ПОРІВНЯННЯ СИНХРОННИХ МАШИН ГІБРИДНОГО ЗБУДЖЕННЯ З МАШИНАМИ МАГНІТОЕЛЕКТРИЧНОГО  ТА ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ЗБУДЖЕННЯ

В. В. Чумак; Є. А. Монахов; А. С. Стулішенко

В. В. Чумак Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0001-8401-7931
Є. А. Монахов Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0001-8408-8051
А. С. Стулішенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0001-9982-9246

Ключові слова: синхронні машини, електромагнітне збудження, магнітоелектричне збудження, гібридне збудження, питома потужність, ККД

Анотація

Анотація – синхронні машини з магнітоелектричним та електромагнітним збудженням отримали широке застосування в якості двигунів та генераторів в різноманітних сферах експлуатації в залежності від поставлених задач. Машинам з електромагнітним збудженням притаманні широкі регулювальні властивості, в той час як машини зі збудженням від постійних магнітів мають високі питомі показники та надійність, однак у них відсутня можливість регулювання основного магнітного потоку. Аналіз існуючих методів регулювання магнітного потоку, які розглянуті у вітчизняних наукових джерелах показав неефективність даних методів. Аналіз зарубіжних наукових джерел показав широкий інтерес до машин з гібридним збудженням, які є проміжною ланкою між класом машин з магнітоелектричним та електромагнітним збудженням. По суті, машини з гібридним збудженням об’єднують два типи збудження: збудження від постійних магнітів та обмотки збудження.

В даній статті представлено порівняння машин різного типу збудження, а саме: проведено аналіз існуючих серійних машин діапазону потужностей з електромагнітним, магнітоелектричним та гібридним збудженням по критеріям питомої потужності та коефіцієнту корисної дії. Розрахунок машин з гібридним збудженням проведено на основі відомих методик розрахунку машин зі збудженням від постійних магнітів та залученням чисельних методів розв’язання електромагнітних рівнянь поля. Завдяки польовому аналізу було розраховано низку машин з гібридним збудженням потужністю до 75 кВт та проведено їх порівняння з відомими серійними машинами. Встановлено доцільне використання машин з гібридним збудженням при забезпеченні регулювання магнітного потоку в межах до 40% в порівнянні з машинами інших типів збудження.

Посилання

1. Балагуров В. А., Галтеев Ф. Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. Москва: Энергоатомиздат, 1988. 279 с.
2. Бертинов А. И. Авиационные электрические генераторы. Москва: Государственное издательство оборонной промышленности, 1959. 594 с.
3. Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины. Москва: Высшая школа, 1990. 416 с.
4. Brown N. L., Haydock L. New Brushless Synchronous Alternator. IEEE Proceedings on Electric Power Applications. 2003. Vol. 150. P. 629-635.
5. Delhasse F., Biais F. High power starter generators for airliners. Changesin Aeronautical and space systems. Challenges for on-board energy. (June 26-28, 2006, Avignon, France). P. 1-3.
6. Design and test of an axial flux permanent-magnet machine with field control capability / A. D. Gonzalez-Lopez [et al.]. IEEE Transactions on magnetics. 2008. Vol. 44. № 9. P. 2168-2173. DOI: 10.1109/TMAG.2008.2000543.
7. Hybrid excitation synchronous generators for island operation / K. Kamiev [et al.]. IET Power application. 2012. Vol. 6. № 1. P. 1 – 11. DOI:10.1049/iet-epa.2010.0226.
8. Mohd M. S., Aziz A. R., Mohd M. S. Investigation of mechanical field weakening of axial flux permanent magnet motor. 3rd International conference of Mechanical engineering research (ICMER 2015). (Kuantan, Malaysia, 18-19 August 2015). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 100, № 1. P. 1 – 9. DOI:10.1088/1757-899X/100/1/012026.
9. Hoang E., Lécrivain M., Gabsi M. A new structure of a switching flux synchronous spolyphase machine with hybrid excitation. European Conference on Power Electronics and Applications EPE 2007, 2007. p. 1–8.
10. Basic principles of hybrid excitation synchronous machine / T. Mizuno [et al.]. Electrical engineering in Japan. 1996. Vol. 117. №. 5. P. 110 - 123
11. Кудря С. А., Перминов Ю. Н., Буденный В. Ф. О методах расчета магнитных систем с постоянными магнитами. Відновлювана енергетика. 2009. № 4. С. 40-43.
12. Кудря С. А., Перминов Ю. Н., Буденный В. Ф. Особенности проектирования синхронного ветрогенератора с возбуждением от постоянных магнитов. Відновлювана енергетика. 2010. № 1. С. 51-53.
14. Чумак В. В., Монахов Е. А. Управление магнитоэлектрическим генератором с аксиальным потоком. Технічна електродинаміка. 2016. № 2. С. 55–57.
15. Ostroverkhov M., Chumack V., Monakhov E. Axial Flux Permanent Magnet Controlled Generator. 2018 IEEE 3rd Conference Proceedings on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS): матеріали міжнар. наук.-техн. конф. (м. Харків, 10-14 вересня 2018 р.). Харків, 2018. С. 353-357.