Электроэнергетическая установка на базе синхронной магнитоэлектрической машины и газотурбинного двигателя с газовыми подшипниками

• Автор: Телешова, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР МИКРОТУРБИННЫХ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
1.1 Введение
1.2 Типы двигателей, используемых для автономных электроэнергетических установок
1.3 Структура микротурбинной установки
1.4 Требования, предъявляемые к микротурбинным когенерационным установкам
1.5 Обзор и состояние развития современных когенерационных микротурбинных установок Выводы по первой главе
ГЛАВА 2 СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ С ГАЗОВЫМИ ПОДШИПНИКАМИ
2.1 Введение
2.2 Конструктивная и вентиляционные схемы синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов
2.3 Газовые подшипники высокоскоростных машин
2.4 Особенности синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов
2.5 Проектирование и электромагнитный расчёт синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов
2.6 Влияние величины немагнитного зазора на показатели генератора
2.7 Определение параметров синхронного магнитоэлектрического генератора

2.8 Соотношение мощностей электроэнергетической установки и синхронного генератора Выводы по второй главе
ГЛАВА З СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ
3.1 Введение
3.2 Режимы работы современной микротурбинной установки
3.3 Особенности процесса управления автономной электроэнергетической установкой
3.4 Основные требования к системе управления, контроля и защиты электроэнергетической установки
3.5 Особенности системы контроля и диагностики
3.6 Структурная схема управления электромеханической системы
3.7 Основные функции системы управления микротурбинной установкой
3.8 Технические средства управления электромеханической системы Выводы по третьей главе
4 ГЛАВА СТАРТЕРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
4.1 Введение
4.2 Пусковая система газотурбинного двигателя
4.3 Этапы запуска газотурбинного двигателя
4.4 Способы запуска газотурбинного двигателя
4.5 Частотный пуск магнитоэлектрического синхронного двигателя без пусковой обмотки
4.6 Математическое описание и структурная схема магнитоэлектрического синхронного двигателя в осях бц
4.7 Функциональная реализация и математическая модель частотного пуска магнитоэлектрического синхронного двигателя
4.8 Исследование модели

4.9 Эксперимент по частотному пуску магнитоэлектрического синхронного двигателя от промышленного преобразователя Выводы по четвертой главе ГЛАВА 5 ГЕНЕРАТОРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
5.1 Введение
5.2 Структура электромеханической системы в генераторном режиме работы
5.3 Функциональная реализация и математическая модель генераторного режима работы
5.4 Исследование модели Выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Сравнение микротурбин разных производителей ПРИЛОЖЕНИЕ Б Влияние зазора на размеры и показатели синхронного магнитоэлектрического генератора ПРИЛОЖЕНИЕ В Осциллограммы экспериментальных кривых частоты вращения ротора и тока обмотки статора Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс ДВФУ
Выписка из протокола заседания научно-технического Совета ЭТФ
Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в техническом центре ОАО «Изумруд»
Номинальное напряжение машины зависит от её мощности и структуры преобразователя [74]. Учитывая работу генератора на потребитель через управляемый полупроводниковый преобразователь с максимальным теоретическим значением коэффициента передачи 0,957, следует принимать номинальное напряжение генератора приблизительно на 10% выше номинального выходного напряжения преобразователя.
Число полюсов ограничивается, с одной стороны, частотами напряжения генератора и вращения ротора, с другой - небольшим возможным количеством пазов и величиной зубцового деления сердечника статора. Величина зубцового деления должна быть не меньше 12-15 мм по условиям возможности размещения проводников обмотки статора в изолированном пазу и механической прочности зубцов. Расчёты показывают, что обычно приходится принимать число полюсов в диапазоне 2д>=(4-10). Это согласуется с рекомендациями [63, 65].
Полюсы индуктора выполняют из материала с высокой магнитной проницаемостью. Вместе с тем, материал полюсов должен иметь достаточно большой предел прочности при растяжении, так как на ротор воздействуют большие центробежные силы. При этом в некоторых случаях можно отказаться от бандажа, а постоянные магниты фиксировать в пазах полюсов с помощью стальных немагнитных клиньев, приваренных к полюсам с помощью вакуумно-диффузионной сварки [63]. Подходящим материалом для полюсов может служить, например, магнитно-мягкий сплав 48КНФ [75]. Клинья и вал можно изготовить из немагнитной нержавеющей стали или титана. Для уменьшения момента инерции вал выполняют полым.
Постоянные магниты следует выбирать из материала 1Чс1-Ре-В с большими значениями остаточной индукции, коэрцитивной силы, магнитной энергии и рабочей температурой не менее 150 °С при изоляции обмотки статора класса В или Б [76, 77]. В приведённых ниже примерах выбраны магниты из материала с кодом 35ЕН, имеющие остаточную индукцию Вг=1,2 Тл, коэрцитивную силу Нс=875 кА/м, максимальную энергию (ВН)тах=275 кДж/м3, рабочую температуру 200 °С, точку Кюри 310 °С и плотность 7,4 г/см'5 [78, 79].
Из-за повышенной частоты напряжения и тока генератора сердечник статора необходимо выполнять из тонколистовой электротехнической стали,