Математическая модель генератора комбинированной конструкции возвратно-поступательного типа

Abstract

Интерес к исследованию энергоустановок на базе свободнопоршневых двигателей обусловлен рядом преимуществ в сравнении с классическими двигателями внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом. Основным недостатком такого типа энергоустановок является отсутствие согласования электрической и механической подсистем энергоустановки в крайних точках рабочего цикла. Для решения этой проблемы предложено использовать электромеханический преобразователь энергии с поперечным и продольным приращением магнитного потока (ком­бинированный генератор). Однако в настоящее время отсутствует математическое опи­сание такого рода преобразователей, что ограничивает их дальнейшее исследование. С целью решения этой задачи была разработана математическая модель комбинирован­ного генератора на основе уравнений Кирхгофа и Максвелла, учитывающая специфику геометрии магнитной системы генератора, нелинейность кривой намагничивания материалов, насыщение участков магнитопровода, различие магнитных свойств сред и не­равномерности распределения магнитного потока в воздушном зазоре.

The interest to the study of power installations based on piston-free engines is preconditioned by a number of advantages over classical internal combustion engines with crank mechanism. The major disadvantage of such power installations is the lack of coordination be­tween the electric and the mechanical subsystems of power installation in extreme points of the operation cycle. For the solution of this problem it is proposed to use electromechanical energy converter with transverse and longitudinal increments of magnetic flux (combined generator). However at present there is no mathematical description of such converters which limits their further study. With the purpose of solving this problem a mathematical model of the combined generator was developed based on Kirchhoff and Maxwell equations allowing for specific geometry of the magnetic system of the generator, non-linearity of material magnetization curve, saturation of the sections of magnetic core , the difference between magnetic properties of media and nonuniformity of magnetic flux distribution in the air gap.