WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«УДК 62-83:629.58 Возможности усовершенствования электрических движительно-рулевых установок подводных аппаратов (с асинхронным электроприводом) Авторы: В.С. Блинцов, д.т.н., проф.; Ставинский ...»

Підводна техніка і технологія

Всеукраїнська науково-технічна конференція з міжнародною участю

УДК 62-83:629.58

Возможности усовершенствования электрических движительно-рулевых

установок подводных аппаратов (с асинхронным электроприводом)

Авторы: В.С. Блинцов, д.т.н., проф.; Ставинский А.А., д.т.н., проф.; Чекунов В.К.;

Шевченко В.В., к.т.н., проф., Национальный университет кораблестроения имени адмирала

Макарова, г. Николаев, Украина

Современное состояние технического прогресса характеризуется интенсификацией работ по подводным исследованиям, разведке и освоению шельфа. Задачи усовершенствования существующих и создания новых роботизированных и самоходных подводных аппаратов (СПА) являются важными и актуальными [1,2].

Основное оборудование СПА включает движительно-рулевые установки с электроприводами переменного или постоянного тока, валопроводами и движителями. В современных СПА движение и маневрирование обеспечивают электроприводы (рис.1) содержащие, в общем случае, электромеханическую систему с электродвигателем ЭД, редуктором Р и гребным винтом ГВ. Электропривод регулируется посредством энергетической системы управления (СУ) содержащей задающее устройство ЗУ, блок управления БУП усилителем-преобразователем или регулятором ПР соответственно параметров переменного тока или напряжения постоянного тока с использованием сигналов каналов обратной связи, в частности по частоте вращения ротора ЭД, и сигналов управления поступающих на узел связи УС1. Элементы электропривода получают электроэнергию от источника (устройство передачи и трансформации энергии от судна – носителя, аккумуляторная батарея …) [3,4].



Режимы работы электродвигателя ЭД определяются возмущающими и регулирующими воздействиями по изменениям его электромагнитного момента Мэм и момента нагрузки гребного винта Мн ГВ, температуры t, а также параметров энергии – частоты f и напряжения U.

Целью настоящей первой части работы является анализ возможности усовершенствования СУ и специальных двигателей асинхронных электроприводов движения и маневрирования СПА.

Дальнейшее развитие и повышение технического уровня СПА и других подводных технических объектов освоения океана возможно на основе использования наиболее современных способов и устройств управления – следящих, программных и адаптивных, а |web-site: conference.nuos.edu.ua | email: conference@nuos.edu.ua; tel (+380512) 709444; 709105| Підводна техніка і технологія Всеукраїнська науково-технічна конференція з міжнародною участю также усовершенствования комплектующего электрооборудования, в частности электродвигателей. При этом максимальный уровень автоматизации указанных объектов обеспечивают адаптивные СУ [5].

Для обеспечения адаптивного управления автоматизированный электропривод, кроме «традиционных» регулируемых и регулирующих элементов силовой и энергетической систем, должен содержать дополнительную информационную «интеллектуальную» СУ (рис.1).

Рис. 1. Функциональная блок-схема движительно-рулевого электропривода с адаптивной системой управления: 1 – электромеханическая система;

2 –энергетическая система управления; 3 – источник электроэнергии;

4 – информационная система управления.

Адаптивные СУ предназначены для решения задач оптимизации управления при неполной априорной информации или неопределенности условий функционирования управляемых объектов. Такое управление должно осуществляться при широком диапазоне изменений внутренних или внешних воздействий на СУ и изменении характеристик СПА посредством изменения параметров (самонастраивающиеся СУ) и структуры (самоорганизующиеся СУ) управляющих регуляторов.





Комплексным адаптивным регулятором может служить микропроцессорная СУ с элементами «искусственного интеллекта» в виде устройства обработки информации (рис.1) содержащего блок контроля информации БКИ, |web-site: conference.nuos.edu.ua | email: conference@nuos.edu.ua; tel (+380512) 709444; 709105| Підводна техніка і технологія Всеукраїнська науково-технічна конференція з міжнародною участю который соединен с блоком формирования функции цели БФЦ и блоком моделирования БМ, связанным с блоком измерения параметров модели БПМ. В БФЦ на основе совокупности известной информации в виде величин х1, х2, х3...хn об СПА и параметрах СУ осуществляется расчет и оптимизация с определением экстремума Fцэ целевой функции управления Fц. В блоках БМ и БПМ обеспечивается расчет экстремума целевой функции управления Fцэ' при заданных ограничениях полученных в результате анализа решения задачи первичной оптимизации с учетом изменения контролируемых параметров (х'1, х'2, х'3...х'n ). Выходы блоков БФЦ и БПМ с сигналами Fцэ и Fцэ' через узел связи УС 2 поступают на блок измерения параметров управления БИП, соединенный с ЗУ электропривода. Посредством сравнения Fцэ и Fцэ' в блоке измерения параметров управления БИП определяется сигнал ошибки F=Fцэ Fцэ' который используется для изменения параметров или структуры управления.

Наибольшее соответствие условиям эксплуатации глубоководного электрооборудования обеспечивают электроприводы с асинхронными двигателями (АД).

Особенностью работы асинхронного электропривода с адаптивным управлением регуляторов является необходимость адаптивной настройки энергетической СУ по температурному изменению электромагнитной постоянной времени ротора ТR [6].

Постоянная ТR является наиболее важным параметром, отклонение которого существенно влияет на характеристики частотно-регулируемого электропривода. Если заданное значение Т'R используемое для вычисления скольжения, отличается от ТR, то развязка между каналами регулирования потока и моментом МЭМ не обеспечивается, что приводит к отклонениям потока и момента от заданных значений как в статике, так и в динамике. Поэтому блок БУП электропривода должен содержать дополнительный замкнутый контур адаптации изменения температуры tR ротора АД [6]. При этом решение задачи адаптации регулятора БУП к tR можно упростить при конструктивном обеспечении интенсификации теплоотвода и относительной температурной стабилизации короткозамкнутого ротора, которые обеспечиваются принудительным жидкостным охлаждением погружного АД [7].

Согласно в подводной технике применяются погружные АД с [3,4,7,8] герметизированным статором (АДГС), а также жидкостнозаполненные АД (ЖАД) с «открытой»

активной частью или манжетными сальниковыми уплотнениями вала.

В АДГС одна из поверхностей герметичной перегородки (ГП) прилегает к активной поверхности статора, а внешняя среда свободно проникает в полость ротора и зазор через отверстия в подшипниковых щитах (рис.2). Поэтому тепло потерь активной части АД и ГП может |web-site: conference.nuos.edu.ua | email: conference@nuos.edu.ua; tel (+380512) 709444; 709105| Підводна техніка і технологія Всеукраїнська науково-технічна конференція з міжнародною участю отводится внешней средой. Показатели АДГС определяются толщиной ГП и если эта толщина превышает физический параметр глубины проникновения вращающегося магнитного поля в металл (нержавеющую сталь) или близка к нему, то электромеханическая передача момента и мощности невозможна. Существует возможность усовершенствования АДГС при использовании конструкции [9] с разгрузкой тонкостенной части ГП минимальной толщины массивом статора (рис. 2). В таком АДГС ГП содержит сплошную тонкостенную и шихтованную части (рис.2,а).

Слои шихтованной части штампуются одновременно с элементарными пластинами сердечников статора и ротора и выполняются с выступами, являющимися частью магнитной цепи (продолжением зубцов статора с открытыми пазами) АДГС. Выемки между выступами шихтованной части ГП скреплены изоляционным герметизирующим компаундом (рис. 2,б).

–  –  –

Рис. 2.

Конструктивная схема в продольном разрезе (а) и фрагмент поперечного сечения (б) асинхронного двигателя с составной герметизирующей перегородкой:

1 – статор; 2 – ротор; 3 – промежуточное кольцо; 4 – сплошная часть перегородки;

5 – шихтованная часть перегородки; 6 – вал; 7 – стягивающий элемент; 8 – осевое отверстие;

9 – нагнетательное отверстие; 10 – паз с секцией обмотки;

11 – герметизирующий компаунд.

Разработки погружных АДГС и ЖАД должны осуществляться при учете условий их эксплуатации заключающихся в воздействии на активную часть высокого гидростатического давления жидкостной среды и возрастании механических потерь на трение с увеличением плотности среды или жидкого диэлектрика [3,7,8].

При вращении ротора в жидкости |web-site: conference.nuos.edu.ua | email: conference@nuos.edu.ua; tel (+380512) 709444; 709105| Підводна техніка і технологія Всеукраїнська науково-технічна конференція з міжнародною участю механические потери возрастают в сотни раз и при проектировании погружного АД необходимо определение минимально возможных диаметров активных поверхностей, исключение выступающих частей и уменьшение шероховатостей вращающихся элементов [7].

Уменьшение диаметров активных поверхностей статора и ротора приводит к увеличению активной длины, ухудшению условий теплоотвода и возрастанию действия известных факторов нестабильности рабочего зазора при увеличении механического и теплового эксцентриситетов ротора [10]. Повышение надежности и других технических характеристик АД, в том числе погружного исполнения, возможно использованием нетрадиционной конструкции ротора [10]. Такой ротор содержит тепловой уравнитель в средней части в виде промежуточного кольца литой короткозамкнутой обмотки, а также секционированный конусно-плоскостной магнитопровод и трубчатые стягивающие элементы (хвостовики) с коническими упорными поверхностями (рис. 2,а). Стягивающие элементы охвачены (способом литья) алюминием короткозамкнутой обмотки. Жесткость конструкции и скрепляющее действие, взамен средней части вала, в роторе АД (рис. 2,а) создает конусноплоскостная структура магнитопровода [10,11].

В связи со значительными тепловыделениями в ГП и потерями на трение, а также необходимостью стабилизации температуры ротора при адаптивном управлении АД, необходимо использование технических решений организации движения или принудительной циркуляции внешней или внутренней жидкой среды через зазор АД. Согласно [8] движение внешней среды через зазор АД при вращении ротора достигается винтоканавочной нарезкой на его активной поверхности. Однако при этом дополнительно повышается эквивалентный зазор между статором и ротором и появляются «нетрадиционные» гармоники несинусоидальности магнитного поля, увеличивающие добавочные потери. Поэтому более рациональным конструктивным решением обеспечения движения жидкости является использование напорноохладительных каналов ротора [11]. Интенсификация теплоотвода с внутренней, а также внешней и дополнительно внутренней зон активного объема соответственно статора и ротора АД создается выполнением на оси центральной и хвостовой частей ротора осевого отверстия – канала, соединенного с радиальными нагнетательными отверстиями. Ребра между нагнетательными отверстиями создают напор и движение охлаждающей среды через осевые отверстия, зазор и отверстия в подшипниковом щите (рис. 2,а).

В связи со сложностью и нетрадиционностью, реализация технических решений (рис. 1, рис. 2) возможна на основе проведения комплексных исследовательских и опытно

–  –  –

конструкторских работ с использованием передовых научных достижений в областях микропроцессорной схемотехники, силовой электроники и электромеханики.

Список литературы:

1. Агеев М.Д. Состояние и перспективы развития подводной робототехники/ М.Д. Агеев, Л.В. Киселев, Н.И. Рылов, А.Ф. Щербатюк// Материалы VII международной научно-технической конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». - М.: РАН, 2001. - с.142-151.

2. Блінцов В.С. Сучасні завдання створення підводних роботів для азово-чорноморського басейну / В.С. Блінцов // Матеріали міжнародної науково-технічної конференції «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці». - Миколаїв: НУК, 2010. - с.8-9.

3. Ястребов В.С. Электроэнергетические установки подводных аппаратов / В.С. Ястребов, А.А. Горлов, В.В. Симинский - Л.: Судостроение, 1986. - 208 с.

4. Блинцов В.С. Привязные подводные системы / В.С. Блинцов. - Київ: Наукова думка, 1998. - 204 с.

5. Ястребов В.С. Интеллектуальные подводные роботы / В.С. Ястребов, А.В. Зарецкий // Институт океанологии им. П.П. Ширшова. - М.: Наука, 2002. - 345 с.

6. Дацковский Л.Х. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотнорегулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор) / Л.Х. Дацковкий, В.И. Роговой, Б.И. Абрамов [и др.] // Электротехника. - 1996. - №10. - с. 18-27.

7. Ставинский А.А. Возможности усовершенствования судовых электроэнергетических комплексов на основе нетрадиционных технических решений электрических машин / А.А.

Ставинский, В.В. Шевченко, В.К. Чекунов // Електронне видання «Вісник Національного університету кораблебудування». - Миколаїв: НУК. - 2010. - № 2. с. 98-105.

8. Попов С.В. Проблемы проектирования погружных электродвигателей открытого типа / С.В. Попов, Н.П. Гузанов, С.И. Матвиенко // Судостроение. - 2009. - № 1. - с. 35-36.

МКИ3Н02К3/24,

9. А.с. 892583 СССР, Электродвигатель герметичного F04В35/04.

компрессора / А.А. Ставинский, В.И. Гидулян (СССР). - № 2483222/25-06; Заявл. 10.05.74;

Опубл. 23.12.81, Бюл. № 7.

10. Ставинский А.А. Проблема и нетрадиционные технические решения улучшения виброакустических характеристик асинхронных двигателей / А.А. Ставинский // Електротехніка і електромеханіка. - 2004. - № 4. - с. 80-85.

11. Ставинский А.А. Особенности назначения и использования специальных электрических машин / А.А. Ставинский // Електротехніка і електромеханіка. - 2008. - № 1. - с. 44-48.

Похожие работы:

«Группа компаний RUSLAND SP Предложение для продавцов земельных участков и объектов недвижимости "Она ощутима, прочна, красива. С моей точки зрения она даже артистична. Я просто обожаю недвижимость". Дональд Трамп www.ruslandsp.com 7 ПРЕИМУЩЕСТВ РАБОТЫ С RUSLAND SP www.ruslandsp.com 7 ПРЕИМУЩЕСТВ РАБОТЫ С R...»

«Сведения об официальных оппонентах по докторской диссертации О.В. Ужик:1. Краснов Иван Николаевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры "Механизация и технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции" Азово-Черноморского инжене...»

«РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УПРАВЛЯЮЩИХ КОМПАНИЙ ЖКХ АЛТАЙСКОГО КРАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ WEB-СЕРВИСНОГО ПОРТАЛА Зернова М.В., Касинова А.С., Чешенко К.В. – студенты, Пятковский О.И. – д.т.н., профес...»

«В. Д. Степаненко С. М. Гальперин Радиотехнические гроз ЛЕНИНГРАД ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ 1983 УДК 551.5:621.396.96 Рецензенты: д-р физ.-мат. наук А. Б. Щупяцкий (Центральная аэрологическая обсерватория); канд. физ.-мат. наук М. Т, Абшаев, канд. физ.-мат. наук М. Н. Бейтуганов, канд. техн. наук Б. X. Тхамоков (Высокогорный...»

«ИНЖЕНЕРНО-ВНЕДРЕНЧЕСКОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "КРЕЙТ" Адаптер датчиков Метран-33Х АМ-74 Руководство по эксплуатации Т10.00.74 РЭ Екатеринбург Лист 2 Т10.00.74 РЭ Редакция 02.02 от 15.01.08. © ИВП КРЕЙТ, 2004-200...»

«МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НЕЧЕТКИХ ДАННЫХ ДЛЯ РЕШЕНИЯ БИЗНЕС ЗАДАЧ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК Тукаева Зульфия Масгутовна соискатель ученой степени к.э.н. кафедры "Математические методы в экономике" Башкирский государственный университет zulfiyatukaeva@yandex.ru Мухаметзянов Ирик Зирягович д...»

«Конечно-элементное моделирование процессов формообразования обтяжкой с помощью пакета программ ABAQUS И. И. Тищенко Воронежский государственный технический университет Автор выражает благодарность фирм...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.