Тихохідний трифазний магнітоелектричний синхронний генератор

Реферат: Винахід належить до електромашинобудування, стосується синхронних генераторів з магнітоелектричним збудженням і призначений для безредукторних вітроелектроустановок та гідроелектростанцій невеликої потужності з малим числом обертів вітроколеса або гідротурбіни - 80÷100 об/хв. Для зменшення витрати електротехнічної сталі і здешевлення виготовлення генератора, статор виготовляють у вигляді окремих П-подібних пакетів, набраних із листів електротехнічної сталі. Генератор має на статорі трифазну 2р-полюсну обмотку числом пазів z на полюс і фазу q  1  0,5 , де z1 - число зубців статора. Котушки обмотки статора 6 охоплюють кожний зубець окремо. Ротор має 2р постійних магнітів. При q  0,4 ширина постійних магнітів дорівнює половині полюсного ділення, ширина паза П-подібного пакета b n дорівнює ширині зубцевого наконечника b н , ширина зубцевих наконечників b н дорівнює ширині постійних магнітів bм , зубці кожного П-подібного пакета мають асиметричну форму, звужуючись до ширини зубця b z  0,7bн із зовнішньої сторони. UA 104089 C2 (12) UA 104089 C2 UA 104089 C2 5 10 15 Винахід належить до електромашинобудування, стосується синхронних генераторів з магнітоелектричним збудженням і призначений для безредукторних вітроелектроустановок та гідроелектростанцій невеликої потужності з малим числом обертів вітроколеса або гідротурбіни - 80-300 об/хв. Відомий тихохідний трифазний магнітоелектричний синхронний генератор, який має на статорі трифазну обмотку числом полюсів на полюс і фазу q  z1 , де z1 - число зубців 2m статора, 2 - число постійних магнітів на роторі. Генератор потужності 20 кВт і швидкістю обертання n=125 об/хв. має на роторі постійних магнітів 2  50 , на статорі число пазів z1  144 . Діаметр статора зовнішній Da=740 мм, внутрішній - Di=630 мм. /Зарицкая Е.И. Особенности конструирования и результаты испытания тихоходного магнитоэлектрического синхронного генератора средней мощности. /Зарицкая Е.И., Олейников A.M., Пильганчук А.В. // Материалы международной научно-технической конференции. г. Севастополь, 17-20 сентября 2012г. - Севастополь. - 2012. - С. 18-21/. Істотним недоліком такого тихохідного трифазного синхронного генератора з магнітоелектричним збудженням є його великий діаметр статора, який збільшується n . Виготовлення пластин із nmux. електротехнічної сталі для статора великого діаметра дуже ускладнюється. Для виготовлення пластин використовують компаундні штампи - це складне та дороге обладнання. А головне 90 % електротехнічної сталі іде у відходи. Ці обставини стримують розвиток безредукторних вітроелектроустановок, а також гідрогенераторів для низьконапірних гідроелектростанцій, незважаючи на їх простоту, високу ефективність і надійність. Найбільш близьким за технічною суттю є тихохідний трифазний магнітоелектричний синхронний генератор, що має на статорі трифазну 2р-полюсну обмотку числом пазів на полюс і фазу q  z1  0,5 , де z1 - число зубців статора, ротор має 2р постійних магнітів, магнітопровід 6 z статора виконано з окремих П-подібних пакетів числом 1 , виготовлених із електротехнічної 2 сталі, котушки обмотки статора охоплюють кожний зубець окремо. /Лущик В.Д., Гринь Г.М. Тихохідний трифазний синхронний генератор з магнітоелектричним збудженням. Патент України № 46862. Опубл. 11.01.10 Бюл. № 1/. Істотним недоліком відомого тихохідного синхронного генератора є неоптимальне співвідношення розмірів зубців П-подібних пакетів і постійних магнітів, що суттєво зменшує ефективність електромагнітного перетворення енергії. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення тихохідного синхронного генератора при певному числі пазів на полюс і фазу за рахунок оптимальної геометрії зубців статора і ротора. Ця задача вирішується тим, що в тихохідному трифазному магнітоелектричному генераторі, що має на статорі трифазну 2р-полюсну обмотку числом пазів на полюс і фазу q  z1  0,5 , де 6 - число зубців статора, ротор має 2р постійних магнітів, магнітопровід статора виконано з z1 пропорційно кореню квадратному швидкості 20 25 30 35 Dmux.  D z1 , виготовлених із електротехнічної сталі, котушки 2 обмотки статора охоплюють кожний зубець окремо, згідно з винаходом, при q  0,4 ширина постійних магнітів дорівнює половині полюсного ділення, ширина паза П-подібного пакета bn окремих П-подібних пакетів числом 40 дорівнює ширині зубцевого наконечника b н , ширина зубцевих наконечників b н дорівнює ширині постійних магнітів bм , зубці кожного П-подібного пакета мають асиметричну форму, звужуючись 45 до ширини зубця bz  0,7bн із зовнішньої сторони. Винахід пояснюється кресленнями, де показані: на Фіг. 1 - магнітопровід статора і ротора в прямолінійному вигляді при z1  12 , 2p  10 ; на Фіг. 2 - П-подібний пакет статора з котушками; на Фіг. 3 - електрична схема обмотки при z1  12 , 2p  10 . 1 UA 104089 C2 5 10 15 Генератор має ротор, на ободі 1 якого (Фіг. 1), виконаного із магнітної сталі, розміщують 2р постійних магнітів із черговою зміною полярності полюсів. Ширина кожного магніту дорівнює половині полюсного ділення, bм    D . 2 4р Магнітопровід статора складається із корпусу 2, виконаного із будь-якого металу (сталь, алюміній), до якого з середини прикріпляються П-подібні пакети, набрані із штампованих листів електротехнічної сталі. На Фіг. 1 число П-подібних пакетів шість. Пакет являє собою два прямокутні зубці, з'єднані між собою в верхній частині перемичкою, ширина якої на 10-20 % більша ширини зубця. Ширина паза П-подібного пакета bn дорівнює ширині зубцевого наконечника b н , bn  bн (Фіг. 2). Ширина зубцевих наконечників b н дорівнює ширині постійних магнітів bм , bн  bм . Зубці кожного П-подібного пакета мають асиметричну форму, звужуючись до ширини зубця bz  0,7bн із зовнішньої сторони. На зубці кожного П-подібного пакета виготовляють котушки, які між собою в П-подібних пакетах з'єднують послідовно зустрічно і утворюють обмотку П-подібного пакета. Виводи обмотки кожного П-подібного пакета позначають як П (початок) і К (кінець) і проставляють номер пакета (Фіг. 2). На Фіг. 3 приведена схема трифазної обмотки, яка має q  z  12  0,4 . 6 6  5 Обмотка виконана на z  12 зубцях. Можливі варіанти виконання генераторів: Z1  12, 2p  10, n  600 об / хв, Z1  24, 2p  20, n  300 об / хв, Z1  36, 2p  30, n  200 об / хв, Z1  48, 2p  40, n  150 об / хв, 20 Z1  60, 2p  50, n  120 об / хв. Завдяки асиметричній формі зубців статора зубцеві наконечники кожного П-подібного пакета в певні миті часу повністю накривають поряд розміщені постійні магніти ротора, що на 20 % підвищує ефективність електромагнітного перетворення порівняно із суцільним статором. Магнітопровід статора у вигляді окремих П-подібних пакетів на порядок здешевлює і спрощує виготовлення статора, у відходи надходить лише 20 % електротехнічної сталі. 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 Тихохідний трифазний магнітоелектричний синхронний генератор, що має на статорі трифазну z 2р-полюсну обмотку числом пазів на полюс і фазу q  1  0,5 , де z1 - число зубців статора, 6 ротор має 2 постійних магнітів, при цьому магнітопровід статора виконано з окремих Пz1 , виготовлених із електротехнічної сталі, котушки обмотки статора 2 охоплюють кожний зубець окремо, який відрізняється тим, що ширина постійних магнітів дорівнює половині полюсного ділення при q  0,4 , ширина паза П-подібного пакета b n подібних пакетів числом 35 дорівнює ширині зубцевого наконечника b н , ширина зубцевих наконечників b н дорівнює ширині постійних магнітів bм , а зубці кожного  -подібного пакета мають асиметричну форму, звужуючись до ширини зубця b z  0,7bн із зовнішньої сторони. 2 UA 104089 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3