Проектирование генератора с магнитоэлектрическим возбуждением электростанции собственных нужд
Ключевые слова:
генератор собственных нужд, магнитоэлектрическое возбуждение, процедура проектирования, моделирование процессов
Аннотация
Исследуется возможность применения синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов в качестве источников электрической энергии на электростанции собственных нужд газотранспортного узла. Приводится схема построения системы электроснабжения аппаратов воздушного охлаждения газа. Предложена процедура проектирования генератора собственных нужд, представленная в виде алгоритма, важными составляющими которого являются анализ электромагнитных процессов и уточненный расчет магнитных потерь в магнитопроводе и постоянных магнитах. Реализация этих шагов проектирования, с одной стороны, позволяет сформировать требования к элементной базе силовых статических преобразователей (выпрямителя и инвертора) и систем их управления и, с другой стороны, определить объемные тепловыделения в активных частях генератора для последующего расчета температурного поля. В результате исполнения описанной процедуры проектирования удалось сократить материальные и временные затраты на создание действующего образца генератора собственных нужд, максимально отвечающего требованиям технического задания.
Литература
1. Концепция развития энергетики ОАО «Газпром» на основе применения собственных электростанций и энергоустановок, № 52 от 28.02.2000.
2. Arnold Magnetic Technologies [Electron. Resourse] https://www.vacuumschmelze.com/Assets-Web/VACODYM-VACO MAX-dt_12112014.pdf [Data of apple 17.04.2019]
3. Xiaohe M., Rong Su, Je T. K., Shuai W. Review of High Speed Electrical Machines in Gas Turbine Electrical Power Generation — Proc. TENCON IEEE Region 10 Conf., Nov. 2015, pp. 1-9.
4. Huang Z., Le Y. Rotordynamics Modelling and Analysis of High-Speed Permanent Magnet Electrical Machine Rotors. — IET Elec. Power Appl., 2018, vol. 12, iss. 8, pp. 1104—1109.
5. Pathmanathan M., Soong W. L. and Ertugrul N. V-и Control of Inverters Used in SPM Wind Turbine Generators. — 15th European Conf. on Power Electronics and Applications (EPE), pp. 1 — 10, 2013.
6. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980, 928 с.
7. Gieras J. F., Wing M. Permanent Magnet Motor Technology. Design and Application. Marcel Dekker Inc., New York, Basel, 2002, 590 p.
8. Zhou L., Wu Y., Geng W. Comparative Study on Concentrated-Windings Permanent Magnet Synchronous Machines with Different Rotor Structures for Aircraft Generator Application. — 8st Intern. Conf. on Electrical Machines and Systems (ICEMS) October 25—28, 2015, pp. 1246—1251.
9. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985, 168 с.
10. Макаричев Ю.А., Зубков Ю.В., Иванников Ю.Н., Гуляев И.В. Анализ характеристик электромеханического стартера газотурбинной установки. — Электротехника, 2019, № 7, с. 24—32.
11. Зубков Ю.В., Чеботков Э.Г. Идентификация параметров синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов методом численного моделирования магнитного поля. — Труды международ. научно-техн. конф. (XVIII Бенардосовские чтения), 2015, c. 128—131.
12. Шуйский В.П. Расчет электрических машин. М.: Энергия, 1968, 732 с.
13. Athanasopoulos K., Kastros V.I., Kappatou J.C. Electromagnetic Analysis of a PMSM with Different Rotor Topologies. — IEEE Int. Conf. of Elec. Mach., 2016, pp. 306—312.
#
1. Kontseptsiya razyitiya energetiki OAO «Gazprom» na osnove primeneniya sobstvennykh elektrostantsiy i energoustanovok (The concept of energy development of JSC Gazprom based on the use of its own power plants and power plants), No. 52 dated 28.02.2000.
2. Arnold Magnetic Technologies [Electron. Resourse] https://www.vacuumschmelze.com/Assets-Web/VACODYM-VACO MAX-dt_12112014.pdf [Data of apple 17.04.2019]
3. Xiaohe M., Rong Su, Je T. K., Shuai W. Review of High Speed Electrical Machines in Gas Turbine Electrical Power Generation — Proc. TENCON IEEE Region 10 Conf., Nov. 2015, pp. 1-9.
4. Huang Z., Le Y. Rotordynamics Modelling and Analysis of High-Speed Permanent Magnet Electrical Machine Rotors. — IET Elec. Power Appl., 2018, vol. 12, iss. 8, pp. 1104—1109.
5. Pathmanathan M., Soong W. L. and Ertugrul N. V-и Control of Inverters Used in SPM Wind Turbine Generators. — 15th European Conf. on Power Electronics and Applications (EPE), pp. 1 — 10, 2013.
6. Ivanov-Smolenskiy A.V. Elektricheskiye mashiny: Uchebnik dlya vuzov (Electric cars: Textbook for high schools). M.: Enerdiya, 1980, 928 p.
7. Gieras J. F., Wing M. Permanent Magnet Motor Technology. Design and Application. Marcel Dekker Inc., New York, Basel, 2002, 590 p.
8. Zhou L., Wu Y., Geng W. Comparative Study on Concentrated-Windings Permanent Magnet Synchronous Machines with Different Rotor Structures for Aircraft Generator Application. — 18st Intern. Conf. on Electrical Machines and Systems (ICEMS) October 25—28, 2015, pp. 1246—1251.
9. Ledovskiy A.N. Elektricheskiye mashiny s vysokokoertsitivnymi postoyannymi magnitami (Calculation of electrical mashines). M.: Energiya, 1985, 168 p.
10. Makarichev Yu.A., Zubkov Yu.V., Ivannikov Yu.N., Gulyayev I.V. Elektrotekhnika — in Russ. (Electrical Engineering), 2019, No. 7, pp. 24—32.
11. Zubkov Yu.V., Chebotkov E.G. Trudy Mezhdunarod. Nauchno-tekhn. konf. (XVIII Benardosovskiye chteniya_ — in Russ. (Proc. of Intern. Scientific, and Technical Conf. (XVIII Benardos Lectures), 2015, pp. 128—131.
12. Shuyskiy V.P. Raschet elektricheskikh mashin (Calculation of electrical machines). M.: Energiya, 1968, 732 p.
13. Athanasopoulos K., Kastros V.I., Kappatou J.C. Electromagnetic Analysis of a PMSM with Different Rotor Topologies. — IEEE Int. Conf. of Elec. Mach., 2016, pp. 306—312.
2. Arnold Magnetic Technologies [Electron. Resourse] https://www.vacuumschmelze.com/Assets-Web/VACODYM-VACO MAX-dt_12112014.pdf [Data of apple 17.04.2019]
3. Xiaohe M., Rong Su, Je T. K., Shuai W. Review of High Speed Electrical Machines in Gas Turbine Electrical Power Generation — Proc. TENCON IEEE Region 10 Conf., Nov. 2015, pp. 1-9.
4. Huang Z., Le Y. Rotordynamics Modelling and Analysis of High-Speed Permanent Magnet Electrical Machine Rotors. — IET Elec. Power Appl., 2018, vol. 12, iss. 8, pp. 1104—1109.
5. Pathmanathan M., Soong W. L. and Ertugrul N. V-и Control of Inverters Used in SPM Wind Turbine Generators. — 15th European Conf. on Power Electronics and Applications (EPE), pp. 1 — 10, 2013.
6. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980, 928 с.
7. Gieras J. F., Wing M. Permanent Magnet Motor Technology. Design and Application. Marcel Dekker Inc., New York, Basel, 2002, 590 p.
8. Zhou L., Wu Y., Geng W. Comparative Study on Concentrated-Windings Permanent Magnet Synchronous Machines with Different Rotor Structures for Aircraft Generator Application. — 8st Intern. Conf. on Electrical Machines and Systems (ICEMS) October 25—28, 2015, pp. 1246—1251.
9. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985, 168 с.
10. Макаричев Ю.А., Зубков Ю.В., Иванников Ю.Н., Гуляев И.В. Анализ характеристик электромеханического стартера газотурбинной установки. — Электротехника, 2019, № 7, с. 24—32.
11. Зубков Ю.В., Чеботков Э.Г. Идентификация параметров синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов методом численного моделирования магнитного поля. — Труды международ. научно-техн. конф. (XVIII Бенардосовские чтения), 2015, c. 128—131.
12. Шуйский В.П. Расчет электрических машин. М.: Энергия, 1968, 732 с.
13. Athanasopoulos K., Kastros V.I., Kappatou J.C. Electromagnetic Analysis of a PMSM with Different Rotor Topologies. — IEEE Int. Conf. of Elec. Mach., 2016, pp. 306—312.
#
1. Kontseptsiya razyitiya energetiki OAO «Gazprom» na osnove primeneniya sobstvennykh elektrostantsiy i energoustanovok (The concept of energy development of JSC Gazprom based on the use of its own power plants and power plants), No. 52 dated 28.02.2000.
2. Arnold Magnetic Technologies [Electron. Resourse] https://www.vacuumschmelze.com/Assets-Web/VACODYM-VACO MAX-dt_12112014.pdf [Data of apple 17.04.2019]
3. Xiaohe M., Rong Su, Je T. K., Shuai W. Review of High Speed Electrical Machines in Gas Turbine Electrical Power Generation — Proc. TENCON IEEE Region 10 Conf., Nov. 2015, pp. 1-9.
4. Huang Z., Le Y. Rotordynamics Modelling and Analysis of High-Speed Permanent Magnet Electrical Machine Rotors. — IET Elec. Power Appl., 2018, vol. 12, iss. 8, pp. 1104—1109.
5. Pathmanathan M., Soong W. L. and Ertugrul N. V-и Control of Inverters Used in SPM Wind Turbine Generators. — 15th European Conf. on Power Electronics and Applications (EPE), pp. 1 — 10, 2013.
6. Ivanov-Smolenskiy A.V. Elektricheskiye mashiny: Uchebnik dlya vuzov (Electric cars: Textbook for high schools). M.: Enerdiya, 1980, 928 p.
7. Gieras J. F., Wing M. Permanent Magnet Motor Technology. Design and Application. Marcel Dekker Inc., New York, Basel, 2002, 590 p.
8. Zhou L., Wu Y., Geng W. Comparative Study on Concentrated-Windings Permanent Magnet Synchronous Machines with Different Rotor Structures for Aircraft Generator Application. — 18st Intern. Conf. on Electrical Machines and Systems (ICEMS) October 25—28, 2015, pp. 1246—1251.
9. Ledovskiy A.N. Elektricheskiye mashiny s vysokokoertsitivnymi postoyannymi magnitami (Calculation of electrical mashines). M.: Energiya, 1985, 168 p.
10. Makarichev Yu.A., Zubkov Yu.V., Ivannikov Yu.N., Gulyayev I.V. Elektrotekhnika — in Russ. (Electrical Engineering), 2019, No. 7, pp. 24—32.
11. Zubkov Yu.V., Chebotkov E.G. Trudy Mezhdunarod. Nauchno-tekhn. konf. (XVIII Benardosovskiye chteniya_ — in Russ. (Proc. of Intern. Scientific, and Technical Conf. (XVIII Benardos Lectures), 2015, pp. 128—131.
12. Shuyskiy V.P. Raschet elektricheskikh mashin (Calculation of electrical machines). M.: Energiya, 1968, 732 p.
13. Athanasopoulos K., Kastros V.I., Kappatou J.C. Electromagnetic Analysis of a PMSM with Different Rotor Topologies. — IEEE Int. Conf. of Elec. Mach., 2016, pp. 306—312.
