автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Низкооборотный торцевой электрический генератор малой мощности

На правах рукописи

РГБ ОД

1 ц С. ш

БУРЯ1ИНА Елена Владимировна

НИЗКООБОРОТНЫЙ ТОРЦЕВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05.09.01. - Электромеханика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТОМСК - 1999

Работа выполнена на кафедре электромеханики Новосибирского государственного технического университета

Научный руководитель:

Научный консультант:

Заслуженный деятель науки и техники России, доктор технических наук, профессор Казанский В. М. кандидат технических наук Михеев В.И.

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки и техники России, доктор технических наук, профессор Сипайлов Г.А.

кандидат технических наук Попова Т.Н.

Ведущая организация:

Институт физико-технических проблем Севера Якутского научного центра Сибирского отделения РАН

Защита диссертации состоится "09 " ф^рйл^ 2000 г. в 15 часов в актовом зале главного корпуса на заседании диссертационного совета К 063.80.01 в Томском политехническом университете (634034, г. Томск, пр. Ленина, 30).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан м декабря 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент Алехин А.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В области производства электроэнергии, связанной с использованием низкооборотных первичных двигателей малой и средней мощности (ветроэнергетика, микрогидроэнергетика и др.), выбор типа электрического генератора по многом определяет экономические, технические и эксплуатационные показатели всей энергетической установки. Например, в общей стоимости микроГЭС доля электрического генератора составляет примерно 60%.

Обеспечение требуемого уровня и частоты выходного напряжения при использований серийных асинхронных и синхронных машин предполагает использование мультипликаторов, стоимость и масса которых растет с увеличением передаточного числа, а надежность снижается. Мультипликатор по стоимости является вторым узлом после генератора практически в любой автономной энергетической установке, и его исключение одновременно со снижением стоимости и массы всей установки повышает надежность станции и упрощает ее эксплуатацию. И в этом плане предпочтение следует отдать низкооборотным электрическим машинам, использование которых позволяет упростить конструктивные схемы, габариты и массу мультипликаторов, либо совсем отказаться от них.

С точки зрения обеспечения хороших массогабаритных показателей, наиболее эффективной электрической машиной, работающей с низкой частотой вращения, является низкооборотный торцевой генератор. Лучшими эксплуатационными характеристиками из многообразия торцевых машин обладают торцевые индукторные генераторы. Это связано с простотой конструкции, отсутствием скользящих контактов, нетребовательностью к эксплуатации, что обуславливает низкую стоимость и высокую надежность.

Улучшение использования активного объема индукторного генератора достигается за счет установки в междуполюсном пространстве индуктора постоянных магнитов с магнитным потоком ориентированным навстречу основному потоку, что уменьшает постоянную составляющую, увеличивает модуляцию первой гармоники магнитного потока в воздушном зазоре индукторной машины.

В работах В.Б. Гомзякова и В. Д. Семенова такие машины названы альтернативно-пульсационными и показана их значительное преимущество перед аксиальными индукторными машинами.

Основной проблемой при создании таких машин является необходимость обеспечения высоких энергетических характеристик систем относительно дешевых постоянных магнитов путем концентрации магнитного потока в зоне рабочих магнитных зазоров.

Такие машины названы низкооборотными торцевыми генераторами индукторного вида с комбинированным возбуждением.

Вопросы проектирования таких генераторов в достаточной мере не изучены и в литературе не освещены. Учитывая высокие технико-экономические показатели торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока необходимо разработать методику и программу инженерного расчета, обеспечивающие создание генераторов требуемых параметров и характеристик. Для этого необходимо провести всестороннее исследование магнитного поля в активных зонах генератора на математических и.физических моделях с целью корректного выбора электромагнитных нагрузок генератора. При этом торцевая конструкция сложного индуктора и якоря не позволяет воспользоваться известными методами и методиками расчета электрических машин.

Таким образом, торцевой генератор индукторного вида с комбинированным возбуждением является одним из наиболее перспективных конструкций электрических генераторов для автономной энергетической установки с низкооборотным первичным двигателем. В связи с этим актуальным является создание инженерной методики расчета таких машин на базе исследования электромагнитных процессов в активных зонах генератора.

Целью диссертационной работы является исследование новой конструкции торцевого индукторного генератора с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока, выполненной по оригинальной схеме, исследование магнитного поля в активных зонах индуктора и якоря при различных потоках возбуждения в режиме холостого хода; создание инженерной методики расчета торцевых индукторных машин и программы их расчета.

Методы исследования. При решении задачи расчета магнитного поля возбуждения генератора использовался метод конечных разностей с использованием прямоугольной равносторонней сетки, симплекс-метод для решения задач линейного программирования, сплайн-интерполяция кубическими полиномами, исследование на физической модели. Гармонический анализ проведен численным разложением в ряд Фурье. Все исследования выполнены с использованием современных ПЭВМ.

Наущая новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые создана и исследована новая конструкция низкооборотного торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока системы постоянных магнитов.

2. Разработана математическая модель активной зоны торцевого генератора для расчета магнитного поля индуктора, содержащего систему ортогонально расположенных постоянных магнитов (типа феррит бария ВаО 6Ре20з), ферромагнитные башмаки, полюса и воздушные промежутки.

3. Разработана математическая модель для расчета магнитного поля в активной зоне торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока при совместной работе обеих магнитных систем (возбуждение, постоянные магниты).

4. Исследован характер распределения магнитного поля в воздушном зазоре торцевого генератора с учетом зубчатости статора.

5. Впервые разработана и изготовлена физическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида комбинированного возбуждения;

Практическая ценность диссертации состоит в следующем.

1. Создана перспективная конструкция торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока, выполненной по оригинальной схеме, для автономных электрических станций малой мощности с низкооборотным первичным двигателем.

2. Разработанный алгоритм и созданная программа расчета магнитного поля возбуждения низкооборотных торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока позволяет исследовать магнитное поле в активном объеме генератора со сложной конструкцией индуктора и якоря.

3. Разработан алгоритм и программа определения расчетного диаметра [1а основании приближенного учета зубчатости статора с точностью, приемлемой для инженерных расчетов.

4. Созданная физическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида комбинированного возбуждения позволяет экспериментально исследовать магнитное поле возбуждения генератора с учетом зубчатости статора и совместном действии обеих магнитных систем

5. Созданная инженерная методика и программа расчета позволяет рассчитывать главные размеры и параметры торцевых генераторов комбинированного возбуждения.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы ориентированы на изготовлении низкооборотных торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением, в том числе и при использовании их в составе низкооборотных автономных энергетических установок. Математическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока используется в учебном процессе кафедры «Электромеханика» Новосибирского государственного технического университета при изучении курса «Электрические машины» и кафедры «Электроснабжение» Якутского государственного университета при изучении курса «Электромеханика». Доклад на тему "Математическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением" отмечена дипломом первой степени и медалью им. М. А. Лаврентьева на Лаврентьевских чтениях при Президенте республики САХА (Якугия) (1999 г.). Получен грант им. Ползунова (1998г.). Данная работа является органической составляющей программы Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), проводимой Правительством Республики Саха (Якутия) "Арктика".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрения на:

■ Российско-корейском международном симпозиуме по науке и технологии КОКШ"98 (г. Томск, 1998 г.);

■ Российско-корейском международном симпозиуме по науке и технологии К01Ш8"99 (г. Новосибирск, 1999 г.);

■ Лавретгьевских чтениях при Президенте РС(Я), секция «Технические науки» (г. Якутск, 1999г.)

■ Второй международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на Крайнем Севере» (г. Тюмень, 1997г.);

• Всероссийской научно-практической конференции "Комплексные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в условиях Крайнего Севера" (г. Хабаровск, 1997 г.); " Первом Международном Симпозиуме "Энергосбережение, качество электроэнергии, электромагнитная совместимость на железнодорожном транспорте" (г. Москва, 1997 г.);

■ Научных семинарах кафедр "Электропривод и автоматизация промышленных установок" и "Электромеханики" (Новосибирского государственного технического университета) (Новосибирск, 1997-1999 гг.).

Публикации. Научные результаты работы отражены в 7

печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Она содержит 204 страницы, из которых: 80 стр. - основной текст, иллюстрирз'ется 53 рисунками, 60 стр. - приложения, 13 стр. - библиографический список из 112 наименований.

Во введении определены основные тенденции развития микроГЭС, а также ВЭУ, обоснована актуальность использования в автономных электрических станциях малой мощности с низкооборотным первичным двигателем в качестве источников электрической энергии торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением. Определена цель диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность поставленных задач.

В первой главе рассмотрен торцевой генератор индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока как основной источник электрической энергии в составе низкооборотных автономных энергетических установок (рис. 1). Патент Российской Федерации № 2076434. Торцевая бесконтактная электрическая машина. МКИ4 II 02 К 19/36. Михеев В.И., Елшин Л.И., Казанский В.М. от 24 12.92. Проведен обзор электрических генераторов с позиции использования их в указанных установках и рассмотрены проблемы, связанные с их применением.

Выбор торцевой конструкции в качестве объекта исследования определен важными преимуществами торцевых электрических машин перед цилиндрическими. Наиболее характерны эти преимущества у электрических машин индукторного вида. Масса торцевой индукторной машины при низких скоростях вращения значительно меньше массы цилиндрической машины равной мощности. К достоинствам индукторных машин следует отнести отсутствие скользящих контактов, малую мощность обмотки возбуждения, возможность выполнения зубцовой зоны индуктора практически с любой степенью дискретности, надежное самовозбуждение, низкие требования к квалификации обслуживающего персонала, и как следствие высокую надежность машины.

Основным недостатком индукторных генераторов является слабое использование магнитного потока за счет наличия постоянной составляющей.

Для уменьшения постоянной составляющей, для увеличения модуляции первой гармоники магнитного потока в воздушном зазоре индукторной машины можно в междуполюсном про-

странстве индуктора расположить постоянные магниты с магнитным потоком ориентированным навстречу основному потоку.

В работах В.Б. Гомзякова и В. Д. Семенова такие машины названы альтернативно-пульсационными и показана их значительное преимущество перед аксиальными индукторными машинами (при одинаковых размерах пакета якоря у АЛ машин по сравнению с аксиальными может быть получена в 1,5-2 раза большая электромагнитная мощность, достигнуто уменьшение в 1,5-2 раза сечения, а следовательно, и массы осевых магнитопроводов].

Наиболее эффективным является применение дорогостоящих магнитов высоких энергий. Но это снижает стоимостные показатели машины в целом. Поэтому необходим поиск возможности применения относительно дешевых ферритовых магнитов. Характеристиками этих магнитов является: высокое значение коэрцитивной силы (270-300 кА/м), низкое значение остаточной индукции (< 0,4 Тл), устойчивость к размагничиванию. Поэтому используют концентрацию магнитного потока. Выбранная схема концентрации магнитного потока показана на рис. 2. Двойное полюсное деление торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока состоит из полюса 1, служащего для проведения основного магнитного потока и двух полюсных башмаков, в которых происходит концентрация магнитных потоков постоянных магнитов.

В работах В.И. Михеева, Л.Д. Основича и A.C. Курбасова показано, что торцевые электрические машины малой и средней мощности (5 кВт и выше), имеющие большое число пар полюсов (т.е. низкие скорости вращения) выгоднее, чем цилиндрические машины. И эта выгода значительнее, чем больше число пар полюсов и больше мощность.

Поэтому в автономных электрических станциях малой мощности с низкооборотным первичным двигателем в качестве источников электрической энергии целесообразнее использовать торцевые генераторы индукторного вида с комбинированным возбуждением.

Вторая глава посвящена разработке математической модели и теоретическому исследованию магнитного поля возбуждения торцевого индукторного генератора комбинированного возбуждения с концентрацией магнитного потока. Поставлена и решена задача расчета магнитного поля возбуждения торцевого генератора индукторного вида комбинированного возбуждения с концентрацией магнитного потока методом конечных разностей. Составлен алгоритм расчета, разработана математическая модель

Рис. 1 Обший вид торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением

Зубцовая зона статора

Рис.2 Схема концентрации магнитного потока

и проведен анализ магнитного поля возбуждения при гладких статорах и с учетом зубцово-1 газовой зоны статора.

Решение задач проектирования в части выбора относительной геометрии индуктора, расчетного диаметра и размеров постоянных магнитов должно основываться на исследовании трехмерного магнитного поля возбуждения. Сложность расчета связана со сложностью конструкции индуктора, содержащего 5 постоянных магнитов, расположенных по отношению к друг другу ортогонально, ферромагнитные элементы и воздушные промежутки.

Для упрощения расчета трехмерного магнитного поля в активных зонах генератора, весь его активный объем вдоль координаты Л разбивается на п элементарных колец. При достаточно большом числе разбиений расчетная область каждого элементарного кольца заменяется его прямоугольным представлением, что позволяет рассчитывать магнитное поле возбуждения в декартовой системе координат. Суммарный эффект действия систем постоянных магнитов и обмотки возбуждения может быть определен методом наложения.

Вся задача расчета магнитного поля была разбита на три этапа. На первом этапе рассчитывалось поле возбуждения от действия только постоянных магнитов при гладких статорах. На втором рассчитывалось магнитное поле, созданное обмоткой возбуждения при тех же граничных условиях, но без учета действия постоянных магнитов и определялось суммарное действие обеих магнитных систем. На третьем этапе проводился учет влияния зубчатости статора на характер распределения магнитного поля в воздушном зазоре.

Анализ методов расчета магнитного поля показывает, что повышение точности определения характеристик магнитного поля возбуждения в торцевой электрической машине индукторного типа комбинированного возбуждения может быть достигнуто при использовании численных методов расчета поля.

Достаточно рассматривать двойное полюсное деление, которое является периодом для кривой распределения магнитной индукции. А распределение на соседнем полюсном делении может быть найдено из соображения симметрии. Задача расчета магнитного поля возбуждения торцевого генератора индукторного вида решается методом конечных разностей с помощью скалярного магнитного потенциала. На рис.3 представлена расчетная модель на одном из элементарных колец. Система разностных уравнений для потенциалов внутренних узлов получена следующим алгоритмом.

Зависимость В = £(н) постоянных магнитов, обладающих

высоким значением коэрцитивной силы и малой остаточной индукцией (феррит бария ВаО бРегОз, феррит кобальта СоО РегОз, феррит стронция БЮ бРегОз), показана на рис. 4. Ось легкого намагничивания совпадает с осью у. Тогда

Я, =/» я,+!?-",.

(1)

На оси х характеристика материала имеет вид:

Вг=М0Нх. (2)

Уравнение, которому подчиняется потенциал ф(х,у)в области внутри магнита:

где

и„ ¿э2ф [ а2ф _0

к дх2 8у~

//

(?)

(4)

Вторые производные по х и у через центральные разности: д2ф Ф, - 2ф0 + ф3

<3х2 И2

д2<р ^ ф: -2ф0 +ф, ду2 ~ Ь2

(5)

Подставив их в уравнение (3) и, выразив ф„, окончательно получим:

Фг + Ф, + тЧф> + Фз)

21 ^ + ]

(6)

к

21 — + 1

Ф,,

Значение потенциала в точке а':

'0.5х(ц„+к)хср.....4+Дф1|М4 +

0.5 х (йо + ц) х (Фи )4(, + ф_,о4_,) - 0.5В01т

1.5ц0 +2(1 + 0.5к

(7)

Ф

j6 .¡5

34

X

]3 }2 Л о

с1ср

"л

Рис. 3 Расчетная математическая модель двойного полюсного деления индуктора

Рис. 4 Зависимость В = для магнитов феррит бария ВаО бИегОз

Значение потенциала в точке Ь':

'(Ио+к)х(ф12-„4+Ф,2.)4.,) + _ [+ (ц„ + Д)х + Ф.^м-. )+-2В01^ <Р,2"4_ 4ц„ + 2ц+2к

Алгоритм реализован в программе на языке Фортран. В качестве исходных данных задаются значения остаточной магнитной индукции и коэрцитивной силы постоянных магнитов, магнитная проницаемость воздуха и стали, а также шаг расчета. Поскольку магнитная система симметрична в поперечной и продольной осях расчет ведется на четверти полюсного деления. Система из конечно-разностных уравнений записывается для потенциалов в каждом узле рассчитываемой области. На первом этапе производится решение системы уравнений итерационным методом, который в данной задаче позволяет получить точные значения потенциалов приблизительно за 96000 - 100000 операций. На втором этапе рассчитываются значения магнитной индукции, а также их составляющие по координатам X и У в калс-дой точке поля. Исходными данными для расчета являются магнитные потенциалы в точках, магнитная проницаемость в воздушном зазоре, железе и в постоянных магнитах. Уравнения для расчета значений магнитной индукции для точек внутри магнитов:

Вх(У)=МФ(и)-Ф(>+и))/Ь, (Ю)

В,(и)=Вг + к(ф(и)-ф(и+1))/Ь, (11)

В„ = рх{1,Л2 +Ву('\Л2 ■ (12)

Для индукторных машин наиболее насыщенной в магнитном отношении зоной является зубцовая зона статора. Характер изменения магнитного поля в воздушном зазоре во многом определяется магнитными характеристиками материала зубцов статора и их геометрическими размерами. Максимальное значение магнитного потока индуктора находится вблизи внутреннего диаметра машины, а минимальное - вблизи наружного. Поэтому естественно предположить наличие в полюсных башмаках не только нормальной, но и радиальной составляющей магнитного потока, существенно изменяющей характер распределения индукции в воздушном зазоре. Задача расчета магнитного поля возбуждения с учетом зубцово-пазовой структуры статора может быть решена с помощью линейного программирования.

Оптимизационная модель имеет вид:

1=1 1' '

S). Bp) + S2. Вр2 + S3•Врз + S4 . вр4 + S5. Вр5 =

= Szi .Bz, + Sz2.Bz2+ Sz3.Bz3 + SZ4.BZ4 + Szj. Bz5

Szi.Bz, = Si .Bpj -Фг,

Sz2. Bz2 = S2 • Bp2 + Фг] - Фг2

Sz3. Bz3 = S3. Bp3 + Фг2 - Фг3 (13)

SZ4 . BZ4 = S4 . Bp4 + Фг3 --Фг4

SZ5 . Bz5 = S5 • Bps + Фг4

BzbBz2,... Bzs > 0

Фгь Фг2, фг3, Фг4 > О Фг3 = О

Bz, <= Bmaxi,

где i = 1, 2... 5 ■

где i - номер элементарной зоны, i= 1,1... 5;

Si - площадь полюсного башмака i -ой элементарной зоны;

Bp, - индукция над полюсным башмаком i -ой элементарной зоны, рассчитанная без учета зубчатости статора;

Bz, - допустимая индукция в зубцах статора;

Вгаах, - максимально допустимое значение индукции в зубцах статора, которое определяется магнитными характеристиками материала зубцов статора.

Szj - площадь зубцов статора над полюсным башмаком;

Ф, = S; * Bp, - магнитный поток i-ой элементарной зоны полюсного башмака;

Фг, = Szl, * Bzl, - магнитный поток i -ой элементарной зоны зубцов статора;

Фг, - радиальная составляющая потока полюсного башмака i -ой элементарной зоны.

Так как целевая функция и функции ограничений линейны, модель (13) является моделью линейного программирования и решена симплекс-методом.

На рис. 5 показано распределение магнитной индукции в зазоре вдоль активной зоны в зависимости от применяемого материала с учетом зубчатости статора. По горизонтальной оси 0,5 соответствует середине первого участка (0-1), 1,5 - середине второго участка (1-2) и т.д. Кривая 1 построена из предположения, что статоры гладкие. Значение индукции уменьшается с

У Л

возрастанием радиуса, т.к. линейные размеры двойного полюсного деления по окружности пропорциональны радиусу. Если учесть зубцово - пазовую зону статора, то распределение индукции будет иным. На внутреннем радиусе ширина зубца меньше, чем на внешнем и при больших значениях индукции на внутреннем радиусе происходит насыщение зубца. На некотором радиусе насыщение отсутствует и здесь индукция достигает максимума, а при дальнейшем увеличении площади зубца снова уменьшается.

Результаты расчета позволяют сделать вывод, что расчетный диаметр не всегда может находиться на среднем диаметре и зависит от характеристик зубцов статора.

Б третьей главе представлены результаты экспериментального исследования магнитного поля в воздушном зазоре генератора. Приведено описание разработанной физической модели, выбрана конструкция установки, показано достаточно близкое совпадение результатов математического и физического моделирования. Приведен гармонический анализ кривой магнитной индукции в воздушном зазоре генератора, полученной экспериментально.

В качестве физической модели (рис.б) была изготовлена магнитная система, моделирующая двойное полюсное деление генератора. В обьем модели включаются: система постоянных магнитов, расположенных по изложенному выше принципу; полюсные башмаки, в которых происходит концентрация магнитного потока; полюса, служащие для создания пути основному магнитному потоку; источник постоянного магнитного потока, моделирующий магнитный поток обмотки возбуждения; сплошная и зубцово-пазовая зоны статора. Для более полного анализа характера распределения магнитного поля в воздушном зазоре исследуемого генератора было изготовлено и исследовано пять магнитных систем в соответствии с принципом разбиения активной зоны машины на элементарные объемы кольцевого типа. Экспериментальные кривые во всех опытах повторяют кривые распределения, полученные расчетным путем. На рис. 7 приведены расчетная и полученная экспериментально кривые индукции вдоль полюсного деления зазора на минимальном радиусе. Результаты физического и математического моделирования имеют хорошее совпадение, что говорит о правильности выбранного метода расчета.

номер участка

Рис. 5 Характер распределение магнитного поля в воздушном зазоре с учетом зубчатости статора 1 - характер распределения магнитного поля при гладких статорах; 2 - В2тач=1,В Тл; 3 - В2тах=1.9 Тл; 4 - Ва1ык=2,0 Тл

Воздуцшыймзор Магнитный поток Гг ----/+

Полюсный башмак

Катушка

Щи/

т

±

I

//>

\ 7

Зубцовая зона статора / Полюс_

Катушка Магнаты (5 штук)

Рис. 6 Физическая модель двойного полюсного деления индуктора

0 8 0 6 0 4 0.2

О -0 2 "0.4 -0.6 -0 8 - 1

О 10 2(1 30 40 50

Рис.7 Кривые индукции, полученные в результате математического и физического моделирования

1 - экспериментальная кривая индукции

2 - расчетная кривая индукции

Гармонический анализ полученных кривых индукции проведен численным разложением их в ряд Фурье.

Ток возбуждения создает магнитный поток таким образом, что положительная составляющая магнитной индукции в зазоре практически не изменяется, в то время как отрицательная увеличивается, т. е., увеличивается переменная составляющая индукции. Увеличение отрицательных значений магнитной индукции при неизменных постоянных снижает ее постоянную составляющую.

Соотношения амплитуд гармонических составляющих в общем сохраняется таким же, как и при отсутствии тока возбуждения. Достаточно четко выражены постоянная составляющая, первая и третья гармоники, до 10-12% от максимальных значений первой гармоники достигает вторая. Остальные выражены слабо, их значения укладываются в диапазон погрешности при снятии экспериментальных данных.

В четвертой главе на основе полученных результатов приведена разработанная инженерная программа расчета главных размеров и параметров торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением.

При расчете генератора по среднему диаметру следует, согласно полученному распределению кривой магнитной индукции вдоль активной зоны в зависимости от применяемого материала (рис.5), учитывать магнитные характеристики зубцов статора. Так при магнитной проницаемости зубцов статора Вгтах = 1,8 Тл значение магнитной индукции на среднем диаметре отличается на 3 % от расчетного, при Вгтах = 1,9 Тл - на 7%, при Ванах = 2,0 Тл на 10%.

Программа используется б учебном процессе для курсового и дипломного проектирования студентов, обучающихся по специальности "Электромеханика", а также для проведения научно-исследовательских работ при проектировании новых типов генераторов. Программа имеет удобный интерфейс. Система меню делает работу с программой доступной для пользователя -непрограммиста и позволяет легко и быстро ориентироваться в программе. Интерфейс в виде диалога реализован системой меню и диалог - в виде заполнения форм. Диалог заполнения форм используется при вводе значений исходных данных.

Экранные формы разработаны и для вывода результатов, которые можно представить в виде таблицы.

Функциональная часть программного обеспечения позволяет:

- производить расчеты торцевого индукторного генератора;

- проводить многовариантный расчет в диалоге с ЭВМ и пользователем и автономно;

- изменять значения выбранных параметров;

- выбирать, из рассчитанных вариантов те, которые будут занесены в файл результатов;

- запоминать значения исходных данных и выбранных результатов на диске в виде файла.

Программа состоит из трех функциональных частей:

1. Описание задачи (ввод исходных данных),

2. Выполнение расчетных функций (осуществление самого расчета);

3. Проверка, визуализация и интерпретация результатов расчета (вывод результатов).

Разработано руководство пользователя, которое дает основные сведения о программе.

Заключение. Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана новая конструкция торцевого индукторного генератора с комбинированным возбуждением и оригинальной схемой концентрации магнитного потока. Генератор выполняет-

ся с двухсторонним статором и обмотками статора в виде активного распределенного слоя.

2. Проведено теоретическое исследование магнитного поля в активной зоне генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока. Разработана математическая модель, создан алгоритм и программа расчета магнитного поля в активном объеме машины методом конечных разностей.

3. На основе полученного расчета магнитного поля получен характер распределение магнитного поля в воздушном зазоре с учетом зубцово-пазовой структуры статора с помощью симплекс-метода для решения задач линейного программирования. Даны рекомендации по выбору расчетного диаметра.

4. Разработана физическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением для исследования магнитного поля в воздушном зазоре генератора.

5. Экспериментально исследовано магнитное поле в воздушном зазоре на физической модели с учетом и без учета зубчатости статора. Результаты математического и физического моделирования имеют хорошее совпадение.

6. Разработана инженерная методика расчета параметров торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с соответствующим программным обеспечением. Рассчитаны варианты генераторов на основе результатов расчета магнитного поля.

7. Программное обеспечение и расчет трехмерного магнитного поля торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока используется в учебном процессе и при выполнении курсового и дипломного проектирования кафедры «Электромеханика» Новосибирского государственного технического университета при изучении курса «Электрические машины» и кафедры «Электроснабжение» Якутского государственного университета при изучении курса «Электромеханика».

8. Показана перспективность применения торцевого генератора шщукторного вида с комбинированным возбуждением в автономных электрических станциях с низкооборотным первичным двигателем.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Бурянина Е.В., Зима Е.А., Иванова С.Н. Вопросы выбора электромеханического преобразователя энергии для свобод-нопоточных микроГЭС.// Сб.тез.док. Республиканской научно-технической конференции «Шаг в будущее» Якутского государственного университета . 1997г. - С. 19.

2. Бурянина Е.В., Михеев В.И. Автономный источник энергосбережения // Тез. докладов Первого Международного Симпозиума "Энергосбережение, качество электроэнергии, электромагнитная совместимость на железнодорожном транспорте" Москва, МИИТ, РАПС, 25-26 сентября 1997 г. - С. 33.

3. Бурянина Е.В., Михеев В.И. Автономный источник энергосбережения на базе микро-ГЭС.// Материалы Всесоюзной научно-практической конференции "Комплексные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в условиях Крайнего Севера". Хабаровск-Якутск, Россия, 1997 г. -С.71-77.

4. Бурянина Е.В., Михеев В.И. Экологически чистый источник электроэнергии //Тез. докладов 2-ой международной научно-практической конференции "Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на крайнем севере" Тюмень, 15-19 сентября 1997 г. -С.27.

5. Бурянина Е.В., Михеев В.И., Иванова С Н. Алгоритм выбора электрогенераторного устройства для свободпопоточных микроГЭС. // Сб.науч.тр. Якутского государственного университета " Вопросы геологии и энергетики Якутии", 1999 г. -С. 125-129.

6. Бурянина Е.В., Михеев В.И., Зима Е.А. Проблемы разработки микро-ГЭС// Сб.науч.тр. Нерюнгринского филиала Якутского государственного университета "Физико-технические проблемы освоения южного Якутского региона. Неркшгри, филиал ЯГУ, 1997 г. - С. 255-258.

7. Buryanina Ye.V., Mikheyev . Low speed synchronous compound generator for a micro electric power station // The Third Russian-Korean International Symposium on Science and Technology KORUS 99, June 22-25, at Novosibirsk state technical university, Novosibirsk, Russia: Abstracts, 1999. - Vol. 2. - C. 795.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТОРЦЕВОЙ ГЕНЕРАТОР ИНДУКТОРНОГО ВИДА КОМБИНИРОВАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ МИКРО-ГЭС И ВЭУ

1Л. Торцевой генератор в качестве источника электрической энергии

1.2. Торцевой низкооборотный генератор индукторного вида с комбинированным возбуждением

ГЛАВА 2. РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В АКТИВНОМ ОБЪЕМЕ ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА

2.1 Анализ методов расчета магнитного поля торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением

2.2 Расчет магнитного поля в активном объеме торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением методом конечных разностей

2.3 Расчет магнитного поля возбуждения без учета зубцово - пазовой зоны статора

2.4 Программа расчета магнитного поля в активном объеме торцевого генератора индукторного вода с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока методом конечных разностей

2.5 Влияние зубчатости статора на характер распределения магнитного поля в воздушном зазоре генератора

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ВОЗДУШНОМ ЗАЗОРЕ ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА ИНДУКТОРНОГО ВИДА С КОМБИНИРОВАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 3 .1 Описание установки

3.2 Результаты эксперимента и анализ полученных результатов

3.2.1 Магнитное поле в воздушном зазоре генератора с гладким статором при отсутствии тока возбуждения

3.2.2 Характер распределения магнитного поля возбуждения в воздушном зазоре генератора с гладким статором при наличии тока возбуждения

3.2.3 Характер распределения магнитного поля возбуждения в воздушном зазоре генератора с зубцово-пазовой зоной статора при наличии тока возбуждения

ГЛАВА 4. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА ИНДУКТОРНОГО ВИДА С КОМБИНИРОВАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

4.1 Алгоритм электромагнитного расчета торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением

4.1.1 Функциональное назначение 4. 2 Руководство пользователя 4. 3 Описание технологического процесса Заключение

В связи с тем, что интенсивное использование органического топлива для получения электрической энергии создает серьезные экологические проблемы, все большее внимание уделяется разработке других источников и в том числе использованию возобновляемых энергоресурсов. Использование возобновляемых источников (ВИ) обусловлено также возрастающими затратами на добычу и транспортировку органического топлива. Последнее характерно для районов Севера и практически всего Северо-Востока и Востока России, а это примерно половина территории страны. Надо учитывать также, что, как правило, в этих районах невозможно обеспечить высококвалифицированное эксплуатационное обслуживание оборудования.

Все это способствует возрастанию интереса к малым и микро-ГЭС (МГЭС), ветроэнергетическим установкам (ВЭУ), солнечным и биоэнергетическим станциям, тепловым насосам, энергетическим установкам на водороде, торфе и отходам деревообработки и т.д. Среди них по запасам, доступности, масштабам использования и экологичности приоритетными являются энергия потоков воды и ветра.

С середины семидесятых годов вследствие мирового энергетического кризиса малая гидроэнергетика и ветроэнергетика начали привлекать к себе все большее внимание, как в развитых, так и в развивающихся странах. В большинстве стран, развивающих нетрадиционную энергетику, в 70-х, 80-х гг. созданы национальные программы, предусматривающие уже в этом тысячелетии доведение производства электроэнергии на МГЭС и ВЭУ от 2 до 10 %, в отдельных странах - до 20 % общего производства электроэнергии.

Районами первоочередного использования возобновляемых источников энергии в России рассматриваются Сибирь, Дальний Восток и Север, значительная часть территорий которых относится к районам нового освоения. Для них характерны суровые природные условия, затрудняющие развитие промышленности и транспорта, слабая населенность, удаленность от промышленных центров. В этих районах сосредоточена основная часть природных ресурсов страны, в том числе - мощный гидроэнергетический потенциал рек. Из общей величины потенциальных гидроэнергоресурсов малых рек страны 7 % приходится на Западную Сибирь, 41 % - на Восточную Сибирь, 14 % - на Дальний Восток. Труднодоступными районами интенсивного использования ветроэнергетики следует считать побережье Северного Ледовитого и Тихого океанов, а также юг Западной Сибири, где количество ветровых дней в году более 60%.

Однако использование малых и микро-ГЭС, а также ветроэнергетических установок в нашей стране сдерживается в значительной степени их относительно высокой стоимостью и низкой надежностью, не соответствующей не только необходимой, но уступающей даже зарубежным аналогам. Анализ надежности МГЭС и ВЭУ показывает, что большая часть повреждений вызывается выходом из строя генератора и мультипликатора (механизма, повышающего обороты рабочего колеса от 10 - 120 до необходимых 750 -1000 генератора) /71/. Эти же элементы составляют определяющую часть стоимости всей установки (рис. В.1).

Применение низкооборотных генераторов для МГЭС и ВЭУ является актуальным. Как показано в /30,32/ с точки зрения обеспечения хороших массогабаритных показателей, наиболее эффективной электрической машиной, работающей с низкой частотой вращения, является низкооборотный торцевой генератор. Лучшими характеристиками из многообразия торцевых машин обладают торцевые индукторные генераторы. Это связано с простотой конструкции, отсутствием скользящих контактов, нетребовательностью к эксплуатации, что обуславливает низкую стоимость и высокую надежность. Применение низкооборотных генераторов упрощает конструкцию мультипликатора, а в ряде случаев позволяет обходиться без него.

Область применения индукторных машин не ограничивается только автономными МГЭС и ВЭУ. Начиная с 50-х годов нашего столетия индукторные машины заняли ведущие позиции в технике электроснабжения транспортных средств (авиация и космическая техника, железнодорожный и другие виды транспорта) и в автономных передвижных установках (преобразователи частоты, сварочные агрегаты и др.)

Разработке торцевых индукторных генераторов в настоящее время уделяется большое внимание /7, 31, 37, 72, 80/.

Исследованию индукторных машин посвящены работы М.М. Алексеевой, Н.Я. Альпера, В.В. Апсита, А.И. Бертинова, В.П. Во-логдина, Л.Э. Домбура, Р.П. Жежерина, Б.С. Зечихина, М.Д. Петракова, В.А. Пугачева, Р. Поля, A.A. Терзяна, В.М. Казанского, В.И. Михеева, Л.Д.Основича, А.И. Чучалина, Муравлева И.О. и других.

Оптимизация параметров индукторных машин является одним из основных научных направлений кафедры «Электромеханика», разрабатываемых под руководством д.т.н., профессора В.М. Казанского и к.т.н., доцента В.И. Михеева, к.т.н. В.И.Клесова.

Выполнены исследования конструкции торцевого одноименнополюсного индукторного генератора с активным распределенным слоем статора /78-81/.

Недостатком индукторных машин, кроме большого веса внешнего магнитопровода, является наличие постоянной составляющей магнитного потока в воздушном зазоре /35, 38, 77/. Для уменьшения постоянной составляющей в воздушном зазоре и для увеличения модуляции первой гармоники магнитного потока в междуполюсном пространстве индуктора располагают постоянные магниты с магнитным потоком ориентированном навстречу основному потоку /30/.

Основной проблемой при создании таких машин является необходимость обеспечения высоких энергетических характеристик систем постоянных магнитов, расположенных в межполюсных окнах. Поставленная задача использования дешевых ферритовых магнитов решена путем концентрации магнитного потока в зоне рабочих магнитных зазоров /74/. Такие машины названы низкооборотными торцевыми генераторами индукторного вида с комбинированным возбуждением.

Вопросы проектирования таких генераторов не изучены и в литературе не освещены. Учитывая высокие технико-экономические показатели торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока необходимо создать методику и программу инженерного расчета, обеспечивающие создание генераторов требуемых параметров и характеристик. Необходимо провести всестороннее исследование магнитного поля в активных зонах генератора на математических и физических моделях с целью корректного выбора электромагнитных нагрузок генератора. Очевидно так же то, что торцевая конструкция сложного индуктора и якоря не позволяют надежно воспользоваться известными методами и методиками расчета цилиндрической электрической машины.

Целью диссертационной работы является разработка и создание конструкции торцевого индукторного генератора с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока, выполненной по оригинальной схеме (патент Российской Федерации № 2076434. Торцевая бесконтактная электрическая машина. МКИ4 Н 02 К 19 / 36. Михеев В.И., Елшин А.И., Казанский В.М. от 24.12.92). Исследование магнитного поля в активных зонах индуктора и якоря при различных потоках возбуждения. Создание инженерной методики расчета торцевых индукторных машин и программы их расчета.

Основные задачи работы сводятся к следующему:

1. Создать и исследовать новую конструкцию торцевого индукторного генератора с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока, выполненной по оригинальной схеме.

2. Разработать математическую модель для расчета магнитного поля в активной зоне низкооборотных торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока.

3. Исследовать магнитное поле возбуждения в воздушном зазоре торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с учетом и без учета зубчатости статора.

4. Разработать физическую модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением.

5. Экспериментально исследовать магнитное поле возбуждения с целью подтверждения правильности выбранного метода расчета магнитного поля возбуждения торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением.

6. Разработать инженерную методику расчета конструктивных параметров торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением.

Научная новизна диссертации:

1. Впервые создана и исследована новая конструкция низкооборотного торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока системы постоянных магнитов.

2. Разработана математическая модель активной зоны торцевого генератора для расчета магнитного поля индуктора, содержащего систему ортогонально расположенных постоянных магнитов (типа феррит бария ВаО 6Ре203), ферромагнитные башмаки, полюса и воздушные промежутки.

3. Разработана математическая модель для расчета магнитного поля в активной зоне торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока при совместной работе обеих магнитных систем (возбуждение, постоянные магниты).

4. Исследован характер распределения магнитного поля в воздушном зазоре торцевого генератора с учетом зубчатости статора.

5. Впервые разработана и изготовлена физическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида комбинированного возбуждения;

Практическая ценность работы:

1. Создана перспективная конструкция торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением и с концентрацией магнитного потока, выполненной по оригинальной схеме, для автономных электрических станций малой мощности с низкооборотным первичным двигателем.

2. Разработанный алгоритм и созданная программа расчета магнитного поля возбуждения низкооборотных торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока позволяет исследовать магнитное поле в активном объеме генератора со сложной конструкцией индуктора и якоря.

3. Разработан алгоритм и программа определения расчетного диаметра на основании приближенного учета зубчатости статора с точностью, приемлемой для инженерных расчетов.

4. Созданная физическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида комбинированного возбуждения позволяет экспериментально исследовать магнитное поле возбуждения генератора с учетом зубчатости статора и совместном действии обеих магнитных систем.

5. Созданная инженерная методика и программа расчета позволяет рассчитывать главные размеры и параметры торцевых генераторов комбинированного возбуждения.

Реализация работы Основные результаты работы ориентированы на изготовление низкооборотных торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением, в том числе и при использовании их в составе низкооборотных автономных энергетических установок. Математическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока используется в учебном процессе и при выполнении курсового и дипломного проектирования кафедры «Электромеханика» Новосибирского государственного технического университета при изучении курса «Электрические машины» и кафедры «Электроснабжение» Якутского государственного университета при изучении курса «Электромеханика». Доклад на тему «Математическая модель магнитной системы торцевых генераторов индукторного вида с комбинированным возбуждением» отмечена дипломом первой степени и медалью им. М. А. Лаврентьева на Лаврентьевских чтениях при Президенте республики САХА (Якутия) (1999 г.). Получен грант им. Ползунова (1998г.). Данная работа является органической составляющей программы Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), проводимой Правительством Республики Саха (Якутия) "Арктика".

Апробация работы Основные положения диссертации докладывались и получили одобрения на:

- Российско-корейском международном симпозиуме по науке и технологии КОКШ"98 (г. Томск, 1998 г.);

- Российско-корейском международном симпозиуме по науке и технологии КХЖи8"99 (г. Новосибирск, 1999 г.);

- Лаврентьевских чтениях при Президенте РС(Я), секция «Технические науки» (г. Якутск, 1999г.)

- Второй международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на Крайнем Севере» (г. Тюмень, 1997г.);

- Всесоюзной научно-практической конференции "Комплексные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в условиях Крайнего Севера" (г. Хабаровск, 1997 г.);

- Первом Международном Симпозиуме "Энергосбережение, качество электроэнергии, электромагнитная совместимость на железнодорожном транспорте" (г. Москва, 1997 г.);

- Научных семинарах кафедр «Электропривод и автоматизация промышленных установок» и «Электромеханики» (Новосибирского государственного технического университета) (Новосибирск, 1997-1999 гг.).

П убликации Научные результаты работы отражены в 7 печатных работах

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Она содержит 204 страницы, из которых: 80 стр. - основной текст, иллюстрируется 53 рисунками, 60 стр. - приложения, 13 стр. - библиографический список из 112 наименований.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана новая конструкция торцевого индукторного генератора с комбинированным возбуждением и оригинальной схемой концентрации магнитного потока. Генератор выполняется с двухсторонним статором и обмотками статора в виде активного распределенного слоя.

2. Проведено теоретическое исследование магнитного поля в активной зоне генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока. Разработана математическая модель, создан алгоритм и программа расчета магнитного поля в активном объеме машины методом конечных разностей.

3. На основе полученного расчета магнитного поля получен характер распределение магнитного поля в воздушном зазоре с учетом зубцово-пазовой структуры статора с помощью симплекс-метода для решения задач линейного программирования. Даны рекомендации по выбору расчетного диаметра.

4. Разработана физическая модель магнитной системы торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением для исследования магнитного поля в воздушном зазоре генератора.

5. Экспериментально исследовано магнитное поле в воздушном зазоре на физической модели с учетом и без учета зубчатости статора. Результаты математического и физического моделирования имеют хорошее совпадение.

6. Разработана инженерная методика расчета параметров торцевого генератора индукторного вида с комбинированным

130 возбуждением с соответствующим программным обеспечением. Рассчитаны варианты генераторов на основе результатов расчета магнитного поля.

7. Программное обеспечение и расчет трехмерного магнитного поля торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением с концентрацией магнитного потока используется в учебном процессе и при выполнении курсового и дипломного проектирования кафедры «Электромеханика» Новосибирского государственного технического университета при изучении курса «Электрические машины» и кафедры «Электроснабжение» Якутского государственного университета при изучении курса «Электромеханика».

8. Показана целесообразность применения торцевого генератора индукторного вида с комбинированным возбуждением в автономных электрических станциях с низкооборотным первичным двигателем.

заключение

1. Альпер Н.Я., Терзян A.A. Индукторные генераторы. М., 1970. -192 с.

2. Андреева Е.Г., Ковалев В.З. Математическое моделирование электромагнитных процессов электромеханических систем на основе метода конечных элементов. Омск: ОмГПУ, 1993. - 56 с.

3. Апсит В.В., Б.А. Бондаренко Б.А. Конечно-разностный метод расчета магнитных полей // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1974. - Вып. 13. - С.

4. Апсит В.В., Гаспарян A.C. Методы расчета электромагнитного поля в торцевой зоне электрических машин // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1983. - Вып.22. - С.3-25.

5. Аркадьев В.К. Электромагнитные процессы в металлах. М.-Л.: ОНТИ, 1934. т.1.

6. Бертинов А.И. Авиационные электрические генераторы. М.: Оборонгиз, 1959 г. -564 с.

7. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1967. 775с.

8. Бодякшин А.И. Метод расчета магнитных полей. М.: Наука 1968. -53 с.

9. Бондаренко Б.А. Магнитное поле в воздушном зазоре цилиндрического линейного двигателя // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1983. - Вып.22. - С.93-108.

10. Бурянина Е.В., Михеев В.И. Экологически чистый источник электроэнергии //Тез. докладов 2-ой международной научно-практической конференции "Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на крайнем севере" Тюмень, 15-19 сентября 1997 г. -С.27.

11. Бурянина Е.В., Михеев В.И., Иванова С.Н. Алгоритм выбора электрогенераторного устройства для свободнопоточных микроГЭС. // Сб.науч.тр. Якутского государственного университета

12. Вопросы геологии и энергетики Якутии", 1999 г. С. 125-129.

13. Бурянина Е.В., Михеев В.И., Зима Е.А. Проблемы разработки микро-ГЭС// Сб.науч.тр. Нерюнгринского филиала Якутского государственного университета "Физико-технические проблемы освоения южного Якутского региона. Нерюнгри, филиал ЯГУ, 1997 г. С. 255-258.

14. Бухгольц Е. Расчет электрических и магнитных полей. М.: Изд. иностр.лит., 1961. 712 с.

15. Важнов А.И., Гордон И.А.Ю Гофман Г.Б. О практической реализации сеточного метода расчета трехмерного электромагнитного поля в электрических машинах. Электричество, 1978, №10, С. 46-50.

16. Веников В.А. Теория подобия и моделирования применительно к задачам электродинамики. М.:Высш.школа, 1966. 487 с.

17. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972. 552 с.

18. Виноградов Н.В. Производство электрических машин. М.: Энергия, 1970 г. -288 с.

19. Волынский Б.А., Бухман В.Е. Модели для решения краевых задач. -М.: Еос. издательство физико-математической литературы, 1960. -452 с.

20. Вольдек А.И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом. Л.:Энергия, 1970 г. -271 с.

21. Вольдек А.И. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре явнополюсных синхронных машин методом гармонических проводимостей // Электричество. 1966. №7. - С. 46-52.

22. Вольдек А.И. Методика расчета векторного магнитного потенциала лобовых частей обмоток электрических машин. Тр. ЛПИ. - 1964. -№241. -С.5-17.

23. Вольдек А.И. Основы методики расчета магнитных полей лобовых частей обмоток электрических машин // Электричество. 1963. -№1,-С. 41-48.

24. Вольдек А.И. Электрические машины. М.-Л:Энергия, 1966 г.-782 с.

25. Вольдек А.И., Матин В. Магнитное поле в зазоре индуктивной машины при односторонней зубчасти // Изв. АН ЭССР. Сер. Физика, математика. 1973. - Т. 22, №4. - С. 379-385.

26. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. М.: Энергия, 1968.-488 с.

27. Гомзяков В.Б., Семенов В.Д. Сравнительная оценка альтернативно пульсационных и индукторных генераторов // Электротехника. -1990. -№ 10. - С. 58 - 65.

28. Грибениченко В.Т. Исследование торцевых электрических машин переменного тока. Кандидатская диссертация. М., 1965 г. С.

29. Демешко Ю.Ф., Михеев В.И., Осипович Л.Д. Сравнительный анализ торцевых и цилиндрических индукторных машин по массогабаритным показателям //Электрические машины с составными активными объемами: Сб. науч. тр./ НЭТИ; Новосибирск, 1989 С. 15 - 20.

30. Демирчан К.С., Чичерин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. М.: ВШ, 1986.

31. Дер-Шварц Г.В., Нетребенко К.А. К вопросу о расчете плоскопараллельных и осесимметричных полей // Электричество. 1958.5. С. 51-54.

32. Дикин Ю.И., Петрова Е.С. Алгоритм расчета электромагнитного поля в массивном роторе явнополюсной синхронной машины // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1983. -Вып.22. - С.66-80.

33. Домбур Л.Э. Аксиальные индукторные машины. Рига: Зинатне, 1984.-247 с.

34. Зечихин Б.С. Магнитное поле в зазоре индукторной машины в режиме холостого хода // Изв. вузов. Сер. Электромеханика. 1960. - №1. - С. 73-83.

35. Зечихин Б.С. Магнитное поле в зазоре индуктрорной машины с пульсирующим потоком зубцов ротора //Исследование специальных авиационных электрических машин/Сб.научн.тр. / МАИ. 1961. - Вып.33. - С. 120-140.

36. Иванов Смоленский A.B. Метод проводимостей зубцовых контуров и его применение к электромагнитному расчету ненасыщенной электрической машины с двухсторонней зубчатостью сердечников // Электричество. - 1976. - №9. - С. 18-28.

37. Иванов-Смоленский A.B. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. М.: Энергия, 1969. -304 с.

38. Иванов-Смоленский A.B., Мнакацанян М.С. Аналитический метод расчета магнитного поля в воздушном зазоре электрических машин с односторонней зубчатостью // Электричество . 1972. - №3. - С. 57-60.

39. Игнатов В.А., Вильданов К.Я. Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления. М.: Энергоатомиздат, 1988-304 е.: ил.

40. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрофизики. -М.: Наука, 1985.- 336 с.

41. Инкин А.И. Аналитическое исследование магнитного поля в активном электрическом объеме электрической машины с постоянными магнитами // Электричество. 1979. - № 5. - С. 30-34.

42. Инкин А.И. Аналитическое решение уравнений магнитного поля в дискретных структурах явнополюсных электрических машин // Электричество. 1979. - №8. - С. 18-21.

43. Инкин А.И. Расчет вихревого и потенциального магнитных полей в явнополюсных электрических машинах // Электричество. 1983 -№5. - С. 15-19.

44. Иосифьян А.Г., Паластин Л.М. Торцевые электрические машины. Электротехника 1966 г. - №1. - С.

45. Электротехника 1966 г. - №1. - С.

46. Исследование специальных электрических машин //Отчет по НИР/ Науч. рук. Клесов В.И. НЭТИ, 1989. - 29с.

47. Казанский В.М. Беспазовый статор электрической машины. Авт. свид. № 278886 кл.21 51, опубл. 21.08.1970, Бюлл. №26.

48. Коген-Далин В.Г. Расчет и испытания системы с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1977.

49. Кокле Ю. Магнитное поле в зазоре индукторной машины с классической зубцовой зоной // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1967. - Вып. 5. - С. 5-54.

50. Копылов И.П., Куликов A.A. К моделированию электромагнитных процессов в электрических машинах. Электричество, 1981, №6, -С.36-41.

51. Коталь Мирослав. Расчет ферромагнитных полей с помощью метода конечных разностей //Изв. вузов.Сер.Электромеханика. -1963, №2. С.143-157.

52. Кронеберг Ю.Н., Инкиженов С.П. Бесконтактный электромашинный агрегат. Рига.: Академия наук Латв. ССР, 1961.

53. Кудряшов Б.Н. Некоторые вопросы теории, расчета и измерения магнитных полей. Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд.техн.наук, Л., 1974. 16 с.

54. Курбасов A.C. Целесообразность и возможность использования электрических машин дисковой конструкции // Электричество. -1985,-№2. -С. 28 -33.

55. Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей. М.: Энергоатомиздат, 1984. 167 с.

56. Куркалов И.И. Магнитное поле в зазоре электрической машины при неодинаковых потенциалах зубцов якоря // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1971. - Вып. 10. - С. 35-50.

57. Лукутин Б.В., Трубицин A.A., Цукублин А.Б. Исследование электромагнитных процессов в быстродействующем бесконтактном возбудителе // Исследование специальных электрических машин и машинно-вентильных систем. Сб. трудов. Томск, 1981. - С. 178181.

58. Лурье С.И. Погрешность моделирования полей из-за неоднородности электропроводящей бумаги // Электротехника. -1970.-№12.-С.

59. Маергойз И.Д. Интегральные уравнения для расчета трехмерного квазистационарного электромагнитного поля. Изв. высш. учеб. заведений. Электромеханика.-1972, №7, с.687-696

60. Маергойз И.Д. Итерационные методы расчета статических полей в неоднородных анизотропных и нелинейных средах. Киев: Наукова Думка, 1979.-210 с.

61. Маергойз И.Д., Романович С.С., Федчун Л.В. Расчет электро- и магнитостатических полей в кусочно-однородных и анизотропных средах. Кибернетика и вычисл. Техника, 1974, вып. 26, с. 114-122.

62. Меерович Е.А., Паластин Л.М., Платонов A.M., Попов К.К. и др. Торцевой синхронный генератор без щеточного контакта. Электротехника 1966 г. - №9. - С.

63. Нетушил A.B., Поливанов K.M. Основы электротехники. Ч. III: Теория электромагнитного поля. М. - Л.: Госэнергоиздат, -1956. -192 с.

64. Никитенко А.Г., Бахвалов Ю.А., Щербаков В.Г. Аналитический обзор методов расчета магнитных полей электрических аппаратов //обзор методов расчета магнитных полей электрических аппаратов // Электротехника. 1977. -№1. - с. 15-19.

65. Николаева Н.С. Расчет трехмерного магнитного поля в кусочно-однородных средах. В кн.: Математическое обеспечение автоматизированных систем проектирования электро- и радиотехнических устройств. Киев, 1973, с. 26-39.

66. Оптимизация технико-экономических показателей конструкций свободнопоточных микроГЭС / И.Я. Докукин, В.М. Каргиев, В.П. Муругов, А.К. Сокольский // Энергетическое строительство. 1994. №10.-С.53-59.

67. Паластин JI.M. Электрические машины автономных источников питания. М.: Энергия, 1972 г. -463 с.

68. Паластин JIM., Платонов A.M., Чесноков А.И. Ротор синхронного генератора торцевого типа, Авт. свид. № 110803, 1957 г. Опубл. изд. описания изобретения 1958 г.

69. Патент Российской Федерации № 2076434. Торцевая бесконтактная электрическая машина. МКИ4 Н 02 К 19 / 36. Михеев В.И., Елшин А.И., Казанский В.М. от 24.12.92.

70. Патент ФРГ 1146972, 1963 г., приоритет 1962 г.

71. Преображенский A.A., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы. М.: Высшая школа, 1986. -352с.

72. Пугачев В.А. Коэффициенты поля постоянных магнитов, размещенных в пазах индуктора аксиальной индукторной машины // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1969. -Вып.8. - С.29-44.

73. Разработка и исследование торцевого индукторного генератора. Отчет по НИР / НЭТИ; Научный руководитель А.И. Инкин. ЛЭМ1.81/А; № ГР 81085178; Инв. № 0283.0014585. Новосибирск, 1982. -42 с.

74. Разработка и исследование трехфазного торцевого индукторного генератора. Отчет по НИР / НЭТИ; Научный руководитель А.И. Инкин. ЛЭМ-1-83/А; № ГР 01.830028363; Инв. № 0286.0034053. -Новосибирск, 1985. - 80 с.

75. Разработка индукторных генераторов с распределенной структурой активного слоя статора: Отчет по НИР / НЭТИ; Научный руководитель В.М. Казанский. ЛЭМ-1-77/Б; № ГР 77023731; Инв. № Б 752837. - Новосибирск, 1978. - 55 с.

76. Родыгин В.Н. Теоретическое и экспериментальное исследование торцевого синхронного генератора с распределенными обмоточными структурами статора и ротора . Кандидатская диссертация. Новосибирск, 1974 г. с.

77. Саркисян Л.А. Аналитические методы расчета стационарных магнитных полей. М.: Энергоиздат, 1993. 288 с.

78. Саркисян Л.А. Определение профиля полюсов электромагнита ускорителя методом эквипотенциалей с учетом краевого эффекта. Препринт ОИЯИ Р-808, Дубна, 1961.

79. Сегерлинг П. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. - 329 с.

80. Сика З.К., Гавартин М.И. Магнитное поле в ступенчатой области // Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1974.

81. Бесконтактные электрические машины. Рига: Зинатне, 1974. -Вып. 13. - С. 15-30.

82. Сипайлов Г.А., Лукутин Б. В. Исспользование механической энергии возобновляемых природных источников для энергоснабжения автономных потребителей. Фрунзе: Илим, 1987, С.131-133.

83. Скрузитис К.Э. Магнитное поле зубчатого ротора // Бесконтактные электрические машины. Рига: Изд-во Академии наук Латвийской ССР, 1962. - Вып. 2. - С. 51-60.

84. Смайт В. Электростатика и электродинамика: Изд-во иностр. лит., 1954,- с.

85. Терзян A.A. Математическая модель магнитного поля в зазоре при открытых пазах на статоре и роторе //Электротехника. 1964. - №1. -С. 41-45.

86. Тозони О.В. Математические модели для расчета электрических и магнитных полей. Киев: Наукова Думка, 1964. - 304 с.

87. Тозони О.В. Методы расчета электромагнитных полей при помощи автоматических цифровых машин и моделирующих устройств. . Автореф. дис. на соиск. учен, степени доктора.техн.наук Киев, 1964.-32 с.

88. Тозони О.В. Расчет электромагнитных полей на вычислительных машинах. Киев: Техника, 1967. - 252 с.

89. Тозони О.В., Маергойз И.Д. Расчет трехмерных электромагнитных полей. -Киев: Техника, 1974. 352 с.

90. Тозони О.В., Николаева Н.С. О расчете на ЭЦВМ трехмерного магнитного поля. Теоретическая электротехника, 1969, вып.7,с.87-94.

91. Хег Б. Электромагнитные расчеты: Пер. с нем. M.-JL: ГЭИ, 1934.

92. Электрические машины / Сборник сататей. Ред. А.Б. Цукублин./ Томск, Из-во Том. университета, 1975,- 139 с.

93. Патент США 3261988, 1965 г., приоритет 1960 г.

94. Axial-air-gap motor "Electrical Engineering " № 7 1947 . С.

95. Bosco G.B. Howart Everett Corbitt. Machines electrigues Patent № 1297 541 cl. HOZK (France-) 1962.

96. Carter F. Индукция в воздушном зазоре, El. World and Eng., 1901,3b.

97. Cullen A.L. , Borton Т.Н. A simplified electromagnetic theory of the induction motor, using the concept of were impedance. Proc. IEE 1958, 105 c. № 8 p. 12.

98. Erdelyi E.A., Sarma M.S., Coleman S.S. Magnetic fields in nonlinear calient pole acternators // I. EEE Trans. Power Apparateus Sustems. -1968/-Vol. 87. -№ 10.

99. Mathcad 6.0 plus. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. Издание 2-е, стереотипное М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1997. - 712 с.

100. Nova konstukce malych motoru "Elektrotechniky Obzpr" 1958 №2 105 c.

101. Pohl R. Theory of pulsating field machines // I.IEE. 1946. - Vol. 94, № 31. -Pt. 2. - P. 37-47.14331. -Pt. 2. P. 37-47.

102. Tritt F.C., Erdelyi E.A. No-load flux distribution in saturated high-speed homopolar induktor alternators. IEEE Tpans. Aerospace (and Electronic Systems), 1963, vol. 1, N 2, p.417-429.

103. Tritt F.C., Erdelyi E.A., Jackson R.F. The nonlinear potential equation and its numerical solution for highly saturated alektrical machines. -IEEE Tpans. Aerospace (and Electronic Systems), 1963, vol. 1, N 2, p.430-440.

104. Zienkiewicz O.C., Bahrani A.K., Arlett P.L. Numerical solution of three-atmensional field problems. Prog. IEE, 1968, vol. 115, N 2, p. 367-369.

105. Zienkiewicz O.C., Bahrani A.K., Arlett P.L. Solution of thee-dimensional field problems by the finite element method. Engineer, 1967k, Oktober 27, p.547-550.

106. Zienkiewicz O.C.,Cheung Y.K. Finite elements in the solution of field problems. Engineer, 1965, September 24, p.507-510.