Оценка систем охлаждения высокоскоростных мини-турбогенераторов

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

Аннотация


Представлены результаты сравнительного исследования систем охлаждения, применяемых для высокоскоростных мини-турбогенераторов. Показано, что допустимый тепловой режим может быть обеспечен как при жидкостном охлаждении статора и газовом охлаждении ротора, так и при полностью газовом охлаждении машины различными видами хладагентов. Однако наиболее экономичным является применение жидкостного охлаждения статора и газового охлаждения ротора. При газовом охлаждении ротора от параметров охлаждающего газа зависит не только коэффициент теплоотдачи, но и потери при трении ротора об охлаждающую среду. Превышение температуры поверхности ротора над температурой входящего газа является сложной функцией параметров газа, поэтому выбор охлаждающего газа не является однозначной задачей. Для выбора газового хладоагента сформулирована и решена задача линейного программирования с превышением температуры поверхности ротора в качестве целевой функции.

Ключевые слова


высокоскоростной мини-турбогенератор; газовое охлаждение; жидкостное охлаждение; линейное программирование

Полный текст:

PDF

Литература


Данилевич Я.Б., Антипов В.Н., Кручинина И.Ю., Xозиков Ю.Ф. Турбогенераторы малой мощности для децентрализованных систем энергообеспечения. – С.Петербург: Наука, 2009,102 с.

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

Ситин Д.А. Магнитные системы синхронных электрических машин с редкоземельными постоянными магнитами повышенной частоты вращения: Автореф. дис. …канд. техн. наук. Московский авиационный институт, 2009, 24 с.

Nagorny A., Dravid N.V., Jansen R.H., Kenny B.H. Design Aspects of a High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor/Generator for Flywheel Application. – Proc. of Int. Conf. on Electric Machines and Drives, 2005, рp. 635–641.

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

Bianchi N., Bolognani S. Design Criteria for High-Efficiency SPM Synchronous Motors. – IEEE Trans. Energy Convers, 2006, vol. 21, No. 2, pp. 396–404.

Данилевич Я.Б., Антипов В.Н., Кручинина И.Ю., Хозиков Ю.Ф. Микротурбогенераторы повышенной мощности: возможности и перспективы. – Альтернативная энергетика и экология, 2008, № 1, c. 149–151.

Rilla M., Pyrhönen J., Niemelä M., Pekola J. Design of a 60 kW, 9000 rpm non-salient pole PM-machine. – Proc. of XVIII Intern. Conf. on Electrical Machines (ICEM-2008), 2008, pp. 116–119.

Danilevich J.B., Kruchinina I.Yu., Antipov V.N., Khozikov Yu.F., Ivanova A.V. Some Problems of the High-Speed Permanent Magnet Miniturbogenerators Development. – Proc. of XVIII Intern. Conf. on Electrical Machines (ICEM-2008), Vilamoura (Portugal), 2008, pp. 276–279.

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

Kruchinina Yu., Antipov V.N., Moskovskaja V.V., Khozikov Y.Ph., Ivanova A.V. The miniturbogenerator prototype: design and testing. – Proc. of the XIX Intern. Conf. on Electrical Machines (ICEM-2010), Rome (Italy), 2010, paper No. 005975.

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

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.

Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. – М.: Высшая школа, 2001, 430 с.

Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах.– М.: Высшая школа, 1989, 239 с.

Yamada Y. Torque resistance of a flow between rotating co-axial cylinders having axial flow. – The Japan society of mechanical engineering, 1962, vol. 5, No. 20, pp. 634–642.

Luomi J., Zwyssig C., Looser A., W. Kolar J. Effeciency Optimization of a 100-W 500000-r/min Permanent-Magnet Machine Including Air-Friction Losses. – IEEE Trans. on Ind. Applications, 2009, vol. 45, No. 4, pp. 1368–1377.

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, Publ. «Nauka», 2009, 102 p.

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

Sitin D.A. Magnitnye sistemy sinkhronnykh elektricheskikh mashin s redkozemel’nymi postoyannymi magnitami povyshennoi chastoty vrashcheniya: Avtoref. diss.… kand. tekhn. nauk (Magnetic Systems of High-Speed Synchronous Electrical Machines with Rare-Earth Permanent Magnets). Diss. for the degree of Cand. Sci. (Eng.). Moscow aviation institute, 2009, 24 p.

Nagorny A., Dravid N.V., Jansen R.H., Kenny B.H. Design Aspects of a High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor/Generator for Flywheel Application. – Proc. of Int. Conf. on Electric Machines and Drives, 2005, рp. 635–641.

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

Bianchi N., Bolognani S. Design Criteria for High-Efficiency SPM Synchronous Motors. – IEEE Trans. Energy Convers, 2006, vol. 21, No. 2, pp. 396–404. 7. Danilevich Ya.B., Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Khozikov Yu.F. Al’ternativnaya energetika i ekologiya – in Russ. (Alternative Energy and Ecology), 2008, No. 1, pp. 149–151.

Rilla M., Pyrhönen J., Niemelä M., Pekola J. Design of a 60 kW, 9000 rpm non-salient pole PM-machine. – Proc. of XVIII Intern. Conf. on Electrical Machines (ICEM-2008), 2008, pp. 116–119.

Danilevich J.B., Kruchinina I.Yu., Antipov V.N., Khozikov Yu.F., Ivanova A.V. Some Problems of the High-Speed Permanent Magnet Miniturbogenerators Development. – Proc. of XVIII Intern. Conf. on Electrical Machines (ICEM-2008), Vilamoura (Portugal), 2008, pp. 276–279.

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

Kruchinina Yu., Antipov V.N., Moskovskaja V.V., Khozikov Y.Ph., Ivanova A.V. The miniturbogenerator prototype: design and testing. – Proc. of the XIX Intern. Conf. on Electrical Machines (ICEM-2010), Rome (Italy), 2010, paper No. 005975.

Gecha V.Ya., Zakharenko A.B. Voprosy elektromekhaniki – in Russ. (Electromechanics Issues). Moscow, VNIIEM, 2012, vol. 130, pp. 3–6.

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.

Gol’dberg O.D., Gurin Ya.S., Sviridenko I.S. Proyektirovaniye elektricheskikh mashin (The design of the electrical machines). Moscow, Publ. «Vysshaya shkola», 2001, 430 p.

Sipailov G.A., Sannikov D.I., Zhadan V.A. Teplovye, gidravlicheskiye i aеrodinamicheskiye raschety v elektricheskikh mashinakh (Thermal, Hydraulic and Aerodynamic Calculations in Electrical Machines). Moscow, Publ. «Vysshaya shkola», 1989, 239 p.

Yamada Y. Torque resistance of a flow between rotating co-axial cylinders having axial flow. – The Japan society of mechanical engineering, 1962, vol. 5, No. 20, pp. 634–642.

Luomi J., Zwyssig C., Looser A., W. Kolar J. Effeciency Optimization of a 100-W 500000-r/min Permanent-Magnet Machine Including Air-Friction Losses. – IEEE Trans. on Ind. Applications, 2009, vol. 45, No. 4, pp. 1368–1377.




DOI: http://dx.doi.org/10.24160/0013-5380-2017-6-36-42

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share