Індукторний генератор (варіанти)

Реферат: Винахід належить до безконтактних електричних машин, а саме до тихохідних генераторів змінного струму. Статор генератора являє собою циліндр із пластин електротехнічної сталі, на внутрішній поверхні якого виконано пази, різні за розміром. В усіх пазах розміщено котушки обмотки якоря, а в більших за площею пазах - і котушки обмотки збудження, які виконані з діаметральним кроком. За першим варіантом, коли обмотка збудження має загальну кількість котушок, рівній або кратній двом, її поділено на дві частини, які з'єднані за двофазною схемою і сполучені з двофазним джерелом змінного струму регульованої частоти. За другим варіантом, коли обмотка збудження має загальну кількість котушок, рівній або кратній трьом, її поділено на три частини, які сполучені між собою за трифазною схемою і приєднані до трифазного джерела живлення з можливістю регулювання частоти струму. Ротор генератора циліндричний, безобмотковий із зубцями на зовнішній поверхні. Генератор забезпечує незмінність частоти вихідної напруги при можливих змінах частоти обертання ротора. UA 106310 C2 (12) UA 106310 C2 UA 106310 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до безконтактних електричних машин, а саме до тихохідних генераторів змінного струму. Відома індукторна машина [А. с. СССР, №316157. Индукторная машина /Айнварг А.С/ Бюл. №42, 1975] зі статором, магнітопровід якого виконано з окремих, закріплених у корпусі машини аксіально розшарованих, прямокутних за формою і з виступами на кінцях, пакетів. У проміжку між вказаними виступами закріплено кільцеву обмотку якоря. В пазах пакетів розташовані дві багатофазні обмотки збудження, які приєднано до джерела змінного струму регульованої частоти. Ротор машини виконано з окремих поздовжніх пакетів з пластин електротехнічної сталі, прямокутних у поперечному перерізу. Недоліком такої машини є складна конструкція, викликана застосуванням обмоток різних типів та виконанням магнітопроводів статора і ротора з кількох окремих елементів. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого винаходу в обох варіантах є індукторний генератор [Альпер Н.Я., Терзян А.А. Индукторные генераторы.: Энергия, 1970, стр. 14-15] зі статором у вигляді порожнистого циліндра з радіально розшарованих пластин електротехнічної сталі, на внутрішній поверхні якого зроблено пази. У менші з них за розміром вкладено котушки обмотки змінного струму - обмотки якоря, у більші - котушки обмотки збудження. Останню приєднано до джерела постійного струму. Ротор генератора безобмотковий, виконаний у вигляді циліндра з ізольованих пластин електротехнічної сталі з зубцями на його зовнішній поверхні. Недоліком зазначеного генератора є зміна частоти вихідної напруги при нестабільній частоті обертання ротора. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення індукторного генератора, в якому шляхом з'єднання котушок обмотки збудження за іншими схемами та використанням джерела змінного струму регульованої частоти забезпечується стабільність частоти вихідної напруги при зміні частоти обертання ротора генератора, що робить роботу генератора більш ефективною. Поставлена задача у першому варіанті вирішується тим, що у відомому індукторному генераторі в складі статора з циліндричним магнітопроводом, на внутрішній поверхні якого виконано різні за розміром пази, в яких розміщено котушки обмоток якоря та збудження, причому останні - в пазах, більших за розміром, а обмотку збудження приєднано до джерела живлення та циліндричного безобмоткового ротора з зубцями на його зовнішній поверхні, згідно з винаходом, котушки обмотки збудження виконано з діаметральним кроком, а саму обмотку, при загальній кількості її котушок, рівною або кратною двум, поділено на дві частини, в першій з яких непарні котушки, а в другій парні - з'єднані між собою послідовно-узгоджено; а самі частини сполучено за двофазною схемою; джерело живлення виконано двофазним з можливістю регулювання частоти струму. Поставлена задача у другому варіанті вирішується тим, що у відомому індукторному генераторі в складі статора з циліндричним магнітопроводом, на внутрішній поверхні якого виконано різні за розміром пази, в яких розміщено котушки обмоток якоря та збудження, причому останні - в пазах, більших за розміром, а обмотку збудження приєднано до джерела живлення, та циліндричного безобмоткового ротора із зубцями на зовнішній поверхні, згідно з винаходом, котушки обмотки збудження виконано з діаметральним кроком, а саму обмотку при загальній кількості її котушок, рівною або кратною трьом, поділено на три частини, які сполучені між собою за трифазною схемою; джерело живлення виконано трифазним з можливістю регулювання частоти струму. Суть винаходу пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображено поперечний переріз індукторного генератора з виконанням за першим варіантом, на фіг. 2 - поперечний переріз генератора виконанням за другим варіантом. Пропонований індукторний генератор має у своєму складі статор, циліндричний магнітопровід 1 (фіг. 1, 2) якого складено з окремих пластин електротехнічної сталі. На внутрішній поверхні магнітопроводу виконано різні за розміром пази 2 і 3. В усіх пазах розміщено котушки 4 обмотки якоря, а в більших за розміром - і котушки обмотки збудження 5, 6 (фіг. 1) за першим варіантом і 7, 8 і 9 (фіг. 2) за другим варіантом. На фіг. 1 показано чотири пази 3 і розміщені в них першу 5 (непарну) та другу 6 (парну) котушки, які виконані з діаметральним кроком. Просторовий кут між площинами котушок складає 90°. Виводи котушок 5 і 6 приєднано, відповідно, до джерела живлення 10, яке виконано як джерело двофазного змінного струму регульованої частоти, тобто, із взаємним фазовим зсувом струмів у 0,5π;. На фіг. 2 зображено статор із шістьма великими пазами 3, в яких розміщено котушки 7, 8 і 9 обмотки збудження, виконані з діаметральним шагом. Просторові кути між осями котушок складають 120°. Котушки 7-9 з'єднані між собою за трифазною схемою, як варіант, "зірка", яку приєднано до трифазного джерела 11 змінного струму регульованої частоти. Ротор 12 1 UA 106310 C2 5 10 15 20 генератора виконано безобмотковим у вигляді циліндра з пластин електротехнічної сталі з зубцями на його зовнішній поверхні, який закріплено на валу 13, як варіант, за допомогою шпонки 14. Магнітопровід статора 1, в якому виконані аксіальні колові отвори 15для вентиляції, закріплено в корпусі 16. Пропонований індукторний генератор працює таким чином. У виконанні за першим варіантом, після вводу в дію джерела живлення 10 (фіг. 1) змінний струм частоти fзб, що виникає в котушках 5 і 6 обмотки збудження, створює у повітряному проміжку між статором і ротором обертове магнітне поле. У виконанні генератора за другим варіантом, після вводу в дію джерела живлення 11 (фіг. 2) змінний трифазний струм частоти fзб, що виникає в котушках 7, 8 і 9, створює у повітряному проміжку обертове магнітне поле. Частота обертання поля nз= fзб/р, де р число пар полюсів магнітного поля збудження (у випадках, показаних на фіг. 1 і 2, р=1). При обертанні ротора 12 генератора з частотою np по напрямку обертання магнітного поля збудження, кутова частота магнітного поля, яке перетинає котушки обмотки якоря: ω=2π(Z2npnз). При обертанні ротора проти напрямку обертання магнітного поля збудження, відповідно, ω=2π(Z2np+nз), де Z2 – число зубців ротора. При цьому в обмотці якоря виникає електрорушійна сила (ЕРС), кутова частота якої ω=2π(Z2npnз) залежить від частоти і напрямку обертання магнітного поля збудження відносно ротора генератора. Це дозволить, регулюючи частоту струму збудження, забезпечити стабільність частоти ЕРС генератора при можливих змінах частоти обертання ротора. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 1. Індукторний генератор у складі статора з циліндричним магнітопроводом, на внутрішній поверхні якого виконані різні за розміром пази, в яких розміщено котушки обмоток якоря та збудження, причому останні - в пазах, більших за розміром, а обмотку збудження приєднано до джерела живлення та циліндричного безобмоткового ротора з зубцями на його зовнішній поверхні, який відрізняється тим, що котушки обмотки збудження виконані з діаметральним кроком, а саму обмотку, при загальній кількості її котушок, рівній або кратній двом, поділено на дві частини, в першій з яких непарні котушки, а в другій парні - з'єднані між собою послідовно узгоджено, а самі частини сполучено за двофазною схемою, джерело живлення виконано двофазним з можливістю регулювання частоти струму. 2. Індукторний генератор у складі статора з циліндричним магнітопроводом, на внутрішній поверхні якого виконані різні за розміром пази, в яких розміщено котушки обмоток якоря та збудження, причому останні - в пазах, більших за розміром, а обмотку збудження приєднано до джерела живлення та циліндричного безобмоткового ротора з зубцями на його зовнішній поверхні, який відрізняється тим, що котушки обмотки збудження виконані з діаметральним кроком, а саму обмотку, при загальній кількості її котушок, рівній або кратній трьом, поділено на три частини, які сполучені між собою за трифазною схемою; джерело живлення виконано трифазним з можливістю регулювання частоти струму. 2 UA 106310 C2 3 UA 106310 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 4