Стартер-генераторное устройство на основе ВИМ
Стартер-генератор - это электрическая машина, предназначенная для кратковременной работы в двигательном режиме и продолжительной работы в режиме генератора. Стартер-генератор автомобиля, помимо этого, должен обеспечивать кратковременный бустерный режим, при котором на валу ДВС создается дополнительный двигательный момент.
Стартер-генератор на базе ВИМ - вентильно-индукторный стартер-генератор (ВИСГ) - имеет ряд особенностей по сравнению с ВИМ общего назначения, связанных как с конструкцией, так и с режимами работы.
ВИСГ имеет большой диаметр вала ротора, что вызвано интеграцией его с диском сцепления автомобиля. Сцепление размещается внутри ротора ВИСГ, который также выступает маховиком ДВС. Длина активной части, как правило, небольшая и обусловлена размещением ВИСГ в автомобиле.
Диапазон скоростей вращения ВИСГ, как в стартерном, так и в генераторном режиме, должен быть широким и полностью покрывать диапазон рабочих скоростей вращения ДВС. Особенность ВИСГ заключается в том, что существует диапазон скоростей вращения, при которых ВИМ должна работать и как стартер, и как генератор, что исключается при проектировании ВИМ на один из режимов (рис.7а). Таким образом, диапазоны рабочих скоростей стартера и генератора должны взаимно перекрываться (рис.7б).
Рис.7 Диапазоны рабочих скоростей ВИМ и ВИСГ
ВИСГ автомобиля должен обладать высоким пусковым моментом, что в сумме с низким напряжением питания, обусловленным низким напряжением бортовой сети, и широким рабочим диапазоном частот вращения, затрудняет его проектирование.
Математическое моделирование процессов в ВИСГ
Процессы, происходящие в ВИСГ, ввиду своей сложности и нелинейности, не могут быть рассмотрены на основе аналитических выражений и зависимостей. Этим также объясняется сложность проектирования данного класса машин. Структура статора и ротора должны быть принципиально зубчатыми, иначе становиться невозможным преобразование энергии на основе реактивного момента. Магнитное поле ВИМ носит более сложный характер, чем в традиционных машинах [3].
Рассмотреть процессы электромеханического преобразования энергии в ВИМ можно путем математического моделирования электромеханической системы, включающей в себя ИМ, и блок управления.
При этом принимаются следующие допущения:
взаимная индуктивность фаз равна нулю, так как коммутация фаз ВИСГ симметричная одиночная;
потери в стали и механические потери ВИМ не учитываются;
ключи блока коммутации считаются идеальными, т.е. осуществляют коммутацию без временных задержек и падения напряжения на них;
демпфирующая емкость принимается бесконечно большой;
нагрузка в генераторном режиме считается активной.
В основу математической модели положены нелинейные дифференциальные уравнения электрической цепи содержащей переменные индуктивности обмоток и уравнения движения.
Уравнения для стартерного режима
Уравнение электрической цепи для одной фазы
, где
- потокосцепление фазы ИМ;
- сопротивление фазы ИМ;
- нелинейная зависимость тока фазы от потокосцепления и взаимного положения зубцов статора и ротора.
- зависимость напряжения на фазе ИМ от времени, формируемая по алгоритму коммутации фаз.
Зависимость 
определяется из расчета магнитного поля ВИМ, с учетом нелинейностей магнитных проводимостей стали, путем сплайн-аппроксимации точек поверхности 
. На основе данной зависимости строится зависимость 
, позволяющая однозначно определить ток фазы ВИМ по потокосцеплению катушки и относительному положению зубцов
Уравнение движения:
Уравнения для генераторного режима
Уравнение электрической цепи для одной фазы
Математическая модель строится на совместном интегрировании уравнений напряжения электрической цепи для всех фаз и уравнения движения:
,
где
T - время интегрирования;
N -число точек интегрирования.
Немного больше о технологиях >>>
Нанотехнологии в современных системах вооружения
Не
секрет, что применение высоких технологий в современной военной технике
является залогом успешного ведения боевых действий. Благодаря этому повышается
автономность используемой боевой техники, а также ее эффективность. Уже
существуют автономные разведывательные роботы-самоле ...
Применение световода на уроках физики
Школьник понимает физический опыт только
тогда хорошо, когда он его делает сам. Но еще лучше он понимает его, если сам
делает прибор для эксперимента.
П.Л.Капица
Физический эксперимент... Постановка его на
уроке позволяет учителю не только подробно рассмотреть физические я ...
