Динамічне джерело живлення

Реферат: UA 122340 U UA 122340 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана в системах генерування електричної енергії. Відомий прилад [1], що складається з основного генератора, збуджувача, вбудованого силового випрямляча. Недоліками пристрою є залежність частоти напруги генератора від частоти обертання привідного агрегата і наявність напівпровідникових приладів на роторі, що знижує надійність генератора. Найближчим з технічної точки зору до пропонованої корисної моделі (прототип) є прилад [2], що містить внутрішній ротор (накопичувач кінетичної енергії) з короткозамкненою обмоткою, зовнішній ротор з трифазною обмоткою і обмоткою постійного струму, який знаходиться на одному валу з генератором і з'єднаний з привідним двигуном. Недоліками приладу є роздільне виконання генератора і накопичувача кінетичної енергії, а також обмежений час роботи джерела живлення без запуску привідного агрегата. Задачею корисної моделі є поєднання конструкцій генератора з накопичувачем кінетичної енергії і значне збільшення часу роботи без запуску привідного двигуна. Поставлена задача вирішується розміщенням на статорі магнітопроводу з магнітним шунтом, в пазах якого розташовані трифазні обмотки і обмотка підмагнічування, котра підключена до блока регулювання, а також виконанням зовнішнього ротора у вигляді двох елементів: постійних магнітів і відокремленого немагнітним сплавом магнітопроводу з трифазною обмоткою. Обмотка підключена до трифазної обмотки збуджувача. На фіг. 1 представлена конструктивна схема динамічного джерела живлення, яке містить синхронний генератор, накопичувач кінетичної енергії і збуджувач. Синхронний генератор (фіг. 1) має якір 1 з магнітним шунтом 13 (фіг. 2), трифазною обмоткою 2 і обмоткою підмагнічування 3. В пазах якоря 1 (фіг. 2), який виконується шихтованим з листів електротехнічної сталі, вкладена трифазна обмотка 2 з числом пар полюсів р1. Для регулювання вихідної напруги на якорі 1 розташований магнітний шунт 13 (фіг. 2), який охоплений тороїдальною обмоткою підмагнічування 3, що підключена до блока регулювання напруги 14 (фіг. 3). Зовнішній ротор (4 фіг. 1, 2) має магнітопровід з постійними магнітами 5 і магнітопровід з електротехнічної сталі 6 з пазами, в яких розміщена трифазна обмотка 7 з числом пар полюсів р2. Між магнітопроводами 5 і 6 розміщений порожнистий циліндр 15 з немагнітного сплаву. Внутрішній ротор 8 виконується у вигляді масиву з магнітного матеріалу. Збуджувач має статор з явно вираженими полюсами 11 з обмоткою збудження 12, яка підключена до блока регулювання 14 (фіг. 1, 3). Ротор має магнітопровід 9 з зовнішніми пазами, в яких розміщена трифазна обмотка 10 з числом пар полюсів рв. Обмотка 10 з'єднана з обмоткою 7. Работа динамічного джерела живлення відбувається наступним чином. Нормальний режим роботи електромережі. Обмотка якоря 2 синхронного генератора підключена до електричної мережі. В результаті протікання струмів по обмотці якоря 2 виникає n1  40 60 f1 p1 . В результаті магнітний потік, який обертається відносно статора із швидкістю взаємодії магнітного потоку статора з магнітним полем постійних магнітів 5 зовнішній ротор 4 n1  60 f 1 p1 . Одночасно з ним обертається і магнітопровід 9 з обертається із швидкістю обмоткою 10, так як вони розміщені на одному валу. Під дією магнітного поля, утворюваного струмами, що протікають по обмотці збудження 12 збуджувача, в обмотці 10 наводиться 60 f1 p1 . Так як обмотки 7 і 10 включені послідовно, то по електрорушійна сила з частотою 60 f1 обмотці 7 протікає струм, який створює магнітний потік, що обертається зі швидкістю n1  p1 n1  45 50 відносно зовнішнього ротора 4. Магнітний потік зовнішнього ротора 4 обертається відносно внутрішнього швидкістю n  n1  n2 . Даний потік наводить в масиві внутрішнього ротора 8 результаті чого він починає обертатися із швидкістю, близькою до швидкості n  n1  n2 . Якщо мати число пар полюсів p1  2 , pв  4 , р2  1 , то частота 1 ротора зі струми, в обертання обертання UA 122340 U 5 10 15 20 25 внутрішнього ротора при частоті мережі 50 Гц рівна 7500 об./хв., що більше ніж в два рази перевищує швидкість обертання внутрішнього ротора в прототипі [2]. Це дозволяє мати великий запас кінетичної енергії внутрішнього ротора. Аварійний режим роботи - живлення від мережі відсутнє. До моменту запуску привідного двигуна, яким може бути дизель, за рахунок запасу кінетичної енергії внутрішнього ротора 8 і електромагнітних зв'язків між внутрішнім 8 і зовнішнім ротором 4 зовнішній ротор продовжує обертатись. Магнітне поле постійних магнітів зовнішнього ротора 4 наводить в обмотці 2 якоря 1 електрорушійну силу, яка потрапляє в електричну мережу, забезпечуючи тим самим живленням споживачів електричної енергії. Відбувається перетворення накопиченої кінетичної енергії внутрішнього ротора 8 в механічну енергію зовнішнього ротора 4. Підтримання постійної частоти обертання зовнішнього ротора 4 внаслідок зменшення кінетичної енергії внутрішнього ротора 8 відбувається за рахунок збільшення струму в обмотці 12 збуджувача через роботу блока регулювання 14 (фіг. 3). В результаті збільшується струм в обмотці 7, а значить і величина електромагнітного моменту, котрий забезпечує обертання зовнішнього ротора 4. Для підтримання стабільної напруги динамічного джерела живлення використовується магнітний шунт 13 (фіг. 2) і тороїдальна обмотка підмагнічування 3 на якорі 1. Змінюючи струм в обмотці підмагнічування 3 (фіг. 2, 3) через блок регулювання 14, змінюємо магнітний опір магнітного шунта 13 (фіг. 2). Це приводить до зміни основного магнітного потоку якоря 1, а отже і напруги в трифазній обмотці 2. Таким чином, корисна модель дозволяє за рахунок виконання статора з трифазною обмоткою, зовнішнього ротора з постійними магнітами і трифазною обмоткою у внутрішніх пазах, яка отримує живлення від збуджувача, з можливістю регулювання струму через роботу блока регулювання, а виконання внутрішнього ротора у вигляді масиву, поєднати функції генератора і накопичувача кінетичної енергії в одній конструкції і забезпечити більший час роботи динамічного джерела живлення до запуску привідного двигуна. Джерела інформації: 1. Брускин Д.Э., Электрические машины. - М: Высшая школа, 1987. - 122 с. 2. Описание системы "NO-BREAK KS". "Сети и бизнес" № 3, 2011. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Динамічне джерело живлення, що містить внутрішній ротор - накопичувач кінетичної енергії, зовнішній ротор з трифазною обмоткою, збуджувач з обмоткою збудження на статорі і трифазною обмоткою на роторі, блок регулювання, яке відрізняється тим, що на статорі розміщений якір з трифазною обмоткою, магнітним шунтом і обмоткою підмагнічування, що підключається до блока регулювання, зовнішній ротор складається з магнітопроводу з постійними магнітами і магнітопроводу з електротехнічної сталі, який відокремлений циліндром з немагнітного сплаву, внутрішній ротор виконується у вигляді масиву з магнітного матеріалу. 2 UA 122340 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3