A typical way for obtaining the characteristics of the electric machines are the methods based on the theory of the magnetic circuits. These methods contain assumptions that lead to significant errors in the calculation results. Modern software allows to perform calculations of the magnetic fields using the numerical methods, and, it is thus possible to obtain more adequate characteristics of the electric machines, which are indicative of their working properties in operation. Hence, the aim of this study is to describe the method of obtaining the characteristics of a high power turbogenerator by the calculation of its magnetic fields. The proposed methods for determining the characteristics of the electric machine under study are based on the iterative methods using the automated numerical calculations of the magnetic fields. The calculations were carried out using the FEMM software finite element method and the Lua script. The paper presents characteristics of turbogenerator such as the idle speed and short circuit, angular, stator winding excitation, adjusting and U-shaped. The adequacy of the calculations was checked by comparing the obtained characteristics with those calculated by classical methods. The most important results of the work are the obtained differences in determining the characteristics by numerical calculation and calculations using the theory of magnetic circuits. Their significance lies in the fact that the modernization of turbogenerators often takes an increase in their power by an amount commensurate with the error by using the classical method of obtaining characteristics based on the theory of magnetic circuits.

Turbogeneratoarele sunt unul dintre cei mai importanți reprezentanți ai familiei de mașini electrice, deoarece aceste obiecte afectează în mod direct funcționarea sistemului electric în ansamblu. Ca urmare, este nevoie de o cercetare profundă a generatoarelor de turbine pentru a-și îmbunătăți parametrii energetici și cu posibilitatea optimizării sistemului de proiectare. Caracteristicile de conectare a valorilor electromagnetice și de putere ale mașinilor electrice sunt de obicei calculate prin metode clasice bazate pe teoria circuitelor magnetice. Aceste metode sunt însoțite de simplificarea formelor geometrice ale mașinilor, ceea ce duce la erori semnificative în rezultatele calculelor. Software-ul modern și metodele numerice pentru calcularea câmpurilor magnetice fac posibilă evitarea acestor simplificări și, prin urmare, obținerea unor caracteristici mai adecvate ale mașinilor electrice. Scopul acestei lucrări a fost de a formula principiile de obținere a caracteristicilor unui turbogenerator de mare putere: caracteristicile de mers în gol și scurtcircuit, caracteristicile excitației înfășurării statorului, ajustarea, unghiul și familia caracteristicilor în formă de U. Metodologia propusă pentru rezolvarea problemei se bazează pe metode iterative combinate cu calcule numerice automate ale câmpurilor magnetice în pachetul software FEMM disponibil public, utilizând metoda elementului finit folosind scripturile create Lua. Metodologia prezentată se bazează pe rapoartele fază-cantitative ale principalelor valori electromagnetice ale turbogeneratorului. Adecvarea și măsurarea rafinării calculelor a fost verificată prin compararea caracteristicilor obținute cu omologii lor, calculată folosind metodele clasice de proiectare a turbogeneratoarelor. Diferențele rezultate în rezultatele calculării numerice a caracteristicilor și calculelor utilizând teoria circuitelor magnetice au atins 10%. Prin urmare, principiile câmpului numeric considerate de calcul au confirmat relevanța acestora.

Турбогенераторы являются одними из наиболее важных представителей семейства электрических машин, поскольку именно эти объекты напрямую влияют на работу электроэнергетической системы в целом. Вследствие чего возникает необходимость глубокого исследования турбогенераторов с целью улучшения их энергетических параметров и с возможностью оптимизации системы проектирования. Характеристики, связывающие электромагнитные и силовые величины электрических машин, обычно рассчитываются классическими методами на основе теории магнитных цепей. Этим методам сопутствуют упрощения геометрических форм машин, и это приводит к существенным погрешностям результатов расчетов. Современное программное обеспечение и численные методы расчета магнитных полей позволяют избежать этих упрощений, и, значит, получить более адекватные характеристики электрических машин. Целью данной работы была формулировка методики получения характеристик турбогенератора большой мощности: характеристик холостого хода и короткого замыкания, характеристики возбуждения обмотки статора, регулировочной, угловой и семейства U-образных характеристик. Предложенная методика для решения поставленной задачи базируется на итерационных методах в сочетании с автоматизированными численными расчетами магнитных полей в общедоступном программном пакете FEMM методом конечных элементов, с использованием созданных скриптов Lua. В основу представленной методики положены фазово-количественные соотношения основных электромагнитных величин турбогенератора. Адекватность и мера уточнения расчетов проверялась путем сравнения полученных характеристик с их аналогами, рассчитанными при использовании классических методов проектирования турбогенераторов. Наиболее важными результатами работы являются полученные расхождения при определении характеристик посредством численного расчета магнитных полей и расчетах при использовании теории магнитных цепей. Значимость их состоит в том, что при модернизации турбогенераторов часто предпринимается увеличение их мощности на величину, соизмеримую с погрешностью при использовании классического метода получения характеристик на основе теории магнитных цепей.