Новая конструкция автономного генератора, которую аспирант создал под руководством заведующего кафедрой, доктора технических наук Сергея Ганджи, позволяет значительно снизить потери при производстве электроэнергии и повысить надёжность работы агрегата.

Высокоскоростные генераторы – очень перспективное научное направление. Ежегодно в России используется около 2150 газотурбинных установок общей мощностью 28 ГВт. Неприхотливость в обслуживании, автономная работа, высокий коэффициент использования топлива и компактность делают такие установки очень привлекательными для применения в самых разных сферах деятельности.

– В используемых на данный момент радиальных магнитоэлектрических генераторах основным недостатком являются большие магнитные потери в стали из-за высокой частоты перемагничивания. Из-за этого уменьшается КПД, тепловые потери приходится отводить при помощи сложной системы охлаждения, усложняется система контроля и управления. Применение специальных сталей и ослабление магнитного потока только уменьшают проблему, но не решают ее – а цена изделия при этом существенно возрастает. Мы предлагаем использовать генератор на постоянных магнитах с аксиальным магнитным потоком и диамагнитным якорем. В нем стального сердечника просто нет – а значит, нет и этих проблем. Повышается КПД, упрощается конструкция, снижается цена изделия, – поясняет Николай Неустроев.

Разрабатываемый аспирантом ЮУрГУ высокоскоростной генератор на мощных постоянных магнитах с аксиальным магнитным потоком и якорем без электротехнической стали на комбинированном магнитном газодинамическом подвесе имеет высокий КПД за счет исключения магнитных потерь, то есть является энергоэффективным.

При этом газотурбинный двигатель нетребователен к качеству топлива – подойдет любое горючее вещество, от газа до мазута. Предлагаемую концепцию можно будет применить в любой области техники: для электроснабжения каких угодно автономных объектов – пассажирских самолетов, кораблей, бортовых сетей военных машин, а также для бытовых нужд электропотребления. Оригинальность конструкции заключается в ее модульности, что позволяет подобрать необходимую мощность за счет дополнительных секций.

– На данном этапе завершаем работу над созданием цифрового двойника, поскольку все основные узлы и агрегаты должны иметь трехмерные твердотельные цифровые модели, на которых будут проводиться испытания в виртуальном формате, – говорит Сергей Ганджа.

Уникальный генератор требует инновационных решений для своего создания.

– Теперь львиную долю моего свободного времени занимает комбинированный магнитный газодинамический подвес. Дело в том, что он позволит приумножить все преимущества разрабатываемого генератора, так сказать, раскрыть весь его потенциал. Однако «подружить» магнитный и газодинамический подшипник – задача не из простых, но для этого и нужна наука, – говорит аспирант.

После тщательного изучения существующей отечественной и зарубежной научной литературы ученые проводят расчет нескольких вариантов магнитных подвесов, стараясь учесть все возможные технические риски. Они должны рассмотреть варианты комбинаций газодинамического и магнитного подшипников и определить оптимальный. Свою инновационную идею исследователи намерены проверить на практике, то есть изготовить и испытать макетный образец на средства выигранного гранта. Реальный образец должен подтвердить принятые концепции.

Грант поможет довести научные изыскания до логического конца. Результаты будут опубликованы в журналах, входящих в первый и второй квартили Scopus и Web of Science Рост числа отечественных разработок и патентов на изобретения предусмотрен нацпроектом «Наука», который должен быть реализован в России к 2024 году.

ЮУрГУ – участник Проекта 5-100, призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров