CC BY
8
УДК 621.31
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-556-563
ВЛИЯНИЕ ЭЛЛИПСНОСТИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ СИНХРОННОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ НА ХАРАКТЕРИСТИКУ ХОЛОСТОГО ХОДА.
ЧАСТЬ 2
В.Н. Козловский, А.С. Саксонов, В.И. Строганов
В работе рассматривается влияние эллипсностей статора и ротора синхронного генератора автомобильной генераторной установки совместно на напряжение переменного тока на зажимах статорной обмотки синхронного генератора автомобильной генераторной установки при различных уровнях эксцентриситета статора и ротора обладающих эллипсно-стью. Метод исследования - компьютерное моделирование. Среда моделирования «MATLAB-Simulink».
Ключевые слова: автомобильная генераторная установка, автомобиль, качество.
В первой части данной работы нами рассмотрены два вида эллипсности: эллипсность статора и эллипсность ротора по отдельности. Показано влияние эллипсности этих конструктивных узлов активной зоны на характеристику холостого хода (ХХХ) синхронного генератора автомобильной генераторной установки (СГ АГУ) типа 9402.3701-14М.
В данной части работы, используя тот же самый математический аппарат [1], мы рассматриваем те же самые виды конструктивных отклонений, но в совокупности. Для решения задачи поставленной во второй части исследования нам необходимо выполнить компьютерное моделирование. Разработанная нами компьютерная модель идентична компьютерным моделям из первой части работы. Модель представлена на рис. 1. Среда моделирования «MATLAB-Simulink».
Сразу обратим внимание на группу изменяющихся параметров представленной модели. Группа изменяющихся параметров показана на рис. 2.
Как видим, главным отличием от других групп изменяющихся параметров выступает наличие трех синусоидальных сигналов. Этими синусоидальными сигналами задаются диаметр ротора, внутренний и наружный диаметры статора машины. Воздушный зазор в таком случае будет описываться выражением (1):
g_ Di3(t)-Dp3(t) (1)
где Di3(t) - внутренний диаметр статора с эллипсностью, м; Dp3(t) - диаметр ротора с эллипсно-стью, м.
Теперь обратим внимание на блок эллипсности рассматриваемой модели, который представлен на рис. 3.
Из рис. 3 заметно, что данный блок совмещает в себе блок эллипсности статора и блок эллипсности ротора.
Перед моделированием, как и в первой части работы, нужно задаться начальными условиями [2, 3]. Главным начальным условием выступает уровень эксцентриситета основных конструктивных узлов активной зоны. Уровни эксцентриситета показаны в табл. 1.
Таблица 1
Узел Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4
Статор 8=0,014286 8=0,041936 8=0,041936 8=0,014286
Ротор 8=0,014286 8=0,041936 8=0,014286 8=0,041936
Как видно из табл. 1 мы составляем комбинации из значений эксцентриситетов для статора и ротора рассматриваемой электрической машины.
Приведем результаты моделирования. Результаты первого опыта продемонстрированы на рис. 4 и 5.
Рис. 1. Структура компьютерной модели 557
Диаметр ротора!
а
-KHD
Диаметр |-1 ротора
Диаметр
статора {в неш)
+
-KU)
О
Диаметр статоре {в нут)
i-i Scope
н
Диаметр статора { еибш )1
-+CD
Диаметр статора {внут)1
пх Sltöer Gain2
~ПН—
L-— U Об1'мж
БР элп ипсн ости
х прончцаеи остей ст.О-ВКП
Интерполяция ст.2013
Интерполяция от.ОвК П
Интерполяция ыашитшхпотосов
Интерполяция мэгнип-ыхпронуцэеиосгей ст.2013
-»CD
Amp
Deploy
Л.Р,
Dsplayl
БР ш терло ля цри
Рис. 2. Группа изменяющихся параметров
Е>
ВряЬп!
SMbt Gainl
□
epsibn
Sic er Galn
4
\
I , AM
| '
ral
I , I(U)
| '
rh1
Scopel
b 3cope2
Рис. 3. Блок эллипсности 558
u(1HK2)
am p_rot
■КБ
Ampi
I , 4u)
| "
m
I , <E4
I '
u(1)-up)
amp_stat
-KjD
Amp
431 4315 4.32 4325 4.33 4.335 4.34 4.345
7.923 7 93 7.932 7.93J 7.9Э6 7 93Û 7.94 7 942 7.944
Рис. 4. Колебания внутреннего диаметра статора (слева) и диаметра ротора (справа)
вследствие эллипсности. Опыт первый
О 14 -
013 :
олв -ооа :
0 06 -0 Û5 -
Рис. 5. Слева на право: колебания магнитного напряжения магнитной цепи, тока возбуждения и ЭДС статора машины. Опыт первый
Видно, что как и в первой части работы, при низком уровне эксцентриситета, колебания указанных выше величин незначительны.
Теперь рассмотрим результаты второго опыта, при более высоком уровне эксцентриситета. Результаты приведены на рис. 6 и 7.
Из вышеприведенного рис. 7 заметно, что при 8=0,041936 колебания вышеуказанных величин больше, чем при 8=0,014286. Но при этом, эти колебания значительно меньше при аналогичном эксцентриситете при наличии только одного вида эллипсности у рассматриваемой машины.
Теперь приведем результаты третьего опыта. Результаты показаны на рис 8.
В третьем опыте заметно увеличиваются колебания контролируемых величин по сравнению с двумя другими опытами.
Теперь приведем результаты четвертого опыта. Результаты четвертого опыта представлены на рис. 9.
5492 5 494 5 496 5.4
5.5 5.502 5.5ÎH
6.676 6.679 6.66 6.661 6.662 6 665 6.6
6.665 6.666 6.667
Рис. 6. Колебания внутреннего диаметра статора (слева) и диаметра ротора (справа)
вследствие эллипсности. Опыт второй
4 484 4 466
4 492 4 494 4 496 44SÖ
Рис. 7. Слева на право: колебания магнитного напряжения магнитной цепи, тока возбуждения и ЭДС статора машины. Опыт второй
Из рис. 9 заметно, что колебания вышеприведенных величин несколько меньше, чем в четвертом опыте. При этом, эти значения меньше, чем в аналогичных опытах в первой части исследования. Для пояснения данной тенденции обратимся к рис. 10 и 11.
Как видим, размеры нелинейных воздушных зазоров (НВЗ) несколько отличаются. Размер НВЗ с эллипсностью ротора имеет несколько меньшие колебания.
Теперь обратим внимание на рис. 11.
В этой части исследования нами были замерены не только амплитуды колебаний тока возбуждения и ЭДС статора, но и амплитуды колебаний размера НВЗ. Значения амплитуд колебаний тока возбуждения, ЭДС и НВЗ приведены в табл. 2.
Из данных таблицы заметно, что эллипсность статора и эллипсность ротора как бы взаимно компенсируют друг друга. При этом, если эллипсность статора характеризуется большим эксцентриситетом чем эллипсность ротора, то соответственно, размах колебаний ЭДС будет большим.
5.82 5.822 5824 5.826 5.823 5.83 5832 5.834 5.836
Рис. 8. Слева на право: колебания магнитного напряжения магнитной цепи, тока возбуждения и ЭДС статора машины. Опыт третий
0123456739 10 0 1 2 3456 769 10
9 П----------
8
6 " ------ ~-
5 " ----—--=-— —--
4-----------
з--- - — _-
2 <-■-«--■-"-- -11-—
1 : ~ —---— 1 : — :--
о-----------
4.7755 4.776 4.7765 4.777 4.7775 4.778 4.7785 4.779 4.7795 4.78
Рис. 9. Слева на право: колебания магнитного напряжения магнитной цепи, тока возбуждения и ЭДС статора машины. Опыт четвертый
532 1191 4195 4.196 42 4202 4.204 4 206 4.206 4 21 4.212
Рис. 10. Колебания размера НВЗ при эллипсности статора (слева) и при эллипсности
ротора (справа) при 8=0,041936
7 5 7.51 7 52 7.53 7 54 7.55
6.95 6 955 6.96 6.965 6.97 6.975 6.96
6.95 6.955 6.96 6.965 6.97 6.975 6.96
Рис. 11. Слева на право: колебания размера НВЗ при эллипсностях статора и ротора
Таблица 2
Значения амплитуд колебаний, тока возбуждения ЭДС и НВЗ
АЕ, В 1 Aie, А 1 As, м
8ст=8рот=0,041936
0,01100 1 0,00002 1 0,00230
8ст=0,041936; 8рот=0,014286
0,11000 1 0,00020 1 0,30200
8ст=0,014286; 8рот=0,041936
0,01500 1 0,00020 1 0,29600
Из этого следует предположение, что по размаху колебаний выходной ЭДС возможно диагностирование наличия эллипсности той или иной конструктивной части активной зоны машины.
Список литературы
1. Саксонов А.С., Крицкий А.В., Козловский В.Н. Разработка математического аппарата для оценки влияния эллипсности статора на выходные характеристики автомобильной генераторной установки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 7. С. 338-341.
2. Дебелов В.В., Иванов В.В., Козловский В.Н., Строганов В.И., Ютт В.Е. Электронная система регулирования скорости движения автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2014. Т. 10. № 2. С. 19-28.
3. Kozlovski V.N., Petrovski A.V., Skripnuk D.F., Schepinin V.E., Telitsyna E. Intelligent diagnostic complex of electromagnetic compatibility for automobile ignition systems // Reliability, Infocom Technologies and Optimization (Trends and Future Directions). 6th International Conference ICRITO. 2017. P. 282-288.
Саксонов Александр Сергеевич, аспирант, младший научный сотрудник, a.s.saksonoff@yandex.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, kozlovskiy-76@mail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Строганов Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, v.stroganov-madi@mail.ru, Россия, Москва, Московский государственный автомобильно-дорожный технический университет
THE INFLUENCE OF THE ELLIPSITY OF THE CORE OF A SYNCHRONOUS AUTOMOTIVE GENERATOR SET ON THE CHARACTERISTIC IS. PART 2
A.S. Saksonov, V.N. Kozlovskiy, V.I. Stroganov
The paper considers the influence of the ellipsities of the stator and rotor of a synchronous generator of an automobile generator set together on the AC voltage at the terminals of the stator winding of a synchronous generator of an automobile generator set at different levels of eccentricity of the stator and rotor having ellipsicity. The research method is computer modeling. The modeling environment «MATLAB-Simulink».
Key words: automobile generator set, car, quality.
Saksonov Alexander Sergeevich, postgraduate, junior researcher, a.s.saksonoff@yandex.ru, Russia, Samara, Samara state university,
Kozlovskiy Vladimir Nikolaevich, doctor of technical science, professor, head of chair, ko-zlovskiy-76@mail.ru, Russia, Samara, Samara state university,
Stroganov Vladimir Ivanovich, doctor of technical science, professor, head of chair, v.stroganov-madi@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow Automobile and road construction state technical university (MADI)
