Електричний генератор в складі дизель-генераторної установки

Корисна модель відноситься до електроустаткування тепловозів, а також до систем, що забезпечують роботу двигунів внутрішнього згоряння, і може бути використаний для живлення тяглових електродвигунів і електродвигунів привода допоміжних пристроїв, а також для модернізації двомашинних агрегатів тепловозів. Однієї з існуючих проблем у тепловозній тязі є система запуску двигуна за допомогою стартера-генератора постійного струму, що відрізняється складністю механічної передачі моменту від стартера-генератора до колінчатого вала дизель-генераторної силової установки. Загальним недоліком існуючих дизель-агрегатів є те, що, незважаючи на досить велику вагу основного пускового устаткування, пуск дизеля на існуючих тепловозах протікає в дуже тяжких умовах, обумовлених складністю механічної передачі від стартера до колінчатого вала дизеля, а також труднощами оптимізації процесу пуску і заряду акумуляторної батареї. Відома дизель-генераторна установка [Филонов СП. и др. Тепловоз 2ТЭ116. Транспорт, -М.: 1977г., С.112], до скдаду якої входить дизель і тяговий генератор, який запускається від стартер-генератора, розташованого на додатковому валу. Недоліком цього пристрою є складність конструкції у зв’язку з наявністю крім основного вала дизеля додаткового валу для розташування стартер-генератора і, як наслідок, складність запуску дизеля в виду того, що для прокрутки валу дизеля необхідно подолати великий момент інерції для передачі крутного моменту від додаткового валу стартер-генератора до основного валу дизеля. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається, є стартер-генератор [Міжнародна публікація WO2006121005 А1 від 2006-11-16], до складу якого входить статор з обмоткою, явнополюсний ротор з масивним магнітопроводом і полюсними котушками. Запуск двигуна в даному випадку здійснюється за допомогою електричної машини постійного струму і стартергенератора. Недоліками цього відомого пристрою є: складність прокрутки і запуску двигуна, тому що механічна передача моменту від стартера-генератора до колінчатого вала двигуна з огляду на великий момент інерції. складність кінематичної схеми пристрою, тому що в виду використання стартер-генератора потрібний додатковий редуктор для передачі обертання від стартер-генератора на колінчатий вал дизеля. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення запуску і прокрутки дизеля, а також задача спрощення кінематичної схеми дизеля. Поставлена задача вирішується тим, що електричний генератор в складі дизель-генераторної установки містить статор з обмоткою, явнополюсний ротор з масивним магнітопроводом і полюсними котушками. Відповідно до корисної моделі, під масивним магнітопроводом ротора електричного генератора розташований обернений асинхронний двигун з масивним ротором з феромагнітного матеріалу без обмоток і статором з пакетом листів електротехнічної сталі з пазами і багатофазною обмоткою. В якості масивного ротора асинхронного двигуна використовується внутрішня поверхня масивного магнітопроводу ротора електричного генератора, а статор асинхронного двигуна закріплений нерухомо усередині масивного ротора. В окремому варіанті виконання корисної моделі на внутрішній поверхні магнітопроводу ротора виконані пази по подовжній осі, а з торців встановлені мідні короткозамикаючі кільця. Задача спрощення прокрутки і запуску дизеля досягається у корисній моделі завдяки тому, що під масивним магнітопроводом ротора електричного генератора розташований обернений асинхронний двигун з масивним ротором з феромагнітного матеріалу без обмоток і статором з пакетом листів електротехнічної сталі з пазами і багатофазною обмоткою. Таким чином, електричний генератор і асинхронний двигун для його запуску розташовані на одній осі, співвісно з валом дизеля. Тому, порівняно з прототипом, у корисній моделі зменшуються втрати на тертя і момент інерції для прокрутки рухомих частин дизель-генераторної установки під час запуску дизеля. Задача спрощення кінематичної схеми дизеля забезпечується завдяки тому, що в якості масивного ротора асинхронного двигуна використовується внутрішня поверхня масивного магнітопроводу ротора електричного генератора, а статор асинхронного двигуна закріплений нерухомо усередині масивного ротора. Таким чином, у корисній моделі зменшена кількість складових чистин пристрою, у тому числі рухомих частин кінематичної схеми дизелю. Крім того, завдяки використанню раніш незаповненого простору під масивним магнітопроводом ротора електричного генератора для розташування зверненого асинхронного двигуна зменшуються габарити і вага дизель-генераторної установки в цілому. На кресленні представлена принципова електрична схема запропонованого пристрою. Електричний генератор в складі дизель-генераторної установки містить статор з обмоткою 1, явнополюсний ротор 2 з масивним магнітопроводом 3 і полюсними котушками 4. Під масивним магнітопроводом 3 електричного генератору 5 розташований обернений асинхронний двигун 6 з масивним ротором 7 з феромагнітного матеріалу без обмоток і статором 8 з пакетом листів електротехнічної сталі з пазами і багатофазною обмоткою 9. В якості масивного ротора 7 асинхронного двигуна 6 використовується внутрішня поверхня масивного магнітопроводу 3 ротора 2 електричного генератора 5, а статор 8 асинхронного двигуна 6 закріплений нерухомо усередині масивного ротора 7. На внутрішній поверхні магнітопроводу 3 ротора 2 виконані пази 10 по подовжній осі, а з його торців встановлені мідні короткозамикаючі кільця 11. Пристрій працює в такий спосіб. Після подання напруги на статор 8 зверненого асинхронного двигуна 6 під впливом магнітного поля починає розкручуватися масивний ротор 7, який одночасно являє собою явнополюсний ротор 2 електричного генератору 5, безпосередньо з’єднаний з дизелем. Пази 10, виконані вздовж магнітопроводу 3, слугують для посилення крутного моменту ротора 2 завдяки збільшенню його внутрішньої поверхні, а і мідні короткозамикаючі кільця 11, встановлені з торців ротора 2, слугують для зменшення його активного опору. Після запуску дизелю обернений асинхронний двигун 6 відключається до наступного запуску дизелю, який починає розкручувати електричний генератор 5 для живлення тяглових електродвигунів, а також електродвигунів привода допоміжних пристроїв. Таким чином, корисна модель, що заявляється, дозволяє спростити прокрутку і запуск і кінематичну схему дизельного двигуна.