Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора
Предложены формулы, связывающие ток обмотки возбуждения возбудителя и ЭДС возбуждения обмотки статора бесконтактной явнополюсной совмещённой синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора. Запропоновані формулі, які зв’язують струм обмотки збудження збудника та ЕРС збудження обмотки статор...
Saved in:
| Published in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142574 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора / А.В. Клементьев // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 3. — С. 31-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142574 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Клементьев, А.В. 2018-10-12T11:55:15Z 2018-10-12T11:55:15Z 2005 Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора / А.В. Клементьев // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 3. — С. 31-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142574 621.313.001.24 Предложены формулы, связывающие ток обмотки возбуждения возбудителя и ЭДС возбуждения обмотки статора бесконтактной явнополюсной совмещённой синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора. Запропоновані формулі, які зв’язують струм обмотки збудження збудника та ЕРС збудження обмотки статора безконтактної явнополюсної суміщеної синхронної машини зі змінною структурою обмотки ротора. Expressions relating excitation winding current to excitation electromotive force of the stator winding of a noncontact combined salient-pole synchronous machine with a variable-structure rotor winding are given. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електричні машини та апарати Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора Calculation of excitation electromotive force of a noncontact salient-pole synchronous machine with a variable-structure rotor winding Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора |
| spellingShingle |
Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора Клементьев, А.В. Електричні машини та апарати |
| title_short |
Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора |
| title_full |
Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора |
| title_fullStr |
Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора |
| title_full_unstemmed |
Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора |
| title_sort |
расчёт эдс возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора |
| author |
Клементьев, А.В. |
| author_facet |
Клементьев, А.В. |
| topic |
Електричні машини та апарати |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Електротехніка і електромеханіка |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Calculation of excitation electromotive force of a noncontact salient-pole synchronous machine with a variable-structure rotor winding |
| description |
Предложены формулы, связывающие ток обмотки возбуждения возбудителя и ЭДС возбуждения обмотки статора бесконтактной явнополюсной совмещённой синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора.
Запропоновані формулі, які зв’язують струм обмотки збудження збудника та ЕРС збудження обмотки статора безконтактної явнополюсної суміщеної синхронної машини зі змінною структурою обмотки ротора.
Expressions relating excitation winding current to excitation electromotive force of the stator winding of a noncontact combined salient-pole synchronous machine with a variable-structure rotor winding are given.
|
| issn |
2074-272X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142574 |
| citation_txt |
Расчёт ЭДС возбуждения бесконтактной явнополюсной синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора / А.В. Клементьев // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 3. — С. 31-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT klementʹevav rasčetédsvozbuždeniâbeskontaktnoiâvnopolûsnoisinhronnoimašinysperemennoistrukturoiobmotkirotora AT klementʹevav calculationofexcitationelectromotiveforceofanoncontactsalientpolesynchronousmachinewithavariablestructurerotorwinding |
| first_indexed |
2025-11-26T15:26:31Z |
| last_indexed |
2025-11-26T15:26:31Z |
| _version_ |
1850626423689052160 |
| fulltext |
Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №3 31
УДК 621.313.001.24
РАСЧЁТ ЭДС ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ЯВНОПОЛЮСНОЙ
СИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ОБМОТКИ РОТОРА
Клементьев А.В.
Новокаховский политехнический институт Херсонского национального технического университета
Украина, 74900, Новая Каховка Херсонской области, ул. Первомайская, 35
кафедра "Электрические машины и аппараты"
Запропоновані формулі, які зв’язують струм обмотки збудження збудника та ЕРС збудження обмотки статора без-
контактної явнополюсної суміщеної синхронної машини зі змінною структурою обмотки ротора.
Предложены формулы, связывающие ток обмотки возбуждения возбудителя и ЭДС возбуждения обмотки статора
бесконтактной явнополюсной совмещённой синхронной машины с переменной структурой обмотки ротора.
В настоящее время на этапе внедрения находятся
совмещённые электрические машины с переменной
(периодически изменяющейся) структурой обмотки
ротора [1-4]. Машины такого типа имеют ряд неоспо-
римых преимуществ: существенно упрощается конст-
рукция, уменьшаются габариты и масса, повышается
технологичность в производстве, увеличивается на-
дёжность. Такие преимущества, в частности, обуслов-
лены тем, что обмотка ротора выполняет две функ-
ции: якорной обмотки возбудителя и обмотки возбу-
ждения ротора. Это избавляет от необходимости ук-
ладывать на роторе две разнополюсные обмотки, что
уменьшает трудоёмкость укладки, повышает исполь-
зование меди и эксплуатационную надёжность.
Указанный эффект может быть реализован, на-
пример, путём выполнения обмотки ротора состоя-
щей из отдельных самостоятельных частей КГ1÷ КГ4.
В частях КГ1 - КГ4 при вращении ротора индук-
тируются ЭДС через поле постоянного тока Ib обмотки
возбуждения возбудителя, расположенной на статоре.
Если эти части соединить с переключающими устрой-
ствами П1÷П6, как показано на рис.1, то можно до-
биться эффекта возникновения однонаправленного
тока обмотки ротора, если, например, переключать
схемы соединений частей таким образом, чтобы при
последовательном соединении частей КГ1 и КГ3 части
КГ2 и КГ4 были соединены параллельно, и наоборот.
Постоянная составляющая такого тока и будет являть-
ся током возбуждения машины If. В простейшем случае
функции переключателей могут выполнить полупро-
водниковые диоды при их естественной коммутации. В
этом случае кроме постоянной составляющей по об-
мотке ротора протекает переменная составляющая тока
с частотой генерируемой в этой обмотке ЭДС if1. Ос-
тальные гармоники выражены слабо [2].
П 1 П 2 П 3
К Г 1
Н 1 К 1
К Г 3
Н 3 К 3
П 6 П 5 П 4
К Г 2
К 2 Н 2
К Г 4
К 4 Н 4
Рис. 1. Соединение самостоятельных частей обмотки ротора
через переключающие устройства
В случае явнополюсных машин обмотку ротора
можно представить в виде отдельных блоков (фаз).
Каждый из блоков состоит из самостоятельных час-
тей, соединённых по схеме рис.1 (рис.2, а, б). Тогда
образуется вращающаяся МДС токов if1, неподвижная
относительно статора, что в значительной степени
уменьшает дополнительные потери в обмотке возбу-
ждения возбудителя [5, 6].
Исследование таких машин в первую очередь
предполагает знание зависимости между значениями
токов Ib и If. В работе [4] получены удовлетворитель-
ные результаты исследования этой зависимости для
неявнополюсных машин:
( ) ( )
f
bf
fbКГtaf
b I
nX
kRnX
I ⋅
⋅⋅
⋅⋅π⋅+⋅⋅
=
∗δ
μ∗δ
1
2
1
2
2206,0
, (1)
где 1δafX , 1δbfX - амплитудные значения собственно-
го индуктивного сопротивления обмотки ротора и
взаимного индуктивного сопротивления обмотки ро-
тора и обмотки возбуждения возбудителя по первым
гармоникам потокосцеплений без учёта насыщения
магнитопровода; 121 0 −⋅+≈ μμ kk fb , - коэффициент,
учитывающий влияние насыщения магнитопровода
машины на магнитную цепь возбудителя, 0μk - ко-
эффициент насыщения магнитопровода машины в
точке холостого хода при отсутствии поля тока об-
мотки возбуждения возбудителя, КГtR - активное
сопротивление самостоятельной части при расчётной
температуре, Ом. Дальнейший анализ показал, что
соотношение (1) с высокой степенью точности опи-
сывает связь токов Ib и If и в явнополюсных машинах.
Второе слагаемое в подкоренном выражении со-
отношения (1) у явнополюсных машин значительно
меньше первого (при относительных частотах враще-
ния ∗n , больших 0,5 и коэффициенте насыщения по
воздушному зазору не более 1,4). Пренебрегая этим
слагаемым и используя формулы расчёта указанных
индуктивностей по [4] с учётом особенностей явно-
полюсных машин рассматриваемого типа, получаем
следующее соотношение между токами Ib и If:
32 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №3
1 Н 1 1 К 1 3 Н 1 3 К 1
1 Н 2 1 К 2 3 Н 2 3 К 2
2 Н 1 2 К 1 4 Н 1 4 К 1
2 Н 2 2 К 2 4 Н 2 4 К 2
2
Н
1
2
Н
2
2
Н
1
2
Н
2
2
Н
1
2
Н
2
2
Н
1
2
Н
2
4
К
2
4
К
1
1
Н
2
1
Н
1
1
К
1
1
К
2
2
К
1
2
К
2
a
z b
x
c y
а б
Рис. 2. Обмотка ротора с двухфазной (а) и трёхфазной (б) системами МДС токов if1
f
bb
fbf
b I
kw
kw
I ⋅
⋅⋅
⋅
≅
3
, (2)
где fw - число витков всей обмотки ротора, bw -
число витков обмотки возбуждения возбудителя, fbk
- коэффициент формы поля, имеющего полюсность
возбудителя и создаваемого обмоткой ротора, bk -
коэффициент формы поля возбуждения возбудителя.
Соотношение (2) показывает, что связь между
токами Ib и If не зависит ни от степени насыщения
магнитопровода основным полем и полем возбужде-
ния возбудителя, ни от частоты вращения ротора, т. е.
ЭДС возбуждения исследуемой бесконтактной со-
вмещённой машины прямо пропорциональна частоте
вращения ротора. Кроме того, связь между токами Ib и
If не зависит от величины воздушного зазора. Это
подтвердили и результаты экспериментов, проведён-
ных на пяти опытных образцах явнополюсных гене-
раторов с различной геометрией, полюсностью и об-
моточными данными при различных частотах враще-
ния и напряжениях на зажимах статорной обмотки
(ток Ib измерялся, а ток If рассчитывался).
Из зависимости (2) легко получить зависимость
ЭДС возбуждения Еf от тока обмотки возбуждения
возбудителя Ib:
( ) ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
×
⋅
⋅⋅
ϕ=ϕ= b
fbf
bb
ff I
kw
kw
IE
3
. (3)
Эта зависимость может быть установлена путем
расчёта характеристики холостого хода машины. Ис-
пользование зависимости (3) при расчётах по методи-
ке [4] позволяет не допускать погрешность более, чем
5% по сравнению с экспериментальными данными.
Указанные особенности обеспечивают преиму-
щество рассматриваемых машин среди других бес-
контактных машин с вращающимися выпрямителями
и упрощают регулирование напряжения, например,
ветрогенераторов.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Пат. № 2091965 Россия, МКИ Н 02 К 19/38. Бесконтакт-
ная синхронная электрическая машина / Клементьев
А.В. и Бондарев В.Н. (Украина) - №94039814; Заявл.
24.10.94; Опубл.27.09.97, Бюл. №27. – 8 с.
[2] Клементьев А.В., Олейников А.М. Особенности элек-
тромагнитных процессов в бесконтактном совмещенном
генераторе с периодически изменяющейся структурой
обмотки ротора // Электротехника. – 2000. - №3. - С. 22
– 25.
[3] Китаев А.В., Клементьев А.В., Якимчук Г.С. Характери-
стики бесконтактного совмещённого синхронного гене-
ратора с периодически изменяющейся структурой обмот-
ки ротора // Электричество. - 2004 г. - №7. - С. 34 - 38.
[4] К методике расчета одного типа бесконтактного син-
хронного генератора / Клементьев А.В., Новокаховский
политехнический институт. − Новая Каховка, 2003. − 16
с. − Рус. − Деп. в ГНТБ Украины 20.10.03, № 142 –
Ук2003.
[5] Патент № 50195 А, МКИ Н 02 К 19/38. Безконтактна син-
хронна електрична машина // Клементьєв О.В., Китаєв
О.В., Олейников О.М., Якимчук Г.С. (UA). - № 200117878;
Заявл. 19.11.01; Опубл. 15.10.02, Бюл. № 10. - 2 с.
[6] Патент № 68582 А, МКИ Н 02 К 19/38. Безконтактна
синхронна електрична машина // Клементьєв О.В., Ки-
таєв О.В., Якимчук Г.С. (UA). - № 2003087392; Заявл.
05.08.03; Опубл. 16.08.04, Бюл. № 8, 2004 р. - 2 с.
Поступила 24.01.2005
|