Математическое моделирование устройств генерирования тепловой энергии на основе электромеханического преобразователя с разделенными нагревательными элементами
Диссертация
Методы исследований. Исследования проводились с использованием теории обобщенного электромеханического преобразователя энергии /45, 88/, теплофизики /11, 36, 49, 86, 96/, методов исследования оболочек /10, 65/, физического моделирования /41, 47−48/, современных методов экспериментальных исследований /19, 32, 66, 95/. Основными математическими средствами служат теория дифференциальных уравнений… Читать ещё >
Содержание
- ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
- ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
- 1. 1. Классификация устройств генерирования тепловой энергии, методы расчета и состояние вопроса их математического моделирования
- 1. 2. Анализ современного состояния устройств трансформаторного типа и их математических моделей
- 1. 3. Описание нового класса устройств ЭМПРЭ
- 1. 4. Состояние проблемы моделирования теплогенерирующих устройств
- 1. 5. Основы математической теории теплогенерирующих устройств
- 1. 6. Выводы. Постановка задачи
- ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ, МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭМПРЭ
- 2. 1. Математическая модель для расчета электромагнитных параметров ЭМПРЭ
- 2. 2. Математическая модель расчета тепловых параметров ЭМПРЭ
- 2. 2. 1. Определение тепловой мощности ЭМПРЭ
- 2. 2. 2. Определение температуры неподвижного теплогенерирующего элемента ЭМПРЭ
- 2. 3. Математическая модель для расчета механических нагрузок НТГЭ
- 2. 4. Выводы
- ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЭМПРЭ
- 3. 1. Численное моделирование электромагнитных и тепловых процессов ЭМПРЭ
- 3. 1. 1. Методика численного моделирования магнитного поля в воздушном зазоре ЭМПРЭ
- 3. 1. 2. Методика численного моделирования электромагнитных и тепловых процессов ЭМПРЭ
- 3. 2. Численное моделирование перемещений и напряжений в НТГЭ при температурных нагрузках
- 3. 3. Расчет температуры НТГЭ
- 3. 4. Выводы
- 3. 1. Численное моделирование электромагнитных и тепловых процессов ЭМПРЭ
- ГЛАВА 4. ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭМПРЭ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
- 4. 1. Разработка структурной схемы стенда автоматизированных испытаний ЭМПРЭ
- 4. 2. Разработка методов определения электромагнитных параметров
- 4. 3. Измерение температуры элементов ЭМПРЭ и нагреваемой среды
- 4. 4. Измерение механических параметров ЭМПРЭ
- 4. 5. Автоматизация испытаний ЭМПРЭ
- 4. 6. Экспериментальное исследование параметров ЭМПРЭ и сравнение их с расчетными
- 4. 7. Выводы
Список литературы
- Агеев, В.Д. Исследование потерь мощности в экранах экранированных асинхронных двигателей // Электричество. 1974. — № 12. -С. 63−65.
- Агошков, В.И. Методы решения задач математической физики / В. И. Агошков, П. Б. Дубовский, В.П. Шутяев- под ред. Г. И. Марчука: учеб. пособие. М.: Физматлит, 2002. — 320 с.
- Андриевский, Б.Р. Управление мехатронными вибрационными установками / Б. Р. Андриевский, И. И. Блехман, Ю. А. Борцов, В. А. Коноплев, Б. П. Лавров, В. М. Шестаков, О. П. Томчина, Н. Д. Поляхов, С. В. Гаврилов, А. Л. Фрадков. СПб.: Наука, 2001. — 278 с.
- А.с. 1 811 038 СССР, МКИ Н 05 В 6/10. Индукционный нагреватель жидкой среды /А.В. Янченко, В. М. Кузьмин, А. В. Пяталов, Ю. М. Гуревич (СССР).-№ 4 861 336/07-заявл. 12.06.90- опубл. 23.04.93. Бюл. № 15. 4 с.
- Афанасьев, А.А. Математическая модель ветроэлектромеханического нагревателя воды с постоянными магнитами / А. А. Афанасьев, А. Г. Бабак, А. В. Николаев // Электричество. 2006. — № 3. — С. 30−34.
- Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н. С. Бахвалов, Н. П. Жидков, Г. М. Кобельков. -М.: Наука, 1987. 600 с.
- Бахтина, Н.А. Состояние производства и тенденция развития бытовых электроводонагревателей в высокоразвитых капиталистических странах // Электротехническая промышленность. Бытовая электротехника. 1975. -вып. 5 (30). — С. 2.
- Березин, И.С. Методы вычислений / Березин, И.С., Жидков Н. П. М.: ГИФМЛ, 1960.-620 с.
- Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле: учебник для студентов вузов. М.: Высш. шк., 1978. — 232 с.
- Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. М.: Машиностроение, 1979. — 702 с.
- Борисенко, А. И Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах
- А.И. Борисенко, В. Г. Данько, А. И. Яковлев. М.: Энергия, 1974. — 560 с.
- Борцов, Ю.А. Робастные регуляторы систем возбуждения мощных синхронных генераторов. / Ю. А. Борцов, А. А. Бурмистров, А. Г. Логинов, Н. Д. Поляхов, И. А. Приходько, В. А. Хлямков // Электричество, № 7, 2003.
- Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов./ И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.-544 с.
- Варшавский, А.С. Бытовые нагревательные приборы (конструкция, расчёты, испытания) / А. С. Варшавский и др. М.: Энергоиздат, 1981. -328 с.
- Веников, В.А. Теория подобия и моделирование применительно к задачам электроэнергетики. М.: Высш. шк., 1966. — 488 с.
- Ганн, М.Б. Использование аккумулирующих электронагревателей для нагрева воды в быту / М. Б. Ган, В. М. Староверова // Научные труды АКХ им. К. Д. Памфилова. 1968 — № 47 -С. 14−17.
- Гольдберг, О.Д. Автоматизация контроля параметров и диагностика асинхронных двигателей / О. Д. Гольдберг, И. М. Абдуллаев, А. Н. Абиев. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 158 с.
- Гольцман, Д.А., Бончковская Л. В. Применение электроэнергии для горячего водоснабжения и отопления жилых зданий //Водоснабжение и санитарная техника. 1976. — № 1.- С.30−33.
- ГОСТ 8.401−80 ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1980.
- ГОСТ 17 083–87. Электротепловентиляторы бытовые. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 17 083–81. — Введ. 25.12.87. — М.: Изд-во стандартов, 1988.
- ГОСТ 14 014–91. Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1991.
- Дьяконов, В. MathCad 2001: спец. справочник. СПб.: Питер, 2002. -832 с.
- Жерве, Г. К. Промышленные испытания электрических машин. JL: Энергоатомиздат, 1984.-408 с.
- Журбин, О.В. Анализ инженерных конструкций методом конечных элементов: учеб. пособие / О. В. Журбин, С. Д. Чижиумов. Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2004. — 157 С.
- Иванов, В.В. Методы вычислений на ЭВМ. Справочное пособие. К.: Наук. думка, 1986. — 584 с.
- Иванов-Смоленский, А. В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. М.: Высш. шк., 1989. — 312 с.
- Иванов-Смоленский, А. В. Методика расчета магнитных полей: учеб. пособие / А.В. Иванов-Смоленский, В. А. Кузнецов. М.: МЭИ, 1979. -72 с.
- Борцов, Ю.А. Исследование нечетких стабилизаторов возбуждения синхронного генератора / Ю. А. Борцов, А. А. Юрганов, Н. Д. Поляхов, И. А Приходько, П.В. Соколов//Электричество, 1999, № 8.-С. 50−55.
- Казанский, В.М. Электронагрев в сфере жизнеобеспечения человека // Электронагреватели трансформаторного типа: Сб. научн. тр.-Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997-С. 9−18.
- Клесов, В.И. Анализ электромагнитного поля в теплообменнике 3-фазного электроводонагревателя./ В. И. Клесов, А. И. Ёлшин // Электронагреватели трансформаторного типа. Сб. научн. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. — С. 19−24.
- Коварский, Е. М Испытание электрических машин / Е. М. Коварский, Ю. И. Янко. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 319 с.
- Кознев, А.А. Опыт применения электродных водонагревателей в сельскохозяйсвенном производстве // Электротехническая промышленность.- 1983.- № 11.- С. 16−17.
- Коган, Ю.М. Условия и перспективы применения теплоаккумуляционных электроприборов./ Ю. М. Коган, Э. И. Эргард, В. Е. Шерстень М.- Информэлектро, 1976. 60 с.
- Кожухов, В.В. Автоматизация работы системы электроотопления // Электронагреватели трансформаторного типа. Сб. научн. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997 С. 25−28.
- Копылов, И.П. Применение вычислительных машин в инженерно-экономических расчетах (Электрические машины). М.: Высш. школа, 1980.-256 е., ил.
- Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1978. — 832 с.
- Котеленец, Н.Ф. Испытания и надежность электрических машин / Н. Ф. Котеленец, H.JI. Кузнецов. М.: Высш. шк., 1988. — 232 с.
- Котеленец, Н.Ф. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин / Н. Ф. Котеленец, Н. А. Акимова, М. В. Антонов. М.: Академия, 2003.-384 с.
- Карякин, Н.И. Краткий справочник по физике / Н. И. Карякин и др. М.: Высш. шк, 1969.-600 с.
- Кривошеий, И.А. Бытовые электронагревательные приборы и установки. -М.: МКХРСФСР, 1963.-184 с.
- Кудрявцев, Е.М. Mathcad 2000 Pro. М.: ДМК Пресс, 2001. — 576 с.
- Кузьмин, В.М. Электронагревательные устройства трансформаторного типа. Владивосток: Дальнаука, 2001. — 142 с.
- Кузьмин, В.М. Трансформаторы для устройств электронагрева: автореф. диссерт. на соиск. уч. ст. доктора техн. наук. Томск, 2002. — 34 с.
- Кузьмин, В.М. Аккумуляционный электроводонагреватель «Орель» / В. М. Кузьмин, В. А. Размыслов, А. В. Пяталов Информационный листок. № 13 488, ЦНТИ, г. Хабаровск, 1988 г.
- Курбатов, П.А. Численный расчет электромагнитных полей / П. А. Курбатов, С. А. Аринчин. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.
- Куцевалов, В.М. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами. М.: Энергия, 1966.
- Ленский, А.Р. Перспективы развития конструкций проточных электроводонагревателей //Электротехническая промышленность. Бытовая электротехника.- 1977.-Вып. 5 (42).- С. 5−7.
- Луковенко, Б.А. Ассортимент перспективных бытовых электро-водонагревательных приборов для районов Сибири и Крайнего Севера. / Б. А. Луковенко, О. Я. Проворотова // Электротехническая промышленность. Бытовая электротехника. 1982, — № 1, — С. 4−5.
- Ляшко, И.И. Методы вычислений (Численный анализ. Методы решения задач математической физики) / И. И. Ляшко, В. Л. Макаров, А. А. Скоробогатько. К.: Вища школа, 1977. — 408 с.
- МИ 1967−89 ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения. М.: ВИНИТИ, 1989.
- МИ 2301−94 ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений. М.: ВИНИТИ, 1994.
- На, Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач: пер. с англ. М.: Мир, 1982. — 296 с.
- Очков, В.Ф. MathCad 12 для студентов и инженеров. СПб.: БХВ-С.-Петербург, 2005. — 464 с.
- Пат. 2 109 413 РФ, МКИ Н 05 В 6/10, F 24 Н 3/04. Электронагревательное устройство /В.М. Кузьмин, СП. Бобровский, А. В. Сериков, Ю. М. Гуревич,
- А.В.Пяталов (Россия). № 96 107 425/09- Заявлено 16.04.96- Опубл. 20.04.98. Бюл. № 11−3 с.
- Пат. 50 741 Российская Федерация, МПК7 Н 05 В 6/10, F 25 В 29/00. Синтез системы управления электромеханическими преобразователями / Ф. Ф. Пащенко, О. С. Амосов, С. Н. Иванов (Россия). № 2 005 123 300- заявл. 21.07.2005- опубл. 20.01.2006.
- Пащенко, Ф.Ф. Синтез систем управления электромеханическими преобразователями / Ф. Ф Пащенко, О. С. Амосов, С. Н. Иванов // Датчики и системы. 2006. — № 8. — С. 18−22.
- Пискунов, Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов: учеб. пособие для втузов в 2 т. М.: Наука, 1985.
- Поклонов, С.В. Асинхронные двигатели герметичных электронасосов. -JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. 64 с.
- Привалов, С.Ф. Электробытовые устройства и приборы- Справочник домашнего мастера. СПб.: Лениздат, 1994. — 511 с.
- Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов / И. П. Копылов и др.- Под ред. И. П. Копылова. М.: Энергия, 1980. — 496 с.
- Реутов, Б.Ф. Теплоснабжение Российской Федерации. Пути выхода из кризиса: Национальный доклад. / Б. Ф. Реутов, А. Л. Наумов, В. Г. Семенов и др. -М., 2001.
- Рычков, С.П. MSC. visualNASTRAN for Windows. М.: НТ Пресс, 2004. -552 е., ил.
- Самарский, А. А Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. М.: Наука. Физматлит, 1997.-320 с.
- Свидетельство РФ № 3674 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10, F 24 Н 3/04. Электронагреватель / С. Н. Иванов, В. М. Кузьмин, (Россия). № 95 115 749/20- заявл. 11.09.95- опубл. 16.02.97. Бюл. № 2.-1 с.
- Свидетельство РФ № 9114 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10. Электронагреватель /С.Н. Иванов, В. М. Кузьмин, Н. Н. Мельникова (Россия). № 97 121 536/20- заявл. 23.12.97- опубл. 16.01.99. Бюл. № 1. -2 с.
- Свидетельство РФ № 5482 на полезную модель, МКИ Н 05 В 3/00. Электронагреватель /С.Н. Иванов, В. М. Кузьмин (Россия). -№ 96 115 617/20- заявл. 26.07.96- опубл. 16.11.97. Бюл. 11
- Свидетельство РФ № 7266 на полезную модель, МКИ Н 05 В 3/06. Электронагреватель /С.Н. Иванов, А. А. Скрипилев (Россия). -№ 96 115 616/20- заявл. 26.07.96- опубл. 16.07.98. Бюл.7
- Свидетельство РФ № 12 316 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10. Регулируемый электронагреватель /С.Н. Иванов, Н. Н. Случанинов (Россия). -№ 99 112 771/20- заявл. 11.06.99- опубл. 16.12.99. Бюл.12
- Свидетельство РФ № 12 638 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10, F 24 Н 3/04 Электронагреватель /С.Н. Иванов, Н. Н. Случанинов, Н. А. Каныгина (Россия). -№ 99 111 971/20- заявл. 03.06.99- опубл. 20.01.2000. Бюл.2
- Свидетельство РФ № 25 669 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10, F 25 В 29/00. Электронагреватель /В.В. Смирнов, С. А. Скоморовский, Н. Н. Случанинов, С. Н. Иванов (Россия). № 2 002 106 022/20- Заявлено 14.03.2002- Опубл. 10.10.2002. Бюл. № 28. — 1 с.
- Свидетельство РФ № 39 033 на полезную модель, МКИ Н 05 В 6/10, F 24 Н 3/04. Центробежный электромеханический преобразователь /В.М. Кузьмин, Т. Г. Голубева, С. Н. Иванов (Россия). № 2 003 135 911/20- Заявлено 11.12.2003- Опубл. 10.07.2004. Бюл. № 19. — 1 с.
- Сипайлов, Г. А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах / Г. А. Сипайлов, Д. И. Санников, В. А. Жадан. -М.: Высш. шк., 1989.-239 с.
- Соловьев, В.А. Управление тепловыми и энергетическими процессами на основе нечеткой логики. Владивосток.: Дальнаука, 2003. — 181 с.
- Бертинов, А.И. Специальные электрические машины / А. И. Бертинов и др.- под ред. А. И. Бертинова. М., Энергоиздат, 1982. — 552 с.
- Копылова, И.П. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. / Под общ. Ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 456 с.
- Турчак, Л.И. Основы численных методов. М.: Наука, 1987. — 320 с.
- Федоров, В.Л. Тепловая модель асинхронного двигателя / В. Л. Федоров,
- A.И. Лыченков, Ю.А. Бурьян- Омск. гос. техн. ун-т. Омск., 2004. — 59 с. — Деп. в ВИНИТИ 09.12.2004., № 1968.
- Хайкин, С.Э. Словарь радиолюбителя. Л.: Гос. энергетическое изд-во, 1960.-608 с.
- Шуйский, В.П. Расчет электрических машин (перевод с немецкого). Л.: Энергия, 1968.-732 с.
- Шимкович, Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. М.: ДМК Пресс, 2003. — 448 е., ил.
- Шимкович, Д.Г. Расчет конструкций в MSC.visual Nastran for Windows. -M.: ДМК Пресс, 2004. 704 е., ил.
- Яворский, Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. М.: Наука. Физматлит, 1979. — 942 с.
- Пат. 46 139 Российская Федерация, МПК7 Н 05 В 6/10, F 25 В 29/00. Теплогенерирующий электромеханический преобразователь /
- B.М. Кузьмин, О. С. Амосов, А. В. Еськова, С. Н. Иванов (Россия). -№ 2 004 137 050/22- заявл. 17.12.2004- опубл. 10.06.2005, Бюл. № 16 (Уч.). -1 с.
- Еськова, А.В. Разработка теплогенерирующих электромеханических преобразователей / А. В. Еськова, О. С. Амосов, С. Н. Иванов //
- Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XI междунар. науч.-техн. конф. студ. и аспирантов, Москва, 1−2 марта 2005 г. М.: МЭИ, 2005. — Т. 2. — С. 338−339.
- Кузьмин, В.М. Математическое моделирование теплогенерирующего устройства с тепловыделяющим элементом / В. М. Кузьмин, А. В. Еськова // Вестник ГОУ ВПО «КнАГТУ». Вып. 5: сб. науч. тр. ГОУ ВПО «КнАГТУ», 2005. -Ч. 1.-С. 132−136.
- Амосов, О.С. Экспериментальное исследование теплогенерирующих электромеханических устройств с использованием информационно-измерительных комплексов / О. С. Амосов, С. Н. Иванов, А. В. Еськова // Дальневосточный энергопотребитель. 2006. — № 1−2 — С. 32−34.
- A new adaptive integration methodology for estimating flux in induction machine drives / Cirrincione Maurizio, Pucci Marcello, Cirrincione Giansalve, Capolino Gerard-Andre. IEEE Trans. Power Electron. 2004. 19, № 1, — C. 2534.
- Avula, X.J.R. Mathematical Modeling // Encyclopedia of Physical Science. 1987.-V.7.-P. 719−728.
- Bender, E.A. An Introduction to Mathematical Modelling. N.Y.: Wiley, 1978.
- Cross, M. Learning the Art of Mathematical Modeling. N.Y.: Wiley, 1985. -154 p.
- Experimental characterization procedure for use with an advanced induction machine model / Sudhoff Scott D., Aliprantis Dionysios C., Kuhn Brian Т., Chapman Patrick L. IEEE Trans. Energy Convers. 2003. 18, — № 1, — C. 4856.
- Пат. 6 744 978 США, МПК7 H 05 В 3/78. Small diameter low watt density immersion heating element / Tweedy Clifford D., Von Arx Theodore. (США). -№ 09/908 863- заявл. 19.07.2001- опубл. 01.06.2004.
- Meyers, G.E. Analytical Methods in Conduction Heat Transfer. N. Y.:1. McGraw-Hill, 1971.
- Nasar, S.A. Electric machines and power systems. N.Y.: Mc Graw-Hill, 1995.
- Nasar, S.A. Electric power systems / S.A. Nasar, Frederic Trutt. CRC Press, Boca Raton, Fla, 1999.
- TEFC induction motors thermal models: a parameter sensitivy analysis / Boglietti Aldo, Covagnino Andrea, Staton David A. IEEE Trans. Ind. Appl. 2005. 41,-№ 3,-C. 756−763.