Стартер-генератор

 

СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР, содержащий бесконтактный синхронный генератор с трехфазной якорной обмоткой со встроенным выпрямителем и блоком вращающихся выпрямителей, коммутатор, содержащий статор с двумя группами щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока, размещенными над коллекторными пластинами ротора коммутатора, и электромагнитное устройство для поднимания щеток, отличающийся тем, что, с целью повыщения мощности в стартерном режиме и уменьщения массы, коммутатор снабжен дополнительно тремя группами щеток, установленными одна относительно другой под углом 120 эл. град и соединенными с якорной обмоткой синхронного генератора, коллекторные пластины выполнены в виде двух полых изолированных друг от друга цилиндров с прямоугольными выступами на одном конце, число которых равно числу пар полюсов генератора , выступы одной пластины размещены в пазах другой пластины, угловой размер выступа каждой коллекторной пластины вдвое меньще углового размера ее паза, причем две группы щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока i размещены над периферийными частями коллекторных пластин, а дополнительные (Л три группы щеток - над выступами коллекторных пластин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0056 A (19) (11) 3(51) Н 02 19 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3270872/24-07 (22) 09;04.81 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) И. В. Потапчик (53) 621.313.322 (088.8) (56) 1. Павловский И. И. Вспомогательные силовые установки самолетов. М., «Транспорт», 1977, с. 80.

2. Патент Великобритании № 1.259.776, кл. Н 2.А, 1977. (54) (57) СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР, содержащий бесконтактный синхронный генератор с трехфазной якорной обмоткой со встроенным выпрямителем и блоком вращающихся выпрямителей; коммутатор, содержащий статор с двумя группами щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока, размещенными над коллекторными пластинами ротора коммутатора, и электромагнитное устройство для поднимания щеток, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности в стартерном режиме и уменьшения массы, коммутатор снабжен дополнительно тремя группами щеток, установленными одна относительно другой под углом

120 эл. град и соединенными с якорной обмоткой синхронного генератора, коллекторные пластины выполнены в виде двух полых изолированных друг от друга цилиндров с прямоугольными выступами на одном конце, число которых равно числу пар полюсов генератора, выступы одной пластины размещены в пазах другой пластины, угловой размер выступа каждой коллекторной пластины вдвое меньше углового размера ее паза, причем две группы щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока размещены над периферийными частями коллекторных пластин, а дополнительные три группы щеток — над выступами коллекторных пластин.

1050056

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным генераторам, работающим также в режиме двигателя при электропитании от источника постоянного тока, и может быть использовано на подвижных и стационарных энергоустановках, на транспорте.

Известны энергоустановки, в которых в качестве источников электропитания применяются бесконтактные генераторы переменного тока, а запуск двигателей таких установок осуществляется с помощью электростартеров постоянного тока. В таких установках и стартер и генератор, выполненные в виде отдельных электрических машин, установлены на коробке приводов установки и валы их жестко связаны с валом двигателя (1).

Недостатком электрооборудования таких установок является сравнительно большая масса вследствие наличия в нем стартера постоянного тока, который используется только при запуске двигателя установки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стартер-генератор, двигательный режим которого осуществляется при электропитании от источника постоянного тока, а в генераторном режиме вырабатывающий трехфазный переменный ток. Данный стартер-генератор содержит трехфазный синхронный генератор с трехфазной обмоткой якоря, блок вращающихся выпрямителей, мотор-генератор, коммутатор, работающий только в период запуска, и электромагнитное устройство, служащее для поднимания щеток коммутатора после прекращения запуска двигателя. Генератор переменного тока имеет более мощную обмотку якоря чем мотор-генератор, но в стартерном режиме не используется (2).

Недостатком этого стартер-генератора является небольшая удельная мощность как в стартерном, так и в генераторном режимах, обусловленная тем, что в обоих режимах его обмотки используются неполностью.

В стартерном режиме не используются обмотки синхронного генератора, а в генераторном режиме неполностью используются обмотки мотор-генератора, работающего в качестве возбудителя, рассчитанные на пропускание пусковых токов.

Целью изобретения является повышение мощности стартер-генератора в стартерном режиме и уменьшение его массы.

Поставленная цель достигается тем, что в стартер-генераторе, содержащем бесконтактный синхронный генератор с трехфазной якорной обмоткой, со встроенным выпрямителем и блоком вращающихся выпрямителей; коммутатор; содержащий статор с двумя группами щеток с клеммами для под ключения к источнику постоянного тока, размещенными над коллекторными пластинами ротора коммутатора, и электромагнитное

2 устройство для поднимания щеток, коммутатор снабжен дополнительно тремя группами щеток, установленными одна относительно другой под углом 120 эл. град и соединенными с якорной обмоткой синхронного генератора, коллекторные пластины выполнены в виде двух полых изолированных друг от друга цилиндров с прямоугольными выступами на одном конце, число которых равно числу пар полюсов генератора, выступы од10 ной пластины размещены в пазах другой пластины, угловой- размер выступа каждой коллекторной пластины вдвое меньше углового размера ее паза, причем две группы щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока размещены над периферийными частями коллекторных пластин, а дополнительные три группы щеток— над выступами коллекторных пластин.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого стартер-генератора; на фиг. 2— конструкция коммутатора с электромагнитным устройством для паднимания щеток, выполненного для восьмиполюсного генератора; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 2.

Стартер-генератор содержит бесконтактный трехфазный синхронный генератор 1 с трехфазной обмоткой якоря 2 и обмоткой 3 возбуждения возбудителя 3, размещенными в статоре 4, обмотку 5 возбуждения генератора, блок 6 вращающихся выпрямителей и обмотку 7 якоря возбудителя, размещенные на роторе 8, коммутатор 9,,служащий для преобразования напряжения постоянного тока, подаваемого на клеммы 10, в трехфазное переменное напряжение, вырабатываемое генератором -на клеммах А, В и С, электромагнитное устройство 11 для

35 управления положением щеток коммутатора имеющее обмотку 12 возбуждения, и мост 13 обратного тока, служащий для уменьшения потерь у улучшения коммутации тока в ком, мутаторе.

Ротор коммутатора жестко связан с ротором генератора переменного тока, а клеммы А, В и С соедйнены с соответствующими обмотками фаз генератора.

Приведенный на фиг. 2 коммутатор с электромагнитным устройством для восьми4 полюсного синхронного генератора содержит ротор, состоящий из токонепроводящего вала 14, на котором закреплены коллекторные пластины 15, выполненные в форме полых цилиндров, имеющих на одном конце прямоугольные выступы, причем выступы

50 одной пластины входят в пазы другой, а промежутки между выступами заполнены диэлектриком 16, и статор, содержащий ярмо 17 электромагнита, обмотку 12 возбуждения, якори электромагнита 18, выполненные из магнитодиэлектрика, на которых закреплены щетки 19, пружины 20 и кожух 21.

Между щетками 19 и ярмом 17 должны быть предусмотрены изоляционные проклад1050056 ки, которые на фиг. 2 не показаны. Щетки, связанные с клеммами А, В и С, размещены в статоре со сдвигом 120 эл. град. Угловые размеры выступов коллекторных пластин 15 в случае восьмиполюсного исполнения генератора, равны 30 : В сечении (фиг. 3) показано только по одной щетке на каждую фазу. Практически, для восьмиполюсного синхронного генератора в сечении может быть размещено по четыре щетки на каждую фазу, которые будут сдвинуты друг относительно друга на 90, Работа стартер-генератора осуществляется следующим образом.

Стартерный режим стартер-генератора осуществляется при работе генератора пере- менного тока в синхронном режиме, т.е. в режиме частотного пуска. Плавное увеличение частоты напряжения питания обмоток якоря генератора от 0 до требуемого значения, а также синхронизм между полем статора и ротора в процессе запуска обеспечивается благодаря наличию жесткой механической связи между роторами генератора и коммутатора.

Для обеспечения возбуждения генератора в начальный момент пуска и при малых частотах вращения, на обмотку 3 возбуждения возбудителя подается переменное напряжение, после раскрутки ротора стартергенератора до частоты вращения, равной

5 — 10 /ц от номинальной частоты вращения генератора, на обмотку 3 подается напряжение постоянного тока.

В стартерном режиме работы стартер-генератора на обмотку 12 возбуждения электромагнитного устройства 11 подается напряжение питания постоянного тока. Под действием электромагнитной силы якори 18, преодолевая усилия пружин 20, втягиваются в ярмо 17 и прижимают щетки к коллекторным пластинам 15 коммутатора. Напряжение постоянного тока, поданное на клеммы 10 коммутатора через щетки, связанные с этими клеммами, пластины 15 и щетки, 4 связанные с клеммами А, В, С поступает на фазы генератора 2, по которым начинает протекать ток. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем обмотки возбуждения генератора возникает вращающий момент, под действием которого ротор генератора, а следовательно, и ротор коммутатора начинают вращаться. При вращении ротора коммутатора клеммы А, В, С поочередно соединяются через связанные с

10 ними щетки, коллекторные пластины 15 и щетки, связанные с клеммами 10 с плюсом и минусом источника постоянного тока и при этом на них вырабатывается переменное трехфазное напряжение с прямоугольной формой кривой, частота которого соответствует частоте вращения ротора генератора.

После окончания режима запуска клеммы 10 и обмотка 12 возбуждения электромагнитного устройства обесточиваются.

При этом под действием пружин 20 якоgo ри 18 вместе со щетками поднимаются.

В генераторном режиме работы стартергенератора, обмотка возбуждения возбуди- теля которого подключается к регулятору напряжения, вырабатывает электроэнергию переменного тока со стабильными параметрами.

Предлагаемый стартер-генератор за счет использования в стартерном режиме более мощных обмоток синхронного генератора и уменьшения массы мотор-генератора, который используется лишь в качестве возбудителя, имеет, в сравнении с известным, более высокую удельную мощность как в стартерном, так и в генераторном режимах.

Таким образом, использование изобретения позволит увеличить мощность систем запуска энергоустановок при уменьшении массы электрооборудования этих установок.

Если синхронный генератор имеет явнополюсную конструкцию, возбуждать его в начальный момент пуска не требуется, так как в этом случае он будет развивать реактивный пусковой момент.

1050056

12

Составитель Т. Калашникова

Реда кто р А. Ша ндо р Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 8447/53 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4