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最新形式浮式车线形发电机参数的简略运算

时间:2012-1-12 16:17:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  理论推导因为每个模块的10个电磁铁主极上的发电线圈所交链的磁通量恰好完成一个时间周期的交变,其相应的电动势也完成一次交变,所以可以通过计算模型中20个发电线圈的磁通量来确定单个发电支路在一个时间周期内的磁通量和感应电动势的变化规律,从而确定直线发电机的发电特性。

  根据电磁规律,在发电线圈运动的一个周期当中,正对长定子齿部的发电线圈应获得磁通量最大,而正对长定子槽部的发电线圈所交链的磁通量为最小,在此期间线圈移动距离为半个定子齿槽距△s。假定最大磁通量和最小磁通量为Φmax和Φmin,在本模型中,一个齿槽距s=0。086m,发电线圈的匝数为Ng=28(匝),则半个定子齿槽距为△s=0。043m。

  设移动速度为v,则周期T=sv,角频率为ω=2πT=2πvs。且线圈在一个周期T内获得的磁通变化量为:△Ψ=Ng(Φmax-Φmin)(1)根据位移x=vt,发生上述磁通变化量所需的时间为△t=△sv,即T2。根据电磁感应定律<5>,得一个支路的平均感应电势为:e=-9Ψ9t=△Ψ△t=Ng(Φmax-Φmin)△t=Ng(Φmax-Φmin)△s(2)

  粗略计算根据以上模型,以相对于电动机齿槽某一位置的直线发电机为研究对象。在实际运行时,应该是悬浮电磁铁励磁线圈、直线发电机线圈和长定子电动机三相绕组三部分同时通电工作,共同在直线发电线圈产生变化的磁通量,形成感应电动势,但是发电线圈中的磁通量主要是由励磁线圈通电产生,经对ANSYS模型进行加载计算,得某一模块上各线圈的磁通变化量根据(2)式得e=Ng(Φmax-Φmin)v△s=28×(4。73122。771)v0。043=1。276v(3)这20个发电线圈的磁通量恰好体现了单个发电线圈在一个时间周期内的磁通量变化规律,在每个线圈中产生的感应电动势有效值相等,只是初相角不同。若将每个电磁铁主磁极上的两个发电线圈同向串联,由于同一电磁铁主磁极上的两个发电线圈位置接近,对于定子齿槽的相对位置差别很小,故在其内产生的瞬时感应电动势近似相等,只是初相角相差360°的120,即18°。以1号和2号线圈为例,如图所示:两个发电线圈电动势的合成示意图E=E1+E2,所以E=2E1cos9°=1。975E1≈2E1=2。552v(4)上式即每个电磁铁主磁极上的两个发电线圈同向串联构成一条发电支路后所得的感应电动势的值。

  电动势计算我们对直线发电机的电动势进行了测试,与本文所提供的估算方法计算的结果进行了对比,结果如下:表2发电机感应电动势计算值与实测值对照表电动势速度v=100km/hv=150km/h计算值70.89V106.33V实测值74.50V112.00V说明估算值与实测值基本吻合。(4)式说明电动势e会随速度的增加而增加,当列车以较高的速度运行时,电动势e将达到相当大的数值,完全可以满足车辆励磁、蓄电池和空调等用电需求。

  运用ANSYS软件可以对磁浮列车直线发电机进行设计,但对每一个具体的计算模型,如果在计算出各种电动机电流、励磁电流和发电机电流情况下的感应电动势之后,再判断该模型直线发电机特性的可行性,会浪费大量的计算量。因此本篇论文推出了一种简易估算法,只需极少的工作量就可以做出判断。经与实际测量值对比可知,此直线发电机感应电动势的粗略计算法误差并不大,可在精度要求不高时采用。