Выбор магнитных и ферромагнитных материалов для высокоскоростных мини-турбогенераторов

Виктор Николаевич Антипов, Андрей Дмитриевич Грозов, Анна Владимировна Иванова, Viktor N. ANTIPOV, Andrei D. GROZOV, Anna V. IVANOVA

Аннотация


Представлены результаты исследования параметров высокоскоростных мини-турбогенерато­ров в зависимости от характеристик применяемых материалов — высококоэрцитивных магнитов и ферромагнитных материалов сердечника статора. Численным экспериментом установлено, что объем магнитов вызывает заметное изменение потерь в меди и стали, КПД и общей массы генера­тора; за счет выбора характеристик электротехнической стали достигается снижение потерь на 50%. Преимущества 4-полюсной конструкции мини-турбогенератора реализуются только при применении аморфного или нанокристаллического сплава, что позволяет вдвое снизить массу ма­шины и увеличить КПД на 2%. Предложена методика оценки параметров мини-турбогенераторов по характеристикам выбранных материалов, основанная на поиске оптимального решения задачи линейного программирования. Коэффициенты при переменных целевых функций установлены чис­ленным экспериментом. Погрешность оценки по предложенной методике не превышает 2%. Ме­тодика применима к размерному ряду мини-турбогенераторов.

Ключевые слова


высокоскоростной мини-турбогенератор; выбор магнитных материалов; линейное программирование; постоянный магнит; электротехническая сталь

Полный текст:

PDF

Литература


Данилевич Я.Б., Антипов В.Н., Кручинина И.Ю., Хозиков Ю.Ф. Турбогенераторы малой мощности для децентрализованных систем энергообеспечения. – Санкт-Петербург: Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН, 2009, 102 c.

Ледовский А.Н. Электрические машины с высокоэффектив­ными постоянными магнитами. — М.: Энергоатомиздат, 1985, 168 с.

Danilevich J.B., Kruchinina I.Yu., Antipov V.N., Khozikov Yu.Ph., Ivanova A.V. Some Problems of the High-Speed Permanent Magnet Miniturbogenerators Development. — Proc. of the XVIII Intern. Conf. on Electrical Machines. Paper ID 942. IEEE Catalog Number: CFP0890B-CDR. ISBN: 978-1-4244-1736-0. Vilamoura (Portugal), 2008.

Антипов В.Н., Кручинина И.Ю. Проблемные вопросы создания высокоскоростных микротурбогенераторов и пути их решения. — Информационно-управляющие системы, 2012, № 4, с. 25-34.

Геча В.Я., Захаренко А.Б. Новые технические решения для создания высокооборотного энергоэффективного электро­агрегата. — Вопросы электромеханики, 2012, т. 130, с. 3-6.

Данилевич Я.Б., Антипов В.Н., Кручинина И.Ю. Перспек­тивные электромеханические преобразователи энергии на ос­нове новых материалов и покрытий. — Электротехника, 2010, № 9, с. 2—9.

Рассохин В.А., Забелин Н.А., Матвеев Ю.В. Основные направления развития микротурбинных технологий в России и за рубежом. — Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2011, № 4. с. 41—51.

Gieras J.F., Jonsson U. Design of a High-Speed Magnet Brushless Generator for Microturbines. — Electromotion, 2005, vol. 12, No. 2—3. рр. 86—91.

Danilevich J.B., Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Khozikov Yu.Ph., Ivanova A.V. Prospective Permanent Magnet Turbogenerator

Иванова А.В., Антипов В.Н. Влияние характеристик пер­спективных высококоэрцитивных магнитов на параметры син­хронных машин нетрадиционной энергетики. — Сборник мате­риалов научной конференции «Неорганическая химия — фунда­ментальная основа в материаловедении керамических, стеклооб­разных и композиционных материалов», 2016, с. 74—77.

http://redmagnit.com/61.html

http://china-magnets.ru.bossgoo.com/

ГОСТ Р 52956-2008. Материалы магнитотвердые спе­ченные на основе сплава неодим-железо-бор. Классификация. Основные параметры. — М.: Стандартинформ, 2008, 12 с.

ГОСТ 21559-76. Материалы магнитотвердые спеченные. Марки, технические требования и методы контроля. — М.: Изд-во стандартов, 1977, 43 с.

Банди Б. Основы линейного программирования. — М.: Радио и связь, 1989, 176 с.

Алексеева Е.В. Построение математических моделей це­лочисленного линейного программирования. Примеры и зада­чи: Учебное пос. — Новосибирск: Новосибирский государст­венный университет, 2012, 131 с.

Антипов В.Н., Кручинина И.Ю., Грозов А.Д., Иванова А.В. Закономерности изменения параметров размерного ряда мини-турбогенераторов для малоразмерных газотурбинных ус­тановок. — Электричество, 2013, № 12, с. 51—56.

ГОСТ 21427.2-83. Сталь электротехническая холоднока­таная изотропная тонколистовая. Технические условия. — М.: Стандартинформ, 1984, 10 с.

ТУ 14-1-4657-89. Сталь электротехническая холоднока­таная изотропная тонколистовая марок 2420, 2421 толщиной 0,18 мм. — М.: Стандартинформ, 1989, 5 с.

Стародубцев Ю.Н., Белозеров В.Я. Магнитные свойства аморфных и нанокристаллических сплавов. — Екатеринбург: Изд. Уральского университета, 2002, 384 с.

ТУ 1261-030-12287107-2007. Магнитопроводы ленточ­ные кольцевые ГАММАМЕТ 440В.

Danilevich Ya.B., Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Khozikov Yu.F. Turbogeneratory maloi moshchnosti dlya detsentralizovannykh sistem energoobespecheniya (Small-capacity turbine generators for decentralized power supply systems). St. Petersburg: Institute of Silicate Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 2009, 102 p.

Ledovskii A.N. Elektricheskiye mashiny s vysokoeffektivnymi postoyannymi magnitami (Electrical machines with high-effective permanent magnets). Moscow, Energoatomizdat, 1985, 168 p.

Danilevich J.B., Kruchinina I.Yu., Antipov V.N., Khozikov Y.Ph., A.V. Ivanova. Some Problems of the High-Speed Permanent Magnet Miniturbogenerators Development. — Proc. of the XVIII Intern. Conf. on Electrical Machines. Paper ID 942. IEEE Catalog Number: CFP0890B-CDR. ISBN: 978-1-4244-1736-0. Vilamoura (Portugal), 2008.

Antipov V.N., Kruchinina I.Yu. Informatsionno- upravlyayushchiye sistemy — in Russ. (Information management systems), 2012, No.4, pp. 25-34.

Gecha V.Ya., Zakharenko A.B. Voprosy elektromekhaniki — in Russ. (Electromechanic questions), 2012, vol. 130, pp. 3—6.

Danilevich Ya.B., Antipov V.N., Kruchinina I.Yu. Elektrotekhnika — in Russ. (Power Engineering), 2010, No. 9, pp. 2—9.

Rassokhin V.A., Zabelin N.A., Matveyev Yu.V. Nauchno-tekhnicheskiye vedomosti SPbGPU — in Russ. (Scientifical and technical gazette of the St. Petersburg State Polytechnical University, 2011, No. 4. pp. 41—51.

Gieras J.F., Jonsson U. Design of a High-Speed Magnet Brushless Generator for Microturbines. — Electromotion, 2005, vol. 12. No. 2—3. рр. 86—91.

Danilevich J.B., Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Khozikov Yu.Ph., Ivanova A.V. Prospective Permanent Magnet Turbogenerator Design for Local Power Engineering. — Proc. of the XIX Intern. Conf. on Electrical Machines (ICEM-2010), Paper No. 003603. Rome (Italy), Sept. 2010.

Ivanova A.V., Antipov V.N. Sbornik materialov nauchnoi conf. «Neorganicheskaya khimiya — fundamentalnaya osnova v materialovedenii keramicheskikh, stekloobraznykh i kompozitsionnykh materialov» (Inorganic chemistry — a Fundamental Basis of the Science of Ceramic, Glass-like and Composite Materials.), 2016. pp. 74-77.

http://redmagnit.com/61.html.

http://china-magnets.ru.bossgoo.com/.

GOST R 52956-2008. Materialy magnitotverdye spechennye na osnove splava neodim-zhelezo-bor. Klassifikatsiya. Osnovnye parametry (Sintered Hard-Magnetic Materials on the Basis of Neodymium-Iron-Boron Alloy. Classification. Basic Principles.), 2008, 12 p.

GOST 21559-76. Materialy magnitotverdye spechennye. Marki, tekhnicheskiye trebovaniya i metody kontrolya (Sintered Hard-Magnetic Materials. Types, Technical Requirements and Examination Methods.), 1977, 43 p.

Bandi B. Osnovy lineinogo programirovaniya (Fundamentals of linear programming). Moscow, Publ. «Radio i svyaz», 1989, 176 p.

Alekseyeva E.V. Postroyeniye matematicheskikh modelei tselochislennogo lineinogo programmirovaniya. Primery i zadachi (Construction of mathematical models of integer linear programming. Examples and tasks). Novosibirsk, Novosibirsk State University, 2012, 131 p.

Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Grozov A.D., Ivanova A.V. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2013, No. 12, pp. 51—56.

GOST 21427.2-83. Stal' elektrotekhnicheskaya kholodnokatanaya izotropnaya tonkolistovaya. Tekhnicheskiye usloviya (Cold-Rolled Thin-Sheet Isotropic Electrical Steel. Specifications.), 1984, 10 p.

TU 14-1-4657-89. Stal' elektrotekhnicheskaya kholodnokatanaya izotropnaya tonkolistovaya marok 2420, 2421 tolshchinoi 0,18 mm (Cold-Rolled 0.18-mm Thick Thin-Sheet Isotropic Electrical Steel of Grades 2420 and 2421.), 1989, 5 p.

Starodubtsev Yu.N., Belozerov V.Ya. Magnitniye svoistva amorfnykh i nanokristallicheskikh splavov (Magnetic Properties of Amorphous and Nanocrystalline Alloys.), 2002, 384 p.

TU 1261-030-12287107-2007. Magnitoprovody lentochnye kol'tsevye GAMMAMET 440 В. (GAMMAMET 330 B Tape Ring-Type Magnetic Cores.)




DOI: http://dx.doi.org/10.24160/0013-5380-2017-7-38-46

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share