Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 4.

Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 4. С. 441-448. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-4-441-448 массогабаритных параметрах дает возможность исследовать эффективность и надежность системы генерации электроэнергии в составе ветровой электростанции. Материалы и методы Синхронный генератор с магнитным редуктором, изображенный на рис. 1, состоит из нескольких основных компонентов: статор, тихоходный и быстроходный ротор. Статор состоит из кольцевого магнитопровода с закрепленными на внутренней поверхности радиально намагниченными постоянными магнитами. Быстроходный ротор также является кольцевым магнитопроводом с закрепленными на внешней поверхности радиально намагниченными постоянными магнитами. Тихоходный ротор состоит из сегментов, выполненных из магнитомягкого материала. В работе рассмотрены две конструкции генератора со встроенным трансформатором момента - с двумя воздушными зазорами (рис. 1, а) и с тремя воздушными зазорами (рис. 1, б). Рис. 1. Синхронный генератор со встроенным трансформатором момента: а - конструкция синхронной машины с двумя воздушными зазорами, б - конструкция синхронной машины с тремя воздушными зазорами: 1 - постоянные магниты, 2 - электротехническая сталь, 3 - обмотка, a - быстроходный ротор, b - тихоходный ротор, c - статор Fig. 1. Synchronous generator with an integrated torque transformer: a - design of a synchronous machine with two air gaps, б - design of a synchronous machine with three air gaps: 1 - permanent magnets, 2 - electrical steel, 3 - winding, a - high-speed rotor, b - low-speed rotor, c - stator Принцип работы синхронного генератора со встроенным трансформатором момента связан с модуляцией магнитного поля в воздушных зазорах между роторами и статором. Наличие магнитомягких вставок (модулятора) изменяет гармонический состав магнитного поля, вызываемого постоянными магнитами, что создает условия для устойчивого взаимодействия роторов. Магнитное колесо с меньшим количеством постоянных магнитов (ПМ) является быстроходным ротором, а колесо, модулирующее магнитное поле, является тихоходным ротором, к которому подключается ветроколесо. Неподвижная часть машины, на которой располагаются обмотки, называется статором. Этот процесс взаимодействия делает генератор синхронным, и соотношение частот вращения магнитного поля статора и быстроходного ротора обратно пропорционально числу пар полюсов на них. Количество магнитомягких вставок тихоходного ротора определяется по формуле Пг = Ps + Pr, (1) где p s - число пар полюсов ПМ статора, p r - число пар полюсов ПМ быстроходного ротора, nr - количество сегментов тихоходного ротора. Для сравнения конструкций генераторов были приняты одинаковые габаритные параметры магнитной системы: внешний диаметр электрических машин составляет 1 м, длина генератора - 1,5 м, ширина воздушных зазоров - 1 мм, количество пар полюсов ПМ быстроходного ротора - 5 и статора - 46, количество магнитомягких вставок тихоходного ротора составляет 51 сегмент, плотность тока в обмотке - 6 А/мм2. Постоянные магниты статора и роторов намагничены радиально. Основные отличия синхронных генераторов заключаются в количестве воздушных зазоров и в расположении обмоток статора. Трансформатор момента создан на основе коаксиальной магнитной передачи. 443