Авиационные бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели, страница 3

В качестве базового для ВГ может использоваться любой из рассмотренных ранее бесконтактных генераторов. Наилучшие по­ по­казатели имеют ВГ на основе синхронных генераторов с вращаю­щими выпрямителями . Такие генераторы обладают ма­лыми полями рассеяния (соответственно малыми Х_к) и хорошими массогабаритными показателями. При больших частотах враще­ния (ЗООО об/мин) роторы могут выполняться неявнополюсными в виде сплошного стального цилиндра с пазами для обмотки возбуждения. Массивный ротор обеспечивает генератору хорошие демпфирующие свойства по продольной и поперечной осям и не  требует специальных демпферных клеток. При небольших частотах вращения роторы выполняют явнополюсными с развитыми  демпферными клетками.

Рисунок 7  Конструкция ВГ

Генераторы с вращающимися выпрямителями широко приме­няют в ВГ, используемых в теплоэлектрических тяговых установ­ках на тепловозах, мощных автомобильных   установках   и   т. п., а также на летательных аппаратах. В последнем случае их конст­рукция подобна генераторам серии ГТ,  но без подвозбудителя.  Компоновка основных    узлов такого ВГ    показана  на  Рисунке 7. Вентили  1   выпрямителя ПВ  размещаются на радиато­рах со стороны входного воздушного патрубка 6. Под действием напора, создаваемого в воздухозаборниках во время полета   (или с помощью центробежного вентилятора 5 в наземных условиях), охлаждающий   воздух   подается   последовательно на вентили 1, основной генератор 2, блок вращающихся выпрямителей 3 и воз­будитель 4,  а  затем  выбрасывается  наружу. Относительная масса генератора при мощностях 20—30 кВт  и   = 4500ч-9000 об/мин составляет   =1,3…1,4 кг/кВт.

Хорошими показателями обладают   ВГ на  основе  синхронных генераторов с постоянными  магнитами, особенно  с магнитами из редкоземельных материалов.   Достоинством   таких   ВГ   является  возможность обеспечения малых значений Х_к без развитых демпферных обмоток, поскольку магнитная проводимость постоянных магнитов по оси dнизкая. Однако в ВГ с постоянными магнита­ми должны, как правило, использоваться управляемые вентили для регулирования выходного напряжения.

В высокооборотных установках (10000 об/мин), работаю­щих в сложных окружающих условиях (при повышенных темпера­турах и пр.), ВГ может выполняться на базе БСГ с когте образными полюсами и внешне замкнутым  потоком. Наиболее компакт­ные ВГ такого типа реализуются с использованием ротора, свари­ваемого из биметаллических дисков. Благодаря высокой допустимой частоте вращения генератор со сварным ро­тором может соединяться с высокооборотным газотурбинным приводом без промежуточногоредуктора. Однако из-за большого рассеяния значения Х_к у таких генераторов относительно вы­сокие. Аналогичным образом ВГ могут реализовываться на базе БСГ внутризамкнутым потоком, торцевых БСГ и др.). Для некоторых применений  основой ВГ может быть индукторный генератор, обладающий простой конструкцией ротора. Однако величины Х_к у индукторныхгенераторов сущест­венно больше, чем у синхронных генераторов с вращающимися выпрямителями.

Требования к вентильным генераторам, работающим на емко­стную нагрузку, например на емкостный накопитель, могут сильно отличаться от требований к ВГ, работающим на активно-индук­тивную нагрузку, и зависят от конкретных режимов работы на­грузки. Такие ВГ с емкостной нагрузкой применяют для импульс­ной сварки, противообледенительных систем транспортных уста­новок и т. п.

Удельные массы ВГ, оцениваемые   по   мощности   постоянного » тока, зависят от использования генератора и без учета массы выпрямителя возрастают в  1/К_ис раз по сравнению с удельной мас­сой   первичного  генератора. Увеличение  удельной массы за счет неуправляемого полупроводникового выпрямителя обычно невели­ко   (10—20%   при мощностях на уровне киловатт и десятков ки­ловатт; 3—5% для ВГ мощностью более 100 кВт). При использо­вании управляемых ПВ добавка к удельной массе ВГ более существенна и зависит от требуемой глубины и точности регули­рования ПВ.

1.3 Генераторыпеременноготока свозбуждениемотпостоянныхмагнитов

В настоящее время в авиационной электротехнике разработка и внедрение на Л А генераторов с возбу­ждением от постоянных магнитов рассматриваются в качестве одного из перспективных направлений развития автономных источников питания. Эти гене­раторы отличают надежное возбуждение и отсут­ствие специального источника питания для цепи возбуждения, высокая эксплуатационная надеж­ность в работе и простота технического обслужи­вания, высокий (до 0,9—0,95) КПД, малая инерци­онность при переходных процессах, возможность работы при достаточно высоких температурах и частотах вращения.

Идея использования постоянных магнитов (ПМ) в элек­тромашинных источниках электроэнергии была реализова­на в 1831 г., когда Майкл Фарадей демонстрировал принцип электромагнитной индукции с помощью устройств, содер­жащих неподвижные обмотки и перемещающиеся ПМ. В течение длительного времени генераторы с возбужде­нием от постоянных магнитов [магнитоэлектрические гене­раторы (МЭГ)] применялись ограниченно вследствие низ­ких магнитных характеристик ПМ. Так, основная область применения таких электрических машин была связана с приборным оборудованием (тахогенераторы) и маломощ­ными электромашинными источниками энергии (преобра­зователи, подвозбудители и т.п.).

Среди множества материалов для ПМ наибольшее рас­пространение в авиационных электрических машинах полу­чили сплавы типа Alnico и ферриты на основе бария или стронция. Сплавы Alnico изготавливаются на основе алю­миния, никеля, кобальта, а также железа, меди, титана и ниобия. В отечественной технической документации эти сплавы имеют аббревиатуру ЮНДК. Из известных магнито-твердых материалов сплавы Alnico (ЮНДК) отличают высокие значения остаточной индукции (рис. 6.6) и отно­сительная устойчивость магнитных параметров к повы­шенным температурам. Недостатками этих материалов яв­ляются высокая стоимость из-за наличия кобальта и низкие значения коэрцитивной силы.