Способ регулирования мощности вентильного генератора с многофазной якорной обмоткой

 

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А зов Н 02. К 1 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3006561/24-07 (22) 21.11.80 (46) 23.04.83. Бюл. и 15 (72) С.В. Акимов (71) Научно-исследовательский и экс" периментальный институт автомобильного электрооборудования и автопри1боров (53) 621.3l3 12.025(088.8) (56) 1. Патент Франции и 2219565, кл. Н 02 К 19/16, 1974. (2. Патент CliIA N 3508138, .кл. 322-90, 1970. (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ВЕНТИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА С МНОГОФАЗНОЙ ЯКОРНОЙ ОБМОТКОЙ, соединенной в многоугольник; заключающийся в переключении схемы обмотки при изменении скорости вращения и в соединении фаз обмотки в одном режиме в последо- вательности 1,2,3,4,...,m, где mчисло фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в другом режиме соединяют фазы в порядке номеров, отличающихся на ближайшее целое число, большее й, m где N.= —.

1014099

Изобретение относится к электро-. технике, а.именно к спас бам изменения мощности генераторов, используемых, например, на автомобилях и тракторах. .5

В системе электропитания потребителей автомобиля и трактора необходимо для более рационального использо- вания иметь такой генератор, который на малой скорости вращения мог бы развивать достаточное напряжение для подзарядки аккумуляторной батареи, что обеспечивает положительный баланс электроэнергии, а на-больших скоростях отдавать большую мощность для 15 удовлетворения всех потребителей.

Этим требованием удовлетворяют генераторы со ступенчатой характеристикой силы тока - скорости.

Известно техническое решение, со» 20 гласно которому изменение мощности генераторов переменного тока с получением ступенчатой характеристики сила тока - скорость, заключающееся в том, что две обмотки якоря и два 25 выпрямителя, соединенные каждый со своей обмоткой якоря, на .малых скоростях вращения включены на нагрузку последовательно, а на больших скоростях - параллельно fl).

Недостатками такого решения яв-. ляются сложность, дорогостоимость и низкая надежность способа, поскольку он требует наличия двух обмоток якоря и двух выпрямителей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является техническое решение, согласно которому регулирование мощности вентильного многофазного генератора с соедине- 40 нием фаз обмотки якоря в многоугольник в последовательности 1, 2, 3, 4 осуществляется переключением схемы соединения фаз при изменении скорости вращения со схемы звезда на схему треугольник 2 g.

Недостатком известного способа является. большое число возможных аварийных режимов, так как к возможным аварийным режимам при работе по схеме50 треугольник добавляется тяжелый aga рийный режим замыкания нулевой точки

-звезды на массу.

Цель изобретения - повышение надежности генератора.

Указанная цель достигается тем, что в способе регулирования мощности генератора с многофазной якорной

2 обмоткой, соединенной в многоугольник, заключающемся в переключении схемы обмотки при изменении скорости вращения и в соединении фаз обмотки в одном режиме в последовательности

1,2,3,...,m> где ш - число фаз, в другом режиме соединяют фазы в пдрядке номеров, отличающихся на ближайшее целое число, большее й, где. П1 и

На Фиг. 1 изображена функциональная схема вентильного генератора .для осуществления предлагаемого способа, пятифазное исполнение; на фиг. 2 представлены токоскоростная характеристика генератора и векторные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ регулирования мощности.

Для осуществления предлагаемого способа используется генератор, содержащий зубчатый статор 1, на котором расположены фазы (от 1 до 5)НКорной обмотки, причем фазы сдвинуты друг относительно друга по расточке статора на 360/m эл.град. (в пятифазном генераторе на 72 эл.град.) и соединены последовательно согласно в замкнутый многоугольник, полупроводниковый выпрямитель 2, электромагнитный переключатель 3, состоящий из токовой обмотки 4 и контактных групп 5 по числу фаз, содержащих нормагу но разомкнутые 6, 7, 8, 9, 10 и нормально" замкнутые 11, 12, 13, 14, 15 контактные пары. Конец 1-й Фазы и начало 2-й фазы подключены соответственно к нормально замкнутым контактам 11, конец

2-й фазы и начало 3-й фазы - к контактам 12, конец 3-й фазы и начало

4-й Фазы - к контактам 13, конец 4-й фазы и начало 5-й Фазы - к контактам

14, конец 5-й Фазы и начало 1-й Фазы -1 к контактам 15.

Начало и концы следующих друг за другом по схеме многоугольника фаз, порядковые номера которых отличаются на ближайшее целое число, большее, чем число фаз, деленое на 3, подсоеди" нены к нормально разомкнутым контактным парам 6, 7, 8, 9, 10. Для пятифазного генератора m/3 = 5/3 = 1 блиz жайшее целое число больше чем 1 — = 2

3 и фазы подсоединяются к нормально разомкнутым контактным парам в следующей последовательности: конец 1-й фазы - начало 3-й фазы - к контактам 7; конец 3-й фазы — начало 5-й фазы— к контактам 9; конец 5-й фазы - начало 2-й фазы - к контактам 6; конец 2-й фазы - начало 4-й фазы " к контак" там 8; конец 4-й фазы - начало 1-" фазы - K.êoíòàêòàì 1 О.

Полупроводниковый выпрямитель 2 соединен с выводами фаз якорной обмотки 1, к его выходу подключена токовая обмотка 4 электромагнитного переклю" чателя 3. 1Е

В основе предлагемого способа регулирования мощности генератора лежит принцип, поясняемый фиг. 2. В многоугольнике многофазной обмотки якоря, изображенной на фиг. 2, А и Б, су- 15 ществуют два типа напряжений: фазноемежду точками, например, 0 и 8, и линейное - между точками, например а и 8.

Условно линейное напряжение. в мно- щ гоугольнике принципиально отличается от линейного напряжения соединения звезда, поскольку в первом случае оно равно геометрической сумме фазных напряжений, а во втором - их геометри" 25 ческой разности.

Выпрямителем выпрямляется то напряжение, которое больше по величине.

Если между следующими друг за. другом по схеме многоугольника фазами сущест" вует угол сдвига, больший 120 эл.град, то условно линейное напряжение меньше фазного, что следует из геометрических соображений сложения двух pasных векторов, смещенных на угол, больший 120о. Угол сдвига между сле35 дующими друг за другом по схеме многоугольника фазами равен „„ И, где

N - -разность порядковых номеров этих фаз в соответствии с фиг. 1. Следовало. тельно, фазное напряжение больше ус Я)О о ловно линейного, когда N 120 или N °

В этом случае выпрямляется фазное напряжение. Для m - =5 N> — = 2 и для

) ) ц того, чтобы выпрямлялось фазное на пряжение, фазы в многоугольнике должны быть соединены в порядке

1-3-5-2-4. На фиг. 2,Г представлена векторная диаграмма для линейного напряжения пятифазного генератора, иэ которой следует, что в этом случае линейное напряжение в 1,62 .раза меньше фазного. Следовательно, при ..та" ком соединении обмоток выпрямляется фазное напряжение, ток, отдаваемый генератором, имеет большую величину.

Если между следующими друг за другом по схеме многоугольника. фазами су3 1014099 4 ществует угол сдвига, меньший

120 эл.град., то линейное напряжение больше фазного, оно и выпрямляется. ,Поскольку угол сдвига между фазами

;по расточке статора, то при чисЮ ле фаз, большем 3, этот угол всегда меньше 120 эл.град, и соединение фаз друг за другом в порядке 1,2,3, 4,...,m не обеспечивает выпрямление линейного напряжения. На фиг. 2,Б приведена схема многоугольника пятифазного. генератора с чередованием фаз в многоугольнике 1 2,3,4,5. Угол сдвига между следующими друг эа другом по схеме. многоугольника фазами в этом случае 72 эл.град. На фиг. 2,Д построена векторная диаграмма, из которой следует, что в этом случае линейное напряжение в 1,62 раза больше фаэного. Следовательно, при таком соединении обмоток выпрямляется линейное напряжение, превышающее фазное по величине. Ток, отдаваемый генератором, имеет меньшее значение.

Переключение последовательности фаз осуществляется следующим образом.

При работе генератора в одном режиме (на холостом ходу и небольших скоростях вращения) величина его тока нагрузки ниже предела срабатывания электромагнитного переключателя 3, который своими нормально замкнутыми контактами 11, 12; 13, 14 и 15 обес" печивает соединение фазных обмоток, следующих друг за другом по схеме многоугольника с чередованием фаз

1-.2-3-4-5. На фиг. 2,В кривая (х) соответствует токоскоростной характеристщсе генератора при соединении фазных обмоток, следующих друг за другом по схеме многоугольник в порядке 1-2-3-4-5... Выходная мощность генератора при таком включении обмоток невелика, но достаточна для обеспечения положительного баланса электроэнергии в режиме холостого хода двигателя.

В другом режиме работы генератора при увеличении скорости его вращения, величина тока нагрузки может достигать предела срабатывания электромагнитного переключателя 3, нормально, разомкнутые контакты которого 1,7,8, 9, 10 замыкаются, обеспечивая соединения фазных обмоток на, средних и высоких скоростях вращения с чередованием фаз по схеме многоугольник, при котором порядковые номера соседних фаз отличаются на-ближайшее целое

S 101409 число, большее, чем число фаз, деленое на 3.

На фиг. 2,В кривая (Y) соответствует токоскоростной характеристике генератора при таком соединении его фаз в многоугольник якорной обмотки.

Генератор при этом может развивать большую мощность.

Токовое реле электромагнитного переключателя 3 рассчитано таким об.разом, что переключение фазных обмоток происходит при величине тока, соответствующей точке пересечения кривых Х и У (точка К).

Предложенный способ позволяет получить ступенчатую характеристику силы тока - скорости вентильного re" нератора, характеризующуюся высокой максимальной мощности и низкими скоростями вращения холостого хода, причем переключению подвергается только чередование фаз многоугольника якорной обмотки.

9 d

Возможно применение тиристорного или другого переключателей, не изменяющих схемы переключения фаз.

Технико-экономический эффект от использования генератора, мощность которого регулируется согласно предлагаемому способу, выражается в повы» шенин надежности генератора из-за уменьшения числа возможных аварийных режимов (замыкание нулевой точки звезды на массу). . Кроме того, повышается качество переменного напряжения из-за отсутствия высших гармоний, равных и кратных числу фаз во всех режимах работы генератора.

Предложенный способ обеспечивает в заданных условиях эксплуатации питание всех потребителей и достаточный подзаряд аккумуляторной батареи, выходные характеристики генератора приблизительно на 103 выше существующих серийных систем.

1014099

1014099

Фиа2

Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий

113035, Москва, 3-35 Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3035/65

Ф

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

Составитель T. Калашникова

Редактор 8. Лазаренко Техред,А.Бабинец Корректор Л. Бокшан