CC BY
51
УДК 621.313
В.Д. Лущик, А.Ю. Варванський
СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ВЕРТОЛЬОТІВ
Приведені порівняльні електромагнітні розрахунки стартер-генератора серійного виконання і стартер-генератора з неявнополюсним статором. Показані магнітні поля стартер-генератора з неявнополюсним статором при пуску і в генераторному номінальному режимі. Методика електромагнітних розрахунків перевірена і підтверджена на експериментально досліджених машинах з неявнополюсним статором інших типів.
Приведены сравнительные электромагнитные расчеты стартер-генератора серийного исполнения и стартер-генератора с неявнополюсным статором. Показаны магнитные поля стартер-генератора с неявнополюсным статором при пуске и в генераторном номинальном режиме. Методика электромагнитных расчетов проверена и подтверждена на экспериментально исследованных машинах с неявнополюсным статором других типов.
ВСТУП
Машини постійного струму продовжують випускати щорічно мільйонними серіями. Двигуни стартерів всіх легкових та вантажних автомобілів, автобусів, машин сільськогосподарського призначення - двигуни постійного струму. Двигуни постійного струму на транспорті з точки зору експлуатаційних витрат більш вигідні порівняно з асинхронним приводом.
Однак великою проблемою в явнополюсних машинах постійного струму є реакція якоря. Реакція якоря створює нерівномірне магнітне поле в повітряному зазорі, що погіршує потенціальну криву на колекторі і зменшує основний магнітний потік. Для зменшення негативного впливу реакції якоря збільшують повітряний зазор, а це призводить до збільшення витрати міді основних полюсів. Для нейтралізації негативного впливу реакції якоря на комутацію в машинах встановлюють додаткові полюси. MPC додаткових полюсів перевершує зустрічно направлену MPC якоря і тому міді додаткових полюсів витрачається стільки ж, скільки і міді якірної обмотки. В машинах великої потужності в полюсних наконечниках розміщують компенсаційну обмотку, що конструктивно ускладнює машину і здорожує її виготовлення. Велика кількість міді основних і додаткових полюсів призводить до збільшення втрат електричної енергії і до зменшення коефіцієнту корисної дії.
Найбільш ефективним способом усунення всіх наведених вище недоліків є принципово нова конструкція машин постійного струму з неявнополюсним статором та з компенсаційною обмоткою на статорі, яка займає половину пазів статора і розміщена несиметрично [1-6].
Несиметрична компенсаційна обмотка разом з обмоткою якоря створюють рівномірно розподілений вздовж кола якоря основний магнітний потік. Рівномірність основного магнітного потоку виключає можливість появи кругового вогню по колектору. MPC несиметричної компенсаційної обмотки повністю компенсує MPC якірної обмотки, а несиметричне розміщення компенсаційної обмотки змушує магнітний потік реакції якоря брати участь у створенні основного магнітного потоку. Необхідність в MPC додаткових полюсів на порядок зменшується.
Значно менший повітряний зазор в машинах з неявнополюсним статором сприяє збільшенню основного магнітного потоку.
Машини постійного струму з новою системою електромагнітного збудження мають більш високий ККД та значно кращі масогабаритні показники, що особливо актуально для електричних машин, призначених для літальних апаратів.
СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР СЕРІЙНОГО ВИКОНАННЯ
Стартерний режим:
- напруга живлення - исх=Е0=28 В (Е0 - ЕРС акумулятора);
- навантажувальний момент - Мн=14,7 Нм;
- частота обертання - «=3900 об/хв.;
- споживаний струм - /а=310 А.
Генераторний режим:
- напруга - иген=28,5 В;
- струм, що віддається - /а=100 А;
- потужність (при напрузі 30 В) - Р2=3 кВт;
- частота обертання - п=6250...11250 об/хв.;
- режим - тривалий;
- максимально допустимий струм при частоті обертання п=7700 об/хв. -
- на протязі 1 год. - 150 А;
- на протязі 1 хв. - 200 А.
Особливості конструкції. Довжина магнітопрово-ду якоря 4=59 мм, довжина магнітопроводу основних і додаткових полюсів - 58 мм, число полюсів 2/>=4.
Зовнішній діаметр корпуса _Оік=152,5 мм, внутрішній діаметр корпуса _02к=135 мм. Внутрішній діаметр основних полюсів Б=95 мм.
В полюсових наконечниках основних полюсів наявні пази, в яких розміщена компенсаційна обмотка. Провід - 5,6^3 мм, число витків на полюс компенсаційної обмотки ^к=3, додаткових полюсів - ^д=2.
Обмотка незалежного збудження, яка розміщена на основних полюсах, виконана проводом а?=0,95 мм, число витків на полюс ^н=87. Зазор між основними полюсами і якорем 5=0,5 мм.
Число пазів якоря га=41, число колекторних пластин £=41. Обмотка якоря хвильова, число паралельних гілок 2а=2, крок по пазам у=1-11, по колектору -Ук=1-21. Розмір голого проводу 1,25^4,75 мм, витків в секції ^с=1, число провідників в пазу ип=2, число витків обмотки якоря ^а=41, число активних провідників обмотки якоря Жа=82.
Розміщення в полюсових наконечниках основних полюсів компенсаційної обмотки в трикіловатній машині є безпрецедентним рішенням. Така конструкція викликана тим, що стартер-генератор для вертольотів, який в стартерному режимі живиться від акумулятора, а в генераторному режимі заряджає електричною енергією акумулятор та інші споживачі електричної енергії, повинен автоматично, без вмикання-вимикання відповідних контактів, переходити з одного режиму в інший. Ця вимога спонукає до відмови від послідовної обмотки збудження, яка в стартерному режимі найбільш ефективна, але неприйнятна в
© В.Д. Лущик, А.Ю. Варванський
генераторному режимі. Відомо, що в явнополюсних машинах постійного струму для зменшення негативного впливу реакції якоря збільшують повітряний зазор між якорем і основними полюсами, тим самим зменшуючи основний магнітний потік. В стартер-генераторі серійного виконання для того, щоб не збільшувати повітряний зазор, в полюсових наконечниках розміщують компенсаційну обмотку, яка зменшує негативний вплив реакції якоря, але надзвичайно ускладнює виготовлення статора.
Електромагнітний розрахунок для порівняльного аналізу.
Опір обмотки якоря:
0,3 • 41
R
Ів • wa
a 75 47 • (2а)2 • SM.a. 47 • 22 • 1,25 • 4,75
де /в - довжина витка секції.
= 0,011 Ом,
R
Опір компенсаційної обмотки: /к ■ wK ■ 2р 0,272 • 3 • 4
к75° 47 • SM.K. 47 -16,8
Опір додаткової обмотки:
_ /д • wa ■ 2р _ 0,158 • 2 • 4
= 0,004134 Ом.
R
47 • S„
47 -16,8
= 0,0016 Ом.
^ 7-0 — R 7-0 + R 7-0 + R 7-0 — 0,016734 Ом. м.75 а.75 к.75 д.75
R
зб.75°
= 2,69 Ом.
47 • SM 47 • 0,71
Струм збудження при пуску в стартерному режимі:
-^зб.
Un
16,3
R36.75° 2,69
= 6,06 А.
Індукція в повітряному зазорі при пуску: В5=-^-^ - _6,06 :87 •10~3_ = 0,55 Тл.
0,8 • к5- кц-8 0,8-1,7-1,41-0,5
Магнітний потік при пуску:
ф = Еь ■ = 0,55 • 9,5'5,8 '10 = 0,151525 -10“2Вб.
Р 2
Електромагнітний момент при пуску:
М =-Р-• • Іа Ф = — •—-1166• 0,151525-10^2 = 46,14Нм.
2я а а 2я 1
Для визначення падіння напруги в акумуляторі, який живить стартер, потрібно визначити його внутрішній опір Я0. Використовуючи номінальні дані:
R0 =-
28 -16,3
= 0,01 Ом.
Іп 1166 Напруга на акумуляторі при струмі Іа=310 А: и = Е0 -ІаЯ0 = 28 - 310 • 0,01 = 24,9 В. Струм збудження при струмі якоря Іа=310 А:
-^зб.
U
24,9
= 9,2565 А.
R36.75° 2,69
Магнітний потік в стартерному режимі, n=3900 об/хв., /а=310 А:
U — Іа * (R 7+ Ящ )
Ф =--------а Va75-------^ • 60а =
Р ■ Na ■n 24,9 - 310 • 0,014
60 = 0,19287-10“2 Вб.
2 • 82•3900 Електромагнітний момент:
м =-Р- ■ ■ І ■ ф = — ■— • 310 • 0,19287-10^2 = 15,61 Нм.
2л а а 2и 1
Момент холостого ходу:
М0 = М - Мн = 15,61 -14,7 = 0,91 Нм.
Індукція в повітряному зазорі:
рф 2 • 0,19287 -10“2
Ея = — =-------- ---------г- = 0,7 Тл.
Щ 9,5 • 5,8 -10“ 4
Тепер є всі необхідні експериментальні дані для визначення коефіцієнту магнітного насичення в стартерному режимі при струмі в якорі Іа=310 А і струмі збудження Ізб =9,2565 А:
_3
Ізб. '
Д.75°
~г' ^м.д.
Сумарний опір міді:
2 я
Опір щіткового контакту і щіток Ящ=0,003 Ом.
В стартерному режимі компенсаційна обмотка і обмотка додаткових полюсів не вмикаються. Тому при пуску опір стартер-генератора:
Ятчж = я п= 0,011 + 0,003 = 0,014 Ом.
пуск. а.75 ’
Напруга на джерелі живлення в системі запуску при /п=1166 А: ип = Іа -(яа 750 + Ящ )= 1166 -(0,011 + 0,003)= 16,3 в.
Опір обмотки незалежного збудження:
/в • wи ■ 2р 0,258 • 87 • 4
- » = 9,2565•87'1(Г = 1,6918.
0,8Е5 к5д 0,8 • 0,7 -1,7 • 0,5
Такий великий коефіцієнт магнітного насичення в стартерному режимі пояснюється розмагнічуючою дією поперечної реакції якоря. Через відсутність струму в компенсаційній обмотці магнітне поле в повітряному зазорі нерівномірне, набігаючі краї полюсових наконечників дуже сильно насичуються.
Магнітний потік у генераторному режимі, п=6250 об/хв., Іа=100 А, иген=28,5 В:
и + Іа Ям7-о + Ящ )
Ф = -
Р ■ Na ■n 28,5 +100 • 0,019734
• 60а =
2 • 82•6250 Індукція в повітряному зазорі: рф А1'’ог 1А_2
60 = 0,1785-10“2 Вб.
2 • 0,1785.10" П£ЛППГГ
В5 =-----£----- =--------------— = 0,6479 Тл.
В/5 -10“4 9,5 • 5,8 -10“4
Струм збудження, необхідний для створення Bs=0,6479 Тл:
_ 0,8 • В5' kS' _
1 зб. _ _
WH
= 0,8 •0,6479-1,7-1,35 • °,5 .103 = 6,83646 А.
87
Втрати в обмотці збудження:
Рм.зб. = 1 зб.-^зб.75° = 6,836462 •2,69 = І26Вт. Сумарні втрати в обмотках в номінальному генераторному режимі при струмі якоря Іа=100 А:
fe Rm75° + R4 )+ Рм.зб.
^ Рм.75° Ia ^ Rm.75'
= 1002 • 0,019734 +126 = 197 +126 = 323Вт.
Вага міді якірної обмотки: та = 8,9 • lB ■ wa ■ SM a = 8,9 • 0,3 • 41 • 1,25 • 4,75 = 650 г.
Вага міді компенсаційної обмотки:
тК = 8,9 • lK • wK • 2р • SM • 10~2 = 8,9 • 0,272 • 3 • 4 -16,8 = 490 г.
Вага міді додаткових полюсів: шд = 8,9 • /д • wR • 2р ■ SMÆ = 8,9 • 0,158 • 2 • 4-16,8 = 190г.
Вага міді обмотки збудження:
тзб. = 8,9 • 0,258 • 87 • 4 • 0,71 = 570 г.
Сумарна вага мідного проводу: Gm=1900 г.
СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР З НЕЯВНОПОЛЮСНИМ СТАТОРОМ
Конструкція та принцип дії. Довжина магнітоп-роводу статора і якоря 4=50 мм. Діаметр якоря Da=94 мм, внутрішній діаметр статора Д=95 мм, зовнішній діаметр статора DCT=140,5 мм, число полюсів 2/>=4.
Розміри пазів якоря такі ж, як в серійній машині.
Число пазів якоря za=33; число колекторних пластин £=33. Обмотка якоря хвильова, число паралельних гілок 2а=2; крок по пазам >=1-9, крок по колектоРУ >£=1-17. Розмір голого проводу 1,25^4,75 мм, витків в секції wc=1, число провідників в пазу ип=2, число витків обмотки якоря wa=33, число активних провідників обмотки якоря Na=66.
Зменшення числа пазів якоря порівняно з серійною конструкцією дозволяє при незмінній MPC збудження збільшити основний потік в 1,18 рази.
Поперечний розріз статора з прямокутними відкритими пазами показаний на рис. 1. Статор набирають в пакет із пластин товщиною 0,5 такого ж заліза, із якого виготовляють основні полюси серійних машин.
Пази показані на рис. 2, 3. У зубців. що знаходяться поряд з додатковими полюсами, ширина їх у нижній частині йг=3-01 мм (всього 8 зубців), у всієї
решти зубців ширина їх bz=3,95-
’ мм (z1=24 зубців).
Рис. 1. Поперечний розріз статора з прямокутними відкритими пазами
Зубці статора по поперечних осях, число яких дорівнює числу полюсів, мають зубцеві наконечники шириною Ьн, яка приблизно в 2 рази більша ширини зубцевих наконечників Ь2 статора в зоні максимального потоку (рис. 7, 9), на цих зубцях розміщують обмотку додаткових полюсів, яка ввімкнена послідовно як зі стартерної обмоткою, так і з генераторною обмоткою.
На рис. 4 показана обмотка додаткових полюсів. Обмотка виконана чотирма паралельними гілками, число витків котушки ^д=3, діаметр проводу С=2 мм. Зображений напрям струму в генераторному режимі. На схемі показані величини струмів в міжкотушкових з’єднаннях. Оскільки комутаційні процеси не піддаються точним розрахункам, остаточне число витків ^д=3 визначається після експериментальних досліджень.
В пази, приблизно в дві третини, симетрично відносно поздовжніх осей укладають 2/>-полюсну обмотку незалежного збудження.
На рис. 5 показана обмотка незалежного збудження. Число витків котушки ^н=25, діаметр проводу С=0,9 мм.
— —
j| i| ї| б| 7| 8 9 ?| р| з| ¿| 5^ 6 7 й| 9^201 î| j| і 5 б| 7| в| ?|зо| f| 2
т 25 А - - т25А -
25А
Ю0А Я25А 50 А Ю0А
С2 ■ йї
Рис. 4. Обмотка додаткових полюсів
Рис. 5. Обмотканезалежного збудження
На половині кожного полюсного ділення між поздовжньою і поперечною осями (осі визначаються положенням щіток на колекторі) укладають стартерну 2/>-полюсну обмотку послідовного збудження для стартерного режиму роботи.
Обмотка стартера показана на рис. 6. Обмотка виконана двома паралельними гілками, число витків котушки ^ст=4, діаметр проводу ^=2,12 мм. Нумерація пазів відповідає реальному розміщенню котушок обмотки в пазах статора, показаному на рис. 1.
Рис. 2. Пази статора
Рис. 3. Додатковий полюс
Рис. 6. Обмотка стартера
На рис. 7 для стартерного режиму показані напрями струмів і величини їх MPC в пазах якоря, в пазах статора показані струми і величини MPC в старте-рній обмотці, в обмотці збудження і в обмотці додаткових полюсів. Плюсові щітки повинні лежать на вісі d, що проходить через середину зубця між 12-м і 13-м пазом. Стрілка n показує напрям обертання зі сторони колектора. На рис. 8 показане магнітне поле стартерного режиму в мить пуску.
На інших половинах полюсних ділень виконують 2р-полюсну генераторну обмотку послідовного збудження для генераторного режиму роботи.
На рис. 9 зображена обмотка генератора. Обмотка виконана чотирма паралельними гілками, число витків котушки ^г=8, діаметр проводу С=1,9 мм. На схемі показані струми в міжкотушкових з’єднаннях в номінальному режимі роботи.
Рис. 7. Напрями струмів і величини їх MPC в пазах якоря, в пазах статора, струми і величини MPC в стартер ній обмотці, в обмотці збудження і в обмотці додаткових полюсів для стартерного режиму
Рис. 8. Магнітне поле стартерного режиму в мить пуску
Рис. 9. Обмотка генератора
На рис. 10 для генераторного режиму показані напрями струмів і величини їх MPC в пазах якоря і в пазах статора в генераторній обмотці, а також в обмотках збудження і додаткових полюсів. На рис. 11 показане магнітне поле в генераторному номінальному режимі роботи.
На рис. 12 показана принципова електрична схема. При замиканні контакту S1 подається живлення від акумулятора на стартер-генератор. Вмикається
обмотка незалежного збудження 3, а також через діод 6 стартерна обмотка 5 та послідовно з’єднані з нею обмотка додаткових полюсів 4 і обмотка якоря 2. Стартерна обмотка створює MPC FCTapT., якірна обмотка -MPC Faq. Разом вони створюють MPC F0d, направлену по поздовжній осі. Виникає основний магнітний потік 00d, який діє в тому ж напрямі, що і потік обмотки незалежного збудження. Разом ці потоки у взаємодії зі струмом якоря створюють обертаючий електромагнітний момент, стартер-генератор розганяє двигун внутрішнього згорання (ДВЗ).
Рис. 10. Напрями струмів і величини їх MPC в пазах якоря, в пазах статора, струми і величини MPC в стартер ній обмотці, в обмотці збудження і в обмотці додаткових полюсів для генераторного режиму
Рис. 11. Магнітне поле в генераторному номінальному режимі роботи
Рис. 12. Принципова електрична схема
З початком роботи ДВЗ швидкість обертання якоря стартер-генератора збільшується за рахунок ДВЗ і пропорційно зростає ЕРС. Як тільки ЕРС якоря перевищує напругу акумулятора, струм в стартерній обмотці зникає, струм в якірній обмотці змінює свій знак і починає протікати через генераторну обмотку. Генераторна обмотка разом із якірною обмоткою створюють магнітний потік Ф0^ того ж напряму, що і в стартерному режимі. Електромагнітний момент стає гальмівним і стартер-генератор переходить в генераторний режим, заряджаючи акумулятор і забезпечуючи електроенергією всі необхідні споживачі. Вихідна напруга стартер-генератора підтримується постійною на всьому діапазоні зміни швидкості обертання ДВЗ і зміни навантаження завдяки реле-регулятору в колі обмотки незалежного збудження.
В стартер-генераторі поперечна реакція якоря повністю компенсується стартерною обмоткою в стартерному режимі роботи, а в генераторному режимі -генераторною обмоткою. Більше того, магнітний потік якоря приймає участь у створенні основного магнітного потоку.
Електромагнітний розрахунок. Порівняльний аналіз. Опір обмотки якоря:
• П’я 0,282 • 33
R
зЛ5° 47 -(2а)2 • SMa. 47 • 22 -1,25 • 4,75
Опір стартерної обмотки:
R
І • n w *в "ст. ст.
0,29 • 2 • 4 • 4
стЛ5° 47 • (2а)2 • SM CT. 47 • 22 • 3,53
Опір генераторної обмотки:
= 0,01398 Ом.
Я 75_ = •",Ч ■2Р = °,29 2 ■8 •4 = 0,00872 О»,
ген /5 47 .(2а)2 • 5,м г. 47 • 42 • 2,83
де ист., пт - число котушок в котушковій групі.
Опір додаткових полюсів:
R
І, ■ wa ■2 Р
0,12 • 3 • 4
ДОД.75 47. (2а)2 • SM ^ 47 • 42 • 3,14
Опір обмотки збудження:
Ів • nKwH • 2р 0,27 • 3 • 25 • 4 47 • S„,fi " 47 • 0,636
R
зб.75°
= 0,00061 Ом.
= 2,710м,
де пк - число котушок в котушковій групі.
Сумарний опір міді в стартерному режимі:
УЯ _-о = Я _-о + Я „„о + Я „„о = 2,2927 *10 2 Ом.
м.75 а.75 ст.75 ДОД.75
Сумарний опір електричного кола машини в стартерному режимі:
У Я _ + Ят = 2,2927-10“2 + 0,3-10“2 = 2,5927-10“2Ом.
^ М.75 Щ 5 5 5
Пусковий струм стартер-генератора з неявнопо-люсним статором
Е0 28
Іп =
R0 +Z Rm75" + Rrn, 1-10“2 + 2,5927 -10-2
■ = 779 А.
MPC збудження від стартерної обмотки і обмотки якоря
Fd = Fq = ■ 0,637 = 66 '779 • 0,637 = 2050 А.
аq
8а • p
8-1-2
Напруга на акумуляторі при пуску
Un = Іп
'fe RM.75° + R4 )
Струм збудження при пуску
R _ + Rm 1 = 779 • 2,5927-10“2 = 20,197В. м.75
R
зб.75°
20,197
2,71
= 7,4528 А.
MPC збудження від обмотки незалежного збудження
F36 = Iзб ' w35 = Ізб ■ nk ' wh = 7,4528 • 3 • 25 = 559 А. Сумарна MPC збудження при пуску ^ Fs6. = Fd + Fs6. = 2050 + 559 = 2609 А. Індукція в повітряному зазорі в мить пуску:
Вя =
S F36.-10-
2609 -10
-3
= 1,26 Тл.
0,8к5 кц-8 0,8 -1,334 • 3,88 • 0,5
де к& - коефіцієнт повітряного зазору, к8=1,334; ки - коефіцієнт насичення магнітної системи при пуску, ки=3,88. Магнітний потік в мить пуску:
ф = Бь ■ = 1,26 • 9,5'5 '10 = 0,29925 -10“2 Вб.
Р 2
Електромагнітний момент при пуску:
М =-Р-■ ^а■ Іа Ф = — •66• 779• 0,29925-10“2 = 49Нм. 2% а а 2% 1
Сумарний опір електричного кола машини в генераторному режимі:
У Я ,, = Я ,, + Я ,, + Я ,, + Я„. = 0,0020667 Ом.
^ ген.75 а.75 ген.75 ДОД.75 Щ
Магнітний потік у генераторному режимі п=6250 об/хв., Іа=100 А, и=28,5 В: и+Іа-ТЯ
Ф =------а ^ ген.75 • 60а =
Р ■ Nа ' п
28,5+100 •0,0020667 60 = 0,222340-2 Вб.
2•66•6250 Індукція в повітряному зазорі:
Вя =
рф
2 • 0,2223-10
Dl& -10“4 9,5 • 5 -10“4
-2
= 0,936 Тл.
MPC, потрібна для створення індукції В8=0,936 Тл:
Е F = Fd + F36.= Б5- 0,8 • k s. k^-5-103 =
= 0,936 • 0,8 -1,334 • 1,4 • 0,5 • 103 = 699 A.
MPC Fd, яку створюють генераторна і якірна обмотки:
Fd = . 0,637 = 66:100 = 261А.
d 8а ■ p 8-1-2
MPC, створювана обмоткою збудження:
F36. =2 F - Fd = 699 - 261 = 438 А.
Струм збудження:
/Зб = = = 5,84 А.
3 • wH 3•23
Із збільшенням обертів струм збудження зменшується. Із збільшенням навантаження струм збудження також зменшується за рахунок зростання MPC Fd. В серійній машині струм збудження із збільшенням навантаження зростає.
Магнітний потік у генераторному режимі n=6250 об/хв., /а=200 А, UreH=28,5 В:
ф = 28,5 + 2°°-0,002066760 = 0,2373.10-2 Вб.
2•66•6250
Індукція:
В5 =
рф
2 • 0,2373 -10
Dl5-10“4 9,5 • 5 -10“4
-2
= 0,9993 Тл.
3
MPC, потрібна для створення індукції Bs=0,9993 Тл: X F = Bs- 0,8 • k5- k^S-103 =
= 0,9993 • 0,8 • 1,334 • 1,43 • 0,5 • 103 = 762,5 A.
MPC Fd, яку створюють генераторна і якірна обмотки:
Fd = • 0,637 = 66 '200 • 0,637 = 522 А.
а 8а ■ p 8-1-2
MPC, створювана обмоткою збудження:
F36. = £ F - Fd = 762,5 - 522 = 240,5 А.
Струм збудження:
-^зб.
F
зб.
240,5
3 • wK 3•25
= 3,2 А.
Сумарні втрати в обмотках неявнополюсного стартер-генератора в номінальному генераторному режимі:
£ рм.75° = pм.зб. +х х (Ra.75° + RreH.75° + ^дод.75° + Кщ ) =
= 5,842 • 2,71 +1002(0,008337 + 0,00872 + 0,00061 + 0,003) = = 92,4 + 206,7 = 299 Вт.
Вага міді обмотки якоря: ma = 8,9/в • wa ■ SM.a. = 8,9 • 0,282 • 33-1,25 • 4,75 = 492г.
Вага міді стартерної обмотки: mCT = 8,9/в • ист • wCT • 2р■ £мст = 8,9• 0,29• 2• 4• 4• 3,53 = 291,5г. Вага міді додаткових полюсів:
mj\oj\. 8,9/в ■ wA ' 2Р ' Si
М.дод.
= 8,9 • 0,12 • 3 • 4 • 3,14 = 40 г.
Вага міді генераторної обмотки:
ттеи = 8,9/в • пг ■ • 2р ■ 5МГ = 8,9 • 0,29 • 2 • 8 • 4 • 2,83 = 467,5 г.
Вага міді обмотки збудження: тзб = 8,9/в • пк • • 2р ■ ^мзб = 8,9 • 0,27 • 3 • 25 • 4 • 0,636 = 458,5г.
Сумарна вага мідного проводу: От=1749,5 г.
ВИСНОВКИ
В стартер-генераторі з неявнополюсною конструкцією статора кидок струму при запуску зменшується з 1166 А до 779 А (на 33 %), електрична потужність, споживана від акумулятора в мить пуску, зменшується на 3273 Вт (17 %), втрати в обмотках в номінальному генераторному режимі зменшуються на 7,43 %, із збільшенням навантаження ця різниця зростає за рахунок зменшення втрат в обмотці збудження.
Довжина магнітопроводу зменшується на 14 %, загальна вага мідного проводу - на 8 %, вага мідного проводу на обмотку додаткових полюсів зменшується в 5 разів порівняно з явнополюсною конструкцією.
Ще одна важлива перевага - спрощення виготовлення статорних обмоток завдяки відсутності компенсаційної обмотки в полюсових наконечниках.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Лущик В.Д. Електричні машини постійного струму з новою системою електромагнітного збудження / В.Д Лущик // Електротехніка і електромеханіка. - 2008. - № 2. - С. 39-41.
2. Лущик В.Д. Стартер-генератор постійного струму з нея-внополюсним статором для тепловозів / В.Д. Лущик, А.Ю. Варванський // Електротехніка і електромеханіка. - 2009. -№ 6. - С. 21-24.
3. Пат. 89824 Україна, МПК9 Електричний двигун стартера з електромагнітним збудженням / В.Д. Лущик (Україна); заявник та патентовласник В.Д. Лущик (Україна). - №а200713870; за-явл. 11.12.2007 ; опубл. 10.03.2010. Бюл. № 5. - 2 с.
4. Лущик В.Д. Електричний двигун постійного струму з неяв-нополюсним статором для стартерів легкових автомобілів / В.Д. Лущик // Материалы международной научно-технической конференции. - Севастополь: СевНГУ, - 2010. - C. 22-25.
5. Vyacheslav D. Lushchyk DC electrical machines with nonsalient pole stator and asymmetrical compensa-ting winding / V.D. Lushchyk // LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH
& Co. - Saarbrücken: Germany. - 2012 j. - 92 p.
6. Лущик В.Д. Двигун стартера вантажного автомобіля з нея-внополюсним статором / В.Д. Лущик, А.Ю. Варванський // Електротехніка і електромеханіка. - 2012. - № 5. - С. 27-31.
Bibliography (transliterated): 1. Luschik V.D. Elektrichni mashini postijnogo strumu z novoyu sistemoyu elektromagnitnogo zbudzhennya / V.D. Luschik // Elektrotehnika і elektromehanika. - 2008. - № 2. - S. 39-41. 2. Luschik V.D. Starter-generator postijnogo strumu z neyavnopolyusnim statorom dlya teplovoziv / V.D. Luschik, A.Yu. Varvans'kij // Elektrotehnika і elektromehanika. - 2009. - № 6. - S. 2124. 3. Pat. 89824 Ukrai'na, MPK9 Elektrichnij dvigun startera z elektromagnitnim zbudzhennyam / V.D. Luschik (Ukrai'na); zayavnik ta patentovlasnik V.D. Luschik (Ukrai'na). - №a200713870; zayavl. 11.12.2007 ; opubl. 10.03.2010. Byul. № 5. - 2 s. 4. Luschik V.D. Elektrichnij dvigun postijnogo strumu z neyavnopolyusnim statorom dlya starteriv legkovih avtomobiliv / V.D. Luschik // Materialy mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii. - Sevastopol': SevNTU, - 2010. - S. 22-25. 5. Vyacheslav D. Lushchyk DC electrical machines with non-salient pole stator and asymmetrical compensa-ting winding / V.D. Lushchyk // LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. - Saarbrucken: Germany. - 2012 j. - 92 r. 6. Luschik V.D. Dvigun startera vantazhnogo avtomobilya z neyavnopolyusnim statorom / V.D. Luschik, A.Yu. Varvans'kij // Elektrotehnika і elektromehanika. - 2012. - № 5. - S. 27-31.
Надійшла 24.05.2013
ЛущикВ’ячеславДанилович, д.т.н., проф.
Донбаський державний технічний університет кафедра електричних машин та апаратів,
94204, Алчевськ, пр. Леніна, 16,
тел.: (099) 7654495, e-mail:[email protected]
Варванський Артем Юрійович ПАТ "Електромашина"
61016, Харків, вул. Муранова, 106
тел. (050) 2303649, e-mail: [email protected]
Lushchyk V.D., VarvanskyA.Y.
A starter-generator for helicopters.
Comparative electromagnetic calculations of a commercial starter-generator and a nonsalient-pole-stator starter-generator are made. The nonsalient-pole-stator starter-generator magnetic fields are shown in start-up and generator rated conditions. The electromagnetic calculation technique is verified and confirmed with experimentally investigated nonsalient-pole-stator machines of other types.
Key words - starter motor magnetic circuits, nonsalient-pole stator, asymmetrical compensation winding, comparative analysis.
