05.09.01 "Електричні машини і апарати"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/18675
Переглянути
Документ Удосконалення вакуумних контакторів з моностабільними поляризованими електромагнітами(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Лелюк, Микола АнатолійовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 « Електричні машини й апарати» (14 – Електрична інженерія) – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2019 р. Дисертаційна робота присвячена удосконаленню вакуумних контакторів середніх напруг з моностабільними поляризованими електромагнітами зокрема щодо зменшення брязкоту головних контактів, що є однією з головних вимог для цих апаратів. Для досягнення цієї мети були поставлені задачі: – провести аналіз існуючих моделей (типів і конструкцій) вакуумних контакторів; – удосконалити математичну модель зварювання контактів під час виконання операції увімкнення вакуумного контактора; – обґрунтувати технічні рішення щодо розробки нових конструкцій бістабільних приводів, що використовують висококоерцитивні постійні магніти; – удосконалити математичну модель процесу увімкнення контактора; – розробити нові способи керування моностабільним поляризованим електромагнітом, з можливістю заміни високовартісних силових транзисторів та драйверів до них, гібридними системами; – розглянути можливість зменшення часових інтервалів між операціями увімкнення та вимкнення контактора. Об’єкт дослідження – нестаціонарні теплофізичні, електромеханічні та електромагнітні процеси в вакуумних контакторах для мереж середніх напруг. Предмет дослідження – бістабільні приводи на базі моностабільних поляризованих електромагнітів з поворотними пружинами та мікропроцесорні системи керування ними. Методи дослідження. Математичне моделювання електромагнітних, механічних та теплофізичних процесів у моностабільному поляризованому електромагніті для визначення раціональних лінійних розмірів частин магнітопроводу. Чисельне розв’язання звичайних та диференціальних рівнянь в часткових похідних проводиться в чисельних пакетах програм та програмах написаних і перевірених здобувачем, які враховують найбільш істотні взаємозв’язки між явищами. В роботі отримані такі наукові результати. У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу з удосконалення вакуумних контакторів середніх напруг з моностабільними поляризованими електромагнітами, зокрема щодо зменшення брязкоту головних контактів, що є однією з головних вимог для цих апаратів. Проведено аналіз вакуумних контакторів середніх напруг. Виявлено ряд недоліків, що стосуються як електромагнітів, так і систем керування ними. Запропоновано і реалізовано концепцію контакторів з бістабільними приводами на базі моностабільних поляризованих електромагнітів з поворотними пружинами, що використовують висококоерцитивні постійні магніти. Встановлено співвідношення між характеристиками моностабільного поляризованого електромагніта та характеристиками поворотної та контактних пружин, при яких забезпечуються вимоги до вакуумних переривників щодо швидкості руху та кількості відскоків контактів. Удосконалено математичну модель зварювання контактів при їх брязкоті. Визначено максимальне значення величини можливої сили зварювання контактів під час виконання операції увімкнення контактора. Удосконалено математичну модель процесу увімкнення контактора та проведено розрахунки динамічних характеристик електромагніта. На основі проведених розрахунків обрано раціональні параметри котушки електромагніта та ємності електролітичного конденсатора при яких буде забезпечено надійне спрацьовування контактора та виконані вимоги виробників вакуумних переривників відносно тривалості брязкоту контактів та швидкості їх замикання. Проведено експериментальні дослідження кількості та тривалості відскоків головних контактів вакуумного контактора при виконанні операції увімкнення. Встановлено, що новий контактор повністю відповідає вимогам виробників вакуумних переривників відносно тривалості та кількості відскоків, швидкості руху контактів при виконанні операцій увімкнення та вимкнення. Запропоновано і реалізовано концепцію мікропроцесорної гібридної системи керування моностабільними поляризованими електромагнітами на основі використання інтерфейсного реле з двома перемикаючими контактними групами та одного силового транзистора. Розроблено алгоритм роботи мікропроцесорної гібридної системи керування моностабільним поляризованим електромагнітом та методику експериментального визначення часових інтервалів між моментами комутації транзистора, керуючого обмоткою реле, і силового транзистора. Встановлено мінімальний інтервал між моментами комутації інтерфейсного реле та IGBT транзистора, яке дозволяє забезпечити координацію їх роботи. Розроблено дослідний зразок нового універсального вакуумного контактора з мікропроцесорною системою керування та гібридною комутацією кола живлення обмотки моностабільного поляризованого електромагніта. Керування контактором може відбуватися в двох режимах роботи, виконуючи функції як звичайного моностабільного контактора, так і контактора з механічною защіпкою, що робить його універсальним. Розроблені імітатори полюсів з вакуумними переривниками, які повністю відтворюють характеристики реальних переривників, імітуючи завдяки встановленим на них пружинах вплив на механічні характеристики вакууму та сильфонів, дозволяють проводити випробування на механічну зносостійкість без високовартісних вакуумних переривників. Встановлено, що робота мікропроцесорної гібридної системи керування по датчику положення зменшується загальний час увімкнення та вимкнення контактора. Матеріали дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі на кафедрі електричних апаратів НТУ "ХПІ" в дисциплінах спеціальності "141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" (спеціалізація "141.07 Електричні апарати"), курсовому та дипломному проектуванні та науково-дослідних роботах. Дисертаційна робота виконана на кафедрі електричних апаратів в рамках ініціативної науково-дослідної роботи Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" К3301 "Удосконалення вакуумних комутаційних апаратів" (ДР №0119U002552), де здобувач був виконавцем окремих розділів. Договір з ТОВ "АВМ Ампер", м. Кременчук, про науково-технічне співробітництво та наукове консультування за темою "Удосконалення вакуумних комутаційних апаратів" (№ 33/227-2019), де здобувач був виконавцем окремих розділів.Документ Удосконалення вакуумних контакторів з моностабільними поляризованими електромагнітами(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Лелюк, Микола АнатолійовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 – електричні машини й апарати» – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2019 р. Дисертаційна робота присвячена удосконаленню вакуумних контакторів середніх напруг з моностабільними поляризованими електромагнітами зокрема щодо зменшення брязкоту головних контактів, що є однією з головних вимог для цих апаратів. Запропоновано і реалізовано концепцію контакторів з бістабільними приводами на базі моностабільних поляризованих електромагнітів з поворотними пружинами. Удосконалено математичну модель зварювання контактів при їх брязкоті. Удосконалено математичну модель процесу увімкнення контактора та проведено розрахунки динамічних характеристик електромагніта. Проведено експериментальні дослідження моностабільного поляризованого електромагніта. Запропоновано і реалізовано концепцію мікропроцесорної гібридної системи керування моностабільними поляризованими електромагнітами на основі використання інтерфейсного реле з двома перемикаючими контактними групами та одного силового транзистора. Розроблено алгоритм роботи мікропроцесорної гібридної системи керування та встановлено мінімальний інтервал між моментами комутації інтерфейсного реле та IGBT транзистора. Розроблено дослідний зразок нового універсального вакуумного контактора. Встановлено, що спрацьовування контактора по датчику положення зменшується загальний час увімкнення та вимкнення контактора.