Abstract
The article presents a mathematical simulation of the electromagnetically excited generator of reciprocating type, which resulted in an equivalent circuit diagram, a magnetic circuit design of the generator and some expressions describing the electromagnetic processes in the electromagnetically excited generator of reciprocating type. The nonlinear mathematical model of the electromagnetically excited generator of reciprocating type has been developed. In order of the experimental verification of the adequacy of the mathematical model of the reciprocating electric generator, as well as of the validity of the assumptions made, a breadboard sample of the reciprocating electric generator has been made consisting of a fixed part in the form of two U-shaped magnetic cores and a moving part representing an H-shaped magnetic cores. There is focused operating winding on both the U-shaped magnetic cores. The N-shaped magnetic core is coiled with excitation winding which is connected to a DC power source. In a breadboard sample of the reciprocating electric generator a drive motor of 100 W with an amplitude of reciprocating oscillations of the moving part equal to 16 mm, and a frequency of oscillations adjustable in the range from 5 to 50 Hz is used in order to simulate a free-piston engine. The main characteristics of the generator (viz., idle speed and external characteristics) have been experimentally obtained. Comparison of experimental and calculated results demonstrated their discrepancy of no more than 4 %; therefore, the nonlinear mathematical model reflects the characteristics of the generator of longitudinal type with a high degree of adequacy.
Highlights
Исследования энергоустановок на базе свободнопоршневых двигателей (СПД) показали, что наиболее перспективными электромеханическими преобразователями энергии в них являются линейные электрические генераторы (ЛЭГ), возвратно-поступательные электрические генераторы (ВПЭГ) и их комбинированное использование [1,2,3,4,5]
Основное достоинство такой системы – отсутствие кривошипно-шатунного механизма в конструкции двигателя, что позволяет повысить его КПД до 50–60 %, в 2,5–3 раза увеличить габаритную мощность, уменьшить удельную массу и металлоемкость СПД [2], удельный расход топлива двигателя до 30 % [1], реализовать модульную структуру электромеханического преобразователя энергии
Средний ресурс до капитального ремонта увеличится до 50 тыс. ч в зависимости от типа СПД [5, 6]
Summary
Возникает необходимость в математическом описании генератора возвратно-поступательного типа с электромагнитным возбуждением с целью его дальнейшего анализа и оценки эффективности применения. Математическая модель (ММ) генератора возвратно-поступательного типа с электромагнитным возбуждением должна учитывать геометрические параметры магнитной системы генератора, действие реакции якоря, неравномерность распределения магнитного поля в магнитной системе генератора и зависимость коэффициентов рассеяния и выпучивания от координаты перемещения. В качестве одной из перспективных схем генератора возвратно-поступательного типа с электромагнитным возбуждением может быть предложена магнитная система, изображенная на рис. 1. Генератор возвратно-поступательного типа с электромагнитным возбуждением: 1 – рабочая обмотка; 2 – обмотка возбуждения; 3 – неподвижная часть магнитопровода;. Условия функционирования генераторов: 1) однофазное исполнение; 2) линейная нагрузка; 3) обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока; 4) перемещение подвижной части генератора вдоль оси с синусоидальным законом изменения координаты во времени
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
