Униполярный компрессионный генератор

 

УНИПОЛЯРНЫЙ КОМПРЕССИОННЫЙ .ГЕНЕРАТОР, содержащий корпус с фланцами , примыкающими к валу, ферромагнитные шихтованные статор и ротор с расположенными по -окружности одинаковыми полюсами и установленными на них одинаковыми импульсными обмотками , соединенными последовательно посредством скользящих контактов, катушки обмотки возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повьпиения КПД за счет уменьшения потерь мощности в цепи возбуждения , катушки обмотки возб ждения выполнены кольцевыми и размещены с торцов статора, импульсные обмотки ротора и статора выполнены с выводами на противоположные торцы ротора и статора, а корпус, его фланцы и вал выполнены из ферромагнитного (/) материала.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А зим Н 02 К 31/00

70. - 72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3586287/24-07 (22) 05.05.83 (46) 30.10.84. Бюл. к- 40 (72) Г.В. Носов и Ю.П. Усов (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте (53) 621.313.292(088.8) (56) 1. Proceedxnps of 3-rd IKEE

International Pulsed Power Conference, Iune, 1981, с. 137-138.

2. Там же, с. 134. (54) (57) УНИПОЛЯРНЬТЙ КО1 "1ПРГССИОНН1 01

ГЕНЕРАТОР, содержащий корпус с фланцами, примыкающими к валу, ферромагнитные шихтованные статор и ротор с

„,SU„„1121 2 расположенными по -окружности одинаковыми полюсами и установленными на них одинаковыми импульсными обмотками, соединенными последовательно посредством скользящих контактов, катушки обмотки возбуждения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД за счет уменьшения потерь мощности в цепи возбуждения, катушки обмотки возбуждения выполнены кольцевыми и размещены с торцов статора, импульсные обмотки ротора и статора выполнены с выводами на противоположные торцы ротора и статора, а корпус, его фланцы и вал выполнены из ферромагнитного материала.

1121752

Изобретение относится к электромашинным импульсным генераторам компрессионного типа, -использующим принцип сжатия магнитного потока, и может найти применение при питании электрофизических установок импульсами сильного тока.

Известны компрессионные генераторы; имеющие вал, корпус с размещенными в нем ферромагнитными шихтован- 10 ными ротором и статором с расположенными по окружности одинаковыми полюсами, на которых уложены одинаковые импульсные обмотки, соединенные последовательно посредством скользя- 15 щих контактов. При вращении ротора такого генератора индуктивность его. импульсных обмоток пульсирует вслед- ствие того, что в одном положении ротора импульсные обмотки оказыва- 20 ются включенными согласно и имеют максимальную индуктивность, а в другом — встречно и имеют минимальную индуктивность. Если к этим обмоткам и нагрузке подключить источник воз- 25 буждения, то через них протекает amпульсный ток j1) .

Недостатком этих генераторов является необходимость протекания им30 пульсного тока через источник возбуждения при непосредственном его подключении к генератору и нагрузке или необходимость введения дополнительных мощных элементов (дроссели, вентили, коммутаторы) для разделения З5 цепи возбуждения и нагрузки. Все это приводит к усложнению, удорожанию и уменьшению надежности систем возбуждения и питания нагрузки от такого генератора.

Наиболее близким к изобретению го технической сущности и достигаемому результату является униполяр ный компрессионный генератор, имею" щий вал, размещенные в корпусе фер- 45 ромагнитные шихтованные ротор и статор с расположенными по окружности одинаковыми полюсами. На полюсах уложены одинаковые импульсные обмотки, соединенные последовательно через скользящие контакты. Статор снабжен обмоткой возбуждения в виде катушек, расположенных вдоль оси машины на тех же полюсах, что и импульсная обмотка. При вращении ротора и подключении обмотки возбуждения к источнику электрической энергии в результате пульсации индуктивности импульсных обмоток и на ведения в них переменного напряжения от магнитного потока возбуждения через импульсные обмотки и нагрузку протекает импульсный ток, магнитный поток которого, сцепляясь с витками обмотки возбуждения, вызывает пульсацию тока возбуждения.

Амплитуда тока возбуждения для опытной модели такого генератора в 23 раза превосходит величину, необходимую для создания требуемого по" тока возбуждения (2) .

Недостатком таких генераторов является значительная пульсация тока возбуждения, которая приводит к снижению КПД вследствие повышенных потерь в цепи возбуждения. . Цель изобретения — повышение КПД путем уменьшения потерь мощности в цепи возбуждения.

Цель достигается тем, что в униполярном компрессионном генераторе, содержащем корпус с фланцами, прилегающими к валу, шихтованные ферромагнитные ротор и статор с расположенными по окружности одинаковыми полюсами и установленными на них одинаковыми импульсными обмотками, соединенными последовательно посред твом скользящих контактов, катушки обмотки возбуждения последние выполнены кольцевыми и размещены с торцов статора, импульсные обмотки ротора и статора выполнены с выводами, на противоположные торцы ротора и статора, а корпус, его фланцы и вал выполнены из ферромагнитного материала.

На фиг. 1 схематически изображен генератор, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, частичный разрез в другой проекции; на фиг. 3 — схема части ротора.

Генератор содержит шихтованный ферромагнитный статор 1, шихтованный ферромагнитный ротор,2, две кольцевые катушки обмотки 3 возбуждения, расположенные у торцов статора и включенные между собой последовательно и. встречно, путь 4 протекания магнитного патока возбуждения, ферромагнитный корпус 5, ферромагнитные фланцы корпуса 6, скользящие контакты 7, ферромагнитный вал 8, вводы 9 и выводы 10 импульсной обмотки статора, расположенные у противоположных торцов статора, вводы и

3 ,выводы 11 и 12 импульсной обмотки ротора, расположенные у противоположных торцов ротора, импульсную обмотку 13 статора, расположенную на одинаковых полюсах, импульсную обмотку

14 ротора, расположенную на одинаковьтх полюсах, одинаковь|й полюс ротора 15, путь 16 протекания импульсного магнитного потока, полюс статора

17, проводники 18-20 импульсной об- 10 мотки ротора, в которых наводятся униполярные ЭДС.

Компрессионный генератор работает следующим образом.

Ротор 2 и вал 8 при отключенном 1S возбуждении и нагрузке приводным двигателем разгоняются до необходимой скорости. Затем обмотка 3 возбуждения подключается к источнику питания (не показан). Две кольцевые катушки 20 обмотки возбуждения 3, включенные последовательно и встречно между собой, создают униполярный магнитный поток 4 возбуждения в статоре 1, роторе 2 и воздушном зазоре между ними. Чля соз- 25 дания потока 4 при относительно малых ампервитках обмотки возбуждения 3 кор. пус 5, баланды корпуса 6 и вал 8 должны быть ферромагнитными и образовывать с ротором 2 и статором 1 замкну-Зп тый магнитопровод. В движущихся проводниках импульсной обмотки 14 ротора

:наводятся униполярные ЭДС. Однако в проводниках, образующих полный виток импульсной обмотки 14 ротора вокруг

35 .полюсов 15, эти ЭЧС направлены навстречу друг другу и не вызывают электрического тока ° В свою очередь в проводниках, образующих неполный виток импульсной обмотки 14 ротора вокруг полюсов 15 и подсоединенных к выводам 12, униполярные. ЭДС не уравновешены и вызывают при наличии замкнутой цепи электрический ток.

Таким. образом, для возбуждения электрического тока необходимо выполнение импульсной обмотки ротора

14 с выводами 11 и 12 на противоположные торцы ротора 2.

При вращении ротора 2 его полюса

15 перемещаются относительно полюсов 17,статора, что приводит к пуль.сации индуктивности импульсных обмоток 14 ротора и 13 статора, соеди,ненных посредством скользящих кон,тактов 7. В результате при подключении нагрузки к импульсным обмоткам 13 и 14 через них, вводы 9 и вы752 воды 10, скользящие контакты 7, вводы 11 и выводы 12 протекает импульсный ток. Для большей пульсации индуктивности импульсных обмоток 14 ротора и 13 статора, а следовательно, импульсного тока импульсные обмотки 14 ротора и 13 статора должны быть одинаковы. Поэтому импульсная обмотка 13 также выполняется с выводами 9 и 10 на противоположные торцы статора 1. Импульсный поток

16 замыкается через полюса 15 ротора и 17 статора, не сцепляясь с витками обмотки 3 возбуждения и не вызывая тем самым пульсаций тока возбуждения.

Отсутствие пульсаций позволяет уменьшить потери мощности в цепи возбуждения, которые определяются сопротивлением обмотки возбуждения и током, необходимым для создания требуемого потока. возбуждения. В известном компрессионном генераторе с обмоткой возбуждения на полюсах статора наличие пульсаций потока возбуждения приводит к большим потерям мощности в цепи возбуждения по сравнению с предлагаемым генератором, так как действующее значение пульсирующего тока больше его постоянной величины, необходимой для создания требуемого потока возбуждения.

При таком выполнении генератора магнитный поток возбуждения замыкается через статор, ротор, вал и корпус. В результате в зазоре между ротором и статором создается униполярный магнитный поток возбуждения, Что обеспечивает при вращении ротора наведение униполярных ЭЦГ в проводниках импульсной обмотки ротора, перпендикулярных потоку возбуждения и вектору окружной скорости, направление которых определяется по правилу правой руки.

Под действием этих униполярных

ЭДС и переменной индуктивности импульсных обмоток при подключении к ним нагрузки протекает импульсный ток..

Обмотка возбуждения может выполняться либо из одной кольцевой ка- тушки, расположенной с одной стороны статора, либо из двух одинаковых кольцевых катушек, расположенный по обе стороны статора и включенных между собой последовательно и встречно для создания униполярного магнит1121752

Составитель А. Трепутнева

Редактор Л. Веселовская Техред А.Ач Корректор М. Розман

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7994/42

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного потока возбуждения в воздушном зазоре.

По с равнению с базовым объектом предлагаемый генератор имеет следующие преимущества: более простая обмотка возбуждения, состоящая из одной или двух кольцевых катушек при лю:бом количестве полюсов (у базового объекта число катушек равно количест. ь ву полюсов); за счет отсутствия пульсаций тока возбуждения и меньшего числа катушек зкономнтся медь.

Таким образом, предлагаемый ком5 прессионный генератор является экономичной машиной и может найти применение для питания низкоомной нагрузки импульсами сильного тока с частотой в сотни герц.