Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[Владимир Александрович]

Т.е. синхронизация нескольких двигателей нереальна? 

     Сама синхронизация работы нескольких модулей СПГГ реальна. Ее обычно добиваются через пневматический синхронизатор фаз. Цель - сгладить пульсации давлений выхлопного газа в общем ресивере перед турбиной. Допустим работает в СУ 4 модуля СПГГ. Пневматический синхронизатор фаз подгоняет выхлоп каждого из них к интервалу 90[sup]0[/sup]. Выключили один модуль - он подгоняет выхлоп оставшихся к 120[sup]0[/sup]. Еще один остановился модуль. Выхлоп оставшихся будет передвинут к интервалу 180[sup]0[/sup]. 
     То что предлагаете Вы требует жесткой синхронизации при постоянной работе всех трех модулей СПГГ - вот это с практической точки зрения не реально. Ведь каждая фаза напряжения должна идти от одного СПГГ к общему трехфазному генератору. Значит будет узкий интервал колебаний тока и напряжения.
Правильно или нет?

      Есть еще конструкции сдвоенных СПГГ в одном корпусе. Там пневматический синхронизатор фаз обеспечивает постоянный сдвиг интервала выхлопа 180[sup]0[/sup]. Пульсации выхлопа сглажены и турбина работает в расчетных условиях обтекания лопаток.   

 

[Михал Иваныч]

линейные генераторы ориентируют на постоянный ток, а не на переменный?

Генератор, основанный на электромагнитной индукции постоянный ток давать в принципе неспособен, почему - я уже говорил. Постоянный ток получют выпрямлением полученной ЭДС на щеточно-коллеторном узле либо электронными выпрямителями. Делается это потому, что параметры вырабатываемого тока не укладываются в принятые стандарты, на которые ориентированы потребители тока. "Плавает" частота, напряжение, и т.д. Поэтому ток выпрямляют, а далее преобразователями приводят "к общему знаменателю". В результате требуется генератор завышеной мощности, чтобы компенсировать КПД всех промежуточных преобразователей. В данном случае можно обойтись без этих ухищрений, если в качестве основного потребителя использовать двигатель переменного тока (синхронный или асинхронный) для привода винта. При этом редуктор также не нужен - можно уменьшить обороты увеличением числа полюсов электродвигателя, за счет этого возрастает крутящий момент.

 

[Михал Иваныч]

Ведь каждая фаза напряжения должна идти от одного СПГГ к общему трехфазному генератору.

Каждый СПГГ и создает ту самую фазу, котрые объединяются в одну многофазную сеть. Эта сеть и питает электродвигатель. Многофазный двигатель (с числом фаз больше 3) достаточно устойчиво работает при обрыве или отключении любой фазы. Впрочем, Вы и сами знаете, что народные умельцы давно научились запускать трехфазные промышленные двигатели от обычной однофазной потребительской сети. Мощность несколько падает, но все работает. Вообще-то, если основной нагрузкой СПД станет генератор, то двигатель сам введет разные генераторы в синхронизм, изменяя электромагнитные силы в генераторах за счет собственной инерции ротора и самоиндукции двигателя, вот только как это отразится на работе самих СПД? Отсюда и вопрос, можно ли неэлектрическим путем синхронизировать СПД?

 

[Владимир Александрович]

И чем это Вас не устраивает (если не с точки зрения ранцевого вертолета)?

      Речь идет о СПГГ. Для них характерна прямая передача усилий на поршень компрессора без промежуточных вращательных звеньев с подшипниками и поэтому нет ограничений по давлению сгорания, а переменный ход поршней по режимам в сочетании с изменением, например, мертвого пространства компрессора или перепуска нагретого воздуха из ресивера на вход компрессора, позволяет экономично регулировать производительность компрессорных полостей.  В механическом генераторе газа (МГГ) как в обычном ДВС ходпостоянный, давление сгорания ограничено несущей способностью подшипников в узлах вращения механизма преобразования движения. В малоразмерных газогенераторах типа МГГ по моим наблюдениям ирезультатам расчетов уже имеет выгоду по ряду свойств и технических характеристик.
       Такая ситуация.

 

[georgii-2]

При многополюсном двигателе, может и надо ничего синхронизировать? Просто каждый импульс направлять на соответствующий полюс. На управлении-то небольшие потери. То же, в обратном направлении.

 

[Михал Иваныч]

давление сгорания ограничено несущей способностью подшипников в узлах вращения механизма преобразования движения.

Владимир Александрович, никакого механизма преобразования движения я вводить в схему не собираюсь! Речь идет о том, что линейный генератор работает и как линейный электродвигатель, проще говоря, обыкновенный соленоид. При отставании его частоты от частоты вращения электродвигателя они меняются ролями - двигатель, стремясь сохранить свою частоту вращения, вырабатывает ток, "подгоняя" ленивый генератор. Если же частота генератора выше, чем у двигателя то двигатель начинает разгоняться, тормозя разогнавшийся якорь генератора. Только чисто силовое воздействие, да и то в небольших пределах. Договоримся, что генератор стандартной компоновки (с вращающимся ротором) мы вообще рассматривать не будем. Пусть вращается ротор электродвигателя, а генератор - только линейный.

 

[Владимир Александрович]

Как знаете. Просто вращающимся золотником (гильзой) управлять несколько проще, чем любым другим клапаном, если Вы ратуете за применение электроники.

    Я подчеркнул, что автоматические клапаны сами решают задачу когда открыться и когда закрыться. Здесь им электроника не нужна. Однако может быть и такой вариант - процессор оценивает параметры по полостям и режиму работы и дает сигнал на открытие или закрытие клапанов, работая в режиме полной ответственности. Может быть в этом будущее СПГГ. Но механически вращающийся золотник эффективной работы на переменных режимах не обеспечивает - этот факт проверен и теоретически, и экспериментально.  В СПГГ управление сложнее, чем в вальных ДВС из-за отсутствия инерционного вращательного движения.
 

 

[Михал Иваныч]

При многополюсном двигателе, может и надо ничего синхронизировать? Просто каждый импульс направлять на соответствующий полюс. На управлении-то небольшие потери. 

Я же и говорю, что к каждой фазе (не полюсу, это разные вещи, каждая фаза может иметь несколько пар полюсов) подключить отдельный ЛГ. Даже можно специально не регулировать, проиходит самосинхронизация, просто медленно. Кроме того, синхронизация генераторов - вопрос хорошо изученный, есть и старые решения, с фазовращателями, и новые, с датчиком сдвига фаз...

 

[Михал Иваныч]

В СПГГ управление сложнее, чем в вальных ДВС из-за отсутствия инерционного вращательного движения.

А если "имитировать" инерционное движение? Управление СПГГ упростится? Вообще-то я изначально СД-шник, "маслопуп", но ДВС нам не давали вообще, разве что картинки на автоподготовке. Поэтому в этом плане я недоразвитый.

 

[georgii-2]

Я же и говорю, что к каждой фазе (не полюсу, это разные вещи, каждая фаза может иметь несколько пар полюсов) 

В том-то и дело, контролируется каждый полюс и каждый импульс. При обычном подключении как Вы говорите, без управления всё равно не обойтись, так уж лучше всё и контролировать и получить гибкую систему.

 

[Владимир Александрович]

Не будете ли так любезны переслать мне Вашу диссертацию? Возможно, тогда ряд глупых вопросов отпадет сам собой. Взамен могу выслать свою диссертацию по электротехническим комплексам и системам, если интересует. Там рассмотрена интересная конструкция двигателя - насоса. Вращающегося, но не совсем обычного. 

        Я бы выслал, но она у меня только в бумажном виде в книжном переплете. В принципе суть коротко я могу рассказать, но это будет не совсем в теме, т.к. относится к вертолетной тематике. С другой стороны силовая установка включает СПГГ. Вашу диссертацию, раз уж она есть в электронном виде, прочитал бы обязательно, потому что по роду служебной деятельности мне пришлось влезать в вопросы формирования систем электроснабжения дирижаблей, использующих для привода вертикальных управляющих винтов вентильно-реактивные электродвигатели с питанием от вентильно-реактивных генераторов, установленных на маршевых винтах. Первичная система электроснабжения должна работать на постоянном рабочем напряжении 270V.  В этом смысле и диссертация Вашего товарища, наверное,  к месту.
        Я тоже в МАИ защищался.

 
 

 

[Владимир Александрович]

Генератор, основанный на электромагнитной индукции постоянный ток давать в принципе неспособен, почему - я уже говорил. Постоянный ток получют выпрямлением полученной ЭДС на щеточно-коллеторном узле либо электронными выпрямителями.

        Естественно, я имею ввиду выпрямленный постоянный ток именно так как Вы описываете.
   

 

[Михал Иваныч]

При обычном подключении как Вы говорите, без управления всё равно не обойтись, так уж лучше всё и контролировать и получить гибкую систему. 

Кто бы спорил! Но здесь речь идет не просто о выработке электричества, а об электрической трансмиссии. Если к каждому полюсу (точнее, паре, однополюсных магнитов не бывает ) подключить свой ЛГ, то получится электромашина однополюсная, с числом фаз, равным числу пар полюсов. Это, конечно, повысит ее надежность, однако при этом частота вращения вала будет равна частоте циклов СПД. Но ведь на валу электродвигателя долженбыть еще и винт, а ему чрезмерно большие обороты не нужны. С обычным ДВС винт подключают через редуктор, для снижения оборотов. Вы предлагаете увеличивать частоту циклов, т.е. обороты винта в конечном счете. Контролировать надо не каждую пару полюсов, а каждую фазу, этого будет достаточно.

 

[Владимир Александрович]

Каждый СПГГ и создает ту самую фазу, которые объединяются в одну многофазную сеть. Эта сеть и питает электродвигатель. Многофазный двигатель (с числом фаз больше 3) достаточно устойчиво работает при обрыве или отключении любой фазы.

       Может быть такое решение с электрической точки зрения будет приемлемым. Мне трудно судить об этом. Трехфазный электродвигатель и мой отец когда-то запускал дома от одной фазы через блок конденсаторов, но предварительно его надо было энергично крутануть рукой.

 

[Владимир Александрович]

При отставании его частоты от частоты вращения электродвигателя они меняются ролями - двигатель, стремясь сохранить свою частоту вращения, вырабатывает ток, "подгоняя" ленивый генератор. Если же частота генератора выше, чем у двигателя то двигатель начинает разгоняться, тормозя разогнавшийся якорь генератора. Только чисто силовое воздействие, да и то в небольших пределах.

       Я бы не сказал, что это хорошо. Значит нагрузка не электродвигатель будет влиять на работу СПГГ почти также как жесткая механическая связь в вальных ДВС. В то время как газовая связь между турбиной и СПГГ дает значительно более мягкую реакцию и перегрузка не приводит к остановке СПГ, потому-что падение оборотов турбины ведет к росту момента на ее валу.
   

 

[georgii-2]

...то получится электромашина однополюсная, с числом фаз, равным числу пар полюсов. Это, конечно, повысит ее надежность, однако при этом частота вращения вала будет равна частоте циклов СПД. 

Полное управление и даст все варианты подключения, надо - один полюс (или одну пару полюсов, будьте попроще), надо - несколько.
В зависимости от возможностей, т.е. силы импульса и потребностей, например в оборотах.

 

[Михал Иваныч]

потому-что падение оборотов турбины ведет к росту момента на ее валу.

Асинхронный электродвигатель реагирует на падение оборотов точно так же. Собственно, поэтому прекрасно компонуются турбина с генератором и электродвигательь с компрессором - у них примерно одинаковый характер протекания характеристик.

 

[georgii-2]

Я бы не сказал, что это хорошо. Значит нагрузка не электродвигатель будет влиять на работу СПГГ почти также как жесткая механическая связь в вальных ДВС.

Вот тут, пусть подтвердит Михал Иваныч - всё в наших, вернее контроллерных, руках.

 

[Михал Иваныч]

В зависимости от возможностей, т.е. силы импульса и потребностей, например в оборотах. 

Для этого обычно предусматриваются преобразователи частоты, они дают более плавные переходы. Коммутация полюсов тоже применяется, однако число полюсов всегда конечное (машина не идеальна ), поэтому при коммутации происходит скачок оборотов или момента. Частотное регулирование намного удобнее и экономичнее. Хотя и тут есть свои приколы - для электронного преобразования тока одной частоты в ток друго его придется сначала выпрямить, а уже из постоянного делать какой Вам надо. Опять вернулись к исходной позиции - постоянному току.

 

[Михал Иваныч]

Вот тут, пусть подтвердит Михал Иваныч - всё в наших, вернее контроллерных, руках. 

Подтверждаю. Малой кровью, могучим ударом. с помощью контроллеров можно задать любую характеристику чего угодно. Только вот кто способен заняться этим? Я пас.