Новости Электротехники 1(115) 2019





<  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






Очередной номер | Архив | Вопрос-Ответ | Гостевая книга
Подписка | О журнале | Нормы. Стандарты | Проекты. Методики | Форум | Выставки
Тендеры | Книги, CD, сайты | Исследования рынка | Приложение Вопрос-Ответ | Карта сайта




Rambler's Top100 Rambler's Top100

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Segmenta Media создание и поддержка сайта 2001-2019