Математическое моделирование вентильного двигателя

Представлена магистерская работа на тему “Математическое моделирование вентильного двигателя”. В работе проведен электромагнитный расчёт, который необходим для создания алгоритма математического моделирования вентильного двигателя. Так же проведено моделирование магнита ротора двигателя в среде Elcut. Создана имитационная модель вентильного двигателя в среде Matlab.

Введение………………………………………………………………………….9

Глава 1. Обзор вентильного двигателя………………………………………11

Глава 2. Математическое моделирование вентильного двигателя…………..19

1. Алгоритм математического моделирования вентильного двигателя…20
2. Электромагнитный расчёт вентильного двигателя……………………23

Глава 3. Моделирование магнита вентильного двигателя………………….54

Глава 4. Имитационное моделирование вентильного двигателя…………..63

Глава 5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение………………………………………………………………71

Глава 6. Социальная ответственность…………………………………………82

Заключение………………………………………………………………………99

Список литературы……………………………………………………………..101

Приложение А…………………………………………………………………..105

В магистерской работе основные исследования были направлены на
исследования вентильного двигателя мощностью 13 кВт. Был проведен
анализ литературы по тематике исследования.
Произведен электромагнитный расчёт. Сделано проектирование
магнита ротора в среде Elcut.Разработана имитационная модель,
позволяющая исследовать рассчитанный вентильный двигатель в среде
Matlab.
Математическое моделирование вентильного двигателя охватывает
основные разделы электромагнитного расчёта, такие как выбор основных
параметров, магнитов, ротора, статора и расчёт магнитной цепи. Так же
произведен электромагнитный расчет, в котором определены геометрические
размеры магнитов из сплава неодим-железо-бор, ширина магнита составила
53 мм, длина 135 мм, высота 8,6 мм. Рассчитаны и построены рабочие
характеристики, определены энергетические показатели, коэффициент
полезного действия составил   0,937 и коэффициент мощности cos   0,906 .
Разработан алгоритм математического моделирования вентильного
двигателя.
Примоделирование магнита в среде Elcut, получившиеся значения
индукции можно использовать при проверке готовых образцов. Это
подтверждается выполненным сравнением экспериментальных данных с
данными полученными в ходе моделирования этого магнита в программе
Elcut. Магниты состава «неодим-железо-бор» вполне способны создавать
индукцию в зазоре порядка 0,8 Тл, то есть на уровне асинхронных машин,
причем основные электромагнитные потери в таком роторе отсутствуют.
При имитационном моделированиивентильного двигателя в среде
MatLabможно исследовать рабочие характеристики двигателя до
производства, на этапе проектирования. Такое моделирование копирует
качество и характеристики реальных систем. Электромеханические
характеристики двигателя соответствуют традиционным машинам
постоянного тока с магнитоэлектрическим или независимым возбуждением,
потому системы управления вентильным двигателем и строятся по
классическому принципу подчиненного регулирования координат привода
постоянного тока с контурами частоты вращения ротора и тока статора.
В экономической части была произведена калькуляция себестоимости
двигателя, установлена его цена и рентабельность, построен график
безубыточности, определена критическая программа выпуска. Критическая
программа выпуска составила 6289 шт, коэффициент финансовой
устойчивости kФУ  21% . Рассчитаны различные виды затрат,
проанализирован бюджет затрат на научно-исследовательскую работу, по
итогам всего проекта хотелось бы отметить, что данный проект является
весьма стабильным и устойчивым, имеет минимальное количество угроз.
В разделе безопасности и экологичности проекта были затронуты
вопросы анализа опасных и вредных факторов, техники безопасности,
производственной санитарии, а также вопросы охраны окружающей среды.
Рассмотрены различные вредные факторы, влияющие на работу
проектировщика.

1. Осин И. Л., Колесников В. П., Юферов Ф. М. Синхронные
микродвигатели с постоянными магнитами. — М. : Энергия, 2015. — 231 с.
2. Балагуров В. А., Галтеев Ф. Ф., Ларионов А. Н. Электрические
машины с постоянными магнитами . — М. ; Л. : Энергия, 2013. — 480 с.
3. Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины.— М. : Высшая
школа, 2014. — 255 с.
4. Копылов И. П.,. Клоков Б. К, Морозкин В. П., Токарев Б. Ф.
Проектирование электрических машин: учебник для вузов. Под ред. И. П.
Копылова. — М. : Высшая школа, 2012. — 767 с.
5. Сергеев П. С., Виноградов Н. В., Горяинов Ф. А. Проектирование
электрических машин.— М. : Энергия, 1970. — 632 с.
6.Вольдек А. И. Электрические машины. — Л. : Энергия, 1974. — 823
с.
7. ГОСТ Р 52956-2008 Материалы магнитотвердые спеченные на
основе сплава неодим-железо-бор. Классификация. Основные параметры.
Стандартинформ 2014.-7с.
8. Овчинников И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на
их основе (малая и средняя мощность). — СПб. : Корона-Век, 2006. — 333 с.
9.Кацман М. М. Электрический привод. — М. : Академия, 2005. — 384
с.
10. http://www.kamkabel.ru/
11. http://www.kubtrade.ru/
12. Мушников В.С., Победоносцев В.Е., Фетисов И.Н. Расчет величины
сопротивления защитного заземления. Методические указания. ГОУ ВПО
УГТУ−УПИ, 2009
13. Корсакова В. С., Замятина В. К. Сборка и монтаж изделий
машиностроения. Справочник — М. : Машиностроение, 2014.
14. Мягков В. Д.,. Палей М. А,. Романов А. Б,. Брагинский В. А.
Допуски и посадки. Справочник: В 2-х частях — Л. : Машиностроение, 1982.
— 543 с.
15. Охрана окружающей среды : учебное пособие / Под ред. С. В.
Белова. — М. : Высшая школа, 1991. — 318 с.
16. Охрана труда : учебник для вузов / Под ред. Б. А. Князевского. —
М. : Высшая школа, 1972. — 332 с.
17. Ильин А. И. Экономика предприятия: учебное пособие для вузов.
Новое знание, 2013. — 698 с.
18. Белов С.В. Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. Безопасность
жизнедеятельности. – М.: Высшая школа, 2007. – 616 с.
19.СанПиН2.2.1/2.1.1.1278-03.Гигиеническиетребованияк
естественному, искусственному и совмещённому освещению жилых и
общественных зданий. Утв. главным государственным санитарным врачом
РФ от 6 апреля 2003 г.
20.СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Утв.
постановлением Минстроя РФ от 2 августа 1995 г. N 18-78.
21.СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений. Утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора
России от 1 октября 1996 г., N 21.
22.ГОСТ12.1.005-88ССБТ.Общиесанитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны. Изд-во стандартов, М. – 1988.
23.СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. Минздрав
России, Москва. – 1996.
24.ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.
Изд-во стандартов, М. – 1983.
25.ГОСТ 12.1.045-84. Система стандартов безопасности труда.
Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и
требования к проведению контроля. Изд-во стандартов, М. – 1984.
26.СанПиН2.2.2/2.4.1340-03.Гигиеническиетребованияк
персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.
Минздрав России, М. – 2003.
27.Новиков С.Г., Маслова Т.Н., Копылова Л.Н. Безопасность
жизнедеятельности. Учебно-методический комплекс. Электронный учебник.
28.ГОСТ 12.1.002-84. Электрические поля промышленной частоты.
Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на
рабочих местах. Изд-во стандартов, М. – 1984.
29.ГОСТ 12.1.006-84. Система стандартов безопасности труда.
Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах
и требования к проведению контроля. Изд-во стандартов, М. – 1984.
30.СанПиН2.2.4.1191-03.Электромагнитныеполяв
производственных условиях. Минздрав России, М. – 2003.
31.Правила устройств электроустановок. 6-е и 7-е изд. М.:
Энергоатомиздат, 2003. – 640 с.
32.Дашковский А.Г. Расчет устройства защитного заземления.
Методическиеуказанияквыполнениюсамостоятельнойработыпо
дисциплине «Электробезопасность» для студентов всех специальностей
ЭЛТИ. Томск, изд. ТПУ, 2010. – 8 с.
33.Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.
Государственная противопожарная служба, Москва. – 2003.
34.Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 02.07.2013)
«Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
35.Федеральный закон от 21.12.1994 N 69-ФЗ (ред. от 12.03.2014) «О
пожарной безопасности».
36.Постановление Администрации города Томска «Об организации
сбора, вывоза, утилизации и переработки бытовых и промышленных отходов
на территории муниципального образования «Город Томск» от 11 ноября
2009 года № 1110.
37.Постановление Правительства РФ от 03.09.2010 N 681 (ред. от
01.10.2013) «Об утверждении Правил обращения с отходами производства и
потребления в части осветительных устройств, электрических ламп,
ненадлежащиесбор,накопление,использование,обезвреживание,
транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда
жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей
среде».
38.Федеральный закон от 24.07.1998 № 125-ФЗ «Об обязательном
социальном страховании от несчастных случаев на производстве и
профессиональных заболеваний».
39.Трудовой кодекс Российской Федерации. Официальный текст. –
М.: Пропаганда: Омега-Л, 2002. – 176 с.: ил. – (Российская правовая
библиотека).