|
Применение полевых методов в электромагнитных расчетах электрических машин
3.7.
Применение конечно-элементных моделей для поверочного
расчета явнополюсного синхронного генератора мощностью 1,5 МВт
с постоянными магнитами на роторе
( 1 2 3 4 )
Достаточно подробный анализ результатов расчета установившегося режима работы
гидрогенератора с использованием полевого подхода в сочетании с традиционными
формулами, полученными на основе теории двух реакций, выполненный в гл.3,
подтвердил целесообразность предложенного усовершенствования методики
электромагнитного расчета.
Важно подчеркнуть, что использование универсальных конечно-элементных программ
позволяет рассчитывать магнитные поля в синхронных машинах не только с
электромагнитным возбуждением, но и с возбуждением от постоянных магнитов, в то
время как для обычно применяемых методик расчета машин с постоянными магнитами
характерна своя специфика.
В последнее время синхронные машины с постоянными магнитами на роторе получили
довольно широкое применение. Объясняется это, во-первых, тем, что появились
высокоэнергетичные материалы для постоянных магнитов, обладающие к тому же
большой коэрцитивной силой (SmCo, NdFeB). Во-вторых, электрические машины с
постоянными магнитами технологичны, надежны и бесконтактны. Эти преимущества
часто оказываются решающими при выборе типа конструкции высокоскоростных
электрических машин.
Большой интерес электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов
вызывают в новой, быстро развивающейся отрасли – ветроэнергетике. Мощности таких
машин, устанавливаемых на высоких мачтах, достигают нескольких МВт.
В последнее время генераторы с постоянными магнитами широко применяются также в
качестве высокоскоростных машин. В частности, проект такого генератора для
газотурбинной установки мощностью 1,5 МВт обсуждается в статье английских
инженеров, опубликованной в журнале IEEE Transactions on Magnetics,
Vol. 40, No, 4, 2004 [3-8]. В этой статье приведен эскиз
поперечного сечения и даны основные размеры и обмоточные данные генератора,
приведены характеристики материалов постоянных магнитов и даны результаты
расчетов временных зависимостей э.д.с. и индукции в различных участках магнитной
цепи. Номинальная частота вращения генератора составляет 20000 об/мин.
Специальной целью исследований авторов статьи является выбор марки стали для
сердечника статора, что весьма важно при частоте питания 1333 Гц.
Данные, приведенные в [3-8], дают возможность сформировать
конечно-элементную модель генератора и с помощью предложенного метода расчета
установившегося режима работы найти некоторые его характеристики.
Данные генератора.
На рис. 3.13 воспроизводятся данные генератора, описанного
в [3-8].
На рисунке и в таблице обозначено:
Stator
core
– сердечник статора
Stator
coil
- катушка статора
Airgap
– воздушный зазор
Carbon
fiber containment –
бандаж из углеволокна
Permanent magnet –
постоянный магнит
Rotor
back iron –
ярмо ротора
Rotor
hub –
втулка ротора
DC link
voltage –
выпрямленное напряжение
Axial
length –
осевая длина
Stator
slots –
число пазов статора
Rotor
poles –
число полюсов ротора
Stator
outer diameter
– внешний диаметр статора
Stator
slot depth
– глубина пазов статора
Coil
per phase
– число катушек в фазе
Turns
per coil
– число витков в катушке
Tooth
pitch to coil pitch ratio –
отношение зубцового деления
к полюсному делению
Rotor
outer diameter
– внешний диаметр ротора
Containment thickness
– толщина бандажа
Mechanical airgap
– механический зазор
Magnet
pole-arc (outer dia.)-
угловая ширина магнита (по
внешнему диаметру)
Stator
bore diameter
- диаметр расточки статора
Stator
back-iron thickness -
толщина ярма статора
Permanent magnet material -
материал магнитов
Magnet
remanence at 20oC –
остаточная индукция магнитов
Total
active mass (excl. casing
масса активных частей
(без
and
rotor hub)
корпуса и втулки ротора)
Назад
Продолжение
|