Динамічна модель магнітної передачі

Abstract

В роботі проведено дослідження безконтактного електромеханічного перетворювача енергії із постійними магнітами, що відомий як магнітна передача. Магнітні передачі мають певні конструктивні переваги порівняно із механічними передачами, а саме: висока надійність, ефектив-ність, менші втрати, безконтактна передача механічної потужності, відсутність витрат на технічне обслуговування, простота конструкції. Особливо актуальним є використання магнітних передач для систем перетворення низькопотенційної механічної енергії в електричну: енер-гія вітру, енергія води, енергія механічних коливань і т.ін. Застосування магнітних редукторів в автономних вітрових електростанціях може бути більш перспективним з економічної та технічної точок зору порівняно з традиційними механічними передачами. Розроблено чисельну імітаційну математичну модель магнітної передачі із постійними магнітами. Використання магнітної передачі, наприклад, для автономних вітроелектричних систем дозволяє підвищити надійність роботи таких установок, зменшити експлуатаційні витрати та підвищити ефектив-ність їх роботи. В аварійних режимах роботи використання магнітної передачі дозволяє уникнути руйнувань або аварійних зупинок роботи електрообладнання. Розроблена імітаційна модель магнітної передачі враховує пульсації електромагнітного моменту через дискретну струк-туру магнітної передачі та зміну параметрів моделі при зміні вхідного моменту: пульсацій, втрат в магнітному осерді та постійних магнітах, зміну кута навантаження та передавального електромагнітного моменту. Особливістю розробленої моделі системи магнітної передачі є те, що зміна навантаження електроджерела електричної енергії а призводить до зміни робочої точки на механічній характеристиці ротора вітро-установки. І навпаки, при зміні параметрів вітру змінюються вихідні параметри джерела електричної енергії: потужність, напруга, струм та електромагнітний момент.In the work, a non-contact electromechanical energy converter with permanent magnets, which is known as magnetic transmission, is studied. Magnetic transmissions have certain structural advantages compared to mechanical transmissions, namely: high reliability, efficiency, lower losses, non-contact transmission of mechanical power, no maintenance costs, and simplicity of construction. The use of magnetic transmissions for systems of conversion of low-potential mechanical energy into electrical energy is especially relevant: wind energy, water energy, energy of mechanical vibrations, etc. The use of magnetic gearboxes in autonomous wind power plants can be more promising from an economic and technical point of view compared to traditional mechanical transmissions. A numerical simulation mathematical model of magnetic transmission with permanent magnets has been devel-oped. The use of magnetic transmission, for example, for autonomous wind power systems allows to increase the reliability of the operation of such installations, reduce operating costs and increase the efficiency of their operation. In emergency modes of operation, the use of magnetic transmission allows to avoid destruction or emergency shutdowns of electrical equipment. The developed simulation model of magnetic transmission takes into account the pulsations of the electromagnetic moment due to the discrete structure of the magnetic transmission and the change of the model parameters when the input moment changes: pulsations, losses in the magnetic core and permanent magnets, the change of the load angle and the transmitted electromagnetic moment. A feature of the developed model of the magnetic transmission system is that a change in the load of the electric power source leads to a change in the operating point on the mechanical characteristics of the rotor of the wind turbine. Conversely, when the wind parameters change, the output parameters of the source of electrical energy change: power, voltage, current and electromagnetic moment.