Асинхронизированный синхронный генератор

 

Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам, а именно к машинам двойного питания, и может быть использовано в качестве генератора переменного тока стабильной частоты при переменной частоте ротора и компенсатора реактивной мощности. Целью изобретения является повьшение качества выходного напряжения путем снижения колебаний амплитуды и искажений формы напряжения при непинейностях нагрузки и ее изменениях . Асинкронизированньгй синхронный генератор имеет статор, содержащий цилиндрический магнитопровод 1 якоря, вьтолненный из чередующихся по окружности шихтованных в продольном направлении магнитомягких пакетов и немагнитных электропроводных вставок трехфазную якорную обмотку 4, уложенную в наружных пазах магнитопровода якоря, и двухфазную обмотку возбуждения в виде двух кольцевых катушек 5, закрепленных на внутренней поверхности магнитопровода якоря. Генератора также имеет внутренний ротор с валом 6 и многополюсный индукторный магнитопровод в виде двух магнитомягких втулок 7 с двумя зубчатыми торцами 8, смещенными друг относительно друга по окружности на полюсное деление, причем сами втулки смещены таким же образом друг относительно друга на 1/2 полюсного деления . Генератор имеет также наружный магнитопровод 9, закрепленный на свободном наружном роторе 10. На наружном магнитопроводе размещены коротгкозамкнутая демпферная обмотка 11, постоянные магниты, охваченные магнитными шунтами, образованными частью наружного магнитопровода. При этом постоянные магниты образуют на внутренней поверхности наружного магнит топровода чередующиеся по окружности разнополярные полюса, число которых равно числу полюсов генератора. Снижение колебаний амплитуды и искажений формы напряжений при нелиней нрстях нагрузки и ее изменениях в генераторе обеспечивается за счет введения) наружного ротора с короткозамкнутой демпферной обмоткой. 4 ил. с (Л ел ч 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬС ГВУ

И r 9

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4258935/24-07 (22) 25.04.87 (46) 07 ° 02.89. Бюл. Н 5 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.В.Бочаров, С.И.Вольский, В,С.Гершберг и С.Б.Резников (53) 621.313.334 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1336168, кл. Н. 02 К 19/24, 1985. (54) АСИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ СИНХРОННЫЙ

ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам, а именно к машинам двойного питания, и может быть испольэованб в качестве генератора переменного тока стабильной частоты при переменной частоте ротора и компенсатора реактивной мощности. Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения путем снижения колебаний амплитуды и искажений формы напряжения при нелинейностях нагрузки и ее изменениях. Асинхронизированный синхронный генератор имеет статор, содержащий цилиндрический магнитопровод 1 якоря, выполненный из чередующихся по окружности шихтованных в продольном направлении магнитомягких пакетов и немагнитных электропроводных вставок, трехфазную якорную об„„Я0„„1457103 A 1 (51) 4 Н 02 К 19/24 мотку 4, уложенную в наружных пазах магнитопровода якоря, и двухфазную обмотку возбуждения в виде двух кольцевых катушек 5, закрепленных на внутренней поверхности магнитопровода якоря. Генератора также имеет внутренний ротор с валом 6 и многополюсный индукторный магнитопровод в виде двух магнитомягких втулок 7 с двумя зубчатыми торцами 8, смещенными друг относительно друга по окружности на полюсное деление, причем сами втулки смещены таким же образом друг относительно друга на 1/2 полюсного деления. Генератор имеет также наружный магнитопровод 9, закрепленный на свободном наружном роторе 10. На наруж- а

«Ю ном магнитопроводе размещены корот козамкнутая демпферная обмотка 11, постоянные магниты, охваченные магнитными шунтами, образованными частью С наружного магнитопровода. При этом постоянные магниты образуют на внутренней поверхности наружного магни-. топровода чередующиеся по окружности разнополярные полюса, число которых равно числу полюсов генератора. Снижение колебаний амплитуды и искажений формы напряжений при нелиней»

Ф® ностях нагрузки и ее изменениях в ге- Ю нераторе обеспечивается sa счет введения; наружного ротора с короткозамкнутой демпферной обмоткой. 4 ил.

1457103

Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам, а именно к машинам двойного питания, и может быть использовано в качестве генератора переменного тока стабильной частоты при переменной частоте вращения ротора и компенсатора реак" тинной мощности.

Цель изобретения - улучшение ка- 1О чества выходного напряжения путем снижения колебаний амплитуды и искажений формы напряжения при нелинейностях нагрузки и ее изменениях.

На фиг. 1 представлен асинхронизированный синхронный генератор, продольный разрез; на фиг.2 — то же, поперечное сечение; на фиг.3 — асинхрониэированный синхронный генератор с трехфазным внутренним ротором, про-2О дольный разрез; на фиг.4 — то же, поперечное сечение.

Асинхронизированный синхронный генератор (фиг.1 и 2) имеет статор, который содержит цилиндрический маг- 25 нитопровод 1 якоря, выполненный из чередующихся по окружности шихто.ванных в продольном напраВлении магнитомягких пакетов 2 и немагнитньм электропроводных вставок 3, трехфазную,якорную обмотку 4, уложенную в наружных пазах магнитопровода якоря, образованных промежутками между— магнитомягкими пакетами и ограниченных изнутри электропроводными вставками, и двухфазную обмотку воэ-, 35 буждения, включающую две кольцевые обмотки 5, закрепленные на внутренней поверхности магнитопровода якоря.

Внутренний ротор содержит вал 6, многополюсный индукторный магнитопровод включает две закрепленные на валу 6 магнитомягкие втулки 7.с двумя зубчатыми торцами 8, смещенными друг относительно друга по окружности на одно полюсное деление, причем сами втулки смещены одна относительно другой на 1/2 полюсного деления. Наружный шихтованный в поперечном направлении цилиндрический магнитопровод

9 закреплен на дополнительно. введенном свободном наружном роторе 10, который содержит короткозамкнутую демпферную обмотку 11, постоянные магниты

12, охваченные магнитными шунтами 13, образованными частью наружного магнитопровода, Причем постоянные магниты образуют на внутренней поверхности наружного магнитопровода че-, редующиеся по окружности разнопалярные полюса, число которых равно числу полюсов генератора. I

Возможен также вариант генерато-. ра с трехфазным ротором (фиг.3 и 4), отличающийся тем, что ротор (индуктор) выполнен в виде шихтованного в поперечном направлении цилиндрического магнитомягкого пакета 14, в пазах которого размещена трехфазная обмотка 15 возбуждения.

Асинхронизированный синхронный генератор работает следующим образом.

При протекании тока по обмоткам

5 возбуждения рабочий магнитный поток замыкается, как .показано на фиг.1, причем видимый путь потоков проходит по правым зубчатым торцам 8 втулок 7 магнитопровода индуктора продольного разреза конструкции, а невидимый — по левым. Это связано с взаимным сдвигом правых и левых зубчатых торцов втулок 7 и особенностью конструкции магнитопровода 1 статора, .который проводит магнитный поток лишь в осевом и радиальном направлениях и не проводит в тангенциальном направлении.

Таким образом, каждый из двух рабочих магнитных потоков дважды пересекает витки якорной обмотки 4, изменяя свое направление, причем пути потока, ортогональные к плоскости этих витков, смещены в соответствии со смещением зубчатых торцов втулок магнитопровода индуктора.

При питании обмоток 5 возбуждения постоянными токами посредством двухфазного регулируемогоисточника напряжения и при вращении внутреннего ротора внешним приводнымустройством каждый из рабочих магнитныхпотоков будет знакопеременным so времени по отношению к плоскости каждого витка якорной обмотки и, соответственно, индуцирует знакопеременную ЭДС. Результирующая

ЭДС в каждой фазе якорной обмотки имеет первую гармоническую составляющую, определяемую суммой двух магнитных потоков возбуждения, сдвинутых в пространстве, и частотой вращения магнитопровода индуктора внутреннего ротора.

При питании обмоток возбуждения переменным напряжением возникает результирующее магнитное поле возбуждения, вращающееся с частотой протекающего по обмотке тока отна I

1457103 сительно вращающегося внутреннего ротора, "докручивая" или "раскручи» вая" поле возбуждения до требуемой частоты поля обмотки якоря 4. Таким образом, предлагаемыи генератор ра5 ботает в асинхрониэированном режиме.

В то же время в обоих случаях рабочий магнитный поток проходит по магнитопроводу 9 через магнитные 10 шунты 13, охватывая витки короткозамкнутой демпферной обмотки 11, и, взаимодействуя с постоянными магнитами 12, обуславливает возникновение электромагнитного момента, действую- 15 щего на закрепленные на наружном роторе 10 магниты 12. В результате наружный ротор вращается в том же направлении и с той же частотой враще-..

;ния, что и магнитное. поле. Вследствие Zp этого рабочий магнитный поток, охватывающий короткозамкнутую обмотку, относительно нее оказывается непод вижным.

При изменениях или нелинейностях 25 нагрузки возникает изменение потоко, сцепления демпферной обмотки,и в последней создается ток, стремящийся сохранить постоянство рабочего магнитного потока. В результате снижаются колебания амплитуды и искажения формы выходного напряжения генератора от возмущающих воздействий.

Таким образом, снижение колебаний амплитуды и искажений формы напряже35 ния при нелинейностях нагрузки и ее изменениях в асинхронизированном синхронном генераторе достигается эа счет введения наружного ротора с короткоэамкнутой демпферной обмот- 40 кой.

Формула и э о б р е т е н и я

Асинхронизированный синхронный генератор, содержащий статор с ци-..

5 линдрическим магнитопроводом якоря, включающим чередующиеся по окружности шихтованные в продольном направлении магнитомягкие пакеты и немагнитные электропроводные вставки, многофазную якорную обмотку, внутренний ротор с многополюсным индукторным магнитопроводом, выполненным в виде смещенных одна относительно другой по окружности на половину полюсного деления двух магнитомягких втулок, имеющих по два зубчатых торца, смещенных друг относительно друга по окружности на полюсное деление, двухфазную обмотку возбуждения в виде двух кольцевых катушек, закрепленных на внутренней поверхности магнитопровода якоря и размещенных в пространствах между зубчатыми торцами каждой из втулок, и цилиндрический наружный магнитопровод, шихтованный в поперечном направлении, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем снижения колебания амплитуды и искажений формы напряжения при нелинейностях нагрузки и ее изменениях, генератор снабжен наружным ротором, установленным с возможностью свободного вращения, на котором закреплен наружный магнитопровод, размещенными в наружном магнитопроводе короткозамкнутой демпферной обмоткой и постоянными магнитами, образующими на внутренней поверхности наружного магнитопровода чередующиеся по окружности разнополярные полюса, число которых равно числу полюсов генератора, а якорная обмотка размещена в наружных пазах магнитопровода якоря, образованных его магнитомягкими пакетами и электропроводными вставкими.

1457103

Корректор Н.Гунько

3акаэ 7562/54 Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт р тк ытиЯм п и ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В.Петраш

f5 1Ф ©

Составитель В.Мириманян

Техред Л. Олийнык