Очевидно, что электрооборудование МЭСХМ в отличие от других, например авиационных, характеризуются особенностями, которые обуславливают специфику методов расчета МЭСХМ и оценки установившихся и переходных режимов. На ранних этапах проектирования требуется определить начальный облик МЭСХМ (уровни технических характеристик основных элементов, приведенных в таблице), предварительно рассчитать параметры электротехнологической машины и параметры ее режима, обеспечивающие выбор основного электрооборудования и электроники.
Одними из важнейших компонентов совершенствования МЭСХМ являются микропроцессорная техника и силовые полупроводниковые приборы (СПП). Силовая электроника быстро развивается. Выявилась тенденция к созданию мощных управляемых СПП, разработке интегрированных приборов в гибридном и твердотельном исполнениях в виде законченных модулей со структурами, изолированными от корпуса модулей. Современные технологии в производстве электронной техники позволяют непрерывно увеличивать мощность приборов, повышать быстродействие, изготавливать на одной пластине приборы МОП и биполярной технологии. С появлением полностью управляемых СПП открывается возможность проектировать и использовать электропреобразователи с высокими энергетическими показателями и с хорошей совместимостью с генератором и электродной системой.
Для МЭСХМ основными силовыми элементами являются электромеханические генераторы, полупроводниковые преобразователи электроэнергии, распределительная сеть [105]. При выборе параметров, таких как род тока, номинальные значения напряжения и частоты, числа фаз и проводов, необходимо учитывать изложенных выше условия эксплуатации, критерии оптимальности, требования потребителей, особенности ИЭЭ, структуру МЭСХМ, технику безопасности, оптимизацию режимов работы элементов и машины в целом.
При выборе рода тока необходимо отметить, что, несмотря на некоторые недостатки, системы переменного тока имеют компактные электрические генераторы, преобразователи и коммутационные аппараты. Анализ современных разработок показал, что в настоящее время создана элементная база устройств переменного тока, таких как электромеханические генераторы, трансформаторно-инверторные блоки, с высоким уровнем надежности, имеющие высокие технологические параметры по качеству, быстродействию, обладающих хорошими массогабаритными показателями.
Выбор напряжения также определяется рядом факторов. Низкие напряжения приводят к большим токам и потерям, а рост напряжения снижает рабочие токи и массу проводов, уменьшает относительные падения напряжения, обеспечивает невысокий уровень помех, улучшает удельные показатели. Однако повышение напряжения связано с решением таких вопросов, как создание специальных систем МЭСХМ повышенного напряжения и защиты группы параллельно соединенных элементов системы преобразователь-МЭП от обратного напряжения, от повышенного испарения и искрения. Высокие напряжения сопровождаются трудностями регулирования и стабилизации параметров. Кроме того, возникает необходимость разработки новых типов преобразователей напряжения, бесконтактных коммутационных приборов.
Число фаз в МЭСХМ обычно равно трем. Трехфазная система обладает высокой симметрией, позволяет создать вращающееся электромагнитное поле, необходимое для ЭТК, при минимальном числе проводников. Исходя из анализа перспективных элементов переменного тока [110, 111] и проведенных патентных исследований, уровень номинального напряжения ИЭЭ МЭСХМ определяется - 380/220В, число фаз m = 3.
Известно, что существенное влияние на массу элементов и всей МЭСХМ в целом оказывает частота переменного тока. Если в авиационных системах в результате исследований принято стандартное значение частоты 400 Гц [106, 107], то в МЭСХМ задача влияния частоты на массу элементов электрооборудования и всей машины не исследована. В нашем случае в качестве варьируемого параметра при решении задачи выбирается частота переменного тока, целевой функции - конструктивная масса МЭСХМ, ограничений - качество электроэнергии. Целевая функция и ограничения выбираются в соответствии с главным и второстепенным критерием оптимальности. Эти критерии выбираются исходя из условий эксплуатации МЭСХМ и требований, предъявляемых к электрооборудованию и электронике таких машин. Решение задачи параметрической оптимизации необходимо базировать на существующих и перспективных разработках в области элементной базы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.