Abstract

In this paper a hybrid excitation system for a brushless synchronous generator working with variable speed in an autonomous energy generation system (e.g. airplane power grid) has been presented. A conception of a dual-stator hybrid exciter has been proposed. Comparison study of classical and hybrid exciter has been carried out. For the electromagnetic calculation two approaches have been applied: an analytical approach (based on the circuit model and sizing equations) and a numerical approach (using field simulator FLUX2D). A provisional design calculations were done using the analytical approach. Next, to verify the calculation results and to optimize the magnetic and electric circuit of the machine the field simulator FLUX2D was used.W artykule zaprezentowano hybrydowy układ wzbudzenia bezszczotkowego generatora synchronicznego pracującego z zmienną prędkością obrotową w autonomicznych systemach generacji energii (np. sieć elektroenergetyczna na pokładzie samolotu, rys. 1). Hybrydowy układ wzbudzenia (wzbudnica hybrydowa) tworzy maszyna synchroniczna z wzbudzeniem elektromagnetycznym i magnesami trwałymi. Wzbudnica hybrydowa zasila uzwojenie generatora synchronicznego za pośrednictwem wirującego prostownika diodowego. Zaproponowano koncepcję wzbudnicy hybrydowej z podwójnym stojanem (rys. 6). Wykonano analizę porównawczą wzbudnicy klasycznej i hybrydowej. Obliczenia elekromagnetyczne wzbudnicy klasycznej i wzbudnicy hybrydowej wykonano dwoma sposobami: analitycznie (oparte na modelu obwodowym i zależnościach wymiarowych) i numerycznie (zastosowano symulator polowy FLUX2D). W pierwszym etapie wykonano obliczenia wstępne metodą analityczną, a następnie do weryfikacji wyników obliczeń wstępnych i optymalizacji maszyny zastosowano symulator FLUX2D. Wyniki obliczeń przedstawiono kolejno dla: generatora z magnesami trwałymi o pojedynczym wirniku (tab. 2, rys. 2 i rys. 3), odwróconego generatora synchronicznego (tab. 4 i rys. 4) i generatora synchronicznego hybrydowego (tab. 6 i rys. 7). Przedstawiona koncepcja wzbudnicy hybrydowej charakteryzuje się wysoką sprawnością (obniżonymi stratami, dzięki skróconym połączeniom czołowym uzwojeń i wzbudzeniu hybrydowemu) i kompaktową budową (względnie małą wagą/objętością części aktywnych, dzięki zastosowaniu wzbudzenia hybrydowego i podwójnego stojana).

Authors (5)