Mașini sincrone cu magneți permanenți. Studiile experimentale ale eficienței energetice a generatoarelor sincrone supersonice pe magneți permanenți alternator sincron pentru magneți

Generatoare sincrone fără contact cu magneți permanenți (Sgpm) au un simplu circuit electricEnergia de excitație nu consumă și are o eficiență sporită, diferă cu o fiabilitate ridicată a muncii, mai puțin sensibilă la acțiunea unui răspuns de ancorare decât mașinile obișnuite, dezavantajele acestora sunt asociate cu proprietăți de reglementare scăzute prin faptul că fluxul de magneți permanenți nu pot fi schimbate pe scară largă. Cu toate acestea, în multe cazuri, această caracteristică nu determină și nu împiedică utilizarea pe scară largă.

Majoritatea SGPM aplicate în prezent au un sistem magnetic cu magneți permanenți care se rotesc. Prin urmare, sistemele magnetice diferă una de cealaltă în proiectarea rotorului principal (inductor). Statorul SGPM are aproape același design ca și în mașinile clasice de curent alternativ, acesta conține, de obicei, un circuit magnetic cilindric de reproducere din foi de oțel electric suprafață interioară Care sunt canelurile pentru plasarea înfășurării ancorei. Spre deosebire de mașinile sincrone convenționale, diferența de lucru dintre stator și rotor în SGPM este aleasă ca fiind minimă pe baza capacităților tehnologice. Designul rotorului este în mare măsură determinat de magnetic și proprietăți tehnologice Material solid magnetic.

Rotor cu magnet cilindric

Cel mai simplu este rotorul cu un magnet cilindric monolitic al tipului de inel (figura 5.9, dar). Magnetul 1 este realizat de turnat, atașat la arbore cu un manșon 2, de exemplu, din aliaj de aluminiu. Magnetizarea magnet este efectuată în direcția radială pe setarea multipolă a magnetizării. Deoarece rezistența mecanică a magneților este mică, apoi la viteze liniare ridicate, magnetul este plasat într-o coajă (bandaj) dintr-un material nemagnetic.

O variație a rotorului cu un magnet cilindric este un rotor colector din segmente separate 1 dintr-o carcasă din oțel non-magnetică 3 (figura 5.9, b). Magnele magnetice de segment radial 1 sunt încheiate pe manșonul 2 cu oțel magnetic și în orice mod, de exemplu, cu ajutorul lipiciului este fixat. Generatoare cu un rotor al unui astfel de design atunci când stabilizează un magnet într-o stare liberă au o formă de curbă EDC, aproape de sinusoidal. Avantajul rotorilor cu un magnet cilindric este simplitatea și fabricarea designului. Dezavantaj - Utilizarea scăzută a volumului magnetului datorită lungimii mici a liniei de alimentare mijlocie a polului h. și. Cu creșterea numărului de polonezi h. și scade și utilizarea volumului magnetului se înrăutățește.

Figura 5.9 - Rotoare din Magnet cilindric: A - monolit, B - Prefabricat

Rotoare cu magnet de stele

În SGPM cu o capacitate de până la 5 kVA, au fost obținute rotoarele tipului asemănător cu stele cu polonezi clar exprimați fără pantofi (Fig. 5.10, dar). Într-un astfel de design, magnetul-stea este mai des atașat la arbore cu umplere cu un aliaj non-magnetic 2. Magnetul poate fi, de asemenea, înmuiat direct pe arbore. Pentru a reduce efectul de demagnetizare al unui câmp de răspuns al ancorălor cu un curent de șoc de scurtcircuit pe rotor în unele cazuri, se presupune un sistem de amortizare 3. acesta din urmă este de obicei realizat prin umplerea rotorului prin aluminiu. La frecvențe înalte de rotație, un bandaj non-magnetic este injectat într-un magnet.

Cu toate acestea, atunci când generatorul supraîncărcă, răspunsul transversal al ancorei poate provoca magnetizarea asimetrică a marginilor polilor. Similar cu magnetizarea distorsionează forma câmpului în intervalul de lucru și forma curbei EDC.

O modalitate de a reduce acțiunea câmpului de ancorare pe câmpul magnetului de utilizare a pantofilor de pol cu \u200b\u200boțel magnetic. Prin schimbarea lățimii pantofilor de pol (ajustarea fluxului de împrăștiere a polilor), este posibil să se obțină o utilizare optimă a magnetului. În plus, schimbarea configurației pantofilor de pol, puteți obține forma dorită în spațiul de lucru al generatorului.

În fig. 5.10, B prezintă designul rotorului de tip premium de tip stea cu magneți permanenți prismatici cu pantofi de pol. Magneții magnetizați radiali 1 sunt instalate pe manșonul 2 cu material magnetic. Pe polul magneților, pantofi de poli suprapus 3 cu oțel magnetic. Pentru a asigura rezistența mecanică a ba

Figura 5.10 - Rotoare asemănătoare cu stele: A - fără pantofi pol; B - Prefabricate cu pantofi de pol

shmaaks sunt sudate la inserții non-magnetice 4 formând un bandaj. Deplasările dintre magneți pot fi umplute cu un aliaj de aluminiu sau compus.

Dezavantajele rotoarelor de tip stele cu pantofi de pol includ complicarea designului și scăderea umplerii magneților volumului rotorului.

Rotoare cu stâlpi gheare.

În generatoarele cu un număr mare de poli, designul rotorului cu poli de gheare este utilizat pe scară largă. Rotorul în formă de unghii (fig.5.11) conține un magnet cilindric 1, magnetizat într-o direcție axială, amplasat pe o manșon non-magnetică 2. la capetele magnetului, flanșele 3 și 4 cu oțel magnetic sunt adiacente spectacole care formează poli. Toate discursurile flanșei stângi sunt polonezii nordici, iar discursurile flanșei potrivite sunt sudice. Discursurile flanșelor se alternează de-a lungul circumferinței rotorului, formând un sistem de excitație multiplu. Puterea generatorului poate fi îmbunătățită semnificativ dacă utilizați principiul modular prin plasarea mai multor magneți cu poli cu gheare pe arbore.

Dezavantajele rotoarelor sunt tipul de gheare sunt: \u200b\u200bcomplexitatea relativă a designului, dificultatea magnetului în rotorul asamblat, fluxurile mari de împrăștiere, este posibil să se lege capetele spectacolelor la frecvențe de rotație ridicate, au avut o măsură a Magnet de volum rotor.

Există structuri de rotoare cu combinații PM diferite: cu o includere consecutivă și paralelă a MGC MRS, cu controlul tensiunii datorită mișcării axiale a rotorului față de stator, sistemul de control al SGPM de la PM și înfășurarea electromagnetică paralelă etc. Pentru modelele fără precedent, cea mai bună soluție este utilizarea SGPM multiplu

Figura 5.11 - Tipul ghearei rotorului

execuția polului. Există experiență în Germania, Ucraina în alte țări pentru a dezvolta și a aplica generatoare cu viteză redusă pentru verusul exterior cu o viteză de rotație de 125-375 rpm.

Datorită cerinței principale pentru VEU exterioară, de a avea o frecvență scăzută de rotație a generatorului - dimensiunile și masa SGPM sunt obținute prin suprasolicitare comparativ cu generatoarele de mare viteză, cu aproximativ aceeași putere. În carcasa 1 (fig.5.12) există un stator convențional 2 cu înfășurare 3. Rotor (inductor) 4 cu plăci lipite pe suprafața exterioară 5 de la neodymium-bor instalat pe arborele 6 cu rulmenți 7. Cazul 1 este fixat La 8, "legate de suportul Leu și rotorul 4 este conectat la arborele turbinei (în figura 5.12 nu este prezentat).

La viteze scăzute ale vântului pentru VEU, este necesar să se utilizeze generatoare cu rate scăzute de viteză. În acest caz, sistemul adesea nu are o cutie de viteze, iar axa este conectată direct la axă. generator electric. În acest caz, apare problema obținerii unei tensiuni de ieșire suficient de ridicate și a energiei electrice. Una dintre modalitățile de rezolvare este un generator electric multiplu cu un rotor cu un diametru suficient de mare. Rotorul generatorului electric poate fi efectuat utilizând magneți permanenți. Generatorul electric cu rotorul pe magneți permanenți nu are un colector și perii, care

Figura 5.12 - Schema constructivă a SGPM pentru VEU-ul exterior: 1- caz; 2 - stator; 3 - Înfășurare; 4 - rotor; 5 - plăci de magneți permanenți cu ND-Fe-B; 6 - arbore; 7 lagăre; 8 - BASIC.

este nevoie semnificativ la creșterea fiabilității și orelor de lucru fără întreținere și reparații.

Un generator electric cu rotor pe magneți permanenți poate fi construit în funcție de diferite scheme care diferă una de cealaltă prin amplasarea generală a înfășurărilor și a magneților. Magneții cu polaritate, care se alternează, sunt situate pe rotorul generatorului. Înfășurarea înfășurării, care se alternează, se află pe statorul generatorului. Dacă rotorul și statorul sunt discuri coaxiale, acest tip de generator este numit axial sau disc (figura 5.13).

Dacă rotorul și statorul sunt cilindri coaxiali coaxiali, acest tip de generator este numit radial sau cilindric (figura 5.14). În generatorul de tip radial, rotorul poate fi intern sau extern în raport cu statorul.

Figura 5.13 - Circuit simplificat al unui generator electric cu un rotor pe magneți permanenți de tip axial (disc)

Figura 5.14 - o diagramă simplificată a unui generator electric cu un rotor pe magneți permanenți de tip radial (cilindric)

O caracteristică importantă a generatoarelor sincrone cu PM comparativ cu generatoarele sincrone convenționale este complexitatea reglementării tensiunii de ieșire și a stabilizării acestuia. Dacă în mașinile sincrone convenționale, puteți ajusta fără probleme fluxul de lucru și tensiunea, schimbarea curentului de excitație, apoi în mașinile cu magneți permanenți nu există o astfel de posibilitate, deoarece fluxul F se află în interiorul liniei de întoarcere specificate și se schimbă ușor. Pentru a reglementa și stabiliza tensiunea generatoarelor sincrone cu magneți permanenți, trebuie să utilizați metode speciale.

Una dintre modalitățile posibile de a stabiliza tensiunea generatoarelor sincrone - introducerea în circuitul electric exterior al elementelor de recipiente care contribuie la apariția unei reacții de ancorare longitudinală-magnetică. Caracteristicile externe ale generatorului sub natura capacitivă a încărcăturii se schimbă slab și pot conține chiar și complotul în creștere. Condensatoarele care asigură natura încărcăturii capacitive sunt incluse direct în circuitul de sarcină (fig.5.15, dar) Sau printr-un transformator de coajă, care vă permite să reduceți masa condensatorilor prin creșterea tensiunii lor de funcționare și reduceți curentul (fig. S.1s, B). Există, de asemenea, o includere paralelă a condensatorului în cercul generatorului (figura 5.15, e).

Figura 5.15 - Includerea condensatoarelor de stabilizare într-un cerc al unui generator sincron cu magneți permanenți

O bună stabilizare a tensiunii de ieșire a generatorului cu PM poate fi asigurată utilizând un contur rezonant care conține recipientul C și o suflare de saturație L. Circuitul este pornit paralel cu sarcina, așa cum se arată în fig. 5.16, dar Într-o imagine cu o singură fază. Datorită saturației accelerației, inductanța ei cade cu creșterea curentului și dependența tensiunii de la accelerația de la curentul de accelerație este neliniară în natură (figura 5.16, b). În același timp, dependența tensiunii de pe rezervor de la curent este liniară. La punctul de intersecție a curbelor și, care corespunde tensiunii nominale

Figura 5.16 - Stabilizarea tensiunii, a generatorului sincron cu magneți permanenți utilizând un circuit rezonant: circuit de conexiuni a circuit; Caracteristicile B - Volt-Ampere (B)

torah, conturul vine în circuit, adică actualul reactiv din contur nu vine.

Dacă tensiunea scade, atunci așa cum se poate observa din fig. 4.15, b, Când avem, adică circuitul ocupă curentul capacitiv de la generator. Un răspuns de ancoră longitudinal și magnetizant, care apare în același timp, contribuie la creștere. U. . Dacă, conturul ia curentul inductiv de la generator. Un ancore de răspuns longitudinal-demagnetizant conduce la o scădere U.

În unele cazuri, pentru a stabiliza tensiunea generatoarelor, se utilizează carucioare de saturație (DN), care este permanent la un curent constant din sistemul de control al tensiunii. Atunci când tensiunea este redusă, regulatorul crește curentul pidmagny în accelerație, inductanța sa este redusă datorită saturației miezului, acțiunea unei reacții de ancorare longitudinantă scade, precum și scăderea tensiunii la partea inferioară, care Ajută la restabilirea tensiunii de ieșire a generatorului.

Controlul și stabilizarea tensiunii generatoarelor cu PM pot fi efectuate în mod eficient utilizând un traductor semiconductor, în fiecare fază a căreia există două tiristoare contra-paralele. Fiecare curbă de tensiune pe jumătate din fața convertizorului corespunde tensiunii directe pe unul dintre tiristori. Dacă sistemul de control se potrivește semnalelor pentru a porni tiristorii cu o anumită întârziere, ceea ce corespunde unghiului de control. Cu o tensiune în creștere în spatele convertizorului, acesta scade, când tensiunea este redusă la clemele generatorului, unghiul scade astfel încât tensiunea să fie în generator. Cu ajutorul unui convertor similar, nu numai că vă stabilizați, dar ajustați, de asemenea, tensiunea de ieșire pe scară largă, schimbând unghiul. Dezavantajul schemei descrise este deteriorarea calității tensiunii la o creștere a apariției armonicii superioare.

Metodele descrise pentru reglarea și stabilizarea tensiunii asociate cu utilizarea dispozitivelor suplimentare în raport cu generatorul și greoaie. Este posibil să se atingă obiectivul prin utilizarea unui PIDMagnicuyuyuyuchi suplimentar (software) al DC, modifică măsura în saturarea firelor de magneto din oțel și modificările conductivității magnetice exterioare față de magnet.

Scopul acestei lucrări este de a afla caracteristicile energetice ale generatoarelor sincrone super-by-line pe magneți permanenți și, în special, efectul curentului de încărcare care creează un câmp de demagnetizare (reacție de ancorare), pe caracteristica sarcinii Generatoare. Au fost testate două generatoare sincrone de disc de diferite puteri și modele. Primul generator este reprezentat de un mic generator de disc sincron cu un disc magnetic cu un diametru de 6 inci, cu șase perechi de poli și un disc de înfășurare cu doisprezece înfășurări. Acest generator este descris pe o bancă de testare (photo nr. 1), iar testele sale complete sunt descrise în articolul meu numit :, Studii experimentale eficienta energetica Obținerea energiei electrice din câmpul magnetic al magneților permanenți. " Cel de-al doilea generator este reprezentat de un generator de discuri mari cu două discuri magnetice cu un diametru de 14 inci, cu cinci perechi de poli și un disc de înfășurare cu zece înfășurări. Acest generator nu a fost încă testat în mod cuprinzător și este descris în Foto №3, Independent mașină electrică, Lângă bancul de testare al unui generator mic. Rotația acestui generator a fost produsă de motorul DC instalat pe carcasa sa.
Variabilele tensiunii de ieșire ale generatoarelor se îndreptau, netezite de condensatoarele cu o capacitate mare, iar măsurarea curenților și a tensiunilor din ambele generatoare a fost produsă la un curent direct al multimetrelor digitale DT9205A. Pentru un mic generator de măsurare a fost realizat la un standard Frecvența actuală alternativă de 60Hz, care pentru un generator mic corespundea la 600 rpm.. Pentru un mic generator de măsurare a fost de asemenea realizat pe o frecvență multiplă de 120 Hz, care a corespuns la 1200 rpm. Încărcarea din ambele generatoare a fost pur activă. Într-un alternator mic cu un disc magnetic, circuitul magnetic a fost deschis, iar spațiul de aer dintre rotor și stator a fost de aproximativ 1 mm. Într-un generator mare, cu două discuri magnetice, circuitul magnetic a fost închis și înfășurările au fost plasate într-un spațiu de aer de 12 mm.
Când descrieți procesele fizice din ambele generatoare, axiomul este că în magneții permanenți câmpul magnetic este invariabil și nu poate fi redus sau crescut. Acest lucru este important de luat în considerare la analiza naturii caracteristicilor externe ale acestor generatoare. Prin urmare, ca o variabilă vom lua în considerare doar un câmp de demagnetizare în schimbare de încărcare a bobinelor generatoarelor. Caracteristica exterioară a generatorului mic, la o frecvență de 60 Hz, este prezentată în figura 1, care prezintă, de asemenea, curba puterii de ieșire a generatorului RGEN și curba KPE. Caracterul curbei caracteristicilor externe a generatorului poate fi explicat, pe baza următoarelor considerente - dacă amploarea câmpului magnetic pe suprafața magneților și este neschimbată, atunci, deoarece îndepărtează de la această suprafață, ea scade , și, fiind în afara corpului magnetului, se poate schimba. Cu curenți de sarcină redusă, încărcarea înfășurărilor de încărcare a generatorului interacționează cu o parte slăbită, împrăștiată din câmpul de magneți și o reduce foarte mult. Ca urmare, câmpul lor comun scade foarte mult, iar tensiunea de ieșire scade brusc prin parabole, deoarece puterea curentului de demagnetizare este proporțională cu pătratul său. Aceasta confirmă imaginea câmpului magnetic al magnetului și a înfășurării obținute prin rumeguș de fier. În fotografia nr. 1, o imagine a magnetului în sine este vizibilă și este clar văzută că câmpurile câmpului se concentrează pe poli, sub forma rumegușului de ambreiaj. Mai aproape de centrul magnetului, unde câmpul este, în general, zero, câmpul este foarte slăbit, astfel încât nici măcar nu poate mișca rumegușul. Acesta este un câmp slăbit și resetați reacția ancorei de înfășurare, cu un curent mic în 0,1A, așa cum se poate observa în numărul 2 al fotografiei 2. Cu o creștere suplimentară a curentului de încărcare, câmpurile mai puternice ale magnetului sunt reduse mai aproape de poli, dar pentru a reduce în continuare câmpul în creștere al magnetului, înfășurarea nu poate, și curba caracteristica exterioară a generatorului se îndreaptă treptat , și se transformă în dependența directă a tensiunii de ieșire a generatorului din curentul de sarcină. Mai mult, pe această parte liniară a caracteristicilor de încărcare, tensiunea sub sarcină scade mai puțin decât pe neliniar, iar caracteristica externă devine Zesh. Se apropie caracteristica unui generator sincron convențional, dar cu o tensiune inițială mai mică. În generatoarele sincrone industriale, este permisă până la 30% din scăderea tensiunii sub sarcina nominală. Să vedem ce procente din scăderea tensiunii într-un generator mic la 600 și 1200 rpm. Cu 600 de rotații, tensiunea sa de accident vascular cerebral inactiv a fost de 26 volți și sub curentul încărcăturii de 4 amperi, a căzut la 9 volți, a scăzut cu 96,4% - aceasta este o scădere de înaltă tensiune, mai mult de trei ori rata specifică. Cu 1200 de rotații, stresul în așteptare a devenit deja de 53,5 volți, iar sub curentul curent al încărcăturii de 4 amperi, acesta a scăzut la 28 de volți, adică a scăzut cu 47,2% - este mai aproape de 30% admisibilă. Cu toate acestea, luați în considerare modificările numerice ale rigidității caracteristicilor externe ale acestui generator într-o gamă largă de sarcini. Rigiditatea caracteristicilor de încărcare a generatorului este determinată de viteza de incidență a tensiunii de ieșire sub sarcină, așa că o calculam, variind de la cursa de ralanti a generatorului. Declinul ascuțit și neliniar al acestei tensiuni este observat la curent într-un singur amp și este cel mai pronunțat la curentul de 0,5 amperi. Deci, cu un curent de încărcare de 0,1 amperi, tensiunea este de 23 volți și căderi, comparativ cu tensiunea cursei de inactiv de 25 volți, cu 2 volți, care este viteza de scădere a tensiunii este de 20 V / A. Cu un curent de sarcină în 1.0 ampere, tensiunea este deja de 18 volți și scade cu 7 volți, comparativ cu tensiunea cursei de inactivitate, adică rata de scădere a tensiunii este deja 7 V / A, chiar și ea a scăzut cu 2,8 ori. O astfel de creștere a rigidității caracteristicilor externe continuă și cu o creștere suplimentară a încărcăturii generatorului. Astfel, cu un curent de încărcare de 1,7 amp, tensiunea scade de la 18 volți la 15,5 volți, chiar și o rată de scădere a tensiunii este deja de 3,57 V / A și cu un curent de încărcare de 4 amperi, tensiunea de la 15,5 volți picături la 9 volți , Adică viteza scăderii tensiunii scade la 2,8 V / a. Un astfel de proces este însoțit de o creștere constantă a puterii de ieșire a generatorului (figura 1), în timp ce crește simultan rigiditatea caracteristicilor sale externe. Creșterea puterii de ieșire, cu aceste 600 rpm, oferă un generator destul de mare KPE în 3,8 unități. Procesele similare apar la o viteză dublă generator a generatorului (fig.2), de asemenea o scădere puternică a cvadraturii în tensiunea de ieșire la curenții scăzuți de sarcină, cu o creștere suplimentară a rigidității caracteristicilor sale externe cu o creștere a sarcinii, diferențele numai în numeric Valori. Luați doar două cazuri extreme de încărcare a generatorului - curenți minimali și maximi. Astfel, cu un curent minim de încărcare de 0,08 A, tensiunea este de 49,4 V și cade, comparativ cu tensiunea de 53,5 V la 4.1 V. Testarea ratei de scădere a tensiunii este de 51,25 V / A și mai mult de două ori viteza la 600 rpm. Cu un curent maxim de sarcină de 3,83 a, tensiunea este deja de 28,4 V și cade, comparativ cu 42 V la un curent de 1,0 A, la 13,6 V., viteza de scădere a tensiunii a fost de 4,8 V / A, iar 1,7 ori depășește Această viteză la 600 rpm. Din aceasta putem concluziona că o creștere a vitezei de rotație a generatorului reduce semnificativ rigiditatea caracteristicilor sale externe asupra porțiunii sale inițiale, dar nu o reduce în mod semnificativ la porțiunea liniară a caracteristicilor sale de încărcare. Este caracteristică că, în același timp, la încărcarea completă a generatorului în 4 amperi, picătura procentuală a tensiunii este mai mică de 600 de rotații. Acest lucru se explică prin faptul că puterea de ieșire a generatorului este proporțională cu pătratul tensiunii generate, chiar și cifra de afaceri a rotorului, iar puterea curentului demagnectiv este proporțională cu pătratul curentului de sarcină. Prin urmare, la o sarcină nominală, completă a generatorului, puterea de demagnetizare, în raport cu ieșirea, se dovedește a fi mai mică, iar scăderea supremoasă a tensiunii este redusă. Principala caracteristică pozitivă a unei viteze mai mari de rotație a unui generator mic este o creștere semnificativă a KPE. La 1200 rpm, generatorul KPE a crescut, de la 3,8 unități la 600 rpm, la 5,08 unități.
Generatorul mare are conceptual un design diferit pe baza aplicării celei de-a doua legi ale CRICHOFF în circuitele magnetice. Această lege precizează că, dacă există două în circuitul magnetic sau mai multe surse MDS (ca magneți permanenți), atunci în circuitul magnetic, aceste MDS s-au rezumat algebric. Prin urmare, dacă luăm doi magneți identici și unii dintre stalții lor de varietăți cu un circuit magnetic cu un miez magnetic, atunci în spațiul aerian al altor doi poli se dublează MDS. Acest principiu este pus în construcția unui generator mare. Același plat pe forma de înfășurare, ca într-un generator magnetic, sunt plasate în acest spațiu de aer format cu dublu MDS. Așa cum a afectat caracteristica externă a generatorului, a arătat testele sale. Testele acestui generator au fost efectuate la o frecvență standard de 50Hz, care, precum și într-un generator mic, corespunde la 600 rpm. A fost făcută o încercare de a compara caracteristicile externe ale acestor generatoare cu aceleași solicitări ale ralantului lor. Pentru aceasta, viteza de rotație a generatorului mare a fost redusă la 108 rpm, iar tensiunea sa de ieșire a scăzut la 50 volți, tensiunea aproape de cursa de ralanti a generatorului mic la o viteză de 1200 rpm. Caracteristica exterioară a generatorului mare astfel obținută este prezentată în aceeași figură nr. 2, unde este prezentată și caracteristica externă a unui generator mic. Comparația acestor caracteristici arată că, cu o astfel de tensiune de ieșire foarte scăzută pentru un generator mare, caracteristica sa externă este foarte moale, chiar și prin comparație, nu cu o astfel de caracteristică exterioară rigidă a unui generator mic. Deoarece atât generatoarele spirituale să fie capabile de auto-sursă, era necesar să se afle ceea ce este necesar pentru acest lucru în caracteristicile lor energetice. Prin urmare, un studiu experimental al energiei consumate de motorul electric al unității a fost realizat fără consumul de energie liberă de la generatorul mare, adică măsurarea pierderii de ralanti a generatorului. Aceste studii au fost efectuate pentru două rapoarte diferite de transfer ale reductorului inferior dintre arborele electric al motorului și arborelui generatorului, pentru a influența consumul de energie al generatorului de inactivitate. Toate aceste măsurători au fost efectuate în intervalul de la 100 la 1000 rpm. Tensiunea de alimentare a motorului de acționare consumată de curentul consumat de acestea a fost măsurată și a fost calculată puterea ralantului generatorului, în timpul raportului de transmisie al cutiei de viteze egal cu 3,33 și 4,0. În figura 3 prezintă grafice de modificări ale acestor valori. Tensiunea de alimentare a motorului electric a unității a crescut liniar cu creșterea revoluțiilor la ambele rapoarte de transmisie, cât și curentul consumat a avut o mică neliniaritate, încoronată de dependența patrată a componentei electrice a puterii curentului. Componenta mecanică a energiei consumate, așa cum este cunoscută, depinde liniar de viteza de rotație. Se remarcă faptul că creșterea raportului de transmisie a cutiei de viteze reduce curentul consumat în întreaga gamă de viteze și, în special, la viteze mari. Și acest lucru afectează în mod natural atât puterea consumată - această capacitate este redusă proporțional cu creșterea raportului de transmisie a cutiei de viteze și, în acest caz, cu aproximativ 20%. Caracteristica exterioară a generatorului mare a fost îndepărtată numai în timpul unui raport de transmisie egală cu patru, dar la două revoluții - 600 (frecvență 50 Hz) și 720 (frecvență de 60 Hz). Aceste caracteristici de încărcare sunt prezentate în Fig.4. Aceste caracteristici, în contrast cu caracteristicile unui generator mic, sunt liniare, cu o scădere de tensiune foarte mică sub sarcină. Deci, la 600 rpm, tensiunea cursei de inactiv în 188 la un curent de încărcare de 0,63 A a scăzut la 1,0 V. la 720 rpm, tensiunea cursei de inactivitate în 226 la un curent de încărcare de 0,76 și a scăzut cu o creștere suplimentară a Încărcarea generatorului, acest model a rămas și se poate presupune că rata de scădere a tensiunii este de aproximativ 1 V pe amper. Dacă luați în considerare o scădere procentuală a tensiunii, atunci pentru 600 de revoluții a fost de 0,5%, iar pentru 720 de revoluții 0,4%. Această scădere de tensiune se datorează numai scăderii tensiunii asupra impactului activ al lanțului de înfășurare a generatorului - firele de înfășurare, redresoare și redresor și este de aproximativ 1,5 ohmi. Acțiunea de demagnetizare a creșterilor generatorului sub sarcină nu a apărut sau a fost manifestată foarte slabă la curenții de încărcare mare. Acest lucru se explică prin faptul că un câmp dublu magnetic, într-un spațiu atât de îngust, unde este localizată înfășurarea generatorului, răspunsul ancorei nu poate fi depășit, iar intimidarea este generată de V. Tet un câmp magnetic dublu de magneți. Lucrul principal o caracteristică distinctivă Caracteristicile externe ale unui generator mare este că la curenții de sarcină redusă, ele sunt liniare, nu există picături de tensiune ascuțite, ca într-un mic generator, iar acest lucru este explicat prin faptul că răspunsul de ancorare existent nu se poate manifesta, nu poate fi depășit domeniul magneților permanenți. Prin urmare, puteți efectua următoarele recomandări pentru dezvoltatorii generatoarelor CE pe magneți permanenți:

1. În nici un caz, nu utilizați circuite magnetice deschise în ele, aceasta conduce la o disipare puternică și la utilizarea pe termen scurt a câmpului magnetic.
2. Câmpul de dispersie este ușor de depășit de răspunsul de ancorare, ceea ce duce la o atenuare accentuată a caracteristicilor exterioare ale generatorului și este imposibil să se îndepărteze puterea calculată de la generator.
3. Puterea generatorului pe care o puteți dubla, în timp ce crește simultan rigiditatea caracteristicilor externe, aplicând doi magneți în lanțul său magnetic și creând un câmp cu dublu MDS.
4. În acest domeniu, cu Doubled MDS, este imposibil să se plaseze bobine cu miezuri feromagnetice, ceea ce duce la un compus magnetic al doi magneți și dispariția efectului de dublare al MDS.
5. În generatorul electric unitate, utilizați un astfel de raport de transmisie al cutiei de viteze, care vă va permite cel mai eficient să reduceți pierderea la generatorul de admisie la inactiv.
6. Vă recomand designul de disc al generatorului, este cel mai mult design simpluDisponibil în fabricarea la domiciliu.
7. Designul discului permite utilizarea unei carcase și a arborelui cu urși de la un motor electric convențional.

Și în cele din urmă, vă doresc perseverență și răbdare în crearea
Un generator real.

Din istoria întrebării. Până în prezent, în activitatea mea a existat o întrebare despre participarea la proiect pentru a-și introduce propria generație mică la întreprindere. Anterior, experiența cu motoare electrice sincrone, cu generatoarele, experiența minimă.

Având în vedere propunerile de diverși producători într-una din acestea, este excitată o metodă pentru un generator sincron care utilizează un generator bazat pe magneți permanenți (PMG). Mă întreb că sistemul de excitație a generatorului este planificat perii. Exemplu motoare electrice sincrone Am descris mai devreme.

Și așa, din descrierea generatorului (PMG) pe magneți permanenți ca elice a lichidului de excitație a agentului patogen al generatorului urmează:

1. Schimbător de căldură de tip de apă cu aer. 2. Generator cu un magnet permanent. 3. Dispozitiv de excitație. 4. redresor. 5. Ventilator radial. 6. Canalul aerului.

În acest caz, sistemul de excitație constă în lichidarea auxiliară sau un generator cu un magnet constant, un controler automat de tensiune (AVR), CT și VT pentru a determina curentul și tensiunea, un dispozitiv de excitație integrat și un redresor rotativ. În cazul standard, turbogeneratorii sunt echipați cu AVR digital, oferind PF (factor de putere) și efectuarea diferitelor funcții de monitorizare și protecție (restricție de excitație, detecție de suprasarcină, posibilitate de rezervare etc.). DC Excitația venită din AVR este amplificată de dispozitivul de excitație rotativă și apoi îndreptat de redresorul rotativ. Redresorul rotativ constă din diode și stabilizatori de tensiune.

Imaginea Sketchy a sistemului de excitație a turbogeneratorului utilizând PMG:

Soluția utilizând generatorul pe magneți permanenți (PMG) de pe arborele principal cu rotorul generatorului și patogenul fără perii:

De fapt, în prezent, vorbind despre avantajele acestei metode de reglementare de excitație pentru mine nu este posibilă. Cred că, cu timpul setului de informații și experiență, voi împărtăși cu dvs. experiența mea de a folosi PMG.

Mașinile sincrone cu magneți permanenți (magnetoelectrică) nu au o lichid de excitație pe rotor, iar fluxul magnetic interesant este creat de magneți permanenți situați pe rotor. Statorul acestor mașini ale designului obișnuit, cu o înfășurare cu două sau trei faze.

Aplicați aceste mașini cel mai adesea ca motoare cu putere redusă. Generatoarele de magnet permanent sincron sunt aplicate mai rar, în principal ca generatoare de frecvență sporite în mod autonom, cu putere mică și medie.

Motoare magnetoelectrice sincrone. Aceste motoare au fost distribuite în două versiuni de design: cu o locație radială și axială a magneților permanenți.

Pentru locație radială Magneți permanenți Pachetul rotor cu un tampon, realizat sub formă de cilindru gol, este fixat pe suprafața exterioară a poliilor expres ai magnetului permanent 3. În cilindru face sloturi de interpol care împiedică închiderea fluxului unui magnet constant în acest cilindru (figura 23.1).

Pentru locația axială Magneți Designul rotorului este similar cu designul motorului de scurtcircuit al rotorului asincron. Magneții constanți ai inelului sunt presați la capetele acestui rotor (figura 23.1, ).

Aranjamentul axial al magnetului este utilizat în motoare cu diametru scăzut cu putere de până la 100 W; Design-urile cu aranjamentul radial al magneților sunt utilizați în motoare cu diametru mai mare, cu o capacitate de până la 500 W și mai mult.

Procesele fizice care apar în începerea asincronă a acestor motoare au o anumită caracteristică datorită faptului că motoarele magnetoelectrice sunt permise în starea excitată. Câmpul unui magnet permanent în procesul de overclocking a rotorului aduce înfășurarea statorului EMF
, frecvența care crește proporțional cu frecvența rotativă a rotorului. Acest EMF conduce la înfășurarea curentului stator, interacționând cu domeniul magneților permanenți și creând frânămoment
, îndreptate spre rotirea rotorului.

Smochin. 23.1. Motoare sincrone magnetoelectrice cu radial (A) și

axial (b)locul de amplasare a magneților permanenți:

1 - stator, 2 - rotor scurt, 3 - magnet permanent

Astfel, atunci când motorul este accelerat cu magneți permanenți, două momente asincrone acționează pe rotorul său (figura 23.2): rotirea
(de la curent , acționând în lichidarea statorului din rețea) și frână
(de la curent indusă în înfășurarea statorului magnetului constant).

Cu toate acestea, dependența acestor momente de la viteza rotorului (alunecare) este diferită: cuplul maxim
corespunde unei frecvențe semnificative (ușor alunecare) și cuplului maxim de frânare M. T. - viteza redusă (diapozitiv mare). Accelerația rotorului are loc sub acțiunea rezultantului
care are o "eșec" semnificativă în zona de viteză mică. Din curbele prezentate în figură, se poate observa că influența momentului
pe proprietățile de pornire ale motorului, în special la momentul intrării în sincronism M. vK. , mult.

Pentru a asigura pornirea fiabilă a motorului, este necesar ca cuplul minim rezultat în modul asincron
și momentul intrării în sincronism M. vK. , au existat mai multe puncte de încărcare. Forma unui moment asincron de magnetoelectric

Fig.23.2. Grafice momente asincrone

motor sincron magnetoelectric

motorul depinde în mare măsură de rezistența activă a celulei inițiale și de gradul de excitație a motorului caracterizat de magnitudinea
Unde E. 0 - EMF a fazei statorului, indusă în modul inactiv la rotirea rotorului cu o frecvență sincronă. Cu creșterea "Eșec" în momentul curbei
crește.

Procesele electromagnetice în motoarele sincrone magnetoelectrice sunt, în principiu, similare cu procesele din motoarele de excitație electromagnetice sincrone. Cu toate acestea, este necesar să se țină cont de faptul că magneții constanți din mașinile magnetoelectrice sunt supuse demagnetizării efectului fluxului magnetic al reacției de ancorare. Înfășurarea de a începe oarecum slăbește această demagnetizare, ca efecte de ecranare asupra magneților permanenți.

Proprietățile pozitive ale motoarelor sincrone magnetoelectrice sunt stabilitatea crescută a funcționării în modul sincronic și uniformitatea vitezei de rotație, precum și capacitatea de a roti pur și simplu mai multe motoare incluse într-o rețea. Aceste motoare au indicatori relativ ridicați de energie (eficiență și
,).

Dezavantajele motoarelor sincrone magnetoelectrice sunt o valoare crescută în comparație cu motoarele sincrone ale altor tipuri, datorită costului ridicat și complexității tratării magneților permanenți efectuați din aliaje cu o forță coercitivă mare (Alni, Alnico, Magno și colab.). Aceste motoare sunt de obicei realizate pe putere redusă și utilizate în elaborarea instrumentelor și dispozitivele automate pentru a acționa mecanisme care necesită constanța vitezei de rotație.

Magnetele sincronăgeneratoare tricive. Rotorul unui astfel de generator este realizat la o putere redusă ca un "asterisc" (fig.23.3, dar), cu o putere medie - cu stâlpi gheare și un magnet permanent cilindric (figura 23.3, b).Rotorul cu poli ghemuiți face posibilă obținerea unui generator cu împrăștierea polilor care limitează curentul de șoc cu un scurtcircuit de scurtcircuit al generatorului. Acest curent este un pericol mai mare pentru un magnet permanent datorită unui efect puternic de demagnetizare.

În plus față de dezavantajele menționate la luarea în considerare a motoarelor sincrone magnetoelectrice, generatoarele de magnet permanent au un alt dezavantaj datorită lipsei unei lichide de excitație și, prin urmare, ajustarea tensiunii în generatoarele magnetoelectrice este aproape imposibilă. Acest lucru face dificilă stabilizarea tensiunii generatorului atunci când sarcina se schimbă.

Fig.23.3. Rotoare ale generatoarelor sincrone magnetoelectrice:

1 - arbore; 2 - magnet permanent; 3 - Stâlp; 4 - manșon non-magnetic

În mașinile sincrone de acest tip, câmpul de excitație constantă este format folosind magneți permanenți. Mașini sincrone Cu magneții permanenți nu au nevoie de un excitator și datorită absenței pierderilor de excitație și într-un contact alunecător are o eficiență ridicată, fiabilitatea acestora este semnificativ mai mare decât cea a mașinilor sincrone convenționale în care înfășurarea excitației rotative și dispozitivul de perie sunt 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. Un analog al rotorului unei mașini sincronizante convenționale 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 scurgeri mai puțin favorabile decât în \u200b\u200bmotoarele sincrone convenționale, a căror 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.