Конструкции магнитоэлектрических генераторов БЛА отличаются от других большим разнообразием, при этом постоянные магниты могут размещаться как на статоре, так и на роторе. К разновидностям МЭГ с неподвижными магнитами относятся различные модификации генераторов с когтеобразными роторами (рис. 19) и индукторные генераторы (рис. 20).
В области высоких частот вращения [(50-60)103 об/мин] и тока (до 10кГц) при относительно небольшой мощности (до 1—3 кВА) применяются однофазные генераторы с коммутаторной магнитной системой. Как и в генераторах с когтеобразными роторами, магнитный поток в сердечнике якоря генератора с коммутаторной магнитной системой является знакопеременным, что обеспечивает индуцирование ЭДС в обмотке якоря.
Перечисленные магнитные системы МЭГ не всегда способны удовлетворять требованиям, предъявляемым к массогабаритным показателям ТГИ. В этом отношении более предпочтительно размещение магнитов на роторе, несмотря на то, что появляются проблемы обеспечения необходимого уровня механической прочности. Ориентация осей намагничивания постоянных магнитов определяет тип магнитной системы ротора. По этому признаку они подразделяются на роторы коллекторного типа (см. рис. 1, ж), торцовые (рис. 21) и звездообразные.
Последние выполняются как нормальной, так и обращенной конструкции с полным (по количеству полюсов) или половинным числом постоянных магнитов (см. рис. 1, с).
В турбогенераторных источниках генераторы с возбуждением от постоянных магнитов имеют хорошие показатели в диапазоне частот вращения (30-90)103 об/мин и мощностей 0,5-4 кВА. При этом следует учитывать, что параметры МЭГ в определенной степени зависят от разброса магнитных характеристик, способа намагничивания и стабилизации постоянных магнитов. Свойства последних существенно зависят от изменения температуры окружающей среды. Поэтому создание магнитоэлектрических машин, работающих при температурах выше 150 °С, весьма проблематично.
Основного недостатка МЭГ, связанного со сложностью регулирования и стабилизации выходного напряжения, лишены генераторы с комбинированным возбуждением. Конструктивно подобные генераторы можно получить объединением известных
конструктивных схем генераторов с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением (рис. 22, 23, 24)
или заменой части постоянных магнитов обмотками и, наоборот, обмоток — постоянными магнитами.
В генераторах, показанных на рис. 22. -электромагнитная часть выполняет функцию источника регулируемой МДС, включенной последовательно с другим, нерегулируемым источником МДС — постоянным магнитом. Меняя МДС обмотки по величине и
направлению, можно обеспечить изменение рабочего потока в широких пределах, конструкциях, изображенных на рис. 21-23,
электромагнитное звено используется в качестве регулируемого магнитного шунта, а на рис. 25 — источника регулируемой МДС, включенной параллельно постоянному магниту.
При отсутствии тока в обмотке управления генератора, показанного на рис. 6.63, правая часть статора является магнитным шунтом, препятствующим замыканию потока магнита через коммутатор на роторе. Небольшая часть ответвляющегося в коммутатор потока индуцирует в обмотке якоря пульсирующую ЭДС, вызванную изменением проводимости контура замыкания этого потока. В этом режиме ЭДС минимальна, а сам генератор работает как индукторная электрическая машина. При появлении МДС обмотки управления и постепенном ее увеличении электромеханический преобразователь утрачивает свойства индукторного генератора и при равенстве МДС магнита и обмотки становится генератором со знакопеременным потоком коммутаторного типа.
В генераторе с явнополюсным ротором (см. рис. 22) основная часть потока постоянных магнитов замыкается в поперечной плоскости по контуру: северный полюс магнита 2 —рабочий зазор δ1 — сердечник якоря 4 с якорной обмоткой 3 — рабочий зазор δ1 — выступ втулки стального звездообразного ротора I — южный полюс магнита 2, складываясь с потоком от обмотки управления 6 в роторных выступах. Некоторая часть потока постоянных магнитов замыкается в продольном направлении через втулку ротора, корпус 5, боковой магнитопровод 7 и дополнительный зазор δ2. При согласном направлении поперечных потоков от постоянных магнитов и управляющей обмотки в рабочем зазоре их направления во втулке и корпусе противоположны, что обеспечивает уменьшение неиспользуемой постоянной составляющей потока.
Другой вариант той же идеи, но с увеличенной ролью постоянных магнитов, иллюстрируется рис. 25.
Рис.25. Эскиз конструкции генератора комбинированного возбуждения с когте-
образными полюсами.
Конструктивно генератор представляет собой бесконтактную машину с размещенными на валу 11 когтеобразными полюсами, в которой между боковыми поверхностями полюсов 8 установлены тангенциально намагниченные постоянные магниты 12, закрепленные бандажом 10. Кольцевой бандаж обеспечивает необходимую механическую прочность ротора и может быть выполнен биметаллическим с чередующимися магнитомягкими и немагнитными участками или монометаллическим из немагнитного или магнитомягкого материала. В последнем случае часть потока магнитов замыкается между полюсами через бандажное кольцо до его насыщения.
Широкое распространение па борту БЛА в составе ТГИ получили высокоскоростные генераторы, типовая конструкция которых показана на рис. 6.66. В таком генераторе в расточке статора 3 классического исполнения помещен ротор, большую часть активной зоны которого занимают радиально намагниченные постоянные магниты призматической формы. Оставшуюся часть активной зоны генератора занимает звездообразный магнитопровод из магнитомягкой стали 5 с количеством лучей звезды вдвое меньшим, чем число магнитов. Последнее связано с тем, что все выступы имеют одинаковую магнитную полярность. Все элементы конструкции, за исключением боковой крышки 2, выполнены из магнитопроводящего материала. Размещаемая на одном из подшипниковых щитов обмотка управления 4 создает в зоне расположения звездообразного магнитопровода ротора униполярный магнитный поток. Суммарный магнитный поток в сердечнике якоря можно регулировать изменением тока в управляющей обмотке. К достоинствам генераторов с комбинированным возбуждением следует отнести:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.