Электрические машины один их наиболее распространенных типов преобразователей энергии

1.1 Лекция 1

Электрические машины один их наиболее распространенных типов преобразователей энергии, поэтому их совершенствование является важнейшей задачей современной науки и техники. Одним из радикальных путей повышения надежности, расширения функциональных возможностей и улучшения общих характеристик является отход от использования щеточных электрических контактов и переход к бесконтактным электрическим машинам:

- наибольшее количество отказов по данным статистики вызывает щеточный контакт

- при нестандартных условиях окружающей среды: высота, вибрации, взрывоопасная среда, длительный срок службы.

ВДПТ – электродвигатель постоянного тока, вентильное коммутирующее устройство которого представляет собой инвертор, управляемый либо по положению ротора, либо по фазе напряжения на обмотке якоря, либо по положению магнитного поля.

ВМПТ (вентильная машина переменного тока) – бесколлекторная машина переменного тока, обмотка якоря которой связана с внешними цепями через вентильное коммутирующее устройство и у которой отношение частоты вращения ротора к частоте….!???????????

Классификация БЭМ:

1)  вентильные электродвигатели постоянного тока

2)  вентильные двигатели переменного тока

3)  вентильно-индукторные электродвигатели

ВДПТ- синхронная машина с постоянными магнитами + ДПР

Обмотка бывает: 3-фазная; многофазная; однофазная;

Ротор с постоянными магнитами: ЮНДК; Самарий – кобальт(Sm-Co), Неодим-Железо-Бор (Nd-Fe-B)

Инвертор

Элементы, используемые в ВДПТ:

- управляемые тиристоры

- транзисторы биполярные (транзисторы с изолированным затвором JGBT)

- полевые транзисторы

рисунок!!!!!

Конструктивно инвертор может быть совмещен с двигателем как независимая интегральная конструкция; и инвертор может быть выполнен в виде отдельного блока.

Коммутация ВД

Хорошая, или иногда выражаются отличная управляемость ВДПТ обусловлена тем, что в любой момент времени при работе ВД мы можем организовать различные режимы.

Р - режим, при котором создается движущий электромагнитный момент;

Д – режим динамического торможения

Т – режим противовключения

О – режим торможения на выбеге

Г- генераторный режим

Р – режим                           Д – режим                                                О - режим

      

        а)                                                                                               б)                                                                                           в)

 (для рис а)В инверторе включены ключи верхний А и нижний С₀ . При этом вектор намагничивающей силы статора F_C и ротора F_Р будут направлены как показано на рисунке, при этом создается движущий момент, если вращение против часовой стрелки.

Т-режим                                                    Г -режим

             

Генераторный режим, когда Е>>U_ВД (эдс вращения двигателя больше эдс напряжения источника питания).

Лекция 2

Наличие ДПР, управляющего бесконтактно коммутирующей               секцией двигателя, а также особенности схем полупроводниковых коммутаторов позволяют применять в ВДПТ схемы обмоток значительно более разнообразные. Многообразие схем может быть упорядочено введением классификации в основу которой можно положить следующие признаки:

- способ соединения обмоток

- число секций

- способ питания обмотки, характеризующийся возможностью изменения направления тока в обмотке.

Определяющими классификационными признаками являются: - число секций; - способ питания секций.

По принципу построения: (см. в табл.)

	Двухполупериодные схемы	Однополупериодные схемы
Односекционные
Двухсекционные
Трехсекционные
n-секционнаая обмотка

Наряду с умеренной сложностью ВДПТ с двухполупериодным преобразователем частоты (инвертором) и синхронной машиной, имеющей 3х секционную якорную обмотку, позволяют реализовать различные алгоритмы управления ВД, обеспечивающие разнообразные режимы работы, необходимые для регулирования электрической машины.

Рассмотрев различные режимы работы ВДПТ целесообразно ввести понятие межкоммутационного интервала. Межкоммутационный интервал (период) α_К (альфа К) представляет собой угол (в электрических градусах), на который поворачивается ротор двигателя между двумя соседними переключениями секций якорной обмотки.

Если m – число секций двигателя, то для схем реверсивного питания секций:

   (альфа к =2пи/2m=пи/m) – для двухполупериодных (мостовых) схем.

 (альфа к = 2пи/m) – для однополупериодных схем.

Тета=0 – нейтральная коммутация

1.  Чем больше ток нагрузки, тем больше должен быть угол опережения. При тета = + град- опережающая коммутация. Эквивалентно в машине коллекторной осуществляется сдвиг щеток

2.  Чем больше частота вращения, тем больше должен быть угол опережения.

Развитие автономных систем электроснабжения и электроприводов характеризуется следующими особенностями:

- повышение требований по массогабаритным показателям

- высокий КПД, что обусловлено повышенными требованиями экономичности

- максимальная надежность

- расширением функциональной возможности

- высокое быстродействие (малые значения Тэ – электромагнитной постоянной; Тм – электромеханической постоянной)

- электромагнитная совместимость

  - - работать в условиях помех, создаваемых другим электрооборудованием

  - - не создавать радиопомех, которые могут привести к нарушению функционирования окружающей аппаратуры.

- не искажать питающую сеть.

- и работать в условиях качества энергии, имеющей место в сети.

Тэ=Lф/Rф;       Тм=J*(омега)/M

Постоянные магниты для ВДПТ и конструкция магнитных систем.

Анализ отечественных и зарубежных образцов вентильных двигателей с постоянными магнитами показывает, что при прочих равных условиях масса электродвигателя обратно пропорциональна квадратному корню максимальной энергии используемых магнитов. W=(B*H)max , где В – остаточная индукция; Н – коэрцитивная сила по намагничиванию. Другими наиболее важными с точки зрения успешного применения магнитов в Эл машинах являются свойства:

- линейность кривой размагничивания