Способ получения повышенного выходного напряжения

Авторы патента:

H02M7/10 - включенных последовательно, например для умножения напряжения

H02K23/00 - Коллекторные двигатели и генераторы постоянного тока с механической коммутацией; универсальные коллекторные двигатели, допускающие питание как переменным, так и постоянным током

Владельцы патента RU 2632817:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение значения наводимой электродвижущей силы в обмотке статора магнитоэлектрической машины. Согласно способу валом двигателя с переменной скоростью вращения приводят во вращение нерегулируемый магнитоэлектрический генератор. Пропорционально переменной скорости вращения изменяют частоту и напряжение на выходе генератора. Далее размыкают трехфазную обмотку асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток, каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку, для получения постоянного напряжения. Выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения, а к выходу выпрямителей подключают емкостный сглаживающий фильтр для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного. Способ получения повышенного выходного напряжения позволяет исключить из результирующего напряжения переменные составляющие электродвижущей силы. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности электрогенераторам переменного тока, и может быть использовано в любой области науки и техники, где требуются автономные источники питания для получения повышенного выходного напряжения бесконтактного синхронного генератора.

В настоящее время, как правило, электрогенераторы применяются только для целей преобразования электрической энергии в механическую энергию, так как в конструкции нет элементов для создания магнитного поля при отсутствии источника питания.

Известна принципиальная электрическая схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой для электрогенератора с тремя парами электромагнитов описанная в патенте №2303849 от 27.07.2007 г., в котором представлены различные мостовые схемы выпрямления тока. Соединение мостов, выпрямляющих ток от каждого из электромагнитов, может быть параллельное, последовательное или смешанное. Вообще различные схемы используют для перераспределения выходных токовых и потенциальных характеристик электрогенератора. Один и тот же электрогенератор, в зависимости от режимов эксплуатации, способен иметь ту или иную схему выпрямления. Предпочтительно, чтобы электрогенератор содержал дополнительный переключатель, позволяющий выбирать требуемый режим работы (схему соединения мостов).

Основными недостатками способа получения выходного напряжения бесконтактной магнитоэлектрической машины, работающей в режиме генератора, является понижение выходного напряжения, связанное с противоположным направлением индуцированной электродвижущей силы в обмотках.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ повышения наведенной электродвижущей силы в обмотке трехфазного синхронного бесконтактного генератора, описанный в патенте РФ на полезную модель №81609 от 05.12.2008 г. (заяв. 2008147984/22), заключающийся в том, что валом авиадвигателя с переменной скоростью вращения приводят во вращение нерегулируемый магнитоэлектрический генератор. Пропорционально переменной скорости вращения изменяют частоту и напряжение на выходе генератора. Стабилизацию выходного напряжения генератора осуществляют путем его подгрузки реактивным током, формируемым регулируемым источником реактивного тока. Величину реактивного тока определяют величиной сигнала (тока) регулирования, поступающего с выхода узла сравнения выходного напряжения генератора и заданного (эталонного). Процесс сравнения осуществляют аналоговым способом, цифровым или их модификацией.

Недостатком указанного способа является стабилизация выходного напряжения за счет подгрузки реактивным током, что требует применения дополнительного источника питания.

Задачей заявляемого способа является повышение значения наводимой электродвижущей силы в обмотке статора магнитоэлектрической машины.

Данный технический результат достигается тем, что в предложенном способе получения повышенного выходного напряжения за счет изменения способа присоединения фаз обмотки статора к выпрямительным блокам при отсутствии дополнительных источников питания и узла сравнения:

- размыкают трехфазную обмотку асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток;

- каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку, например, выполненному на диодах, для получения постоянного напряжения;

- выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения;

- к выходу выпрямителей подключают емкостный сглаживающий фильтр для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного.

На чертеже представлена схема присоединения разомкнутой трехфазной обмотки статора магнитоэлектрической машины к выпрямительным блокам на диодах и последовательное соединение выходов выпрямителей для получения суммарного выходного напряжения.

Рассмотрим конкретный пример реализации предложенного способа.

Для осуществления предложенного способа получения повышенного выходного напряжения была использована магнитоэлектрическая машина (патент RU №151437 от 10.04.2015), которая имеет статор с трехфазной обмоткой, соединенной по схеме «звезда» или «треугольник». Нерегулируемый магнитоэлектрический генератор приводят во вращение валом, например, электродвигателя, пропорционально переменной скорости вращения изменяется частота и напряжение на выходе генератора. Потребители электроэнергии рассчитаны на стабильное напряжение постоянного тока, например, возможно подключение аккумуляторной батареи. Выпрямление и стабилизацию напряжения выполняют при помощи выпрямительных блоков. Размыкают трехфазную обмотку статора 1 асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток, каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку 2, например, выполненному на диодах, для получения постоянного напряжения, далее выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения, а к выходу выпрямителей подключают емкостный сглаживающий фильтр 3 для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного.

Предложенный способ получения повышенного выходного напряжения позволяет исключить из результирующего напряжения переменные составляющие электродвижущей силы.

За счет изменения предложенного присоединения фаз обмотки статора к выпрямительным блокам в трехфазной обмотке и из-за углового сдвига между обмотками переменные составляющие электродвижущей силы равны и сдвинуты друг относительно друга на 120°, что исключает из результирующего напряжения переменных составляющих электродвижущей силы. Также в отличие от схемы Ларионова (известная схема присоединения диодов в трехфазных выпрямителях), при последовательном соединении выпрямительных блоков можно получить увеличение среднего значения электродвижущей силы в 2.9 раза (у схемы Ларионова в 2.71 раза) [Горбачев Г.Н. «Промышленная электроника». - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 231-235].

Таким образом, за счет изменения способа присоединения фаз обмотки статора к выпрямительным блокам, при отсутствии дополнительных источников питания и узла сравнения, происходит повышение значения наводимой электродвижущей силы в обмотке статора магнитоэлектрической машины.

Способ получения повышенного выходного напряжения, заключающийся в том, что валом двигателя с переменной скоростью вращения приводят во вращение нерегулируемый магнитоэлектрический генератор, пропорционально переменной скорости вращения изменяют частоту и напряжение на выходе генератора, далее размыкают трехфазную обмотку асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток, каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку, для получения постоянного напряжения, далее выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения, а к выходу выпрямителей подключают емкостной сглаживающий фильтр для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, 18-пульсное с равными углами коммутации вентилей.

Устройство для испытания трансформаторов и реакторов // 2625101

Заявленное техническое решение относится к области электроэнергетики. Новым в устройстве для испытания трансформаторов и реакторов является то, что при переходе с трехфазного режима в однофазный вторичные обмотки выходных однофазных трансформаторов преобразуются в параллельное соединение.

Подстанция биполярной электропередачи постоянного тока // 2598856

Изобретение относится к электроэнергетике. Технический результат - снижение помех и потерь энергии, повышение надежности.

Источник питания // 2558944

Источник питания включает в себя две или больше входных форм колебаний, которые имеют форму или которые выбирают так, чтобы после раздельного подъема их уровня и выпрямления их совокупная комбинация приводила бы к получению выходной формы постоянного тока, по существу, с отсутствующими пульсациями.

Пятифазный преобразователь числа фаз // 2503121

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.

Преобразователь переменного напряжения в управляемый постоянный ток // 2491703

Изобретение относится к области преобразовательной техники, может использоваться в качестве вторичного источника питания, в том числе в устройствах управления светодиодным освещением.

Умножитель напряжения // 2486657

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования напряжения, и может быть использовано для питания различных устройств, где требуется высокое напряжение.

Преобразователь энергии электромагнитной волны свч-диапазона в постоянное напряжение // 2443050

Изобретение относится к технике дистанционной передачи и преобразования сверхвысокочастотной электромагнитной энергии в электрическую энергию постоянного тока и может применяться в выпрямителях малой мощности.

Комбинированный выпрямитель // 2408130

Изобретение относится к области электротехники и предназначено, в частности, для преобразования переменных напряжения и тока в постоянные. .

Преобразователь переменного тока в постоянный с 16-кратной частотой пульсации // 2391765

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока, преимущественно с низковольтным питанием.

Универсальная электрическая машина // 2557252

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к универсальным электрическим машинам, которые могут применяться как для производства электроэнергии, так и для механической работы в любой отрасли народного хозяйства.

Коллекторная электрическая машина постоянного тока // 2551674

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции электрических коллекторных машин постоянного тока с явно выраженными полюсами, применяемых в промышленных и тяговых установках в качестве двигателей и генераторов.

Коллекторный электродвигатель // 2545510

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для производства коллекторных электродвигателей. Коллекторный электродвигатель содержит корпус со статором, в подшипниковых узлах которого установлен приводной вал с якорем, электрообмотки которого соединены с коллекторными пластинами, щеточный узел, соединенный с вводными электропроводами, каналы для прохождения внутри корпуса охлаждающего воздуха.

Электрический генератор для искусственного спутника земли // 2505911

Изобретение относится к электрической технике, в частности к устройствам получения электрической энергии, и может быть использовано для получения электрической энергии на космических аппаратах, перемещающихся в пространстве относительно силовых линий магнитного поля Земли.

Коммутационная система электродвигателя постоянного тока // 2467451

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным электродвигателям постоянного тока, и касается особенностей конструктивного выполнения коммутационной системы системы для электродвигателя постоянного тока, работающего в окружающей среде в забое скважины.

Коллекторный электрический двигатель с полюсным якорем // 2390087

Изобретение относится к области электротехники и касается конструктивного исполнения однофазных коллекторных электрических двигателей с последовательным возбуждением и универсальных коллекторных двигателей и может быть использовано в устройствах автоматики, в бытовой технике и в качестве силовых тяговых электрических двигателей.

Коллекторная электрическая машина постоянного тока с полюсным якорем // 2385525

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве электрических двигателей и генераторов постоянного тока любой мощности с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Коллекторная электрическая машина с полюсным якорем // 2359392

Изобретение относится к области электротехники, касается конструктивного исполнения коллекторных электрических машин постоянного и переменного тока, а также универсальных коллекторных электрических двигателей.

Электрическая машина // 2358372

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано для передачи крутящего момента, например, к колесам электротранспортного средства, валку прокатного стана и прочему.

Индукторный электродвигатель (варианты) // 2340994

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей постоянного тока, частности - безредукторных коллекторных электродвигателей низкого напряжения, и может быть использовано в различных областях техники, например в качестве мотор-колес в таких транспортных средствах, как электроприводные скутера, мотоциклы, электро-автомобили и т.д.