УПРАВЛЕНИЕ ГРЕБНЫМ РЕАКТИВНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С АНИЗОТРОПНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ РОТОРА
Аннотация
В статье приведены достоинства и недостатки различных типов электрических машин, применяемых при построении систем электродвижения судов. Предложен новый тип электрического двигателя, который по объективным причинам является наиболее перспективным в вопросе выбора электродвигателя для электропривода гребной электрической установки. На основании разработок обоснованы преимущества реактивных электрических машин с анизотропной магнитной проводимостью ротора по сравнению с другими типами двигателей. Выявлено, что реактивные электрические машины обладают высокими энергетическими характеристиками и хорошими массогабаритными показателями. Приведены различные варианты исполнения ротора реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора и показаны их преимущества. Получено математическое описание напряжений и токов в реактивной электрической машине, установлена их связь с электромагнитным моментом и скоростью вращения ротора. На основе полученного математического описания сформированы контуры управления электромагнитным моментом и скоростью вращения ротора. Предложены методы уменьшения статической и динамической ошибок управления. Сформирована структурная схема электродвигателя с системой управления. В соответствии со структурной схемой произведено моделирование электромагнитных процессов в реактивном электродвигателе с анизотропной магнитной проводимостью ротора. В результате моделирования получены графики изменения электромагнитного момента и скорости вращения ротора электрической машины при пуске на холостом ходу и последующим набросом нагрузки. Сделан вывод, что реактивный электродвигатель с анизотропной магнитной проводимостью ротора при построении подчиненной системы управления обеспечивает необходимые электромеханические характеристики для работы системы электродвижения судов. Показано, что при настройке контуров управления электромеханические характеристики привода с реактивным электродвигателем близки к характеристикам привода с двигателем постоянного тока.
Ключевые слова
реактивный электродвигатель, электродвижение судов, анизотропная магнитная проводимость, система управления
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Григорьев А. В. Судовая система электродвижения нового поколения / А. В. Григорьев // Морской флот. - 2012. - № 2. - С. 38-40.
Васин И. М. Особенности создания гребного автоматизированного электропривода для судов с электродвижением ледового класса / И. М. Васин // Труды VIII Международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014. - Саранск: Национальный исследовательский Мордовский гос. ун-т им. Н. П. Огарёва, 2014. - С. 458-462.
Мустафа Г. М. Преобразователь частоты для гребного электродвигателя / Г. М. Мустафа, С. В. Волков, А. А. Ершов [и др.] // Электротехника. - 2014. - № 1. - С. 46-53.
Хватов О. С. Гребная электрическая установка колесного судна / О. С. Хватов, Е. М. Бурда, Г. И. Коробко // Материалы Конгресса междунар. форума «Великие реки». - 2014. - С. 223-227.
Ананьев С. С. Асинхронный электропривод с улучшенными виброакустическими показателями / С. С. Ананьев, А. Н. Голубев // Электричество. - 2008. - № 8. - С. 52-56.
Быков А. С. Реверсивные режимы переменно-постоянного тока / А. С. Быков // Эксплуатация морского транспорта. - 2008. - № 2. - С. 74-75.
Григорьев А. В. Судовые системы электродвижения на базе двигательно-движительных систем кольцевой конструкции / А. В. Григорьев, Ю. А. Кулагин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 4 (32). - С. 164-169.
Целуйко И. Г. Развитие электродвижения военных флотов в мире / И. Г. Целуйко // Молодой ученый. - 2012. - № 4. - С. 54-57.
Протокол совместного заседания секции «Электротехническое оборудование» НП «НТС ЕЭС» и НТС АО «НТЦ ФСК ЕЭС» по теме «Разработка и внедрение вентильных электроприводов на основе вентильных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов» от 15 марта 2016 г. - Москва, 2016.
Самосейко В. Ф. Синхронные машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Методика проектирования. Алгоритмы управления / В. Ф. Самосейко, Ф. А. Гельвер, В. А. Хомяк, Д. А. Хайров; под ред. Самосейко В. Ф. - СПб.: Крыловский государственный научный центр, 2016. -174 с.
Hofmann H. H. High-speed synchronous reluctance machine with minimized rotor losses. / H. H. Hofmann, S. R. Sanders // IEEE Transactions on Industry Applications. - 2000. - Vol. 36. - Is. 2. - Pp. 531-539. DOI: 10.1109/28.833771.
Пат. 2603200 Российская Федерация, МПК H 02 K 1/24, H 02 K 37/04. Синхронный электрический двигатель с анизотропной магнитной проводимостью ротора / В. А. Хомяк, В. Ф. Самосейко, С. В. Шарашкин, Ф. А. Гельвер; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие «Крыловский государственный научный центр». - № 2015140439/07; заявл. 22.09.2015; опубл. 27.11.2016; бюл. № 33.
Григорьев М. А. Система импульсно-векторного управления синхронным реактивным электродвигателем с независимым управлением по каналу возбуждения. / М. А. Григорьев, А. Н. Шишков, Е. В. Белоусов [и др.] // Научная дискуссия: вопросы технических наук. - 2015. - № 5-6. - С. 110-116.
Глухенький Т. В. Разработка и исследование бездатчиковых систем управления вентильно-индукторными электродвигателями: автореф. дис. … канд. тех. наук / Т. В. Глухенький. - Чебоксары, 2004. - 19 с.
Исаков А. С. Синтез алгоритмов управления частотно-регулируемым электроприводом в условиях информационной неопределенности: дис. … канд. тех. наук / А. С. Исаков. - СПб., 2009. - 140 с.
Самосейко В. Ф. Теоретические основы управления электроприводом: учеб. пособие / В. Ф. Самосейко. - СПб.: Элмор, 2007. - 464 с.
Быстродействующий адаптивный регулятор частоты вращения электродвигателя // заявка на изобретение № 2015145548; заявл. 22.10.2015 / В. А. Хомяк, В. Ф. Самосейко, И. В. Гагаринов, С. И. Шарашкин.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015663328 РФ. Программа для управления синхронной машиной с анизотропной магнитной проводимостью ротора с успокоительной обмоткой / В. А. Хомяк, В. Ф. Самосейко, С. В. Шарашкин, И. В. Белоусов, И. В. Гагаринов; заявитель и правообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие «Крыловский государственный научный центр». - № 2015660165; заяв. 26.10.2015; опубл. 20.01.2016.
Об авторах
Самосейко Вениамин Франциевич - доктор технических наук, профессор
kaf_electroprivod@gumrf.ru. samoseyko@mail.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Шарашкин Сергей Владимирович - аспирант
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
