единиц до сотен киловатт рассматриваются как возможные источники электроэнергии для космических газотурбинных установок. Привод генератора осуществляется от газовой турбины, работающей на смеси гелия и ксенона. Перед входом в турбину смесь нагревается в теплообменнике первичного контура от жидкометал-лического теплоносителя, забирающего теплоту от радиоизотопного элемента или ядерного реактора, а после выхода из турбины проходит через рекуператор и охлаждается в теплообменнике, связанном с холодильником-излучателем. Генератор, турбина и компрессор, обеспечивающий циркуляцию газовой смеси в замкнутом контуре турбины, выполняют в виде единого блока с общим валом, который фиксируется в газовых опорах, исключающих трение механических поверхностей и допускающих частоты вращения (20...40)103 об/мин и более. Установки могут надежно работать в течение нескольких лет. Генераторы для них разрабатываются в США на мощности до 350 ... 1000 кВ-А с частотой вращения 15...24 тыс. об/мин. По расчетам генераторы имеют КПД г\== =93...95% и удельную массу от* «0,34...0,45 кг/(кВ-А), что всего на 25...30% хуже, чем у бесщеточных генераторов с вращающимися выпрямителями, причем ил рабочая температура может составлять 535 °С, что недостижимо для бесщеточных генераторов, содержащих на роторе полупроводниковые вентили.
БСМ с внутризамкнутым потоком. Основная идея рассматриваемой машины связана со стремлением построить ее магнитную цепь так, чтобы, во-первых, поток замыкался во внутренних об-
ластях, а не по тяжелому внешнему магнитопроводу и, во-вторых, уменьшились диаметр и объем обмотки возбуждения.
Одна из разновидностей БСМ с внутризамкну-тым потоком—консольный генератор (рис. 3.13, а). В нем кольцевая обмотка возбуждения 1 размещается на внутреннем сердечнике 9, а обмотка якоря 4—на обычном цилиндрическом шихтованном сердечнике 5. Между неподвижными сердечниками 5 и 9 находится консольно закрепленный ротор, содержа-
Рис. 3.13. Бесконтактная синхронная машина с внутризамкнутым потоком и консольным ротором при одностороннем (а) и двустороннем (б) расположении подшипников
щий стальное кольцо 2 с когтеобразными левыми выступами 3 и цилиндрическую часть 8 (чашу) с правыми выступами 6. Рабочий зазор б между ротором и якорем и дополнительный зазор У между ротором и сердечником 9 много меньше расстояния между соседними выступами 3 и 6. Пространство между выступами залито прочным немагнитным сплавом. Ротор содержит также кольцо 7 из немагнитной стали. Магнитные линии потока возбуждения, сцепленные с 0В, замыкаются через сердечник 9, зазор б', выступы 3 и 6, рабочий зазор б и якорь. При этом выступы 3 при выбранном направлении тока в 0В приобретают по отношению к якорю северную полярность, а выступы 6—южную. В данной конструкции диаметр и объем 0В малы, наружный корпус изготовлен из легкого немагнитного материала. Однако машина обладает серьезным недостатком, связанным с консольным ротором, что увеличивает ее длину, усложняет технологию и ограничивает максимальные частоты вращения.
Другая разновидность БСМ с внутризамкнутым потоком и двустороннним расположением подшипников показана на рис. 3.13, б, где применены те же обозначения, что и на рис. 3.13, а. Такие машины благодаря увеличенной массе ротора используются в качестве маховичных генераторов, обладающих повышенным моментом инерции ротора и позволяющих
сглаживать пульсации частоты вращения привода (например, поршневого двигателя внутреннего сгорания).
Конструкции с внутризамкнутым потоком и односторонним размещением 0В (рис. 3.14) применяются при повышенных частотах вращения ротора и небольших мощностях БСМ. На статоре размещаются обмотка якоря / в пазах шихтованного цилиндрического сердечника 2, кольцевая обмотка возбуждения 5 и охватывающая ее скоба 6 из магнитомягкой стали. Наружный корпус 3 выполнен из легкого немагнитного материала. Ротор содержит центральную втулку 7 с радиальными высту-
Рис. 3.14. Бесконтактная синхронная машина с внутризамкнутым потоком и односторонним расположением обмотки возбуждения
пами 8 и цилиндр 4 с аксиальными когтеобразными выступами 9, чередующимися по окружности с выступами 8. Внешние стороны выступов 8 и 9 через рабочий зазор б примыкают к якорю, а скоба 6 отделена дополнительными конструктивными зазорами 61 и ба от втулки 7 и цилиндра 4. Расстояния между выступами 8 и 9 много больше зазоров 6, б] и бг. Втулка 7, выступы 8 и 9, цилиндр 4 изготовлены из магнитомягкой стали, а пространство между ними залито прочным немагнитным сплавом 10. Вал машины может выполняться из магнитной стали и служить магнито-проводом. Магнитный поток Фв, созданный 0В, замыкается по пути с наименьшим суммарным зазором: скоба 6—зазор б]— втулка 7—выступы 8—зазор б—якорь—зазор б—выступы 9—цилиндр 4—зазор ба—скоба 6. Таким образом, выступы 8 и 9 по отношению к якорю ^имеют противоположную магнитную полярность, что и требуется для синхронной машины. Расчет магнитной цепи машины, как и для БСМ с внешнезамкнутым потоком, целесообразно проводить на основе ее схемы замещения, аналогичной схеме на рис. 3.11.
В описанной конструкции нет тяжелого внешнего магнитопро-вода, а 0В имеет малые диаметр и объем. Однако, как и в БСМ с внешнезамкнутым потоком, центробежные силы, действующие
на консольно закрепленные выступы 9, могут вызывать их отгиб при больших частотах вращения.
Конструкция машины с двусторонним возбуждением (сексин) позволяет увеличить мощность БСМ (рис. 3.15, а). Обозначения на рис. 3.15 такие же, как и на рис. 3.14. Отличие вариантов в том, что цилиндр 4 охватывает весь ротор и в нем выполнены окна, в которые вставлены концы выступов 8, причем зазор Д между краем окна и выступом 8 много больше рабочего зазора 6. Развертка наружной поверхности ротора сексина показана на рис. 3.15,6. Как и в предыдущей конструкции, поток из выступов 8 через зазор 6 попадает в якорь, а затем через зазор 6 возвращается в ротор, замыкаясь на участки цилиндра 4 между окнами. В остальном форма магнитных линий такая же, как на рис. 3.14. Одна группа полюсов (северные) образована наружными торцами выступов 8, а вторая (южные) —центральными участками цилиндра 4 между окнами. В данной конструкции консольные выступы на роторе отсутствуют, что позволяет увеличить его предельно допустимые частоты вращения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.