§ 2.9. Особенности синхронных БЭМ с постоянными магнитами. Регулирование и стабилизация напряжения синхронных генераторов с постоянными магнитами
Синхронные машины с постоянными магнитами по сравнению с обычными синхронными машинами обладают рядом особенностей. Машины с ПМ не допускают форсировки возбуждения, как машины с обмотками возбуждения для автономных установок.
ку возбуждения, лобовые части обмотки якоря, обмотку якоря подвозбудителя, обмотки возбуждения и якоря возбудителя, маг-нитопроводы и другие нагревающиеся элементы, а затем стекает с них, собирается в нижней полости генератора и поступает в сливную магистраль 4. Оттуда нагретое масло подается насосом в теплообменник, где охлаждается тог..':изом маршевых двигателей, а затем опять возвращается в генератор. Температура масла на входе в генератор примерно 140...'эОХ, на выходе 160...170'С. Удельный расход масла составляет примерно 2,2 л/мин на 1 кВт потерь. Генератор имеет лишь один подшипник на правом конце полого вала, другой конец вала сопрягается непосредственно с гидроприводом генератора, обеспечивающим постоянство частоты вращения (для изображенного генератора п= 12000 об/мин). Масло для гидропривода и системы охлаждения генератора одно и то же. Такое органическое объединение гидропривода и генератора, называемое интегральным приводом-генератором, позволяет создать бесконтактные синхронные генераторы с минимальными удельными массами [т*кг0,3 кг/(кВ-А)], в несколько раз меньшими, чем у аналогичных генераторов с воздушным охлаждением (см. табл. 3.1). В нерабочем состоянии (при перевозке) вал фиксируется с помощью вспомогательной крышки 5.
Хорошие массогабаритные показатели БСМ с ВВ могут быть обеспечены при испарительном охлаждении, когда на теплонапря-женные элементы подается хладагент с высокой теплотой парообразования (вода, спиртоводяная смесь и др.).
Бесконтактные синхронные генераторы с ВВ могут применяться в автономных бортовых энергоустановках большой мощности. Так, в США разработан БСГ с ВВ мощностью 2,5 МВ-А, выходным напряжением 5 кВ и частотой вращения га==13000 об/мин, имеющий при интенсивном воздушном охлаждении (продуве) удельную массу /п*г»0,244 кг/(кВ-А)1". Генератор предназначен для автономной вертолетной энергоустановки.
Перспективы совершенствования мощных бортовых БСГ с ВВ связаны с использованием сверхпроводниковой обмотки возбуждения, помещенной в криостате на роторе. Имеются сообщения о разработке в США подобного сверхпроводникового генератора мощностью 20 МВ-А с удельной массой т*«0,045 кг/(кВ'А) при частотах вращения п. ==5500... 6300 об/мин**.
В целом БСМ с вращающимся выпрямителем являются одним из наиболее рациональных типов БЭМ, так как обладают хорошими массогабаритными показателями, минимальными мощностя
ми управления, обеспечивают регулирование выходного напряжения в широких пределах и высокий уровень его стабилизации.
Общие недостатки БСМ с ВВ связаны со сложной электрической схемой и наличием на роторе обмоток, полупроводниковых вентилей, защитных элементов, фильтров и т. п., что снижает надежность работы БСМ, ограничивает предельные скорости ротора и допустимые температуры. Последние определяются возможностями кремниевых вентилей и не превышают 170...200°С. Применение в перспективе для ВВ диодов на основе карбида кремния позволит повысить этот предел до 400 °С и выше.
§ 3.3. Бесконтактные синхронные машины с когтеобразными полюсами
В машинах этого типа обмотки якоря и возбуждения находятся на статоре, а ротор имеет когтеобразные выступы (полюсы) из магнитомягкой стали, которые за счет МДС возбуждения приобретают чередующуюся магнитную полярность и создают в рабочем воздушном зазоре знакопеременное магнитное поле. Роторы таких БСМ могут выполняться в виде чисто механических конструкций, не содержащих постоянных магнитов, вращающихся выпрямителей, многовитковых обмоток и шихтованных сердечников. Подобные конструкции обладают высокой надежностью, слабой чувствительностью к внешним воздействиям (повышенным температурам, динамическим нагрузкам, присутствию агрессивных сред и т. д.), предельными частотами вращения, что в совокупности позволяет создавать высоконадежные компактные генераторы и двигатели, способные работать в сложных окружающих условиях. Общие недостатки БСМ с когтеобразными полюсами связаны с повышенными магнитными потоками рассеян^^я_)
Существует большое разнообразие конструктивных исполнений БСМ с когтеобразными полюсами.
БСМ с внешнезамкнутым потоком. На статоре машины (рис. 3.10) размещаются две кольцевые обмотки возбуждения / и 4, питаемые постоянным током, и обмотка якоря 3, расположенная в пазах шихтованного стального цилиндрического сердечника 2. Наружный корпус и боковые щиты с консолями 5 и 10 выполнены из магнитомягкой стали. На роторе располагаются втулки 6 и 9 с когтеобразными взаимно чередующимися выступами 7 и 8, которые примыкают к сердечнику якоря 2 через рабочий зазор б, много меньший, чем тангенциальный зазор между соседними выступами 7 и 8.
Для упрощения чертежа наружные грани выступов 8 и 7, примыкающие к обмотке якоря 3, на продольном разрезе условно совмещены (на диаметре ^), хотя при строгом изображении они будут сдвинуты из-за азимутального смещения. Этот прием используется и в дальнейшем. Каждая из втулок 6 и 9 со стороны,
противоположной выступам, имеет цилиндрическую расточку, отделенную от консолей 5 и 10 дополнительными конструктивными зазорами 61 и 6г. Для придания ротору необходимой механической прочности пространство между втулками (выступами) залито прочным немагнитным материалом (немагнитной сталью, алюминием, силумином, пластмассой и т. п.). Возможна также сварная конструкция ротора. Вал машины выполняется из немагнитной стали. Магнитный поток возбуждения Фв, создаваемый согласно включенными обмотками возбуждения / и 4, замыкается по пути с наибольшей магнитной проводимостью (с наименьшим воздуш-
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.