Относительная масса вентильных генераторов составляет около 2 кг/кВт.
Такой ротор изготавливается отливкой в виде единого блока из магнитотвердого материала и намагничивается в специальном устройстве. Он применяется в МЭГ малой мощности (примерно до 5 кВА). Ротор «звездочка» имеет малую механическую прочность, из-за хрупкости магнитотвердых сплавов и наличия остаточных механических напряжений при отливке. Максимально допустимые окружные скорости 40-80 м/с. Рабочие поля для ротора «звездочка» ограничены индукциями 0,2–0,3 Тл. Последнее связано с тем, что возможные на практике размагничивающие эффекты, например, при коротком замыкания или индуктивной нагрузке действуют непосредственно на постоянный магнит. Поэтому необходимо, чтобы рабочая точка магнита находилась на относительно низкой линии возврата и занимала положение, достаточно удаленное (вдоль линяй возврата) от основной кривой размагничивания В = f(Н). Особенностью ротора звездочка является способность намагничиваться в поперечном направлении за счёт поперечной реакции якоря. При такой реакции якоря возникают размагничивающая сила F и поток по оси q. (на рисунке 15 силовая линия потока показана пунктиром). После исчезновения магнитотвердый материал окажется намагниченным в поперечном направлении (полюса N и S) в течение неопределенного времени. Дополнительно намагничивание ротора вызывает искажение основного поля и может нарушить нормальную работу машины.
Рисунок 15 – Ротор ''звездочка''
Существуют разнообразные пути реализации бесконтактного электромеханического преобразования энергии в устройствах, заметно отличающихся по принципу действия и конструкции от обычных БЭМ.
Параметрический генератор на основе LC-контура
Генератор состоит из набора расположенных по окружности неподвижных катушек 1, к торцам которых через аксиальный зазор примыкают диски 2 и 3 ротора (смотри рисунок 16), выполненные из высокопроводящего материала и имеющие выступы и впадины на периферии. Катушки соединены последовательно и подключены к батарее конденсаторов и нагрузке.
Благодаря изменению индуктивности в резонансной цепи появляется возмущающий фактор, равносильный внешнему приложенному напряжению, которое при определенных условиях может поддерживать незатухающие колебания тока. Колебательный контур в совокупности с механизмом, изменяющим индуктивность, является генератором, преобразующим механическую энергию, затрачиваемую на изменение индуктивности, в электроэнергию, потребляемую нагрузкой.
Рисунок 16 – Параметрический генератор на основе LC-контура
Недостаток – потери в сплошных выступах будут значительными, т.к. экранирующие токи текут в таком поверхностном слое с большим омическим сопротивлением. Другой недостаток параметрического генератора с LC-контуром – зависимость резонансной частоты от нагрузки, что требует регулирования частоты вращения при изменении нагрузки.
Индукторный сверхпроводниковый генератор.
В нем периодическое экранирование стационарного магнитного поля осуществляется проводниковым ротором без потерь на вихревые токи. На статоре имеется сверхпроводниковая обмотка возбуждения 1 (смотри рисунок 17) и якорная сверхпроводниковая обмотка, состоящая из катушек 2, размещенных по периферии окружности. Обмотка 1 и катушка 2 изготовлены из сверхпроводника второго рода. Ротором является диск 3 из сверхпроводника первого рода. На наружной части диска 3 имеются прорези 4 и выступы 5. Вся конструкция помещена в криостат и захоложена до необходимых низких температур.
При вращении диска от внешнего привода напротив каждой катушки 2 находится попеременно то выступ, то прорезь диска, благодаря чему потокосцепление катушек 2 изменяется и в них наводится рабочая ЭДС. Магнитное поле мало, т.к. оно определяется критической индукцией для сверхпроводника первого рода и не превышает 0,2 Тл. Однако за счет конструктивной простоты ротора и отсутствия стальных магнитопроводов такой генератор конкурентоспособен по отношению к обычным БСГ по массогабаритным показателям. Такой генератор мощностью 30кВт при частоте вращения 1200 об/мин. имеет удельную массу m* = 0.5 кг /кВт.
Рисунок 17 – Индукторный сверхпроводниковый генератор
Вентильный двигатель постоянного тока выполняется на основе полупроводникового инвертора и бесконтактного двигателя переменного тока (синхронного) с обмоткой якоря на статоре и магнитными полюсами на роторе. Управление инвертором осуществляется с помощью бесконтактных датчиков положения ротора ДПР. Инвертор последовательно включает катушки на постоянное напряжение так, что бы их поток опережал положение потока ротора на некоторый угол.
ВД имеет вращающуюся МДС и магнитный ротор, вращающийся с той же частотой, и индуцирующий в якоре синусоидальную ЭДС вращения, что позволяет анализировать ВД на базе синхронных машин.
Существует три способа регулирования частоты БДПТ: 1)изменением напряжения питания; 2)изменением потока возбуждения; 3)Изменение угла опережения включения катушек на статоре по отношению к положению ротора.
Преимущества применения бесконтактных двигателей с постоянными магнитами (по отношению к асинхронным): 1)возбуждение двигателя без затрат энергии из вне; 2)принципиальная возможность работы с коэффициентом мощности по первой гармонике равным единице; 3)отсутствие на роторе явных электропроводящих контуров. Всё это позволяет повысить КПД и коэффициент мощности.
В качестве недостатков нужно назвать: 1)повышенная технологическая трудность и стоимость; 2)нерегулируемость возбуждения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.