Материал: Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века. Шелякин В.П., Пархомен Г.А

исследованиях. Опубликованные материалы показывают, что такие решения пока еще обеспечивают запуск однофазного асинхронного двигателя на холостом ходу. Появились публикации с применением полупроводниковых ключей для формирования вращающегося магнитного поля в однофазном асинхронном двигателе. Предложения заслуживают внимания, однако из-за недостаточности исследования происходящих в такой машине электромагнитных процессов, их влияния на эксплуатационные характеристики такие решения ещё не получили широкого применения. В исследованиях была поставлена задача попытаться проанализировать возможности применения полупроводниковых приборов для создания вращающегося магнитного поля в однофазном асинхронном двигателе, определить оптимизируемые параметры управления ключами, сформулировать требования к двигатель, допускающему указанный режим работы. Установлено, что для решения поставленной задачи возможно применение полупроводниковых ключей с неполной управляемостью. Это – симметричные и несимметричные динисторы, тиристоры, симисторы. Не смотря на то, что в каждом случае необходимо применять специфическую схему управления полупроводниковым ключом, во всех случаях достигается общий эффект: ток во вспомогательной фазе может отставать от тока в основной фазе на некоторый угол.

Одновременно установлено, что ток во вспомогательной фазе при этом отличается и по действующему значению, его форма отличается от синусоидальной. Эти особенности ставят задачу оптимизации параметров вспомогательной обмотки, что расширяет возможности приближения формы поля к круговой, так как фазовый сдвиг тока определяется только углом коммутации ключа и от скольжения ротора практически не зависит.

Работоспособность включения асинхронного двигателя в однофазную сеть согласно предлагаемому решению проверена на электродвигателе АИР 56.А4 с тиристором Д235. Двигатель продемонстрировал надежный пуск и устойчивую работу после разгона.

Литература

1.Адаменко А.И. Несимметричные асинхронные машины. - Киев: изд. АН УССР, 1962

Воронежский государственный технический университет

46

УДК 621.313

Е.Е. Карабут, Т.Е. Черных, С.А. Белозоров

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ТОРЦЕВОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА НА ОСНОВЕ МАШИННОЙ ПОСТОЯННОЙ

Рассматривается вывод формул для определения главных размеров торцевого дискового синхронного генератора. Вывод основывается на теории машинной постоянной

При проектировании новых электрических машин нередко возникает вопрос выбора диаметра воздушного зазора, а также осевой длины магнитопровода. Эти размеры определяют мощность проектируемой электрической машины. При этом мощность машины пропорциональна объёму цилиндра, образуемого воздушным зазором.

Существует два наиболее распространённых подхода к выбору главных размеров.

Первый подход базируется на рекомендациях, составленных при проектировании большого количества типовых электрических машин. Так, для определения главных размеров для асинхронных двигателей, достаточно открыть справочник, чтобы получить приблизительные размеры. Далее эти размеры корректируются с помощью стандартных методик. Главных недостаток такого способа определения размеров – наличие базы рекомендаций, что возможно только для ранее проектируемых типов электрических машин.

Второй подход базируется на определение машинной постоянной Арнольда. Для её определения не требуется наличие базы рекомендаций. Расчёт производится на основе стандартных параметров таких как средняя индукция в воздушном зазоре, линейная нагрузка, обмоточный коэффициент.

Синхронный торцевой генератор [1] – электрическая машина, которая не имеет готовой методики проектирования. Генераторы этого типа, рассмотренные в работах [2,3], позволяют наращивать мощность, просто увеличивая количество дисков, без замены самого генератора. Надёжность, простота конструкции и обслуживания, делают данный тип генераторов идеальными для использования их в ветроустановках малой и средней мощности.

47

На рисунке представлены основные размеры – средний диаметр диска (D) и длина воздушного зазора (lδ) для торцевого дискового генератора.

Главные размеры торцевого дискового генератора

Для определения главных размеров генератора – воспользуется выводом машинной постоянной из основного уравнений электрической машины, связывающего ЭДС фазы обмотки (Е) с основным магнитным потоком (Ф):

где N 2 m – полное число витков обмотки двигателя. Коэффициент формы поля:

Выразим поток через индукцию в воздушном зазоре (Bδ)

Подставив в уравнения (2) – (5) в выражение (1), получим

Преобразуем к виду:

где СА- машинная постоянна Арнольда

Тогда

Т.к. машина торцевая дисковая, то длину воздушного зазора определим исходя из длины окружности диаметра, а также полюсного перекрытия (αδ)

Тогда средний диаметр магнитопровода:

Из выражения (7) следует, что:

На основании основных формул, описывающих процессы в электрических машинах, были выведены формулы (11), (12) для определения главных размеров синхронного торцевого дискового генератора для ветроустановки. В процессе вывода, была определена постоянная Арнольда, для данного типа электрических машин.

Литература

1.Патент 111365 Российская Федерация, МПК Н02Л21/24. Электрогенератор / Писаревский Ю. В., Бе-ляков П. Ю., Писаревский А. Ю., Тикунов А. В., Черных Т. Е. – № 2011133630/07 ; заявл. 10.08.2011 ; опубл. 10.12.2011

2.Черных Т.Е. Исследование торцевого синхронного генератора прямого привода для вертикально-осевой ветроэнергетической установки / Т.Е. Черных, А.С. Павлов, П.Ю. Беляков, Ю.В. Писаревский, А.В. Тикунов. // Электротехнические комплексы и системы управления. – 2012. - №2. - С. 11-16.

3.Черных Т.Е. Моделирование синхронного генератора прямого привода для вертикально-осевой ветроэнергетической установки/ Т.Е. Черных, С.А. Белозоров, А.В. Тикунов. // Электротехнические комплексы и системы управления. – 2015. - №4. - С. 34-37.

Воронежский государственный технический университет

50