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.