ЭДС ХОЛОСТОГО ХОДА КАК ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ

Вавилов В.Е.

ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет, ассистент

ЭДС ХОЛОСТОГО ХОДА КАК ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ

Аннотация

В статье представлены результаты исследований оригинального метода диагностики магнитоэлектрических генераторов по ЭДС хода, получены зависимости показывающие влияние различных дефектов на ЭДС холостого хода.

Ключевые слова: магнитоэлектрический генератор; высококоэрцитивные постоянные магниты; неравномерность воздушного зазора.

Vavilov V.

Ufa State Aviation Technical University, Assistant

EMF IDLE AS A DIAGNOSTIC CRITERION MAGNETOELECTRIC GENERATORS

Abstract

The article presents the results of original research diagnostic method for magneto-electric generators EMF progress, the dependences showing the effect of various defects on EMF idling.

Keywords: permanent-magnet generator, high-coercivity permanent magnets; uneven air gap.

Синхронные генераторы с высококоэрцитивными постоянными магнитами, далее СГ с ВПМ, класс высокоэнергетических генераторов, которые характеризуются минимальной удельной массой по сравнению с известными генераторами (m/P, где m– масса ЭМПЭ, кг, P–мощность ЭМПЭ, кВт) 0,28–0,4 кг/кВт, высоким КПД, до 95% и надежностью. К достоинствам СГ с ВПМ относится возможность достижения высоких скоростей вращения ротора, ограниченных только его прочностью и возможностями подшипниковых опор, а также отсутствием затрат энергии на возбуждение СГ с ВПМ [1]. Для практического использования СГ с ВПМ необходимо решить ряд научно-технических задач. В частности к таким задачам относятся вопросы их диагностики, так как известные методы диагностики электрических машин в большинстве случаев приспособлены для контроля технического состояния асинхронных двигателей.

Для решения данной задачи авторами был предложен оригинальный метод диагностики генераторов переменного тока по ЭДС холостого хода и разработан математический аппарат для его практической реализации.

С целью верификации возможностей предложенного метода по разработанным выражениям были произведены расчеты СГ с ВПМ со следующими параметрами: частота вращения ротора 1500 об/мин, активная длина 180 мм, диаметр ротора 60 мм, воздушный зазор 1,5 мм. При расчетах в качестве дефекта рассматривалась неравномерность воздушного зазора СГ с ВПМ, вызванная статическими и динамическими эксцентриситетами и колебаниями ротора, суммарная неравномерность воздушного зазора, в независимости от ее причин, принималась равной 0,75 мм. Результаты расчетов для различных причин несимметрии магнитной индукции представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Влияние различных причин неравномерностей воздушного зазора на максимальную амплитуду

Анализ зависимости, рисунок 1, показал, что при наличие статического эксцентриситета кривая максимальной амплитуды ЭДС не меняет своей формы относительно исправного состояния и увеличивается для рассматриваемых численных значений на 0,1 В. При динамическом эксцентриситете кривая максимальной амплитуды ЭДС имеет форму синусоиды, амплитуда которой колеблется от 32.37 В до 32.25В. При колебаниях ротора, форма кривой максимальной амплитуды ЭДС также является синусоидальной, период синусоиды  равен периоду колебаний ротора, а амплитуда колеблется от 32.37 В до 32.25 В. При одновременном статическом и динамическом эксцентриситете форма кривой максимальной амплитуды ЭДС сохраняет синусоидальность при этом по сравнению с динамическим эксцентриситетом амплитуда уменьшается в два раза. При статическом эксцентриситете и колебаниях кривая максимальной амплитуды ЭДС повторяет форму кривой при колебаниях с сохранением периода колебаний и уменьшением амплитуды колебаний в 2 раза. При динамическом эксцентриситете и колебаниях, а также при динамическом, статическом эксцентриситетах и колебаниях форма кривой максимальной амплитуды представляет собой сложную синусоиду, которые для обоих случаев одинаковы по форме и периоду, но различаются по амплитуде.

Таким образом, очевидно, что различные дефекты СГ с ВПМ  явно отражаются на кривой максимальной амплитуды ЭДС, а следовательно полученные зависимости, при определенной технической реализации могут быть использованы в качестве  диагностического критерия.

Полученные результаты могут быть использованны на практике как при проектировании синхронных генераторов переменного тока, так и при оценке их технического состояния.