Электрическая синхронная машина

 

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ. СИНХРОННАЯ МАШИЕА, содержащая статор с многофазной якорной обмоткой, магнитопроводом и неподвижной обмоткой возбуждения, ротор, магнитоэлектрический возбудитель , неподвижная обмотка которого связана с обмоткой возбуждения через преобразователь и выпрямитель, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат в обмотке возбуждения при одновременном упрощении конструкции, обмотка возбуждения размещена на одном магнитопроводе с якорной обмоткой, ротор выполнен , в виде цилиндра из гистерезисного материала, преобразователь - в виде зарядно-разрядного источника импуль- § сов, содержащего конденсатор, управ- (Л ляемый ключ и блок управления, вход .которого соединен с обмоткой возбудителя , а выход - с управляемым ключем преобразователя. 00 to СП СП ю

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9! ((ll

3(Я) Н 02 К 19/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3361254/24-07 (22) 04.12.81 (46) 30.07;83. Бюл. Р 28 (72) Б.A.Äåëåêòoðñêèé и В.Б.Никаноров (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.313.32(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, 9 93189, кл. Н 02 К 19/12, 1950.

2. Бертинов A..И . Авиационные электрические генераторы. М., Оборонгиэ, 1959, с ° 193-196, рис. 3.28"3.80.

3. Патент Великобритании

;Ф 1414966, кл. H 02 К 19/22, 1975.

4. Балагуров В.A. и др. Электроснабжение летательных аппаратов. М., "Машиностроение", 1975, с. 139-142, рис ° 5.20 (прототип). (54}(57) 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ, СИНХРОННАЯ

МАШИНА, содержащая статор с многофаэной якорной обмоткой, магнитопроводом и неподвижной обмоткой возбуждения, ротор, магнитоэлектрический возбудитель, неподвижная обмотка которого связана с обмоткой возбуждения через преобразователь и выпрямитель, отличающаяся тем, что, . с целью снижения энергозатрат в обмотке возбуждения при одновременном упрощении конструкции, обмотка возбуждения размещена на одном магнитопроводе с якорной обмоткой, ротор выполнен в виде цилиндра из гистерезисного материала, преобразователь — в виде зарядно-разрядного источника импуль- Я сов, содержащего конденсатор, управляемый ключ и блок управления, вход

1 которого соединен с обмоткой возбудителя, а выход — с управляемым ключем преобразователя.

1О325 при одновременном упрощении конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в электрической синхронной машине, содержащей статор с многофазной якорной обмоткой, магнитопроводом с непод-5 вижной обмоткой возбуждения, ротор, магнитозлектрический возбудитель, неподвижная обмотка которого связанас обмоткой возбуждения через преобразователь и выпрямитель, обмотка воз- 10 буждения размещена на одном магнитопроводе с якорной обмоткой, ротор выполнен в виде цилиндра из гистерезисного материала, преобразователь выполнен в виде зарядно- разрядного источника импульсов, содержащего конденсатор, управляемый ключ и блок управления, вход которого соединен с обмоткой возбудителя, а выход с управляемым ключем преобразователя.

Устройство снабжено блоком сравне". ния уровня напряжений, к одному из входов которого подключена якорная обмотка, к другому — обмотка возбудителя, а выход блока с с входом блока управления.

Электрическая машина может быть снабжена дополнительным управляемым ключем, в качестве обмотки возбужде ния может быть использована одна из фаз якорной обмотки, в цепь которой 30 включен дополнительный ключ, и егo цепь управления соединена с блоком управления зарядно-разрядного источ- . ника импульсов.

На фиг. 1 показана структурная 35 схема предлагаемой машины; на фиг. 2— ее вариант, когда магнитопроводы машины и возбудителя объединены, на фиг. 3 — вариант выполнения,при котором одна из фаэ якорной обмотки явля- 4 ется обмоткой возбуждения, на фиг. 4— осциллограммы напряжений.

На статоре 1 размещена якорная обмотка с фазами 2-4. На одном магни топроводе 5 статора размещена обмотка 6 возбуждения и якорная обмотка, выполненные на одно число полюсов.

На отдельном неподвижном магнитопроводе 7 размещена обмотка 8 возбудителя, имеющего ротор (вращающийся постоянный магнит ) 9, установленный на одном валу 10 с гистерезисным pQ тором 11 в виде гладкого цилиндра.

Обмотка 8 возбудителя соединена с обмоткой 6 возбуждения через выпрямитель 12 и зарядно-разрядный источник

13 импульсов, состоящий из конденсатора 14 и полностью управляемого ключа (тиристора) 15 с блоком 16 управления.

На фиг. 2 активный гистерезисный слой ротора 11 и постоянный магнит 9 ском- 60 бинированы в одном пакете. Соответственно, обмотка 8 возбудителя размещена на магнитопроводе 5. При соеди-. ненной в звезду трехфазной обмотки якоря удобно число пар полюсов магии-65 та 9 и обмотки 8 выбрать в три раза большим, чем число пар полюсов машины, что уменьшает размеры возбудителя.

На фиг. 3 показана двухфазная якорная обмотка с фазами 2 и 3, причем фаза 3 выполняет одновременно роль обмотки возбужгения. Чтобы обеспечить последовательность выполнения ролей фазой 3, в ее цепи установлен дополнительный

iIoJIHocòüþ управляемый ключ (тиристор)

17, цепь управления которого соединена с блоком 16 управления, синхронизированным от обмотки 8. На входы блока 18 сравнения уровня напряжения подключены одна из фаэ 2-4 якорной обмотки и обмотка возбудителя 8.

Выход этого блока соединен с управляющим входом блока 16 управления.

Электрическая машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора.

При работе в режиме генератора в обмотке возбудителя 8 наводится ЭДС при вращении постоянного магнита 9, сидящего на одном валу 10 с приводным двигателем. Токи обмотки 8 выпрямляются и заряжают конденсатор 14. При подаче с блока 16 управления отпирающего импульса на тиристор 17 импульсное напряжение прикладывается к обмотке 6 возбуждения. Импульсный поток возбуждения намагничивает автивный гистерезисный слой ротора 11 машины.

При вращении намагниченного ротора 11 в обмотках якоря наводится переменное напряжение, Длительность импульса возбуждения не превышает, как правило, части периода переменного напряжения на выходе генератора. Для стабилизации выходного напряжения генератора при изменении скорости приводного двигателя и нагрузки генератора необходимо подавать на обмотку б возбуждения периодически следующие короткие импульсы, каждый из которых стабилизирует магнитное состояние активного слоя.

При необходимости стабилизации выходного напряжения намагниченность активного слоя ротора 11 может быть либо увеличена при увеличении длительности импульсов, либо уменьшена при уменьшении их длительности. Регулирование длительности импульсов осуществляется блоком 16 управления по сигналу рассогласования уровня (или фазы ) напряжения на фазах 2-4 якорной обмотки и напряжения на обмотке 8, поступающего с блока 18. Для стабилизации напряжения достаточна частота следования импульсов на 1-1,5 порядка меньшей частоты выходного напряжения.

Осциллограммы напряжений на фазах

2-4 якорной обмотки и в обмотке 5 возбуждения .".оказаны на фиг. 4.

B момент следования. импульса цепь якорной обмотки желательно разрывать, чтобы импул с намагничивающего тока

1032552 не замыкался через нагрузку. В варианте по фиг. 3 это осуществляется дополнительным управляемым ключом 17, установленным в фазе 3.

В режиме двигателя использование возбудителя, сидящего на одном валу 105 с двигателем, делает систему его возбуждения автономной. Поскольку энергия на возбуждение невелика, то тормозной момент, создаваемый возбудите леМ, будет незначителен. В данном IO случае в качестве возбудителя могут быть использованы магнитоэлектричес.кие датчики угла и скорости, которые обычно используются в прецизионном приводе с гистерезисными двигателями. 5

Посредством регулирования длитель ности импульсов в режиме двигателя возможны,регулирование энергетических показателей двигателя при значительных кратностях изменения нагрузки, а также стабилизация его энергетических характеристик и колебаний ротора 11.

Как следует из вышеописаннога;упрощение конструкции достигается в данном случае благодаря тому, что магнитопровод якоря не претерпел каких-либо конструктивных, изменений по сравнению с классической конструкцией, а гистерезисный ротор в виде магнитожесткой втулки предельно прост3О

Снижение энергозатрат в обмотке возбуждения достигается благодаря то-му, что он питается не постоянно, а импульсно, причем длительность паузы более чем в десять раз превышает 3Я длительность импульса. Это отношение может быть еще более увеличено при инерционной нагрузке и отсутствии интенсивных возмущений по нагрузке и частоте вращения. Энергозатраты уменьшаются также за счет того, чтб в предлагаемой машине поток возбуждения проходит только через один воздушный зазор.

Благодаря простоте конструкции, экономичности, наличию самозапуска и несложности схемы возбуждения, изобретение может найти применение как в качестве двигателя, так и в качестве генератора.

Например, предлагаемую машину выгодно испольэовать взамен асинхрон,ной в тех случаях, когда возможен длительный холостой ход по отношению к режиму полной нагрузки. При этом будет достигнута экономия энергии.

Кроме того, такая машина выгодна для инерционных приводов, так как при относительно малой мощности может вводить в синхронизм значительные инерционные нагрузки и экономично ра ботать в синхронном режиме, Возможно применение предлагаемой машины и в качестве выпрямительного генератора, например автотракторного или авиационного генератора переменного тока. Здесь может быть достигнуто уменьшение массы машины.

Базовым объектом для предлагаемого технического решения служит авиационный генератор типа "сексин", используемый для маломощных систем электроснабжения. По сравнению с базовым образцом предлагаемая электрическая машина позволит сократить потери энергии на возбуждение и упростить конст рукцию„ электрической машины.

1032552

Редактор В . Пилипенко

Тираж 687

Подписное

Эаказ 5416/57

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушкая наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ЯЛарноя аАмол,ча

ОФн алу

Составитель Т. Калашникова

Техред М.Коштура Корректор A. Зимокосов

Электрическая синхронная машина Электрическая синхронная машина Электрическая синхронная машина Электрическая синхронная машина Электрическая синхронная машина 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к синхронным бесконтактным генераторам нормальной и повышенной частоты

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к синхронным генераторам электроэнергии, конструктивно сопряженным с машиной возбуждения, и может быть использовано, например, на электростанциях

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашинным преобразователям механической энергии в электрическую энергию

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к индукторным генераторным установкам постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электрообеспечения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для проектирования синхронных машин малой и средней мощности, преимущественно генераторов для автономных электростанций

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных бесконтактных генераторах промышленной и повышенной частоты

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электрических машин, в частности - к синхронным электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, которые наряду с известными достоинствами обладают и некоторыми недостатками, в частности - довольно сложными пусковыми и регулировочными характеристиками и относительно низким КПД

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано в качестве преобразователя механической энергии вращения, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока
Наверх