книги / Применение постоянных магнитов в электромеханических системах

С ПОДМГНКЧШНИШ

Канд.техн.кеутс ст.науч.сото.В,П.ЛАРИН,

с т . препод. В. Г . МОРОЗОВ, канд. техн. наук

вед^науч.сото. В.А .ТРЕГУБОВ

Электромагнитные опоры с подмагничизаиием от

постоянных м ог-

литов, используемые в управляемых опорах, имеют меньшие потери в

обмотках управления и меньшие постоянные 'времени

обмоток, чем опог

ры без подмагничиьания при одном и том же способе

управления [ДЗ •

обмоток управления, необходимой для создания требуемой силы,

по

относительным потерям в меди и постоянным времени обмоток. Нс.

ния РЭМО и их схемы замещения. Полагаем,

что смешение вала

проис­

ходит по оси:

У

и центрирующая сила

б

направлена вверх,

чему

соответствуют направления!® и магнитных потоков на р ус.

1 ,2 ;

по оси

X

вал сцентрирован. Поскольку систолу мйнс считать ли­

нейной,

то

смещения в любом радиальном капралЛенин можно разложить

по осям

Л

и

У

и рассматривать независимо» На рис. 1 ,2

Я/

,

- магнитные сопротивления воздушных зазоров

^

с о ­

ответственно;

Ф!м , р 2м * Ллг ~ магнитные

потоки постоянного маг-

нита в зазорах; 4ФН -

полный поток магнита;

и

Г2

- МДС

обмоток управления.

Для четырехполюсного варианта РЭМО (рис Л а)

запишем следующие

уравнения:

< п

ф г #2 = ф$ ;

(Щ+ ф1м)*-

~ ^г»/= 2уиа5* й =(2Фо)г =4Ф *,

« V

Здесь

- магнитная проницаемость воздуха;

8$ -

площадь полю­

определится как Я < > -

. При отклонении вала от

нейтрального

положения имеем

_ г = б я 0 \

1зТ

^2 *

I

(4^*

Я3 = о/?Ко -

С0П8Ё"Г"

(5 ) *

для вариантов

опор

на рис Л ,2 . Данные приведены в относительных

единицах к базовому

варианту рис Л а без подмагничиваикя с

6 = 1

0 .

Потери

в меди

Рм

и постоянная времени Т даны

каждого из

вариантов для двух условий: постоянства плотности тока

в обмотках ^

= С0П$1

; постоянства площади окна обмотки

=

« С0П5Ё . Прочерки в таблице означают, что данный вариант

управ­

ления обеспечить невозможно;

6 = 2

соответствует режиму всплы­

тия опоры. Для осевой опоры соотношения аналогичны соотношениям

.для двухполюсного

варианта РЭИО на рис Л б.

Анализ

опор, выполненный на основании приведенных соотношений

показывает,

что четырехполюсная конструкция РЗ.МО с подмагничива­

нием (рис.1а)

наиболее

экономична и,

кроме того, наиболее универ­

сальна по управлению. Вариант РЭМО.с независимым подмагничиванием

(рис.2) характеризуется наименьшей отрицательной жесткостью, так

как фн = ^(с)- СОПЗ'Ь

учто

обеспечивается, однако, при соответ­

ствующем выборе объема постоянного магнита;

помимо этого,

в этой

опоре нельзя получить нулевую силу без

второй независимой

опоры.

Схема замещения комбинированной опоры с

подмагничиванием приведе­

на на рис.З. Здесь ЯМ =НС1М/(ВГ3„)}РМ=#С.1„ I __ Вг> нс

- ха­

+ НС1М/(ВГ $„)\ ,

(10)

Я“ &1а &2а /

( * ^2о) ^

^ з / +^2^3 +^ ^з)щ { И )

По СЮ) к ( I I )

рассчитываются размера постоянных магнитов.

особенно при всплытии,

когда

А/ ■-*“ 0,

при проектировании целесо­

образно реализовать

условие

В~*тВг %хотя при1этом заметно уве­

личивается' масса

постоянного

магнита.

* " / %

0

I

6 =

1 ,0

■

1,5

2 ,0

1 ,0

1,5

2 ,0

ъ / ь

0

I

0

I 0

I

0

I . 0

т

0

I

-

1

(1) I

1,43

-

-

0,52- С, 71

I

1,55

, 1,77

0 , ( 0

У

т

-

1,43

-

-

-

0,52

0,71

•I

1,59

; 1,77

-

р „ 0 )

Зп I

-

2,04

-

-

-

0,27

0-150

I

2,53

3,13

■ г а )

у

I

-

1,43

-

0,52. «.7 1 ;

1

’ 1,-59

1,77*

-

г г о ^

I

- I

-

-

I

I

I

; I

I

;

*\Г,\ (2) -

-

-

-

0,71

-

1

1,77

0 ,( 2)

у

-

-

-

-

0,711 • -

*

•I

;

1,77

-

0,(2)

5„

-

-

-

•0,50

-

’

I

'

3,13

-

Т (2)

-

:

-

-

-

-

'• •0,71*

-

;

I

:

1,77

Т(2)

:а„

-

;

-

-

I

-

;

I

I

-

Щ

:1

(3) I

'

-

1,51

2

2 ,0

-

0,71'

-

'

1.,-СС

1,41

Ъ < 3 )

т

1,51

-

2 ,С

-

С,71

-

.

1*06

1,41

У X

Р»(3)

5„ I

-

г.гл

-

4,0

-

0,50;

•1,52

2 ,0

-

п

з ) ]

I

• -

1,51

-

2 ,0

-

О .,?!

1,С6

1,41

_

Г ( 3 ) в „ I

- I

- X

-

I

-

; I

I

струкция РЭМО (ри с.1а).

Л И Т Е Р А Т У Р А

I .

Свойства одноосной

электромагнитной опоры с подчлгнкчива-

иием/ Н.З.Мастяев, Б.Г.Морозов,

В.А.'ШиринскиЙ и д р .//П эв . вузов.

Электромеханика. 1966. №7 . С. 75-81.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МАШТНЁД ОПОР С ПОСТОЙгШЛЯ

МАГНИТАМИ И ЗУБЧАТОЙ СТРУКТУРОЙ АКТИВ кХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Каъд.техя.наук науч.сотр.А.А.КАРЛОВ

равляемые МО с постоянными магнитами и. зубчатой

структурой актив­

ных поверхностей магнитопроводоБ [ I ] . В таких МО стабилизация в

нормальном относительно плоскости рабочего зазора непрезлении* л

(рис.1) осуществляется активно , т .е . по сигналу

обратной связи

по­

средством управляющих обмоток, подключенных к системе управления

(СУ). Стабилизация в тангенциальном направлении

ЯГ - пассивная

и

обеспечивается за счет зубчатой структуры активных поверхностей

ний в этой

области и может.гнапример , препятствовать разгону ротора

с

пассивной

(тангенциальной) стабилизацией в радиальных направлениях

В данной работе предложены некоторые алгоритмы управления то ­

ками обмоток МО, позволяющие повысить, динамическую жесткость МО

с

зубчатой

структурой, а также изменить области существования соб­

определяется следующим образом:

О-меи* к9Г + к ,1Г и , + Сг) ,

ц )

где ТГ с \х+у\', Н0, лу

- коэффициенты,

зависящие от

параметров

магнитных цепей потоков

постоянного магнита и обмоток

управления

соответственно;

, ь2

- Т01си в

обмотках

управления.

Если ротор

стабилизируется

г.о

оси

г.

то

1Г- С2 * Ё(2}г г...)^

причем

С2 - СОПЗь [ I ] . Поэтому

здесь,

как

следует из ( I ) , демп­

фируются составляющая в радиальной силе

Оно*

отсутствует

прин­

ципиально.

В [2 ]

предложено осуществить управление радиальными колебания­

ми ротора посредством однонаправленного управления токами

ьг ,

ь2

Однако

пропорциональное радиальному смещении (скорости) из­

менение

токов

не позволяет

получить демпфирующую составляющую си­

лы, пропорциональную радиальной скорости. Для обеспечения этой

составлявшей необходимо,чтобы

выполнялось

условие1

к ^ ( ог + 1г )=*

(2)

где

и3 -

желаемый абсолютный коэффициент демпфирования.

Из

(2 )

следует, что для демпфирования радиальных колебаний ро­

тора токи о обмотках.МО необходимо

изменять по закону'

где

I,

+ 1г = к,) к/'С

(3)

Полученная функция имеет особую точку

ч? *

0,

однако в реаль­

ных элементах системы управления значение функции

(3) в этой

точ­

ке

конечно. Для реализацииалгоритма требуется

дополнительно уста­

новить только датчик радиальной скорости

Ё*

* а также снабдить

СУ интегратором и делителем (рис.1$.

Однако алгоритм

(3) не .обеспечивает демпфирования радиальных

колебаний ротора типа_дрямой или обратной круговой прецессии (г:ое

•С' = 0) для рассмотренной

МО с пассивной радиальной стабилизацией;

СО—— А 5ЬП СОЁ у

(/= ±А

С0$ соЁ ,

<4)

где

со

-

угловая частота

прецессии;

А -Ё"

-

амплитуда прецес­

сии* В этом смысле управлять амплитудой прецессии можно путем из­

менения радиальной жесткости

Ср МО,

которая,

как

следует из

(10,

также является функцией суммы токов

:

Ср = в р / *’‘ Ко+КгО,+Ь2) ,

(5 )

где

? |?г1*

Ср может

Управление радиальной

жесткостью

осуществляться

в

функции частоты вращения ротора [2

-

4 ] ,

а

также

в функции ампли­

туды радиальных колебаний

ротора по

алгоритму,

аналогичному

описан­

ному в [ 5 3

Последний

вариант

управления

позволяет

проходить

при

разгоне

и

торможении

собственную

частоту

ротор

- МО

с

заданная*

допуетгеядл

уровнем

радиальных

колебаний-

#

(амплитудой

прецессии) даже

при относительно

большом дисбалансе ротора,

причем- в этом случав

Уровень

радиальных колебаний может контролироваться теми же сред-

сгтвеявд,

ч то

и в- контуре демпфирования радиальных колебаний (рис.1),

установке рассмотренных МО с пассивной стабилизацией в

радиальных

направлениях по концам гибкого ротора (р и с.2) можно

&2/

(б )

где

Ьг)

; &22-$/'Ь/-*2г) >■

^

Функция ампли-

туди

сГ изгибных колебаний ротора.

Для управления по

алгоритму (б )

следует

установить датчик