Красовский Александр Борисович

С. 320-330

Рассмотрены особенности тяговых вентильных электроприводов большегрузных автономных транспортных средств. Показано, что для объективного сопоставления характеристик и обоснованного выбора типа привода в каждом конкретном случае целесообразно использовать имитационные модели, адекватно учитывающие энергетические, тепловые и электромагнитные процессы в двигателе, сформулированы требования к таким моделям. Предложены варианты построения имитационных моделей тяговых вентильно-индукторных электроприводов с самовозбуждением, а также вентильных электроприводов на базе синхронных машин с постоянными магнитами и переключением используемого числа витков фазных обмоток для расширения диапазона регулирования скорости. Обоснована обобщенная модель тягового электропривода, которая отражает его наиболее характерные статические и динамические свойства. Даны примеры практического использования разработанных моделей.

Рассмотрены особенности применения тяговых асинхронных электродвигателей в трансмиссиях транспортных средств. Показано, что одним из важных этапов их проектирования является выбор числа полюсов. Дан анализ исходного многополюсного тягового асинхронного двигателя в составе тягового электропривода. Приведены результаты имитационного моделирования его характеристик в структуре с векторным управлением и дана оценка их соответствия заданной тяговой характеристике. Установлено, что из-за повышенной частоты изменения токов в области высоких скоростей происходит чрезмерное снижение момента и не выполняется требование типовой тяговой характеристики. Приведены результаты расчётов распределения электромагнитного поля в пазу статора двигателя, на основе которых установлено значительное увеличение добавочных потерь в двигателе и даны оценки степени ослабления потока из-за демпфирующего действия вихревых токов в шихтованной стали статора на повышенных частотах. Обоснован альтернативный вариант тягового асинхронного двигателя с улучшенными характеристиками.

Существующие датчики удара для охраны автомобилей, использующие чувствительные элементы (ЧЭ) пьезоэлектрического, микрофонного и электро-магнитного типов и аналоговую схемотехнику обработки сигналов, имеют ряд существенных недостатков, таких как «ложные» срабатывания, нестабильность температурных характеристик, нелинейную регулировочную характеристику и неудобство настройки с помощью переменных резисторов. Рассматриваются вопросы проектирования двухзоновых цифровых датчиков удара с ЧЭ электромагнитного типа. Предложена конструкция ЧЭ, схемотехническое решение и алгоритмы обработки сигналов, позволившее реализовать дистанционную настройку зон предупреждения и тревоги (по 16 градаций чувствительности) и алгоритм самоадаптации к повторяющимся внешним воздействиям. Разработан метод формирования опорных уровней цифровых компараторов на каждой градации чувствительности, при использовании которого датчик имеет линейную регулировочную характеристику. Обоснована перспективность применения 3-х осевых микромеханических акселерометров в качестве ЧЭ датчиков удара.

Существующие микроволновые датчики для охраны автомобилей, построенные по аналоговой схеме имеют: большое энергопотребление и высокий уровень собственных шумов, вызывающий «ложные» срабатывания датчиков; нестабильность температурных характеристик, что требует перенастройки датчика при переходе от летнего к зимнему сезону; нелинейную регулировочную характеристику и неудобство настройки с помощью переменных резисторов. Рассматриваются вопросы проектирования двухзоновых цифровых микроволновых датчиков. Предложено схемотехническое решение и алгоритмы обработки сигналов, позволившее в 6-8 раз снизить энергопотребление, в два раза уменьшить уровень шумов и за счет этого увеличить диапазон срабатывания датчика. Реализовать дистанционную настройку зон предупреждения и тревоги (по 16 градаций чувствительности) и алгоритм самоадаптации к повторяющимся внешним воздействиям. Предложен метод формирования опорных уровней цифровых компараторов на каждой градации чувствительности, линеаризующий регулировочную характеристику датчика.

При большой загрузке лабораторного зала и низкой укомплектованности кафедры учебно-вспомогательным персоналом, на первый план выдвигаются вопросы надежности лабораторного оборудования. Показано, что в этих условиях целесообразно использовать компьютеризированные стенды, отдельные блоки которых сконфигурированы под кон-кретную работу и студентам в процессе выполнения работы не требуется проводить пере-коммутацию блоков. Снятие характеристик двигателей должно производиться в автома-тическом режиме, это позволяет уделять большее внимание теоретической подготовке к работе и объяснению полученных результатов. При полностью компьютеризированных стендах целесообразно объединить компьютеры стендов и компьютер преподавателя в локальную сеть с доступом в интернет. Это позволит оптимизировать процесс защиты ла-бораторных работ и даст студентам возможность оперативного получения дополнитель-ной информации через сайт кафедры. Рассмотрен состав лабораторного стенда, даны рекомендации по выбору режимов блока управления сервоприводом и порядку выполнения работы.

Проектирование учебной лаборатории машинам требует учета множества факторов, таких как: финансовые возможности университета по закупке и обслуживанию лабораторного оборудования, количество часов, выделяющихся в учебных планах базовых курсов и спецкурсов на практическую подготовку; количество студентов (учебных групп), обучающихся на кафедре в течение года; площади, которые доступны кафедре, для организации лаборатории; уровень квалификации преподавателей кафедры, проводящих занятия в лаборатории; укомплектованность кафедры учебно-вспомогательным персоналом, обеспечивающим обслуживание и ремонт лабораторного оборудования. При большой загрузке лабораторного зала и низкой укомплектованности кафедры учебно-вспомогательным персоналом, на первый план выдвигаются вопросы надежности лабораторного оборудования. В этих условиях целесообразно использовать компьютеризированные стенды, отдельные блоки которых сконфигурированы под конкретную работу и студентам в процессе выполнения работы не требуется проводить перекоммутацию блоков. Рассмотрен состав лабораторного стенда, даны рекомендации по выбору режимов блока управления сервоприводом и порядку выполнения работы.

Рассматривается  шаговый электропривод с питанием двигателя от управляемого инвертора тока, в котором основным режимом  работы является движение с постоянной или медленно меняющейся скоростью и лишь кратковременно требуются относительно быстрое протекание динамических процессов. Для этого варианта шагового электропривода предложен алгоритм управления, обеспечивающий ему повышение быстродействия за счет кратковременного повышения его момента при соответствующей кратности увеличения фазного тока двигателя. Разработана имитационная модель электропривода в среде MATLAB - SIMULINK, с помощью которой проверена эффективность предложенного способа управления. Показано, что рассматриваемый алгоритм не эффективен для электроприводов со значительным внешним демпфированием. Результаты моделирования представлены в удобной для практического использования полиномиальной форме.

Рассмотрены особенности организации одиночного цикла коммутации вентильно–индукторного двигателя. Дана оценка известным алгоритмам управления двигателем, полученным на основе упрощенного кусочно-линейного представления его реальных магнитных характеристик. Приведены результаты моделирования цикла коммутации фазы двигателя с  использованием его экспериментальных нелинейных магнитных характеристик, на основании которыхсформулированы оптимальные по энергетическим и силовым показателям условия его включения и отключения. Найден характер изменения напряжения на фазе двигателя с типовыми параметрами для поддержания постоянства тока в зоне перекрытия взаимодействующих полюсов.