Введение
1. Концепция анализа схемных и конструктивных решений бесщеточных генераторов автономных энергетических установок 24
1.1. Классификация бесщеточных электрических генераторов 24
1.2. Особенности применения вентильных БЭГ 41
1.3. Анализ и тенденции развития теории вентильных БЭГ 50
1.4. Выводы по первой главе 64
2. Структурный и параметрический синтез роторов бесщеточных вентильных генераторов с интегрированным возбуждением 66
2.1. Методология выбора и анализа эффективности конструкции ротора генератора с интегрированным возбудителем 67
2.2. Влияние укорочения шага обмотки на эффективность передачи энергии от возбудителя к основному генератору 76
2.3. Анализ электрических схем совмещенных обмоток ротора 87
2.4. Дифференциальное рассеяние короткозамкнутых совмещенных обмоток 93
2.5. Выводы по второй главе 103
3. Магнитное поле и параметры бесщеточных электрических генераторов 105
3.1. Уравнения электромагнитного поля и граничные условия 108
3.2. Численное моделирование магнитного поля 123
3.3. Магнитное поле и параметры генератора с интегрированным возбудителем 131
3.3.1. Геометрическая модель и физические свойства БЭГ с интегрированным возбудителем 137
3.3.2 Холостой ход возбудителя 140
3.3.3 Реакция якоря возбудителя 151
3.3.4. Холостой ход основного генератора 156
3.3.5. Реакция якоря генератора 157
3.3.6. Моделирование нагрузочного режима работы 160
3.4. Магнитное поле и параметры генератора с магнитоэлектрическим возбуждением 162
3.5. Выводы по третьей главе 177
4. Математическое моделирование электромагнитных процессов БЭГ как машинно-вентильной системы 179
4.1. Функциональная математическая модель вентильного БЭГ с интегрированным возбудителем 179
4.2. Динамика БЭГ с интегрированным возбудителем 194
4.3. Математическая модель БЭГ с магнитоэлектрическим возбуждением 201
4.4. Моделирование электромагнитных процессов БЭГ в автономной системе электроснабжения 2 4.4.1. Уравнения m-фазного БЭГ в собственных осях обмоток 209
4.4.2. Моделирование электромагнитных процессов БЭГ с интегрированным возбудителем 211
4.4.3. Моделирование электромагнитных процессов БЭГ с магнитоэлектрическим возбуждением 215
4.5. Аналитические математические модели БЭГ 227
4.6. Выводы по четвертой главе 235
5. Синтез БЭГ с магнитоэлектрическим возбуждением с учетом результатов анализа магнитного поля 237
5.1. Конструктивные модели индукторов бесщеточных синхронных машин 240
5.1.1. Геометрическая модель генератора с встроенными ПМ 241
5.1.2. Геометрическая модель генератора с ротором коллекторного типа 242
5.1.3. Геометрическая модель генератора с поверхностным расположением ПМ 243
5.1.4. Геометрическая модель генератора с явнополюсными ПМ 244
5.2. Моделирование бесщеточных генераторов с применением расчета магнитного поля 246
5.3. Выводы по пятой главе 249
6. Методология синтеза БЭГ и алгоритм ее реализации в расчетно - оптимизационном комплексе 251
6.1. Вопросы оптимального проектирования и расчетные математические модели БЭГ 251
6.1.1. Этапы проектирования 252
6.1.2. Расчетная математическая модель БЭГ с интегрированным возбудителем 253
6.1.3. Потери в стали при наличии разнополюсных магнитных полей в общей магнитной системе 262
6.1.4. Статические критерии качества БЭГ 264
6.2. Алгоритм расчета с использованием математической модели БЭГ 266
6.2.1. Расчетно-оптимизационный комплекс генератора с интегрированным возбудителем 270
6.3. Аппроксимация кривых намагничивания электротехнических сталей 273
6.4. Выводы по шестой главе 282
7. Алгоритм поисковых процессов оптимизации вентильных БЭГ 283
7.1. Математическая постановка задачи оптимального синтеза БЭГ 283
7.2. Классификация процедур решения многоцелевых задач 284
7.3. Анализ и выбор метода оптимизации. Программная реализация оптимального поиска 288
7.4. Параметрическая оптимизация БЭГ. Анализ результатов оптимизационного проектирования 298
7.4.1. Варьируемые параметры и ограничения 298
7.4.2. Реализация Парето-оптимального поиска в пространстве непрерывных параметров 300
7.4.3. Анализ результатов поиска оптимума 306
7.5. Выводы по седьмой главе 315
8. Практическая реализация и экспериментальные исследования бесщеточных синхронных машин малой и средней мощности 316
8.1. Бесщеточный генератор с интегрированным возбудителем 316
8.1.1. Тепловые процессы БЭГ 319
8.1.2. Электромагнитные характеристики в установившемся и переходных режимах 324
8.2. Бесщеточный генератор с магнитоэлектрическим возбуждением 331
8.3. Бесщеточный двухкаскадный генератор с электромагнитным возбуждением 339
8.4. Выводы по восьмой главе 341
Заключение 343
Библиографический список 348
Приложения 365
