Добірка наукової літератури з теми "Зовнішні ротори"

Потужні енергетичні машини з внутрішнім гідроприводом у вигляді багатоступінчатої турбіни та насосної частини з розвиненою системою автоматичного розвантаження вісьової сили – це турбонасосні агрегати пластової рідини. При цьому економічна доцільність їх використання потребує досягнення високого коефіцієнта корисної дії (к.к.д.), головна складова якого створюється максимально можливим зовнішнім об’ємним к.к.д. за рахунок проектування статично стійкої системи вісьового автоматичного розвантаження з мінімально можливими витоками робочої рідини. Транспортування рідини до місця споживання супроводжується втратами енергії рідини, які зумовлені як внутрішніми, так і зовнішніми чинниками цього процесу. Значну частину цих втрат складають зовнішні механічні втрати. Ці втрати пропорційні третьому ступеню частоти обертання ротора ТНА. Реальні значення частот обертання сягають десяти тисяч обертів на хвилину, тому зовнішні механічні втрати можуть сягати десятків кіловат. Свій енергетичний внесок в значення загального к.к.д. дає як насосна, так і турбінна частини агрегата. Розрахунок загального к.к.д. турбонасосного агрегата доцільно вести методом послідовних наближень з виконанням необхідної умови балансу потужностей турбінної та насосної частин з урахуванням зовнішніх втрат енергії.

Гідродинамічні сили в шпаринних ущільненнях відцентрових насосів створюють істотний вплив на вібраційну активність ротора в цілому. Теоретичні й експериментальні дослідження різних авторів дозволили встановити структуру гідродинамічних сил і визначити величину коефіцієнтів радіальних сил. На спеціально створених лабораторних дослідних установках були отримані кількісні навантажувальні характеристики ротора в шпариннім ущільненні при різних перепадах тиску й значних кутах перекосу вісі ротора щодо вісі ущільнення. Також були проведені статичні експерименти із шпаринними ущільненнями різної довжини при сталому перепаді тиску рідини й фіксованому куті перекосу вісі ротора щодо вісі шпаринного ущільнення. Заданий кут перекосу отримувався внаслідок дії на ротор різних за величиною зовнішніх сил. Згідно теоретично отриманих формул були побудовані залежності коефіцієнта кутової жорсткості шпаринного ущільнення від перепаду тиску та довжини шпаринного ущільнення. Порівняння теоретичних та дослідно – розрахункових залежностей вказує на їхній гарний кількісний збіг.

Існує ряд установок і технологічних процесів, рух в яких здійснюється за рахунок зовнішнього джерела енергії, а електрична машина, не будучи основним джерелом руху, постійно або періодично перебуває в режимі генераторного електричного гальмування для забезпечення потрібних характеристики робочого процесу. Завдання даного дослідження полягає в розширенні функціональних можливостей генератора і двигуна в режимі електричного гальмування. Поставлена задача вирішується за рахунок регулювання координат електричної машини в генераторному режимі. Особливістю запропонованого способу управління є те, що одна або кілька координат генератора або двигуна в режимі електричного гальмування примусово задаються зовнішнім джерелом енергії, а метою узгодженого регулювання інших координат електричної машини є забезпечення заданого закону перетворення механічної енергії в електричну або алгоритму руху виконавчого органу робочої машини. У статті наведено приклад синтезу алгоритму управління регульованим електроприводом на основі принципу узгодженого регулювання координат. У прикладі розглядається обернений режим роботи насосної установки гідроакумулюючої електростанції. За критерієм незмінності потужності генерації в умовах зміни рівня рідини синтезований алгоритм частотного управління асинхронної машиною, який реалізується шляхом регулювання розрахункової швидкості холостого ходу двигуна, ротор якого обертається зовнішнім джерелом руху зі швидкістю, яка в загальному випадку може змінюватися за довільним законом. Завданням алгоритму управління є підтримка постійної потужності генерації енергії, незалежно від фактичної швидкості обертання ротора. Поєднання функцій генератора і електродвигуна в єдиному функціональному комплексі забезпечує енергозбереження та поліпшення якісних характеристики технологічних процесів і установок з регульованими електромеханічними системами. Бібл. 9, рис. 6.

Розглядається схема електроживлення електроприводу водяного насоса підвищувача тиску води системи внутрішнього протипожежного водопроводу від резервного джерела з акумуляторними батареями і автономними інверторами напруги, її математична модель та результати моделювання електромагнітних і електромеханічних процесів в двигуні під час пуску і роботи насоса у випадку відсутності основного електроживлення від мережі, що забезпечує використання внутрішнього протипожежного водопроводу при надзвичайних ситуаціях протягом розрахункового часу. Така резервна система може використовуватись також для підтримки неперервності технологічних процесів. Загальна математична модель електроприводу формувалась з математичних моделей окремих елементів схеми, які представлені багатополюсниками, а процеси в них описуються замкненою системою рівнянь, – диференційних, алгебраїчних та логічних. Розрахункову схему моделі електроприводу сформовано шляхом з’єднання між собою зовнішніх віток окремих елементів-багатополюсників, а саме: джерела живлення з акумуляторною батареєю, інверторів напруги(катодні та анодні вентильні групи), трансформаторів та асинхронного двигуна. Спосіб з’єднання між собою зовнішніх віток багатополюсників математично описується матрицями з’єднань, які складаються для кожного елемента за принципом: кількість рядків матриці рівна кількості незалежних вузлів схеми, а кількість стовпців рівна кількості зовнішніх віток елемента. Обчислення реалізовано мовою FORTRAN. Загальні підпрограми призначені для виконання математичних операцій над матрицями; чисельного інтегрування систем диференційних рівнянь методом Рунге-Кутта 2-го порядку; розв’язування систем алгебраїчних рівнянь методом Гауса; визначення моментів природного закривання вентилів. Отримано результати моделювання при прямому пуску асинхронного двигуна від мережі, встановлено струм статора; кутову швидкість обертання ротора та електромагнітний момент і момент навантаження. Результати обчислень підтверджені даними експериментальних досліджень, практично співпадають криві струму і напруги живлення асинхронного двигуна від мережі і автономного джерела з акумуляторною батареєю при пуску і роботі насоса, форма вихідної напруги джерела і тиску насоса, впродовж тривалої роботи електроприводу насоса.

Актуальність теми дослідження. Застосування вібраційної технології вимагає поглибленого вивчення фізичних явищ, які виникають у різних коливальних системах, з метою визначення оптимальних параметрів вібраційного обладнання для підвищення ефективності технологічних процесів. Постановка проблеми. Дія вібрації в нелінійних механічних системах приводить до появи фізичних явищ, які можуть мати як корисний, так і небезпечний характер. Необхідність пояснення і математичного опису ряду своє-рідних фізичних явищ, пов’язаних із дією вібрацій на механічні системи, дозволяє розробляти перспективні математичні методи розрахунку складних коливальних систем. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У більшості праць на базі розроблених окремих математичних моделей було розглянуто вплив вібрацій на механічні системи, які дозволили теоретично дослідити процес синхронізації і області стійкості коливальних систем. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. У наукових працях відсутній єдиний універсальний математичний метод, який дозволяє теоретично досліджувати коливальні системи на умову стійкості й рівноваги. Постановка завдання. Метою статті є розробка універсального математичного методу для визначення умови стійкості й положень рівноваги коливальних систем під дією зовнішнього вібраційного навантаження. Виклад основного матеріалу. За інтегральною умовою Пуанкаре-Ляпунова на базі диференціальних рівнянь руху й відомих критеріїв оптимальності квазіконсервативних систем були визначені положення квазірівноговаги коливальних систем. Висновки відповідно до статті. Для коливальної системи у вигляді фізичного маятника з вібруючою віссю, математично описано фізичне явище «відведення», що характеризується зміщенням елементів коливальної системи від аналогічних положень рівноваги без накладання зовнішніх вібрацій. Досліджено ефект самосинхронізації для коливальної системи, що представлена у вигляді незрівноважених роторів на вібруючій основі.

Представлено результати експериментальних досліджень процесу теплообміну в апараті з ротаційним шнековим термосифоном. Проведено аналіз роботи роторних теплообмінників для термообробки сировини, апаратів на базі теплових труб, що обертаються. Виявлені достоїнства й недоліки обладнання. Пропонується для термообробки харчових рідин використовувати апарати на базі ротаційних термосифонів. З точки зору надійності ці апарати більш ефективні, так як є автономними конструкціями. Поверхня термосифону, що обертається дозволяє реалізувати локальний енергетичний вплив безпосередньо на прикордонний тепловий шар в продукті. Показано, що доцільним є проведення дослідження процесів теплообміну в таких апаратах. Розроблено експериментальні стенди і методики досліджень. Розроблено експериментальну установку для моделювання руху конденсату всередині конденсатора шнекового ротаційного термосифону. Розроблено експериментальну установку для дослідження процесу теплообміну в системі «термосифон-продукт». Проведено моделювання внутрішньої і зовнішньої задачі теплообміну для шнекового ротаційного термосифону. Зовнішня задача враховує гідродинаміку і тепломасообмін при обтіканні конденсатора термосифона продуктом, внутрішня задача – гідродинаміку руху конденсату всередині конденсатора. Застосування шнекового конденсатора дає ряд переваг – одночасне перемішування, нагрівання, транспортування продукту. Також, на відміну від розгалуженого конденсатора, в шнековому не відбувається запирання конденсату під дією відцентрової сили. Проведені дослідження по моделюванню гідродинаміки показали, що для шнекового термосифону повернення конденсату в випарник, внутрішній теплообмін буде найбільш ефективним при кутах нахилу конденсатора 37...45 град. Виявлено, що кут нахилу ротаційного термосифону впливає на динаміку розігріву продукту. Чим більше кут нахилу, тим швидше розігрівається продукт. Це пов'язано з ефективним поверненням конденсату і зменшенням термічного опору. Отримані результати будуть використані для розробки методів розрахунку і оптимізації апаратів на базі ротаційних термосифонів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 – електричні машини й апарати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертаційна робота присвячена питанням розробки проектних моделей сталого режиму роботи та зіставленню варіантів електромагнітних систем асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором та трансформаторів з обертовим магнітним полем за критеріями маси, вартості, втрат, реактивної потужності та на основі узагальненого критерію, отриманого методом ідеальної точки. Для вирішення поставлених задач використовувався метод цільових функцій з відносними показниками технічного рівня та відносними керованими змінними. В проектних моделях показників сталого режиму роботи аксіальних електромагнітних систем вказаних перетворювачів враховувалася нерівномірність радіального розподілу магнітної індукції в елементах магнітного кола. Для асинхронних двигунів з внутрішніми та зовнішніми роторами, та аксіальним робочим проміжком, в тому числі з секціонуванням магнітопроводу, а також трансформаторів з обертовим магнітним полем визначені оптимальні геометричні спів-відношення. Показано, що застосування нетрадиційних варіантів електромагнітних систем індукційних перетворювачів дозволяє суттєво підвищити показники електротехнічних систем, зокрема доцільна заміна асинхронних двигунів з внутрішнім ротором на асинхронні двигуни з зовнішнім ротором та аксіальним магнітним полем при кількості пар полюсів 1–3 та 3–4 відповідно. Також розглянуті питання підвищення кратності пускового моменту асинхронних двигунів та розроблені методики визначення коефіцієнтів корисної дії та потужності перетворювачів в залежності від керованих змінних.
The thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in the specialty 05.09.01 – electrical machines and apparatus. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. The thesis is devoted to questions of development of mathematical models of parameters of steady state and comparison of electromagnetic systems’ variants of squirrel-cage induction motors and transformers with a rotating magnetic field by criteria of weight, cost, active power losses, reactive power and generalized criteria, which has been obtained by the ideal point method. The method of objective functions with relative technical level indications and relative controlled variables has been used for solution of assigned tasks. In mathematical models of parameters of steady state of axial electromagnetic systems of mentioned converters the uneven radial distribution of magnetic induction in the magnetic circuit elements has been taken into account. For induction motors with internal and external rotors, and an axial magnetic flux, including sectioning of magnetic core, and transformers with a rotating magnetic field the optimum geometrical ratios have been determined. It has been shown, that an application of non-traditional variants of electromagnetic systems of induction converters could significantly improve indications of electrotechnical systems, for example the replacement of induction motors with an internal rotor on induction motors with an external rotor and an axial magnetic flux has been recommended, when the number of pole pairs was 1–3 and 3–4 respectively. Also ways to increase the starting torque of induction motors have been considered, and the method of determining efficiency and power factors of induction converters, depending on the controlled variables, has been developed.