Магнитоэлектрический стартер-генератор в системе электроснабжения самолетов нового поколения

• Автор: Власов, Андрей Иванович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 263 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОЛНОСТЬЮ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОГО САМОЛЕТА

1.1 Стартер-генератор в системе электроснабжения самолетов нового поколения

1.2 Сравнительная оценка различных типов электрических машин, используемых в качестве стартер-генсраторов
1.3 Особенности применения постоянных магнитов и магнитных систем в магнитоэлектрических стартер-генераторах
1.4 Схемотехнические решения магнитоэлектрического стартер-генератора и принципы управления
1.5 Методы анализа электромагнитных и электромеханических процессов, принципы проектирования и расчета параметров магнитоэлектрических стартер-генераторов

'' Выводы к главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАССОГАБАРИТНЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОРОВ
2.1 Выбор основных критериев оптимального проектирования
2.2 Улучшение массогабарнтных показателей магнитоэлектрического стартер-генератора
2.3 Поиск резервов повышения коэффициента полезного действия магнитоэлектрического стартер-генератора
2.4 Исследование оптимальности массогабаритных и энергетических показателей стартер-генератора с учетом понятий "полетной массы" и "полетного КПД"

Выводы к главе
ГЛАВА 3. ОБОБЩЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОРА
3.1 Математическое моделирование энергетических и массовых параметров магнитоэлектрического стартер-генератора методом планирования эксперимента
3.2 Математическое моделирование электромагнитных процессов и параметров магнитоэлектрического стартер-генератора численными методами
3.3 Имитационное моделирование переходных процессов магнитоэлектрического стартер-генератора
3.4 Обобщенная математическая модель стартер-генератора для решения задач оптимизации
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОРА МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1 Исследование энергетических и массовых параметров магнитоэлектрического стартер-генератора с помощью численного моделирования магнитного поля
4.2 Исследование переходных процессов магнитоэлектрического стартер-генератора
4.3 Оптимизация переменных параметров магнитоэлектрического стартер-генератора на основе обобщенной математической модели
Выводы к главе
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Опытные образцы и их рабочие характеристики

5.2 Экспериментальные исследования переходных процессов
5.3 Сравнительная оценка результатов опытного исследования и исследова- 196 ния на математических моделях
Выводы к главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А Влияние частоты вращения на массу стартер-генератора
Приложение Б Вывод зависимости полной массы стартер-генератора от
его параметров
Приложение В Влияние частоты генерирования на массу стартер-
генератора
Приложение Г Влияние ВНтах на массу стартер-генератора
Приложение Д Вывод формулы коэффициента ко
Приложение Е Отношение индукций в вентильных электродвигателях
постоянного тока ОАО "Электропривод"
Приложение Ж Вывод формулы площади пазов статора
Приложение И. Вывод зависимости частотных потерь стартер-
генератора от допустимой тепловой загрузки Приложение К Вывод формулы частотных потерь через полезную мощ-
ность и параметры электрической машины Приложение Л Исследование влияния КПД на массу стартер-генератора
Приложение М Уменьшение активного сопротивления при увеличении ВНтах
Приложение Н Вывод формулы потерь мощности на охлаждение стар-
тер-генератора и формулы "полетного КПД"
Приложение П Исследование влияния КПД и "полетного КПД" на "полет-
ную массу" магнитоэлектрического стартер-генератора Приложение Р Исследование влияния времени полета на "полетную мае-
су" стартер-генератора

лицы 5 следует, что МЭМ имеет выигрыш в массе, объеме и энергетических показателях.
В настоящее время в Японии созданы МЭМ с дешевыми ПМ из бариевого феррита, обладающие высокими КПД и созср. Например, МЭМ мощностью 1 кВт (« = 12000 об/мин) имеет КПД=0,89, сояср = 0,92, а у аналогичной АМ КПД=0,76, «мр = 0,84 [9].
Таблица 5 - Параметры МЭМ и АМ
Тип машины Мощность, кВт Параметры
Масса, кг КПД, % СОБф, О.Є. Динамический момент инерции, кг-м2 Масса преобразователя, кг Объем преобразователя, м
0,75 4,8 80 0,95 0,00035 26 0,
30 140 90 0,9 0,126 170 0,
0,75 15,1 75 0,85 0,001 35 0,
АМ 30 185 88 0,88 0,126 820 1,
Благодаря отсутствию потерь в роторе, в МЭМ могут быть приняты большие значения электромагнитных нагрузок, чем в АМ (см. рисунок 8) [55], что при одинаковой мощности и идентичных условиях работы приводит к снижению объема активных материалов, а, следовательно, и массы ЭМ.
Коэффициент мощности вентильных МЭМ близок к единице, что способствует уменьшению потерь в обмотке статора.
В МЭМ механическая характеристика линейно зависит от момента и имеет падающий характер.
1 - АМ при созгр = 0,8;
2 - МЭМ при соя/р — 0; 3-МЭМ при со5(р = 0,8; 4 - МЭМ при со$(р =
0 10 20 30 40 50 60 70 Р,*ВА
Рисунок 8 - Кривые произведения электромагнитных нагрузок АВ$ для АМ и МЭМ