Учебное пособие 1028

частотах 400—500 Гц величину Вδ следует выбирать такой, чтобы индукция в зубцах статора при холостом ходе генератора не превысила 1,3—1,4 Тл. При более высоких частотах индукцию в зубцах следует снижать во избежание повышенных потерь. Линейную нагрузку А следует выбирать в пределах (6…12)*103А/м, причем меньшие значения А относятся к машинам меньшей мощности. Напомним, что под линейной нагрузкой для генераторов с пульсирующим потоком следует понимать Аэ по (5.7).

3.5.5. ОПТИМАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ

При проектировании тихоходных безредукторных двигателей, работающих на гармониках индукции, возникающих изза зубчатости статора и ротора, возникает задача выбора оптимальных соотношений геометрии зубцовой зоны ротора и статора, при которых обеспечивается максимальная величина первой гармоники проводимости зазора. Это обеспечивает и наибольшую величину основной рабочей гармоники индукции, устанавливающей электромагнитную связь между различными системами обмоток.

Кроме того, в кривой поля содержится целый ряд высших гармоник, отрицательно влияющих на пусковые и рабочие характеристики двигателей. Поэтому целесообразно, чтобы кривая поля имела по возможности синусоидальный характер изменения во времени.

По исследованиям ряда авторов оптимальные соотношения геометрии зубцовой зоны ротора индукторных машин, при которых обеспечивается максимальная степень использования магнитного потока в машине и незначительное содержание высших гармоник, следующие.

1. Воздушный зазор по возможности минимальный. Для электрических микромашин можно рекомендовать 0=(0,005…0,007)Dis, где Dis- диаметр расточки статора в мил-

лиметрах.

101

2. Глубина паза статора и ротора hn = (20…40) 0. Выбирать отношение hn/ 0<20 нецелесообразно ввиду резкого уменьшения первой гармоники магнитного поля. Выбрать hn/ 0 60 также нерационально, ибо при этом дальнейшее увеличение первой гармоники поля незначительно.

Исследования показывают, что для электрических микромашин при 0=0,1…0,3 мм оптимальная глубина паза hn, при которой коэффициент деформации поля в зазоре достигает максимальной величины и при дальнейшем увеличении глубины паза не увеличивается, определяется равенством: hn=(1,2…1,3) bп.

3.Отношение ширины паза к ширине зубца а/bz = 1,1…1,5, так как в этом случае достигается максимальная величина первой гармонической поля при достаточно малой постоянной составляющей и при незначительном увеличении высших гармонических.

4.Отношение ширины паза к воздушному зазору целесо-

образно принять в пределах а/ 0 40, так как дальнейшее увеличение этого отношения мало влияет на коэффициент деформации магнитного поля. Можно рекомендовать принимать отношение а/ 0 30, при котором отношение a/bz 1,0…1,2.

5.Отношение зубцового деления к воздушному зазору

t/ 0 40.

6.Величину угла наклона у вершины зубца целесообраз-

но принять равной 90° при t/ 0 50 и 120° при t/ 0 50. Кроме того, для получения наибольшего момента рекомендуется брать

bz = (11…13) 0.

Задаваясь минимальным значением отношения t/ 0=40, получим для максимального числа зубцов ротора, а в случае одноименнополюсного индукторного двигателя и для числа пар полюсов обмотки статора, следующую формулу: Zr max 0,04D0, где D0 =Dis/ 0 — относительный диаметр расточки статора.

Принимая отношение a/t = 0,55…0,64 или bz/t

102

=0,36…0,45 отношение 1/ 0 имеет наибольшую величину. При этом содержание высших гармоник в кривой проводимости минимальное.

Величина зубцовых гармоник индукции во многом зависит, кроме геометрии зубцового слоя, еще от насыщения зубцового слоя статора и ротора.

С увеличением насыщения зубцов кривая поля «уплощается», что приводит к появлению гармонических насыщения порядка =3,9, а рост зубцовых гармонических замедляется. Максимальная величина индукции в зубцах может быть выбрана незначительно выше колена кривой намагничивания для выбранной марки стали и для умеренного насыщения составляет примерно Вzт = (1,2…1,3) Тл. С учетом рекомендованных выше соотношений a/t =0,55…0,65 или bz/t = 0,35…0,45 максимальная величина индукции в воздушном зазоре имеет ве-

личину В m=(0,4…0,5)Тл.

3.5.6. РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНДУКТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С ПУЛЬСИРУЮЩИМ ПОТОКОМ

Ниже приведены основные формулы расчѐта на примере однофазного разноимѐннополюсного генератора. Активная часть рассчитываемого генератора приведена на рис. 3.5.6.

103

Рис. 3.5.6. Активная часть рассчитываемого генератора

3.5.6.1 Характеристика холостого хода

104

3.5.6.2 Расчѐт номинального режима

105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время повышенное внимание уделяется развитию автономной ветроэлектроэнергетике, которая не только дополняет стационарную промышленную электроэнергетику, но и во многих случаях обеспечивает решение важных технических проблем электроснабжения в труднодоступных районах, местах удаленных от линий электропередач и источников органического топлива.

ВЭУ, применяемые в автономных электроэнергетических установках, должны обладать повышенной надежностью, высокими динамическими качествами, малыми массами и компактными габаритами за счет повышенных механических магнитных и тепловых нагрузок, а также за счет возможности работать в нестандартных окружающих условиях. Наиболее полно эти качества могут быть реализованы в сегментных бесконтактных электрических машинах, являющихся органической частью ветроколесных агрегатов с горизонтальной осью вращения.

Можно прогнозировать дальнейшее быстрое развитие и внедрение в практику бесконтактных сегментных электрических машин.

По сравнению со стандартными аналогами сегментные машины обладают большим многообразием типов и вариантов конструктивного исполнения в зависимости от широко варьируемых целей и условий работы, в частности от типа исполнения законцовок лопастей.

Прогнозируя развитие сегментных электрических машин, применяемых в ветроэнергетике, можно ожидать в ближайшие годы быстрого совершенствования показателей машин с постоянными магнитами на основе редкоземельных материалов, вентильных машин постоянного тока, органически объединяющих электромеханические и полупроводниковые преобразователи, специальных типов бесконтактных машин кратковременного действия, обеспечивающих питание импульсных нагрузок.

106

Помимо достижения утилитарных целей улучшения показателей существующих сегментных машин, актуальным представляется поиск новых идей, закладываемых в основу принципов действия сегментных машин следующих поколений.

Это будет способствовать своевременному созданию научного задела для дальнейшего развития прикладной электромеханики на следующих этапах ее развития, когда потребуется решать такие проблемы, как создание контрроторных генераторов, учет влияния аэроупрогости лопастей, необходимость буревой защиты, повышение пускового момента, синхронизация вращения роторов. Значительное внимание должно быть уделено совершенствованию методов расчета сегментных машин с учетом их специфических особенностей и возможностей САПР. Все перечисленные вопросы должны быть не только предметом научно-технических разработок, но и находиться в центре внимания при подготовке высококвалифицированных специалистов в вузах.

Авторы надеются, что настоящее пособие будет способствовать дальнейшему развитию электромеханической и автономной электроэнергетики, совершенствованию учебного процесса в этих направлениях с учетом последних достижений в отечественном и зарубежном электромашиностроении.

107

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Алексеева М.М. Машинные генераторы повышенной частоты. Л., Энергия, 1967. 344 с.

2.Альпер Н.Я., Терзян А.А. Индукторные генераторы. М., Энегия, 1970. 192 с.

3.Бертинов А.И. Авиационные электрические генераторы. М., Оборонгиз, 1959. 594 с.

4.Ветроэнергетика / Под. ред. Д.де Рэнзо: Пер. с англ.; под ред. Я.И. Шефтера. – М.: Энергоатомиздат, 1982. 272с.

5.Ветродвигатели / Под ред. Е.М. Фатеева М.: Машгиз, 1962. 248с.

6.Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляющихся источников энергии в сельскохозяйственном производстве. М.: Агропромиздат, 1991. 96с.

7.Самойлов В.И. Ветер-помощник // САМ, 1995,

№3,с. 9–11.

8.Электрооборудование автомобилей: Справочник/А.В. Акимов и др.; Под ред. Ю.П. Чижкова. М.: Транспорт, 1993. 223с.

9.Резник А.М. Электрооборудование автомобилей: Учебник. М.: Транспорт, 1990. 256с., ил.

10.Шефтер Я.И. Вездесущий источник энергии // Моделист-конструктор. 1969. №1. с. 9.

11.Иволгин А. Битва за ―голубой‖ уголь // Моде- лист-конструктор. 1969. №1. с. 10.

12.Всякий ли ветер… ветер? // Моделистконструктор. 1969. №1. с. 12.

13.Огарков Р. ―Светлячок‖ Простейший ветроэлектрический агрегат // Моделист-конструктор. 1969. №1. с. 15.

14.А.С. 1176103 СССР, МКИ F 03 D 11/00 / О.Н. Малинин и др (СССР). №3655585/25-06; Заявлено 24.10.83; Опубл. 30.08.85, Бюл. №32.

108

15.А.С. 1382990 СССР, МКИ F03 D 11/00 /Э.С. Ритерман и др. № 4121680/25-06; Заявлено 22.09.86; Опубл. 23.03.88, Бюл. №11.

16.Литвиненко А.М. Электроприводы промышленных роботов с внешними магнитными системами. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989. 160 с., ил.

17.Литвиненко А.М. Вентиляторы роторные орбитальные в составе систем управления // Тезисы докладов республиканской электронной научной конференции. Воронеж, 1996. с. 61.

18.А.с. №851660 СССР, Способ измерения температурных вариаций параметров электроприводов / А.М. Литвиненко (СССР). Опубл. в Б.И. №28, 1981, с. 266.

19.А.с. №890281 СССР, Способ определения изменения параметров электродвигателя при тепловых испытаниях

/А.М. Литвиненко (СССР). Опубл. в Б.И. №46, 1981, с. 238.

20.А.с. №871279 СССР, Тепловая модель электродвигателя / А.М. Литвиненко (СССР). Опубл. 1981. Бюл. №46, с. 238.

21.А.с. №1037373 СССР, МКИ3 Н 02Н 7/085. Тепловая модель электродвигателя / А.М. Литвиненко (СССР). №3384267/24-07; Заявлено 10.12.81; Опубл. 23.08.83. Бюл. №31.

22.А.с. №955332 СССР, МКИ3 Н 02Н 7/085, Тепловая модель электродвигателя / А.М. Литвиненко - №2928019/24-07, заявлено 21.05.80, Опубл. 30.08.82. Бюл. №32.

23.Литвиненко А.М. Двухскоростной орбитальный электропривод // Электромеханические устройства и системы. Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж, ВГТУ, 1996, с. 65-70.

24.Литвиненко А.М. Основные понятия робототехники и механические элементы роботов: Ученое пособие; Воронеж, ВГТУ, 1995, 95с., ил.

109

25.Литвиненко А.М. Исполнительные системы роботов. Исполнительный привод: Учебное пособие; Воронеж, ВГТУ, 1996, 136с., ил.

26.А.с. №1409774 СССР, МКИ4 F 03 D 5/04. Ветроэнергетическая установка / А.М.Литвиненко (СССР). №4161164/25-06. Заявлено 08.12.86; Опубл. 1988. Бюл. №26

27.Пат. 2187019 RU, МПК F 03 D 5/04. Ветроэнергетическая установка / А.М. Литвиненко (РФ), Воронеж. гос.техн.ун-т (РФ). 2001101581/06; Заявлено 16.01.2001; Опубл. 2002. Бюл. №22.

28.Берковский Б.М. и др. Возобновляемые источники энергии на службе человека – М: наука, 1987. – 128 с.

29.Бурдаков В.П. Электроэнергия из космоса. – М.: энергоатомиздат, 1991.– 152 с.

30.Ветроэнергетика / Под ред. Д.де Рензо: перевод с англ.; под ред. Я.И.Шефтера. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 272 с.

31.Ветродвигатели / Под ред. Е.М. Фатеева – М.: Матгиз, 1962. – 248 с.

32.Вершинский Н.В. Энергия океана. – М.: Наука,

1986. – 152 с.

33.Денисенко Г.Н. Возобновляемые источники энергии – Киев: изд-во при Киев. ун-те ИО «Вища школа», 1983. – 168 с.

34.Источники энергии. Факты, проблемы, решения.– М.: наука и техника, 1997.–110с.

35.Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляемых источников в сельском производстве. – М.: Агропромиздат, 1991. – 96 с.

36.Нетрадиционные источники энергии. – М.: Знание, 1982. – 120 с.

37.Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. Второе, перераб. изд., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М., 1957 – 535 с.

38.Шефтер Я.И. Использование энергии ветра, –

–М.: Энергоиздат, 1983, стр. 109-110.

110