Уніполярний барабанний генератор

Реферат: UA 94032 U UA 94032 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сфери електромашинобудування, а саме - до уніполярних електричних генераторів, які застосовуються в електрохімії, електрометалургії, для живлення потужних електромагнітів електрофізичної апаратури, електроерозійної обробки металів, у гальванотехніці, при електролові риби тощо для отримання великих струмів різної форми 3 5 10 ...10 А при напругах 1...200 В [1]. У загальному випадку подібні машинні джерела живлення повинні мати на періоді середню постійну складову ЕРС та імпульси струмів різної полярності й амплітуди. Переваги напівпровідникових перетворювачів енергії знижують ділянку застосування машинних уніполярних генераторів, які мають рухомий якір (і тому є менш надійними), мають менший ККД та потребують приводного двигуна. Але напівпровідникові перетворювачі енергії мають власні типові недоліки: вони потребують джерела енергії, що знижує загальний ККД, і вони шкідливо впливають на власне джерело живлення своїми вищими гармоніками напруги та струму. Відомий уніполярний барабанний генератор постійної ЕРС, який складається з барабанного якоря, виконаного з феромагнітного матеріалу, що електрично з'єднаний із навантаженням через розміщені по різні боки від барабанного полюсу якоря електричні щітки ковзання, і має можливість обертатись у магнітному полі нерухомого індуктора, яке створюється постійним магнітом [2]. Недоліком даного пристрою є постійність величини ЕРС і неможливість генерувати ЕРС заданої довільної форми. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі за сукупністю суттєвих ознак є прийнятий за прототип уніполярний барабанний генератор, який складається з барабанного якоря, виконаного з феромагнітного матеріалу, розміщеного на ньому ізольованого електричного провідника, що електрично з'єднаний своїми кінцями з навантаженням через розміщені на якорі по різні боки від барабанного полюсу якоря електропровідні кільця та електричні щітки ковзання, і має можливість обертатись сумісно з якорем та електропровідними кільцями в магнітному полі нерухомого індуктора, яке складається з ряду окремих зон із різними значеннями магнітного поля [3]. Причинами, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату в прототипі (довільність форми ЕРС на навантаженні за період), є задана конструктивна однаковість магнітних зон нерухомого індуктора, величин повітряного проміжку та величин намагнічуючої сили. Недоліками прийнятого за прототип пристрою є генерування ЕРС у вигляді упорядкованих однакових за формою прямокутних імпульсів незмінного напрямку, які не завжди відповідають вимогам технології виконуваної роботи. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу вдосконалення прототипу шляхом зміни умов генерування ЕРС шляхом використання: - загальної форми магнітного поля нерухомого індуктора аналогічної до заданої довільної форми вихідної ЕРС за період за рахунок застосування в індукторі ряду відповідних постійних магнітів, кожний з яких призначений для проведення частки магнітного потоку циліндричного якоря від одного його циліндричного полюсу до іншого; - несиметричних, індивідуальних, довільних геометричних розмірів постійних магнітів нерухомого індуктора; - довільних величин повітряного проміжку між індуктором та барабанним якорем; - довільних величин та напрямків намагнічуючої сили постійних магнітів нерухомого індуктора; - створення індивідуальних магнітних полів, в яких величини, форми і напрямки визначаються заданою довільною формою зміни ЕРС за період. Технічним результатом пропонованої корисної моделі є отримання на навантаженні ЕРС, яка складається із заданої довільної послідовності ділянок заданої потрібної форми, величини та напрямків. Загальні суттєві ознаки запропонованого уніполярного дискового генератора, які співпадають із суттєвими ознаками прототипу, полягають у тому, що уніполярний барабанний генератор складається з барабанного якоря, виконаного з феромагнітного матеріалу, розміщеного на ньому ізольованого електричного провідника, що електрично з'єднаний своїми кінцями з навантаженням через розміщені на якорі по різні боки від барабанного полюсу якоря електропровідні кільця та електричні щітки ковзання, і має можливість обертатись сумісно з якорем та електропровідними кільцями в магнітному полі нерухомого індуктора, яке складається з ряду окремих зон із різними значеннями магнітного поля. 1 UA 94032 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Суттєві ознаки запропонованого уніполярного барабанного генератора, що є достатніми у всіх випадках і характеризують запропоновану корисну модель, на відміну від прототипу, полягають у тому, що загальна форма магнітного поля нерухомого індуктора є аналогічною до заданої довільної форми вихідної ЕРС за період та отримується за рахунок застосування в індукторі ряду відповідних постійних магнітів, кожний з яких призначений для проведення частки магнітного потоку циліндричного якоря від одного його циліндричного полюсу до іншого і має відповідні геометричні розміри та форми магнітних полюсів, величини повітряного проміжку, величини і напрямки намагнічуючих сил. Передбачуваний уніполярний генератор ілюструється кресленнями, на яких наведено: Фіг. 1 - конструкція пристрою при перерізі його вздовж осі обертання. Фіг. 2 - вид конструкції пристрою з торцевого боку. На фіг. 1 та фіг. 2 позначено: - 1 - загальна зовнішня оболонка нерухомого індуктора; - 2 - постійні магніти нерухомого індуктора, які закріплені в загальній оболонці 1. Полярність полюсів N та S постійних магнітів показана з торцевих сторін уніполярного генератора. Магніти мають різні величини й напрямки намагнічуючої сили, різні полюси та величини й форми повітряного проміжку; - 3 - барабанний якір, що може обертатись у магнітному полі нерухомого індуктора; - 4 - розміщений на якорі ізольований від магнітопроводу електричний провідник; - 5 - розміщені на якорі ізольовані від магнітопроводу електропровідні кільця, які електрично з'єднані з кінцями електричного провідника 4; - 6 - щітки ковзання чи інші пристрої аналогічного призначення, що розміщені з обох боків уніполярного барабанного полюсу якоря. При обертанні барабанного якоря 3 у магнітному полі нерухомого індуктора, який складається з магнітів 2 та загальної зовнішньої оболонки нерухомого індуктора 1, в електричному провіднику 4 за законом електромагнітної індукції наводиться ЕРС, яка знімається з електропровідних кілець нерухомими щітками 6. При цьому в електричному провіднику 4 створюється ЕРС, миттєві значення якої повторюють величини магнітної індукції в зонах дії магнітів 2 (тобто ЕРС залежить від геометричної форми конкретного магніту, величини повітряного проміжку під полюсами, величини та напрямку струму збудження обмоток магнітів). Магніти 2 можуть мати обмотки збудження постійного чи змінного струму. Перевагою описаного пристрою є можливість генерування ЕРС із заданою довільною формою за період, що дозволяє оптимальним чином наблизитись до технологічних вимог щодо виконання роботи, унаслідок чого підвищуються якість та ККД технологічної обробки. Використана інформація: 1. Лившиц А.Л. Генераторы периодических импульсов сильного тока / А.Л. Лившиц, И.С. Рогачев. - М. -Л.: Госэнергоиздат, 1959. 2. Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1974. - 840 с. 3. Лившиц А.Л. Униполярный генератор постоянного тока. А. с. СССР № 104347 от 28.11.1951 г. - 3 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Уніполярний барабанний генератор, який складається з барабанного якоря, виконаного з феромагнітного матеріалу, розміщеного на ньому ізольованого електричного провідника, що електрично з'єднаний своїми кінцями з навантаженням через розміщені на якорі по різні боки від барабанного полюсу якоря електропровідні кільця та електричні щітки ковзання, і має можливість обертатись сумісно з якорем та електропровідними кільцями в магнітному полі нерухомого індуктора, яке складається з ряду окремих зон із різними значеннями магнітного поля, який відрізняється тим, що загальна форма магнітного поля нерухомого індуктора є аналогічною до заданої довільної форми вихідної ЕРС за період і отримується за рахунок застосування в індукторі ряду відповідних постійних магнітів, кожний з яких призначений для проведення частки магнітного потоку циліндричного якоря від одного його циліндричного полюсу до іншого й має відповідні геометричні розміри та форми магнітних полюсів, величини повітряного проміжку, величини й напрямки намагнічуючих сил. 2 UA 94032 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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