Számítása 196 paraméterei kis sebességű pólusú villamos generátor egy rotor átmérője egy méter per

Méretezés pólusú alacsony sebességű elektromos generátor 196
egy rotor átmérője 1 méter egy állandó mágnes

Ha kis sebességű hajtások, amelynek tengely közvetlenül kapcsolódik egy elektromos generátor tengelyére, van egy probléma, hogy kapjunk egy elegendően nagy kimeneti feszültség és elektromos energiát. Az egyik módja annak megoldás - a többpólusú generátor rotor átmérője elég nagy. ahol a generátor rotor segítségével hajtható végre állandó mágnesek. Áramfejlesztő forgórész állandó mágnessel van egy gyűjtő és kefék, ami jelentősen növeli a megbízhatóságot és a működési idő nélkül karbantartása és javítása. A használata állandó mágnesek nagy remanencia érték, és koercitív jelentősen javítja a villamos jellemzőit a generátor, vagy csökkentsék annak méreteit.

2.Varianty konstruktsiielektrogeneratora

Áramfejlesztő forgórész állandó mágnessel épülhet szerint a különböző rendszerek különböznek egymástól egy közös megállapodás a tekercsek és a mágnesek. A mágnesek vannak elrendezve, váltakozó polaritással a generátor rotor. Váltakozó tekercselés tekercselési irányával vannak elrendezve a generátor állórész. Ha a forgórész és az állórész koaxiális kerekek önmagában, akkor egy ilyen generátor az úgynevezett axiális típusú vagy rotációs (ábra. 2.1).

Ábra. 2.1. Egyszerűsített diagramja, az áramfejlesztő generátor a rotor állandó mágnes tengelyirányú (lemez) típusú.

Ha a forgórész és az állórész képviselnek koaxiális koaxiális hengerek, akkor ez a fajta generátor nevezik radiális vagy hengeres (ábra. 2.2). A generátor radiális típusú rotor lehet belső vagy külső, hogy az állórész.

Ábra. 2.2. Egyszerűsített diagramja, az áramfejlesztő generátor egy rotorral, amely állandó mágnesek a sugárirányú (hengeres) típusú.

3. számítása a generátor kimeneti feszültség

Próbálja paramétereinek becslésére az elektromos generátor, amelynek kialakítása határozza meg a következő adatokat:

1. A külső átmérője a generátor rotor 1 m.
2. A szélesség (vagy magassága) a rotor 0,05 m.
3. Állandó mágnesek összetétele neodímium-vas-bór (Nd-Fe-B), egy maradék indukciós körülbelül 1 2 T, a kényszerítő erő körülbelül 900 kA / m.
4. Pólusok száma - 196.
5. Működési sebesség 1 fordulat másodpercenként.

1. Kimeneti teljesítmény.
2. A kimeneti feszültség egy adott felszámolási eljárás.
3. optimalizálása a generátor módon.

Az elnevezések (számítások készülnek az SI rendszerben):

B - mágneses indukció a különbség a mágneses pólus, és a pólus tekercsek. T
B0 - az amplitúdó a mágneses indukció a résben. T
BS - átlagolva a pole terület értékét mágneses indukció a különbség. T
d - átmérője a tekercselő huzal. m
E - elektromotoros erő (EMF) az egyik tekercs a generátor. az
E0 - az amplitúdó a elektromotoros ereje az egyik generátor tekercsek. az
ED - az effektív értéke az EMF egy tekercs a generátor. az
Egen - generátor kimeneti feszültség (nyitott áramköri feszültség). az
f - generátor forgási frekvencia. Hz
j - áramsűrűség a vezetékek a tekercselések a generátor, A / mm 2
L - átlagos hossza a tekercsmenetek. m
n - több generátor pólusok
N - menetszám
PMAX - elektromos generátor rövidzárlat módban. W
PV - fajlagos energia (teljesítmény egységnyi térfogatú) eloszlik a tekercsek a generátor, W / m 3
R - ellenállás egyik tekercs a generátor. ohm
RGEN - a belső ellenállása a generátor (a kombinált ellenállása a tekercsek). ohm
S - területe a mágneses pólusok (tekercselés pólus csúcs). m 2
t - az aktuális időt. a
T - a forgó időszakban a generátort. a
F - a mágneses fluxus révén egy csévélési magra. Wb
F 0 - amplitúdó (maximális érték) a mágneses fluxust a tekercs póluscsúcs. Wb
l - tényezője tekercselés csomagolás
R E - a fajlagos villamos ellenállása a huzaltekercs. Ohm-m
w - fordulatszám a generátor. rad / s

Összhangban Faraday indukciós törvénye [4], a kimeneti feszültség az egyes generátor tekercsek lehet kiszámítani a következő képlet:

Feltételezhető, hogy a mágneses fluxust a tekercs változik harmonikusan:

ahol F 0 - maximális értéke a mágneses fluxus, amely megtalálható a következő képlettel:

Ekkor a tényleges értéke egy kanyargós feszültséget kapjuk:

Az aktuális érték a kimeneti feszültség a generátor üresjárat (n tekercsek sorba vannak kapcsolva):

amely megfelel a számítások előzőleg [7], és megerősítette, kísérleti tervek generátorok [1, 5].

4. számítása a megengedett áramsűrűség a tekercsekben

Egy huzalt egy elektromos áram fajlagos teljesítmény (power egységnyi térfogatú) eloszlik a vezetékben jelenléte miatt az elektromos ellenállás és hővé alakul, ez megtalálható a következő képlettel:

A áramsűrűség a tekercsben függ hőkapacitása és ezért, a tekercselés hőmérsékletének. Ez a hőmérséklet nem haladhatja meg a megengedett erre márkájú vezeték. Számítása a hőmérséklet a tekercselés, és ezért a megengedett áramsűrűség lehet szerinti eljárással előállított végeselem a tekercsek [2, 3, 6, 8]. A nagysága a megengedett áramsűrűség a tekercsek a vezetékek függ a design az állórész és a hűtési feltételeket egy adott tervezési esetben lehet akár 10 A / mm 2, ha a kötegelési tényező vesszük egyenlő 0,6.

5. Számítás A mágneses indukció a résben

Kiszámítása a mágneses indukció a résben, és a mágneses fluxus behatoló a tekercs lehet különböző módon, különösen, a módszer a véges elemek [2, 3, 6, 8]. Az építkezés része a mágneses rendszer (állórész tekercselés és a rotor egy állandó mágnes) ábrán mutatjuk be. 5 .1. Mágneses áramkör axiális és radiális generátorok csaknem azonos: egy acél réselt állórész, amelyben tekercselés vannak halmozva egy acél rotor szerelt állandó mágnesek a megfelelő méretű. A mágnesek között, és vasmag a tekercsek egy pólus rés, amelynek nagysága határozza meg a gyártási tűrései az alkatrészek és a generátor legkisebbnek kell lennie, amennyire csak lehetséges.

Ábra. 5.1. A mágneses rendszer állandó mágneses villamos generátort.

A eloszlása ​​a mágneses fluxus a mágneses generátor ábrán látható rendszer. 5 0,2.

Ábra. 5 0,2. A eloszlása ​​a mágneses fluxus a mágneses rendszer az elektromos generátor állandó mágnesekkel. A áramsűrűség a tekercsekben - 6 A / mm 2, a vezetékek a tekercsek - 10 A / mm 2 (0,6 kötegelési tényező). Pole szélessége 8 mm, a rés szélessége 8 mm, a tekercselési résben mélység 10 mm. A rés a forgórész és az állórész 1 mm.

Amikor mágnesek összetétele neodímium-vas-bór amelynek maradó indukciós körülbelül 1,2 T, és a kényszerítő erő körülbelül 900 kA / m átlagolt értéke a mágneses indukció révén tekercsmag BS körülbelül 0,75 T áramsűrűséggel a tekercsek 6 A / mm 2 (a tekercsek a huzalok - 10 a / mm 2, ha a kötegelési tényező vesszük egyenlő 0,6).

6.Raschet generátor kimeneti feszültség és teljesítmény

Kiszámításához EGEN kimeneti feszültség az alábbi képlet szerint (1) van:

N = (4 ∙ 10 ∙ 0,6) / 2 = 12 fordulattal (huzal 1,6 mm átmérőjű (keresztmetszeti területe 2 mm 2) van feltekercselve egy mérete 10 mm x 4 ablak 2. A kötegelési tényező egyenlő 0,6

S = 0,05 ∙ 0,008 = 0,0004 m 2

(3 .14 ∙ 1000) / (8 + 8) ≈ 196

EGEN generátor kimeneti feszültség az alábbi képlet szerint (1) kapjuk egyenlő 307 voltot. Egy rézdrót 1,6 mm átmérőjű (keresztmetszete körülbelül 2 mm 2) megengedett áram értéke lehet 20 A. Ezután a kimeneti teljesítménye a generátor sebességgel 1 fordulat másodpercenként, egyenlő lesz körülbelül 6 kW. Része a nyomatékot a terhelést, és néhány - szórt belső ellenállása a generátor tekercsek. Ahhoz, hogy megtudja, melyik része a hálózati kerül át a terhelést, és amely - szórt belső ellenállása a generátor tekercsek, akkor ki kell számítani a kanyargós ellenállást.

Az ellenállás az egyik tekercs lehet találni a következő képlet segítségével:

E r = 1,67 ∙ ∙ 10 -8 ohm méter (réz tekercselőhuzal)

L = 2 ∙ (8 + 4 + 50 + 4) ∙ 12 = 1584 mm = 1,584 m

Aztán az egyik tekercs ellenállása R ≈ 0 0,0132 ohm, és a belső impedanciája a generátor 196 a sorba kapcsolt tekercseket 196 ∙ RGEN = 0,0132 ≈ 2,6 ohm

Egy jelenlegi 20 A belső ellenállása a generátor lesz leadott teljesítmény mintegy 1 kW, és a maradék kapacitást (körülbelül 5 kW) kerül át a terhelést. Terhelés ellenállás áram 20 A-egyenlőnek kell lennie (307/20) - 2,6 = 12,75 Ohm.

A gyártás a villamos generátor, figyelembe venni a következő fent kiszámított. Ha a menetszám egyenlő száma mágnes s. majd amikor magnak a szemközti mágnes miatt vonzó erők ébrednek nagy pillanata az ellenállás. leküzdeni, amely a civil szervezetek nagyobb erőfeszítésekre lesz szükség a tengelyre. Ezért lehetőség van arra, hogy növelje vagy csökkentse a menetszám egységnyi számához képest a mágnesek (195 vagy tekercselések 197, a mágnesek 196), amely jelentősen csökkenti a amplitúdó értékei a pillanat az ellenállás. Egy ilyen megoldás a 6-pólusú generátorok használt az építőiparban a [1] (a száma mágneses pólusok n = 6, a menetszám m = 7), és [5] (a száma mágneses pólusok n = 6, a menetszám mindegyikében a két csoport az m = 5, továbbá menetcsoporthoz eltolják egymáshoz képest szögben 36 fok). Lehetőség van arra, hogy kimaradjon az acél használata magok a tekercseket. majd húzza nyomaték üresjáratban közel nulla bármilyen forgórész helyzetét. Az ilyen tekercsek szükségszerűség, hogy a minimális magasság összehasonlítható a elichinoy közötti rés a mágnes és a tekercs, hogy csökken a mágneses fluxus a különbség nem túl jelentős. A menetszám lehet tehát megegyezik a szám s mágnessel (196).

• Aktív ellenállás - része az impedancia a villamos áramkör kapcsolódó hőleadás az áramkörben.
• Szélturbina - az átalakító a levegő áramlását energiát mechanikai mozgási energiája.
• csomagolás faktor (kitöltési tényező) - az arány karmester térfogat-térfogat tekercs; Egységes tekercselés egy arány a teljes terület a vezetőkön a tekercselés keresztmetszete (izolálás nélkül), hogy a keresztmetszeti területe a tekercselés.
• Üresjárati - módban meghajtó vagy frekvenciaváltó távollétében a reakció erő (terhelés).
• Hengeres tekercs - coil mint egy henger, egy központi hengeres furat (ha van ilyen).
• Elektromos generátor (elektromos generátor) - a forrás nem villamos energia átalakító elektromos energiává alakítja.