Разработка уточненных электромагнитных моделей электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами

Анализ научных работ, посвященных математическому описанию электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами, показал, что предлагаемые математические модели такого типа генераторов основываются на теории магнитных цепей (упрощенном представлении о магнитной системе и магнитном поле в виде магнитной цепи с соответствующими проводимостями). Однако в отличие от традиционных электрических машин вращательного типа электрические генераторы возвратно-поступательного движения обладают рядом особенностей, опущение которых при моделировании увеличивает затраты на их создание за счет продолжительности проектирования и экспериментальной доработки. Поэтому на начальных этапах электромагнитного расчета и решения задач оптимизации требуется применение адекватных математических моделей. С этой целью может использоваться моделирование на основе теории поля, однако основным его недостатком является сложность применения для решения задач оптимизации. Для повышения точности расчетов параметров электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами предлагается использовать в математических моделях на основе теории магнитных цепей уточняющие коэффициенты рассеяния и выпучивания магнитного потока. Авторами разработаны уточненные электромагнитные модели указанных генераторов, позволяющие вычислить основные параметры на начальных этапах электромагнитного расчета и решения задач оптимизации с высокой степенью соответствия. Отличительной особенностью уточненных электромагнитных моделей генераторов является учет зависимости коэффициентов рассеяния и выпучивания магнитного потока от координаты подвижной части и площади поперечного сечения магнитопровода.  

1. Хитерер, М. Я. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения / М. Я. Хитерер, И. Е. Овчинников. СПб.: Корона принт, 2013. 368 с.

2. Саттаров, P. P. Исследование установившегося режима синхронного генератора возвратно-поступательного движения / P. P. Саттаров, Н. Л. Бабикова, Е. А. Полихач // Вестн. Уфим. гос. авиац. техн. ун-та. 2007. Т. 9, № 6. С. 194–199.

3. Сергеенкова, Е. В. Синхронная электрическая машина возвратно-поступательного движения (генератор) / Е. В. Сергеенкова. М., 2011. 118 л.

4. Тарашев, С. А. Вентильный линейный генератор для систем электропитания автономных объектов / С. А. Тарашев. Самара, 2011. 129 л.

5. Темнов, Э. С. Разработка теоретических основ расчета и конструирования малоразмерных двигатель-генераторных установок как единой динамической системы / Э. С. Темнов. Тула, 2005. 134 л.

6. Бабикова, Н. Л. Генератор возвратно-поступательного движения в автономной системе электроснабжения маломощных потребителей / Н. Л. Бабикова. Уфа, 2009. 147 л.

7. Синицин, А. П. Совершенствование линейных генераторов с постоянными магнитами для автономных объектов / А. П. Синицин. Самара, 2013. 124 л.

8. Менжинский, А. Б. Математическая модель генератора комбинированной конструкции возвратно-поступательного типа / А. Б. Менжинский, А. Н. Малашин, Ю. Г. Коваль // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та им. П. О. Сухого. 2018. № 2. С. 74–85.

9. Менжинский, А. Б. Экспериментальная проверка адекватности математической модели возвратно-поступательного электрического генератора с электромагнитным возбуждением / А. Б. Менжинский, А. Н. Малашин, Ю. В. Суходолов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 2. С. 168–176. https://doi.org/ 10.21122/1029-7448-2019-62-2-168-176.

10. Вольдек, А. И. Электрические машины / А. И. Вольдек. 3-е изд., перераб. Л.: Энергия, 1978. 832 с.

11. Балагуров, В. А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока / В. А. Балагуров. М.: Высш. шк., 1982. 272 с.

12. Балагуров, В. А. Электрические генераторы с постоянными магнитами / В. А. Балагуров, Ф. Ф. Галтеев. М.: Энергоатомиздат, 1988. 280 с.

13. Буль, Б. К. Основы теории и расчета магнитных цепей / Б. К. Буль. М.; Л.: Энергия, 1964. 464 с.

14. Иванов-Смоленский, А. В. Электрические машины / А. В. Иванов-Смоленский. М.: Энергия, 1980. 928 с.

15. Менжинский, А. Б. Разработка и анализ математических моделей генераторов линейного и возвратно-поступательного типов с электромагнитным возбуждением / А. Б. Менжинский, А. Н. Малашин, Ю. В. Суходолов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 2. С. 118–128. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-2-118-128.

16. Теория электрических аппаратов / Г. Н. Александров [и др.]; под ред. Г. Н. Александрова. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Изд-во С.-Петерб. политехн. ун-та, 2000. 540 с.

17. Основы теории электрических аппаратов / И. С. Таев [и др.]; под ред. И. С. Таева. М.: Высш. шк., 1987. 351 с.

18. Лобов, К. Ф. Линейный электромагнитный привод малых перемещений / К. Ф. Лобов. Л., 1987. 200 л.

19. Экспериментальное исследование макета электромеханического преобразователя энергии возвратно-поступательного типа с продольным нелинейным изменением магнитного потока / А. Б. Менжинский [и др.] // Энергоэффективность. 2020. № 1. С. 24–29.

20. Менжинский, А. Б. Универсальная методика электромагнитного расчета возвратно-поступательных электрических генераторов с поперечным и продольным нелинейным изменением магнитного потока / А. Б. Менжинский, А. Н. Малашин, Ю. Г. Коваль // Изобретатель. 2019. № 5–6. С. 38–48.

21. Исследование электромагнитных процессов в возвратно-поступательных электрических генераторах с продольным и комбинированным нелинейным изменением магнитного потока / А. Б. Менжинский [и др.] // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та им. П. О. Сухого. 2019. № 4. С. 45–59.