Магнитоэлектрический бесконтактный генератор с импульсным регулятором напряжения

Таблица № 6.

Магниты из РЗМ рассчитаны для работы при температурах от -70 до +150°С, имеют достаточно низкий температурный коэффициент при Вr, примерно 0.03- 0.05%/°С в диапазоне температур 20-200°С. В таблице № 6 даны характеристики существующих РЗМ.

Несмотря на высокие магнитные показатели, использование РЗМ магнитов пока затруднено по причине того, что, например, стоимость SmCo5 достигает нескольких миллионов рублей за килограмм.

Для стандартного генератора Г273 в целях удешевления и унификации целесообразно выбрать магниты типа ЮНДК, так как они обладают удовлетворительными, для нашего варианта характеристиками и могут создать необходимый для самовозбуждения магнитный поток. Выберем, исходя из вышеописанных данных, постоянный магнит типа ЮНДК35Т5АА (см.Таблицу № 5 и Рис 18). Этот магнит изготовлен методом порошковой технологии. Буквы АА означают, что материал монокристаллической структуры. Эти сплавы обладают хорошими магнитными свойствами, эффективно работают при температурах до 600°С и относительно недороги.

2.1.4 Определение частот вращения ротора генератора и передаточного числа привода от двигателя к генератору

Инженерный расчет генератора, сводится к перерасчету передаточного отношения привода генератора от коленчатого вала двигателя. Э.д.с фазы будем считать по формуле е=l·Vотн·Вd . Воспользуемся рядом упрощений и допущений /19/. Вектор магнитной индукции Вd перпендикулярен вектору относительной скорости движения Vотн. Магнитная индукция в зазоре равна индукции постоянного магнита Вd=Вм, так как считаем что воздушные зазоры пренебрежимо малы и линии индукции не имеют выпячиваний в воздушном зазоре ( т.е. параллельны друг другу). Тогда можно записать что:

U=l·Vотн·Вм (1)

Для перерасчета считаем, что l·Vотн=const для определенной частоты вращения. При пересчете будем опираться на технические данные ГУ Г273 и его ТСХ /20/ (Рисунок А.1 в приложении А). Также считаем, что у обмотки возбуждения магнитная индукция равна Вм1=1.7 Тл, а у выбранного магнита Вм2=1.05 Тл.

1. Расчет при холостом ходе генератора.

-частота вращения ротора генератора при Iнагр =0 и UГУ =28 В.

- следовательно, так как магнитная индукция в 1.62 раза меньше, то исходя из формулы (1) считаем, что частоту вращения ротора надо поднять с 1050 до 1700 об/мин. Так как при n=1050 об/мин и Вм2=1.05 Тл генератор не выдает необходимого напряжения в 28 Вольт (Напряжение равно только 17 В).

2. При контрольном режиме ТСХ.

при Iнагр =20 и UГУ =28 В

Соотношение Вd и Вм остается прежним 1.62 раза. Из формулы (1) находим, что чтобы обеспечить необходимое напряжение ГУ в 28 Вольт надо поднять частоту вращения генератора до 3564 об/мин.

3. При номинальном режиме работы, когда nномгу = 5000 об/мин при Iнагр =28А и UГУ =28 В, надо поднять частоту вращения ротора до 8100 об/мин.

При максимальной частоте вращения двигателя частота вращения ротора генератора должна составлять не менее 10800 об/мин.

Ввиду того, что частота вращения ротора генератора необходимая для обеспечения заданного напряжения не соответствует частоте вращения коленчатотго вала двигателя, необходимо ставить повышающий редуктор привода генератора. Примерные частоты вращения двигателя находятся в пределах 700 -4500 об/мин, минимальная частота вращения генератора 1700 об/мин.

Необходимо обеспечить токоотдачу на минимальных оборотах то, есть при минимальной частоте вращения двигателя 700 об/мин, надо чтобы генератор имел частоту вращения 1700 об/мин. Следовательно необходимо выбрать передаточное число 1700/700=2.4, (i=2.4)- повышающего редуктора от двигателя к генератору.

Так как вместо обмотки возбуждения на генераторе установлен постоянный магнит магнитный поток невозможно уменьшить при увеличении частоты вращения (Ф=const). Неизбежно повышение напряжения на выходе генератора, причем оно будет увеличиваться пропорционально увеличению частоты вращения ротора генератора. Рассчитаем во сколько раз увеличится напряжение генератора по-формуле

,где nmax и nmin частоты вращения двигателя.

Нам известны nmax =4500 об/мин, nmin =700 об/мин и Umin=28 В , тогда

.

Напряжение генераторной установки изменяется в пределах 28 . 170 Вольт.

2.2 Выбор и обоснование типа регулятора

При заданном широком изменении входных параметров и невозможностью регулирования с помощью обмотки возбуждения целесообразным становится применение регулятора постоянного напряжения с импульсным регулированием. Они находят все более широкое применение в электронной аппаратуре. Это объясняется, в первую очередь, их высокими энергетическими и объемно-массовыми показателями. Коэффициент полезного действия таких источников может достигать 70 .85 % , при этом их удельная мощность составит 120 .250 Вт/дм /23/.

Регулятор постоянного напряжения представляет собой однотактный регулируемый преобразователь с гальванической связью входа и выхода. Он состоит из периодически эамыкаемого электронного ключа и шунтирующего нагрузку диода. За счет изменения соотношения между временем включенного и выключенного состояний ключа достигается регулирование выходного напряжения без потерь мощности. При этом среднее значение выходного напряжения в зависимости от схемы и режима работы может быть больше или меньше входного напряжения.

Преобразователи данного типа, охваченные контуром отрицательной обратной связи, широко применяются как импульсные стабилизаторы постоянного напряжения и тока. В зависимости от построения силовой части преобразователя (стабилизатора) можно подразделить на схемы с последовательным включением: дросселя и регулирующего транзистора; дросселя с параллельным включением транзистора; транзистора с параллельным включением дросселя /23/,/24/.

Для данного дипломного проекта выберем схему регулятора с последовательным включением дросселя и регулирующего транзистора изображенную на Рисунке 20.

 Скачать реферат