
В радиальных подшипниках малой грузоподъемности применяют явнополюсные магнитные системы индукторов. Чаще - внешнюю (рис. 2.а), реже - с внутренним индуктором (рис. 2.6).
Р и с. 2. Явнопалюсные магнитные системы
Н.С. таких систем с сосредоточенными катушками и симметричном их питании представляет собой прямоугольники (кривая 1 на рис.З построена для четырехполюсной системы).
Обычно, число витков катушек полюсов х\?к одинаково. Исключением может быть подшипник, у которого внешняя сила имеет постоянную составляющую, например силу тяжести, значительно превышающую остальные воздействия. В этом случае целесообразно один из полюсов (или пару) сделать более мощным.
При симметрии полюсов м’к1 = = м>к3 = ч>к4 = И',, величина «ступенек» кривой НС
определяется произведением тока катушек и числа витков полюса 1к ■ . Предполагается,
что токи в катушках направлены так, что полюса чередуются, как в машинах постоянного тока. При центральном положении ротора и отсутствии насыщения кривая индукции в зазоре будет повторять кривую намагничивающих сил.
При изменении соотношения токов катушек, например
вид кривой индукции в равномерном зазоре существенно изменяется. Следует отметить, что без учета потоков рассеяния сумма потоков всех полюсов (площади, ограниченные кривыми индукций)равна 0.
Токи в катушках 2 и 4 задают равными и отличными от нуля по двум причинам: во-первых, они повышают «жесткость» подвеса по этой оси; во-вторых, за счет НС четных полюсов возрастает индукция под первым полюсом и уменьшается паразитный поток третьего.
Особенностью рассматриваемой конструкции ^ является сильное влияние соседних полюсов друг на друга. Увеличение потока одного полюса невозможно без изменения потоков смежных с ним. Если ротор смещен с центрального положения, то увеличение усилия по одной координате влечет за собой значительное изменение усилия по другой оси.
Введем понятие токовая зона 4 ■ Это часть ок-
„ „ ,, ружности статора, обтекаемая током одного канаР и с. 3. Магнитопровод с независимыми „ _
полюсами ла Управления. Для конструкции на рис.2, токовая
зона будет равна полюсному делению £ = г. Как правило, £ будет равна четверти длины окружности индуктора. Но это равенство справедливо не для всех конструкций магнитных систем.
Другой тип конструкции с сосредоточенными обмотками - магнитопровод с независимыми полюсами (рис.З). В этой конструкции магнитные потоки токовых зон практически не зависят от соседних, так как не имеют общих ферромагнитных путей для их замыкания.
На рис.4 показан вид кривой индукции при несимметричном питании для такой конструкции. Потоки полюсов зависят в этом случае только от Н.С. собственных катушек и магнитных проводимостей (в основном воздушных зазоров). Для данной системы характерно то, что на одну токовую зону приходится как минимум два полюса. На рис.З представлена восьмиполюсная конструкция, но полюсов может быть и больше, по 2, 3 и т.д. пары на одну токовую зону.
Р и с. 4. Магнитопровод с независимыми полюсами при несимметричном питании катушек
В представленной конструкции станина может и должна быть немагнитопроводной для того, чтобы свести влияние полюсов разных каналов управления к минимуму.
1£П
К достоинствам явнополюсных систем следует отнести:
- возможность получить большую амплитуду Н.С. полюса, используя мощные сосредоточенные катушки;
- простоту и технологичность конструкции.
К недостаткам:
- сильную взаимную зависимость усилий по осям в четырехполюсной конструкции;
- если магнитная система выполняется разъемной по межполюсному окну, то в магнито-проводе появляется дополнительный технологически^ зазор на участке, где проходит полный поток;
- сосредоточенные катушки имеют большую индуктивность, что отрицательно сказывается на быстродействии системы.
В явнополюсных системах с % = 2т практически полностью исключается влияние полюсов друг на друга и, следовательно, упрощается алгоритм управления системой.
В заключении отметим, что явнополюсные конструкции магнитной системы радиальных ЭМП наиболее полно проявляют свои достоинства в подшипниках относительно малой грузоподъемности. В системах большой мощности, как правило, рациональнее использовать неявнополюсную конструкцию магнитопровода, у которой статор выполнен по аналогии с маг-нитопроводом асинхронного двигателя. Анализ достоинств и недостатков таких систем выходит за рамки настоящей статьи. Отметим лишь то, что выбор конструкции магнитной системы должен основываться на дальнейших более глубоких исследованиях магнитных полей и оптимизационных расчетах ЭМП.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Магнитные и магнитогидродинамические опоры. Сост. В.Б. Метлин. Под ред. А.И. Берти нова. М.: Энергия.
1968.
2. Математическая модель радиального магнитного подшипника с распределенной зубцово-пазовой структурой статора./ Ю.А. Макаричев// Доклады межрегионального научно-технического семинара в г, Тольятти, Москва, НТЦ Газпром,1999.
3. Журавлев 10.И. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение.- СПб.: Политехника, 2003.-206с.
4. Макаричев Ю.А., Ткаченко КС. Теоретические принципы магнитного подвеса// Вестник Самар, гос. техн. ун-та. Серия «Технические науки». Вып. 37. 2005. с,105-107.
Статья поступила в редакцию 15 октября 2006 г.
УДК 621.311 : 621.365.2. (075.8)
А. В. Салтыков
МЕТОД РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ НА ШИНАХ ПИТАНИЯ ОДИНОЧНОЙ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
Разработанный метод расчета колебаний напряжения отражает характер изменения уровней напряжения на шинах питания одиночной и группы параллельных дуговых сталеплавильных печей {ДСП), определяемых размахаии изменения токов или реактивных мощностей ДСП, обусловленных как технологическими возмущениями, так и характеристиками автоматических регуляторов мощности ДСП.
Дуговые сталеплавильные печи (ДСП), представляя собой мощную резкопеременную нагрузку, оказывают большое влияние не только на изменение уровней рабочего напряжения на общих шинах их питания, характеризуемых отклонениями напряжения, но и создают колебания напряжения в системе электроснабжения (СЭС), определяемые колебаниями тока дуги ДСП.
Изменения тока в фазах ДСП связаны с воздействием на него большого количества возмущающих факторов. Одновременно, для поддержания заданного тока ДСП как известно, применяются автоматические регуляторы мощности (АРМ) ДСП. Под воздействием возмущающих факторов ток дуги ДСП может отличаться от заданного тока уставки 1У, поддерживаемого АРМ и принимать, как показано на рис. 1, значения меньше тока уставки // или
