ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПАРАМЕТРІВ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НА ОСНОВІ МЕТОДА КІНЦЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.32.2018.169Ключові слова:
машина постійного струму, метод кінцевих елементів, електромагнітні параметри, система рівнянь, динамічний режим роботиАнотація
Область застосування електроприводів постійного струму досить велика: металургійне обладнання, наземний транспорт, системи точного позиціонування, приладобудування і т. д. У зв’язку з цим актуальною є задача дослідження електромагнітних параметрів машин постійного струму (МПС) та поліпшення їх характеристик в різних режимах роботи.
Важливими факторами, які повинні враховуватись при проектуванні МПС, є їх надійність, економічність, відповідність сучасним стандартам и технічним вимогам. З урахуванням цього розроблено і застосовується низка методик, де використовується аналітичний апарат, який доповнюється емпіричними співвідношеннями і графічними залежностями, отриманими експериментальним шляхом. Як правило, дані методики зорієнтовані на загальнопромислові серії машин, які мають стандартні типорозміри та конструкцію. Модифікація конструкції та застосування нових матеріалів нерідко викликають ускладнення при проектуванні. У зв’язку з цим важливим інструментом аналізу МПС стають числові методи, які дозволяють досліджувати характеристики и параметри МПС з урахуванням нових конструктивних рішень в статичних, квазістатичних та динамічних режимах роботи. Для розв’язання задач проектування МПС можна виділити метод кінцевих елементів (МКЕ).
На основі МКЕ в роботі досліджено електромагнітні параметри і електромеханічні характеристики серійної МПС МУН-2 виробництва „Островский завод электрических машин” (м. Остров, Росія). С урахуванням особливостей локальної експлуатації двигуна система збудження серійної машини змінена з послідовної на незалежну при відсутності конструктивних змін в ланцюзі якоря.
У результаті об’єднання польової моделі МПС та ланцюгової моделі щітково-колекторного вузла отримано ланцюгово-польову модель, для розрахунку якої застосовано метод кінцевих елементів. Модель враховує конструктивні особливості елементів двигуна і дозволяє досліджувати електромагнітні та електромеханічні характеристики в динамічних режимах роботи. Перевірочний розрахунок МПС МУН-2 з модифікованою системою збудження на основі МКЕ дозволяє досліджувати характеристики та електромагнітні параметри МПС в динамічних режимах роботи.
Посилання
Гольдберг О.Д. Проектирование электрических машин: учебник для втузов / О.Д.Гольдберг, Я.С.Гурин, И.С.Свириденко. – М.: Высшая школа, 1984. – 431с.
Проектирование электрических машин: учебник для вузов / И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П.Морозкин, Б.Ф.Токарев; под ред. И.П.Копылова. – М.: Высшая школа, 2011. – 767с.
Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин: учеб. пособ. для техникумов / М.М.Кацман. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 360с.
Гурин Я.С. Проектирование серий электрических машин / Я.С.Гурин, Б.И.Кузнецов. – М.: Энергия, 1978. – 480с.
Качура, О.В. Курсове проектування двигунів постійного струму з дисципліни "Електричні машини": навчальний посібник / О. В. Качура, О. М. С'янов. - Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2011. - 255 с.
Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / О.Зенкевич. – М.: Мир, 1975. – 541с.
Качура А. В. Разработка математической модели вентильного реактивного двигателя на основе метода конечных элементов для систем точного позиционирования / А.В.Качура, А.М.Съянов // Збірник наукових праць Дніпродзержинського державного технічного університету (технічні науки). – Дніпродзержинськ: ДДТУ. – 2015. –Вип. 1. – С.87-93.
Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах: учеб. пособ. для вузов по спец. „Электромеханика” / А.В.Иванов-Смоленский. – М.: Высшая школа, 1989. – 312с.
Zienkiewicz О.С. Finite elements in the solution of field problems / О.С.Zienkiewicz, Y.К.Cheung // The Engineer. – 1965. – №24. – С.507-510.
Тиховод С.М. Метод ускоренного численного расчета переходных процессов в электрических цепях на основе аппроксимации решения алгебраическими полиномами / С.М.Тиховод, Т.М.Корнус, Д.Г.Паталах // Електротехніка та електроенергетика. – 2015. – №2. – С.48-54.
Silvester P. Finite element solution of homogeneous waveguide problems / P.Silvester // Alia Frequenza. – 1969. – №38. – С.313-317.
