Введение к работе
Актуальность работы.
Практически на всех транспортных средствах используются автономные источники питания. Основные требования к таким источникам — малый вес и низкое энергопотребление. Этим требованиям в основном удовлетворяют электрические генераторы с возбуждением от постоянных магнитов
Для электрических генераторов с постоянными магнитами характерным является многообразие и специфичность конструкций, многообразие характеристик, что объясняется специальными условиями применения. Их широкое распространение обусловлено относительной простотой конструкции, низкой себестоимостью, достаточно высокой надежностью и малым потреблением энергии на управление.
Применяется большое количество генераторов, отличающихся друг от друга не только конструкцией и типом магнитных систем, но и принципом действия и в связи с широким использованием высококоэрцитивных магнитов на базе редкоземельных элементов, изменились методы расчета, при этом широко применяется вычислительная техника. Но электромагнитные процессы в магнитопроводах якоря магнитоэлектрических преобразователей с различной толщиной пластин мало исследованы, не исследовано их влияние на выходные характеристики синхронных генераторов с постоянными магнитами. Поэтому исследование вихревых токов в магнитопроводах якоря с различной толщиной пластин и определение выходных характеристик син-
хронного генератора с постоянными магнитами (СГПМ) 1 ГхЧЗХГМдГЦЩДНСЛВИлИ
г&ш
является весьма актуальной задачей. I
Целью диссертационной работы является разработка новых технических решений для снижения скорости начала искрообразования систем зажигания, питающихся от магнитоэлектрических генераторов, работающих в широком диапазоне скоростей, а также исследование влияния геометрии, электрических и магнитных свойств материала сердечника на их выходные
характеристики с учетом вихревых токов и разработка инженерной методики их расчета.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Разработать новые технические решения для снижения скорости начала искрообразования систем зажигания, питающихся от магнитоэлектрических кнераторов, работающих в широком диапазоне скоростей и их математические модели с учетом влияния геометрии и свойств магнитопро-вода якоря.
-
Исследовать влияние геометрии, электрических и магнитных свойств материала магнитопровода якоря на выходные характеристики синхронного генератора с постоянными магнитами (СГПМ) с учетом вихревых токов.
-
Изготовить опытные образцы, провести экспериментальные исследования генераторов с постоянными магнитами.
-
Разработать инженерную методику расчета СГПМ.
Методы исследований. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы аналитические методы исследования магнитного поля, методы теории дифференциального и интегрального исчисления, моделирование на ПЭВМ с использованием математического пакета MathCAD, обработка экспериментальных данных - пакета электронных таблиц Microsoft Excel 2002.
Основные теоретические положения и выводы подтверждены резуль-татами-экспериментальных исследований в лабораторных условиях на этапах разработки, изготовления и испытания опытных образцов. Исследования проводились на кафедре «Электромеханика» УГАТУ, ФГУП «УАПО».
Научная новизна работы заключается в предложении и реализации новых технических решений для снижения скорости начала искрообразова-ния систем зажигания, питающихся от магнитоэлектрических генераторов; математической модели и инженерной методике расчета СГПМ с различной толщиной пластин магнитопровода якоря.
Практическая ценность заключается в следующем:
-
Снижена скорость начала искрообразования системы зажигания БСЗ-3.
-
Разработана инженерная методика расчета СГПМ с различной толщиной пластин магнитопровода якоря.
-
Разработан, изготовлен и испытан генератор с постоянными магнитами для транспортных средств.
Практическая ценность результатов работы подтверждается актами внедрения результатов в учебный процесс кафедры электромеханики Уфимского государственного авиационного технического университета и практического использования предприятием ФГУП «УАПО».
Реализация результатов работы. Материалы и результаты диссертационной работы используются предприятием ФГУП «УАПО» при проектировании и изготовлении систем зажигания.
Полученные в ходе исследований теоретические результаты используются в учебном процессе при изучении курса «Инженерное проектирование и САПР электромеханических преобразователей энергии», а также в курсовом и дипломном проектировании УГАТУ.
На защиту выносятся:
-
Математическая модель электромагнитных процессов и результаты исследований влияния вихревых токов, геометрии и свойств материала магнитопровода якоря на характеристики генератора.
-
Новые технические решения, позволяющие снизить скорость начала искрообразования систем зажигания, питающихся от магнитоэлектрических генераторов.
-
Опытные образцы и экспериментальные исследования генераторов с постоянными магнитами.
-
Инженерная методика расчета СГПМ.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2002, Международной молодежной научной конференции «XXIX Гагаринские чтения», Москва, 2003, «Электротехнические комплексы и системы», Уфа, 2001, «Электромеханика, электротехнические комплексы и системы», Уфа, 2002, «Энергоэффективная экономика. Автоматизированные системы учета энергоносителей. Проблемы, задачи, перспективы научно-технического развития. Опыт внедрения в РБ», Уфа, 2003, «Электромеханика, электротехнические комплексы и системы», Уфа, 2003, Международная молодежная научно-техническая конференция «Интеллектуальные системы управления и обработки информации», Уфа, 2001.
Публикации. Список публикаций по теме диссертации включает 11 наименований, в том числе 4 статьи, 6 материала докладов на Всероссийских и международных конференциях и на конференциях с участием зарубежных специалистов. Один патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников состоящего из 112 наименований и приложения. Основная часть диссертации содержит 140 страницы основного текста, приложение 19 страниц и включает в себя 64 рисунка.
