Синхронні генератори з пос­тійними магнітами (СГПМ). Особ­ливості розрахунку СГПМ, колова діаграма, характеристики.

СГПМ часто розраховуються в авіації, транспорті, автоматичних електростанціях, тощо. Інколи застосовуються вони в якості синхронних тахогенераторів. Таким синхронним генераторам властиві певні переваги над класичними з електромагнітним збудженням. Це висока надійність, простота конструкції, обслуговування (відсутня обмотка збудження, ковзні контакти, автономність, тобто немає потреби в постійному струмі збудження), менші втрати та нагрів. Однак СГПМ властиві ряд параметрів, найважливішими з яких є складність регулювання чи стабілізації напруги, мала гранична потужність через відносно невелику питому енергію ^х ПМ, підвищена маса у генераторів середньої потужності.

Однак для своєї сфери застосування СГПМ дуже зручні, а застосування високо….ерцетивних магнітів дозволяє створити СГПМ з підвищеним ККД, що здатні надійно працювати в важких умовах експлуатації разом з випрямлячем вони з успіхом замінюють генератори постійного струму, і є безконтактними. Застосування СГ з комбінованим збудженням часто розв’язує проблему регулювання. Різноманітність вимог до конкретних енергетичних установок породжує цілу гаму СГПМ, відмінних за конструкцією та характеристиками.

Статор, як правило, не відрізняється конструктивно від статора класичного синхронного генератора. Зазвичай, це набраний з листів електротехнічної сталі циліндричний магнітопровід з пазами на внутрішній стороні (рідше на зовнішній). В пазах статора розташована обмотка.

На відміну від класичних СГ, повітряний проміжок в СГПМ вибирається мінімальним з конструктивних міркувань і технологічних властивостей. Конструкція ротора СГПМ в значній мірі визначається магнітними та технологічними властивостями матеріалу ПМ.

Рис 3.1. Ротор з циліндричним магнітом

Магніт “1”, як правило, литий (рис.15.1. а) (ЮНДК), або пресований, закріплений на валу за допомогою втулки “2” з сплаву алюмінію чи цинку. Намагнічують в радіальному напрямку, як що передбачають велику частоту обертання, то магніт бандажують, через низьку механічні властивості.

Рис.15.1. б) – збірний циліндричний індуктор. 1 - магніт, 2- магнітна стальна втулка, 3 – немагнітний бандаж. Кріплять клеєм.

Переваги такого індуктора – простота, технологічність, високасинусоїдність кривої;

Недоліки – низьке використання матеріалу магніту (невелика довжина середньої силової лінії полюса hm). hm зменшується з збільшенням кількості полюсів. Ротори з такими магнітами використовуються при потужностях до 300кВ.

Рис 3.2. Ротор з зіркоподібним магнітом

Тут магніт закріплений на валу з допомогою заливання немагнітним матеріалом 2, або відливають безпосередньо на валу. для зменшення ударних розмагнічень реакцією якоря, передбачають демпферну систему 3 (алюміній). При значних частотах обертання на магніт одягають бандаж (немагнітний).

Використання матеріалу магніта у зіркоподібних магнітах високе, але великий потік розсіювання між полюсами, крім того часто при перевантаженнях поперечна реакція якоря здатна викликати несиметричне перемагнічування країв полюсів, що спотворює форму поля і е.р.с. Для зменшення впливу реакції якоря застосовують полюсні наконечники, регулюючи ширину яких впливають на потік розсіювання. Так можна досягнути оптимального використання магніта, а змінюючи конфігурацію полюсних наконечників - бажану форму е.р.с. у проміжку.

На рис 15.2. б – збірний індуктор з призматичними магнітами на втулці та з полюсними наконечниками з магнітом’якого матеріалу. Для міцності застосовують вставки чи приварені до ПМ, а примі………

В довгих СГПМ (більше 40) використовують кілька магнітів. Тут можна викоритсати високо корцетивні магніти, що для значних частот обертання означає високу потужність СГПМ (близько 100 кВА).

Недолік – ускладнення конструкції та зменшення об’єму заповнення ротора магнітами.

Кігтеподібний (Пазуро-) ротор - застосовується, коли є потреба у великій кількості полюсів.

Рис 3.3. Кігтеподібний ротор Рис 3.4. Колекторний ротор

Кігтеподібні виступи з магнітом’якої сталі примикають до торців магнітів. Всі ліві виступи – одної поверхності, праві – іншої. Ці виступи відіграють роль полюсних наконечників. Діаметр магніту має бути достатнім. щоб через нього пройшов потік полюсів. можна застосовувати модульний принцип – на одному валу –кілька модулів, можна використати високо коерцетивні магніти.

Недоліки – складність, труднощі з намагнічуванням, великі потоки розсіювання, мале заповнення магніта.

В звичайних магнітах індукція – 0, 2 – 0, 5 у роторі колекторного типу 1- магніт, 2 – втулка немагнітна, 3 – магнітом’який матеріал, 4 – немагнітний бандаж (часто клей, щоб зменшити проміжок).

Тут потік концентрується в полюсах – сегментах 3. для концентрації потоку ширина магніта вм має перевищувати половину ширини полюса сегмента вр = ар д.

Де без врахування розсіювання В=k к В, де k к = 2 вм / (ар ф) – коефіцієнт магнітного потоку, вм – індукція магніту..

k к більше 1 – легко досягнути при 2р більше 4 та В більше В. Це дозволяє підвищити потужність СГПС.