"Новости Электротехники N4(28)"Синхронные электрические машины на море и на суше

	< Предыдущая ] [ Следующая >	Журнал №4(28) 2004


	Синхронные электрические машины на море и на суше Неизбежная качка – проклятие моряков. Она снижает ходкость и управляемость судов, препятствует работе механизмов, а на военных кораблях – применению боевых средств, вызывает морскую болезнь у экипажа и пассажиров, может привести к смещению грузов и в итоге создает угрозу безопасности судна. Еще в античности с качкой пытались бороться, совершенствуя конструкцию кораблей. Затем к решению проблемы подключились математики и физики. До последнего времени для умерения качки использовались силовые гироскопы либо гидродинамические устройства. Главный недостаток первых – большая масса и габариты, а вторых – низкая эффективность. Успокоительное для быстроходного катера Современный вариант успокоителя качки – это совокупность интерцепторов с исполнительными двигателями, управляемых по сигналам компьютера, в который от датчиков и индикаторов поступает информация о параметрах движения судна. Таким образом создается «умная» система, автоматически регулирующая работу интерцепторов. От конструкторского бюро ОАО «Новая ЭРА», приступившего к разработке системы умерения качки быстроходного катера, требовалось создать конкурентоспособное устройство мирового уровня: с большим ресурсом работы (не менее 60 тыс. часов), с минимальными габаритами и весом, надежное, точное и адаптированное к компьютерному управлению. Разработчики максимально упростили конструкцию, полностью исключив редуктор из состава исполнительного привода. А надежную и точную передачу усилия на рабочие органы обеспечивает электромеханический преобразователь на базе моментного синхронного электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов (предприятие работало над ним на протяжении нескольких лет), дополненный блоками управления и фильтров. Эффективные нововведения В итоге разработчики создали чрезвычайно гибкий алгоритм управления двигателем, повысили надежность и обеспечили требуемую точность работы системы в целом. Оптимальный выбор конструкционных материалов и технических решений позволил получить коэффициент статической добротности (Kg) на уровне ~0,35Н•м/(кг• Вт), что является довольно высоким показателем для этого класса электромашин. Электронный блок управления, входящий в состав привода, обрабатывает сигналы, поступающие от датчиков электромеханического преобразователя и управляющего компьютера, обеспечивая заданный закон управления интерцепторами судна. Кроме того, блок формирует широтно-модулированные (ШИМ) сигналы, регулирующие токи в обмотках электромеханического преобразователя. Для повышения эффективности управления использован специализированный DSP процессор с фиксированной запятой. Процессор обладает: оптимизированным модулем ШИМ, включающим 2 канала, состоящих из 6 независимых (трех пар комплиментарных) ШИМ сигналов каждый; имеется возможность устанавливать полярность управляющих сигналов независимо для верхнего и нижнего ключей; входы защиты позволяют контролировать состояние различных па-раметров двигателя и, в случае необходимости, блокировать цепь управления; интегрированной флэш-памятью программ 32Кх16 бит; 8-канальным 12-разрядным АЦП (аналого-цифровым преобразователем); 32 дискретными каналами ввода/вывода; контроллерами интерфейсов CAN, SCI, SPI; JTAG-интерфейсом, позволяющим производить внутрисхемную отладку и программирование; 16 многорежимными таймерами. В блоке управления двигателем использован трехфазный инвертор на современной силовой элементной базе. Управление каждой фазой двигателя осуществляется с помощью драйвера полумоста и двух полевых транзисторов. Есть быстродействующая токовая защита от КЗ. Помехозащищенность привода обеспечивает блок фильтров, состоящий из помехоподавляющего П-фильтра, защиты от импульсных помех и токовой защиты (предохранитель). Новый привод способен на многое Комплекс аппаратуры для управления интерцепторами системы умерения качки применен при строительстве быстроходных катеров на Морском заводе «Алмаз» и «Зеленодольском судостроительном заводе». Однако базовая модель привода может стать основой для создания: двигателя электромобиля; исполнительного устройства в любых системах наведения, на пример, антеннах; систем стабилизации больших платформ и для модернизации систем умерения качки; лифтового оборудования в безредукторном исполнении; приводов двигателей надводных и подводных аппаратов; приводов высокоточных координатных станков; приводов исполнительных запорных механизмов трубопроводов; приводов низкооборотных ветроэнергетических установок и т.д. Электрические машины «Новой Эры» Электропривод интерцептора – лишь одно из направлений в создании современных электрических машин. На предприятии построен опытный образец генератора мощностью 100 кВт с постоянными магнитами, где масса электрической машины составляет 15 кг при частоте вращения 72000 об/мин. Кроме того, компания имеет возможность создать синхронный двигатель с постоянными магнитами на мощность 300 кВт для установки его на ось колесной пары в безредукторном исполнении. Такой привод будет обладать: КПД не менее 98%; отсутствием потерь на роторе, что позволит существенно упростить систему охлаждения; низким уровнем шума; отсутствием принудительной вентиляции; высокой эксплуатационной надежностью за счет герметичного исполнения; сущесьвенной меньшей массой по сравнению с традиционным двигателем (более чем в 2 раза); меньшими потерями при возврате энергии в сеть. Характеристики двигателя ДБУ-100 (двигатель безредукторный управляемый) Максимальный момент, Нм не менее 100 Максимальный потребляемый ток, А не более 50 Частота вращения, об/мин не менее 36 Ресурс,час не менее 60000 ОАО «Новая Эра» 195248, Санкт-Петербург, ул. Партизанская, 21 Тел.: (812) 224-12-91 Факс: (812) 303-89-77 neweradd@comset.net