Низкоскоростной торцевой синхронный генератор автономных источников электроснабжения

• Автор: Федий, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

1. Анализ малогабаритных герметичных автономных источников питания

1.1. Обзор существующих малогабаритных автономных генераторов. Выбор конструкции.

1.2 Математическое моделирование магнитного поля торцевого генератора.

1.2.1. Анализ алгоритмов и методов моделирования электромеханических устройств.

1.2.2 Расчет магнитного поля методом конечных элементов.

1.3.Постановка задач исследований.

1.4. Выводы

2 Исследование электромагнитного поля торцевого синхронного генератора.

2.1 Расчетная модель активного объема явнополюсной синхронной машины.

2.2 Алгоритм расчета стационарного магнитного поля торцевого синхронного генератора.
2.3 Расчетная модель активного объема торцевого синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов.
2.4 Алгоритм расчета фазного тока статора с использованием уравнений магнитостатики.
2.5 Выводы
3. Моделирование магнитного поля в воздушном зазоре торцевого синхронного генератора.
3.1.Особенности применения программного комплекса А^УБ.

3.2 Расчетная модель торцевого синхронного генератора
3.3. Анализ степени неоднородности магнитного поля торцевого синхронного генератора
3.4. Анализ формы ЭДС в активно распределенном слое
статора торцевого синхронного генератора
3.5. Влияние величины воздушного зазора на магнитную индукцию
3.6. Выбор постоянных магнитов в торцевом синхронном генераторе
3.7. Выводы
4. Оптимизация торцевого синхронного генератора с постоянными магнитами
4.1 Сущность методов многокритериальной оптимизации
4.2 Поиск оптимальных электромагнитных параметров торцевого синхронного генератора
4.3 Параметрическое построение твердотельной модели
4.4 Влияние геометрических параметров на сопротивление пазового рассеяния
4.5 Экспериментальное исследование торцевого синхронного генератора
4.6 Методика и программа испытаний
4.7 Результаты стендовых испытаний генератора
4.8 Натурные испытания микроГЭС
4.9 Выводы
5. Заключение
Литература
Приложение №1
Приложение № 2

Повышение производительности труда и общей культуры производства и быта людей, находящихся в труднодоступных районах, ставит новые задачи по созданию и совершенствованию автономных источников энергии. Традиционные способы электрификации таких районов, не имеющих централизованного энергоснабжения, часто оказываются экономически не выгодными. В этих случаях весьма перспективно использование природных возобновляемых источников энергии солнца, потоков воды и ветра.
Во всех странах мира ведется интенсивная работа над все более актуальной в последнее время проблемой использования природных возобновляемых источников энергии. В области ветроэнергетики наиболее крупные по своим масштабам программы разработаны и реализованы в США, Канаде, Австралии, Великобритании, Франции, Нидерландах, Швеции и в ряде других стран. Значительный интерес к расширению использования энергии ветра проявляют Новая Зеландия, Япония, Италия, Дания, Испания, Филиппины и другие.
На настоящий день доля производства электроэнергии автономными источниками в мире превышает 10 %, в то время как в России не более 0.1%. Кроме этого повышенный интерес к малой энергетике объясняется рядом дополнительных проблем, возникающих при эксплуатации крупных электростанций. Сооружение гидроэлектростанций предусматривает затопление территорий, и как следствие нарушает баланс экологической системы. Атомные электростанции - это затраты на переработку и захоронение радиоактивных отходов. Тепловые электростанции - выброс вредных продуктов в атмосферу.
Расположенный в центре Сибири Красноярский край протянулся с севера на юг почти на три тысячи километров, а с запада на восток на тысячу километров. При такой территории электроснабжение отдаленных районов затруднено и осуществляется двумя основными путями:
1. По линиям электропередач большой протяженности;

В реальных машинах с активно распределенным слоем статором величины цх и цу отличаются друг от друга более чем на порядок, что предопределяет возможность нового допущения /2у ->оо.
Математическая аппроксимация активного объема торцевого синхронного генератора в виде совокупности сплошных ортотроп ных сред в силу принятых допущений не учитывает влияния на дифференциальные параметры ряда факторов, присущих реальной машине. К ним относятся:
а) поля рассеяния лобовых частей обмотки статора, поскольку расчетная модель принята в виде бесконечной развертки;
б) индуктивное и активное сопротивления обмотки статора по той же причине;
в) потери в стали статора и ротора от основного поля;
г) насыщение магнитопровода из-за допущений оо
д) влияние реальной зубчатости граничных, поверхностей, образующих воздушный зазор машины, которые в модели рассматриваются как непрерывные;
е) коэффициент заполнения проводником паза ротора и его реальная конфигурация, в общем случае отличная от прямоугольной формы.
Для обеспечения необходимой точности аналитических зависимостей основных интегральных параметров машины перечисленные факторы должны быть учтены при последующем выводе конечных расчетных соотношений.
2.2 Алгоритм расчета стационарного магнитного поля торцевого синхронного генератора.
В качестве объекта исследования выбран торцевой синхронный генератор, развертка системы возбуждения которого представляет совокупность