Сафин Альфред Робертович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»
г. Казань
Alfred R. Safin
Kazan
Ившин Игорь Владимирович – д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий»
г. Казань
Igor V. Ivshin
Kazan
Грачева Елена Ивановна – д-р техн. наук, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»
г. Казань
Elena I. Gracheva
Kazan
Петров Тимур Игоревич – ассистент
г. Казань
Timur I. Petrov
Kazan
Одним из актуальных трендов на настоящее время является развитие малой энергетики, что является особенно актуальной задачей для Российской Федерации с ее огромными территориями и спецификой электроэнергетической системы.
Использование синхронной электрической машины возвратно-поступательного действия с постоянными магнитами в энергетических установках модульного типа позволяет рационально спроектировать автономный источник электроснабжения, получить наиболее оптимальную конструкцию.
Разработано математическое описание термодинамических, электромеханических и тепловых процессов, происходящих в рассматриваемом энергетическом комплексе (синхронный двигатель), что является необходимым условием для проектирования и оптимизации конструкции автономного электроэнергетического комплекса.
Согласно теоретическим выкладкам в приложении Matlab на базе дополнительного модуля Simulink была разработана и рассчитана имитационная модель свободно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, блоки расчета линейной токовой нагрузки, магнитной индукции статора, магнитной индукции, создаваемой постоянными магнитами индуктора, электромагнитной силы.
Созданная методика расчета параметров электромагнитной составляющей силы синхронной машины с постоянными магнитами позволяет провести расчет и оптимизацию конструктивных параметров индукторного и статорного элемента рассматриваемого электрического двигателя, что повышает энергоэффективность всей системы.
One of the current trends at present is the development of small energy, which is a particularly urgent task for the Russian Federation with its vast territories and the specifics of the electric power system. In the Russian Federation, the bulk of the electricity is generated at large power plants and transmitted through power lines. 60–70% of the country's territory lacks a centralized power supply, where more than 20 million people live, and the development of small and micro-energy facilities is necessary.
Using a synchronous electric reciprocating machine with permanent magnets in power plants of a modular type makes it possible to rationally design an autonomous power supply source, to obtain the most optimal design.
The development of methodological design decisions and the optimization of engine design parameters as part of generating and drive complexes is an important scientific task.
A mathematical description of thermodynamic processes in a free-piston internal combustion engine, electromechanical and thermal processes occurring in a synchronous electric reciprocating machine with permanent magnets is developed, which is a necessary condition for designing and optimizing the design of an autonomous electric power complex.
According to theoretical calculations, in the Matlab application, on the basis of the additional Simulink module, a simulation model of a free-piston internal combustion engine, linear current load calculation units, stator magnetic induction, magnetic induction created by permanent inductor magnets, electromagnetic force were developed and calculated.
The created procedure for calculating the parameters of the electromagnetic component of the force of a synchronous machine with permanent magnets allows you to calculate and optimize the design parameters of the inductor and stator element of the electric motor under consideration. Thus, this will allow us to design electric machines with improved energy characteristics, due to the use of the obtained simulation results, which will allow us to use them more efficiently in the composition of generating and drive complexes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.