Создание системы термоакустический двигатель - линейный генератор

Сентябрь 4, 2022

Главная
Алгебра
Создание системы термоакустический двигатель - линейный генератор

Содержание

2. Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop Grumman Space and Technology
3. Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop Grumman Space and Technology
4. Энергетические показатели и перспективы разработки КПД собственно термоакустического двигателя, преобразующего тепло изотопного плутониевого источника в энергию
5. Структура системы ТАД -ЛГ Система «термоакустический двигатель - электрический генератор» для КА состоит из следующих структурных
6. Структурная схема ТАД - ЛГ
7. Типичная компоновка термоакустического двигателя и линейного генератора (альтернатора)
8. Теплообмен в ТАД-ЛГ Термические интерфейсы для подвода и отвода тепла: - термический интерфейс тепловыделяющей сборки с
10. Компоновка линейного генератора Линейный генератор (ЛГ) переменного тока преобразует энергию акустических волн в электрическую энергию. Он
11. Конструкция оппозитного ТАД – ЛГПМ 1,6 – магнитопровод, 2 - обмотка, 3 – постоянные магниты, 4
12. Вариант конструкции ЛГПМ 1 – магнитопровод, 2 – обмотка, 3 – подвижная часть (индуктор), 4 –
13. В качестве одного из конструктивных вариантов может быть предложена магнитная система, изображенная на слайде Для данной
14. Картина распределения магнитного поля ЛГПМ
15. Распределение магнитных потоков. Эквивалентная схема магнитной цепи ЛГПМ Независимо от положения индуктора в системе существуют магнитные
16. Временные диаграммы магнитных потоков ЛГ
17. Данные лабораторного образца Номинальная мощность - 50 Вт, 1.5 кратная перегрузочная способность Частота колебаний – 50
18. Оценка необходимого объема постоянного магнита Для предварительной оценки необходимого объема магнита можно использовать соотношения, разработанные для
19. Особенности проектирования ЛГПМ Предложенная методика применима для проектирования генераторов возвратно-поступательного движения малой (десятки ватт) и средней
20. Особенности определения соотношений ширины магнита и немагнитного промежутка Кривая 1 – полезная мощность ЛГПМ, кривая 2
21. Алгоритм расчетной модели ЛГПМ
22. Стенд с лабораторным образцом ЛГПМ
23. Внешняя характеристика лабораторного образца Зависимость выходного напряжения Urabот тока нагрузки Irab
24. Энергетическая характеристика лабораторного образца Зависимость КПД ηrab от мощности нагрузки Prab(Irab)
25. 1 – индуктор, 2 – постоянные магниты, 3 – концентрический магнитопровод, 4 – П-образный магнитопровод, 5
26. Данные расчета типоразмеров ЛГПТ
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop

Grumman Space and Technology

Слайд 3

Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop

Grumman Space and Technology

Слайд 4

Энергетические показатели и перспективы разработки
КПД собственно термоакустического двигателя, преобразующего тепло

изотопного плутониевого источника в энергию акустических колебаний удовлетворителен и составляет 30% . Для систем СЭП КА большей мощности следует ожидать увеличения КПД термоакустического двигателя и, следовательно, системы«термоакустический двигатель – линейный генератор» (ТАД – ЛГ) в целом.
Успех опытного образца термоакустического генератора космического назначения определил активизацию зарубежных работ по созданию систем СЭП для КА на основе термоакустического эффекта.
В данном докладе представлены исследования по определению возможных технических характеристик для применения энергетических установок КА на основе системы ТАД – ЛГ.

Слайд 5

Структура системы ТАД -ЛГ
Система «термоакустический двигатель - электрический генератор» для КА

состоит из следующих структурных единиц:
источника тепловой энергии (изотопного нагревателя);
термоакустического двигателя, преобразующего тепло в энергию акустических колебаний;
холодильника-излучателя.
преобразователя энергии акустических волн в электрическую энергию (альтернатора - линейного генератора переменного тока);
вентильного преобразователя переменного тока в постоянный.

Слайд 6

Структурная схема ТАД - ЛГ

Слайд 7

Типичная компоновка термоакустического двигателя и линейного генератора (альтернатора)

Слайд 8

Теплообмен в ТАД-ЛГ
Термические интерфейсы для подвода и отвода тепла:
- термический интерфейс

тепловыделяющей сборки с горячим теплообменником термоакустического двигателя
- термический интерфейс горячего теплообменника термоакустического двигателя с тепловыделяющей сборкой
- термический интерфейс холодного теплообменника термоакустического двигателя с радиатором
- термический интерфейс холодного теплообменника термоакустического двигателя с элементами конструкции КА. Для ТАД - ЛГ значительной мощности в качестве холодильника - излучателя необходимо использовать радиатор, излучающий отработанное тепло в космос.

Слайд 9

Слайд 10

Компоновка линейного генератора
Линейный генератор (ЛГ) переменного тока преобразует энергию акустических волн

в электрическую энергию. Он имеет поршень, который без смазки движется в цилиндре, соединенном с акустической системой ТАД .
Зазор между поршнем и цилиндром составляет 15-30 мкм. Для поддержания такого малого зазора используют подвеску ротора поршня на двух мембранных пружинах.
Для компенсации вибраций при компоновке системы используется два оппозитных ЛГ, имеющих общий акустический интерфейс с акустической системой ТАД.
С поршнем соединен подвижный элемент, на котором расположена магнитная система линейного генератора переменного тока.
Для ЛГ мощностью до нескольких киловатт в качестве магнитной системы используются постоянные магниты (ЛГПМ).
На неподвижном статоре генератора расположена неподвижная магнитная система (магнитопровод и обмотки) линейного генератора.
Зазор в магнитной системе поддерживается с помощью подвески подвижного элемента на мембранных пружинах.

Слайд 11

Конструкция оппозитного ТАД – ЛГПМ
1,6 – магнитопровод, 2 - обмотка, 3

– постоянные магниты,
4 – индуктор, 5 – корпус ЛГПМ, 7,9 – мембрана, 8 – шток,
9 – холодильник-излучатель,10 – термоакустический двигатель.

Слайд 12

Вариант конструкции ЛГПМ
1 – магнитопровод, 2 – обмотка, 3 –

подвижная часть (индуктор), 4 – постоянный магнит

Слайд 13

В качестве одного из конструктивных вариантов может быть предложена магнитная система,

изображенная на слайде
Для данной конструкции магнитопровод ЛГПМ состоит из двух частей: внешней – выполненной в виде пакета круглых штампованных пластин с четырьмя полюсами, и внутренней – представляющей собой также пакет шихтованных пластин, размещенных с внутренней стороны индуктора.
Подвижная часть состоит из полого каркаса из немагнитного материала и восьми призматических магнитов, размещенных на нем. Немагнитный промежуток обеспечивается специальной вставкой.
Преимуществом данной конструкции является ее технологичность и достаточно высокое использование материалов. Обмотка, выполненная в виде сосредоточенных катушек, размещена на полюсах магнитопровода. Магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами, суммируется и проходит через полюса магнитопровода, меняя свое направление в зависимости от положения индуктора.

Слайд 14

Картина распределения магнитного поля ЛГПМ

Слайд 15

Распределение магнитных потоков. Эквивалентная схема магнитной цепи ЛГПМ
Независимо от положения

индуктора
в системе существуют магнитные потоки
трех видов:
1. Потоки рабочего зазора
2. Потоки краевого эффекта
3. Потоки рассеяния

Все перечисленные потоки являются
функциями координаты перемещения х, и это очень важно с точки зрения определения электромагнитных сил, а также наведения ЭДС в рабочих обмотках.

Слайд 16

Временные диаграммы магнитных потоков ЛГ

Слайд 17

Данные лабораторного образца
Номинальная мощность - 50 Вт, 1.5 кратная перегрузочная способность

Частота колебаний – 50 Гц
Амплитуда колебаний - 5∙10-3 м
Температура подвижного элемента – не более 100 °С

Кривая размагничивания магнита МАЕР33HsLs на основе NdFeB

Слайд 18

Оценка необходимого объема постоянного магнита
Для предварительной оценки необходимого объема магнита можно

использовать соотношения, разработанные для вращающихся генераторов с ПМ. Однако известные зависимости целесообразно дополнить множителем, учитывающим худшее по сравнению с вращающимися машинами использование материала ПМ

Значения поправочного коэффициента к определению объема магнита

Слайд 19

Особенности проектирования ЛГПМ
Предложенная методика применима для проектирования генераторов возвратно-поступательного движения малой

(десятки ватт) и средней мощности (1-2 киловатт).
При разработке методики проектирования ЛГПМ были приняты следующие основные допущения:
мощность первичного двигателя много больше мощности генератора и, следовательно, амплитуда колебаний не зависит от нагрузки;
координата положения индуктора изменяется по гармоническому закону;
при расчете параметров магнитной цепи магнитное сопротивление стальных участков принимается равным нулю.

Слайд 20

Особенности определения соотношений ширины магнита и немагнитного промежутка
Кривая 1 – полезная

мощность ЛГПМ, кривая 2 – коэффициент гармонических искажений, кривая 3 –коэффициент амплитуды

Слайд 21

Алгоритм расчетной модели ЛГПМ

Слайд 22

Стенд с лабораторным образцом ЛГПМ

Слайд 23

Внешняя характеристика лабораторного образца
Зависимость выходного напряжения Urabот тока нагрузки Irab

Слайд 24

Энергетическая характеристика лабораторного образца
Зависимость КПД ηrab от мощности нагрузки Prab(Irab)

Слайд 25

1 – индуктор, 2 – постоянные магниты, 3 – концентрический магнитопровод,

4 – П-образный магнитопровод, 5 – шток, 6 – обмотка, 7,8 – мембрана, 9 – задняя крышка, 10 – корпус.

Конструкция лабораторного образца ЛГПМ

Слайд 26

Создание системы термоакустический двигатель - линейный генератор

Содержание

Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop

Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop

Энергетические показатели и перспективы разработки КПД собственно термоакустического двигателя, преобразующего тепло

Структура системы ТАД -ЛГСистема «термоакустический двигатель - электрический генератор» для КА

Структурная схема ТАД - ЛГ

Типичная компоновка термоакустического двигателя и линейного генератора (альтернатора)

Теплообмен в ТАД-ЛГТермические интерфейсы для подвода и отвода тепла: - термический интерфейс

Компоновка линейного генератора Линейный генератор (ЛГ) переменного тока преобразует энергию акустических волн

Конструкция оппозитного ТАД – ЛГПМ1,6 – магнитопровод, 2 - обмотка, 3

Вариант конструкции ЛГПМ 1 – магнитопровод, 2 – обмотка, 3 –

В качестве одного из конструктивных вариантов может быть предложена магнитная система,

Картина распределения магнитного поля ЛГПМ

Распределение магнитных потоков. Эквивалентная схема магнитной цепи ЛГПМ Независимо от положения

Временные диаграммы магнитных потоков ЛГ

Данные лабораторного образцаНоминальная мощность - 50 Вт, 1.5 кратная перегрузочная способность

Оценка необходимого объема постоянного магнита Для предварительной оценки необходимого объема магнита можно

Особенности проектирования ЛГПМПредложенная методика применима для проектирования генераторов возвратно-поступательного движения малой

Особенности определения соотношений ширины магнита и немагнитного промежуткаКривая 1 – полезная

Алгоритм расчетной модели ЛГПМ

Стенд с лабораторным образцом ЛГПМ

Внешняя характеристика лабораторного образцаЗависимость выходного напряжения Urabот тока нагрузки Irab

Энергетическая характеристика лабораторного образцаЗависимость КПД ηrab от мощности нагрузки Prab(Irab)

1 – индуктор, 2 – постоянные магниты, 3 – концентрический магнитопровод,

Данные расчета типоразмеров ЛГПТ

Похожие презентации

Энергетические показатели и перспективы разработки
КПД собственно термоакустического двигателя, преобразующего тепло

Структура системы ТАД -ЛГ
Система «термоакустический двигатель - электрический генератор» для КА

Теплообмен в ТАД-ЛГ
Термические интерфейсы для подвода и отвода тепла:
- термический интерфейс

Компоновка линейного генератора
Линейный генератор (ЛГ) переменного тока преобразует энергию акустических волн

Конструкция оппозитного ТАД – ЛГПМ
1,6 – магнитопровод, 2 - обмотка, 3

Вариант конструкции ЛГПМ
1 – магнитопровод, 2 – обмотка, 3 –

Распределение магнитных потоков. Эквивалентная схема магнитной цепи ЛГПМ
Независимо от положения

Данные лабораторного образца
Номинальная мощность - 50 Вт, 1.5 кратная перегрузочная способность

Оценка необходимого объема постоянного магнита
Для предварительной оценки необходимого объема магнита можно

Особенности проектирования ЛГПМ
Предложенная методика применима для проектирования генераторов возвратно-поступательного движения малой

Особенности определения соотношений ширины магнита и немагнитного промежутка
Кривая 1 – полезная

Внешняя характеристика лабораторного образца
Зависимость выходного напряжения Urabот тока нагрузки Irab

Энергетическая характеристика лабораторного образца
Зависимость КПД ηrab от мощности нагрузки Prab(Irab)