Математичне моделювання синхронного генератора з комбінованим збудженням
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193495Ключові слова:
регулювання напруги генератора, підмагнічуюча обмотка, магнітоелектричне збудження, постійні магнітиАнотація
Інтерес представляють генератори класичної конструкції – із циліндричним статором та ротором. Це обумовлено тим, що дана конструкція є найбільш розповсюдженою, простою та технологічною. Результатом розробки таких електричних машин є можливість створення об’єднаної серії асинхронних двигунів та магнітоелектричних синхронних машин. В цих машинах заміна КЗ ротора на ротор з постійними магнітами та керованим робочим магнітним потоком перетворює асинхронну машину в магнітоелектричну синхронну. Всі існуючі генератори із постійними магнітами мають головний недолік: практично відсутня можливість регулювання вихідної напруги та в окремих випадках потужності. Це особливо актуально для автономних енергосистем. Відомі методи регулювання вихідної напруги призводять до підвищення вартості, зниження надійності, погіршення вагогабаритних показників.
Розроблено тривимірну польову математичну модель магнітоелектричного синхронного генератора із постійними магнітами. Модель реалізована методом скінченних елементів в програмному пакеті COMSOL Multiphysics. Показано розподіл електромагнітного поля в активній зоні генератора при управлінні і без нього. Розраховано вплив струму управління в підмагнічуючій обмотці на зовнішні характеристики генератора при різному коефіцієнті потужності навантаження. За допомогою розробленої моделі синтезовано закон управління струмом в підмагнічуючій обмотці при зміні навантаження в широких межах.
Отримані результати показують, що існує можливість регулювання вихідної напруги генератора з постійними магнітами з допомогою використання додаткової підмагнічуючої обмотки. Обмотка виконує роль електромагнітного шунта для основного магнітного потоку, який створюють постійні магніти. Аналіз результатів показав, що існує можливість в широких межах регулювати вихідну напругу генератора із постійними магнітами в межах – 35 %, +15 %
Посилання
- Chumak, V. V., Ponomarev, A. I. (2013). Sinhronniy generator s kombinirovannym vozbuzhdeniem. Energiya – XXІ vek, 1, 28–34.
- Chumack, V., Kovalenko, M., Ponomarev, O. (2015). Mathematical simulation of generator with combined excitation for autonomous energy installation. Elektromekhanichni i enerhozberihaiuchi systemy, 3, 53–60.
- Virtič, P., Pišek, P., Marcic, T., Hadžiselimović, M., Stumberger, B. (2008). Design and Construction of Low Cost Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Motor Using Analytical Method. Przeglęad Elektrotechniczny, 84 (12) 255–258.
- Štumberger, B., Štumberger, G., Hadžiselimović, M., Hamler, A., Trlep, M., Goričan, V., Jesenik, M. (2006). High-performance permanent magnet brushless motors with balanced concentrated windings and similar slot and pole numbers. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 304 (2), e829–e831. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.03.008
- Yu, H.-C., Yu, B.-S. (2014). Microstructure design and analysis of rotor and stator in three-phase permanent magnet brushless direct current electric motor with low rare earth material. Materials Research Innovations, 18 (sup3), S3-46–S3-52. doi: https://doi.org/10.1179/1432891714z.000000000598
- Sadeghierad, M., Lesani, H., Monsef, H., Darabi, A. (2009). High-speed axial-flux permanent-magnet generator with coreless stator. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, 34 (1/2), 63–67. doi: https://doi.org/10.1109/cjece.2009.5291209
- Hoang, E., Hlioui, S., Lecrivain, M., Gabsi, M. (2010). Experimental Comparaison of Lamination Material (M330-50 & NO20) Case Switching Flux Synchronous Machine with Hybrid Excitation. EPE Journal, 20 (3), 28–33. doi: https://doi.org/10.1080/09398368.2010.11463766
- Gör, H., Kurt, E. (2016). Preliminary studies of a new permanent magnet generator (PMG) with the axial and radial flux morphology. International Journal of Hydrogen Energy, 41 (17), 7005–7018. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.12.195
- Laxminarayan, S. S., Singh, M., Saifee, A. H., Mittal, A. (2017). Design, modeling and simulation of variable speed Axial Flux Permanent Magnet Wind Generator. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 19, 114–124. doi: https://doi.org/10.1016/j.seta.2017.01.004
- Bohaenko, M. V., Popkov, V. S., Chumak, V. V. (2011). Pat. No. 99684 UA. Synchronous generator with combined excitation. No. a201111610; declareted: 03.10.2011; published: 10.09.2012, Bul. No. 17.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Vadim Chumack, Serhii Tsyvinskyi, Mykhailo Kovalenko, Alexej Ponomarev, Ihor Tkachuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
