Способ управления формой токасинхронного импульсного генератора

Авторы патента:

ПАВЛОВ ЮРИЙ ИГОРЕВИЧ

ЛООС АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

ПАВЛОВ ИГОРЬ ВАСИЛЬЕВИЧ

H02K39 - Генераторы для получения тока требуемой несинусоидальной формы

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 05.04.79 (21) 2746991 24-07 с присоединением заявкивЂ” (23) ПриоритетвЂ” (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень М 9 (45) Дата опублнкования описания 0.03.81 (51) М. Кл.з Н 02 К 39/00

Государственный комитет по делам изобретений и OTKpblTBII (53) УДК 621.313.323 (088.8) (72) Авторы язобретения

Ю. И. Павлов, А. В, Лоос и И. В. Па (71) Заявитель

Новосибирский институт инженеров водного т

1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМОЙ ТОКА

СИНХРОННОГО ИМПУЛЬСНОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для управления формой тока электромашинного синхронного импульсного генератора, предназначенного для питания мощных импульсных электромагнитов, для испытаний коммутационной аппаратуры, в технологических процессах импульсно-дуговой сварки и электроэрозионной обработки металлов и в других областях для получения неспнусоидальных и импульсных токов большой мощности.

Известен способ управления током синхронного импульсного генератора путем создания специальной геометрии магнит ой системы с комбинированием магнитных и немагнитных элементов определенной формы 11).

Недостатком такого способа является то, что он не позволяет регулировать форму тока после изготовления генератора.

Известен также способ управления формой тока синхронного импульсного генератора путем регулирования степени электрической несимметрии статора и ротора и изменения спектра гармоник его тока {2J.

Данное техническое решение наиболее близко, изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту.

Недостаток такого способа состоит в том, что прп изменении степени несимметрип ротора генератора изменяется лишь а мил итуда составляющих гармоник его

i ока, а относительный фазовый сдвиг их при этом не меняется, что ограничивает возможности регулировки формы импульсов.

Целью изобретения является расшире10 ние диапазона регулирования конфигурации тока синхронного импульсного генерат ора, повышение его весогабаритных и зкономических показателей.

Указанная цель достигается тем, что

15 зменяют угол между осью результирующего потока возбуждения и осью однофазной демпферной обмотки ротора генератора путем изменения величины токов в обмотках возбуждения по продольной и

20 поперечной осям ротора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема генератора, в котором реализован предлагаемый способ управ.

25 ления формой тока, и векторная диаграмма потоков возбуждения этого генератора; на фиг. 2 вЂ” 5 вЂ” осциллограммы тока гене. ратора.

Однофазная обмотка 1 статора генератора подключена через коммутирующее

811429

65 устройство 2 на нагрузку 3. На продольной оси ротора уложены демпферная обмотка

4 и обмотка 5 возбуждения. На поперечной оси ротора имеется обмотка б возбуждения, в цепь которой включено внешнее индуктивное сопротивление 7. Результирующий поток возбуждения Ф является суммой потоков Ф и Ф, создаваемых обмотками возбуждения 5 и б по продольной и поперечной осям ротора, и сдвинут на угол относительно ос» демпферной обмотки 4.

Управление формой тока осуществляется следующим образом. Постоянный ток, гротекая по обмоткам возбуждения 5 и б, создает постоянный магнитный поток возбуждения Ф, ось которого сдвинута относительно оси демпферной обмотки на угол . Если привести ротор генератора во вращение с частотой f, то поток возбуждения

Ф будет пересекать обмотку 1 и индуктирует в ней синусоидальную ЭДС частоты

fop, где р вЂ” число пар плюсов генератора.

Под действием этой ЭДС по обмотке 1 и по нагрузке потечет синусоидальный ток частотой //р. Этот ток создает в генераторе пульсирующее вдоль оси обмотки 1 магнитное поле, которое может быть представлено двумя встречно вращающимися с частотой f относительно статора полями вдвое меньшей амплитуды. Одно из этих полей относительно ротора неподвижно, а другое пересекает обмотки ротора с частотой 2 f и индуктирует в них ЭДС частотой 2 f/р, в результате чего по обмоткам ротора будет протекать ток, создающий вдоль продольной оси пульсирующее с частотой 2 f магнитное поле. Поле, пульсирующее вдоль поперечной оси, будет на порядок ниже, так как в цепь обмотки возбуждения до оси q включено дополнительное индуктивное сопротивление 7. Этим полем можно пренебречь.

Пульсирующее по продольной оси поле можно разложить на два встречно вращающихся с частотой 2 / относительно ротора магнитных поля вдвое меньшей амплитуды.

Одно из этих полей пересекает обмотку 1 статора с частотой /, а другое вЂ” с частотой 3 f и индуктирует в ней ЭДС и ток частоты 3 /р. Последний ток также создает по оси обмотки 1 пульсирующее с частотой 3 f магнитное поле, которое также может быть представлено двумя встречно вращающимися с частотой 3 f относительно статора полями, а относительно ротора эти поля будут иметь частоту вращения

2f и 4 .

Рассуждая далее аналогичным образом можно убедиться, что ток обмотки 1 будет представлен суммой синусоидальных. то(2п+ 1)f ков с частотами, где n = О, 1, 2, 3,, т. е. в составе тока обмотки 1 будет присутствовать весь спектр нечетных гармоник.

Аналогично в составе тока ротора будет присутствовать спектр четных гармоник.

Фазы составляющих гармоник тока генератора зависят от угла следующим образом: р,,() = q>,(0) вЂ” (вЂ” 1), (1) где р (О) вЂ” начальная фаза v-ой гармоники тока при = О.

При изменении угла изменяются фазы гармоник тока статора и ротора генератора и, следовательно, изменяется его конфигурация. На фиг. 2 приведена осциллограмма кривой тока генератора при =- О, а на фиг. 3 вЂ” при F = 90 в установившемся режиме.

На фиг. 4 и фиг. 5 приведены осциллограммы тока в режиме включения генератора на нагрузку на один полупериод изменения тока при F„ = О и 90 соответственно.

Практически изменение угла достигается путем изменения соотношения постоянных токов в обмотках возбуждения по продольной и поперечной осям.

Таким образом, предлагаемый способ управления формой тока синхронного импульсного генератора путем изменения угла между осью потока возбуждения и осью однофазной демпферной обмотки ротора по сравнению с прототипом позволяет расширить диапазон регулирования формы тока синхронного импульсного генератора, так как позволяет регулировать относительный фазовый сдвиг гармоник тока генератора, что невозможно в прототипе, Применение данного способа управления формой тока синхронного импульсного генератора повышает характеристики электромашинных источников в отношении регулирования формы импульсов тока до уровня сложных электронных устройств.

Однако в отличие от электронных устройств электромашинный источник прост, надежен и позволяет получить импульсные мощности на несколько порядков выше достижимых в современных электронных устройствах. Другим преимуществом способа унравления формой тока электромашинного импульсного генератора является то, что его применение почти не уменьшает КПД и весогабаритные показатели серийных электромашинных генераторов, в то время как известные способы регулировки конфигурации тока электромашинных генераторов связаны с уменьшением КПД, увеличением веса и габаритов и усложнением принципиальной схемы генератора.

811429

Формула изобретения

Фиг. I

Составитель В. Трегубов

Техред 3. Тарасова

Редактор Ж. Рожкова

Корректор С. Файн Заказ 217/223 Изд. ¹ 217 Тираж 759 Подписное

НПО «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент>

Способ управления формой тока синхронно импульсного генератора путем регулирования степени электрической несимметрии статора и ротора и изменения спектра гармоник его тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования конфигурации тока генератора, изменяют угол между осью результирующего потока возбуждения и осью однофазной демпферной обмотки ротора генератора путем изменения величин токов в обмотках возбуждения по продольной и поперечной осям ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3890516, 310-111, 1977.

15 2. Авторское свидетельство СССР № 409344, кл. Н 02 К 39/00, 1975.

Способ управления формой токасинхронного импульсного генератора

Патент 410519 // 410519

Электромашинньш генератор квазитрапецеидальных импульсов тока // 409344

Всесоюзная i // 376859

Электромашинный источник несимметричных импульсов напряжения // 372622

Регулируемый электромеханический генераторимпульсов // 350105

Электрический шаговый двигатель // 155558

Машинный генератор униполярных импульсов тока // 111055

Униполярный генератор постоянного тока // 104347

Патент 101332 // 101332

Способ выработки электрического импульса // 2133544

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в импульсных магнитоэлектрических генераторах, вырабатывающих одиночные электрические импульсы

Электрогенератор // 2244372

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим генераторам

Импульсный генератор электрической энергии // 2256278

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в военной технике, в народном хозяйстве и в быту

Бесконтактный компрессионный генератор // 2089994

Изобретение относится к области электротехники, а именно к специальным электромашинным генераторам, вырабатывающим импульсы тока за счет ротационного уплотнения магнитного потока

Устройство для бесконтактной передачи энергии // 1302339

Изобретение относится к области электромашиностроения , в частности к устройствам для бесконтактной передачи энергии для электрических машин с бесконтактной системой возбуждения

Торцовый генератор // 1389644

Магнитоэлектрическая машина // 2542322

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам с постоянными магнитами. Технический результат состоит в повышении к.п.д. Магнитоэлектрическая машина содержит статор, выполненный по крайней мере из двух «П»-образных шихтованных магнитопроводов, образующих внутреннюю прямоугольную полость, на которых размещены обмотки, выходы которых закреплены на одном из магнитопроводов и направлены к выпрямителю. На другом магнитопроводе выполнен зазор для размещения в ней системы управления. Система управления представляет собой замкнутый шихтованный магнитопровод, расположенный перпендикулярно статору в прорези «П»-образного магнитопровода, на котором расположены по крайней мере две обмотки, одна из которых подключена к стандартному источнику постоянного тока, а другая - к источнику переменного тока. 4 ил.

Многофазный мотор-генератор с магнитным ротором // 2609524

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в энергетике и приборостроении. Технический результат состоит в повышении кпд. Постоянный магнит- ротор выполнен в виде параллелепипеда, намагниченного параллельно оси его вращения с полюсами, выполненными с малым зазором относительно статора из отрезка толстостенной трубки из железа с крышками с подшипниками на ее концах для оси ротора. Статор включает K равноудаленных друг от друга внутренних секций, расположенных вдоль его оси, каждая из которых содержит N пар статорных катушек из проводника с сердечниками, магнитно- связанного с трубкой статора. Оси симметрии сердечников проходят на расстоянии H друг от друга, равном толщине магнита-ротора на его магнитных полюсах. N пар одинаковых статорных катушек эквидистантно распределены по внутреннему диаметру трубки статора. Их наибольшее число ΝMAX = 2π(R+Δ)/H, где R - радиус ротора (полуширина магнита), Δ - зазор между полюсами магнита-ротора и магнитопроводящими сердечниками катушек статора, причем одинаковые обмотки в каждой паре статорных катушек соединены между собой согласно правилу: начало одной катушки в паре соединено с концом другой катушки и наоборот, все начала первой из ΚΝ пар статорных катушек выведены наружу как фазные электроды, а их концы соединены с корпусом статора, образуя нулевой электрод, кроме того, снижение величины магнитного зазора Δ между ротором и статором обеспечено соответствующим скруглением магнитных полюсов радиусом R по их толщине H, а число K статорных секций определяется длиной L магнита-ротора и шириной S каждой из одинаковых статорных секций, то есть K=L/S. 5 ил.