Устройство для управления вращающимся выпрямителем

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩИМСЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ , выполненное в виде обращенной электрической машины, содержащей статор с взаимно перпендикулярными синусными обмотками возбуждения и ротор с шихтованным магнитопроводом в виде кольцевого яр.ма, сердечников полюсов, число которых равно или кратно числу фаз выпрямителя , полюсных наконечников, которые жестко закреплены нажимными фланцами, и якорную обмотку, выполненную в виде катушек , каждая из которых имеет выводы для подключения к одному вентилю Jвpaщaющeгося выпрямителя, а катушки обеих полярностей каждой фазы размещены на сердечнике одного полюса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, увеличения срока службы и улучшения массогабаритных показателей за счет улучшения условий работы вращающегося выпрямителя , сердечники каждого полюса разделены в аксиальном.направлении, по крайней мере на две части, на каждой из которых распо (Л ложены катушки обмотки якоря одной полярности , а полюсные наконечники размещены аксиально. 01 О5 оо 00

COlO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1056384 А

5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ":

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 г а (54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩИМСЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ, выполненное в виде обращенной электрической машины, содержащей статор с взаимно перпендикулярными синусными (2 () 3387554/24-07 (22) 03.02.82 (46) 23.11.83. Бюл. № 43 (72) О. В. Веселова, Г. А. Ковальков, Б. В. Опара, Ю. Е. Савельев и И. Т. Филипенко (71) Научйо-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода «Электротяжмаш» им. В. И. Ленина

1 (53) 621.313.32.072.2 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 1263163, кл. 21 d 1, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 304890, кл. Н 02 К 19/36, 1967. обмотками возбуждения и ротор с шихтованным магнитопроводом в виде кольцевого ярма, сердечников полюсов, число которых равно или кратно числу фаз выпрямителя, полюсных наконечников, которые жестко закреплены нажимными фланцами, и . якорную обмотку, выполненную в виде катушек, каждая из которых имеет выводы для подключения к одному вентилю вращающегося выпрямителя, а катушки обеих полярностей каждой фазы размещены на сердечнике одного пОлюса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, увели. чения срока службы и улучшения массогабаритных показателей за счет улучшения условий работы вращающегося выпрямителя, сердечники каждого полюса разделены в аксиальном.направлении, по крайней мере на две части, на каждой из которых расположены катушки обмотки якоря одной полярности, а полюсные наконечники размещены аксиально.

I г

1056384

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что ярма выполнены витыми, сердечники полюсов выполнены за одно целое с полюсными наконечниками, шихтованными в аксиальном направлении, и установлены с зазорами относительно ярма.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашиностроению, и предназначено для применения в системах бесшеточного возбуждения синхронных машин большой мощности с врашаюшимся управляемым полупроводниковым выпрямителем.

Известны бесконтактные устройства для управления вращающимся выпрямителем, например, выполненные в виде электрической машины с взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения на статоре и якорной обмоткой на роторе, с блоками формирования управляющих импульсов, число которых равно числу управляемых вентилей (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, в котором для сокрашения габаритов, на роторе устройства управления устанавливают Т-образные полюса, число которых равно числу фаз возбудителя (2) .

Недостатками устройства являются низкая механическая и электрическая надежность и неоптимальная форма управляющего импульса в бесшеточных возбудителях турбогенераторов большой мощности.

При увеличении диаметра ротора, что, как правило, требуется при размещении устройства управления вблизи вращающегося выпрямителя (для уменьшения длины управляющих цепей, уменьшения трудоемкости и увеличения надежности), в ножке

Т-образного полюса и ярме якоря (ротора) возникают черезмерные механические усилия, несмотря на разгружаюшее действие нажимных фланцев. Это снижает надежность конструкции.

При размещении на одной ножке Т-образного полюса двух катушек одной фазы для тиристоров разных плеч моста выпрямителя, которыми они управляют, данные катушки оказываются под полным рабочим напряжением возбудителя, которое, с учетом перенапряжений со стороны нагрузки— обмотки ротора турбогенератора, — может достигать при переходных режимах нескольких тысяч вольт. Это снижает электрическую надежность устройства.

При большом числе фаз и малом числе полюсов уменьшается отношение площади наконечника к площади сечения зубца (сер5

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сердечники полюсов выполнены за одно целое с ярмом, шихтованным в плоскости, перпендикулярной оси врашения, и установлены с зазором относительно полюсных наконечников, шихтованных в аксиальном направлении. дечника) Т-образного полюса, что затрудняет получение импульса заданной скважности.

Целью изобретения является повышение надежности, увеличение срока службы и улучшение массогабаритных показателей за счет улучшения условий работы вращаюшегося выпрямителя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления вращающимся выпрямителем, выполненном в виде обращенной электрической машины, содержашей статор с взаимно-перпендикулярными синусными обмотками возбуждения и ротор с шихтованным магнитопроводом в виде кольцевого ярма, сердечников полюсов, число которых равно или кратно числу фаз выпрямителя. полюсных наконечников, которые жестко закреплены нажимными фланцами, и якорную обмотку, выполненную в виде катушек, каждая из которых имеет выводы для подключения к одному вентилю вращающегося выпрямителя, а катушки обеих полярностей каждой фазы размещены на сердечнике одного полюса, сердечники каждого полюса разделены в аксиальном направлении по крайней мере на две части, на каждой из которых расположены катушки обмотки якоря одной полярности, а полюсные наконечники размещены аксиально.

Кроме того, возможно выполнение устройства, при котором ярмо выполняется витым, сердечники полюсов выполняются за одно целое с полюсными наконечниками, шихтованными в аксиальном направлении и устанавливаются с зазором относительно ярма.

Возможно также выполнение устройства, при котором сердечники полюсов выполняются за одно целое с ярмом, шихтованным в плоскости, перпендикулярной оси врашения, и устанавливаются с зазором относительно полюсных наконечников, шихтованных в аксиальном направлении.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство (вариант выполнения с а = 1 для мостовой схемы выпрямления), продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — вариант выполнения устройства с а = 2 для схемы выпрямления

1056384

4 звезда с нулевым выводом, продольный разрез; на фиг. 4 — то же, поперечный разрез.

Число полюсов статора устройства для управления вращающимся выпрямителем

2р = 4, а число фаз якоря (ротора) m =- 5.

Статор устройства . (фиг. 1) имеет неявнополюсный сердечник 1 с двумя (или более) распределенными синусными обмотками 2 и 3, смещенными на 90 эл.град;друг относительно друга.

Якорь устройства имеет шихтованные 10 полюса 4, содержащие полюсные наконечники 5 и сердечники 6, число которых равно или кратно а, где а — число параллельных цепей в фазе возбудителя. Длина полюсного наконечника 5 — максимально возможная из конструктивных соображений, а ширина радиального сердечника 6 — минимально возможная из технологических соображений и электромагнитного расчета.

На сердечниках 6 расположены катушки

7, ярмом 8 якоря служат намотанные из изолированной электрической стали (или другого ферромагнитного материала) кольца. Фланцы 9 имеют приливы с пазами и отверстиями, к которым изолированными (или из изоляционного материала) болтами 10 крепятся полюса 4. Полюса изоли- 25 рованы от приливов прокладками 11. Фланцы 9 имеют также цилиндрические части, которые удерживают от действия центробежных сил катушки 7 и витые ярма 8.

Все элементы якоря (ротора) собраны на втулке 12 и закреплены гайкой 13 (возможно любое другое известное крепление), между радиальными сердечниками 6 и ярмами 8 имеются зазоры 14. Сердечники 6 и наконечники 5 выполнены шихтованными в аксиальном направлении.

Во втором варианте выполнения устройства статор 1 (фиг. 3 и 4) такой же, как и для первого варианта. На якоре (роторе) (фиг. 3) полюса 4 имеют зазор 14 между полюсными наконечниками 5 и сердечниками 6. Сердечники 6 при этом являются зуб- 4о цами шихтованного ярма 8, т.е. имеют шихтовку в плоскостях, перпендикулярных оси вращения, а наконечники 5 — в аксиальной плоскости. Фланцы 9 имеют отверстия либо пазы, в которые устанавливаются полюсные наконечники 5, изолированные от фланцев 4 прокладками 11.

Наконечники 5 могут быть разбиты на отдельные секции и иметь вырезы по краям, с целью уменьшения механического зазора

15 (показано штрих-пунктиром) . Элементы якоря собраны на втулке 13 и закреплены гайкой 13.

Устройство работает следующим образом.

При обтекании постоянными токами обмоток 2 и 3 создается результирующая намагничивающая сила. Поскольку наконечник 5 полюса 4 якоря простирается на всю длину машины, в нем собирается весь поток, проникающий под действием этой намагничивающей силы в полюс. При вращении якоря с постоянной скоростью поток во времени имел бы синусоидальную форму, но насыщение радиальных сердечников срезает вершину этой синусоиды, и поток, проникающий в катушки 7, имеет форму во времени, близкую к трапеции. Благодаря этому ЭДС, наводимая в обмотках якоря, имеет пикообразную форму во времени.

Скважность импульсов определяется отношением длины наконечника 5 и аксиальной ширины сердечников 6.

В предлагаемом устройстве полюса якоря (ротора) не нагружают центробежными силами радиальные сердечники и ярма и, таким образом, снижаются ограничения по механическим нагрузкам, присущие известному устройству.

В предлагаемом устройстве катушки якоря несут только по одной обмотке, что повышает электрическую надежность, по сравнению с известным устройством.

Скважность импульсов в устройстве определяется соотношением аксиальных размеров радиального сердечника и полюсного наконечника, в связи с чем снижаются ограничения по этому параметру на соотношение между числом фаз и полюсов, благодаря наличию технологических зазоров, обеспечивающих механическую развязку частей магнитопровода ротора.

Тот факт, что механические усилия не влияют на аксиальную ширину радиального сердечника, позволяет в предлагаемом устройстве получить импульсы с более крутым фронтом, чем в изместном устройстве. Это преимущество сохраняется практически для любых соотношений числа полюсов и фаз.

Так как в предлагаемом устройстве снимаются ограничения по механическим нагрузкам, присущие известному устройству, то в качестве материала радиальных сердечников может быть использован материал с более низкими прочностными, но более высокими магнитными свойствами, что позволит получить дальнейшее улучшение качества сигнала.!

056384

13

1056384

Редактор А. Шишкина

Заказ 9331 52

Составитель Т. Калашникова

Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий ! 13035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Ф йлиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4