Однофазный синхронный генератор

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электрическим машинам, и может быть использовано в однофазных синхронных генераторах. Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения. Указанная цель достигается путем улучшения формы кривой выходного напряжения однофазного синхронного генератора. Для этого предлагается однофазный синхронный генератор, содержащий якорь с силовой обмоткой 1 с числом полюсов 2р и дополнительной обмоткой 2 с числом полюсов 6р. размещенными совместно в пазах, и индуктор с обмоткой возбуждения. Генератор может быть выполнен как с демпферной обмоткой, так и без нее. Ось первой катушечной группы дополнительной обмотки якоря смещена относительно оси первой катушечной группы силовой обмотки в направлении вращения ротора (на фиг. 1 показано ($) на электрический угол г , лежащий в пределах -15° Јt и35°. Для повышения качества выходного напряжения во всем диапазоне нагрузок коэффициент полюсного перекрытия генератора выбирается равным а 2/3, Положительный эффект в данном решении обеспечивается за счет указанного сдвига осей обмоток и компенсации (ослабления) вследствие этого ЭДС третьей временной гармоники, наводимой в силовой обмотке 1, другой ЭДС третьей временной гармоники, наводимой в дополнительной обмотке 2. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (И) ((() (м)5 Н 02 К 19/36

ГОСУДАРСТВЕН4ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727627/63 (22) 13.07,89 (46) 30.09,91. Бюл, М 36 (75) В, Х. Мириманян; К. M. Фолосян и А. В.

Шаталов (53) 621.313.322(088.8) (56) Костенко M. П. и др. Электрические машины. Ч. 2, М-л.: Энергия, 1965, с. 222-225. (54) ОДНОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано в однофазных синхронных генераторах. Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения. Указанная цель достигается путем улучшения формы кривой выходного напряжения однофазного синхронного генератора. Для этого предлагается однофазный синхронный генератор, содержащий якорь с силовой обмоткой 1 с числом полюсов 2р и дополнительной обMoTKoA 2 с числом полюсов бр, размещенными совместно а пазах, и индуктор с обмоткой возбуждения. Генератор может быть выполнен как с демпферной обмоткой, так и без нее. Ось первой катушечной группы дополнительной обмотки якоря смещена относительно оси первой катушечной группы силовой обмотки в направлении вращения ротора (на фиг, 1 показано с ) на электрический угол д, лежащий в пределах -15 <

g g +35 . Для повышения качества выходного напряжения во всем диапазоне нагрузок коэффициент полюсного перекрытия генератора выбирается равным а-2/3, Положительный эффект в данном решении обеспечивается за счет указанного сдвига осей обмоток и компенсации (ослабления) вследствие этого ЭДС третьей временной гармоники, наводимой в силовой обмотке 1, другой ЭДС третьей временной гармоники, наводимой в дополнительной обмотке 2. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.

1681365

Изобретение относится к электротехнике, з именно к электрическим машинам, и может быть использОВзнО в Однофаэных синхронных генераторах, Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения.

На фиг. 1 изображена схема обмоток я коря по пззам предложен ного однофазного инхронного генератора; на фиг. 2 — зкспериментальныв зависимости P = f(COS p) для номинального тока нагрузки нормальных

Однофаэ,:: х генераторов с демпферами и беэ них.

Однофаэный синхронный генератор содержит якорь с силовой обмоткой 1 (фиг. 1) с числам полюсов 2р и дополнительной обмоткой 2 с числом полюсом 6р, размещенными совместно в пазах, и индуктор с обмоткой возбуждения (не показана), Генератор может быть выполнен как с демпферной обмоткой, так и беэ нее. Конец 3 силовой обмотки tсоед,инен с началом 4 дополнительной обмотки 2, а начало 5 силовой обмотки 1 и конец 6 дополнительной обмотки 2 подкл очены к выходным клеммам генератора. Обмотки якоря размещены так, что ось первой катушечной группы дополнительной обмотки 2 смещена относительно оси первой катушечной группы силовой обмотки 1 В нзпраВлении ВращениЯ ротора на электрический угол у, лежащий в пределах -15"< q< +35О, причем соединенные последовательно силовая и дополнительная обмотки включены согласно.

Обычно форма напряжения однофаэного генератора искажена нечетными временными гармониками, наводимыми в силовой обмотке от пульсации обратносинхронной составлеощей реакции якоря из-за электромагнитной продольно-поперечной асимметрии индуктора. Коэффициент искажения напряжения генератора достигает 25 f,.

При этом подавляющей искажающей гармоникой является третья временная гармоника езь

Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что при совпадении осей первых катушечных групп силовой и дополнительной обмоток отрицательный максимум ез отстает от положительного мaêKñ èìóìà ез„,нз угол и -.-г/2 — +Р где tP — угол между векторами

3 тока нагрузки и ЭДС генератора, P — угол между f3e3 ëüTMрующей третьей гармони кой пОля реакции якоря и продольной Осью индукторз.

Поэтому для полной компенсации ЭДС ез< силовой обмотки злектродвижущей силой езр(от третьси гармоники синхронного полл) дополнительной обмотки необходимо сместить дополнительную обмотку относительно силовой обмотки в направ5 лении вращения индуктора на угол — 7г/2

+ Р и включить ее последователь3 но и согласно с силовой обмоткой, Однако при равенстве e3t =езр ком10 пенсзция (ослабление) третьей временной гармоники ЭДС ез возможна в интервале углов смещения обмоток ) — z/2 „ л

15 т. е.

3 18 3 18

5л Ю л

Диапазон углов 4- -9 в поле основной по20 люсности в предпоследнем выражении соответствует диапазону углов в поле

-3 тройной полюсности, обеспечивающем компенсацию (ослабление) e3g . В остальных

25 случаях происходит увеличение суммарной

ЭДС тройной частоты и, как следствие, увеличение коэффициента искажения синусоидальности формы кривой выходного напряжения.

30 Следуе отметить, что ф может определяться известными расчетными или экспериментальными методами.

Угол Р может быть определен из зависимостей фиг, 2, полученных эксперимен35 тально для нормально использованных однофазных синхронных генераторов с демпферами (кривая "а") и без демпферов (кривая "в").

Число витков дополнительной обмотки

40 Выбирается иэ условия равенства езг=езр для номинального режима генератора также на основе расчетных или экспериментальных данных.

Если в выражение (1) подставить пре45 дельные значения углов ф и Р для нормальных однофаэных генераторов, соответствующие номинальному сов у п =0,8, то диапазон электрического угла ц получается в пределах -15 < у < + 35 .

Генератор работает следующим образом.

При подключении нагрузки к клеммам однофазного генератора обмоткой якоря со55 здается пульсирующее магнитное поле. При неравенстве эквивалентных индуктивных сопротивлений реакции якоря по продольной и поперечной осям в обмотке якоря наводится третья временная гармоника ЭДС ез<, 1681365

Формула изобретения

1. Однофазный синхронный генератор, содержащий якорь с силовой обмоткой с числом полюсов 2р, индуктор с обмоткой возбуждения, отличающийся тем,что, с цель>о повышения качества выходного напряжения, якорь снабжен дополнительной однофазной обмоткой с числом полюсов б р, включенной последовательно и согласно с силовой обмоткой, при этом ось первой катушечной группы дополнительной обмотки смещена относительно оси первой катушечной группы силовой обмотки в направлении вращения ротора на электрический угол у, лежащий в пределах -15 < у < + 35О.

2. Генератор поп. 1, отличающийс я тем, чта коэффициент полюсного перекрытия равен а =2/3.

Составитель Ф.Мизиано

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Редактор А.Маковская

Заказ 3315 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 которая обычно сильно искажает форму кривой выходного напряжения генератора.

При включенной в цепь якоря описанным образом дополнительной обмотке ее

ЭДС езр от третьей пространственной гар- 5 моники поля оказывается в противофазе с ез, что исключает искажение выходного напряжения генератора.

При a A 2/3 при холостом ходе генератора ЭДС дополнительной обмотки езр 0, 10 а ез =,а, поэтому некоторое искажение формы выходного напряжения генератора имеет место за счет езр дополнительной обмотки.

При выполнении же генератора с ко- 15 эффициентом полюсного перекрытия а =2/3 величина третьей гармоники синхронного поля возбуждения близка к нулю, поэтому при холостом ходе такого генератора ез и езр близким к нулю, а выходное 20 напряжение генератора практически не искажено.

В режиме работы с номинальной нагрузкой, когда величина обратносинхронного поля реакции якоря значительна и 25 напряжение генератора может быть сильна искажено временной ЭДС ез в дополнительной обмотке якоря с числом полюсов бр наводится ЭДС третьей пространственной гармоники. При включении в цепь силовой 30 обмотки дополнительной обмотки, смещенной в направлении вращсния ротора относительно силовой обмотки на указанный угол т/, ЭДС ез третьей временной гармоники, наводимой в силовой обмотке, полно- 35 стью компенсируется электродвижущей силой езр .

Испытания макетного образца однофазного генератора с демпферами с а =2/3 для бензоэлектрических агрегатов подтвер- 40 дили правильность предлагаемого технического решения. В режиме работы с номинальной мощностью с коэффициентам мощности соя р =1,0 и cos p =0,8 при независимом возбуждении и без компенсации

ЭДС ез;(т. е. без включения дополнительной обмотки) коэффициент искажения синусоидальности формы кривой выходного напряжения генератора равен K ex=8,7$ и

Киск=10,5ф, соответственно. Форма кривой напряжения с компенсацией ЭДС ед ва всех режимах работы практически синусоидальна — К,ск < 3,0, Таким образом, в однофазном синхронном генераторе благодаря использованию дополнительной обмотки, выполненной и включенной описанным выше образом, обеспечивается существенное улучшение формы кривой, а следовательно, повышение качества выходного напряжения во всемдиапазане нагрузок.