Prądnice synchroniczne o magnesach trwałych z rozszczepionymi biegunami

• Autorzy: Zieliński P. , Schoepp K.

Warianty tytułu

EN

Split-poles permanent-magnets synchronous machines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem opracowania są wolnoobrotowe prądnice synchroniczne wzbudzane magnesami trwałymi, przeznaczone do pracy w małych elektrowniach wiatrowych i wodnych bez konieczności stosowania przekładni mechanicznych. Docelowe prędkości prądnic odpowiadające częstotliwości 50 Hz wynoszą 30-50 obr/min. Analizowano ograniczenia, jakie wykazują maszyny konwencjonalne, realizowane jako wolnoobrotowe. Wybrano topologię maszyn synchronicznych o rozszczepionych biegunach (MSRB) jako najbardziej przydatną w konstrukcjach wolnoobrotowych. Topologia MSRB umożliwia budowę maszyn o bardzo małych podziałkach biegunowych i o dużych wartościach obciążenia liniowego, niemożliwych do uzyskania w konstrukcjach tradycyjnych. Zdefiniowano kryteria przynależności do tej topologii oraz usystematyzowano liczne odmiany konstrukcyjne znane w literaturze. Przeprowadzona analiza dotyczy głównie maszyn cylindrycznych o strumieniu podłużnym, wzbudzanych magnesami trwałymi. Zbadano wpływ liczby biegunów magneśnicy i liczby biegunów globalnych twornika na parametry maszyn oraz określono wpływ proporcji wymiarowych magneśnicy na wydajność maszyn i stopień wykorzystania materiału magnesów trwałych. Analizowano pracę MSRB jako prądnicy pracującej na sieć wydzieloną, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu dużej, charakterystycznej dla tych maszyn, wartości reaktancji oddziaływania twornika. Zaproponowano szeregowo-boczny układ baterii kondensatorów służący do kompensacji oddziaływania twornika i związanej z nim zmienności napięcia. Przedstawiono opisy konstrukcji wykonanych modeli oraz wybrane wyniki ich badań laboratoryjnych.

EN

Low-speed permanent-magnets synchronous machines investigated in the paper are proposed for generators in small ecological wind-and hydropower-plants. The nominal speed range of such generators, required to eliminate the necessity of gear-boxes, is from 30 to 50 r.p.m. (at the frequency of 50 Hz). Some limitations of the conventional synchronous machines, designed as low-speed machines, have been pointed out. A new electrical machine topology, termed as Split-Poles Synchronous Machines (SPSM), has been selected for that purpose. The definition of that topology has been given and numerous types of machines, described in the literature and belonging to this topology, have been systematized. Characteristic feature of the split-poles machines is that their specific output is directly proportional to the pole-pairs number. Very small pole-pitches and comparatively high electric loading, not feasible in conventional machines, could be applied in the SPSM designs. The investigations were focused mainly on the cylindrical machines of longitudinal flux with the permanent magnet excitation. The effect of the field magnet pole-pairs number and global (armature) pole-pairs number upon the SPSM parameters was analyzed. The effect of the field magnet dimensional proportions on the machine specific output and on the permanent magnet material volume was calculated. The performance of SPSM as a lonely operating generator was analyzed, with special attention paid to high values of the armature reactance and the voltage regulation, which appears to be characteristic of this type of machines.

Słowa kluczowe

PL

maszyny synchroniczne; wolnoobrotowe; magnesy trwałe

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn i Napędów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Monografie
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 46, nr 12
• Strony: 59--59
• Opis fizyczny: bibliogr. 41 poz., rys.

Twórcy

autor

Zieliński P.

autor

Schoepp K.

• Instytut Maszyn i Napędów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej Wybrzeże Wyspiańskiego 27 50-370 Wrocław