Generatoare sincrone cu magneți permanenți. Generator electric sincron forestier cu excitație de la magneți permanenți generator sincron pe caracteristicile magneților permanenți

Conţinut:

ÎN condiții moderne Încercările permanente sunt făcute pentru a îmbunătăți dispozitivele electromecanice, pentru a reduce masa și dimensiunile per total. Una dintre aceste opțiuni este generatorul magneți permanențireprezentând destule design simplu. Cu o eficiență ridicată. Funcția principală a acestor elemente este de a crea un câmp magnetic rotativ.

Tipuri și proprietăți ale magneților permanenți

Pentru o lungă perioadă de timp, au fost cunoscute magneții permanenți obținuți din materiale tradiționale. În industrie, aliajul, nichelul și cobaltul (alnic) au început să fie folosit pentru prima dată. Acest lucru a făcut posibilă aplicarea magneților constanți în generatoare, motoare și alte tipuri de echipamente electrice. Magneții de ferită au primit special răspândită.

Ulterior, s-au creat materiale magnetice de tip Samary-Cobalt, energia are o densitate mare. Urmăriți-le, descoperirea magneților bazată pe elemente de pământ rare - bor, fier și neodim. Densitatea energiei lor magnetice este semnificativ mai mare decât aliajul samarium-cobalt la un cost semnificativ scăzut. Ambele tipuri materiale artificiale. Înlocuiți cu succes electromagnetele și sunt utilizate în anumite zone. Elemente ușoare se referă la materialele noii generații și sunt considerate cele mai economice.

Principiul funcționării dispozitivelor

Principala problemă a structurii a fost considerată returnarea pieselor rotative în poziția inițială, fără o pierdere semnificativă a cuplului. Această problemă a fost rezolvată cu ajutorul unui conductor de cupru, conform căruia a fost trecută curentul electric cauzat de atracție. Când curentul este deconectat, acțiunea de atracție sa oprit. Astfel, în dispozitivele de acest tip, a fost utilizat o întrerupere periodică a opririi.

Curentul crescut creează o rezistență crescută de atracție, iar cea, la rândul său, este implicată în exercițiul curent care trece prin conductorul de cupru. Ca urmare a acțiunilor ciclice, a dispozitivului, cu excepția munca mecanica, Începe să producă un curent electric, care este, efectuați funcțiile generatorului.

Magneți permanenți în proiectarea generatoarelor

În desenele dispozitivelor moderne, electromagneții cu magneți permanenți sunt utilizați în bobină. Această funcție a excitării combinate vă permite să obțineți caracteristicile de ajustare necesare ale tensiunii și vitezei de rotație la o putere de excitație scăzută. În plus, amploarea întregului sistem magnetic scade, ceea ce face ca aceste dispozitive să fie mult mai ieftine în comparație cu structurile clasice ale mașinilor electrice.

Puterea dispozitivelor în care aceste elemente pot fi doar câțiva amplificatori kilovolici. În prezent, dezvoltarea magneților permanenți cu indicatori mai buni care oferă creșteri graduale. Mașinile sincrone similare sunt folosite nu numai ca generatoare, ci și ca motoare în diferite scopuri. Acestea sunt utilizate pe scară largă în industria minieră și metalurgică, stații termice și alte domenii. Acest lucru este legat de posibilitatea de a funcționa motoare sincrone cu diferite capacități reactive. Ei înșiși lucrează cu o viteză precisă și constantă.

Stațiile și stațiile funcționează împreună cu generatoare sincrone speciale, care în modul Repaus oferă numai generarea de energie reactivă. La rândul său, asigură activitatea motoarelor asincrone.

Generatorul pe magneții permanenți lucrează pe principiul interacțiunii câmpurilor magnetice ale rotorului în mișcare și al unui stator fix. Nu la sfârșit, proprietățile studiate ale acestor elemente ne permit să lucrăm la inventarea altor dispozitive electrice, până la crearea ilegală.

Generatoare sincrone

cu interesant din magneți permanenți

(Dezvoltat în 2012)

Generatorul propus cu privire la principiul acțiunii este un generator sincron cu o excitație a magneților permanenți. Nefeb Compoziție Magneți, creând un câmp magnetic cu o inducție de 1,35 Tl.Situat în jurul cercului rotor cu stâlpi alternativi.

Înfășurările generatorului sunt încântate de ER. D.S., amplitudinea și frecvența care sunt determinate de viteza de rotație a rotorului generatorului.

Designul generatorului nu conține un colector cu contacte neclare. Generatorul nu are, de asemenea, o lichid de excitație care să consume un curent suplimentar.

Avantajele generatorului de proiectare propusă:

1. Are toate caracteristicile pozitive ale generatoarelor sincrone cu magneți permanenți:

1) Lipsa perii curente,

2) Nici un curent de excitație.

2. Cele mai multe generatoare similare fabricate în prezent la aceeași putere sunt parametrii masivi-dimensionali de 1,5 - 3 ori mai mult.

3. Viteza nominală de rotație a arborelui generatorului - 1600 despre./min.. Aceasta corespunde vitezei de rotație a celui mai mic diesel diesel. Prin urmare, atunci când transferați centrale electrice individuale cu motoare pe benzină la motorină, utilizând generatorul nostru, consumatorul va primi o economie semnificativă de combustibil și, ca rezultat, costul de ore de kilowatt va scădea.

4. Generatorul are un mic punct de plecare de stroking (mai puțin de 2 N × M.), adică pentru a începe suficientă putere de putere totală în 200 T.Iar lansarea generatorului este posibilă de la motorina însăși la început, chiar și fără cuplaj de ambreiaj. Motoarele similare ale pieței au o perioadă de overclocking pentru a crea rezerva de putere atunci când porniți generatorul, deoarece pornirea motorului pe benzină funcționează în modul deficit de putere.


5. La nivelul fiabilității, 90% din resursa generatorului este de 92 mii ore (10,5 ani de funcționare non-stop). Ciclul motorului între reparațiile capitalei, declarate de producători (precum și analogii de pe piață al generatorului) este de 25 până la 40 mii ore. Adică, generatorul nostru de fiabilitate depășește fiabilitatea motoarelor seriale și a generatoarelor cu 2-3 ori.

6. Simplitatea de fabricare și asamblare a generatorului - Site-ul de asamblare poate fi un atelier de lăcătuș la un bar și o producție mică.

7. Adaptarea ușoară a generatorului sub tensiunea de ieșire a AC:

1) 36 ÎN, Frecvență 50 - 400 Hz.

2) 115 ÎN, Frecvență 50 - 400 Hz. (Centrale electrice de aerodrom);

3) 220 ÎN, Frecvență 50 - 400 Hz.;

4) 380 ÎN, Frecvență 50 - 400 Hz..

Designul generatoarelor de bază vă permite să reglați produsul fabricat la o altă frecvență și o tensiune diferită fără a schimba designul.

8. Siguranță ridicată a incendiilor. Generatorul propus nu poate deveni o sursă de foc chiar și cu un scurtcircuit în lanțul de sarcină sau în înfășurări, care este așezat în proiectarea sistemului. Acest lucru este foarte important atunci când se utilizează generatorul pentru centrala electrică la bord în condițiile unui spațiu închis al unui vas de apă, o aeronavă, precum și o clădire privată din lemn etc.

9. Zgomot redus.

10. Menținere ridicată.

0,5 parametri generatori kW.

2,5 parametri generatori kW.

Rezultate:

Generatorul propus poate fi fabricat pentru utilizarea în setările generatorului electric cu rate de rotație a unui arbore 1500-1600 rpm. - În centrele de alimentare cu motorină, benzină și de perechi de utilizare individuală sau în sistemele energetice locale. O pereche cu un multiplicator, un convertor electromecanic de energie poate fi, de asemenea, utilizat pentru a genera energie electrică în sistemele de generare cu viteză mică, cum ar fi centralele eoliene, centralele electrice de undă etc. Orice putere. Adică, domeniul de aplicare al traductorului electric-mecanic face complexul propus (generatorul multiplicatorului) universal. Parametrii de masă și alți parametri electrici prezentați în text oferă proiectarea propusă a avantajelor concurențiale evidente pe piață în comparație cu analogii.

Principiile de fabricație se bazează pe baza designului, au o manufacturabilitate ridicată, se află în centrul parcului de mașini de precizie și se concentrează pe producția de masă. Ca rezultat, designul va avea un cost redus de producție serială.

Dmitri Levkin.

Diferența principală dintre motorul sincron cu magneți permanenți (SDPM) și este rotorul. Studiile arată că SDPM are aproximativ 2% mai mult decât foarte eficient (IE3) motorul electric asincron, cu condiția ca statorul să aibă același design, iar același lucru este folosit pentru a controla. În același timp, motoarele electrice sincrone cu magneți permanenți în comparație cu alte motoare electrice au indicatori mai buni: putere / volum, moment / inerție etc.

Construcții și tipuri de motor electric sincron cu magneți permanenți

Motorul sincron cu magneți permanenți, ca orice, constă dintr-un rotor și un stator. Statorul este o parte fixă, rotorul este o parte rotativă.

În mod tipic, rotorul este amplasat în interiorul statorului motorului electric, există și structuri cu motoare electrice de comerț exterior.


Construcții ale unui motor sincron cu magneți permanenți: stânga este standard, dreapta este convertită.

Rotor constă din magneți permanenți. Materialele cu forță coercitivă ridicată sunt folosite ca magneți permanenți.

    Prin designul rotorului, motoarele sincrone sunt împărțite în:

Motorul electric cu poli, exprimat implicit, are o inductanță egală de-a lungul axelor longitudinale și transversale L D \u003d L Q, în timp ce la motorul electric cu poli de pronunțați explicit, inductanța transversală nu este egală cu long-ul longitudinal l Q ≠ l d.


Secțiunea transversală a rotoarelor cu o atitudine diferită de LD / LQ. Marginile negre marcate. În figura D, E a prezentat rotoare stratificate axial, în figura B și s rotoarele descrise cu bariere.

Rotor motor sincron cu instalarea de suprafață a magneților permanenți

Rotor motor sincron cu magneți încorporați

Stator Constă dintr-un corp și nucleu cu înfășurare. Cele mai frecvente modele cu o înfășurare cu două și trei faze.

    În funcție de proiectarea statorului, motorul sincron cu magneți permanenți se întâmplă:
  • cu înfășurare distribuită;
  • cu o înfășurare concentrată.

Distribuit Ei numesc o astfel de înfășurare, în care numărul de caneluri per pol și faza Q \u003d 2, 3, ...., k.

Concentrat Ei numesc o astfel de înfășurare, în care numărul de caneluri per pol și faza Q \u003d 1. În acest caz, canelurile sunt uniform în circumferința statorului. Două bobine care formează înfășurarea pot fi conectate atât în \u200b\u200bsuccesiune, cât și în paralel. Principalul dezavantaj al unor astfel de înfășurări este imposibilitatea influenței asupra formei curbei EDC.

Schema de înfășurare cu trei faze distribuite


Schema de înfășurare concentrată în trei faze

    Forma de EMF invers. Motorul electric poate fi:
  • trapezoidal;
  • sinusoidal.

Forma curbei EDC din conductor este determinată de curba de distribuție a inducției magnetice în spațiul circumferinței statorului.

Se știe că inducția magnetică în decalajul sub un pol pronunțat al rotorului are o formă trapezoidală. Același formă are o potrivire în conductorul EMF. Dacă este necesar să se creeze un EMF sinusoidal, atunci sfaturile de stâlp atașează o astfel de formă la care curba de distribuție a inducției ar fi aproape de sinusoidală. Aceasta contribuie la scânteile sfaturilor rotorului de pol.

Principiul funcționării motorului sincron se bazează pe interacțiunea statorului și a câmpului magnetic constant al rotorului.

Alerga

Stop

Câmpul magnetic rotativ al motorului sincron

Câmpul magnetic al rotorului, interacționând cu curentul alternativ sincron al înfășurării statorului, în funcție de, creează, forțând rotorul să se rotească ().

Magneții permanenți situați pe rotorul SDPM creează un câmp magnetic constant. Cu o viteză a rotorului sincron cu un câmp stator, polul rotorului este deblocat cu un câmp magnetic rotativ al statorului. În legătură cu aceasta, SDPM nu poate porni când este conectat direct la rețeaua curentă cu trei faze (frecvența curentă în 50 Hz).

Controlul motorului sincron cu magneți permanenți

Pentru funcționarea unui motor sincron cu magneți permanenți, este necesar un sistem de control, de exemplu sau un servo. În acest caz, există un numar mare de Metode de gestionare a controlului implementat de sistemele de control. Alegere metodă optimă Gestionarea depinde în principal de sarcina care este plasată în fața acționării electrice. Metode de gestionare de bază motor electric sincron Cu magneți permanenți, sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Control Beneficii dezavantaje
Sinusoidal. Schema de control simplă
Cu senzor de poziție Instalarea netedă și precisă a poziției rotorului și vitezei de rotație a motorului, o gamă largă de reglementări Necesită un senzor de poziție a rotorului și un microcontroler al sistemului de control puternic
Fără senzor de poziție Nu este necesar un senzor de poziție a rotorului. Instalarea netedă și precisă a poziției rotorului și viteza de rotație a motorului, o gamă largă de reglare, dar mai puțin cu un senzor de poziție Managementul orientat spre pol În întreaga gamă de viteze Este posibil numai pentru SDPM cu un rotor cu poli explicit, este necesar un sistem puternic de control.
Sistem de management simplu, caracteristici dinamice bune, o gamă largă de reglare, fără senzor de poziție a rotorului Cuplu și curent ridicat de pulsații
Trapezdal. Fără feedback Schema de control simplă Managementul nu este optim, nu este potrivit pentru sarcini, unde se schimbă sarcina, gestionabilitatea este posibilă.
DIN părere Cu senzor de poziție (senzori de hall) Schema de control simplă Senzori de sală dorită. Există pulsații de moment. Proiectat pentru a controla SDPM cu un EMF revers trapezdinal, atunci când controlați SPMM cu un EDC invers sinusoidal, momentul mediu de mai jos este de 5%.
Fără senzor Aveți nevoie de un sistem de control mai puternic Nu este potrivit pentru a lucra la revoluțe reduse. Există pulsații de moment. Proiectat pentru a controla SDPM cu un EMF revers trapezdinal, atunci când controlați SPMM cu un EDC invers sinusoidal, momentul mediu de mai jos este de 5%.

Metode populare pentru motorul sincron al magneților de control

Pentru a rezolva sarcini necomplicate, comenzile trapeziale ale senzorilor Hall sunt utilizate în mod obișnuit (de exemplu - ventilatoare de calculator). Pentru a rezolva problemele care necesită caracteristici maxime de la unitatea electrică, controlul polientizat este de obicei selectat.

Controlul trapezului

Una dintre cele mai simple metode de controlare a unui motor sincron cu magneți permanenți este controlul trapezoidal. Gestionarea trapezială este utilizată pentru a controla SDPM cu un EDC revers trapezdinal. În acest caz, această metodă vă permite, de asemenea, să controlați SPM cu un EMF invers sinusoidal, dar atunci momentul mediu al unității electrice va fi sub 5%, iar momentul pulsatorului va fi de 14% din valoarea maximă. Există un control trapezial fără feedback și feedback cu privire la poziția rotorului.

Control fără feedback Nu optim și poate duce la ieșirea SDPM din sincronism, adică Prin pierderea controlabilității.

    Control cu feedback pot fi împărțite în:
  • controlul trapezial asupra senzorului de poziție (de obicei - pe senzorii Hall);
  • controlul trapezial fără senzor (Dumbleway Trapezda).

Ca senzor de poziție a rotorului, comenzile trifazate ale trapezdalului SDPM sunt utilizate în mod obișnuit trei senzori high-end, care vă permit să determinați un unghi cu o precizie de ± 30 de grade. Cu acest control, actualul vector al statorului durează doar șase poziții pe perioadă electrică, ca rezultat că există pulsații de moment la ieșire.


    Există două modalități de a determina poziția rotorului:
  • pe senzorul de poziție;
  • fără un senzor - prin calcularea unghiului, un sistem de control în timp real pe baza informațiilor disponibile.

Controlul SDPM orientat spre pol pe senzor de poziție

    Următoarele tipuri de senzori sunt utilizați ca senzor de unghi:
  • inductiv: transformator rotativ de sinusină (SKVT), redleosyne, Industrosin și colab.;
  • optic;
  • magnetic: senzori magnetici.


Controlul SDPM orientat spre pol, fără senzor de poziție

Datorită dezvoltării rapide a microprocesoarelor de la anii 1970, au început să se dezvolte metode vectoriale dependente de control al curentului alternativ fără perii. Primele metode precipitative pentru determinarea unghiului s-au bazat pe proprietățile motorului electric pentru a genera un EMF invers în timpul rotației. EMF-ul invers al motorului conține informații despre poziția rotorului, astfel încât raportul dintre ECD Reverse în sistemul de coordonate staționare poate calcula poziția rotorului. Dar când rotorul nu se mișcă, EMF-ul invers este absent, iar pe revigările mici, EMF-ul invers are o amplitudine mică, ceea ce este dificil de distins de zgomot, prin urmare această metodă nu este adecvată pentru determinarea poziției rotorului motorului la nivel scăzut de motor Revs.

    Există două opțiuni comune pentru lansarea SDPM:
  • rulați ca metodă scalară - lansarea printr-o caracteristică predeterminată a dependenței tensiunii de la frecvență. Dar controlul scalarului limitează foarte mult capacitățile sistemului de control și parametrii unității electrice în ansamblu;
  • - Funcționează numai cu SDPM în care rotorul are polonezi în mod explicit.


În prezent este posibil doar pentru motoarele cu un rotor cu poli explicit.

În mașinile sincrone de acest tip, câmpul de excitație constantă este format folosind magneți permanenți. Mașinile sincrone cu magneți permanenți nu au nevoie de un excitator și datorită absenței pierderilor de excitație și într-un contact glisant are o eficiență ridicată, fiabilitatea acestora este semnificativ mai mare decât cea a mașinilor sincrone convenționale în care se înfășoară excitația rotativă și dispozitivul de perie adesea deteriorate destul de des; În plus, practic nu au nevoie de întreținere în timpul întregii vieți de serviciu.
Magneții permanenți pot înlocui excitarea înfășurarea atât în \u200b\u200bmașinile sincrone multifazice ale designului obișnuit, cât și în toate versiunile speciale care au fost descrise mai sus (mașini sincrone cu o singură fază, mașini sincrone cu stâlpi în formă de clopot și mașini inductoare).
Mașinile sincrone cu magneți permanenți diferă de analogii lor cu electric excitație magnetică Construcția sistemelor magnetice inductoare. Analogul rotorului imunității obișnuite mașină sincronă Este un magnet cilindric în formă de inel magnetizat în direcția radială (Fig., 6).

Sisteme magnetice inductoare cu magneți cilindrici și în formă de stele;
Magnet A - Star fără pantofi pol; B - Magnet cilindric cu patru poli


Smochin. 2. Rotor cu stâlpi gheare, excitat de un magnet permanent:
1 - Magnet permanent inel; 2 - disc cu sistemul de poli sud; 3 - disc cu sistemul polilor nordici

Aparatul rotor al mașinii obișnuite cu excitație electromagnetică este similar cu rotorul cu un magnet de stele din fig. 1, și, în care magnetul 1 este atașat la arbore 3 se umple cu aliaj de aluminiu 2.

În rotor cu stâlpi de gheare (fig.2), magnetul inelului, magnetizat în direcția axială, înlocuiește înfășurarea inelară a excitației. Într-o mașină de inductor de poli în fig. Excitația electromagnetică poate fi înlocuită cu magnetic, așa cum se arată în fig. 3 (în loc de trei dinți mici în fiecare dintre zonele I-IV aici, există un dinte în fiecare dintre zonele). Analogul corespunzător cu excitația magnetică este, de asemenea, disponibil la același nume. Un magnet permanent poate fi în acest caz realizat sub forma unui inel magnetizat în direcția axială, care este introdus între pat și scutul rulmentului.

Smochin. 3. Inductor Generator Variemen-Pole cu excitație magnetoelectrică:
OA - Înfășurarea ancorei; PM - Magnet permanent
Pentru a descrie procesele electromagnetice în mașinile sincrone cu magneți permanenți, teoria mașinilor sincrone cu excitație electromagnetică este destul de potrivită, elementele de bază sunt prezentate în capitolele anterioare ale secțiunii. Cu toate acestea, pentru a profita de această teorie și pentru ao aplica pentru a calcula caracteristicile mașinii sincrone cu magneți permanenți în modul generativ sau motor, este necesar să se precizeze prin curba de clarificare a magnetului permanent al EFC-ului de ralanti , sau coeficientul de excitație g \u003d ef / u și calcula rezistența inductivă XAD și X, ținând cont de influența rezistenței magnetice a magnetului, care poate fi atât de semnificativă încât ha (1< Xaq.
Mașinile cu magneți permanenți au fost inventați la zorii dezvoltării electromecanicii. Cu toate acestea, au primit o utilizare pe scară largă în ultimele decenii în legătură cu dezvoltarea de noi materiale pentru magneți permanenți cu energie magnetică specifică (de exemplu, tipul de magnetice sau aliaje bazate pe Samaria și Cobalt). Mașinile sincrone cu astfel de magneți în indicatorii de dimensiuni masive și caracteristicile operaționale într-o anumită gamă de viteze de putere și de rotație pot concura cu mașini sincroneavând excitație electromagnetică.

Puterea generatoarelor sincrone de mare viteză cu magneți permanenți pentru a alimenta rețeaua de aeronavă de la bord ajunge la zeci de kilowați. Generatoarele și motoarele cu magneți de putere permanenți sunt utilizați în avioane, mașini, tractoare, unde fiabilitatea lor ridicată este de o importanță capitală. Ca motoare putere redusă Acestea sunt utilizate pe scară largă în multe alte domenii ale tehnologiei. În comparație cu motoarele reactive, ele au o stabilitate mai mare a vitezei, cei mai buni indicatori de energie, inferiori la proprietăți de cost și de pornire.
Conform metodelor de pornire, motoarele sincrone cu magneți permanenți sunt împărțiți în motoare autonome și motoare de pornire asincronă.
Motoarele cu motor cu magneți permanenți sunt utilizați pentru a aduce mecanismele de ceasuri și relee diferite, o varietate de dispozitive software etc. Puterea nominală a acestor motoare nu depășește mai multe wați (de obicei acțiuni WATT). Pentru a facilita pornirea, motoarele sunt efectuate de multipole (P\u003e 8) și sunt alimentate de o rețea de frecvență industrială monofazată.
În țara noastră, astfel de motoare sunt produse într-o serie de DSM, în care se aplică execuția cluster a conductei magnetice a statorului și a bobinei de ancorare cu o singură fază pentru a crea un câmp multiplu.
Lansarea acestor motoare se efectuează datorită cuponului sincron din interacțiunea câmpului pulsator cu magneți de rotori permanenți. Pentru ca începerea să apară cu succes și în direcția cea bună, se utilizează dispozitive mecanice speciale, care permit rotorului să se rotească numai într-o singură direcție și să o deconecteze de la arbore în timpul sincronizării
Motoarele de putere minore sincrone cu magneți permanenți cu pornire asincronă sunt produse cu aranjamentul radial al unui magnet permanent și o înfășurare scurtă de pornire și cu un aranjament axial al unui magnet permanent și o lichidare lansată de scurtcircuit. Prin dispozitivul statorului, aceste motoare nu sunt diferite de mașinile cu excitație electromagnetică. Înfășurarea statorului în ambele cazuri este efectuată de două sau trei faze. Ele diferă numai în designul rotorului.
În motor cu un aranjament radial al magnetului și o înfășurare scurtă închisă, acesta din urmă este plasat în canelurile polelor alese de magneți constanți pentru a obține fire acceptabile de împrăștiere între vârfurile polilor adiacenți, sunt non-magnetice intervale. Uneori, pentru a crește rezistența mecanică a rotorului, vârfurile sunt combinate cu jumperii saturabili într-un miez de inel întreg.
În motorul cu o locație axială a magnetului și o înfășurare scurtă închisă, o parte din lungimea activă este ocupată de un magnet permanent, iar pe cealaltă parte a acesteia există un pui magnetic de joc cu o scurgere scurtă și Un magnet permanent, iar circuitul magnetic un paravenizat este întărit pe arborele totale. Datorită faptului că, în timpul începerii, motoarele cu magneți permanenți rămân excitați, începerea lor curge mai puțin favorabil decât în \u200b\u200bmod obișnuit motoare sincronea cărei excitație este oprită. Acest lucru se explică prin faptul că atunci când a început, împreună cu un moment asincron pozitiv al interacțiunii câmpului rotativ cu curenții indusă într-o înfășurare scurtă, un moment asincron negativ funcționează pe rotor din interacțiunea magneților permanenți cu curenții indusi de către câmpul de magneți constanți din bobinarea statorului.

Excitația mașinii sincrone și câmpurile sale magnetice. Excitaţie generator sincron.

Generatorul sincronic de excitație (C.G.) este situat pe rotor și obține alimente dC De la o sursă străină. Creează câmpul magnetic principal al mașinii care se rotește cu rotorul și se închide prin întreaga inginerie magnetică. În procesul de rotație, acest câmp traversează conductorii înfășurarii statorului și induce EDC E10 în ele.
Pentru a alimenta lichidarea excitației de S.G. Se utilizează generatoare speciale - agenți patogeni. Dacă acestea sunt instalate separat, puterea în lichidarea excitației este furnizată prin inele de contact și aparate de perie. Pentru turbogeneratoare puternice, agenții patogeni (generatoare sincrone ale tipului "orientare") sunt atârnate pe arborele generatorului și apoi înfășurarea excitației este alimentată prin intermediul îndreptătorilor semiconductori, montați pe arbore.
Puterea cheltuită pe excitație este de aproximativ 0,2 - 5% din puterea nominală a acestui an, iar valoarea mai mică este pentru S.G.
În generatoarele de aer medii, auto-excitația este adesea folosită - din rețeaua de înfășurare a statorului prin transformatoare, redresoare și inele semiconductoare. În foarte mici S.G. Uneori sunt utilizați magneți constant, dar nu vă permite să reglați magnitudinea fluxului magnetic.

Înfășurarea excitațiilor poate fi concentrată (în generatoare sincronizate obnofo-lubile) sau distribuite (în S.G.).

Lanț magnetic S.G.

Sistemul magnetic S.G. - Acesta este un lanț magnetic ramificat având ramuri paralele 2P. În acest caz, fluxul magnetic, creat de lichidarea excitației, este închis de astfel de zone ale lanțului magnetic: clearance-ul de aer "?" - de două ori; Zona Kelnary a statorului HZ1 este de două ori; partea din spate a statorului L1; Dinții rotorului "HZ2" - de două ori; Rotor înapoi - "LOB". În generatoarele apendice de pe rotor, există poli de rotor "Hm" - de două ori (în loc de stratul dintelui) și lobul Cross (în loc de partea din spate a rotorului).

Figura 1 arată că ramurile paralele ale lanțului magnetic sunt simetrice. Se poate observa, de asemenea, că cea mai mare parte a fluxului magnetic al F se închide în conducta magnetică și este conectată atât cu înfășurarea rotorului, cât și cu înfășurarea statorului. Partea mai mică a fluxului magnetic al FSIGMA (Ne pare rău fără simbol) este închisă numai în jurul valorii de înfășurări de excitație, iar apoi de către decalajul de aer nu se adaptează cu înfășurarea statorului. Acesta este un flux de împrăștiere a rotorului magnetic.

Figura 1. Lanțuri magnetice S.G.
(A) și imunitatea (B).

În acest caz, fluxul magnetic complet FM este egal cu:

unde Sigmam este un factor de împrăștiere a fluxului magnetic.
MDS de lichid de excitație de către o pereche de poli în modul de ralanti poate fi definită ca suma componentelor MDS necesare pentru a depăși rezistența magnetică în secțiunile respective ale lanțului.

Cea mai mare rezistență magnetică are un complot de eliberare a peretelui, în care perspectivele magnetice μ0 \u003d Const este constantă. În formula Prezentată a BM-urilor, acesta este numărul de rotiri conectate secvențial ale lichidului de excitație de către o pereche de poli și IO a curentului de excitație în modul inactiv.

Oțelul de alimentare magnetică cu o creștere a fluxului magnetic are o proprietate de saturație, astfel încât caracteristica magnetică a generatorului sincron este neliniară. Această caracteristică ca fiind dependența fluxului magnetic din curentul de excitație F \u003d F (I) sau F \u003d F (FB) poate fi construit prin calcularea sau îndepărtarea modului experimental. Are aspectul prezentat în figura 2.

Figura 2. Caracteristicile magnetice ale acestui an.

De obicei, în acest an Este proiectat astfel încât, cu valoarea nominală a fluxului magnetic, circuitul magnetic a fost saturat. În același timp, secțiunea "AV" a caracteristicilor magnetice corespunde MDS privind depășirea spațiului de aer 2FSIGMA și a secțiunii "Soare" - pentru a depăși rezistența magnetică a conductei magnetice. Apoi atitudinea Se poate numi coeficientul de saturație a conductei magnetice în ansamblu.

Generator sincron reglat

Dacă circuitul de înfășurare al statorului este deschis, atunci în acest an. Există doar un singur câmp magnetic - creat de MD-urile de lichid de excitație.
Distribuția sinusoidală a inducției câmpului magnetic necesar pentru obținerea unui EMF sinusoidal a înfășurării statorului este furnizată:
- În apela și în S.G. Forma vârfurilor stâlpului rotorului (sub mijlocul polului este mai mică decât sub marginile sale) și spița canelurilor de stator.
- în imunarea S.G. - Distribuția înfășurării entuziasmului pe canelurile rotorului sub mijlocul polului este mai mică decât sub marginile sale și spița canelurilor de stator.
În mașinile multi-poli, se utilizează înfășurările statorului cu un număr de fragment de caneluri pe pol și fază.

Figura 3. Asigurarea sinusoidului magnetic
Domenii de excitație

Deoarece EMC al bobinei statorului E10 este proporțional cu debitul magnetic FD, iar curentul în lichidarea excitației este proporțional cu MDC de excitație a FBO, este ușor să construiți dependența: E0 \u003d F (iO) identic la caracteristica magnetică: F \u003d F (FBO). Această dependență se numește caracteristică de ralanti (H.KH.H.) S.G. Vă permite să determinați parametrii acestui an, să vă construiți diagramele vectoriale.
De obicei h.kh.kh. Construi în unități relative e0 și Ivo, adică Cei păstrați valoarea valorilor se referă la valorile lor nominale

În acest caz, h.kh.kh. Apelați caracteristicile normale. Interesant este normal H.KH.KH. Aproape toată lumea S.G. Aceeași. În condiții reale, H.H.KH. Începe să nu de la începutul coordonatelor, ci dintr-un anumit punct al axei ordinii, care corespunde eDS reziduale E OST., Cauzată de debitul magnetic rezidual al conductei magnetice.

Figura 4. Caracteristica ralantului în unități relative

Scheme Excitație din acest an Cu excitație a) și cu auto-excitație b) sunt prezentate în figura 4.

Figura 5. Schemele de conectare ale excitației S.G.

Câmpul magnetic S.G. Cu sarcină.

Pentru a încărca anul acesta. Sau mărește încărcătura, este necesar să se reducă rezistența electrică între clemele fazei de înfășurare a statorului. Apoi, înfășurările curente ale înfășurărilor de fază sub lanțurile închise ale înfășurărilor de fază sub acțiunea fluxurilor de înfășurare a statorului. Dacă presupunem că această încărcătură este simetrică, atunci curenții fazelor creează MDS în trei faze de înfășurare, care are o amplitudine

Și se rotește în funcție de stator cu frecvența rotației N1, egală cu viteza de rotație a rotorului. Aceasta înseamnă că MDC a înfășurarii statorului F3F și MDC înfășurarea excitației FB, fixată în raport cu rotorul, rotiți cu aceleași viteze, adică. sincron. Cu alte cuvinte, ele sunt staționare reciprocă unul cu celălalt și pot interacționa.
În același timp, în funcție de natura încărcăturii, aceste MDS pot fi orientate în mod diferit față de celălalt, ceea ce schimbă natura interacțiunii lor și, prin urmare, proprietățile de lucru ale generatorului.
Observăm din nou că impactul MD-urilor de înfășurare a statorului F3F \u003d Fa pe MDC de înfășurare a rotorului FB se numește "reacția de ancorare".
La generatoarele de imunitate, diferența de aer dintre rotor și stator este uniformă, prin urmare inducerea B1, creată de MD-urile de înfășurare a statorului, este distribuită în spațiu ca și MDS F3F \u003d Fa sinusoidal, indiferent de poziția rotorului și poziția de excitație.
În generatoarele apendiculare, diferența de aer este inegală atât datorită formei de vârfuri și datorită spațiului interpolar umplut cu lichidarea cupruului de excitație și materiale izolante. Prin urmare, rezistența magnetică a spațiului de aer sub vârfurile stâlpului este semnificativ mai mică decât în \u200b\u200bzona spațiului interpolar. Axa Pulisului Rotor S.G. A numit-o cu o axă longitudinală D - D și axa spațiului interpolar - axa transversală a acestui an. Q - Q.
Aceasta înseamnă că inducerea câmpului magnetic al statorului și graficul distribuției sale în spațiu depind de poziția de înfășurare a statorului F3F F3F în raport cu rotorul.
Să presupunem că amplitudinea MD-urilor de înfășurare a statorului F3F \u003d Fa coincide cu axa longitudinală a mașinii D - D, iar distribuția spațială a acestui MDS este sinusoidală. De asemenea, propunem ca curentul de excitație să fie zero io \u003d 0.
Pentru claritate, veți fi afișați în figură la scanarea liniară a acestui MDS, din care se poate observa că inducerea câmpului magnetic al statorului în câmpul vârfului polului este suficient de mare și în spațiul interpolar Regiunea scade brusc aproape la zero datorită rezistenței mari a aerului.


Figura 6. Scanarea liniară a MDS a înfășurarii statorului de-a lungul axei longitudinale.

O astfel de distribuție neuniformă a inducției cu o amplitudine de b1dmax poate fi înlocuită cu o distribuție sinusoidală, dar cu o amplitudine mai mică de B1D1MAX.
Dacă valoarea maximă MDS a statorului F3F \u003d Fa coincide cu axa transversală a mașinii, modelul câmpului magnetic va fi diferit, care este văzut din desenul mașinii liniare MDS.

Figura 7. Linear MDS Scanarea statorului de înfășurare peste axa transversală.

Există, de asemenea, o magnitudine de inducție în zona de stâlpi mai mult decât în \u200b\u200bdomeniul spațiului interpolar. Și este destul de evident că amplitudinea inducției armonice principale a câmpului stator B1D1 de-a lungul axei longitudinale este mai mare decât amplitudinea inducției câmpului B1Q1, de-a lungul axei transversale. Gradul de scădere a inducției B1D1 și B1Q1, care se datorează decalajului inegal al aerului ia în considerare coeficienții:


Ele depind de mulți factori și, în special, din relația dintre Sigma / Tau (Ne pare rău, nu există niciun simbol) (clearance-ul relativ al aerului), din relație

(Coeficientul de suprapunere a polului), în care VP este lățimea vârfului polului și de la alți factori.

mob_info.