Авиационные бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели, страница 13

Машины с внешнезамкнутым потоком отличаются относительной простотой конструкции ротора и высокой надежностью, не  уступающей надежности короткозамкнутых асинхронных машин.

Недостатки машин связаны с   наличием   тяжелого   стального наружного корпуса, являющегося  магнитопроводом,  значительны­ми потоками рассеяния, большим диаметром и соответственно объ­емом обмоток возбуждения, что приводит к повышенным потерям на возбуждение. При реализации  высокооборотных   конструкций  могут возникать трудности, связанные  с деформацией   (отгибом)  ипрочностью осевых когтеобразных  выступов  из-за больших центробежных сил.

Генераторы с внешнезамкнутым потоком благодаря высокой надежности представляют интерес для транспортных установок.

Массогабаритные показатели БСМ с внешнезамкнутым потоком существенно улучшаются с увеличением их  частоты вращения.  Для придания ротору необходимой   механической прочности в высокооборотных конструкциях простран­ство между полюсными выступами заливается прочной немагнитной сталью, либо ротор выполняют из сварных биметаллических дисков, содержащих немагнитные и магнит­ные участки. Последние сопряга­ются последовательно между собой вдоль оси и образуют профили, со­ответствующие когтеобразным вы­ступам. Общий вид генератора с ро­тором подобного типа показан на  рисунке 24

Рисунок 29 - Схема генератора с внешнезамкнутым потоком и сварным ротором из биметалли­ческих  дисков

Биметаллические диски Д свариваются между собой но окружности па поверхности рото­ра. Такая конструкция ротора отличается простотой и высокой прочностью, благодаря чему допустимые окружные скорости до­стигают 350 м/с при п= 12 000…24 000 об/мин. У машин со свар­ным ротором из биметаллических дисков при n=12000..24000 об/мин и мощностях 200—400 кВ-А и более удельная масса   снижается   до   т=2-3   кг/(кВ-А). Возможно использование машин с внешнезамкнутым потоком в тех случаях, когда в полость ротора через подшипниковые узлы могут попадать химически активные пары или газы (например, при использовании для вращения генератора турбинного привода на химически активном рабочем теле и т. п.). Благодаря размеще­нию обмоток якоря и тонкостенным цилиндрическим экра­ном от воздействия химически активных веществ. Генераторы с внешнезамкнутым потоком мощностью от единиц до сотен кило­ватт рассматриваются как возможные источники электроэнергии для космических газотурбинных установок, разрабатываемых в США. Привод генератора осуществляется от газовой турбины, работающей на смеси гелия и ксенона. Перед входом в турбину смесь нагревается в теплообменнике первичного контура от жид-кометаллического 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.

1.11 ИНДУКТОРНЫЕ МАШИНЫ

       Индукторной называется машина, у которой магнитная индук­ция в каждой точке рабочего зазора меняется только по величине, а ее направление остается постоянным. Отсюда следует, что ин­дукция в зазоре индукторных машин (ИМ) имеет пульсирующий характер и содержит переменную (рабочую) и постоянную (не­рабочую) составляющие. Обмотки якоря и возбуждения в ИМ находятся на статоре, а изменение во времени магнитного потока, сцепленного с обмоткой якоря, достигается за счет периодическо­го изменения магнитного сопротивления на пути рабочего потока при вращении зубчатого ротора. Так как число зубцов на роторе может быть сделано большим, ИМ характеризуются повышенны­ми частотами тока (400..ЗО 000 Гц).

Достоинствами индукторных машин помимо способности гене­рировать или использовать токи повышенной частоты являются простота конструкции ротора, высокая надежность, хорошее регу­лирование, работоспособность в сложных окружающих условиях (при повышенных температурах, низких давлениях, присутствии агрессивных сред и т. п.).

Главный недостаток ИМ проявляется в наличии постоянной составляющей магнитного потока, которая не участвует в наве­дении рабочей ЭДС, но загружает магнитопровод и требует су­щественного увеличения его объема и массы по сравнению с обыч­ными синхронными машинами.

Основные типы индукторных машин.

Индукторные машины де­лятся на одноименнополюсные и разноименнополюсные.

В ИМ первого типа к якорю примыкают магнитные полюсы только одной   полярности, а в ИМ второго типа — полюсы различ­ной полярности.

На Рисунке 25а показана однопакетная одноименнополюсная ИМ. Она содержит на статоре шихтованный пакет якоря / с якорной обмоткой 2 и кольцевую обмотку возбуждения 4. Корпус 3 вы­полнен из магнитомягкой стали. Ротор состоит из магнитомягкой втулки 5 и пакета 6 с выступами (зубцами), примыкающими через рабочие зазоры к якорю. Таким образом, ротор по отношению к якорю имеет магнитную несимметрию, характеризуемую разли­чием минимального  и максимального  рабочих зазоров. Шаг ОЯ таков, что одна сторона секции (или катушки) ОЯ раз­мещается под min, а вторая — в зонеmax Втулка 5 отделена от консольной расточки корпуса дополнительным зазором б_доп.  Основной магнитный поток Ф_в, создаваемый ОВ, замыкается через корпус 3, зазор б_ДОп, втулку 5, расчетные зазоры и якорь.

Между втулкой 5 и пакетом якоря поток разветвляется: его большая часть Фmax замыкается через выступы пакета 6 и наи­меньший зазорmin   а меньшая часть Фminчерез наибольший за­зорmax. При работе ИМ в генераторном режиме благодаря вра­щению ротора с каждой секцией ОЯ будет поочередно сцеплен то поток Фmах, то Фmin вследствие чего в ОЯ наводится рабочая ЭДС. Направление радиального магнитного поля  неизменно, а  все  выступы имеют одинаковую магнитную полярность.

Рисунок 30 Однопакетная (а) и двухпакетная (б) одноименнополюсные ИМ.

Недостатком ИМ  является нали­чие зазорадоп- Его можно устранить в двухпакетной ИМ (Рисунок25,6). В такой конструкции активные зоны с ОЯ и зуб­чатым ротором размещаются по обеим сторонам от ОВ, а прин­цип действия тот же.