Асинхронний генератор

Реферат: UA 98642 U UA 98642 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електротехніки і може бути застосована в системах генерування електричної енергії. Відомий пристрій [1], який містить асинхронний двигун з короткозамкненим ротором, який працює в генераторному режимі, та конденсаторну установку для регулювання вихідної напруги генератора. Недоліками пристрою є: - складність регулювання вихідної напруги; - велика потужність конденсаторної установки, яка складає до 70 % від номінальної потужності. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованої корисної моделі (найближчий аналог - [2]) є пристрій, який містить короткозамкнений ротор та дві, об'єднані в спільному сердечнику, трифазні обмотки. Недоліками пристрою є: - неможливість регулювання напруги генератора; - обмежений діапазон частоти обертання ротора. В основу корисної моделі поставлена задача створити конструкцію, яка була б позбавлена цих недоліків. Задача вирішується виконанням ротора, який складається з двох порожнистих циліндрів з короткозамкненими обмотками, виготовлених з феромагнітних матеріалів та розділених циліндром з немагнітопровідного матеріалу, та статора, який має внутрішній та зовнішній магнітопроводи. На фіг. 1 зображена конструктивна схема електричного генератора. Електричний генератор містить: зовнішній статор 1, ротор 2, машину збудження 3. В пазах статора 1, фіг. 2, який виконується шихтованим з листів електротехнічної сталі, укладена трифазна обмотка 4 з числом пар полюсів р1. Ротор 2, виконується у вигляді двох порожнистих циліндрів 5 та 6 з феромагнітного матеріалу, має на внутрішній та зовнішній поверхні пази, в яких знаходяться короткозамкнені обмотки 7 і 8. Обмотки 7 і 8 сполучені між собою з однієї сторони, а з іншої замкнені кільцями закоротко. Між порожнистими циліндрами 5 і 6 розміщений порожнистий циліндр 9 з немагнітного сплаву. Збудник 3, який знаходиться в порожнині ротора 2, виконаний у вигляді двох циліндрів 10 і 11. На зовнішній поверхні першого циліндра 10 знаходяться пази, в яких розташована багатофазна обмотка 13 з числом пар полюсів рмз. Обмотка 13 підключена до багатофазної обмотки 4 через блок регулювання 15, фіг. 3. Другий порожнистий циліндр 11 є магнітним шунтом та має на зовнішній та внутрішній поверхні пази, в яких вкладається обмотка підмагнічування 14. Обмотка підмагнічування 14 отримує живлення від блока регулювання 15, фіг. 3. Робота генератора відбувається наступним чином: При обертанні ротора 2 з номінальною швидкістю обертання, яка перевищує швидкість  60 f1   nмз   обертання магнітного поля, що створюється струмами, які протікають по обмотці 13  pмз    машини збудження 3 для номінальної частоти, відбувається самозбудження збудника 3. Збудник 3 спільно з внутрішньою частиною 5 ротора 2 являє асинхронну машину, працюючу в режимі генератора. Самозбудження здійснюється через блок регулювання 15, налаштований на частоту мережі. При цьому в коротко замкнутій обмотці 7 внутрішньої частини 5 ротора 2, наводиться електрорушійна сила (ЕРС), під дією якої протікає струм. Враховуючи, що обмотка 7 з'єднана з обмоткою 8, струм, що протікає по обмотці 8, створює обертове магнітне поле. Швидкість обертання цього поля відносно ротора 2 дорівнює швидкості обертання магнітного поля, яке створюється струмами, що протікають по обмотці 7. Згідно з теорією електричних машин, дане поле обертається синхронно з магнітним полем збудника 3. Тому відносно статора магнітне поле, яке створює обмотка 8, обертається зі швидкістю 60 f1 . n2  p мз Магнітне поле, яке створюється обмоткою 8, перетинає витки трифазної обмотки 4 статора 1 та індукують в ній ЕРС. Якщо вибрати число пар полюсів трифазної обмотки 4, рівним числу пар полюсів обмотки 13, то частота ЕРС в обмотці 4 рівна номінальній частоті генератора. При зміні швидкості обертання ротора 2 генератора змінюється частота ЕРС в короткозамкнених обмотках 7, 8 ротора, але частота ЕРС в трифазній обмотці 4 залишається незмінною. 1 UA 98642 U 5 10 15 Для підтримки регулювання напруги генератора використовується тороїдальна обмотка підмагнічування 14 збудника 3. Змінюючи струм в обмотці підмагнічування 14, через блок регулювання 15, фіг. 3, змінюємо магнітний опір магнітного шунта 11. Це призводить до зміни основного потоку збудження, який зчеплений з обмоткою 7 ротора 2. В результаті змінюється ЕРС, а отже і струм в обмотці 8 ротора 2, що в свою чергу змінює величину ЕРС трифазної обмотки 4 генератора. Для виключення магнітного зв'язку між внутрішньою 5 та зовнішньою 6 частинами ротора 2 вони розділені циліндром із немагнітного сплаву 9. Таким чином, корисна модель дозволяє за рахунок виконання ротора у вигляді двох порожнистих циліндрів, виготовлених з феромагнітних матеріалів та розділених циліндром з немагнітопровідного матеріалу, де розташовані короткозамкнені обмотки, та статора, який має зовнішній магнітопровід з трифазною обмоткою та внутрішній з обмотками збудника, та підмагнічування, забезпечувати приймачі електричної енергії стабільною частотою та напругою при зміні швидкості обертання генератора та навантаження у широких діапазонах. Джерела інформації: 1. Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978. - 587-590 с. 2. Патент РФ № 2313886, 2007. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Асинхронний генератор, який містить магнітопровід статора з двома трифазними обмотками статора та ротора з короткозамкненою обмоткою, який відрізняється тим, що для отримання стабільної частоти та напруги у широкому діапазоні зміни швидкості обертання ротора статор має зовнішній магнітопровід з трифазною обмоткою та внутрішній, який є збудником, який складається з двох порожнистих циліндрів з пазами, де розташовані багатофазна обмотка та обмотка підмагнічування, увімкнені на блок регулювання, ротор, виконаний у вигляді двох порожнистих циліндрів з феромагнітного матеріалу, розділених немагнітним сплавом, має на внутрішній та зовнішній поверхнях пази, в яких розташовані короткозамкнені обмотки, з'єднані між собою з однієї сторони, а з іншої замкнені кільцями закоротко. 2 UA 98642 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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