×
13.01.2017
217.015.922c

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОХОЖДЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ЭНЕРГИИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к электротехнике, а именно к высокоскоростным электромеханическим преобразователям энергии на гибридных магнитных подшипниках. Определяют скорость вращения ротора электромеханического преобразователя энергии, измеряют напряжения на обмотках статора, сравнивают со значениями, заложенными в программу блока управления электромагнитными подшипниками, и при приближении к значению напряжения, соответствующему диапазону критической частоты вращения ротора, импульсно повышают ток на обмотках электромагнитных подшипников, смещая диапазон критических частот для данного ротора. При прохождении зоны критических частот, заложенных в программе блока управления электромагнитными подшипниками, ток на обмотках электромагнитных подшипников возвращают к номинальному значению, возвращая жесткость гибридных магнитных подшипников к номинальным значениям. Технический результат состоит в повышении точности автоматического регулирования жесткости гибридного магнитного подшипника в зоне критической скорости вращения ротора при максимальной надежности конструкции высокоскоростного электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано при проектировании высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии для автономных систем электроснабжения.

Известен способ прохождения критических частот турбин, работающих в режиме закритической скорости [патент RU 2185515 C1, F01D 019/00, 20.11.2000], по которому прохождение критических частот вращения достигается тем, что производят оценку состояния упругости системы ротор-фундамент путем определения величины коэффициента упругости путем соотношения частот вращения ротора к началу критической частоты и к концу критической частоты, а затем корректируют его до определенного значения.

Недостатком данного аналога являются ограниченные функциональные возможности способа, обусловленные тем, что оценка критической частоты проводится во время проектирования ротора и не предлагается самого метода устранения критической частоты.

Известен способ прохождения критических частот вращения роторов [http://engine.aviaport.ru/issues/91/pics/pg14.pdf, 26.10.2015 г.], по которому прохождение критических частот вращения ротора происходит с помощью применения новой конструкции опоры, обеспечивающей регулирование жесткости опоры в зависимости от частоты вращения ротора. В данной конструкции опоры предлагается устанавливать упругий элемент между валом ротора и внутренним кольцом подшипника. Прохождение критических частот вращения ротора происходит за счет упругой деформации втулки в осевом направлении.

Недостатком данного способа является сложность его технической реализации, невысокая надежность и ограниченные функциональные возможности управления жесткостью опоры в процессе работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому относится способ прохождения критических частот за счет управления жесткостью магнитных подшипников [http://www.kpi.kharkov.ua/archive/Наукова_перiодика/vestnik/Динамика%20и%20прочность%20машин/2008/47/Магнитные%20подшипники%20как%20упруго-демпферные%20опоры%20роторов%20c%20управляемой%20жесткостью.pdf, 26.10.2015 г.], по которому прохождение критических частот вращения происходит за счет управления жесткостью магнитного подшипника. Изменение жесткости магнитного подшипника происходит посредством определения отклонения ротора путем измерения величины напряженности магнитного поля в зазоре магнитного подшипника на постоянных магнитах с помощью датчика Холла в микросхемном исполнении с элементами усиления и стабилизации.

Недостатком данного способа является невысокая надежность ввиду сложности управления и погрешности за счет применения датчика Холла.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности способа прохождения критических частот вращения и выведение на номинальную частоту вращения высокоскоростного электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках.

Техническим результатом является повышение точности автоматического регулирования жесткости гибридного магнитного подшипника в зоне критической скорости вращения ротора при максимальной надежности конструкции высокоскоростного электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках.

Поставленная задача решается, а указанный технический результат в способе прохождения критических частот путем управления жесткостью магнитных подшипников достигается тем, что согласно изобретению в режиме измерения скорости ротора электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках, состоящих из магнитных подшипников на постоянных магнитах и электромагнитных подшипников, посредством блока управления электромагнитными подшипниками измеряют значение напряжения на обмотках статора, сравнивают со значениями, заложенными в программу блока управления, при которых появляются критические частоты вращения ротора, и при приближении к значению напряжения, соответствующему диапазону критической частоты вращения ротора, что составляет ±10% от критической частоты, блоком управления электромагнитными подшипниками импульсно повышают ток на обмотках электромагнитных подшипников, тем самым мгновенно изменяют жесткость гибридных магнитных подшипников, смещая диапазон критических частот для данного ротора, причем при прохождении зоны критических частот, заложенных в программе блока управления электромагнитными подшипниками, ток на обмотках электромагнитных подшипников возвращают к номинальному значению, возвращая жесткость гибридных магнитных подшипников к номинальным значениям.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 изображен продольный разрез магнитоэлектрического генератора на гибридных магнитных подшипниках. На фигуре 2 изображена зависимость жесткости гибридных магнитных подшипников от напряжения на обмотках статора.

Пример конкретной реализации способа

Способ прохождения критических частот в высокоскоростном электромеханическом преобразователе энергии на гибридных магнитных подшипниках представлен на магнитоэлектрическом генераторе мощностью 100 кВт и номинальной частотой вращения 60000 об/мин, вырабатывающий линейное напряжение 200 В. Электромеханический преобразователь энергии содержит ротор (фиг. 1), состоящий из вала 1, с установленными на него высококоэрцитивными постоянными магнитами 2, статор 3 с обмоткой 4, гибридные магнитные подшипники, состоящие из магнитных подшипников на постоянных магнитах 5 и электромагнитных подшипников 6, блок управления электромагнитными подшипниками 7, подключенный к выходным концам обмотки 4 статора 3. Первая критическая скорость вращения для ротора данного магнитоэлектрического генератора составляет 39000 об/мин, а вторая критическая скорость составляет 73000 об/мин, при номинальной жесткости магнитных подшипников (фиг. 2) в 66666666,6 Н/м 8, следовательно, для выведения данного генератора на номинальные обороты требуется преодолеть первую критическую скорость вращения изменением жесткости магнитных подшипников. Жесткость электромагнитных подшипников зависит от тока, подаваемого блоком управления электромагнитными подшипниками 7. В режиме изменения скорости ротора магнитоэлектрического генератора на гибридных магнитных подшипниках блок управления электромагнитными подшипниками 7 измеряет значение напряжения на обмотках 4 статора 3, которое зависит от частоты вращения ротора, сравнивая со значениями, заложенными в программу блока управления, при которых появляются критические частоты вращения ротора. Так, при номинальной скорости вращения ротора (таблицы 1) в 60000 об/мин на обмотках статора будет 200 В, а при первой критической скорости вращения в 39000 об/мин на обмотках ротора будет 130 В.

Жесткость гибридных магнитных подшипников автоматически изменяется блоком управления электромагнитными подшипниками 7 при значениях напряжения, соответствующим диапазонам критических частот вращения ротора, это ±10% от критических частот, до появления резонансных колебаний ротора. Так, при напряжении на обмотках от 117 до 143 В блок управления электромагнитными подшипниками 7 импульсно увеличит ток на обмотках электромагнитных подшипников 6, тем самым увеличив жесткость магнитных подшипников до 83333333,3 Н/м 9, а при данной жесткости магнитных подшипников критическая частота составляет 46500 об/мин. При увеличении напряжения на обмотках 4 статора 3 выше 143 В блок управления электромагнитными подшипниками возвращает первоначальный ток на электромагнитных подшипниках 6, возвращая первоначальную жесткость магнитных подшипников до 66666666,6 Н/м 8. При торможении ротора изменение жесткости происходит также в зависимости от напряжения на обмотках статора 4. При работе данного магнитоэлектрического генератора в двигательном режиме разгон и торможение ротора происходят аналогично.

Таким образом, достигается расширение функциональных возможностей и повышение надежности способа прохождения критических частот вращения и выведение на номинальную частоту вращения высокоскоростного электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках.

Итак, заявленное изобретение позволяет повысить точность автоматического регулирования жесткости гибридного магнитного подшипника в зоне критической скорости вращения ротора при максимальной надежности конструкции высокоскоростного электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках.

Способ прохождения критических частот путем управления жесткостью магнитных подшипников, отличающийся тем, что в режиме измерения скорости ротора электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках, состоящих из магнитных подшипников на постоянных магнитах и электромагнитных подшипников, посредством блока управления электромагнитными подшипниками измеряют значение напряжения на обмотках статора, сравнивают со значениями, заложенными в программу блока управления, при которых появляются критические частоты вращения ротора, и при приближении к значению напряжения, соответствующему диапазону критической частоты вращения ротора, что составляет ±10% от критической частоты, блоком управления электромагнитными подшипниками импульсно повышают ток на обмотках электромагнитных подшипников, тем самым мгновенно изменяют жесткость гибридных магнитных подшипников, смещая диапазон критических частот для данного ротора, причем при прохождении зоны критических частот, заложенных в программе блока управления электромагнитными подшипниками, ток на обмотках электромагнитных подшипников возвращают к номинальному значению, возвращая жесткость гибридных магнитных подшипников к номинальным значениям.
СПОСОБ ПРОХОЖДЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ЭНЕРГИИ
СПОСОБ ПРОХОЖДЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ЭНЕРГИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 81-90 из 107.
25.08.2017
№217.015.aae0

Способ калибровки инклинометрических систем

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения калибровочных операций инклинометрических систем с трехкомпонентными феррозондовыми и акселерометрическими датчиками. Технический результат – уменьшение погрешности измерений инклинометрических систем. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611567
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ae97

Электромагнитная машина ударного действия

Изобретение относится к электромагнитной машине ударного действия. Электромагнитная машина ударного действия содержит корпус, на котором закреплен электромагнит с магнитопроводом, рейку, выполненную с возможностью вращения на оси, закрепленной в боковой стенке корпуса, и шток, выполненный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612865
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.af10

Способ определения комплекса угловых параметров пространственной ориентации бурового инструмента

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин, в частности к определению угловых параметров пространственной ориентации бурового инструмента (азимута, зенитного угла и угла установки отклонителя в апсидальной плоскости). Технический результат: уменьшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610957
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.afae

Способ ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титанового сплава, и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик изделий. Способ ионного азотирования титановых сплавов в газовой смеси азот-аргон с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611003
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.b5d7

Способ получения комбинированной формы для отливки сложных заготовок из титановых сплавов

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, имеющих пространственно-сложные отверстия, из титановых сплавов. Механическим путем изготавливают основную графитовую форму, затем изготавливают пространственно сложный фрагмент формы путем нанесения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614480
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.bbae

Способ защиты интерметаллидного сплава от высокотемпературного окисления

Изобретение относится к химической обработке поверхности конструкционных сплавов, а именно к защите интерметаллидных сплавов на основе алюминидов титана от высокотемпературного окисления, и может быть использовано для защиты лопаток турбины или компрессора, работающих при температурах до 800°C....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615963
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.c420

Измеритель температуры газа газотурбинного двигателя

Использование - в системах измерения температуры газа газотурбинных двигателей (ГТД). Техническим результатом является повышение точности измерителя температуры газа ГТД на переходных режимах. Сущность изобретения: измеритель температуры газа газотурбинного двигателя дополнительно содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617221
Дата охранного документа: 24.04.2017
25.08.2017
№217.015.c6fb

Способ контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области двигателестроения. Технический результат: обеспечение надежного обнаружения вибрационного горения для предотвращения нерасчетной работы и поломки двигателя. Регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения производят датчиком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618774
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.c868

Электромагнитная машина вибрационного действия для ручного инструмента

Изобретение относится к электротехнике, к ручным инструментам, предназначенным для чеканки при изготовлении картин на металле и ювелирных изделий. Технический результат состоит в повышении точности позиционирования ручного инструмента. В электромагнитной машине вибрационного действия для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619075
Дата охранного документа: 11.05.2017
26.08.2017
№217.015.d38a

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621435
Дата охранного документа: 06.06.2017
Показаны записи 81-90 из 145.
25.08.2017
№217.015.bbae

Способ защиты интерметаллидного сплава от высокотемпературного окисления

Изобретение относится к химической обработке поверхности конструкционных сплавов, а именно к защите интерметаллидных сплавов на основе алюминидов титана от высокотемпературного окисления, и может быть использовано для защиты лопаток турбины или компрессора, работающих при температурах до 800°C....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615963
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.c420

Измеритель температуры газа газотурбинного двигателя

Использование - в системах измерения температуры газа газотурбинных двигателей (ГТД). Техническим результатом является повышение точности измерителя температуры газа ГТД на переходных режимах. Сущность изобретения: измеритель температуры газа газотурбинного двигателя дополнительно содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617221
Дата охранного документа: 24.04.2017
25.08.2017
№217.015.c6fb

Способ контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области двигателестроения. Технический результат: обеспечение надежного обнаружения вибрационного горения для предотвращения нерасчетной работы и поломки двигателя. Регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения производят датчиком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618774
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.c868

Электромагнитная машина вибрационного действия для ручного инструмента

Изобретение относится к электротехнике, к ручным инструментам, предназначенным для чеканки при изготовлении картин на металле и ювелирных изделий. Технический результат состоит в повышении точности позиционирования ручного инструмента. В электромагнитной машине вибрационного действия для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619075
Дата охранного документа: 11.05.2017
26.08.2017
№217.015.d38a

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621435
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d54c

Электродинамический тормоз

Использование: относится к электрическим машинам и может быть использовано в стыковочных узлах авиакосмической техники. Технический результат состоит в повышении надежности системы измерения и управления и силовой системы, а также снижении массогабаритных показателей элементов за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623103
Дата охранного документа: 22.06.2017
26.08.2017
№217.015.d600

Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата

Изобретение относится к электротехнике и может применяться для создания генераторов на космических аппаратах, в которых солнечная тепловая энергия преобразуется в электрическую. Технический результат заключается в снижении удельной массы теплового генератора, обеспечении выработки электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622907
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.d641

Осадительный электрод электрофильтра (варианты)

Группа изобретений относится к электрической очистке газов от взвешенных частиц в различных отраслях промышленности. Устройство по первому варианту содержит отдельные элементы, выполненные в виде полых барабанов, закрепленных на изоляторах и оси, имеющей на обоих концах резьбу, для стыковки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622953
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.e141

Способ азотирования титановых сплавов в тлеющем разряде

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титанового сплава и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик изделий. Способ азотирования изделий из титановых сплавов в тлеющем разряде включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625518
Дата охранного документа: 14.07.2017
26.08.2017
№217.015.e1c6

Способ низкотемпературного ионного азотирования стальных изделий в магнитном поле

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для обработки широкого ассортимента деталей машин и инструмента, изготовленных из стали. Способ низкотемпературного ионного азотирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625864
Дата охранного документа: 19.07.2017
+ добавить свой РИД