Электрический генератор



Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор
Электрический генератор

 

H03K3/53 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2505916:

Лекомцев Георгий Анатольевич (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в изделиях различных отраслей техники. Технический результат состоит в исключении подвижных частей. Электрический генератор содержит П-образный магнитопровод, включающий в себя два сердечника и связывающее их ярмо, обмотки на сердечниках, источник н.с. в виде постоянного магнита или электромагнита, установленный одним полюсом на ярмо между сердечниками, и переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., на один или другой сердечник с обмотками. Генератор снабжен дополнительным ярмом, установленным на второй полюс источника н.с. и замыкающим полюса сердечников магнитопровода, и выполненным, как и первый, цельным или составным. Переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., выполнен в виде двух разомкнутых магнитопроводов, например С-образной формы, с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с и охватывающих одно или оба упомянутых ярма с двух противоположных сторон, или в виде двух замкнутых магнитопроводов с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с. в зазорах между дополнительным ярмом и полюсами сердечников П-образного магнитопровода или в зазорах между составными частями одного или обоих ярм. 10 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и может найти применение в изделиях различных отраслей техники.

Известно электромагнитное устройство без подвижных частей в виде трансформатора, содержащее замкнутый магнитопровод, включающий в себя два сердечника с обмотками и два ярма, связывающие их. Обмотки трансформатора могут находиться на одном (общем) сердечнике. Трансформатор используется для преобразования переменного во времени напряжения по величине. Передача энергии из одной цепи (обмотки) в другую в трансформаторе происходит путем использования явления взаимоиндукции (см. Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники в трех частях, изд. четвертое, «Высшая школа», М. 1964, стр.158).

Известно также электромеханическое устройство в виде поляризованного электромагнита с дифференциальной магнитной цепью. Оно содержит П-образный магнитопровод, включающий в себя два сердечника и связывающее их ярмо, обмотки на сердечниках, источник намагничивающей силы (н.с.) в виде постоянного магнита или электромагнита, установленный одним полюсом на ярмо магнитопровода между сердечниками, и переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., на один или другой сердечник с упомянутыми обмотками (см. Ройзен В.З. Малогабаритные поляризованные реле и дистанционные переключатели. «Энергия», Л., 1969, стр.7, рис.1-2, в). В указанном электромагните роль переключателя выполняет якорь в виде поворотной пластины.

Недостатком рассмотренного устройства является наличие в нем подвижной детали-якоря в виде поворотной пластины, которая ограничивает ресурс работы всего устройства.

Целью настоящего изобретения является исключение из указанного устройства подвижной детали-якоря с последующим использованием устройства по новому назначению.

Поставленная цель достигается тем, что рассмотренное устройство снабжено дополнительным ярмом, установленным на второй полюс источника н.с. и замыкающим полюса сердечников магнитопровода, и выполненным, как и первый, цельным или составным, а переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., выполнен или в виде двух разомкнутых магнитопроводов, например С-образной формы, с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с. и охватывающих одно или оба упомянутых ярма с двух противоположных сторон, или в виде двух замкнутых магнитопроводов с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с., в зазорах между дополнительным ярмом и полюсами сердечников П-образного магнитопровода или в зазорах между составными частями одного или обоих ярм.

Анализ известных технических решений (аналогов) среди электромагнитных устройств с использованием электрических и магнитных средств позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявленном электрическом генераторе, и признать заявляемое решение соответствующим критерию «существенные отличия».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 схематически показан общий вид одного из конструктивных вариантов генератора, в котором переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с, выполнен в виде двух разомкнутых магнитопроводов С-образной формы с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с.и охватывающих дополнительное ярмо с двух противоположных сторон;

на фиг.2 схематически изображен общий вид одного из конструктивных вариантов генератора, в котором переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с, выполнен в виде двух замкнутых магнитопроводов с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с. в зазорах между дополнительным ярмом и полюсами сердечников П-образного магнитопровода;

на фиг.3 показана схема подключения обмоток, размещенных на магнитопроводах переключателя магнитного потока, развиваемого источником н.с., к источнику переменного тока;

на фиг.4 приведена электрическая схема замещения магнитной цепи генератора;

на фиг.5 показан график изменения напряжения питания от источника переменного тока;

на фиг.6 показан в увеличенном виде один из незамкнутых магнитопроводов переключателя магнитного потока и охватываемый им участок ярма с магнитными потоками, проходящими по ним.

на фиг.7 показано воздействие на участок ярма, охваченном незамкнутым магнитопроводом переключателя магнитного потока, продольного магнитного потока от источника н.с. и поперечного управляющего магнитного потока;

на фиг.8 показаны векторы магнитного потока и индукции ортогональных магнитных полей на участке ярма, охваченном незамкнутым магнитопроводом переключателя магнитного потока;

на фиг.9 показан в увеличенном виде второй незамкнутый магнитопровод переключателя магнитного потока и охватываемый им участок ярма с магнитными потоками, проходящими по ним;

- на фиг.10 показан в увеличенном виде один из замкнутых магнитопроводов переключателя магнитного потока, размещенный в зазоре между дополнительным ярмом и полюсом одного из сердечников П-образного магнитопровода, с магнитными потоками, проходящими по дополнительному ярму с сердечником и замкнутому магнитопроводу.

Генератор, общий вид которого приведен на фиг.1, включает в себя П-образный магнитопровод, состоящий из двух сердечников 1, 2 и связывающего их ярма 3, две обмотки ω1 и ω2 на сердечниках 1, 2, источник н.с. в виде постоянного магнита 4, установленный одним полюсом на ярмо 3 между сердечниками 1 и 2, дополнительное ярмо 5, установленное на второй полюс постоянного магнита 4 так, что оно замыкает полюса сердечников 1 и 2, переключатель магнитного потока, развиваемого постоянным магнитом 4, в виде двух разомкнутых магнитопроводов 6, 7, например С-образной формы, с обмотками ω3 и ω4 на них, размещенных по разные стороны от постоянного магнита 4 и охватывающих дополнительное ярмо 5 с двух противоположных сторон.

Возможна конструкция генератора, в которой один из разомкнутых магнитопроводов, например 6, охватывает дополнительное ярмо 5, а другой разомкнутый магнитопровод 7 охватывает ярмо 3.

Возможна конструкция генератора, в которой в качестве источника н.с. может быть использован электромагнит.

Возможна конструкция генератора, в которой переключатель магнитного потока, развиваемого постоянным магнитом 4, может быть выполнен в виде двух замкнутых магнитопроводов 8, 9 с обмотками ω3 и ω4 на них, размещенных по разные стороны от постоянного магнита в зазорах между дополнительным ярмом 5 и полюсами сердечников 1, 2 П-образного магнитопровода (фиг.2).

Возможна также конструкция генератора с одним или двумя составными ярмами 3 и 5, в зазорах между которыми размещаются замкнутые магнитопроводы 8, 9 с обмотками ω3 и ω4, например, в близи от полюсов постоянного магнита 4. 0бмотки ω3 и ω4, размещенные на незамкнутых магнитопроводах 6, 7 в конструкции, приведенной на фиг.1, и на замкнутых магнитопроводах 8, 9 в конструкции, приведенной на фиг.2, подключаются к источнику переменного тока по схеме, приведенной на фиг.3. В этой схеме активные и индуктивные сопротивления обмоток ω3 и ω4 обозначены соответственно R3, L3 и R4, L4. Диоды Д1 и Д2 обеспечивают последовательное поочередное включение обмоток ω3 и ω4 при работе генератора.

На фиг.4 приведена электрическая схема замещения магнитной цепи генератора без учета рассеивания магнитного потока, развиваемого постоянным магнитом.

В выключенном положении генератора, когда обмотки ω3 и ω4 не подключены к источнику переменного тока, магнитный поток Ф0, развиваемый постоянным магнитом, разветвляется на два потока (фиг.4). Один из них Ф1 проходит через один (левый) контур, а другой Ф2 - через другой (правый) контур. Так как магнитные сопротивления участков основного магнитопровода R1 и R2 и магнитные сопротивления R5-6 и R5-7 участков дополнительного ярма 5 длиной l, охваченных незамкнутыми магнитопроводами 6 и 7 (фиг.1), при этом практически равны

то потоки Ф1 и Ф2, замыкающиеся через сердечники 1 и 2,

При включении генератора - подключении его обмоток ω3 и ω4 к источнику переменного тока, напряжение которого изменяется в соответствии с графиком, приведенным на фиг.5 - в виде периодически следующих друг за другом импульсов прямоугольной формы положительной и отрицательной полярности, в незамкнутых магнитопроводах 6 и 7 протекают магнитные потоки в направлениях, перпендикулярном направлению потоков Ф1 и Ф2.

Так, на первом полупериоде изменения напряжения (фиг.3, фиг.5) импульс положительной полярности поступает на обмотку ω3. Образуемый ею поток управления Фуп проходит в незамкнутом магнитопроводе 6 и охватываемом им участке ярма 5 длиной l (фиг.6, фиг.7) в направлении поперек ярма 5, Одновременно по ярму 5 проходит поток Ф1 от постоянного магнита 4, направленный вдоль ярма 5. Под воздействием суммарного магнитного потока участок ярма длиной l, охватываемый незамкнутым магнитопроводом 6, характеризуется новым значением магнитной индукции ВΣ и новым значением относительной магнитной проницаемости µr (фиг.8), причем вектор магнитной индукции суммарного магнитного поля существенно больше продольного вектора магнитной индукции и как следствие, материал ярма длиной l насыщается, при этом относительная магнитная проницаемость его резко падает. Так, для листовой электротехнической стали марки Э-330 относительная магнитная проницаемость µr при изменении магнитной индукции в пределах от 0,2 до 0,9 Тл находится в пределах 20000-25000, а при насыщении при индукции 2 Тл не превышает 40 (см. М.А. Любчик. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока (Расчет и элементы проектирования), М., «Энергия», 1968, стр.144).

При насыщении участка ярма 5 длиной l магнитное сопротивление этого участка составляет

где µ0=4π·10-7 - магнитная постоянная;

µr'- относительная магнитная проницаемость материала ярма 5, соответствующая суммарной магнитной индукции ВΣ;

S - поперечное сечение ярма 5.

Магнитные сопротивления магнитопроводов (участков П-образного магнитопровода и ярма 5 одного и другого контуров магнитной цепи (фиг.4)) от одного полюса постоянного магнита 4 до другого составят:

где l1 и l2 - длина пути потоков Ф1 и Ф2 соответственно по магнитопроводу от одного полюса постоянного магнита 4 до другого;

S1 и S2 - поперечные сечения магнитопровода на пути потоков Ф1 и Ф2 соответственно;

и - относительные магнитные проницаемости материала магнитопровода, соответствующие потокам Ф1 и Ф2 соответственно.

В соответствии со схемой замещения магнитной цепи генератора (фиг.4)

Так как

R1≈R2,

а сопротивление R5-6 во много раз больше сопротивлений R1 и R2, так как µr' практически на три порядка меньше и , то

То есть, в самом начале первого полупериода изменения тока в цепи обмотки ω3, весь поток Ф0, развиваемый постоянным магнитом 4, замыкается во втором (правом) контуре (фиг.4) через сердечник 2.

В конце первого полупериода изменения тока в обмотке ω3 поток управления Фуп в незамкнутом магнитопроводе 6 и охватываемом им участке ярма 5 уменьшается до нуля - магнитная система генератора приходит в исходное состояние, при котором магнитные потоки

Ф12

В начале второго полупериода изменения напряжения импульс отрицательной полярности поступает на обмотку ω4 (фиг.3, фиг.5). Образуемый ей поток управления Фуп проходит в незамкнутом магнитопроводе 7 и охватываемом им участке ярма 5 длиной l в направлении поперек ярма. Одновременно по ярму проходит поток Ф2 от источника н.с., направленный вдоль ярма (фиг.9). В результате суммарного воздействия потоков Фуп и Ф2 на участке ярма 5 длиной l, охваченном незамкнутым магнитопроводом 7, в самом начале второго полупериода изменения тока в цепи обмотки ω4 весь поток Ф0, развиваемый источником н.с. 4, замыкается в первом (левом) контуре (фиг.4) через сердечник 1 так же, как и при прохождении его через второй (правый) контур для случая прохождения импульса положительной полярности через обмотку ω3.

В конце второго полупериода изменения тока в обмотке ω4 поток управления Фуп в незамкнутом магнитопроводе 7 и охватываемом им участке ярма 5 уменьшается до нуля - магнитная система генератора приходит в исходное состояние, при котором магнитные потоки

Ф12.

И так происходит работа генератора на третьем и последующих полупериодах изменения напряжения питания от источника переменного тока.

Генератор, изображенный на фиг.2, отличается от генератора, изображенного на фиг.1, только тем, что переключатель магнитного потока, развиваемого постоянным магнитом, выполнен в нем в виде двух замкнутых магнитопроводов 8, 9 с обмоткой на каждом из них, размещенных в зазорах или между полюсами сердечников 1, 2 и ярмом 5 (фиг.2) или между составными частями одного или обоих ярм 3, 5. На фиг.10 показан в увеличенном виде замкнутый магнитопровод 8 длиной l (размер в направлении длины ярма 5), охватываемый с двух сторон или составными частями ярм или с одной стороны полюсом одного из сердечников П-образного магнитопровода, а с другой стороны ярмом 5, с магнитными потоками Фуп и Ф1 протекающими в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Под воздействием суммарного магнитного потока участок магнитопровода 8, охваченный с двух сторон составными частями ярма 5, насыщается так же, как и участок ярма. Охваченный незамкнутым магнитопроводом 6 (фиг.6) в конструкции генератора, изображенного на фиг.1. При этом магнитная проницаемость материала магнитопровода 8 на этом участке резко падает.

При подключении обмоток ω3 и ω4 к источнику переменного тока генератор, изображенный на фиг.2, работает так же, как и генератор, изображенный на фиг.1, с тем отличием, что в первом происходит насыщение участков замкнутых магнитопроводов 8 и 9, охваченных с двух сторон или составными частями ярм или с одной стороны полюсом одного из сердечников П-образного магнитопровода, а с другой стороны ярмом 5, а во втором происходит насыщение участков одного (фиг.1) или обоих ярм, охваченных незамкнутыми магнитопроводами 6, 7.

Таким образом, при питании обмоток ω3 и ω4 от источника переменного тока происходит последовательное поочередное изменение магнитного сопротивления R5-6 и R5-7 участков ярма 5, охваченных незамкнутыми магнитопроводами 6 и 7 в конструкции генератора, изображенного на фиг.1, и магнитного сопротивления R8 и R9 участков замкнутых магнитопроводов 8, 9, охваченных с одной стороны полюсами сердечников 1, 2 и ярмом 5 с другой стороны, в конструкции генератора, изображенного на фиг.2, от минимального до максимального значения и, как следствие этого, переключение магнитного потока Ф0, развиваемого постоянным магнитом 4, на одно плечо магнитной цепи генератора с сердечником 1, а затем на другое плечо магнитной цепи с сердечником 2.

При положительной полярности импульсов напряжения весь поток Ф0, развиваемый постоянным магнитом 4, переключается на плечо магнитной цепи с сердечником 2, а при отрицательной полярности импульсов напряжения - на плечо магнитной цепи с сердечником 1.

В следствии изменения магнитных потоков в сердечниках 1 и 2 в обмотках ω1 и ω2, размещенных на них, наводится э.д.с. так же, как и в электрических генераторах коммутаторного типа

где kф- - конструктивный коэффициент;

ωк - число витков в катушках ω1 и ω2;

f - частота, равная

Здесь T - период колебаний импульсов положительной и отрицательной полярности напряжения от источника переменного тока (фиг.5). (см. В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев, А.Н. Ларионов. Электрические машины с постоянными магнитами, М. - Л., «Энергия», 1964, стр.265). Это обстоятельство позволяет использовать предлагаемое устройство в качестве электрического генератора.

В генераторе переменный ток, к источнику которого подключены обмотки ω3 и ω4, может изменяться по синусоидальному закону.

Технико-экономический эффект предложенного технического решения в сравнении с прототипом заключается в повышении ресурса устройства. Этот эффект достигается за счет того, что предложенный генератор выполнен в виде электромагнитного устройства, не имеющего подвижных частей.

Электрический генератор, содержащий П-образный магнитопровод, включающий в себя два сердечника и связывающее их ярмо, обмотки на сердечниках, источник н.с. в виде постоянного магнита или электромагнита, установленный одним полюсом на ярмо между сердечниками, и переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., на один или другой сердечник с упомянутыми обмотками, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным ярмом, установленным на второй полюс источника н.с. и замыкающим полюса сердечников магнитопровода, и выполненным, как и первый, цельным или составным, а переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., выполнен в виде двух разомкнутых магнитопроводов, например С-образной формы, с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с. и охватывающих одно или оба упомянутых ярма с двух противоположных сторон, или в виде двух замкнутых магнитопроводов с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с. в зазорах между дополнительным ярмом и полюсами сердечников П-образного магнитопровода или в зазорах между составными частями одного или обоих ярм.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается системы для зарядки конденсатора (100), включающей модуль зарядки конденсатора (110), изолированный модуль получения данных (120) и цифровой управляющий модуль (130).

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для получения импульсов напряжения до нескольких мегавольт и может быть использовано в составе электрофизических установок, в частности в мощных импульсных ускорителях электронов прямого действия.

Изобретение относится к области заряда емкостных накопителей электрической энергии и может быть использовано в импульсной технике в качестве вторичных источников электрической энергии.

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока в устройствах оптической накачки лазеров, например в источниках светодиодной накачки или в источниках питания импульсных газонаполненных ламп накачки с разрядом через лампу накопительного конденсатора.

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока, в частности к устройствам питания импульсных газонаполненных ламп накачки твердотельных лазеров с разрядом через лампу накопительного конденсатора.

Изобретение относится к области радиотехники и, в частности, может быть использовано для избирательного радиоподавления источников излучения. Технический результат - расширение области применения, в том числе для радиоподавления каналов связи априорная информация о загруженности рабочих частот которых не известна, и которые используют режим с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управления. .

Изобретение относится к области цифровых систем приема и обработки сигналов и предназначено для уменьшения влияния аддитивных случайных импульсных помех. .

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для получения наносекундных импульсов высокого напряжения большой частоты следования, которые могут быть использованы для питания лазеров и рентгеновских трубок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью неизолированной линии электропередачи трехпроводного исполнения.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования тепловой энергии окружающей среды в механическую энергию вращения кольца. В прозрачную цилиндрическую вакуумную колбу помещено вращающееся кольцо с осью вращения, край которого размещен в зазорах постоянных магнитов подковообразной формы, эквидистантно расположенных вокруг него.

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям энергии, работающим на основе применения пьезокерамических материалов. Технический результат состоит в обеспечении непрерывной выработки электрической энергии.
Данное изобретение представляет собой способ получения и запасения электрической энергии постоянного тока. Технический результат - обеспечение питания технических средств с малым электропотреблением от прикосновения к телу человека.

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно - к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее.

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, касается получения электромагнитной энергии с помощью взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при разработке устройств для создания сильных магнитных полей и токов, для исследования в области физики плазмы, твердого тела, сильноточных разрядов в газах.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для промышленного получения электроэнергии, а также в технологиях индукционного нагрева вещества.

Изобретение относится к электротехнике, к электромеханическому преобразованию электрической энергии в механическую и может найти широкое применение в промышленности, транспорте, бытовой технике.

Изобретение относится к области использования энергии взрыва для получения мощного импульса тока, сильных магнитных полей, может служить источником плазмы высокой температуры, изобретение можно отнести к магнитокумулятивным генераторам и к взрывным магнитогидродинамическим генераторам.

Изобретение относится к области электротехники и физики магнетизма и предназначено для исследования доменной структуры ферромагнитных материалов. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для получения (генерации) мощных электрических импульсов высокого напряжения, и может быть использовано в различных плазменных импульсных установках и устройствах получения сильных магнитных полей.

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии. Технический результат заключается в повышении кпд путем использования энергии электромагнитов постоянного тока. Магнитный генератор содержит немагнитный корпус, в котором неподвижно установлены и равномерно распределены по окружности сердечники рабочих обмоток статора и ротор из немагнитного материала. Сердечники рабочей обмотки статора состоят из Н-образного магнитопровода и установленых на его торцах двух неподвижных электромагнитов постоянного тока, а подвижные электромагниты постоянного тока закреплены на роторе. Полюса электромагнитов постоянного тока ротора ориентированы поочередно одноименно и разноименно к указанным полюсам электромагнитов постоянного тока Н-образного магнитопровода. При сближении при вращении ротора, по меньшей мере одного электромагнита постоянного тока ротора, ориентированного разнополярно, с одним электромагнитом постоянного тока Н-образного магнитопровода рабочей обмотки статора, магнитный поток между их полюсами замыкается, а индуктирование эдс на рабочей обмотке статора обеспечивается двумя другими электромагнитами постоянного тока ротора и статора, ориентированных однополярно. Одновременное взаимодействие электромагнитов постоянного тока ротора и статора, сориентированных однополярно и разнополярно, создает эффект магнитной балансировки. 5 ил.
Наверх