Морская электроэнергетика с возобновляемыми энергоносителями. Ч. 2. Аксиальные многополюсные синхронные генераторы с постоянными магнитами для ветряных и волновых офшорных электростанций

摘要

Рассмотрены вопросы, связанные с выбором оптимальной конструкции многополюсной синхронной машины с постоянными магнитами (СМПМ) для работы на ветряных и волновых офшорных электростанциях с малодоступным техническим обслуживанием. Показано, что многополюсная СМПМ в качестве электрической машины в составе прямоприводного турбогенератора отвечает ряду основных требований, включая высокую надежность, бесконтактную конструкцию, высокий КПД, минимальные массу и габариты, приемлемую стоимость. С целью систематизации возможных конструкций СМПМ приведена укрупненная классификация, описаны конструктивные особенности и разнообразие конфигураций статора и ротора. Получены аналитические выражения, связывающие критерий оптимизации в виде максимальной удельной мощности с основными геометрическими параметрами СМПМ. В результате сравнительного анализа машин с радиальными и аксиальными магнитными потоками при различном числе полюсов и разных диаметрах роторов выявлен оптимальный вариант конструкции в виде аксиальной многополюсной СМПМ, обеспечивающей наряду с другими требованиями максимальную удельную мощность и прямоприводное исполнение турбогенераторных установок офшорных электростанций. Отмечено, что преимущество аксиальных СМПМ перед радиальными растет с увеличением числа полюсов p. При p≥20, строго необходимом для разработки прямоприводных турбогенераторов офшорных электростанций, удельная мощность аксиальных СМПМ более нем в 2 раза превышает соответствующий показатель радиальных машин.