автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Исследование и разработка индукторного гидрогенератора

На правах рукописи

Тан Тхун Аунг

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИНДУКТОРНОГО ГИДРОГЕНЕРАТОРА

Специальность 05.09.01 — Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005558707 Москва_2014

005558707

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» на кафедре электромеханики

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Баль Владимир Борисович кандидат технических наук, доцент

Абусеридзе Зураб Васильевич доктор технических наук, главный научный сотрудник,Открытое акционерное общество «Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта » (ОАО «ВНИИЖТ»)

Горшков Роман Геннадьевич кандидат технических наук, доцент Филиал ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» в г. Сызрани, кафедра «Электромеханика и промышленная автоматика»

Открытое акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы» имени А.Г. Иосифьяна» (ОАО «Корпорация ВНИИЭМ»)

Защита диссертации состоится« 17 » марта 2015 г. в 16:00 час. на заседании диссертационного совета Д 512.002.01 при ОАО «НТЦ ФСК ЮС» по адресу: 115201, Москва, Каширское шоссе, д. 22, корп. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» по адресу http://www.ntc-power.ru.

Автореферат разослан «£.0» января 2015 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 512.002.01 д.т.н., ст.н.с

Новиков Николай Леонтьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие малой гидроэнергетики сдерживается техническими и экономическими факторами. К техническим факторам относится отсутствие на современном этапе эффективного оборудования для использования водных потоков. К экономическим - большие капиталовложения на единицу выработанной энергии. Оба эти недостатка могут быть преодолены с помощью совершенствования энергетического оборудования для малых и микро ГЭС.

Потенциал высокоэнергетических водных потоков почти исчерпан. Поэтому, в настоящее время требуется освоение низкоэнергетических водных потоков (высота напора гидросооружений до 10 м), имеющих больший потенциал развития и практически повсеместное распространение. Для использования • низкоэнергетических водных потоков требуется эффективное оборудование, главным требованием к которому является рентабельность применения при условии низкой энергоотдачи.

Одним из перспективных типов генераторов для использования в низконапорной гидроэнергетике являются индукторные генераторы. Их преимущества: простота и технологичность конструкции, высокая надёжность, низкая стоимость эксплуатации, возможность регулирования напряжения без усложнения конструкции. На современном этапе развития малой гидроэнергетики, индукторные генераторы пока не получили широкого распространения. Имеются только единичные примеры их использования.Вместе с тем, применение индукторных генераторов в гидроэнергетике перспективно, поэтому разработка индукторных генераторов для малой гидроэнергетики является актуальной задачей.

Цель работы - является исследование интерференционного индукторного гидрогенератора для применения в гидроагрегатах использующих низкоэнергетические малонапорные водные потоки.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1. Анализ современного состояния и перспектив использования энергетического оборудования для малой гидроэнергетики.

2. Разработка и исследование конструкций индукторных генераторов для малых ГЭС.

3. Создание математической модели индукторного генератора и разработка метода расчета характеристик.

4. Разработка методики проектирования индукторного генератора.

Методы исследования. При решении задач использованы методы

численного моделирования стационарных электромагнитных полей в программе БЕММ 4.2; математическое моделирование и исследование выходных характеристик проведено с помощью программного пакета БтшНпк системы МаЙаЬ7.12.0.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана конструктивная схема гидроагрегата с интерференционным индукторным генератором для малых ГЭС.

2. Разработана методика расчёта момента индукторного генератора, учитывающая насыщение магнитной цепи.

3. Разработана уточненная математическая модель индукторного генератора с учетом насыщения магнитной цепи и особенностей конструкции генератора.

4. Предложен новый метод улучшения формы ЭДС индукторного генератора - метод сдвига полюсных зубцовых зон.

Практическая ценность:

1. Проведён аналитический обзор генераторов для малых ГЭС.

2. Разработана конструкция интерференционного генератора с косвенным водяным охлаждением.

3. Предложена методика расчета момента индукторного генератора с учетом насыщения, которая может быть использована для расчёта электрических машин с реактивным ротором.

4. Получены результаты компьютерного моделирования магнитного поля зубцовой зоны индукторной машины в виде обобщённых характеристик.

5. Разработан новый метод улучшения формы ЭДС индукторного генератора - метод сдвига полюсных зубцовых зон.

6. Разработана методика проектирования индукторного генератора с косвенным водяным охлаждением.

7. Разработана математическая модель индукторного генератора для исследования динамических и квазистатических процессов в индукторных генераторах.

Достоверность результатов обусловлена использованием строго обоснованных алгоритмов расчета и оптимизации генераторов, а также подтверждена соответствием полученных выводов диссертационной работы результатами математического моделирования.

Реализация результатов работы. Разработанные в диссртации методики расчёта проектирования индукторного генератора использованы в учебном процессе кафедры электромеханики ФГБОУ ВПО«НИУ«МЭИ».

Личный вклад автора. Участие в разработке алгоритмов расчета момента электрической машины с двойной зубчатостью, проведение моделирования магнитных полей в части постановки задачи, отладки расчетных модулей и проведения расчетов, осуществление адаптации программного обеспечения применительно к проектированию индукторных генераторов. Выполнение всех приведенных в работе расчетов и анализ полученных результатов. Разработка методик проектирования генератора и обоснование их эффективности на практике.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на: П-ой Международной научно-практической конференции «Применение инновационных технологий в научных исследованиях», г. Курск, 2011 г.; Thirteen International Conference on Electrical machines, Devices and Power Systems (ELMA 2011), Varna, 2011 г.; теоретический и прикладной научно-технический конференции Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова, г. Бишкек, 2011 г.; XVIII-ой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, 2012 г.; XTV-ой международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты», г. Алушта, 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка использованной

литературы из 132 наименований. Основной текст диссертации изложен на 138 страницах, содержит 11 таблиц и 82 рисунка.

Основные положения, которые выносятся на защиту:

1. Конструктивная схема интерференционного индукторного генератора для прямоточного гидроагрегата малой ГЭС.

2. Методика расчёта момента индукторной машины с учётом насыщения.

3. Математическая модель индукторного генератора, учитывающая насыщение магнитной цепи и результаты моделирования.

4. Методика улучшения формы кривой ЭДС индукторного генератора с помощью сдвига зубцовых зон разноимённых полюсов статора.

5. Методика проектирования индукторного генератора с косвенным водяным охлаждением для прямоточного гидроагрегата.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены ее цели и задачи, методы исследования, основные научные положения, выносимые на защиту. Описаны структура и содержание работы. Отражены научная и практическая ценность работы, реализация полученных результатов.

В первой главе проведен аналитический обзор литературы по теме, анализ тенденций развития и классификация малых ГЭС, выбрано основное направление исследований.

В работе проведён анализ конструкций существующих гидроагрегатов малых ГЭС и применяемых типов генераторов. Отмечена тенденция уменьшения частоты вращения турбины гидроагрегата, со снижением высоты напора малой ГЭС. Рассмотрены проблемы проектирования низконапорных гидроагрегатов (напор до 10 м), в том числе трудности выбора низкооборотного генератора (частота вращения менее 300 об/мин.) мощностью до 500 кВт.

Анализ технической литературы, посвященной малой гидроэнергетике, показал, что:

1. В настоящее время достаточно широкое распространение в малой гидроэнергетике получили низконапорные гидроагрегаты с малооборотной гидротурбиной и синхронным генератором,

соединённым с валом турбины повышающей механической передачей (мультипликатором).

2. Задача создания низконапорного гидроагрегата с генератором соединённым с турбиной общим валом (без механической передачи) весьма актуальна. Отказ от мультипликатора снижает стоимость гидроагрегата, уменьшает эксплуатационные расходы и повышает надёжность.

3. Наиболее перспективной конструкцией гидроагрегата для низконапорной гидроэнергетики является гидроагрегат с индукторным генератором. Индукторный генератор может быть спроектирован, практически на любое низкое число оборотов, что позволяет непосредственно соединять вал генератора с валом малооборотной турбины. Известен ряд применений индукторных генераторов в малой гидроэнергетике.

Во второй главе приведёна разработанная математическая модель индукторной машины. В модели используется предложенное впервые уравнение момента индукторной машины, в котором учитывается насыщение магнитной цепи. Известное уравнение момента фазы индукторной машины M получено при допущении линейности магнитной цепи:

2 V d9 V К '

где I и у ток и потокосцепление фазы, 0 - электрический угол.

В нелинейной системе связь потокосцепления у с током I определяется кривой намагничивания.Момент может быть определён по изменению магнитной энергии системы WMar:

M-lS-Sïïf, (2)

где магнитная энергия системы определяется интегралом:

wMar = J"0v4(v,e)dy (3)

Вычисление момента по формулам (2) и (3) требует большого объёма вычислений, поэтому предложена методика вычисления момента через относительный безразмерный коэффициент формы кривой намагничивания Ç. Коэффициент определяется отношением магнитной энергии системы к полной энергии 1у:

Ç=WMar%

(4)

Коэффициент формы кривой намагничивания ^ не зависит от конкретной величины энергии магнитного поля и определяется только степенью насыщения магнитной системы и формой кривой намагничивания, которая, в свою очередь, зависит от материала магнитопровода и конструктивных особенностей магнитной системы. Коэффициент £ рассчитывается на основе кривых намагничивания магнитной цепи машины и представляется в виде зависимостей от магнитной индукции в определённой точке магнитной цепи, например от средней и магнитной индукции в зубцах. Полученные зависимости используются в динамической модели машины.

Предложенное уравнение момента фазы индукторной машины получается подстановкой (4) в (2):

Уравнение (5) позволяет рассчитывать статический или динамический момент индукторной машины с учётом насыщения и может быть использовано в динамических имитационных моделях.

Разработана и предложена математическая модель индукторной машины с полный учётом насыщения магнитной цепи. В качестве базовых, в модели использованы характеристики магнитной цепи: магнитные потоки и МДС, однозначно связанные друг с другом кривой намагничивания. Допущения, принятые при составлении математической модели:

- не учитывается влияние гистерезиса и вихревых токов;

- влияние насыщения магнитной цепи учитывается только в зубцовой зоне электрической машины, насыщение ярма статора и ярма ротора не учитывается;

- не учитывается влияние лобового и дифференциального рассеяния, влияние пазового рассеяния учитывается в виде дополнительного насыщения зубцовой зоны.

В предложенной модели параметры электрических цепей фаз га-фазной индукторной машины 1к и \|/к заменяются параметрами магнитной цепи: Фи - магнитными потоками зубцов и Ри - МДС зубцовых зон,по уравнениям:

1=1+ч' )=1 ¡=¡+4'

где q-q(k-l) - пространственный сдвиг фаз в числе зубцовых делений относительно начала первой фазы, г - число зубцов на одну

катушечную группу машины, \^-число витков ^ой катушки катушечной группы.

т Я тЧ-р

к=1}=1 к=1 ]=1-р

(7)

где кд=

1 1

-1 1

-1 -1

-1 -1

1... 1... 1... -1...

■матрица с гщ столбцами и 1 строками, в

которой последовательно в каждой строке одна единица меняет знак на минус.

Уравнения (6) и (7) определяют однозначное соответствие между токами II -1т и потокосцеплениями фаз \л - \|/т т-фазной электрической машины, с учётом нелинейной зависимости Ф2- (Р2,0). При известных токах фаз I) -1т уравнения (6) и (7) позволяют непосредственно получать значения потокосцеплений \(»1 —уга.

Момент индукторной машины в модели определяется как сумма моментов зубцов машины:

М* = 1Й [(1 - Ы^т? - + (8)

Разработанная математическая модель позволила уточнить методику выбора электромагнитных нагрузок индукторного генератора.

В третьей главе представлены результаты расчёта коэффициентов формы кривой намагничивания, которые необходимы для расчёта момента индукторной машины. Расчёт коэффициентов проводился на основе моделирования магнитного поля зубцовой зоны индукторной машины. Моделирование магнитного поля проводилось с помощью программы БЕММ для разной зубцовой геометрии в зазоре индукторной машины и различных взаимных положениях статора и ротора. Моделирование проводилось при следующих условиях:

• Не учитывается влияние гистерезиса и вихревых токов;

• Влияние насыщения магнитной цепи учитывается только в зубцовой зоне машины, насыщение ярма статора и ярма ротора не учитывается;

• Не учитывается влияние лобового и дифференциального рассеяния, влияние пазового рассеяния учитывается в виде дополнительного насыщения.

В результате моделирования были получены кривые намагничивания зубцовой зоны индукторного генератора и по уравнению (3) рассчитаны зависимости магнитной энергии зубцовой зоны для различных зубцовых соотношений. На рис.1 представлены зависимости удельной магнитной энергии зубцовой зоны \¥маг от средней магнитной индукция в зубцах В2 для различных взаимных положений зубцовых зон статора и ротора, определённых в электрических градусах.

Удельная магнитная энергия определяется соотношением

ш* = (94)

где 5 -величина рабочего зазора, т- зубцовое деление, 12- длина рабочего зазора.

Зависимости на рис.1 соответствуют зубцовым соотношениям \>2,1%=0.5 (Ь2- ширина зубца); т/5=80. Коэффициент формы кривой намагничивания § для тех же зубцовых соотношений, определенный по уравнению (4), представлен на рис.2.

Вг(Т.1)

Рис.1 - Зависимости удельной магнитной энергии зубцовой зоны Шмаг от средней магнитной индукция в зубцах Вг

Рис.2 - Зависимости коэффициента формы кривой намагничивания ^ от средней магнитной индукция в зубцах Ъъ

На основе моделирования магнитного поля зубцовой зоны индукторной машины, получены зависимости тангенциального усилия взаимодействия зубцовых зон статора и ротора.Результаты представлены в виде угловых характеристик, зависимостей удельного

усилия Буд от углового положения ротора 0 и магнитной индукции в зубцах В2 (рис.3).Удельное усилие Руд определяется как отношение расчётного тангенциального усилия взаимодействия зубцовых зон статора и ротора индукторной машины к плошади зубцовой зоны.Сравнение результатов полученных методом численного моделирования и расчётным методом (5)показывает достаточное для практики совпадение, в пределах 10%.

(р(4>,ч>'

Рис.3 - Зависимости удельного усилия Буд от электрического угла положения ротора 6 (угловая характеристика), т/5=32

lllilliii а 32 » я>

i Ii

Рис.4 - Зависимости

максимального удельного усилия Fya от относительной величины зубцового деления т/5

Показано наличие экстремума максимального удельного тягового усилия в области относительных величин зубцового деленияиндукторной машины т/5 от 20 до 40 (рис. 4).

Дополнительно в главе 3 проведён гармонический анализ зависимостей магнитной проводимости рабочего зазора от угла поворота ротора 0, с целью оптимизации выбора геометрии зубцовой зоны индукторного генератора. От гармонического состава магнитной проводимости рабочего зазора индукторного генератора зависит форма выходного напряжения генератора. На рис. 5 и 6 приведены относительные величины (по отношению к амплитуде первой гармонической составляющей магнитной проводимости рабочего зазора) амплитуд второй и третьей гармонических составляющих, в зависимости от относительной ширины зубца Ь^т и относительного зубцового деления т/5. Вторая и третья гармоники магнитной проводимости имеют наибольшие относительные амплитуды (гармоники более высокого порядка проявляют себя в меньшей

Гоф*!»1

15.6-1

— Веглта

степени) и имеют тенденцию з относительной ширины зубца Ь^/т.

/-2 *

Рис.5 - Зависимости второй гармоники магнитной проводимости от ЪгЛ и т/8

ельного роста с увеличением Ь*

Рис.6 - Зависимости третьей гармоники магнитной проводимости от Ьг/х и т/8

В четвертой главе представлены методики проектирования индукторного генератора. Обоснован выбор индукторного генератора интерференционного типа. Индукторный генератор имеет безобмоточный ротор, поэтому генератор может непосредственно встраиваться в прямоточный гидроагрегат, конструкция которого получается максимально простой. На рис. 7 представлен прямоточный гидроагрегат с индукторным генератором. Гидроагрегат содержит гидротурбину 1 с горизонтальным валом, на концах лопастей которой закреплён ротор генератора 2.

Рис.7 - Прямоточный гидроагрегат с индукторным генератором

Статор генератора 3 расположен вокруг прямоточного водовода 4 и встроен в вырез стенки водовода. От водяного потока статор защищён листом из нержавеющей стали 5, который расположен в рабочем зазоре

генератора между статором и ротором и обеспечивает защиту магнитопровода и обмоток статора от воды. Благодаря расположению статора вокруг водотока обеспечивается косвенное охлаждение активных частей генератора водой.

Проектирование индукторного генератора, как и любой другой электрической машины, начинают с определением главных размеров (внутреннего диаметра статора Б1 и длины статора 16), а также выбора числа зубцов ротора зубцового деления т, величины воздушный зазора 5.

В прямоточном гидроагрегате диаметр Э) может быть предварительно выбран равным диаметру турбины. Число зубцов ротора Ъг выбирается исходя из требуемой частоты напряжения генератора Г и частоты вращения генератора пь которая равна частоте вращения турбины

г2 = ^ (Ю)

п1

При известном диметре Б! зубцовое деление т = к 1д\/ Величина рабочего зазора генератора 8 может быть выбрана исходя из величины оптимальной относительной величины зубцового деления т/5 (рис. 4). Значения т/5, близкие к оптимальному, находятся в диапазоне 15-30. Длина статора генератора выбирается исходя из требуемой мощности и максимального удельного тягового усилия Руд (рис.4): 1 601<еР

6 СОБфРудЯ^П! ' ^ '

где Р -мощность на валу генератора, соэф —коэффициент мощности, кЕ-коэффициент пропорциональности между ЭДС и напряжением генератора.

В индукторном генераторе (в отличие от других машин переменного тока) число пар полюсов р обмотки статора не связано с частотой напряжения генератора и выбирается по другим критериям: массогабаритным или энергетическим показателям. В случае выбора в качестве критерия оптимальности массогабаритных показателей, путём изменения числа пар полюсов обмотки р могут быть минимизированы масса и габариты статора. Всегда существует число полюсов р, когда суммарная масса меди обмотки и магнитопровода генератора будут наименьшими. На рис. 8 представлены зависимостей величины полюсного деления тп от величины зубцового деления т и плотности тока в обмотках генератора I, соответствующие минимальной

суммарной массе обмотки и магнитопровода. При известном оптимальном значении полюсного деления тп число пар полюсов может быть определено по формуле р = —.

Тп

Рис.8 - Зависимости оптимального значения полюсного деления т„ от величины зубцового деления т и плотности тока в обмотке статора

•Г (А/Мм=)

Рис.9 - Зависимости превышения температуры обмотки статора от плотности тока в обмотке и скорости течения охлаждающей воды

В прямоточном гидроагрегате с индукторным генератором, встроенным в трубу водовода используется эффективное косвенное водяное охлаждение. Расчёты показывают, что возможные значения плотностей тока в обмотке могут достигать 107 А/м2 и выше. При этом превышение температуры обмотки над температурой охлаждающей воды не превышает 70-80°С, что вполне допустимо для изоляции класса нагревостойкости Р. На рис. 9 представлены зависимости превышения температуры обмотки статора от плотности тока в обмотке и скорости течения охлаждающей воды.

В индукторных генераторах можно использовать для улучшения формы ЭДС обмотки все известные методы: распределение обмотки, укорочение обмотки и скос пазов. В работе предложен новый способ улучшения формы ЭДС генератора, с помощью сдвига зубцовых зон разноимённых полюсов.

На рис.10 показана развёртка зубцовой зоны индукторного генератора, зубцовые зоны разноимённых полюсов которого сдвинуты друг относительно друга на величину Д. Сдвиг на одинаковую величину Д (в электрических градусах) осуществлён одновременно для всех зубцов полюсного деления. ЭДС секции обмотки:

1=1 ¡=1

где Ф|- магнитные потоки зубцов, охваченных секцией, V магнитные проводимости рабочего зазора в зоне данных зубцов, 9 - угловое положение ротора.

Рис.10 - Развёртка зубцовой зоны индукторного генератора со сдвигом зубцовых зон разноимённыхполюсов

На каждом полюсном делении статора расположена одна катушечная группа каждой фазы генератора. Длина полюсного деления в зубцовых делениях т составляет 2qmт число катушек в катушечной группе, т- число фаз). Благодаря сдвигу Д, суммарные ЭДС секций (12) разноимённых полюсов будут сдвинуты на электрический угол

Д9=— (13)

Сдвиг разноимённых полюсов (13) улучшает форму ЭДС генератора, подавляя высшие гармоники ЭДС. Преимущество метода -минимальное усложнение конструкции генератора.

В пятой главе проводится моделирование индукторного генератора в среде МаЙаЪ БтшНпк. Использовалась математическая модель, описанная в главе 2. Исследованы статические и динамические характеристики индукторного генератора с учетом насыщения магнитной цепи.

Для исследования стационарных режимов использованы упрощённые модели. На рис. 11 представлена квазистатическая модель индукторного генератора для исследования формы ЭДС. Модель позволяет варьировать гармонический состав магнитной проводимости рабочего зазора (Блок гармоник) генератора для исследования влияния гармонического состава на форму ЭДС.

Сакп(низок

Рис.11 - Квазистатическая модель индукторного генератора для исследования формы кривой ЭДС

Блок нелинейности учитывает насыщение магнитной цепи. Сигнал на выходе Дифференциатора пропорционален ЭДС, наводимой в фазах генератора одной из его зубцовых зон. ЭДС других зубцовых зон имитируется с помощью временных задержек (Задержка 1 и 2). Величины задержек в режиме постоянной частоты генератора неизменны. На выходе схемы, путём суммирования ЭДС всех зубцовых зон генератора получается ЭДС фазы генератора. Задержки 3-5 имитируют сдвиг зубцовых зон полюсов генератора.

ВД) Е<В)

МЭ в.«4 0.01 !Ш 0.03 0.0-

т т

а) б)

Рис.12 - ЭДС генератора при несинусоидальной проводимости рабочего зазора без сдвига а) и со сдвигом зубцовых зон разноимённых полюсов

б)

На рис. 12 показана форма ЭДС фазы генератора при несинусоидальной проводимости рабочего зазора (а) и улучшенная форма ЭДС генератора после использования метода сдвига зубцовых зон полюсов (б). В работе, также приведены и исследованы квазистатические модели для исследования характеристик и момента индукторного генератора в стационарных режимах.

Динамические режимы индукторного генератора исследовались на модели, приведенной на рис. 13.

Рис. 13 - Динамическая модель индукторного генератора

Модель дополнительно содержит блок вычисления скорости, сигнал которого подаётся на генератор гармоник, частота формирования которых определяется сигналом скорости.

й .

I] о и

а) б)

Рис. 14 - Изменение напряжения генератора при гашении поля а), изменение тока якоря при увеличении тока возбуждения б)

Динамическая модель позволяет исследовать переходные процессы в генераторе: при гашении поля, изменении нагрузки, изменении скорости вращения. На рис. 14 представлены зависимости напряжения генератора при гашении поля и тока якоря при увеличении тока возбуждения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты и выводы по работе:

1. Разработан и исследован интерференционный индукторный генератор, наиболее перспективный для применения в малой энергетике, использующей низкоэнергетические водные потоки.

2. Впервые предложена методика расчета момента индукторной машины с учетом насыщения зубцовой зоны. Предложено использовать относительные коэффициенты формы кривой намагничивания и соответствующие расчетные формулы момента. Разработана математическая модель индукторной машины, учитывающая реальное насыщение зубцовой зоны машины.

3. Проведены численное моделирование магнитного поля зубцовой зоны индукторной машины. Получены кривые намагничивания зубцовой зоны индукторной машины для различной зубцовой геометрии и зависимости магнитной проводимости зазора индукторной машины от углового положения ротора. Исследован гармонический состав магнитной проводимости рабочего зазора. Проведены расчёты относительных величин магнитной энергии зубцовой зоны индукторной машины. Рассчитаны коэффициенты формы кривой намагничивания. Исследованы зависимости удельного тангенциального усилия в зубцовой зоне индукторной машины от относительной величины зубцового деления. Показано наличие максимума удельного тягового усилия в области относительных по отношению к величине рабочего зазора машины значений зубцового деления от 20 до 40.

4. Показано, что на выбор числа полюсов генератора влияет только на массогабаритные и энергетические показатели. Проведён анализ влияния числа полюсов на массогабаритные и энергетические показатели индукторного генератора. Предложена методика выбора числа полюсов генератора, оптимального с точки зрения массогабаритных показателей.

5. Предложен способ охлаждения индукторного гидрогенератора — косвенное водяное охлаждение. Исследовано влияние параметров генератора и плотности тока в обмотках на температуру обмотки статора при косвенном водяном охлаждении. Предложена методика выбора плотности тока в обмотке статора генератора. Применение

однослойной распределённой обмотки статора в индукторном генераторе наиболее целесообразно. Показаны преимущества однослойной обмотки.

6. Разработан и предложен новый способ улучшения формы ЭДС обмотки статора индукторного генератора. Зубцовые зоны разноимённых полюсов статора генератора взаимно смещаются на заданную долю зубцового деления индукторного генератора для подавления высших гармоник ЭДС.

7. На моделях в среде МаЙаЬ-ЗнпиНпк проведено исследование характеристик, момента генератора в квазистатическом режиме и динамических переходных режимов при изменении нагрузки генератора.

Публикации по теме диссертации:

1. Баль. ВБ., Тан Тхун Аунг. Электромагнитный момент индукторной машины. // Электричество - 2012 - № 11 - с. 63 - 66.

2. Баль ВБ., Тан Тхун Аунг. Математическое моделирование индукторной машины с учётом насыщения магнитной цепи. // Электричество - 2014 - № 6 -с. 34-37.

3. Баль В.Б., Тан Тхун Аунг. Индукторные генераторы в гидроэнергетики. // Сб. науч. тр. П-ой Международной научно-практической конференции «Применение инновационных технологий в научных исследованиях» - Курск, ЮЗГУ-2011- с. 119-121.

4. Баль ВБ., Тан Тхун Аунг. Индукторные генераторы для малой гидроэнергетики. // Теоретический и прикладной научно-технический журнал «Известия» Кыргызского государственного университета им. И. Раззакова, - Бишкек, 2011 - № 25 - с. 101 -103.

5. Bal V.B., Tan Thun Aung. Calculation of reluctance machine torque with the assumptions of saturation // Thirteen International Conference on Electrical machines, Devices and Power Systems (ELMA 2011) - Vama, 2011 - c. 47 - 50.

6. Баль ВБ., Тан Тхун Аунг. Расчет проводимости воздушного зазора индукторной электрической машины. // XVÏÏ-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», - М: МЭИ - 2012 - т. 2 - с. 202 - 203.

7. Баль В.Б., Тан Тхун Аунг. Электромеханическое преобразование энергии в индукторной машине. // Х1У-ая Международная конффенция «Электромеханика, Элекгротехнологии, Электрические материалы и компоненты», - Алушта, 2012 - с. 146 -147.

Подписано в печать №,0/. £01$Г. Полиграфический центр МЭИ Красноказарменная ул., д. 13

Зак. I Тир. (00 П.л. Ш