Научная статья на тему 'Электрогенератор в системе рекуперации энергии механических колебаний транспортных средств'

Электрогенератор в системе рекуперации энергии механических колебаний транспортных средств Текст научной статьи по специальности «Электротехника»

CC BY
22
6
Поделиться
Ключевые слова
СИСТЕМА РЕКУПЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ / СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР / ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / ELECTRIC ENERGY RECUPERATION SYSTEM / SYNCHRONOUS GENERATOR / PERMANENT MAGNETS / MATHEMATICAL MODEL

Аннотация научной статьи по электротехнике, автор научной работы — Васьковский Юрий Николаевич, Пода Михаил Валерьевич, Кошикар И.В.

В статье рассматривается система рекуперации энергии механических колебаний транспортных средств в электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторной батарее. Одним из основных элементов такой системы является электрогенератор, который преобразует механическую энергию колебаний шасси транспортного средства в электроэнергию. Также рассмотрена проблема выбора и оптимизации конструкции и параметров генератора. Учитывая особенности функционирования транспортного средства наиболее целесообразным типом генератора в такой системе является синхронный генератор с постоянными магнитами, который имеет существенные конструктивные отличия от традиционных синхронных машин с постоянными магнитами. Критерием оптимизации генератора является наибольшая величина действующего значения ЭДС, индуцированной в обмотке статора. По результатам моделирования на основе полевой математической модели получена совокупность значений обобщенных коэффициентов, характеризующих оптимальную геометрию генератора.

Похожие темы научных работ по электротехнике , автор научной работы — Васьковский Юрий Николаевич, Пода Михаил Валерьевич, Кошикар И.В.,

ELECTRIC GENERATOR IN THE RECUPERATION SYSTEM OF THE ENERGY FROM MECHANICAL OSCILLATIONS IN VEHICLES

The paper deals with the system of mechanical energy recuperation of vehicles in the useful electric energy accumulated in the rechargeable battery. This system creates an additional power supply on board of the vehicle and, based on the principle of energy conservation, increases the efficiency of the use of the fuel of the primary engine. One of the main elements of such system is an electric generator, which transforms the mechanical energy of the oscillations of the vehicle's chassis into electric energy. The problem of choosing and optimizing the design and parameters of the generator is considered in the paper. Given the peculiarities of the functioning of the vehicle, the most appropriate type of generator in such system is a synchronous generator with permanent magnet, which has significant structural differences from conventional synchronous machines with permanent magnets. The criterion for optimizing the generator is the largest value of the effective value of the EMF, which is induced in the stator winding. On the basis of simulation results, based on the field mathematical model, a set of values of generalized coefficients that characterize the optimal generator geometry is obtained.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Электрогенератор в системе рекуперации энергии механических колебаний транспортных средств»

УДК 621.313.322

doi: 10.20998/2074-272X.2018.5.04

Ю.М. Васьковський, М.В. Пода, 1.В. Кошикар

ЕЛЕКТРОГЕНЕРАТОР В СИСТЕМ1 РЕКУПЕРАЦП ЕНЕРГП МЕХАН1ЧНИХ КОЛИВАНЬ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБ1В

У статтг розглядаеться система рекуперацп енерги механ1чних коливань транспортних засобш в корисну електро-енергю, яка накопичуеться в акумуляторнй батареК Одним з основних елементм таког системи е електрогенератор, який перетворюе механ1чну енергт коливань шаа транспортного засобу в електричну енергт. Також розглянута проблема вибору та оптим1заци конструкци Ь параметр1в генератора. З огляду на особливост1 функщонування транспортного засобу найбтьш доцтьним типом генератора в такш систем е синхронний генератор з постгйними магт-тами, який мае суттев1 конструктивж в1дмшностг вд традицшних синхронних машин з постгйними магнтами. Критер1ем оптимпаци генератора е максимальна величина дючого значення ЕРС, яка тдукуеться в обмотц1 статора. За результатами моделювання на основ1 польовог математичног моделг отримано сукупнкть значень узагальне-них коефщ1ентй, ят характеризують оптимальну геометрю генератора. Бiбл. 4, табл. 1, рис. 7. Ключовi слова: система рекуперащ!" електроенерт, синхронний генератор, постшш магшти, математична модель.

В статье рассматривается система рекуперации энергии механических колебаний транспортных средств в электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторной батарее. Одним из основныш элементов такой системы является электрогенератор, который преобразует механическую энергию колебаний шасси транспортного средства в электроэнергию. Также рассмотрена проблема выбора и оптимизации конструкции и параметров генератора. Учитывая особенности функционирования транспортного средства наиболее целесообразным типом генератора в такой системе является синхронный генератор с постоянными магнитами, который имеет существенные конструктивные отличия от традиционных синхронных машин с постоянными магнитами. Критерием оптимизации генератора является наибольшая величина действующего значения ЭДС, индуцированной в обмотке статора. По результатам моделирования на основе полевой математической модели получена совокупность значений обобщенных коэффициентов, характеризующих оптимальную геометрию генератора. Библ. 4, табл. 1, рис. 7.

Ключевые слова: система рекуперации электроэнергии, синхронный генератор, постоянные магниты, математическая модель.

Вступ. Вимоги щодо розширення функцюнальних можливостей сучасних транспортних 3aco6iB (ТЗ) загального i спещального призначення обумовлюють використання на борту ТЗ нових пристро!в i систем, для роботи яких потрiбнi додатковi потужносп дже-рел електроживлення. Оскшьки уся енерпя, яку отри-муе ТЗ для свого функщонування, надходить вщ використання запаав первинного енергонот (зазвичай це паливо двигуна внутршнього згоряння), то додат-ковi джерела електроживлення можна отримати лише на основi принцишв енергозбереження - шляхом виявлення зайвих втрат енерги в ТЗ i розробки систем перетворення частини цих втрат в корисш запаси електроенерги акумуляторно! батаре! (АБ). Одшею з таких е система електромехашчного перетворення енерги мехашчних коливань (СПЕМК) шасi ТЗ, яш виникають пiд час руху ТЗ. Розробка та дослщження таких систем вже проводиться рядом закордонних компанiй - Bose, Levant Power Corp, Audi [1-3]. На-приклад, потужнiсть системи eROT для легкового автомобiля фiрми Audi складае до 613 Вт на поганому покритл, а на звичайних трасах - 100-150 Вт. В Укра-rni зазначенi розробки тшьки починаються, причому !х використання може бути найб№ш доцiльним та ефективним для великовантажних ТЗ.

Метою статт е отримання за результатами мате-матичного моделювання оптимальних параметрiв синхронного генератора, що входить до складу системи електромехашчного перетворення енерги мехашчних коливань шаа транспортного засобу.

Загальний ана. из. При рiвномiрному русi ТЗ по шеально рiвнiй поверхнi (дорозi) iснуе рiвновага сил

тяж1ння пвдресорено! маси (ПрМ) ТЗ i реакци пруж-ного елемента пвдвюки. При цьому ПрМ не робить вертикальних коливань, а енерпя двигуна витрачаеть-ся тшьки на подолання сили тертя колю об поверхню. При наявносп на дорозi сходинки униз глибиною И, колеса ТЗ швидко опускаються вниз, i пiд дiею вини-клого дисбалансу сил ПрМ опускаеться вниз, змен-шуючи свою потенцiйну енергiю на величину

Ш = mgИ , (1)

де т - маса ПрМ, g - прискорення вiльного падшня.

Пiсля виникнення згасаючих коливань, в результат яких зазначена енерпя розсшеться в амортизаторах шдвюки, режим рiвномiрного руху ТЗ ввдновлю-еться. При наявностi на дорозi сходинки уверх потен-цiйна енерпя ПрМ збшьшуеться за рахунок енерги приводного двигуна. В процеа коливань вшбуваеться взаемне перемiщення нещдресорено! (НПрМ) i шдре-сорено! мас ТЗ у вертикальнш площинi, яке дозволяе створити системи електромехашчного перетворення енерги механчних коливань в корисну електроенер-гш. При наявностi на дорозi ряду сходинок (нерiвно-стей, ям) зазначений процес циклiчно повторюеться. В реальних умовах повторювашсть ям на дорозi i !х глибина носять випадковий характер. Однак для оцш-ки додаткових витрат енерги, викликаних вертикаль-ними коливаннями ТЗ при руа по нерiвнiй дорозi, можна вести екывалентну частоту повторюваностi процесу коливань / в умовах однаково! глибини ям И. Частота власних коливань ПрМ ТЗ зазвичай налашто-вуеться на величину 1...2 Гц, i вони завдяки потужним амортизаторам загасають за дек1лька коливань.

© Ю.М. Васьковський, М.В. Пода, 1.В. Кошикар

Розглянемо приклади важких ТЗ: 1) вантажний ав-томобiль КрАЗ-253Б, його споряджена маса (СМ) становить 11,5 т; 2) бронетранспортер БТР-4 Буцефал - СМ дорiвнюe 21,9 т. Припускаючи, що сшввщно-шення НПрМ i ПрМ дорiвнюe 1:15, що характерно для будь-яких ТЗ, величини ПрМ дорiвнюють вщпо-ввдно 10,7 i 20,4 тонн. За одне коливання тако! маси на глибину к = 0,05 м змша потенцшно! енергп ПрМ складе вiдповiдно ЛW = 5,24 i 10 кДж. Якщо при русi ТЗ по пересченш мiсцевостi такi коливання постшно повторюються, наприклад, з частотою / = 0,2 Гц (пе-рюд коливання 5 с), то потужнють, що втрачаеться в амортизаторах ТЗ дорiвнюе:

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

АР = ДW • / (2)

або вiдповiдно ЛР = 1,05 i 2 кВт. Отримана оцiнка сввдчить про значнi втрати потужносп двигуна ТЗ в амортизаторах, що робить дощльним и перетворення в електричну енергiю, накопичення И в АБ i подальше використання в споживчих системах ТЗ.

Для штегрально! оцiнки потужностi механiчних коливань з урахуванням рiзних факторiв, що вплива-ють на И величину, можна ввести коефiцiент потужносп механiчних коливань

ке = шк/ , (т-м/с). (3)

Так, для наведених прикладiв при ЛР = 1,05 кВт маемо ке = 0,107, а при ЛР = 2 кВт коефщент дорiв-нюе ке = 0,204. Очевидно, що таю ж величини ЛР можна отримати при шших значеннях маси, глибини ступеш i частоти повторення коливань. Наприклад, ЛР = 1,05 кВт можна отримати при ш = 5,36 т, к = 0,05 м i / = 0,4 Гц або при ш = 8 т, к = 0,06 м i / = 0,223 Гц. З урахуванням виразiв (1) i (2) маемо просту ушвер-сальну формулу для оцшки величини потужностi, що втрачаеться при руа ТЗ по нерiвнiй дорозг

АР = . (4)

Взаемне перемiщення ПрМ i НПрМ при руа ТЗ в складних дорожшх умовах надае принциповi можли-востi для створення СПЕМК ТЗ.

Структурна блок-схема СПЕМК представлена на рис. 1.

Шас1 ТЗ

Пристрш перетворення оостуоальних рухш в обертовх

Акумуляторна батарея

Випрямлял

Елекгро-генератор

Рис. 1 Структурна блок-схема СПЕМК

Робота СПЕМК вщбуваеться наступним чином. Взаемнi зворотно-поступальш перемiщення ПрМ i НПрМ через мехашчний перетворювальний пристрiй перетворюються в односпрямований обертальний рух ротора електрогенератора, в якому здiйснюеться перетворення мехашчно! енерги в електричну енергш. Змiнна напруга на виходi генератора випрямляеться у випрямлячi i заряджае АБ. Таким чином, в СПЕМК вщбуваеться перетворення параметрiв енергп в на-ступнiй послiдовностi: «мехашчна енерпя зворотно-

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

поступального руху - мехашчна енергiя обертового руху - електрична енергiя змiнного струму електрогенератора - електроенерпя постiйного струму АБ».

Електрогенератор створюе гальмуючий електро-магнггаий момент, який протидiе вимушеним коливан-ням шасi ТЗ. Таким чином, СПЕМК здшснюе двi кори-сш функцil: а) перетворюе частину енерги механiчних коливань ТЗ в корисну електричну енерг1ю АБ; б) сприяе гасiнню коливань шасi, тобто частково вико-нуе функцil амортизатора. Слад зазначити, що друга функщя в важких ТЗ не е основною, оскшьки СПЕМК в важких ТЗ не може замшити традицшш амортизато-ри, а може лише в незначнш мiрi доповнювати !х. Таким чином, головною функщею СПЕМК е створення на борту ТЗ додаткового джерела електроживлення.

Моделювання та дослiдження електрогенератора СПЕМК. Важливим елементом, який в значнш мiрi визначае ефектившсть рекуперацil енергil в СПЕМК, е електрогенератор. Аналiз показуе, що з урахуванням особливостей функцюнування СПЕМК, оптимальним типом генератора е трифазний синхро-нний генератор змшного струму з постшними магнi-тами на роторi (СГПМ).

Застосування постiйних магнiтiв (ПМ) як джерел магнiтного потоку збудження е оптимальним технiч-ним рiшенням. При цьому у генератора немае трива-лого сталого режиму роботи - вш завжди працюе в перехвдних режимах зi змiнною швидк1стю обертання валу. Механiчний момент, що приводить генератор в обертання, мае випадковий iмпульсний характер, обумовлений дорожнiми умовами руху ТЗ. Головни-ми питаниями проектування електрогенератора е: а) ошгашзащя конструкцil генератора за обраним критерiем з урахуванням iмовiрнiсних змiнних характеристик руху ТЗ; б) оцшка можливо1 частки енергil механiчних коливань ТЗ, яка може бути перетворена в електричну енерпю з урахуванням допустимих габа-ритних характеристик СПЕМК.

Враховуючи реальш умови функцюнування СГПМ в складi СПЕМК його конструкщя i параметри мають ряд суттевих вiдмiнностей вiд СГПМ тради-цiйного виконання. А саме:

1. Аналiз доцiльноl конструктивно1 компоновки СГПМ на шаа ТЗ показуе, що загальна конфiгурацiя генератора повинна бути «довгою» - вiдношення довжини осердя статора до його зовшшнього дiаметра лежить в дiапазонi значень 1Й / = 2,5.. .3,5.

2. Середня швидкiсть обертання ротора, яку може отримати генератор в складi СПЕМК, е ввдносно невеликою: п2 = 200.400 об/хв . Тому для отримання прийнятно1 величини ЕРС обмотки статора СГПМ, яка пропорцшна швидкостi змiни у чаа магнiтного потокозчеплення (частотi), генератор повинен мати достатньо велику шльшсть полюсiв - кiлькiсть пар полюав дорiвнюе р = 4.5.

3. З урахуванням можливостей розмiщення багато-полюсно1 трифазно1 обмотки статора в осердi малого дiаметра к1льк1сть котушок на полюс i фазу обмотки статора дорiвнюе q = 1, а шльшсть пазiв осердя статора дорiвнюе = 24...30. З урахуванням цих даних проек-тування статора виконуеться по загальним методикам проектування електричних машин змiнного струму.

4. З метою забезпечення високого рiвня надшносп СГПМ доцiльно використовувати ротор з ПМ, якi мають радiальний напрямок вектора намагнiчування i закршлюються на поверхнi феромагнiтного ярма ротора. На рис. 2, як приклад, показано поперечний перерiз активно! зони варiанту СГПМ.

5. Важливе значення мае правильний вибiр параме-трiв ПМ. При цьому необхвдно обгрунтувати критерп, за якими цей вибiр повинен виконуватися. На ввдшну ввд традицiйних СГПМ для генератора, що функцю-нуе в складi СПЕМК, не висуваеться вимога щодо синусного розподiлу магшгао! щдукцд у повпряному пром1жку уздовж полюсно! подшки. ЕРС i струми статора не обов'язково мають змiнюватися у час за синусо!дним законом, оск1льки навантаженням СГПМ в складi СПЕМК е випрямляч i надалi АБ (рис. 1). Критерiем вибору параметрiв ПМ е максимальна величина дтчого значення ЕРС обмотки статора при виконанш iнших рiвних умов.

дження екстремуму функци мети - максимуму дЮчо-го значення ЕРС обмотки статора при варшвання зазначених коефщенпв з урахуванням обмежень на !х величини, якi витiкають з можливостей конструктивного виконання генератора. Така оптимiзацiя ви-конуеться шляхом математичного моделювання.

Математична модель СГПМ. Розглядаеться польова математична модель СГПМ з рухомим ротором, яка дозволяе проаналiзувати у час електромагш-тш процеси, що виникають при обертанш ротора [4]. Рiвняння для функцш часу записуються так:

Ух|—(х А - Бг )] + /—-/V х(Ух А) = I, (5)

КМ ) &

К, (/) = ^

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

• j En (t) ds ,

(6)

Рис.2. Поперечний nepepi3 активно! зони СГПМ

Узагальненими геометричними параметрами, яш характеризують ПМ в конструкци СГПМ, е:

• коефiцiент форми магнпу - вiдношення ширини магнiту до його висоти kp = bp / hp. Зазвичай, з огляду на вимоги щодо простоти та технолопчносп виконання ротора, ПМ виконують у виглядi призми з пря-мокутною формою поперечного перерiзу;

• коефiцiент полюсного перекриття - ввдношення ширини магнiту ротора до полюсно! подiлки ротора а = bp / т;

• коефiцiент висоти магнiту, який характеризуе ввдношення висоти ПМ до радiусу ротора kR = hp / R2;

• коефiцiент вщносно! величини повпряного промь жку - вщношення висоти повпряного промтжку м1ж статором i ротором до полюсно! подiлки ротора ks = д/т.

Варiювання зазначених коефщенпв при оптимь зацi! параметрiв магнiту повинно вiдбуватися за умо-ви незмiнностi в кожному варiантi площi перерiзу (об'ему) ПМ Sp = bphp = const, осшльки збiльшення об'ему ПМ, а значить i його магнiтного потоку, само по ^6i збiльшуе ЕРС статора i тому не дозволяе ви-значити оптимальну геометрiю СГПМ.

Зазначеш коефiцiенти характеризують не тiльки геометрш самого ПМ, але й його сшввщношення з геометрiею iнших елеменпв активно! зони СГПМ. Таким чином задача оптимiзацi! зводиться до знахо-

де: А - векторний магштний потенцiал; Бг - вектор залишково! магнiтно! iндукцi! ПМ; ц, у - магшгаа проникнiсть i електропровщшсть матерiалу (задають-ся для кожно! з подобластей розрахунково! областi зпдно з !х характеристиками - ПМ, повпряний про-мiжок, феромагнiтна сталь, тощо); V - вектор швидко-стi руху дiлянок ротора вщносно системи координат статора; 3 = 1,па / Бр - густина струму в обмотцi статора, яка визначаеться за заданими значеннями струму, числом послщовно з'еднаних провiдникiв в пазу статора п та частиною площi перетину паза статора яка приходиться на одну паралельну гшку.

Вектор Бг повинен вщображати обраний напрям намагнiчування ПМ. Вектор швидкосл визначаеться через задану кутову швидкiсть ротора юк i радiус-вектор поточно! точки ротора V = юкг.

Рiвняння (5) доповнюеться ввдповвдними гранич-ними умовами. Зазвичай це однорвдш граничнi умови першого роду на зовнiшнiй границi розрахунково! обласп - ярмi осердя статора.

Миттеве значення ЕРС фази статора як функцп часу визначаеться формулою (6), де штегрування проводиться по сумарнш площi поперечного перерiзу проводников фази. 1нтегруеться нормальна складова вектора напруженостi електричного поля Кп(/) - складова вектора напруженостi, яка направлена перпендикулярно до площi перерiзу провiдникiв обмотки. На-пруженiсть електричного поля при умов^ що скаляр-ний електричний потенцiал ф = 0, обчислюеться, як Е(1) = -9А/9/. Дюче значення ЕРС знаходиться на перiодi Т змiни функцi! К(0

E =

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

^rms

JrI

1 T 2

Ej (t)dt .

(7)

При обертанш ротора ввдбуваеться змiна конфь гураци розрахунково! областi за рахунок змши взаем-ного положення статора i елементiв конструкцi! ротора, тобто координат уах точок ротора. При обертанш ротора проти годинниково! стршки з постiйною шви-дк1стю прирют координат точок ротора Дх, Ду за один крок по часу At визначаеться:

[Ах = cos[oR • (t + At) • X - sin[oR • (t + At)]-Y -X]

(8)

[Ay = sin[oR • (t + At) • X + cos[oR • (t + At)] • Y - Y] де X, Y - поточш координати точок ротора.

Результати моделювання та оптимiзащl СГПМ. Розглянуто СГПМ, який мае наступнi даш: число фаз статора т = 3; число пар полюав р = 5; активна довжина ¡3 = 0,26 м; зовшшнш дiаметр ярма статора Б = 0,1 м; внутршнш дiаметр ярма ротора, Б0 = 0,022 м; номшальна потужнiсть Рп = 400 Вт; номшальна (дшча) фазна напруга обмотки статора и1 = 16 В; номшальна частота обертання ротора Ппот = 200 об/хв. Постiйний магнгг мае наступнi характеристики: Вг = 1,18 Тл, ^г = 1,065.

На рис. 3 представлено часовi залежностi ЕРС статора для рiзних значень коефщента полюсного пере-криття: 1 - при а = 0,69; 2 - а = 0,58; 3 - а = 0,49; 4 - а = 0,36. З наведених залежностей видно, що зрос-тання а призводить до збГльшення ширини кривих, а значить до збшьшення дшчого значения ЕРС при практично незмшнш и амплiтудi. Тобто ширина ПМ суттево впливае на величину Е.

Розрахунки виконано в режимi холостого ходу генератора. На рис. 4, 5 представлено залежносп амп-лiтуди (пунктирна лiнiя) i дiючого значення (суцiльна лiнiя) ЕРС обмотки статора вгд вiдповiдно коефщен-ту полюсного перекриття а i коефiцiенту форми маг-нiту кр при умовi незмiнностi об'ему ПМ.

0,35 0,4 а,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 а

Рис. 4. Залежносп ЕРС ввд коефщенту а

Рис. 5. Залежносп ЕРС вiд коефщГшту кр

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Наведенi залежностi свiдчать, що при практично незмшнш амплiтудi ЕРС використання бшьш широких i не високих ПМ веде до зростання дшчого зна-чення ЕРС.

Надмiрне зростання ширини ПМ е недоцшьним, оск1льки воно обмежуеться збiльшенням магнiтних потоков розсшвання мiж ПМ, як1 розташованi поруч, а також конструктивними чинниками. Оптимальш значення коефiцiентiв: кр = 2,5.. .3 i а = 0,75.. .0,8.

Зазначений висновок щдтверджують розрахун-ковi залежносп ЕРС вгд коефiцiенту висоти магнгту кя = Ир /Я2, зображенi на рис. 6. Розрахунки виконаш при незмiннiй ширинi магшту Ьр = 6 мм i варiюваннi висоти магнiту вiд 3 до 8 мм. При варiацiях об'ем магнтв збiльшуеться в 2,67 разiв. Наведенi данi свш-чать, що при кя > 0,2 зростання ЕРС майже не вщбу-ваеться, тобто виконання занадто високих магнтв е недоцшьним.

Це обумовлено тим, що частина ПМ, розташова-на б™ ярма ротора, практично «не приймае учасп» у створенш магнiтного потоку взаемошдукцп ротора з обмоткою статора, а створюе лише потоки розсшвання ПМ. Тому значення коефщенту висоти магниу лежать в дiапазонi значень кя = 0,1.0,13.

Величина повгтряного пром1жку м1ж статором i ротором впливае на ЕРС обмотки статора. На рис. 7 зображено часовi залежносп ЕРС обмотки статора для величин: б = 0,5 мм (позначено цифрою 1); 0,75 мм (цифра 2) i 1 мм (цифра 3), яким ввдповвдають значення коефщенту вадносно! величини повгтряного промiжку кз = 3/т = 0,053; 0,04 Г 0,0265.

ОД 0,15 0,2 0,25 кк

Рис. 6. Залежносп ЕРС вгд коефщГшту кК

Е.В 20 15 1П 5 о ■5 10 -15 -20 -25

1 у——ч

2Т\

1 V »1 0. м/ О,Ой 1. с

Рис. 7. ЧасовГ залежносп ЕРС ввд коефщГшту к3

Розрахунки проведен при фшсованому значенн ширини ПМ. З наведених даних видно, що навгть при двократному збшьшенш 3 в межах, як1 можуть бути обумовлен конструктивними чинниками, величина ЕРС зменшуеться лише на 13,7 %.

Аналопчш числовГ дослщження проводилися Г для шших типорозмГрГв СГПМ, в результат чого було встановлено наступш представлен в таблиц оптимальш значення узагальнених геометричних коефщен-тш, як1 дощльно використовувати при проектуванш СГПМ, що призначен для роботи в склащ СПЕМК.

Величина ЕРС СГПМ, а значить i ефективнють роботи СПЕМК в значнш мiрi залежить ввд швидкостi обертання ротора генератора, яка визначаеться доро-жнiми умовами руху ТЗ. Тому енергоемнють i пара-метри АБ, час и заряду, тощо потребують спецiально-го узгодження з параметрами СГПМ з урахуванням iмовiрних характеристик руху конкретного типу ТЗ.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Таблиця

Оптимальт геометричт коефвденти СГПМ

Найменування коефщенту Числове значення

Вщношення довжини осердя статора до його зовшшнього дiаметру ls / Dj 2,6.3

Коефщент полюсного перекриття а = bp / т 0,68.0,75

Коефщент форми магшту kp = bp / h„ 2,1.2,5

Коефщент висоти магшту kR = hp / R2 0,1.0,16

Коефщент вдаосно1 величини повпряного промiж:ку kg = S / т 0,04.0,05

Висновки.

1. Додатковим джерелом електроживлення на борту транспортного засобу може бути система електро-мехашчно1 рекуперацй' енергп мехашчних коливань шаа ТЗ тд час його руху в електричну енергш АБ. Анал1з пвдтверджуе наявшсть достатньо1 величини енергп, яка зазвичай втрачаеться амортизаторах ТЗ i яка може бути частково накопичена в АБ.

2. Дослщжено параметри важливого елементу за-значено1 системи - синхронного генератора з постш-ними магнiтами, який з огляду на особливостi його функцюнування мае суттевi вiдмiнностi вiд аналопч-них генераторiв традицiйного виконання. Визначено оптимальт дiапазони параметрiв СГПМ. ïх чисельнi значення представленi в таблиц i можуть використо-вуватися при розробщ СГПМ в зазначених системах.

СПИСОК ШТЕРАТУРИ

1. Drive2 - Автомобильный журнал. Электромагнитная подвеска Bose. [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.drive2.ru/b/721443/.

2. Drive2 - Автомобильный журнал. GenShock — система подвески, выполняющая функцию регенерации энергии. [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.drive2.eom/b/668040/.

3. Audi MediaCenter. The innovative shock absorber system from Audi. [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.audi-mediacenter.com/en/press-releases/the-innovative-shock-absorber-system-from-audi-new-technology-saves-fuel-and-enhances-comfort-6551.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

4. Васьковський Ю.М., Гайденко Ю.А. Дослiдження елек-тромагнiтних процес1в в синхронних машинах з постшними магнiтами на основi коло-польових математичних моделей // Техшчна електродинамжа. - 2018. - №2. - С. 47-54. doi: 10.15407/techned2018.02.047.

REFERENCES

1. Drive2 - Automobile Journal. Electromagnetic suspension Bose. Available at: https://www.drive2.ru/b7721443/ (accessed 13 September 2016). (Rus).

2. Drive2 - Automobile Journal. GenShock — suspension system performing the function of energy regeneration. Available at: https://www.drive2.eom/b/668040/ (accessed 11 May 2016). (Rus).

3. Audi MediaCenter. The innovative shock absorber system from Audi. Available at: https://www.audi-mediacenter.com/en/press-releases/the-innovative-shock-absorber-system-from-audi-new-technology-saves-fuel-and-enhances-comfort-6551 (accessed 20 June 2017).

4. Vaskovskyi Yu.M., Haydenko Yu.A. Research of electromagnetic processes in permanent magnet synchronous motors based on a «electric circuit - magnetic field» mathematical model. Technical Electrodynamics, 2018, no.2, pp. 47-54. (Ukr). doi: 10.15407/techned2018.02.047.

Надтшла (received) 15.06.2018

ВаськовськийЮршМиколайович1, д.т.н., проф., Пода Михайло Валертович1, астрант, Кошикар 1.В.1, магiстр,

1 Нацюнальний техшчний ушверситет Украши «Кшвський шлпехшчний шстигут iMeHi 1горя Сжорського», 03056, Кшв, пр. Перемоги, 37, e-mail: vun157@gmail.com, poda.mv@gmail.com

Yu.M. Vaskovskyi1, M. V. Poda1,1. V. Koshikar1 1 National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»,

37, Prospect Peremohy, Kyiv-56, 03056, Ukraine. Electric generator in the recuperation system of the energy from mechanical oscillations in vehicles.

The paper deals with the system of mechanical energy recuperation of vehicles in the useful electric energy accumulated in the rechargeable battery. This system creates an additional power supply on board of the vehicle and, based on the principle of energy conservation, increases the efficiency of the use of the fuel of the primary engine. One of the main elements of such system is an electric generator, which transforms the mechanical energy of the oscillations of the vehicle's chassis into electric energy. The problem of choosing and optimizing the design and parameters of the generator is considered in the paper. Given the peculiarities of the functioning of the vehicle, the most appropriate type of generator in such system is a synchronous generator with permanent magnet, which has significant structural differences from conventional synchronous machines with permanent magnets. The criterion for optimizing the generator is the largest value of the effective value of the EMF, which is induced in the stator winding. On the basis of simulation results, based on the field mathematical model, a set of values of generalized coefficients that characterize the optimal generator geometry is obtained. References 4, table 1, figures 7. Key words: electric energy recuperation system, synchronous generator, permanent magnets, mathematical model.