Synchrónne stroje s permanentnými magnetmi. Experimentálne štúdie energetickej účinnosti nadzvukových synchrónnych generátorov na permanentných magnetoch Synchrónny alternátor pre magnety

Non-kontaktné synchrónne generátory s trvalé magnety (SGPM) majú jednoduché elektrický obvodExcitačná energia nespotrebuje a má zvýšenú účinnosť, sa líši vo vysokej spoľahlivosti práce, menej citlivej na pôsobenie kotvy ako obyčajných strojov, ich nevýhody sú spojené s nízkymi regulačnými vlastnosťami prostredníctvom skutočnosti, že pracovný prúd permanentných magnetov nemožno značne zmeniť. V mnohých prípadoch však táto funkcia neurčuje a nebráni ich rozsiahlemu používaniu.

Väčšina použitých SGPM má magnetický systém s permanentnými magnetmi, ktoré sa otáčajú. Preto magnetické systémy sa od seba navzájom líšia v hlavnom dizajne rotora (induktor). Stator SGPM má takmer rovnaký dizajn ako v klasických striedavých počítačoch, zvyčajne obsahuje valcový magnetický obvod, ktorý je vložený z plechov elektrickej ocele vnútorný povrch Ktoré sú drážky na umiestnenie kotviaceho vinutia. Na rozdiel od bežných synchrónnych strojov je pracovná medzera medzi statorom a rotorom v SGPM zvolená ako minimálna na základe technologických schopností. Konštrukcia rotora je do značnej miery určená magnetickým a technologické vlastnosti Magneticky pevný materiál.

Rotor s valcovým magnetom

Najjednoduchší je rotor s monolitickým valcovým magnetom typu podobného kruhu (obr. 5.9, ale). Magnet 1 je vyrobený odlievaním, pripevneným k hriadeľu s objímkou \u200b\u200b2, napríklad z hliníkovej zliatiny. Magnetová magnetizácia sa vykonáva v radiálnom smere na multipólové nastavenie magnetizácie. Pretože mechanická pevnosť magnetov je malá, potom pri vysokých lineárnych rýchlostiach, magnet sa umiestni do plášťa (obväz) z non-magnetického materiálu.

Variant rotora s valcovým magnetom je kolektorový rotor zo samostatných segmentov 1 z nepagnetického oceľového plášťa 3 (obr. 5.9, B). Magnetizované radiálne segmentové magnety 1 sa uzatvárajú na objímke 2 s oceľou magneticoi a akýmkoľvek spôsobom, napríklad s pomocou lepidla sú upevnené. Generátory s rotorom takéhoto dizajnu pri stabilizácii magnetu v voľnom stave majú formu CURVE EDC, v blízkosti sínusovej. Výhodou rotorov s valcovým magnetom je jednoduchosť a výrobca dizajnu. Nevýhoda - nízke použitie objemu magnetu vďaka malým dĺžke stredného výkonu pólu h. a. S rastúcim počtom hodnôt Poliakov h. a znižuje sa a používanie objemu magnetu sa zhoršuje.

Obrázok 5.9 - Rotory z Valcový magnet: A - Monolitický, B - prefabrikované

Rotory s hviezdicovým magnetom

V SGPM s kapacitou až 5 kVA sa získali rotory typu hviezda s jasne vyjadrenými pólmi bez pólových topánok (obr. 5.10, ale). V takomto dizajne je magnetická hviezda častejšie pripevnená k hriadeľu s výplňou s magnetickou zliatinou 2. Magnet môže byť tiež ponorený priamo na hriadeľ. Ak chcete znížiť demagnetizačný účinok poľa odozvy kotvy s krátkym okruhovým prúdovým prúdom na rotore v niektorých prípadoch, predpokladá sa, že systém klapky sa predpokladá, že sa predpokladá, že druhý sa zvyčajne vykonáva naplnením rotora hliníka. Pri vysokých frekvenciách otáčania sa do magnetu vstrekuje magnetický obväz.

Keď však preťaženie generátora, priečne odozvy kotvy môže spôsobiť asymetrickú magnetizáciu okrajov pólov. Podobne ako magnetizácia skresľuje tvar poľa v pracovnom intervale a forme krivky EDC.

Jedným zo spôsobov, ako znížiť účinok kotviaceho poľa na magnetovom poli použitie pólových topánok s magnetickou oceľou. Zmenou šírky pólových topánok (nastavenie rozptylu pólov) je možné dosiahnuť optimálne použitie magnetu. Okrem toho, zmena konfigurácie pólových topánok, môžete získať potrebný tvar poľa v pracovnom priestore generátora.

Na obr. 5.10, B znázorňuje dizajn rotora podobného starého typu STAR s pristatickými permanentnými magnetmi s pólovými topánkami. Radiálne magnetizované magnety 1 sú inštalované na objímke 2 s magnetickým materiálom. Na póle magnetov superponovaných pólových topánok 3 s magnetickou oceľou. Na zabezpečenie mechanickej sily BA

Obrázok 5.10 - rotory podobné hviezdam: A - bez pólových topánok; B - prefabrikované s pólovými topánkami

shmaaks sú zvarené na nemagnetické vložky 4 tvoriace bandáž. Medzery medzi magnetmi môžu byť naplnené hliníkovou zliatinou alebo zlúčeninou.

Nevýhody rotorov typu hviezdy s pólovými topánkami zahŕňajú komplikáciu dizajnu a zníženie naplnenia magnetov rotora.

Rotory s pazúrovanými pólmi.

V generátoroch s veľkým počtom pólov je široko používaný dizajn rotora s pazúrovanými pólmi. Rotor v tvare nechtov (obr. 5.11) obsahuje valcový magnet 1, magnetizovaný v axiálnom smere, umiestnený na non-magnetickej objímke 2. K koncom magnetu sú priľahlé príruby 3 a 4 s magnetickou oceľou vystúpenia, ktoré tvoria póly. Všetky prejavy ľavej príruby sú severné póly a prejavy pravej príruby sú južné. Vystúpenia prírub sa striedajú pozdĺž obvodu rotora, ktoré tvoria multipolový excitačný systém. Napájanie generátora je možné výrazne zlepšiť, ak používate modulárny princíp umiestnením niekoľkých magnetov s pazúrovanými pólmi na hriadeli.

Nevýhody rotorov sú pazúrované typu sú: relatívna zložitosť dizajnu, obtiažnosť magnetizuje magnet v zmontovanom rotore, veľké rozptylové toky, je možné viazať konce výkonov pri vysokých frekvenciách otáčania, mali mieru magnet objem rotora.

Existujú štruktúry rotorov s rôznymi kombináciami PM: s po sebe idúcim a paralelným zahrnutím MGC MRS, s reguláciou napätia v dôsledku axiálneho pohybu rotora vzhľadom na stator, spojovací riadiaci systém SGPM z PM a paralelného elektromagnetického vinutia atď. SGPM multi

Obrázok 5.11 - Typ rotora

vykonávanie pólu. Existujú skúsenosti v Nemecku, Ukrajine v iných krajinách, aby sa rozvíjali a aplikujú nízkopeperovacie generátory pre vonkajší veus s rýchlosťou otáčania 125-375 rpm.

Kvôli hlavnej požiadavke pre vonkajšieho VEU majú nízku frekvenciu otáčania generátora - rozmery a hmotnosť SGPM sa získajú predraženým v porovnaní s vysokorýchlostnými generátormi s približne rovnakým výkonom. V skrini 1 (obr. 5.12) je tu konvenčný stator 2 s navíjaním 3. Rotor (induktor) 4 s doskami vloženými na vonkajšom povrchu 5 od neodym-boron inštalovaného na hriadeli 6 s ložiskami 7. Puzdro 1 je upevnené Na 8, "súvisí s nosičom Leu a rotor 4 je pripojený k hriadeľa veternej turbíny (na obr. 5.12 nie je znázornené).

Pri nízkych rýchlostiach vetra pre VEU je potrebné použiť generátory s nízkou rýchlosťou. V tomto prípade systém často nemá prevodovku a os je priamo pripojená k osi. elektrický generátor. V tomto prípade vzniká problém získavania dostatočne vysokého výstupného napätia a elektrickej energie. Jedným zo spôsobov, ako vyriešiť, je to multipolový elektrický generátor s rotorom dostatočne veľkého priemeru. Rotor elektrického generátora sa môže uskutočniť pomocou permanentných magnetov. Elektrický generátor s rotorom na permanentných magnetoch nemá kolektor a kefy, ktoré

Obrázok 5.12 - konštruktívna schéma SGPM pre vonkajší prípad VEU: 1-; 2 - stator; 3 - navíjanie; 4 - rotor; 5 - Platne permanentných magnetov s ND-FE-B; 6 - hriadeľ; 7 - ložiská; 8 - Základné

výrazne je potrebné zvýšiť jeho spoľahlivosť a pracovný čas bez údržby a opravy.

Elektrický generátor s rotorom na permanentných magnetoch môže byť postavený podľa rôznych schém, ktoré sa od seba líšia podľa všeobecného umiestnenia vinutí a magnetov. Magnety s polaritou, ktoré sa striedajú, sú umiestnené na rotore generátora. Navíjacie vinutie, ktoré sa striedajú, sa nachádza na statore generátora. Ak sú rotor a stator koaxiálne disky, tento typ generátora sa nazýva axiálny alebo disk (obr. 5.13).

Ak rotor a stator sú koaxiálne koaxiálne valce, tento typ generátora sa nazýva radiálne alebo valcové (obr. 5.14). V generátore radiálnych typu môže byť rotor vnútorný alebo vonkajší vzhľadom na stator.

Obrázok 5.13 - Zjednodušený okruh elektrického generátora s rotorom na permanentných magnetoch axiálneho (disku) typu

Obrázok 5.14 - Zjednodušený diagram elektrického generátora s rotorom na permanentných magnetoch radiálneho (valcovitého) typu

Dôležitým znakom synchrónnych generátorov s PM v porovnaní s bežnými synchrónnymi generátormi je zložitosť regulácie výstupného napätia a jeho stabilizácie. Ak sa v bežných synchrónnych strojoch, môžete hladko nastaviť pracovný tok a napätie, zmeňte prúdový prúd, potom v strojoch s permanentnými magnetmi neexistuje žiadna taká možnosť, pretože prietok F je v špecifikovanej vrátení a mierne sa mení. Ak chcete regulovať a stabilizovať napätie synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi, musíte použiť špeciálne metódy.

Jedným z možných spôsobov, ako stabilizovať napätie synchrónnych generátorov - zavedenie do vonkajšieho elektrického obvodu telesov kontajnerov, ktoré prispievajú k vzniku pozdĺžnej magnetickej kotviacej reakcie. Vonkajšie charakteristiky generátora pod kapacitnou povahou zaťaženia sa slabo zmení a môžu dokonca obsahovať rastúci graf. Kondenzátory, ktoré poskytujú kapacitný nosný charakter, sú zahrnuté do zaťaženého obvodu priamo (obr. 5.15, ale) Alebo cez peel transformátor, ktorý vám umožňuje znížiť hmotnosť kondenzátorov zvýšením ich prevádzkového napätia a zníženie prúdu (obr. S.1s, b). K dispozícii je tiež paralelné zahrnutie kondenzátora v kruhu generátora (Obr. 5.15, e).

Obrázok 5.15 - Zahrnutie stabilizačných kondenzátorov v kruhu synchrónneho generátora s permanentnými magnetmi

Dobrá stabilizácia výstupného napätia generátora s PM môže byť zabezpečená použitím rezonančného obrysu obsahujúceho kontajner C a saturačnú tlmivku L. Okruh sa zapne rovnobežne s zaťažením, ako je znázornené na obr. 5.16, ale V jednostupňovom obraze. Kvôli nasýteniu škrtiacej klapky, jeho indukčnosť padá s rastúcim prúdom a závislosť napätia na škrtiacej klapke z škrtiacej klapky je nelineárna príroda (obr. 5.16, B). Zároveň je závislosť napätia na nádrži z prúdu lineárna. V mieste priesečníka kriviek a zodpovedá menovitému napätiu

Obrázok 5.16 - Stabilizácia napätia, synchrónneho generátora s permanentnými magnetmi pomocou rezonančného okruhu: obvod obvodov; B - Volt-Ampere Charakteristiky (B)

tóry, obrys prichádza do okruhu, to znamená, že reaktívny prúd v obryse neprichádza.

Ak sa napätie zníži, potom môže byť zrejmé z obr. 4.15, b, Keď máme, to znamená, že okruh berie kapacitný prúd z generátora. K rastu vznikajú pozdĺžnu magnetizačnú kotvovú odozvu vznikajúcu. U. . Ak obrys berie indukčný prúd z generátora. KOZPEČNOSŤ LONGUITDINAL-OMMAGNETIZOVANÍ U.

V niektorých prípadoch, aby sa stabilizovali napätie generátorov, saturačné tlmivky (DN) sa používajú, čo je trvalé na konštantný prúd z riadiaceho systému napätia. Keď je napätie znížené, regulátor zvyšuje PIDmagny prúd v plynovej klapke, jeho indukčnosť sa zníži v dôsledku nasýtenia jadra, účinok pozdĺžneho kotevnej reakcie sa znižuje, ako aj pokles napätia na dno, ktoré Pomáha obnoviť výstupné napätie generátora.

Kontrola a stabilizácia napätia generátorov s PM môžu byť účinne uskutočňované s použitím polovodičového snímača, v každej fáze, z ktorého existujú dva protizápalové tyristory. Každá polovičná krivka napätia v prednej časti konvertora zodpovedá priamemu napätiu na jednom z tyristorov. Ak riadiaci systém zapadne na signály, aby sa s niektorými oneskorením zapoly, čo zodpovedá kontrolnému uhlu. S rastúcim napätím za konvertorom sa znižuje, keď je napätie redukované na svorkách generátora, uhol sa znižuje tak, že napätie je v generátore. S pomocou podobného konvertora, môžete nielen stabilizovať, ale aj nastavte výstupné napätie široko, zmeňte uhol. Nevýhodou opísanej schémy je zhoršenie kvality napätia pri náraste vzhľadu vyšších harmonických.

Opísané spôsoby regulácie a stabilizácie napätia spojeného s používaním ďalších zariadení vzhľadom na generátor a ťažkopádny. Cieľ je možné dosiahnuť pomocou ďalšieho pidmagnagnicuyuyuyuchi (softvéru) DC, zmení rozsah na nasýtenie oceľových magnetických vodičov a zmien, teda vonkajšej magnetickej vodivosti vzhľadom na magnet.

Účelom tejto práce je zistiť energetické vlastnosti sériových synchrónnych generátorov na permanentné magnety, a najmä účinok zaťaženia, ktorý vytvára demagnetizačné pole (kotviaca reakcia), na zaťaženie charakteristické generátorov. Testovali sa dva synchrónne generátory disku rôznych výkonov a návrhov. Prvý generátor je reprezentovaný malý synchrónny generátor diskov s jedným magnetickým kotúčom s priemerom 6 palcov, so šiestimi pármi pólov a navíjací kotúč s dvanástimi vinutiami. Tento generátor je znázornený na skúšobnej lavici (Foto č. 1) a jeho úplné testy sú opísané v mojom článku :, Experimentálne štúdie energetická účinnosť Získanie elektrickej energie z magnetického poľa permanentných magnetov. " Druhý generátor je reprezentovaný veľkým generátorom disku s dvoma magnetickými diskami s priemerom 14 palcov, s piatimi pármi pólov a navíjací kotúč s desiatimi vinutiami. Tento generátor ešte nebol komplexne testovaný, a je znázornený na photo №3 elektrický stroj, Vedľa testovacej lavice malého generátora. Rotácia tohto generátora bola vytvorená jednosmerným motorom nainštalovaným na jeho puzdre.
Premenné výstupného napätia generátorov narovnaných, vyhladených kondenzátormi veľkej kapacity a meranie prúdov a napätí v oboch generátoroch sa pripravilo v jednosmernom prúde DT9205A digitálnych multimetrov. Pre malý generátor merania bol vytvorený štandardom striedavý prúdový frekvencia 60Hz, ktorý pre malý generátor zodpovedal 600 ot / min., Pre malý merací generátor bol tiež vyrobený na viacnásobnej frekvencii 120 Hz, čo zodpovedá 1200 ot / min. Zaťaženie oboch generátorov bolo čisto aktívne. V malom alternátore s jedným magnetickým kotúčom bol magnetický obvod otvorený a vzduchová medzera medzi rotorom a statorom bola asi 1 mm. Vo veľkom generátore, s dvoma magnetickými diskami, magnetický obvod bol uzavretý a vinutia boli umiestnené v 12 mm vzduchovej medzere.
Pri opise fyzikálnych procesov v oboch generátoroch je Axiom, že v permanentných magnetoch je magnetické pole vždy a nemôže sa znížiť ani zvýšiť. Je to dôležité pri analýze povahy vonkajších charakteristík týchto generátorov. Preto ako premenná zvážime len meniace sa demagnetizačné pole nakladacích vinutí generátorov. Vonkajšia charakteristika malého generátora, pri frekvencii 60 Hz, je znázornená na obr. 1, ktorý tiež zobrazuje výstupnú elektrickú krivku generátora RGGEN a krivku KPE. Charakter krivky vonkajšej charakteristiky generátora je možné vysvetliť na základe nasledujúcich úvah - ak je veľkosť magnetického poľa na povrchu magnetov a potom sa nezmení, keď odstraňuje z tohto povrchu, znižuje sa A, a je mimo tela magnetu, sa môže zmeniť. Pri nízkych nákladných prúdoch sa zaťaženie nakladacích vinutí generátora interaguje so oslabenou, rozptýlenou časťou pole magnetov a výrazne ju znižuje. V dôsledku toho sa ich spoločná oblasť výrazne znižuje a výstupné napätie prudko klesá parabolom, pretože sila demagnetizačného prúdu je úmerná svojmu štvorcovu. To potvrdzuje obraz magnetického poľa magnetu a navíjanie získané železným pilitou. Na fotografii №1 je viditeľný obraz len magnetu sám, a jasne vidí, že polia z oblasti zameranej na póly vo forme pilín spojky. Bližšie k stredu magnetu, kde je pole všeobecne nula, pole je veľmi oslabené, takže nemôže ani pohnúť pilín. Toto je oslabené pole a resetujte reakciu navíjacej kotvy, s malým prúdom v 0,1A, ako je možné vidieť na fotografii číslo 2. S ďalším nárastom prúdu zaťaženia sa silnejšie polia magnetu znížili bližšie k ich pólom, ale na zníženie ďalšieho, rastúce pole magnetu, navíjanie nemôže, a krivka vonkajšej charakteristiky generátora postupne narovnávať a otočí sa do priamej závislosti výstupného napätia generátora z prúdu zaťaženia. Okrem toho, na túto lineárnu časť nosných charakteristík, napätie pod zaťažením sa znižuje menej ako na nelineárne a vonkajšia charakteristika sa stáva ZESH. Prístupuje sa k charakteristike konvenčného synchrónneho generátora, ale s menším počiatočným napätím. V priemyselných synchrónnych generátoroch je povolené až 30% poklesu napätia pod menovitým zaťažením. Pozrime sa, aké percento poklesu napätia v malého generátora pri 600 a 1200 ot / min. S 600 otáčok, jeho napätie jeho voľnobežného zdvihu bolo 26 voltov a pod prúdom zaťaženia 4 zosilňovačov, klesol na 9 voltov, znížil sa o 96,4% - to je veľmi vysoký pokles napätia, viac ako trikrát zvláštna sadzba. S 1200 otáčok sa nečinné napätie už stalo 53,5 voltov a pod prúdom zaťaženia 4 zosilňovačov, klesla na 28 voltov, tj znížil o 47,2% - je to bližšie k 30% prípustnému. Zvážte však numerické zmeny v tuhosti vonkajších charakteristík tohto generátora v širokom spektre zaťaženia. Tuhosť nákladovej charakteristiky generátora je určená rýchlosťou výskytu výstupného napätia pri zaťažení, takže ho vypočítavame, od voľnobehového zdvihu generátora. Sharp a nelineárny pokles v tomto napätí je pozorovaný o prúde v jednom amp, a je najvýraznejší k prúdu 0,5 AMPS. Takže, s nosným prúdom 0,1 AMPS, napätie je 23 voltov a klesá v porovnaní s voľnobežným zdvihom 25 voltov, o 2 volty, čo je rýchlosť napätia je 20 V / A. S zaťažením v 1,0 ampére je napätie už 18 voltov a kvapky o 7 voltov, v porovnaní s voľnobňovým napätím, to znamená, že rýchlosť napätia je už 7 V / A, dokonca sa znížila o 2,8-krát. Takéto zvýšenie tuhosti vonkajšej charakteristiky pokračuje a s ďalším nárastom zaťaženia generátora. Takže, s nosným prúdom 1,7 AMP, napätie klesá z 18 voltov na 15,5 voltov, dokonca aj rýchlosť napätia je už 3,57 v / a, a s nosným prúdom 4 ampry, napätie od 15,5 voltov klesne na 9 volt , Tj rýchlosť poklesu napätia klesá na 2,8 v / a. Takýto spôsob je sprevádzaný konštantným zvýšením výstupného výkonu generátora (obr. 1), pričom súčasne zvyšuje tuhosť jeho vonkajších charakteristík. Zvýšenie výstupného výkonu, s týmito 600 ot / min, poskytuje pomerne vysoký generátor KPE v 3,8 jednotkách. Podobné postupy sa vyskytujú pri dvojitej rýchlosti synchrónnej generátora (obr. 2), tiež silný štvoruhodný pokles výstupného napätia pri nízkych prúdových prúdoch s ďalším nárastom tuhosti jeho vonkajšej charakteristiky s nárastom zaťaženia, rozdiely len v numerické hodnoty. Vezmite len dva extrémne prípady zaťaženia generátora - minimálne a maximálne prúdy. Takže, s minimálnym nosným prúdom 0,08 A, napätie je 49,4 V, a spadá v porovnaní s napätím 53,5 V na 4,1 V. Skúška rýchlosť poklesu napätia je 51,25 V / A, a viac ako dvojnásobok rýchlosti na 600 ot / min. S maximálnym prúdovým prúdom 3,83 A, napätie je už 28,4 V a spadá, v porovnaní s 42 V pri prúde 1,0 A, pri 13,6 V., rýchlosť poklesu napätia bola 4,8 V / A, a 1,7-krát presahuje Táto rýchlosť pri 600 ot / min. Z toho môžeme dospieť k záveru, že zvýšenie rýchlosti otáčania generátora výrazne znižuje tuhosť svojich vonkajších charakteristík na jeho počiatočnej časti, ale významne ho nerená v lineárnej časti jej zaťaženia. Je charakteristické, že pri plnom zaťažení generátora v 4 zosilňovačoch je percentuálny pokles napätia menší ako 600 otáčok. To je vysvetlené skutočnosťou, že výstupný výkon generátora je úmerný štvorcovým štvorcom vytvoreným napätím, dokonca aj obrat rotora a výkon demagnetívneho prúdu je úmerný štvorcovi zaťaženia prúdu. Preto pri nominálnom, plnom zaťažení generátora sa vykazuje demagnetizačný výkon, vzhľadom k výstupu, sa ukáže, že je menej a zníži sa pokles napätia. Hlavným pozitívnym znakom vyššej rýchlosti otáčania malého generátora je významným zvýšením jeho KPE. Pri 1200 ot / min sa generátor KPE zvýšil z 3,8 jednotiek pri 600 ot / min, až po 5,08 jednotiek.
Veľký generátor má koncepčne iný dizajn založený na aplikácii druhého zákona Circhoff v magnetických obvodoch. Tento zákon uvádza, že ak sú v magnetickom okruhu, alebo niekoľko zdrojov MDS (ako permanentné magnety), potom v magnetickom okruhu, tieto MDS algebraicky zhrnuté. Preto, ak berieme dve identické magnety a niektoré z ich variepetných pólov s magnetickým obvodom s magnetickým jadrom, potom vo vzduchovej medzere iných dvoch rôznych pólov sú zdvojnásobené MDS. Tento princíp je položený v konštrukcii veľkého generátora. Rovnaký byt na forme vinutia, ako v magnetickom generátore, sa umiestni do tejto tvorenej vzduchovej medzery s dvojitým MDS. Ako ovplyvnilo vonkajšiu charakteristiku generátora, ukázala svoje testy. Testy tohto generátora sa uskutočnili pri štandardnej frekvencii 50Hz, ktorá, rovnako ako v malého generátora, zodpovedá 600 ot / min. Uskutočnil sa pokus o porovnanie vonkajších charakteristík týchto generátorov s rovnakým stresom ich voľnobehu. Na tento účel sa rýchlosť otáčania veľkého generátora znížila na 108 otáčok za minútu a jeho výstupné napätie kleslo na 50 voltov, napätie v blízkosti voľnobežného zdvihu malého generátora rýchlosťou 1200 ot / min. Vonkajšia charakteristika takto získaného veľkého generátora je znázornená na rovnakom obrázku č. 2, kde je znázornená aj vonkajšia charakteristika malého generátora. Porovnanie týchto charakteristík ukazuje, že s takým veľmi nízkym výstupným napätím pre veľký generátor je jej vonkajšia charakteristika veľmi mäkká, dokonca aj v porovnaní s takou tuhou vonkajšou charakteristikou malého generátora. Vzhľadom k tomu, že obaja duchovní generátori sú schopní samozverejčence, bolo potrebné zistiť, čo je potrebné pre to v ich energetických vlastnostiach. Preto experimentálna štúdia sily spotrebovanej elektromotorom pohonu bola vykonaná bez spotreby voľnej energie z veľkého generátora, to znamená, že meranie straty voľnobehu generátora. Tieto štúdie boli vykonané pre dva rôzne prenosové pomery spodného redukcie medzi elektrickým hriadeľom motora a hriadeľom generátorov, aby ovplyvnili spotrebu energie generátora nečinnosti. Všetky tieto merania sa uskutočnili v rozsahu od 100 do 1000 rpm. Merané napájacie napájacie napätie hnacieho motora spotrebovaného prúdom spotrebovaného prúdom sa meralo a výkon voľnobehu generátora sa vypočítal počas prevodového pomeru prevodovky rovný 3,33 a 4,0. Na obr. 3 predstavuje grafy zmien v týchto hodnotách. Napájacie napätie hnacieho elektromotora lineárne zvýšil s rastúcimi otáčkami na oboch prevodových pomeroch a spotrebovaný prúd mal malú nelineáriu, korunovanú kvadratickou závislosťou elektrickej zložky sily prúdu. Mechanická zložka spotrebovanej energie, ako je známa, lineárne závisí od rýchlosti otáčania. Je potrebné poznamenať, že zvýšenie prevodového pomeru prevodovky znižuje prúd spotrebovaný v celom rozsahu rýchlostí a najmä pri vysokých rýchlostiach. A to sa prirodzene ovplyvňuje oboch spotrebovaných energie - táto kapacita sa znižuje v pomere k zvýšeniu prevodového pomeru prevodovky a v tomto prípade asi o 20%. Vonkajšia charakteristika veľkého generátora sa odstránila len počas prevodového pomeru rovného do štyroch, ale pri dvoch otáčkach - 600 (frekvencia 50 Hz) a 720 (frekvencia 60 Hz). Tieto vlastnosti zaťaženia sú znázornené na obr. Tieto charakteristiky, na rozdiel od vlastností malého generátora, sú lineárne, s veľmi malým poklesom napätia pod zaťažením. Takže pri 600 ot / min, napätie voľnobežného zdvihu v roku 188 pri nosnom prúde 0,63 A klesol na 1,0 V. pri 720 ot / min, nečinné napätie zdvih v 226 pri zaťažení 0,76 a klesol 1,0 B. s ďalším nárastom 1,0 B. Zaťaženie generátora, tento vzor zostal, a jeden môže predpokladať, že rýchlosť napätia je približne 1 V na AMPER. Ak považujete za percentuálny pokles napätia, potom pre 600 otáčok to bolo 0,5%, a počas 720 otáčok 0,4%. Tento pokles napätia je spôsobený len k poklesu napätia na aktívnom náraze navíjacieho reťazca generátora - vinutie, usmerňovacie a usmerňovacie vodiče a je približne 1,5 ohms. Demagnetizačný účinok navíjania generátora pod zaťažením sa nezobrazil, alebo sa prejavil veľmi slabý pri vysokých nosných prúdoch. To je vysvetlené skutočnosťou, že dvojité magnetické pole, v takej úzkej vzduchovej medzere, kde sa nachádza navíjanie generátora, môže reakcia kotvy prekonať a zastrašovanie je generované V. Tetom dvojité magnetické pole magnetov. Hlavná vec výrazná funkcia Vonkajšie charakteristiky veľkého generátora je, že pri nízkych nosných prúdoch sú lineárne, neexistujú žiadne prudké poklesy napätia, ako v malého generátora, a to je vysvetlené skutočnosťou, že existujúca kotva sa nemôže prejavovať, nemôže sa prekonať oblasti permanentných magnetov. Preto môžete vykonať nasledujúce odporúčania pre vývojárov generátorov CE na trvalých magnetoch:

1. V žiadnom prípade nepoužívajte otvorené magnetické obvody v nich, vedie k silnému rozptylu a krátkemu používaniu magnetického poľa.
2. Disperzné pole je ľahko prekonané kotvou odozvy, čo vedie k prudkému zmierneniu vonkajších charakteristík generátora, a nie je možné odstrániť vypočítaný výkon z generátora.
3. Výkon generátora môžete zdvojnásobiť, pričom súčasne zvyšuje tuhosť vonkajšej charakteristiky, aplikovaním dvoch magnetov v magnetickom reťazci a vytvorenie poľa s dvojitým MDS.
4. V tejto oblasti so zdvojnásobenými MDS je nemožné umiestniť cievky s feromagnetickými jadrami, pretože to vedie k magnetickej zlúčenine dvoch magnetov a zmiznutie zdvojnásobujúceho účinku MDS.
5. V elektrickom pohone generátora použite takýto prevodový pomer prevodovky, ktorý vám najviac umožní znížiť stratu na vstupnom generátore pri nečinnosti.
6. Odporúčam dizajn disku generátora, je to najviac jednoduchý dizajnK dispozícii vo výrobe doma.
7. Disk konštrukcia umožňuje použitie puzdra a hriadeľa s medveďmi z bežného elektromotora.

A konečne, želám vám vytrvalosť a trpezlivosť pri vytváraní
Skutočný generátor.

Z histórie otázky. K dnešnému dňu, v mojej práci bola otázka o účasti na projekte predstaviť svoju vlastnú malú generáciu v podniku. Skoršie, skúsenosti so synchrónnymi elektromotormi, s generátormi, minimálnymi skúsenosťami.

Vzhľadom na návrhy rôznych výrobcov v jednom z nich je nadšený spôsob vzrušujúceho synchrónneho generátora pomocou generátora na báze permanentných magnetov (PMG). Zaujímalo by ma, že systém excitačného systému generátora je naplánovaný na bezčistenú. Príklad synchrónne elektromotory Opísal som skôr.

A tak, z opisu generátora (PMG) na permanentných magnetoch ako vrtuľa excitačného vinutia generátora patogénu nasleduje:

1. Výmenník tepla typu vzduch-voda. 2. Generátor s trvalým magnetom. 3. Excitačné zariadenie. 4. usmerňovač. 5. Radiálny ventilátor. 6. Air kanál.

V tomto prípade sa excitačný systém skladá z pomocného vinutia alebo generátora s konštantným magnetom, automatickým regulátorom napätia (AVR), CT a VT na určenie prúdu a napätia, integrovaného excitačného zariadenia a rotačného usmerňovača. V štandardnom prípade sú turbogenerátory vybavené digitálnym AVR, ktoré poskytujú PF (výkonový faktor) a vykonávajú rôzne funkcie monitorovania a ochrany (obmedzenie excitácie, detekcia preťaženia, možnosť rezervácie atď.). D.c Excitácia pochádzajúca z AVR sa amplifikuje rotujúcim excitačným zariadením a potom narovnaný rotujúcim usmerňovačom. Rotujúci usmerňovač pozostáva z diód a stabilizátorov napätia.

Sketchový obraz excitačného systému turbogenerátora pomocou PMG:

Riešenie s použitím generátora na permanentných magnetoch (PMG) na hlavnom hriadeli s rotorom generátora a bezkarným patogénom:

V súčasnosti nie je možné hovoriť o výhodách tejto metódy regulácie excitácie pre mňa. Myslím, že s časom súboru informácií a skúseností sa s vami podelím o moje skúsenosti s používaním PMG.

Synchrónne stroje s permanentnými magnetmi (magnetoelektrický) nemajú na rotore excitačné vinutie a vzrušujúci magnetický tok je vytvorený permanentnými magnetmi umiestnenými na rotore. Stator týchto strojov obvyklej konštrukcie s dvoj- alebo trojfázovým vinutím.

Tieto stroje naneste najčastejšie ako s nízkymi výkonovými motormi. Synchrónne generátory s permanentným magnetom sa aplikujú menej často, hlavne ako autonómne pracujúce zvýšené frekvenčné generátory, malá a stredná energia.

Synchrónne magnetoelektrické motory. Tieto motory boli distribuované v dvoch dizajnových verziách: s radiálnym a axiálnym umiestnením permanentných magnetov.

Pre radiálna lokalita Trvalé magnety Rotorový obal s podložkou, vyrobený vo forme dutého valca, je upevnený na vonkajšom povrchu expresných pólov permanentného magnetu 3. Vo valci, aby sa interpole štrbiny, ktoré zabraňujú uzavretiu prietoku konštantného magnetu v tomto valci (obr. 23.1,).

Pre axiálna lokalita Magnety Rotorový dizajn je podobný konštrukcii asynchrónneho motora rotora. Kruhové konštantné magnety sa stlačí na konce tohto rotora (obr. 23.1, ).

Axiálne usporiadanie magnetu sa používa v motoroch s nízkym priemerom s výkonom až 100 W; Návrhy s radiálnym usporiadaním magnetov sa používajú vo väčších priemeroch s kapacitou až 500 W a viac.

Fyzikálne procesy vyskytujúce sa v asynchrónnom začiatku týchto motorov majú nejakú funkciu vzhľadom na skutočnosť, že magnetoelektrické motory sú povolené vo excitovanom stave. Pole permanentného magnetu v procese pretaktovania rotora prináša vinutie statora EMF
, frekvencia, ktorej sa zvýši v pomere k frekvencii rotácie rotora. Tento EMF vedie vo vinutí prúdu statora, interakcie s oblasťou permanentných magnetov a vytváraním brzdaokamih
, nasmerované na otáčanie rotora.

Obr. 23.1. Magnetoelektrické synchrónne motory s radiálnym (A) a

axiálny b)umiestnenie permanentných magnetov:

1 - stator, 2 - krátkozrvný rotor, 3 - permanentný magnet

Keď je motor urýchlený s permanentnými magnetmi, dva asynchrónne momenty pôsobia na svojom rotore (obr. 23.2): Otáčanie
(Z prúdu , pôsobí do vinutia statora zo siete) a brzdy
(Z prúdu indukované vo vinutí statora konštantného magnetu).

Závislosť týchto okamihov z rýchlosti rotora (sklzom) je však odlišná: maximálny krútiaci moment
zodpovedá významnej frekvencii (mierne sklz) a maximálny brzdový moment M. T. - nízka rýchlosť (veľká šmýkačka). Zrýchlenie rotora sa vyskytuje pod pôsobením výsledného
ktorý má významný "zlyhanie" v zóne malých otáčok. Z kriviek uvedených na obrázku je možné vidieť, že vplyv momentu
o štartovacích vlastnostiach motora, najmä v čase vstupu do synchronizity M. vkládka , veľa.

Aby sa zabezpečilo spoľahlivé spustenie motora, je potrebné, aby minimálny výsledný krútiaci moment v asynchrónnom režime
a moment vstupu do synchronizmu M. vkládka , bolo viac bodov zaťaženia. Formou asynchrónneho momentu magnetoelektrického

Obr.23.2. Grafy Asynchrónne momenty

magnetoelektrický synchrónny motor

motor vo veľkej miere závisí od účinnej odolnosti východiskovej bunky a na stupni excitácie motora charakterizovaného veľkosti
kde E. 0 - EMF fázy statora, vyvolaná v režime nečinnosti pri otáčaní rotora so synchrónnou frekvenciou. S rastúcim "Zlyhanie" v okamihu krivky
zvyšuje.

Elektromagnetické procesy v magnetoelektrických synchrónnych motoroch sú v zásade podobné procesom v synchrónnych elektromagnetických excitačných motoroch. Je však potrebné mať na pamäti, že konštantné magnety v magnetoelektrických strojoch podliehajú demagnetizácii účinku magnetického toku kotviacej reakcie. Spustenie vinutia trochu oslabuje túto demagnetizáciu, ako tienenie účinky na permanentné magnety.

Pozitívne vlastnosti magnetoelektrických synchrónnych motorov sú zvýšená stabilita prevádzky v synchrónnom režime a jednotnosť rýchlosti otáčania, ako aj schopnosť jednoducho otáčať viacerými motormi zahrnutými v jednej sieti. Tieto motory majú relatívne vysoké energetické ukazovatele (účinnosť a
,).

Nevýhody magnetoelektrických synchrónnych motorov sú zvýšená hodnota v porovnaní s synchrónnymi motormi iných typov, vďaka vysokým nákladom a zložitosti liečenia permanentných magnetov uskutočnených z zliatin s veľkou donucovacou silou (ALNI, ALNICO, MAGNO ET AL.). Tieto motory sa zvyčajne vykonávajú na nízkom výkone a používajú sa v prístroji a automatických zariadeniach na pohon mechanizmov, ktoré vyžadujú stálosť otáčania otáčania.

Synchrónny magnetoelektricky generátory. Rotor takéhoto generátora sa vykonáva pri nízkom výkone ako "hviezdička" (obr. 23.3, ale), s priemerným výkonom - s pazúrovaným pólom a valcovým permanentným magnetom (obr. 23.3, b).Rotor s pazúrovanými pólmi umožňuje získať generátor s rozptýlením pólov, ktoré obmedzujú nárazový prúd s náhlym skratom generátora. Tento prúd je väčšie nebezpečenstvo pre trvalý magnet v dôsledku silného demagnetačného účinku.

Okrem nevýhod zaznamenaných pri zvažovaní magnetoelektrických synchrónnych motorov majú trvalé magnetové generátory ďalšiu nevýhodu kvôli nedostatku excitačného vinutia, a preto je nastavenie napätia v magnetoelektrických generátoroch takmer nemožné. To sťažuje stabilizáciu napätia generátora, keď sa zmení zaťaženie.

Obr.23.3. Rotory magnetoelektrických synchrónnych generátorov:

1 - šachta; 2 - permanentný magnet; 3 - pól; 4 - non-magnetický rukáv

V synchrónnych strojoch tohto typu sa konštantne smerové pole excitácie vytvára s použitím permanentných magnetov. Synchrónne stroje S permanentnými magnetmi nepotrebujete excitator a vďaka absencii strát na excitáciu a v posuvnom kontakte má vysokú účinnosť, ich spoľahlivosť je významne vyššia ako konvenčné synchrónne stroje, v ktorých sú často rotujúce excitačné vinutie a kefové zariadenie sú často poškodené pomerne často; Okrem toho, prakticky nepotrebujú údržbu počas celej životnosti.
Permanentné magnety môžu nahradiť excitačné vinutie v synchrónnych strojoch multifázy bežného dizajnu a vo všetkých špeciálnych verziách, ktoré boli opísané vyššie (jednofázové synchrónne stroje, synchrónne stroje so strojmi v tvare zvončeka a induktorov).
Synchrónne stroje s permanentnými magnetmi sa líšia od ich analógov s elektrickým magnetická excitácia Výstavba magnetických systémov induktora. Analóg rotora konvenčného poškodeného synchrónneho stroja je valcový magnet v tvare kruhu, magnetizovaný v radiálnom smere (obr., 6).

Magnetické systémy induktora s valcovými a hviezdicovými magnetmi;
A - Star Magnet bez topánok pól; B - Štvorpólový valcový magnet

Obr. 2. Rotor s pazúrovanými pólmi, vzrušený permanentným magnetom:
1 - Ring permanentný magnet; 2 - Disk so systémom južných pólov; 3 - Disk so systémom severných pólov

Zariadenie Rotor obyčajného stroja s elektromagnetickou excitáciou je podobný rotoru s hviezdicovým magnetom na obr. 1 a, v ktorom je magnet 1 pripevnený k hriadeľu 3 vyplniť hliníkovú zliatinu 2.

V rotore s bleskovými pólmi (obr. 2), magnetický magnet, magnetizovaný v axiálnom smere, nahradí prstencové vinutie excitácie. Vo varniemen-pól induktora na obr. Elektromagnetická excitácia môže byť nahradená magnetickým, ako je znázornené na obr. 3 (Namiesto troch malých zubov v každej z I-IV zónach je tu jeden zub v každej zónach). Zodpovedajúci analóg s magnetickou excitáciou je tiež k dispozícii v rovnakom mene. Trvalý magnet môže byť v tomto prípade vytvorený vo forme kruhu magnetizovaného v axiálnom smere, ktorý je vložený medzi lôžkom a ložiskovým štítom.

Obr. 3. Induktorový variemen-pól generátor s magnetoelektrickým excitovaním:
Oa - kotviace navíjanie; PM - permanentný magnet
Ak chcete opísať elektromagnetické procesy v synchrónnych strojoch s permanentnými magnetmi, teória synchrónnych strojov s elektromagnetickou excitáciou je celkom vhodná, ktorej základy sú uvedené v predchádzajúcich kapitolách časti. Aby však mohli využiť túto teóriu a aplikovať ju na výpočet charakteristík synchrónneho stroja s permanentnými magnetmi v generátore alebo motora, je potrebné predbežné určiť čistenie krivky permanentného magnetu voľnobehu EFC alebo excitačný koeficient G \u003d EF / U a vypočítať indukčný odpor XAD a X, berúc do úvahy vplyv magnetickej odolnosti magnetu, ktorý môže byť taký významný, že HA (1)< Xaq.
Stroje s permanentnými magnetmi boli vynájdené na úsvite vývoja elektromechaniky. Avšak, oni dostali rozšírené použitie v posledných desaťročiach v súvislosti s vývojom nových materiálov pre permanentné magnety s veľkou špecifickou magnetickou energiou (napríklad typ magnetických alebo zliatin založených na samariách a kobalte). Synchrónne stroje s takýmito magnetmi v ich hmotnostných ukazovateľoch a prevádzkových vlastnostiach v špecifickom rozsahu výkonu a otáčania otáčania môžu dobre konkurovať synchrónne strojemajú elektromagnetickú excitáciu.

Sila vysokorýchlostných synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi na kŕmenie palubnej siete lietadiel dosahuje desiatky kilowatt. Generátory a motory s trvalými malými výkonovými magnetmi sa používajú v lietadlách, autách, traktoroch, kde ich vysoká spoľahlivosť má mimoriadny význam. Ako motory slaby prud Sú široko používané v mnohých iných oblastiach technológie. V porovnaní s reaktívnymi motormi majú vyššiu stabilitu rýchlosti, najlepšie energetické indikátory, nižšie ako náklady a štartovacie vlastnosti.
Podľa spôsobov spúšťania, synchrónne nízkoenergetické motory s permanentnými magnetmi sú rozdelené do samoobslužných motorov a asynchrónnych štartovacích motorov.
Samohybné nízkoenergetické motory s permanentnými magnetmi sa používajú na privádzanie mechanizmov hodín a rôznych relé, rôzne softvérové \u200b\u200bzariadenia atď. Menovitý výkon týchto motorov nepresahuje niekoľko wattov (zvyčajne zdieľa watt). Na uľahčenie štartovania sa motory vykonávajú multipolom (p\u003e 8) a sú poháňané jednou fázou priemyselnou frekvenčnou sieťou.
V našej krajine sa takéto motory vyrábajú v sérii DSMS, v ktorom sa na vytvorenie multipolového poľa aplikuje spustenie magnetického potrubia statora a jednofázového kotva.
Spustenie týchto motorov sa vykonáva z dôvodu synchrónneho momentu z interakcie pulzujúceho poľa s permanentnými magnetmi rotora. Aby sa začalo úspešne vyskytnúť úspešne a v správnom smere sa používajú špeciálne mechanické zariadenia, ktoré umožňujú rotoru otáčať len v jednom smere a odpojte ho z hriadeľa počas synchronizácie
Synchrónne menšie výkonové motory s permanentnými magnetmi s asynchrónnym spustením sa vyrábajú s radiálnym usporiadaním permanentného magnetu a počiatočným skratovým vinutím a s axiálnym usporiadaním permanentného magnetu a spusteného skratového vinutia. Zariadenie statora sa tieto motory líšia od strojov s elektromagnetickou excitáciou. Vinutie statora v oboch prípadoch sa vykonáva dvoj- alebo trojfázou. Líšia sa len v dizajne rotora.
V motore s radiálnym usporiadaním magnetu a krátkosrvortevitým vinutím je uvedený v drážkach zvolených pólových výstupkov konštantných magnetov, aby sa získali prijateľné nite rozptylu medzi hrotmi susedných pólov, ktoré nie sú magnetické intervaly. Niekedy, aby sa zvýšila mechanická pevnosť rotora, hroty sa kombinujú so sprievodnými jumbami do celého kruhového jadra.
V motora s axiálnym umiestnením magnetu a krátkosrvoritým navíjaním je časť aktívnej dĺžky obsadená permanentným magnetom, a na druhej strane, je tu herné magnetické mláďa s krátkym vinutím a Trvalý magnet, a jedenázovaný magnetický obvod sa posilní na celkovom hriadeli. Vzhľadom k tomu, že počas začiatku, motory s permanentnými magnetmi zostávajú nadšené, ich štarty netesňuje menej priaznivo ako v bežných synchrónnych motoroch, ktorých excitácia je vypnutá. To je vysvetlené skutočnosťou, že keď sa spustí spolu s pozitívnym asynchrónnym momentom interakcie otočného poľa s prúdmi indukovanými v skrátenej vinutí, negatívny asynchrónny moment pracuje na rotore z interakcie permanentných magnetov s prúdmi indukovanými prúdmi v poli konštantných magnetov v navíjaní statora.