Главная » 2014»Сентябрь»30 » Скачать Расчет магнитных полей униполярных электрических машин и электродинамических воздействий на ферромагнитные элементы конструкции. бесплатно
07:21
Скачать Расчет магнитных полей униполярных электрических машин и электродинамических воздействий на ферромагнитные элементы конструкции. бесплатно
Расчет магнитных полей униполярных электрических машин и электродинамических воздействий на ферромагнитные элементы конструкции
Диссертация
Автор: Важнов, Сергей Александрович
Название: Расчет магнитных полей униполярных электрических машин и электродинамических воздействий на ферромагнитные элементы конструкции
Справка: Важнов, Сергей Александрович. Расчет магнитных полей униполярных электрических машин и электродинамических воздействий на ферромагнитные элементы конструкции : диссертация кандидата технических наук : 05.09.05 Ленинград, 1984 193 c. : 61 85-5/1002
Объем: 193 стр.
Информация: Ленинград, 1984
Содержание:
Введение
1 Расчет дЕух1дерного магнитного поля возбз-адения униполярных электрических машин в предполо}кении бесконечно протлкенных граьшц
Глава сред
11 ПостаноЕка, задачи расчета магнитного поля возбглодения для упрощенных, моделей униполярных электрических машин
12 Разработка алгоритма расчета магнитного поля для модели соленоид-экран
13 Oco6eifflocTH алгоритма расчета магнитного поля для модели соленоид-экран при наличии бесконечно протяженного в радиальном направлении экрана
14 Вопросы численной реализации разработанных расчетных методик
2 Расчет двухмерного магнитного поля возбулщения униполярных электрических машин с учетом конечных размеров ферромагнитных элементов конструкции
21 Постановка задачи
22 Особенности реализаЩШ граничных условий при расчете магнитного поля методом сеток в бесконечной среде
23 Вопросы числешюй реализации алгоритма расчета магнитного поля методом сеток при использовании скалярного потенциала
24 Апробация алгоритма расчета магнитного поля методом сеток при использовании краевых условий Ш рода iZ AS 7S
25 Определение характеристик магнитного поля расчетной модели соленоид-экран о
26 Расчет магнитного поля двгх соленоидов с учетом ферромагнитных элементов конструкции
3 Расчет трехглерного магнитного поля возбуздения униполярной электрической машины 35"
31 Постановка задачи 95"
32 Расчет магнитного поля сторонних источников
33 Построение алгоритма численного решения интегрального уравнения /Я
34 Вопросы численной реализации разработанного алгоритма расчета магнитного поля и определение электродинамических усилий в модели соленоид-цилиндр i2Z
4 Анализ магнитных полей и электродинамических усилий в униполярных электрических машинах с учетом йерромагнитных элементов констрзпщии и вспомогательного оборудования
41 Оценка эффективности экраьшрущего действия ферромагнитного корпуса униполярной маш1шы с немагнитным ротором
42 Расчет электромагнитных сил взаимодействия обмоток Еозбухедения уншолярной маш1гаы с агрегатом вспомогательного оборудования т
43 Расчет характеристик магнитного поля возбуждения двухобмоточных униполярных глаши! при наличии ферромагнитных элементов конструкции Й6 Основные результаты работы ibZ Литература
Приложения \Ь5 МЪ
Введение:
В В Е Д Е Н И Е В условиях научно-технической революции интенсивное развитие ряда отраслей промышленности, новых областей техники и научных исследований потребовало создания установок на весьма большие постоянные токи, измеряегше сотнягликилоашер. Традициоьшо используемые в качестве таких источников коллекторные машины постоянного тока в настоящее вревля вое больше вытесняются униполярными электрическигли машинами. В значительной степени это обусловлено успешнытЛ решением проблемы токосъема, долгое время сдерживающей развитие унршолярных машин. Создание экономичных, малогабаритных лаадкометаллических и щеточных токосъемов, допускащих высокие плотности тока в контакте, в сочетании с достигнутым! в последние годы успехами в области прикладной сверхпроводшлости, позволило резко поднять уровень ногшнальных рабочих токов в ш ю р ной цепи и в обмотках возбувдершя. При наблюдающейся тенденции к увеличению единичной мощности агрегатов, особенно для устройств, работащих при относительно невысоких напрялсениях, коллекторные машины уступают униполярнытл, сочетающим лучшие качества, присущие машинам данного тш1а: высокие технико-экономические показатели при относительно малых габаритах и простоте констртадии, генерирование напряжения и тока без пульсаций, высокая перегрузочная и термическая способность по току и т.д. [l,2,68j. Область применения униполярных машин весьма широка [2-5J. Униполярные генераторы успешно пригленяются при электролизе для получения ашшиния и хлора, в качестве источников питания электромагнитных ковдукционных насосов, при создании сильных магнитных полей. В системах электрического привода судовых энергетических установок используются униполярные двигатели. Широко практикуется создание специальных агрегатов, Бxoдi2диx в состав установок длл различных электрофизических исследований.В настоящее время в СССР и ряде зарубе}шых стран Англии, ФРГ, США, Японии, Франщш, ведется интенсивная разработка и исследование униполярных электрических машин, прпем особое ш п ш а ние уделяется созданию сверхпроводниковых устройств. Традиционное конструктивное исполнение сверхпроводниковых униполярных электрических машин предполагает отсутствие магнитопровода, в связи с чем современная научная литература оодетшт в основном теоретические разработки и рекомендации, относящиеся к устройствам именно этого типа ll,6-9j В то же время бывает оправдано наличие в системе срерромагшотных узлов [loj, улучшающих в ряде случаев электромагнитные характеристики устройства. Использование в качестве обмоток возбуадения униполярных электрических машин сверхпроводниковых индукторов, рассчитанных 7 на значительные до 10 А, токи, придает вопросам расчета магнитного поля в таких системах особую значимость, поскольку при указанных токовых нагрузках электродинамические усилия, воспринимаемые обмоткаьш и ферромагнитныгли элементагж конструкции, достигают сотен тонн при значениях индукщш в рабочей зоне машины порящш 10 Тл 13,681 В этих условиях необходимо наличие эффективных расчетных методик, позволяющих с приемяемой для инженерных расчетов погрешностью 5-10/ определять интенсивность магнитного поля во всем объеме маш1шы и за пределами ее корпуса, а также контролировать характер распределегшя и величины действующих в системе электромагнитных сил. Применительно к устройствам, содер}кащим ферромагнитные конструкционные узлы, эти вопросы в настоящее время освещены недостаточно; в литературе приводятся результаты расчетов магнитного поля униполярной машины с учетом, как правило, только ферромагнитного корпуса [ll,12j. В связи с этшд представляет интерес рассмотрение ряда проблем, включающих в себя как разработку алгоритмов расчета магнитного поля возбуздения типовых с проекфной точки зрения униполярных электрических машин с ферромагнитныгли элементами конструкции, а таклю при наличии вьшолненного из ферромагнитного материала и обладающего значительной массой вспомогательного оборудования, так и выдачу рекомендащ1й, способствующих созданию систем с улучшенныгли электромагнитнытш характеристикагли. В настоящей работе анализ магнитных полей возбувдения ун1шолярных маш1ш проводится на базе моделей (рис.1), аналогами которы1Л служат реально существующие или разрабатываемые системы. Характерное для вариантов А и В копструстивное решение наиболее часто встречается на практике и прш-леняется, в частности, для получения электролизом цветных металлов, в различного рода энергоустановках. Вариант С ность А может представлять интерес как разновидпри анализе магнитного поля в силовых агрегатах генератор-турбина в случае нарушения сигжетрии системы относительно продольной оси. Возможшя и дрзтая трактовка этой ситуации, предполагающая наличие устройства, состоящего из уншолярной машины и агрегата вспомогательного оборудования. Пршленение системы с вертикальным расположением оси индзгктора (вариант D возможно в электрофизических установках специального назначения. Абсолютные геометрические размеры устройств, модельные аналоги которых рассматриваются в настоящей работе, весьма велики. Для современных мощных уньшолярных машин протяженность катушек возбуждения в радиальном и осевом направлении может достигать величины 1-2 м; реальным является наличие в машине ротора и корпуса до 3 м длиной. Поэтому в дальнейшем при анализе электромагнитных процессов в моделях-аналогах их размеры будут выбираться согласно реально сущеетвующшл прототипам. Выбор систем с гоерромагнитны1ж узлагш конструкций в качестве моделей не слзгчаек. Исследование магнитного поля подобных маш1-ш IV I П i П г Рис.1, продольные сечения расчетных моделей типовых констрзг[<ы;ий згнршолярных электричесютх машин. I 0бМ0Т1Ш В03бу7|ЩеНИЯ. П гаерронагпитные корпуса (экраны). Ш ферромагнитный ротор. и агрегат вспомогательного оборз,овапия, модешаруег.шй йерромагнитишм цилиндром. У железобетонный (отаданеит.представляет несоьлненный интерес, поскольку наличие в системе магнитопровода дает возможность воздействовать на электромагнитные характеристики устройства с целью их улучшения. Немаловажным является и тот факт, что выполненные из магнитных сталей конструкцш! более технологичны и дешевы по сравнению с изготовленными из немагнитных материалов. Обоснованный ответ о целесообразности создания систем с срерромагнитнытж элементами может быть дан на основе результатов электромагнитных расчетов, позволяющих определить интенсивность мапштного поля, величину потерь в токосъемах, действующие на обмотки возбуадения электродинаьшческие усилия, рабочий поток ротора. Другтш словатли, необходшло решение полевой задачи с учетом в некоторых случаях насыщения материала магнитопровода. Решающую роль при выборе метода решения задачи расчета магнитного поля в системах рассматриваемого типа играет специфика конструкции объекта наличие или отсутствие симглетрии, протяженность границ
