Магнитные системы бесконтактных регулируемых синхронных генераторов с основным магнитоэлектрическим возбуждением

Борис Наумович Гомберг; Андрей Игоревич Согрин; Татьяна Алексеевна Казанцева

doi:10.14529/power200312

Авторы

Борис Наумович Гомберг АО «НПО «Электромашина», г. Челябинск
Андрей Игоревич Согрин Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Татьяна Алексеевна Казанцева АО «НПО «Электромашина», г. Челябинск

DOI:

https://doi.org/10.14529/power200312

Ключевые слова:

синхронный генератор, магнитная система, комбинированное возбуждение, внутризамкнутый поток, постоянный магнит, регулирование напряжения, машинный агрегат

Аннотация

Статья посвящена поиску и исследованию направлений оптимизации магнитных систем бесконтактных синхронных генераторов мощностью 30-50 кВА, используемых в автономных системах электроснабжения наземных подвижных объектов. Основное внимание уделено электрическим генераторам с комбинированной системой возбуждения, поток воздушного зазора которых создается совместным действием постоянных магнитов основного индуктора и электромагнитным регулировочным звеном, необходимым для поддержания, постоянства выходного напряжения при изменении частоты вращения ротора и нагрузки генератора. По убеждению авторов, при увеличении мощности источника свыше 30–35 кВА на смену машинам постоянного тока придут генераторы именно такого типа. В статье также описана машина с принципиально новой магнитной системой, которая содержит элементы конструкции электрических машин цилиндрической и торцовой формы. Предлагаемая магнитная система, по мнению авторов, позволяет наиболее полно использовать потенциальные возможности, заложенные в машинах обеих форм, улучшить удельные характеристики и, что весьма важно, сохранить наивысшую техническую надежность, присущую бесконтактным электромеханическим преобразователям.

Биографии авторов

Борис Наумович Гомберг, АО «НПО «Электромашина», г. Челябинск

канд. техн. наук, ученый секретарь Научно-технического совета

Андрей Игоревич Согрин, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск

канд. техн. наук, доцент кафедры «Летательные аппараты»

Татьяна Алексеевна Казанцева, АО «НПО «Электромашина», г. Челябинск

инженер-конструктор 2-й категории

Библиографические ссылки

Makarov D.V., Kharitonov S.A., Yukhnin M.M. [Study of the Power Generating System With Variable Fre-quency and Amplitude Being Maintained Based on Permanent Magnets Synchronous Machine and Voltage Source Inverter]. Technical Electrodynamics, 2012, no. 3, pp. 65–66. (in Russ.)

Farrakhov D.R., Yamalov I.I., Vavilov V.E. [Stabilization of the Output Voltage of a Constant Frequency Alternating Current Generation System Based on a Magnetoelectric Generator]. Mavlyutovskie chteniya: Materi-aly Vserossiyskoy molodezhnoy nauchnoy konferentsii [Mavlyutov Readings: Materials of the All-Russian Youth Scientific Conference], 2015, iss.1, pp. 564–571. (in Russ.)

Dehghani T.H., Maswood I., Lim Z., Ooi G., Raj P.H. et al. Proportional-resonant controlled NPC converter for more elcctric eircraft starter-generator. 2015 IEEE 11th International Conference on Power Electronics and Drive Systems. Available at: http://hdl.handle.net/10220/38524 (accessed 03.09.2016).

Muehlbauer K., Gerling D. Two-Generator-Concepts for Electric Power Generation in More Electric Aircraft Engine. XIX International Conference on Electrical Machines. ICEM 2010. Available at: https://www.unibw.de/rz/ dokumente/getFILE?fid=5392287&fd=kein (accessed 03.09.2016). DOI: 10.1109/icelmach.2010.5607966

Kharitonov S.A., Korobkov D.V., Maslov M.A. [The System of Generating Electric Energy of the Type “Variable Speed – Constant Frequency” Based on a Synchronous Generator with Excitation from Permanent Magnets and Voltage Inverters]. Elektrotekhnika [Russian Electrical Engineering], 2008, no. 6, pp. 27–32.

(in Russ.)

Kharitonova S.A., Simonovb B.F., Korobkova D.V. and Makarova D.V. Voltage Stabilization in Perma-nent-Magnet Synchronous Generator with Variable Rotation Frequency. Journal of Mining Science, 2012, vol. 48, no. 4, pp. 675–687. DOI: 10.1134/s1062739148040120

Simonov B.F., Kharitonov S.A., Mashinskii V.V. Mechatronic System “Synchronous Generator – Three-Phase Bridge Rectifier” for Self-Contained Power Facilities. Journal of Mining Science, 2012, vol. 48, no. 3,

pp. 497–505. DOI: 10.1134/s1062739148030136

Balagurov V.A. Proektirovanie spetsial'nykh elektricheskikh mashin peremennogo toka: ucheb. posobie dlya studentov vuzov [Designing Special AC Electric Machines: A Study Guide for University Students]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1982. 272 p.

But D.A. Beskontaktnye elektricheskie mashiny: uchebnoe posobie dlya elektromekhanicheskikh i elektro-energeticheskikh spetsial'nostey vtuzov [Contactless Electric Machines: a Manual for Electromechanical and Electric Power Specialties of Technical Universities]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1990. 466 p.

Palastin L.M. Elektricheskie mashiny avtonomnykh istochnikov pitaniya [Electric Machines Autonomous Power Supplies]. Moscow, Energiya Publ., 1972. 454 p.

Balagurov V.A., Galteev F.F. Aviatsionnye generatory peremennogo toka kombinirovannogo vozbuzhdeniya [Combined Excitation Aviation Aircraft Generators]. Moskow, Mashinostroenie Publ., 1977. 96 p.

Makarov D.V., Kharitonov S.A., Kaluzhskiy D.L., Sapsalev A.V., Livshits E.Ya., Yukhnin M.M. Sistema stabilizatsii napryazheniya peremennogo toka [AC Voltage Stabilization System]. Patent RF, no. 115134, 2012.

Gieras J.F., Koenig A.C., Rozman G.I. Permanent Magnet Brushless Machine with Magnetic Flux Regula-tion. Patent EP 2290790 A2, Hamilton Sundstrand Corporation. EP20100251078, 02.03.2011.

Kurilo A.I., Vasil'ev V.K., Plotnikov T.N., Sanin G.A., Eremin A.A., Gomberg B.N., Birkin P.R., Peredkov V.I., Sosunov E.K. Trehfaznyy traktornyy generator [Three Phase Tractor Generator]. Patent USSR,

no. 152689, 1963.

Voronin S.G., Kislicin V.I., Sogrin A.I., Shvalev E.S. [A Bulldozer Hybrid Power Plant Generator]. Tractors and agricultural machinery, 2012, no. 2, pp. 8–11. (in Russ.)

Pospelov L.I. Konstrukciya aviacionnykh elektricheskikh mashin [The Design of Aircraft Electrical Ma-chines]. Moscow, Energoizdat Publ., 1982. 320 p.

Voronin S.G., Sogrin A.I., Murdasov B.A., Kislicin V.I. Generator peremennogo toka s kombinirovannym vozbuzhdeniem [Combined Excitation Alternator]. Patent RF, no. 2439770, 2012.

Bertinov A.I. Aviatsionnye elektricheskie generatory [Aviation Electric Generators]. Moscow, Gosudar-stvennoe izdatel'stvo oboronnoy promyshlennosti Publ., 1959. 592 p.

Shturman G.I. (Ed.) [Contactless Electric Machines: Collection of Articles]. Trudy instituta energetiki Akademii nauk Latviyskoy SSR [Proceedings of the Institute of Energy of the Academy of Sciences of the Latvian SSR]. Riga, Latvian Branch RAS Publ., 1961–1963; iss.1, 1961, 224 p. (in Russ.)

Balagurov V.A. Proektirovanie special'nyh elektricheskikh mashin peremennogo toka: ucheb. posobie dlya studentov vuzov [Design of Special Electric Machines of Alternating Current: Textbook Manual for Universi-ty Students]. Moskow, Vysshaya shkola Publ., 1982. 272 p.

Bertinov A.I. (Ed.) Beskontaktnye i unipolyarnye elektricheskie mashiny: sbornik statey [Contactless and Unipolar Electric Machines: Collection of Articles]. Moskow, Mashinostroenie Publ., 1966. 184 p.

Gomberg B.N. Beskontaktnaya sinhronnaya elektricheskaya mashina [Contactless Synchronous Electric Machine]. Patent USSR, no. 201515, 1967.

Gomberg B.N., Chumak L.M., Strizhak V.A. Beskontaktnyy sinhronnyy elektrogenerator [Contactless Synchronous Electric Generator]. Patent USSR, no. 220341, 1968.