Állandómágneses, hengeres forgórészű szinkron generátor tervezése és ellenőrző számítása

OData támogatás
Konzulens:
Kohári Zalán
Villamos Energetika Tanszék

Jelen M.Sc. szakdolgozatban egy háromfázisú, 500 1/min fordulatszámú, U=460 V névleges (vonali) feszültségű, 19 kW –os, négyszögmezős állandómágneses szinkron generátor tervezéséről írok.

A tervezési folyamat analitikus számításokon alapul, melyeket részletesen leírok. Ugyanakkor, végeselemes szoftvert (FEMM4.2) is alkalmaztam az analitikus eredmények ellenőrzésére, amikor a forgórész hossz megválasztásának hatását vizsgáltam a gép hasznos hosszára, illetve, amikor a légrésindukció-eloszlást vizsgáltam a légrésben.

A forgórész méreteinek meghatározásához és a névleges kapocsfeszültséghez tartozó helyes pólusfeszültség felvételéhez iterációkra volt szükség. A forgórész méreteit szilárdságtani számításokkal ellenőriztem. Kiszámoltam a gép névleges fordulatszámához tartozó maximális forgórész hossz, melyet a rezonancia elkerülésének érdekében választhatunk, továbbá a centripetális erőből adódó feszültséget a forgórészre. Majd, a hornyok, fogak, állórész- és forgórész koszorú méreteinek számolása következett. A tekercselés tervezésekor a generátor által szolgáltatott feszültség minél kisebb harmonikustartalmát tartottam szem előtt, hogy jelalakja minél inkább közelítsen a szinuszoshoz. A szükséges mágnesvastagságot különböző analitikus módszerekkel számoltam. Végeselemes szimulációt használtam a módszerek összevetéséhez és az eredmények ellenőrzéséhez. Nagy figyelmet szenteltem az optimális relatív mágnesszélesség meghatározására. Különböző optimális relatív mágnesszélesség értékeket állapítottam meg

1) a légrésindukció harmonikustartamának minimalizálására

2) a generátor üresjárási feszültség teljes harmonikus torzításának (THD) minimalizálására

3) a vasveszteségek minimalizálására

Meghatároztam a főmező induktanciát, a horonyszórási induktanciát, a tekercsfejszórási induktanciát és a tekercsfej-induktanciát. Bemutatom a gép villamos helyettesítő képét. Kiszámoltam a vasveszteségeket, a rézveszteséget, a járulékos mechanikai veszteségeket (csapágyveszteség, légsúrlódási- és ventilációs veszteség), valamint a mágnesekben keletkező örvényáramú veszteségeket. Ezek alapján meghatároztam a gép számolt hatásfokát.

Az analitikus számítások nagy részét egy MathCad számítási lapon végeztem, amely megtalálható a függelékben. A tervezési munka és a szakdolgozat készítése során továbbá Microsoft Excel és AutoCad programokkal dolgoztam.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.