| Περιγραφή: |
Горожанкин Алексей Николаевич, канд. техн. наук, доц., кафедра «Электрические станции, сети и системы электроснабжения», Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия; gorozhankinan@susu.ru. Коржов Антон Вениаминович, д-р техн. наук, проф., кафедра «Электрические станции, сети и системы электроснабжения», Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия; korzhovav@susu.ru. Alexey N. Gorozhankin, Cand. Sci. (Eng.), Ass. Prof., Department of Power Plants, Networks and Power Supply Systems, South Ural State University, Chelyabinsk, Russia; gorozhankinan@susu.ru. Anton V. Korzhov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Department of Power Plants, Networks and Power Supply Systems, South Ural State University, Chelyabinsk, Russia; korzhovav@susu.ru. Рассмотрена задача поиска наилучших размеров элементов магнитных систем синхронных реактивных и индукторных электрических машин в расширенном диапазоне изменения момента нагрузки и мощности. Предложен алгоритм решения поставленной задачи, который предполагает разделение элементов магнитной системы на две группы. Первая группа влияет на величину пульсаций момента, а вторая не влияет на этот показатель. Такое разбиение ускоряет процесс сходимости результата. Предложен метод последовательного нелинейного программирования для решения поставленной задачи. Он обладает хорошей сходимостью при минимальном времени поиска. Выполнен синтез конечно-элементных моделей синхронной реактивной машины с зубчатым и анизотропным типами ротора, вентильно-индукторной машины, машины с переключением поля, синхронной реактивной и индукторной машин с двухсторонней зубчатостью. Показано, что доля обмоточной меди относительно стали в активной части машин возрастает относительно машин традиционного исполнения при работе в номинальном режиме. Напротив, эта особенность проявляется в меньшей степени при работе в зоне перегрузок по моменту. С увеличением мощности возрастают электромагнитные нагрузки, что эквивалентно работе машины меньшей мощности в режиме перегрузки. Показано, что чувствительность к величине воздушного зазора у машин с двухсторонней зубчатостью и распределенной обмоткой на статоре самая большая в исследуемом классе, поэтому с возрастанием мощности удельный момент будет существенно увеличиваться. Напротив, наименьшая чувствительность к величине воздушного зазора у машин с односторонней зубчатостью и распределенной обмоткой на статоре позволяет выполнять эти машины с большей величиной зазора без ущерба для удельного момента. The problem of finding the best dimensions for the elements of magnetic systems of synchronous reluctance and inductor electric machines in an extended range of changes in load torque and power is considered. An algo-rithm for solving the problem is also proposed, involving the division of the elements of the magnetic system into two groups. The first group affects the magnitude of the torque pulsations, while the second does not affect this indicator. Such partitioning accelerates the process of convergence of the result. A method of sequential non-linear programming is proposed for resolving the problem. It has good convergence with minimal search time. Synthesis of finite element models of a synchronous reluctance machine with salient pole and anisotropic types of rotors, switched reluctance ma-chine (SRD), machine with field switching (FSDC), Vernier reluctance and double field Vernier reluctance machines was performed. It was shown that the proportion of winding copper relative to steel in the active part of the machines increases relative to conventional machines when operating in the nominal mode. On the contrary, this feature was manifested to a lesser extent when working in the zone of overloads in terms of torque. Electromagnetic loads increase with increasing power, equivalent to operating a machine of lower power in overload mode. It was shown that the sensitivity to the size of the air gap in Vernier reluctance machines is the highest in the class under study. Thus, with increasing power, the specific torque will increase significantly. On the contrary, the lowest sensitivity to the air gap value in machines with one-sided gearing and distributed winding on the stator allows these machines to be made with a larger gap without compromising the specific torque. |