Определение размеров полюсной системы индукторов вентильных синхронных генераторов c возбуждением от постоянных магнитов

Аннотация

Приведена система уравнений магнитной цепи синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов, определяющая зависимость магнитного потока в воздушном зазоре от магнитодвижущей силы (МДС) постоянных магнитов в расчётном режиме, режимах холостого хода и короткого замыкания. В совокупности с дополняющими данную систему соотношениями между электромагнитными параметрами генераторов и коэффициентами она может быть преобразована в систему уравнений, связывающих размеры полюсной системы генераторов с электромагнитными нагрузками в расчётном режиме и режиме короткого замыкания и позволяющих определить размеры постоянных магнитов, обеспечивающих реализацию в проектируемых генераторах принятых на стадии определения их главных размеров значений электромагнитных нагрузок. Публикация отличается от опубликованных ранее материалов наличием зависимостей между электромагнитными параметрами электрических машин, которые ранее не использовались при проектировании, либо использовались, но отражали их недостаточно полно. К подобным зависимостям относятся аналитическое выражение для определения коэффициента рассеяния магнитного потока, связывающее значения этого коэффициента с электромагнитными нагрузками, зависимости от электромагнитных нагрузок и геометрии полюсной системы кратности тока короткого замыкания и реактивности генератора по продольной оси от электромагнитных нагрузок. Что касается электромагнитных нагрузок, то выбор их значений в расчётном режиме при проектировании электрических машин с постоянными магнитами может быть осуществлен с учётом областей применения по рекомендациям, разработанным применительно к решению типовых задач проектирования электрических машин общепромышленного применения, автотранспортных средств, авиационных электрических машин или электрических машин, используемых в других областях техники при условии, что эти рекомендации составлены применительно к решению тех же задач, которые поставлены перед разработчиком конкретной электрической машины и применительно к той же системе охлаждения, которую в ней предполагается использовать. Наличие приведённых в статье зависимостей позволяет повысить точность определения размеров не только полюсной системы генератора, но и размеры всей его активной части. Представленные уравнения взаимосвязи размеров полюсной системы генераторов с возбуждением от постоянных магнитов с их электромагнитными параметрами позволяют использовать при определении размеров их якорей и обмоточных данных те же уравнения и в той же последовательности, что и при определении размеров генераторов с электромагнитным возбуждением. Алгоритм определения размеров активной части генераторов с возбуждением от постоянных магнитов в совокупности с изложенным в статье алгоритмом определения размеров их полюсной системы является при этом более совершенным, по сравнению с алгоритмами, используемыми в настоящее время при проектировании этих машин. В качестве примера применения полученных аналитических зависимостей в расчётной практике в заключительной части статьи приведены результаты определения размеров полюсной системы индуктора конкретного генератора с возбуждением от постоянных магнитов.