Авиационные бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели, страница 8

В машинах с постоянными магнитами из обычных материалов, необходимо иметь  минимальный  рабочий зазор,  в то время  как  в  обычных  синхронных  машинах  зазор должен  быть достаточно  большим, чтобы параметр Xdимел пониженные значения и маши­на обладала необходимой устойчивостью по отношению к размаг­ничивающей реакции якоря. Мощность машины с постоянными, магнитами возрастает с   уменьшением зазора, а пониженные значения Xdв  них обеспечиваются благодаря относительно низкой магнитной проводимости по оси dиз-за ма­лых значений  Rд,в. При использовании высококоэрцитивных магни­тов из РЗМ зазор может быть увеличен. Роль потоков рассеяния в обычных синхронных машинах, как правило, негативная и их стремятся сделать возможно малыми. В синхронных машинах с постоянными магнитами потоки рассея­ния могут создавать полезные эффекты. Таким образом, рассеяние  ослаб­ляет снижение параметров магнита из-за размагничивающей ре­акции якоря, способствует его стабильной работе. Поэтому в машинах с постоянными магнитами часто искусственно увеличивают магнитные проводимо­сти рассеяния, используя, например, более широкие полюсные на­конечники, чем в обычных синхронных машинах. Если в последних, коэффициент полюсного перекрытия а_п=Ь_п/г=0,65 - 0,75, то в ма­шинах с постоянными магнитами а_п=0,8-0,9 (Ь_а —ширина по­люсного наконечника; т—полюсное деление).

Рисунок 16

Следующее отличие связано с тем, что в обычных синхронных машинах всегда , а в машинах с  постоянными  магнитами, армированными  магнитомягкими наконечниками, как правило, X_d<.X_q. Действительно, линии магнитной индукции для потока Ф_аd, определяющего X_d, замыкаются  вдоль магнита, имеющего малую магнит-проводимость), а линии Ф_аq, определяющего Х_д, замыкаются в основном через широкие магнитомягкие наконечники.

Рисунок  17

Важной особенностью синхронных генераторов с постоянными магнитами по сравнению с обычными синхронными генераторами является сложность регулирования выходного напряжения и его стабилизации. Если в обычных синхронных машинах можно плав­но регулировать рабочий поток и напряжение, меняя ток возбуж­дения, то в машинах с постоянными магнитами такая возможность

отсутствует, поскольку поток Ф_м находится в пределах заданной линии возврата и меняется незначительно. Для регулирования и стабилизации напряжения синхронных генераторов с постоянными магнитами приходится использовать специальные методы.

Принципиально возможно регулирование напряжения генератора с ПМ изменением частоты его вращения, однако этот способ  затруднителен, так как он требует регулируемого привода, имеет  низкое быстродействие и вызывает изменение частоты тока.

      Один из возможных путей стабилизации напряжения синхрон­ных генераторов—введение во внешнюю электрическую цепь гене­ратора  емкостных элементов,   способствующих   появлению   про­дольно намагничивающей реакции якоря.    Конденсаторы, обеспечивающие  емкостный характер на­грузки,   включаются   последовательно   в цепь    нагрузки    непосредственно    (Рисунок 17а)   или   через   повышающий   транс­форматор, который позволяет уменьшить массу конденсаторов  за счет увеличения их рабочего  напряжения и снижения то­ка (Рисунок 17,6). Возможно также парал­лельное включение  конденсатора   в  цепь

генератора (Рисунок 17 ,в).

     Если требуется повышенная точность стабилизации выходного напряжения

         Рисунок 18

 ге­нератора, в качестве конденсаторов мо­гут использоваться вариконды — нели­нейные конденсаторы, изготовляемые из   сегнетокерамики  (например, титаната бария ВаТЮ₃). У сегнетокерамики  диэлектрическая проницаемость не сильно зависит от прило­женного напряжения как переменного, так и постоянного тока..

Хотя вариконды обладают хорошими регулировочными ха­рактеристиками, их массогабаритные показатели пока неудовлет­ворительные. Кроме того, вариконды не могут работать при повы­шенных температурах (более 100°С).

Хорошую стабилизацию выходного напряжения генератора с по­стоянными магнитами можно обеспечить с помощью резонансного  контура, содержащего ем­кость С и дроссель насыще­ния L. Контур включается параллельно нагрузке, как показано на Рисунке 14  в одпофазном представлении.

Рисунок 19

  В точке пересечения кривых U_L(Ii,) и U_c(Ic),соот­ветствующей номинальному напряжению генератора u_uom, в контуре существует резонанс тока, C и реактивный ток в контур извне не поступает. Если напряжение понизится, то, как видно из  при U'<Uном  имеем Ic>Il, т. е. контур за­бирает от генератора емкостный ток. Возникающая при этом продольно намагничивающая реакция якоря способствует росту U. Если же U>U ном, то I_L>Icи контур забирает от генератора ин­дуктивный ток. Продольно размагничивающая реакция якоря при­водит к снижению U.

  Все описанные выше способы регулирования и стабилизация напряжения связаны с использованием относительно тяжелых и громоздких внешних по отношению к генератору дополнительных устройств. Можно обеспечить достижение поставленной цели путем использования в генераторе дополнительной подмагничивающей обмотки (ПО)1 постоянного тока, меняющей степень насыщения стальных магнитопроводов и изменяющей, таким образом, внешнюю магнитную проводимость но отношению к магниту. Подмагничивающую обмотку наматывают вокруг сердечника якоря на статоре. Внешние проводники укладывают на дополнительные пазы на наружной поверхно­сти сердечника статора, а внутренние проводники ПО размещают в тех же пазах, что и якорную об­мотку ЯО. При такой конструкции использование  пазов  якоря  ухудшается

Рисунок 20

Можно использовать ПО, активная сторона которой  уложена в полом валу машины  (Рисунок 16). Подмагничивающая  об­мотка крепится к статору - скобами С, а ротор приводится  во вращение  с помощью шестерни Ш. В такой конструкции  ПОподмагничивает как сердечник статора СС,  так и  внутреннюю втулку ротора ВР, а пазы якоря не содержат дополнительных проводников. Благодаря  тому, что одновременно насыщаются сердечники статора и ротора, требуемая МДС подмагничивания может быть заметно понижена по сравнению с МДС подмагничивающей ПО обмотки обычного исполнения.