Безконтактний генератор

Реферат: UA 103118 U UA 103118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана в системах генерування електричної енергії. Відомо про пристрій [1], що містить основний генератор, збуджувач, вбудований силовий випрямляч. Недоліками пристрою є: - залежність частоти напруги генератора від частоти обертання привідного агрегату і наявність напівпровідникових приладів на роторі, що знижує надійність генератора. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованої корисної моделі (прототип) є пристрій [2], що містить якір з трифазною обмоткою, ротор з кігтеподібними полюсами, збуджувач з обмоткою збудження, підключеною до блока регулювання напруги. Недоліками пристрою є: - залежність частоти напруги генератора від частоти обертання привідного агрегату та від величини навантаження. Задачею корисної моделі є забезпечення стабільної частоти напруги генератора при змінній швидкості обертання привідного двигуна. Задача вирішується виконанням зовнішнього ротора у вигляді масиву, що складається з двох порожнистих циліндрів, виконаних з феромагнітного матеріалу, розділених циліндром з немагнітопровідного матеріалу та внутрішнього ротора. В пазах порожнистих циліндрів зовнішнього ротора розміщені трифазні обмотки, а в пазах внутрішнього ротора трифазна обмотка, яка підключена до трифазної обмотки збуджувача. Безконтактний генератор, що містить якір з трифазною обмоткою, збуджувач з обмоткою збудження, блок регулювання напруги, згідно з корисною моделлю, має зовнішній ротор, який складається з двох феромагнітних циліндрів з пазами, розділених циліндром з немагнітного сплаву, з трифазними обмотками, з'єднаними між собою, внутрішній ротор з трифазною обмоткою, яка під'єднана до трифазної обмотки якоря збуджувача, обмотка збудження збуджувача під'єднана до блока регулювання швидкості, якір генератора для регулювання напруги має магнітний шунт з тороїдальною обмоткою підмагнічування. На Фіг. 1 представлена конструктивна схема безконтактного генератора. Безконтактний генератор містить: основний генератор 1 і збуджувач 2. Основний генератор, Фіг. 1, 1 має якір 3 з магнітним шунтом 17 Фіг. 2, трифазною обмоткою 4 з числом пар полюсів p1 та обмоткою підмагнічування 5. Зовнішній ротор Фіг. 1, 2 виконується у вигляді двох порожнистих циліндрів 6 і 7 з феромагнітного матеріалу має на внутрішній та зовнішній поверхнях пази, в яких розміщені багатофазні обмотки 9 і 10, які з'єднані між собою та мають однакове число пар полюсів p2  p3 . Між порожнистими циліндрами 6 і 7 розташований порожнистий циліндр 8 з немагнітного сплаву. В пазах статора 3, Фіг. 2, який виконується шихтованим з листів електротехнічної сталі, укладена трифазна обмотка 4 з числом пар полюсів p1 . Для регулювання вихідної напруги на статорі 3 є магнітний шунт 17, Фіг. 2, який охоплений тороїдальною обмоткою підмагнічування 5, під'єднано до блока регулювання напруги 18, Фіг. 3. Збуджувач 2 статор з явно вираженими полюсами 11 з обмоткою збудження 12, яка під'єднана до блока регулювання частоти 17, Фіг. 1, 3. Ротор збуджувача 2 має ротор з двома магнітопроводами 13 і 14, об'єднаними на одному валу, які мають зовнішні пази з трифазними обмоткою 15 з числом пар полюсів p з1 та обмоткою 16 з числом пар полюсів p з 2 . Робота безконтактного генератора відбувається наступним чином: Внутрішній ротор починає обертатися зі швидкістю nв1 . В результаті під дією струму, протікаючому по обмотці 12 збуджувача, виникає магнітний потік, який наводить в обмотці 15 ротора 13 електрорушійну силу з частотою f в1  p з1n1 . Так як обмотка 15 з'єднана з обмоткою 60 16, розташованою в пазах магнітопроводу 14, то протікає струм, який створює магнітний потік, що nв 2  50 60 f в1 p з1  n1 . pз 2 pз 2 Відносно статора поле обертається зі швидкістю n2  nв 2  n1  (1  Зовнішній ротор обертається зі швидкістю наводиться електрорушійна сила з частотою 1 p з1 )n1 . pз 2 n  n2 і в обмотці 10 внутрішнього ротора UA 103118 U  pз1  )n1  p3 n  (1  pз 2  (n  n2 ) p3  . f3   60 60 Струми, що протікають по обмоткам 9 і 10 при дотриманні умови p2  p3 , створюють 5 магнітні потоки, що обертаються зі швидкістю обертання відносно статора, рівною n 2 . Потік від обмотки 9, перетинаючи витки трифазної обмотки якоря, наводить електрорушійну силу з частотою: f  10 15 20 25 30 35 p1 n2  60 p1 (1  60 p з1 ) pз 2 n1 . Аналіз виразу для частоти електрорушійної сили генератора показує, що частота не залежить від частоти обертання зовнішнього ротора, а визначається частотою обертання внутрішнього ротора та параметрами обмоток генератора. Наприклад: при f=50Гц, рв1=1,рз2=2, n1=1000 об/хв маємо р1=2. Тому частота обертання = магнітного поля зовнішнього ротора відносно обмотки якоря рівна: n2 1500 об/хв. Таким чином, при запуску безконтактного генератора необхідно довести обертання внутрішнього ротора 14 до певної швидкості обертання, що забезпечить його збудження та номінальну частоту напруги, після чого відімкнути від приводу. В результаті наявності синхронізуючого електромагнітного моменту, який створюється взаємодією магнітних полів внутрішнього 14 та зовнішнього 6 роторів, забезпечується стабільне обертання внутрішнього ротора 14. Так як магнітні поля зовнішнього 6 та внутрішнього 14 роторів нерухомі відносно один одного, то при зміні швидкості обертання зовнішнього 6 ротора, який приводиться від привідного агрегату, швидкість обертання внутрішнього 4 ротора залишається незмінною. Величина синхронізуючого моменту залежить від величини струму, який протікає по обмотці 16 внутрішнього 14 ротора. Тому для підтримання стабільної швидкості обертання внутрішнього ротора, а значить і частоти електрорушійної сили генератора необхідно змінювати струм в обмотці 16 внутрішнього ротора 14. Це забезпечується зміною струму в обмотці 12 збуджувача 2 шляхом зміни напруги на виході блока регулювання частоти 17. Для підтримання стабільної напруги генераторного агрегату використовується магнітний шунт 17 й тороїдальна обмотка підмагнічування 5 на якорі 3. Змінюючи струм в обмотці підмагнічування 12, Фіг. 2 и Фіг. 3 через блок регулювання 18, змінюємо магнітний опір магнітного шунта 17, Фіг. 2. Це веде до зміни основного магнітного потоку якоря 3, а значить і напруги в трифазній обмотці 4. Таким чином, Корисна модель дозволяє за рахунок виконання зовнішнього ротора и внутрішнього ротора, який отримує живлення від збуджувача з можливістю регулювання струму в обмотці збуджувача через роботу блока регулювання частоти, забезпечити стабільну частоту напруги генераторного агрегату при зміні частоти обертання привідного двигуна. Джерела інформації: 1. Брускин Д.Э. Электрические машины. - М.: Высшая школа, 1987. - 122 с. 2. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: Высшая школа, 1990. - 124 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Безконтактний генератор, що містить якір з трифазною обмоткою, збуджувач з обмоткою збудження, блок регулювання напруги, який відрізняється тим, що має зовнішній ротор, який складається з двох феромагнітних циліндрів з пазами, розділених циліндром з немагнітного сплаву, з трифазними обмотками, з'єднаними між собою, внутрішній ротор з трифазною обмоткою, яка під'єднана до трифазної обмотки якоря збуджувача, обмотка збудження збуджувача під'єднана до блока регулювання швидкості, якір генератора для регулювання напруги має магнітний шунт з тороїдальною обмоткою підмагнічування. 2 UA 103118 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3