Дослідження впливу кількості полюсів на зовнішню характеристику безколекторної машини постійного струму в генераторному режимі

Анотація

У статті наведено результати дослідження генераторного режиму роботи безколекторної машини постійного струму (БМПС) при роботі на активне навантаження. Для аналізу створено дві моделі з кількістю постійних магнітів на роторі, що відрізняється вдвічі. Актуальність дослідження обумовлена широким спектром застосування БМПС в різних галузях. Однією з ключових переваг БМПС є відсутність щітково-колекторного вузла, який замінений контролером з напівпровідниковими елементами. Це дозволяє підвищити надійність роботи БМПС та розширити можливості режимів роботи. Основною метою цього дослідження є визначення впливу кількості постійних магнітів на зовнішню характеристику БМПС в генераторному режимі. Для досягнення цієї мети було проведено комп'ютерне моделювання з використанням програмного забезпечення ANSYS Maxwell. Це програмне забезпечення спрямоване для дослідження та розрахунку картини магнітного поля методом скінчених елементів в електромеханічних пристроях, що дозволяє отримати точні результати для аналізу. Для кожної з моделей БМПС визначено ступінь насичення елементів магнітної системи та отримано графіки залежності напруги, струму та гальмівного моменту на валу генератора від часу. Аналіз результатів розрахунку моделей БМПС з кількістю постійних магнітів 46 шт. та 92 шт. продемонстрував вплив на форму графіків напруги і струму, що призводить до деякого невеликого спотворення їх форми. Отримані результати розрахунків дозволили визначити ККД та побудувати зовнішню характеристику для обох моделей БМПС. Більший ККД було отримано для моделі БМПС з 92 постійними магнітами на роторі. Зовнішня характеристика для генераторного режиму роботу БМПС продемонструвала зміну значення напруги при переході від неробочого ходу до режиму роботи з номінальним струмом в межах 15 % та 21 %, що свідчить про жорсткість характеристики. Висновки роботи вказують на можливості покращення ефективності БМПС за рахунок оптимізації конструкції магнітної системи та умов охолодження, а також можуть бути корисними для інженерів і розробників електромеханічних систем, які прагнуть покращити характеристики своїх продуктів.