ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΜΟΝΙΜΟΥ ΜΑΓΝΗΤΗ Εισηγητής : Τσαμπέλογλου Δημήτρης ΑΕΜ :4469 Επιβλέπων καθηγητής : Καρακουλίδης Κωνσταντίνος 2012

2 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΜΟΝΙΜΟΥ ΜΑΓΝΗΤΗ Εισηγητής : Τσαμπέλογλου Δημήτρης ΑΕΜ :4469 Επιβλέπων καθηγητής : Καρακουλίδης Κωνσταντίνος 2012 Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 2

3 Περίληψη Σκοπός της πτυχιακής αυτής εργασίας είναι να γνωρίσουμε από μια καλύτερη άποψη τις σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη οι οποίες αν και ακόμα βρίσκονται σε πρώιμο στάδιο, η εξέλιξη τους και η επιτυχία τους θεωρείται δεδομένη. Βασίζονται στην τεχνολογία τον ακτινικών ή αξονικών γεννητριών, οι οποίες δεν έχουν ψήκτρες και μπορούν να έχουν εξαιρετικές επιδόσεις σε πολύ υψηλές ταχύτητες και σε πολύ υψηλές στροφές. Για να γίνει κατανοητό το μέγεθος των γεννητριών καθώς και οι εφαρμογές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, θα αναφέρουμε χαρακτηριστικό παράδειγμα την λειτουργικότητα τους στις τουρμπίνες αεροσκαφών. Οι στροφές που μπορούν να φτάσουν το λεπτό υπερβαίνουν τις και έτσι γίνεται αντιληπτή η ισχύς τους και οι αντοχές των μηχανών αυτών. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 3

4 Abstract Purpose of this paper is to get know from a better aspect the synchronous generators with permanent magnet which can have excellent performance and even if they are yet in premature level their revolution and success is to take for granted. Their technology is based on the axial or radial aιrgap generators which are brushless and they can have outstanding performances in very high speed as well as rpm. To be understandable the size of the machines as well as the application the can be used I will refer as an example their use in the spacecraft turbines. Their rpm can approach so it is easy to see their power and their strength Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 4

5 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Σελίδα ΕΙΣΑΓΩΓΗ 6 1. Γεννήτρια 8 2. Συστήματα Σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη Ποικιλία Ταχυτήτων Γεννητριών Κατανομή του διάκενου τομέα emf και της ροπής Μοντέλο απωλειών του πυρήνα του στατη Κυκλικό μοντέλο στις ΣΓΜΜ με πυκνωτές και AC φορτίο Η 3 αρμονική στις σύγχρονες γεννήτριες και δίοδοι ανόρθωσης Αυτόνομες ΣΓΜΜ με ελεγχομένη συνεχή ταχύτητα και AC φορτίο Ηλεκτρικά συνδεδεμένα συστήματα ΣΓΜΜ Υπερυψηλών ταχυτήτων γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη: 47 Σχεδιαστικά θέματα. 11. Οι απώλειες και έλεγχος ισχύος στις ΣΓΜΜ 51 Αριθμός των πόλων : 2p1 12. Σχεδιασμός 42V μπαταριάς για ΣΓΜΜ Αριθμός των πόλων : 2p Επεξηγήσεις για τον ρότορα. 56 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 57 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 58 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 59 Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 5

6 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με τον όρο Σύγχρονη Γεννήτρια Μόνιμου Μαγνήτη [ΣΓΜΜ], εννοούμε ακτινικές ή αξονικές γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη, οι οποίες τροφοδοτούνται με ένα ημιτονοειδής παλμό και αφορούν εσωτερικού ή εξωτερικού τύπου γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη. Η τάση εξόδου αυτών των γεννητριών καθώς και η συχνότητα τους είναι ανάλογη με την ταχύτητα του ρότορα. Όταν δουλεύει σε εφαρμογές όπου η ταχύτητα παραμένει σταθερή και έχοντας σχεδιαστεί σωστά η γεννήτρια, μπορεί να αυτοδιατηρήσει την τάση μόνη της. Στην πραγματικότητα όμως οι περισσότερες εφαρμογές που εκτελεί έχουν αυξομειώσεις στην ταχύτητα, όποτε σε αυτή την περίπτωση η συνεχής τάση εξόδου βρίσκεται σε αντιπαράθεση με το φορτίο, ανεξαρτήτως αν η τροφοδοσία είναι DC ή AC και χρειάζεται κοντινός έλεγχος. Μια ευέλικτη φορητή γεννήτρια ορίζει χρήση μεταβλητής ταχύτητας για την εξοικονόμηση καυσίμου και η ΣΓΜΜ με πλήρη ισχύ και χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά ελέγχου, μπορεί να παρέχει υψηλή ροπή, χαμηλές απώλειες και πολλαπλές εξόδους (DC και AC σε 60/ 50 Hz ή 400 Hz, μονοφασική ή τρεις φάσεις). Συνεπώς έχοντας υψηλή αποδοτικότητα με πλήρη αξιοποίηση της ισχύος χωρίς απώλειες, αντισταθμίζετε το μεγάλο αρχικό κόστος αγοράς που μπορεί να έχει η ΣΓΜΜ. Σε αυτόματες εφαρμογές, όταν ο κινητήρας δεν χρειάζεται να είναι σε λειτουργία, η ΣΓΜΜ μπορεί να προσφέρει ελεγχομένη DC έξοδο με μεγάλο εύρος ταχύτητας χρησιμοποιώντας μια ανορθωτική δίοδο και ένα διπολικό τρανζίστορ φτάνοντας την ισχύ έως και 2 ή και 3 kw. Ένα υβριδικό όχημα είναι μια τυπική εφαρμογή των ΣΓΜΜ. Αεροστρόβιλοι με υπερύψηλες ταχύτητες της τάξεως των 3.0 μεγαβάτ (MW) στις 18 krpm και 150 kw σε 80 krpm καθοδηγούνται από μια πολύ υψηλών ταχυτήτων ΣΓΜΜ, με υψηλή απόδοση και υψηλό συντελεστή ισχύος και φαίνεται να είναι η λύση για τις εν λόγω εφαρμογές. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 6

7 Με τα μέσα εκκίνησης για αμφίδρομη ροή ισχύος, στατικοί μεταλλάκτες επιτρέπουν τεταρτοκυκλικό έλεγχο σε στροφές, με δυνατότητες ενεργής και αντιδραστικής δύναμης που φτάνει το 100 %. Τα συστήματα κατανεμημένης ισχύος του μέλλοντος πρέπει να εκμεταλλευτούν αυτήν την τεχνολογία υψηλής απόδοσης, λογικού κόστους και υψηλής ευελιξίας, στην μετατροπή ενέργειας και στην ποιότητα του ρεύματος. Επιπλέον, σφονδυλικές μπαταρίες με υψηλή αναλογία κιλοβάτ ανά χιλιόγραμμο (kw/kg), κιλοβατώρες ανά χιλιόγραμμο (kwh/kg) καθώς και με μεγάλη διάρκεια ζωής, πρέπει να χρησιμοποιούν οι ΣΓΜΜ υψηλών ταχυτήτων, με τεταρτοκυκλικό p και q ελέγχου. Προτείνονται στην αγορά οι μπαταρίες αυτές για αποθήκευση της ενέργειας, των οχημάτων και των διαστημικών σκαφών. Διαφορετικά από ότι μπορεί να φαίνεται, αυτές οι εφαρμογές στεγάζονται από μόνο λίγες πρακτικές που ταξινομούνται ως εξής: με κυλινδρικό στροφείο, με δίσκο ρότορα, με τυλίγματα κατανεμημένου στατη (q <1), με συμπυκνωμένα τυ με επιφανειακούς ρότορες μόνιμου μαγνήτη, στροφεία με ορθογώνια τάση ελέγχου και με ημιτονοειδές τάση ελέγχου των φορτίων που ταξινομούνται ως εξής (α) με παθητικά AC φορτία και (β) με DC φορτία. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 7

8 1. Γεννήτρια [2] Η γεννήτρια ή ηλεκτρογεννήτρια, (generator), είναι μηχανή που βασίζεται πάνω στους νόμους της ηλεκτροφυσικής και ιδιαίτερα του φαινομένου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής που ανακάλυψε ο διάσημος άγγλος φυσικός Μιχαήλ Φαραντέϋ, το 1831, και που αφορά την ενέργεια και τη μετατροπή της από τη μια μορφή σε μια άλλη. Συγκεκριμένα η γεννήτρια μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική, σύμφωνα με φαινόμενο της φυσικής κατά το οποίο εαν ένα πηνίο περιστραφεί μέσα σ' ένα μαγνητικό πεδίο, τότε στις άκρες του πηνίου παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Η γεννήτρια αποτελείται από δύο μέρη: το ακίνητο μέρος της που λέγεται στάτορας, ή στατόν, ή επαγωγέας ή πόλοι της μηχανής, στο οποίο υπάρχουν μαγνήτες (μόνιμοι μαγνήτες ή ηλεκτρομαγνήτες) και το κινητό μέρος της που λέγεται επαγώγιμο, ρότορας (εκ του αγγλικού rotor), στο οποίο υπάρχουν πηνία. Γυρίζοντας το ρότορα μέσα στο στάτορα παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Η περιστροφή του ρότορα γίνεται με ατμομηχανή, με υδροστρόβιλο κλπ. Η πιο γνωστή και απλούστερη ηλεκτρογεννήτρια είναι το γνωστό «δυναμό» των ποδηλάτων. 2. Συστήματα Σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη. [1] Οι υψηλών ταχυτήτων ΣΓΜΜ διαφέρουν στην κατασκευή του ρότορα, ο όποιος χρησιμοποιεί ένα μεταλλικό κέλυφος για να αντιστέκεται στις κάθετες δυνάμεις καθώς και μια ασπίδα για να μειώνει τις απώλειες του. Επίσης σε υψηλές συχνότητες (πάνω από 1 khz), η ποιότητα τις επιφάνειας του στατη επηρεάζει και παίζει καθοριστικό ρολό στο να μειώσει τις στατικές απώλειες και τα υπερβολικά κόστη. Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη χωρίς ψήκτρες έχουν γίνει πλέον μια ώριμη τεχνολογία με παγκόσμιο εύρος αγοράς. Μια τυπική απεικόνιση ενός κυλινδρικόυ ρότορα φαίνετε στην εικόνα 1. Για εσωτερικού τύπου ροτόρων, η μαγνητική απροθυμία κατά μήκος του άξονα (D) είναι μεγαλύτερη από τον εγκάρσιο άξονα (q). Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 8

9 Έτσι, Ld <Lq δηλαδή, υπάρχει αντίστροφη προεξοχή, σε αντίθεση με ηλεκτρομαγνητικούς ρότορες, που δεν υπάρχει για τις τυπικές σύγχρονες μηχανές. ανθρακονηματα Μηχανική ασπίδα d 0.5 χιλιοστό ασπίδα χαλκού Για πολύ υψηλές ταχύτητες ΜΜ κομμάτι -Μη μαγνητικό πεδίο για πόλους ΜΜ -Συγκολλημένο μαγνητικό πεδίο ΜΜ Μαγνητική ζυγός: -πολύ ανθεκτική Εικόνα 1. Τετραπολική επιφάνια μόνιμου μαγνήτη με εσωτερικό ροτορα και με ασπίδα άνθρακα κατά των φυγοκεντρικών δυνάμεων Ο d άξονας εμπίπτει κατά μήκος στον άξονα του πεδίου με το διάκενο. Ο ρότορας μπορεί να είναι εσωτερικός (σχήμα 1) ή εξωτερικός (σχήμα 2) για τον στατη, με κυλινδρικές ρυθμίσεις παραμέτρων. Εσωτερικοί ρότορες απαιτούν μια μηχανική ασπίδα άνθρακα κατά των φυγοκεντρικών δυνάμεων, για μεγάλης ταχύτητας εφαρμογές (πάνω από 50 έως 80 m/sec περιφερειακή ταχύτητα). Αντίθετα, οι εξωτερικοί ρότορες δεν χρειάζονται μια τέτοια διατήρηση, γιατί έχουν τη δυνατότητα να μπορούν να αντέχουν υψηλές φυγόκεντρες δυνάμεις. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 9

10 d Εξωτερικός ζυγός Κομμάτι μόνιμου μαγνήτη Μη μαγνητικό πεδίο Εσωτερικός στάτης Εικόνα 2. Εξωτερικός τετραπολικός κυλινδρικός ρότορας. Στις μεγάλων ταχυτήτων ΣΓΜΜ με κυλινδρικούς ρότορες, οι οποίες είναι χαρακτηριζόμενες από μία περιοχή ταχυτήτων ευρείας σταθερής δύναμης (ω max / ωb >4), μια υβριδική επιφάνεια στους πόλους του μόνιμου μαγνήτη καθώς και ένας ποικιλόμορφος ρότορας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί (εικόνα 3 α έως εικόνα 3 γ). Η επιφάνεια του ρότορα στις γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη έχει αποδεδειχθεί ικανή για να αντέχει ελαφρά περισσότερη δύναμη σε σχέση με την εξωτερική του διάμετρο, μήκος και το βάρος. Για τις γεννήτριες, που έχουν μικρές επαγωγές (ld =lq) στο ανά μονάδα (P.U.) θα πρέπει να έχουν χαμηλότερη τάσης ρύθμισης. Ωστόσο, ο εσωτερικός πόλος μπορεί να παράγει μηδέν τάσης ρύθμισης σε ορισμένα φορτία το οποία καθορίζονται από τη σχεδίαση. Στις αυτορρυθμιζόμενες ΣΓΜΜ, που οδηγούνται με σταθερή ταχύτητα, μια σχεδίαση τέτοιου είδους μπορεί να αποδειχθεί πρακτική. Στις υπερβολικά υψηλών στροφών ΣΓΜΜ με θεμελιώδη συχνότητα πάνω από 1 khz, οι απώλειες στον πυρήνα και οι απώλειες ρότορα είναι η κύρια ανησυχία. Για τη μείωση των απωλειών του ρότορα, οι επιφανειακοί ρότορες μόνιμου μαγνήτη, είναι η καλύτερη επιλογή. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 10

11 Στις εν λόγω εφαρμογές, ασπίδες χαλκού γύρω από τους πόλους των μόνιμων μαγνητών χρησιμοποιούνται για τη μείωση των απωλειών και επιπλέον στερεός σίδηρος μέσα στο ρότορα, είναι μια αποδεκτή λύση. Αυτό, με τη σειρά του οδηγεί σε καλύτερη μηχανική ακεραιότητα του ρότορα. Σχήμα τύπου-δίσκος για τους ροτορες μόνιμων μαγνητών προτάθηκε επίσης ώστε να αυξηθεί ο όγκος/ροπής σε σχέδια αξονικής επιμήκυνσης.. Ένας τυπικός ρότορας έχει ενσωματωμένο ένα ανοξείδωτο δίσκο, καθώς και ένας μαγνητικός δίσκος υπάρχει πίσω από το ρότορα αυτό, μιας και μειώνει τις αρμονικές απώλειες (εικόνα 4α και 4β) Οι ρυθμίσεις παραμέτρων στο σχήμα 4 διατηρούν το ιδανικό μηδέν αξονικής ισχύος του κεντρικού τμήματος κατά του ρότορα Είναι, κατ' αρχήν, δυνατόν να χρησιμοποιηθεί μόνο ένα από τα δύο τμήματα του ρότορα όπως φαίνεται στο σχήμα 4 β με ένα ενιαίο στατη μπροστά του, κάθετα. Αλλά στην περίπτωση αυτή, η δύναμη αξονικής έλξης μεταξύ στροβιλιζόμενης σφαίρας και στατη είναι πολύ μεγάλη, και τα τοιχώματα πρέπει να αντέξουν, έτσι σε αυτήν την περίπτωση, απαιτούνται ειδικά μέτρα για τη μείωση των δονήσεων και του θορύβου. Τομέας ΜΜ Μεταβλητός τομέας Ράβδος (α) Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 11

12 AA d ΒΒ d (β) ( γ ) Εικόνα 3. Τετραπολικος επιφανειακός κυλινδρικός ρότορας μόνιμου μαγνήτη: α ) με επιφανειακό πόλο β ) Α-Α διπλού τομέας μόνιμου μαγνήτη γ) Β-Β διπλού μεταβλητού τομέα στατης ατσάλινος δίσκος Μεταλλικοί ζυγοί στάτης PMs Ατσάλι PMs S N PHs AlSiMg frame στάτης (Α) (Β) Εικόνα 4. Τετραπολικος ατσάλινος ρότορας μόνιμου μαγνήτη σχήμα-δίσκου : Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 12

13 α) εσωτερικός ρότορας β) εξωτερικός διπλής όψεως ρότορας. 3. Ποικιλία Ταχυτήτων Γεννητριών [1] Στη κατασκευή του εσωτερικού ρότορα, δεν υπάρχει μαγνητικός πυρήνας όπως φαίνεται στο σχήμα 4α και το μήκος του ρότορα και η αδράνεια είναι μικρή. Αντίθετα, οι δύο εξωτερικοί στατες θα απαιτήσουν μια μαγνητική ζυγό ο κάθε ένας ξεχωριστά. Για να μειωθεί το αξονικό μήκος του στατη, πρέπει να αυξάνεται ο αριθμός των πόλων. Αυτό καθιστά το κυλινδρικό ρότορα των γεννητριών μόνιμου μαγνήτη ευνοϊκό για μεγάλο αριθμό πόλων (2 p 1 >=6) και για την θεμελιώδη συχνότητα κάτω των 2 khz. Πολλαπλοί στατες και κυλινδρικοί ρότορες, προτάθηκαν για χαμηλή ταχύτητα και υψηλή ροπή όπως για χρήση σε ανελκυστήρες. Αν και αρκετές εις βάθος συγκρίσεις μεταξύ κυλινδρικού και τύπου- δίσκου ρότορα έχουν γίνει, δεν υπάρχει κανένα ξεκάθαρο "αποτέλεσμα". Ωστόσο, φαίνεται ότι ανάλογα με τον αριθμό των πόλων (2 p 1 >8, 10) και εάν το μήκος της στοίβας είναι μικρό, ο τύπου-δίσκου ρότορας των ΣΓΜΜ οδηγεί σε υψηλότερη αναλογία ροπής/όγκου για ισοδύναμες απώλειες και ροπή. Για εφαρμογές μεγάλης ροπής (διαμέτρου), όπως οι αιολικές γεννήτριες, έχει προταθεί φερρίτης που είναι φθηνός για να μειωθεί το κόστος. Η κατασκευή ενός τέτοιου ρότορα είναι απεικονιζόμενη στο σχήμα 5. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 13

14 g διάκενο q d φερρίτης χαμηλού κόστους agn μαγνητικοί πόλοι μη μαγνητικές σφήνες Μη μαγνητική αράχνη Εικόνα 5. Ρότορας κατασκευασμένος από φερριτη για χαμηλό κόστος και εφαρμογή στις αιολικές γεννήτριες. Γενικά οι στάτες είναι φτιαγμένοι από πλαστικοποιημένο σιδερένιο πυρήνα με αυλακώσεις, αλλά και αυτοί χωρίς αυλακώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές υψηλών ταχυτήτων. Ο πυρήνας μπορεί να είναι κυλινδρικός, η σχήμα-δίσκου όπως στις εικόνες 6 α και 6 β. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 14

15 Αξονικός πυρήνας AC περιελίξεις. αυλακώσεις (α) αξονικό άνοιγμα για σ σχήμα-δίσκου AC περιελίξεις αξονικό άνοιγμα (β ) Εικόνα 6. πυρήνες με αυλακώσεις σε : α) κυλινδρικό ρότορα β) ρότορα σχήμα -δίσκου. Σε εφαρμογές σούπερ υψηλών ταχυτήτων, οι απώλειες στα δόντια του πυρήνα μπορεί να είναι τόσο μεγάλες όπου η εξάλειψη τους μπορεί να αποδεδειχθεί ωφέλιμη παρά Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 15

16 την μείωση τις πυκνότητας ροής του μόνιμου μαγνήτη, μέσω αύξησης του μαγνητικού διάκενου. Στάτες χωρίς σφήνα για κυλινδρικούς ή σχήμα-δίσκου ρότορες, παρουσιάζονται στην εικόνες 7α και 7β αντίστοιχα. Αξονικός ζυγός Διάκενο περιέλιξης Πυρήνας του στατη Σχ. Δίσκου περιελίξεις Σύνδεση περιελίξεων (b) (a) Εικόνα 7. Περιελίξεις διακένου για α) κυλινδρικό ρότορα β) ρότορα διπλής όψεως σχήμα-δίσκου 4. Κατανομή του διάκενου τομέα emf και της ροπής [1] Ο διάκενος τομέας στις ΣΓΜΜ έχει 2 βασικές πηγές. Τον μόνιμο μαγνήτη και το mmf του στατη. Η παρουσία αυλακωτών ανοιγμάτων και των μαγνητικών πεδίων μαζί με την γεωμετρία του ρότορα μόνιμου μαγνήτη κάνουν τον υπολογισμό του διάκενου τομέα στις ΣΓΜΜ ένα περίπλοκο πρόβλημα, επιλύσημο όμως, με το σύστημα 2-διαστασεων (2d) ή 3-διαστασεων (3d), στοιχειά της μεθόδου fem. Fem είναι η μέθοδος βελτιστοποίησης των απωλειών. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 16

17 Ωστόσο για τους επιφανειακούς ρότορες μόνιμου μαγνήτη η επιρροή του μαγνητικού πεδίου μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα, εκτός των πολύ υψηλών φορτιών, όταν αυτά επιτρέπονται σε ανάλογες εφαρμογές. Επειδή και το μαγνητικό πεδίο είναι μηδαμινό οι διαφορές θέσεις μαγνητών και στατη στο διάκενο είναι αποδεκτές. 5. Μοντέλο απωλειών του πυρήνα του στατη [1] Υπάρχουν 2 τρόποι να εξετάσουμε το πρόβλημα των απωλειών του στατη στις ΣΓΜΜ. Η πρώτη προσέγγιση ξεκινά με μια απλοποιημένη μέτρηση πυκνότητας ροής και με μια φόρμουλα για τις απώλειες πυρήνα και στο τέλος καταλήγει στην χρησιμοποίηση του fem για την τροποποίηση προς βελτίωση. Στην άλλη προσέγγιση καθώς το σύστημα fem έχει υποστεί εξέλιξη με τον χρόνο παίρνετε υπόψη κάθε στοιχείο από τον πυρήνα ο όποιος δίνει στο στατη στιγμιαίες κυμματομορφες. Στο τέλος προστίθενται όλες μαζί και έτσι καταλήγουμε στις συνολικές απώλειες πυρήνα στις οποίες πάλι χρησιμοποιούνται τεχνικές βελτιστοποίησης των απωλειών πυρήνα. Πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι όχι μόνο η πυκνότητα ροής είναι ημιτονοειδές σε κάποια σημεία του χρόνου αλλά έχει και πολλές κάθετες αλλαγές διεύθυνσης στα σημεία του χρόνου και μάλιστα περισσότερο στο ζυγό παρά στα δόντια. Με αυτό τον τρόπο αποδεικνύετε πως το συστατικό της πυκνότητας ροής παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στις απώλειες του πυρήνα. Οι απώλειες πυρήνα τείνουν να διαφέρουν όταν η γεννήτρια βρίσκεται με ή χωρίς φορτίο. Ωστόσο οι τεχνικές βελτιστοποίησης πρέπει να χρησιμοποιούνται σε πολύ πρώιμο στάδιο.(στα αρχικά στάδια σχεδίασης της μηχανής). Τελικώς, οι απώλειες πυρήνα τείνουν να διαφέρουν ανάμεσα σε συμπυκνωμένες και σε διανεμημένες περιελίξεις Όλες αυτές οι απόψεις αποδεικνύουν ότι μια ρεαλιστική προσέγγιση πρέπει να ξεκινά με την αξιολόγηση απωλειών πυρήνα βάση FEM και ύστερα να γίνονται οι κατάλληλες διαδικασίες ώστε να βρεθεί η ιδανική λύση για την αντιμετώπιση αυτών των απωλειών. Είναι γνωστό εδώ και παρά πολύ καιρό ότι οι συνδυασμένοι εναλλακτικοί και μετακινούμενοι τομείς παράγουν περισσότερες απώλειες πυρήνα σε σχέση με άλλους Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 17

18 εναλλακτικούς τομείς ίδιας συχνότητας. Βεβαία το φαινόμενο αυτό ποτέ δεν μας απασχόλησε ιδιαίτερα. Το FEM έφερε στην επιφάνεια την πιθανότητα να ελεχθούν οι επιφανειακές απώλειες του ρότορα οι όποιες θα περιλαμβάνονται στις απώλειες του πυρήνα των μηχανών δίχως ψήκτρες. (εικόνες 8α έως 8ε) Εξεταζόμενο σε διαφορετικά σημεία όπως οι εικόνες από το α ε η πυκνότητα ροής στους μετακινουμένους τομείς έχει διάφορες διακρίσεις, οι ποιες εξαρτούνται από την θέση τους μέσα στο στατη, τα δόντια και το ζυγό. μόνιμος μαγνήτης δρομέας στάτης d c b a e σφήνα (α) τα σημεία a,b,c,d,e στο εσωτερικό της σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 18

19 1 Bt 1 0 Br χρόνος (β) χρονοδιάγραμμα της πυκνότητας ροής στο σημείο α Bt (γ) ελλειπτική παραλλαγή για κάθε αρμονική Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 19

20 (δ) Πυκνότητα ροής 1 Κατανεμημένες περιελίξεις Σημείο α Σειρά των αρμονικών (ε) το φάσμα των αρμονικών της πυκνότητας ροής. Εικόνα 8: Στοιχεία γεννητριών με συμπυκνωμένες περιελίξεις και με μετρούμενη πυκνότητα ροής. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 20

21 Επιπροσθέτως σε μερικά σημεία η κατάσταση είναι διαφορετική για συμπυκνωμένες περιελίξεις (εικόνα 9α και 9β) Μόνιμος μαγνήτης ψήκτρα στάτης (α) (β) Εικόνα 9: (α) σταυρωτός τομέας (β) κατανομή από το κοντή ως τη μακριά ακτίνα. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 21

22 Σε περίπτωση όπου οι αρμόνικες λαμβάνονται υπ όψιν, η ιδία συνταγή εφαρμόζεται για κάθε αρμονική συχνότητα. Σύγκριση μεταξύ πειραματικών απωλειών και εργαστηριακά μετρουμένων απωλειών μετρημένες από αναλυτικά μοντέλα παρουσιάζονται για συμπυκνωμένες και διανεμημένες περιελίξεις στις εικόνες 10 και 11. Η αύξηση της σύστασης του μεταβατικού τομέα είναι ευδιάκριτη. Ακόμα η συνεισφορά των αρμονικών φαίνονται στην εικόνα 12 για ημιτονοειδές ρεύμα. Ρεύμα(Α) 20 Conv. method κατανεμημενες περιελίξεις 15 Ι=4Α C = 0 C 0 10 Exp Ταχύτητα Ν (min ¹) Εικόνα 10: Απώλειες πυρήνα για διανεμημένες περιελίξεις με φορτίο. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 22

23 Απώλειες(w) 14 Μετρούμενες 6 απώλειες 4 Ιδανικές απώλειες Σειρά των αρμονικών Εικόνα 11: Πυκνότητα ροής και η συνάρτηση της με τις απώλειες. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 23

24 Απώλειες(w) μετρούμενες 7 απώλειες ιδανικές απώλειες Σειρά των αρμονικών Εικόνα 12 : Απώλειες πυρήνα για κατανεμημένες περιελίξεις. Αναλυτικές συνταγές αντιμετώπισης απωλειών του πυρήνα του στατη στις ΣΓΜΜ έφτασαν πρώτες για διανεμημένες περιελίξεις και ημιτονοειδές φορτία. Αποδείχτηκε ότι η πυκνότητα ροής ποικίλει ημιτονοειδή τόσο στα δόντια όσο και στο ζυγό του στατη αλλά ωστόσο η τιμή τους είναι η ίδια σε όλα τα σημεία του πυρήνα. Αυτά όμως όλα έχουν εξεταστεί σε προηγούμενους παραγράφους. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 24

25 Οι απώλειες χωρίς φορτία αξιολογηθήκαν πρώτες. Μια απλή φόρμουλα για τον υπολογισμό τους είναι η εξής : P/Kg = 2.8 x Ke x w² x Bg² Το Bg² είναι η κορυφή (peak) στην πυκνότητα ροής στο διάκενο. Είναι όμως αξιοπερίεργο πως και αναφέρεται μέχρι και σήμερα αυτός ο τύπος καθώς δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί λόγο των διαφόρων που παρουσιάζουν μεταξύ ελαφριών και βαρίων κατασκευών των δοντιών και των ζυγών. Όσο οι απώλειες πυρήνα είναι αξιοσημείωτα μικρές και παραμένουν μικρότερες από τις απώλειες χαλκού, δεν παρουσιάζουν καταστροφικά λάθη στο σχεδιασμό. Αυτό όμως δεν ισχύει και στις υψηλών ταχυτήτων ΣΓΜΜ. Για φ=1 στις διανεμημένες περιελίξεις και για ορθογώνιο ρεύμα η πυκνότατα ροής του μόνιμου μαγνήτη δίνει πολλές διακυμάνσεις στα δόντια και στο ζυγό του στατη. (Εικόνα 13.) Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 25

26 Βg 2α θ Β δόντια 2β/ω ωt Ζυγός 2α/ω ωt Εικόνα 13: Ιδανική πυκνότητα ροής για τα δόντια και το ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 26

27 6. Κυκλικό μοντέλο στις ΣΓΜΜ με πυκνωτές και AC φορτίο [1] Η ρύθμιση της τάσης είναι φανερή ακόμα και για την επιφάνια του μόνιμου μαγνήτη στο ρότορα με φορτίο μια απλή αντίσταση. Τα IP M μόνιμου μαγνήτη έχουν σχεδιαστεί ώστε να φέρουν την τελική τιμή της τάσης πίσω στα επίπεδα χωρίς φορτίο για μονού επιπέδου φορτίο. Πυκνωτές συνδέονται παράλληλα ή σε σειρά στις ΣΓΜΜ, ώστε να μεγαλώνει η ισχύς της μηχανής όσο το φορτίο αυξάνεται. Παράλληλοι πυκνωτές απεικονίζονται στο σχήμα 14. Γεννήτρια a b Rl Rl sl sl sl c Rl a b c CΔ Εικόνα 14: Σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη με πυκνωτές και φορτία εναλλασσόμενου ρεύματος. Όπου CΔ = τρίγωνο πυκνωτών Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 27

28 Η μετρούμενη και υπολογισμένη τάση και ρεύμα με (α) χωρίς πυκνωτές (β) με πυκνωτές παρουσιάζεται στα παρακάτω σχήματα της εικόνας 15. Τάση (V) Hz Iσχυς (w) 60 (α) μετρούμενη τάση χωρίς πυκνωτές Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 28

29 Τάση (v) calc 20 30Hz 45Hz 60Hz 60Hz Ισχύς (w) (α2) μετρούμενη τάση με πυκνωτές Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 29

30 Ρεύμα (Α) calc 15Hz 30Hz 45Hz 60Hz Ισχύς (w) (β) μετρούμενο ρεύμα χωρίς πυκνωτές. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 30

31 Ρεύμα (A) calc 30Hz 1 45Hz 60Hz Ισχύς (W) (β) μετρούμενο ρευμα με πυκνωτές Οι δίοδοι ανόρθωσης χρησιμοποιούνται σε πολλές ΣΓΜΜ για πολλές εφαρμογές. Μιλάμε για εφαρμογές με ή χωρίς DC φόρτια, με ή χωρίς υποστήριξη μπαταριάς στο πρώτο στάδιο διπλού AC-ΑC παλμού για αντίστροφη, με συνεχή συχνότητα και σταθερή τάση εξόδου καθώς και για ποικιλία ταχυτήτων. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 31

32 Ας ρίξουμε μια μάτια στην περίπτωση διόδου με φίλτρο και DC φορτίο. (εικόνα 16) Lf Ia sl Γεννήτρια Ib Ic Vdc Cf Rl C Εικόνα 16: Σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη με πυκνωτές, ανορθωτές, διόδους, φίλτρα και φορτία. Όπου Ια,Ιβ,Ιc = ρεύμα Vdc = δίοδος C= πυκνωτής sl= πηνίο R= αντίσταση Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 32

33 Τώρα ας εξετάσουμε μέσο κάποιων χρήσιμων διαγραμμάτων το ρεύμα ανά φάση και ανά γραμμή σε πραγματικό αλλά και σε πειραματικό στάδιο όπου έχει έχουν χρησιμοποιηθεί εξομοιωτές. Εικόνα 17. Ι (A) Χρόνος (s) (α) προσομοίωση Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 33

34 Ι(Α) Χρόνος (s) (β) πραγματική μετρούμενη τιμή Εικόνα 17 (α) προσομοίωση και (β) μετρούμενη τιμή του χρόνου σε συνάρτηση με το ρεύμα έχοντας η γεννήτρια πυκνωτές, διόδους και φορτίο. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 34

35 Ας ελέγξουμε τώρα κάποια διαγράμματα τάσεως και συνεχούς ρεύματος για τις ΣΓΜΜ. Εικόνα 18 α και β. V (v) (α) σχεδιάγραμμα τάσης Χρόνος (S) Φορτίο (s) Χρόνος (s) (β) Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 35

36 Εικόνα 18: Γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη : (α) σχεδιάγραμμα τάσης (β) σχεδιάγραμμα για το συνεχές ρεύμα 7. Η τρίτη αρμονική στις ΣΓΜΜ και οι δίοδοι ανόρθωσης [1] Μια τραπεζοειδής εναλλασσόμενη τάση είναι συχνά προτιμότερη λόγο της αυξημένης ισχύς στις ΣΓΜΜ με ανορθωτές για DC φορτία. Δυο διαφορετικές τοπολογίες, όπως παρουσιάζονται στις εικόνες 19α και 19β είναι οι μόνες που παρουσιάζουν ενδιαφέρον. id ia Φάση 1 Vd Φάση 2 Φάση ν ( α ) Σειριακή SRS με σκοπό την αύξηση ισχύος της γεννήτριας Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 36

37 idc Vdc ia n (β) πολυφασική με τον ίδιο σκοπό Εικόνα 19: (α) Σειριακή SRS (β) πολυφασική SRS Τώρα ας εξετάσουμε ένα άλλο σχεδιάγραμμα για την κερδισμένη ισχύ για τριφασική ανόρθωση και για συνεχές φορτίο κορυφής. Οι ευθείες παρουσιάζουν συριακή ανόρθωση και οι διακεκομμένες τις τριφασικές ανορθωτικές γέφυρες. (Εικόνα 20) Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 37

38 Κερδισμένη ισχύς (p.u) Τρίτη αρμονική Κh (p.u) Εικόνα 20. Σχεδιάγραμμα συριακής ανόρθωσης. Για συνεχή τάση κορυφής, η πλειοψηφία της επιπρόσθετης ισχύος είναι για αυξήσεις στη θεμελίωση ενώ για συνεχή ROMS τάση, γίνετε μέσω αύξησης της 3 ης αρμονικής. Η υψηλότερη κερδισμένη ισχύς γίνετε με ένα 3φασικο σύστημα για συνεχή ισχύ κορυφής και τυπικά αποτελέσματα φαίνονται στην εικόνα 20. Σε μια τριφασική παράταξη προστίθεται ένα τέταρτο πόδι με δίοδο ώστε να επιτρέπεται η τρίτη αρμονική ισχύς. Έτσι έχουμε ένα μέγιστο κέρδος της τάξεως του 15%. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 38

39 8. Αυτόνομες ΣΓΜΜ με ελεγχομένη συνεχή ταχύτητα και AC φορτίο. [1] Θερμικές μηχανές ελεγχόμενες αυτόματα από δεκάδες έως χιλιάδες KW μπορούν να ελεχθουν για συνεχή ταχύτητα και να παράγουν συνεχή τάση και συχνότητα για AC φορτία. Το κόστος όμως κρίνεται υπερβολικό. Για να μειωθούν αυτά τα κόστη λοιπόν σταθεροί πυκνωτές χρησιμοποιούνται και συνδέονται στα τερματικά. Συνοδεύονται από θυριστορ ελεγχόμενα από τριφασικά επαγωγικά (Εικόνα 21) Θερμικό Μηχανής Γεν. Rl ρυθ. τάσης ελεγκτής ταχύτητας Cc Lc Ll Εικόνα 21: Σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη με συνεχή ταχύτητα και AC έξοδο. 9. Ηλεκτρικά συνδεδεμένα συστήματα ΣΓΜΜ [1] Η ποικιλόμορφη ταχύτητα είναι ιδανική για χρήσεις όπως τουρμπίνες φτερών ή για να παρέχουν μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στον κύριο ρότορα με το να μεγαλώνει η ταχύτητα και η ισχύς. Η ποικιλόμορφη ταχύτητα προσφέρει ένα πιο ευέλικτο σύστημα γεννήτριας. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 39

40 Για τις τουρμπίνες των φτερών μια μπαταρία χρησιμοποιείται για να αποθηκεύσει την έχτρα ενεργεία που χρειάζεται στιγμιαία για τα υπάρχοντα φορτία. Υπάρχουν 2 τρόποι για να χειριστεί κανείς την αναγκαιότητα για σταθερή (συνεχή) DC τάση στις ποικιλόμορφες ταχύτητες όπως φαίνεται στις παρακάτω 2 εικόνες : Ιdc Red PAM Inverter (α) Pmw rectifier pwm inverter μπαταρία (β) Εικόνα 22: Μεταβαλλόμενης ταχύτητας σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη με σταθερή έξοδο και (α) με δίοδο και ενισχυτή συνεχούς ρεύματος (Β) με παλμό διαμορφωτή πλάτους (PMW) Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 40

41 Για την περίπτωση της διόδου, η γεννήτρια έχει σχεδιαστεί με τερματική τάση στην μεγίστη ταχύτητα για να επιτρέπει μια μικρή τάση ώθησης DC- DC σε όλες τις καταστάσεις. Πλήρης ώθηση χρειάζεται στη μίνιμουμ ταχύτητα και αυτό αναπαρίσταται στην (Εικόνα 23) ωr/p1 Υπολογιστής Ον. Ρεύματος Ρυθμιστής ρεύματος Ιdc ωr Εικόνα 23: Ενισχυτής συνεχούς ρεύματος για μια σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη σε εφαρμογή ενός αεροστρόβιλου. Για αυτόνομα φορτία ένα L-C δυναμικό φίλτρο υπάρχει μεταξύ την πλευρά του PMW μετατροπέα και των φορτίων. Η τάση εξόδου είναι σεταρισμενη σε μια σταθερή τιμή, ενώ η AC τάση εξόδου μετά το εξωτερικό φίλτρο, ελέγχεται από ένα DC χειριστήριο που υπάρχει στην πλευρά των φορτίων. Η μετρίου ισχύος γεννήτρια ήταν παραδοσιακά κατασκευασμένη ώστε να είναι ανθεκτική και οικονομική για σπέσιαλ εφαρμογές. Στην ουσία η ταχύτητα τους όταν οδηγούνται από μηχανές πετρελαίου διαμορφώνεται από τις σ.α.λ. ενώ για βενζίνη μπορεί να είναι δεκάδες σε χιλιάδες περιστροφές ανά λεπτό. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 41

42 Οι γεννήτριες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγές δύναμης στο έδαφος (για το σέρβις των αεροσκαφών) σαν πηγές ενέργειας εν αναμονη πάνω στο ντεπόζιτο των αεροσκαφών και σαν πηγή μεσαίας ισχύος. Οι ποικιλόμορφες έξοδοι που παρέχει, δίνει την ικανότητα στον PMW inverter, στην πλευρά του φορτιού να ελέγχεται από διαφορές τάσεις,συχνότητες και από φάσεις εξόδου. (Εικόνα 24) Εναλλάκτης Δίοδος μαζί pwm Φίλτρο ΓΕν ΜΜ με ωθητήρα inverter Ωθητήρας dc φορτία μπαταρία τροφοδοσία κοντρολερ και ηλεκτρονικών Εικόνα 24: Σύγχρονη γεννήτρια με πολλαπλές εξόδους. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 42

43 Ας δούμε τώρα ένα σχήμα με διόδους και μετατροπείς ωθήσεως DC- DC Γεννήτρια A b c L1 Δίοδος ανόρθωσης D1 C1 C2 Δίοδος R1 D3 ανόρθωσης D2 Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 43

44 Εικόνα 25 Κύκλωμα που διαγράφει την συνδεσμολογία μιας γεννήτριας που χρησιμοποιεί διόδους και ωθητήρες ώστε να αυξήσει το ρεύμα. Ακολουθεί ένα σχέδιο μιας σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη που παρεμβάλλονται δίοδοι και inverter. VDC C3 C3 Ειδικό φίλτρο C4 Κοινό φίλτρο Α Β C Εικόνα 26 Σύγχρονη γεννήτρια που χρησιμοποιεί inverter και φίλτρα για καλύτερη απόδοση. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 44

45 Άλλο ένα σχεδιάγραμμα με αναπαράσταση με γραμμές με ή χωρίς φίλτρο Για ουδέτερο φορτίο τάσεως. Εικόνα 27 Τ 3 4 M 1.00 ms Ch1-8mW Εικόνα 27 Το σχεδιάγραμμα αυτό μας δείχνει την διάφορα στην συχνότητα όταν στην μια περίπτωση χρησιμοποιήσουμε φίλτρα (4) και στην περίπτωση που δεν χρησιμοποιήσουμε φίλτρα(3), για ένα απλό φορτίο. Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 45

46 Τώρα ακολουθεί ένα αρκετά σύνθετο σχεδιάγραμμα με την απεικόνιση ενός ευθύ μετατροπέα ισχύος συνεχούς ρεύματος Εικόνα 28 R3 Q Vdc L4 C6 C6 R3 Υψηλή συχνότητα L5 2x14 Vdc μπαταρία L5 D4 D4 C8 C7 R2 Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 46

47 Εικόνα 28 Σχήμα συνδεσμολογίας ενός μετατροπέα ισχύος. Ακόμα και κάτω από πλήρη απώλεια ισχύος από την γεννήτρια ο μετατροπέας ωθήσεως πρέπει αν είναι ικανός να κρατεί την υψηλή DC τάση για μερικά δευτερόλεπτα. Γενικώς η λειτουργία ώθησης χρειάζεται να συγκρατεί για λίγο το φορτίο τάσης. 10. Υπερυψηλών ταχυτήτων γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη: Σχεδιαστικά θέματα. [1] Με τον όρο <υπερυψηλές ταχύτητες > εννοούμε ταχύτητες πάνω από τις σαλ. Η ισχύς είναι αντίστροφος ανάλογη της ταχύτητας. Δηλαδή στις σ.α.λ. η ισχύς είναι 170 KW ενώ στις σ.α.λ., η ισχύς είναι 5 MW. Τα κύρια χαρακτηριστικά σχεδίασης είναι τα ακόλουθα : Ηλεκτρομαγνητικό Μηχανολογικό Θερμογενές Διαφέρουν για κάθε εφαρμογή αλλά εδώ δίνεται το γενικό πλάνο : Ισχύς 80 KW Ταχύτητα σ.α.λ. Ελαχίστη ταχύτητα σ.α.λ. Cosφ = 0.8 Αριθμός πόλων 4 Τάση 220 V Δυο είναι τα ειδή ρότορα που πρέπει να έχουμε υπ όψιν, ο κυλινδρικός ρότορας και ο ρότορας σε σχήμα-δίσκου. (εικόνες 30α και β και 30γ). Γενικά, οι ρότορες σχήμα-δίσκου δουλεύουν καλύτερα με ένα μεγάλο νούμερο πόλων 2p1 >6.8. Πολλοί ρότορες σχήμα δίσκου χρησιμοποιούνται για να αυξήσουν την ισχύ για μια δεδομένη ταχύτητα. Με 2p1 = 6, 8,12,14,16 η συχνότητα του στατη πρέπει να Εκπονήθηκε από: SofoklisΔ. Τσαμπέλογλου Σελίδα 47