Электромеханическая система приведения в действие и/или генерирования, содержащая электрическую изоляцию между источником электрического напряжения и нагрузкой

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. Устройство привода или генератора содержит вращающуюся электрическую машину (130) переменного тока, имеющую электрическое соединение (122, 124) для передачи электрической энергии на зажимы статора машины, выполненное в виде вращающегося трансформатора (122). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области вращающихся электрических машин переменного тока (АС). Такие машины содержат, в частности, асинхронные электродвигатели или индукционные машины, а также синхронные электродвигатели или генераторы. Такие электрические машины выдают напряжение или приводятся в действие напряжением, которое может быть однофазным или трехфазным, либо реже двухфазным. В работе электродвигателя или генератора имеются рабочие точки, которые характеризуются крутящим моментом и скоростью вращения, достигаемыми при подаче электрической энергии.

Поскольку появилась силовая электроника, могут использоваться преобразователи контроллера, которые позволяют управлять электрической машиной во всем ее диапазоне использования крутящего момента/скорости.

В тех случаях, когда электродвигатель и/или генератор и преобразователь контроллера движутся относительно друг друга, известно применение подвижных контактов, как правило, контактов вращательного движения, таких как узлы контактных вращающихся колец. Они применяются, например, в реактивном двигателе, например бестуннельном турбовинтовентиляторном двигателе, в котором угол установки лопастей должен регулироваться динамически: электрический двигатель для вращения лопастей сам вращается вокруг оси двигателя и управляется внешним преобразователем контроллера, который позволяет в электрической машине выполнять торможение путем преобразования механической энергии в электрическую энергию и выполнять приведение в действие путем преобразования электрической энергии в механическую энергию. Соединение обеспечивается с помощью узла контактных вращающихся колец.

При использовании электрической машины, которая вращается относительно своего преобразователя контроллера, возникают сложности в отношении охлаждения контактов и в отношении необходимости их обслуживания. Вращающиеся контакты имеют ограниченный срок службы до такой степени, что электрический привод не вытеснил вращающиеся системы с гидравлическим приводом на основе вращающихся соединений, которые сами по себе имеют другие уязвимые места, в частности, риски утечки. Преобразователь контроллера иногда даже устанавливается в неподвижной системе координат, чтобы избежать необходимости передачи управления мощностью между неподвижной системой координат и подвижной системой координат, но это приводит к другим сложностям, таким как ускоренное старение электроники, расположенной в стесненных условиях, включая вибрации, центробежную силу и потенциально высокие температуры, а также сложности, связанные с передачей управляющих сигналов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чтобы решить эти проблемы, в изобретении предлагается устройство привода или генератора, содержащее вращающуюся электрическую машину АС, имеющую электрическое соединение для передачи электрической энергии на зажимы статора машины, причем устройство отличается тем, что соединение содержит трансформатор. Он при этом служит для электрической изоляции электрической машины от источника электрической энергии АС или нагрузки в зависимости от того, работает ли он в режиме электродвигателя или в режиме генератора. Трансформатор может использоваться для дополнительного формирования электрической энергии в соответствии со своим коэффициентом трансформации тока или напряжения, при этом он может позволить упростить преобразователь мощности, либо он может при этом позволить адаптировать его к электродвигателю, и наоборот.

Изобретение может быть реализовано в бортовой электрической сети, например, электрической сети самолета. При этом можно запитывать электростартер турбины вспомогательной силовой установки (ВСУ) для запуска его с помощью трансформатора на основе принципов, описываемых в настоящем документе. Можно также запитывать электростартер главной турбины турбореактивного двигателя в целях запуска на тех же принципах.

C помощью данного изобретения осуществляется электрическая изоляция электрической машины от источника или от его электрической нагрузки посредством магнитной связи.

Машина может представлять собой асинхронную машину, либо она может представлять собой синхронную машину, содержащую демпферное звено или стержни демпферной обмотки, при этом несмотря на ограничения, связанные с крутящим моментом сервоуправления при нулевой скорости, можно осуществлять это с помощью трансформатора.

Предпочтительно указанный трансформатор может представлять собой трансформатор, имеющий конкретный коэффициент трансформации, приемлемый для оптимизации преобразователя контроллера и/или электродвигателя.

Предпочтительно указанный трансформатор может представлять собой вращающийся трансформатор, при этом он может заменять подвижные контакты того типа, который встречается среди узлов контактных вращающихся колец, либо он может заменять системы гидравлического вращательного привода на основе вращающихся соединений.

Трансформатор позволяет избежать размещения преобразователя контроллера во вращающейся зоне, которая может также являться высокотемпературной зоной, при этом также избегая необходимости обеспечения специального охлаждения при одновременном обеспечении привода целевой системы во время вращения или в неподвижном состоянии. Трансформатор и электродвигатель могут располагаться на некотором расстоянии друг от друга.

Устройство может содержать блок управления, выполненный с возможностью выполнения векторного управления и/или сервоуправления. При этом команды управления электродвигателем могут значительно варьироваться без насыщения трансформатора при условии, что удовлетворяются некоторые критерии в отношении этих команд, в частности, минимизации отношения V/f - напряжения, деленного на частоту.

В одном из вариантов осуществления устройство содержит по меньшей мере одну вторую электрическую машину АС с электрическим соединением для обеспечения ее электрического питания с помощью источника, подающего напряжение на зажимы статора, причем соединение второго электродвигателя содержит трансформатор, при этом устройство дополнительно содержит два механических соединения для привода двух различных целевых систем - каждую через соответствующий один из двух электродвигателей.

Еще в одном варианте осуществления устройство содержит по меньшей мере одну вторую электрическую машину АС с электрическим соединением, обеспечивающим ее электрическое питание с помощью источника путем подачи напряжения на зажимы статора, причем устройство также содержит два механических соединения - каждое для привода с помощью соответствующего одного из двух электродвигателей, и звено синхронизации для синхронизации двух механических соединений.

Еще в одном варианте осуществления устройство привода или генератора также содержит второй трансформатор для передачи электрической энергии на зажимы ротора. Это позволяет варьировать электропитание на машину, например, в зависимости от того, запускается ли она, или от того, вращается ли она в установившихся условиях.

Устройство может также содержать блок конфигурации для изменения коэффициента трансформации по напряжению или току между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

Данное изобретение может быть применено к двигателю силовой установки, имеющему лопасти с изменяемым углом установки и содержащему устройство привода, как указано выше, причем устройство привода выполнено с возможностью приведения в действие по меньшей мере одной лопасти двигателя и при этом трансформатор представляет собой вращающийся трансформатор, передающий электрическую мощность из зоны электрической машины, которая при работе двигателя не вращается, в зону, которая вращается. При работе генератора электрической машины вращающийся трансформатор служит либо для передачи электрической мощности из вращающейся зоны в невращающуюся зону, либо для управления рассеиванием электрической энергии в виде тепловой энергии в электрической машине. Двигатель может представлять собой реактивный двигатель, имеющий бестуннельный вентилятор.

В изобретении также предлагается бортовая электрическая сеть, содержащая устройство привода или генератора, как описано выше.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение описывается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, приведенные в качестве иллюстрации.

На фиг. 1 изображен электродвигатель, запитываемый и управляемый в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 2 изображен пример векторного управления, применяемого к электродвигателю на фиг. 1, в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 3 изображено влияние изображенного на фиг. 2 векторного управления на ротор электродвигателя на фиг. 1.

На фиг. 4 изображен электродвигатель, запитываемый и управляемый в соответствии с изобретением.

На фиг. 5 изображен один из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 6 изображен пример векторного управления, применяемого к электродвигателю на фиг. 4, в соответствии с изобретением.

На фиг. 7 изображено влияние изображенного на фиг. 6 векторного управления на ротор электродвигателя на фиг. 4 или фиг. 5.

На фиг. 8 изображена один вариант осуществления изобретения.

На фиг. 9 изображена еще один вариант осуществления изобретения.

На фиг. 10 и 11 изображены еще два варианта осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 изображено устройство привода предшествующего уровня техники и, в более общем смысле, преобразователь энергии, содержащий электродвигатель 30 АС, имеющий электрическое соединение 20 для применения и приема электропитания от источника 10 и подачи его на статор устройства. Электрическое соединение 20 содержит по меньшей мере два проводящих кабеля, при этом количество кабелей зависит от типа используемого электропитания АС, которое может быть, в частности, однофазным, трехфазным или шестифазным. При использовании трехфазного электропитания статор может быть соединен с электрическим соединением по схеме звезды или по схеме треугольника. Электродвигатель имеет механическое соединение 40, соединенное с его ротором для привода целевой системы 50.

Источник 10, как правило, содержит преобразователь контроллера, и его последний компонент перед электрическим соединением 20 служит для контроля напряжения или тока на частоте, задаваемой управляющей электроникой.

Помимо проводящих кабелей, электрическое соединение 20 может также содержать набор вращающихся токосъемников щеточного типа, соединенных с контактными кольцами или кольцевыми фрикционными прокладками.

Электродвигатель 30 может представлять собой электродвигатель, который является асинхронным, синхронным, электродвигателем постоянного тока или пьезоэлектрическим электродвигателем. Для асинхронной машины электродвигатель может контролироваться с помощью скалярного управления при постоянном отношении V/f (напряжения, деленного на частоту), либо когда частота является низкой в виде постоянного отношения E/f (электродвижущей силы (ЭДС), деленной на частоту).

Для асинхронной машины на фиг. 2 изображен пример векторного управления, применяемого на предшествующем уровне техники источником 10 к электродвигателю 30 при его заблокированном роторе. На приведенном на фиг. 2а графике показана частота подаваемого напряжения, на приведенном на фиг. 2b графике показаны составляющие подаваемого напряжения, а на приведенном на фиг. 2с графике показано отношение этих двух величин. В изображенной последовательности имеются три последовательных этапа: сначала этап изменения потока постоянного тока (DC), начинающийся для одной составляющей напряжения на 50 вольтах (В) и стабилизирующийся на 10 В (другая составляющая является нулевой), затем этап при более высоком напряжении с составляющей на 35 В, колеблющейся на 2,7 герца (Гц) для отношения V/f, близкого к 1 (без учета множителя), и, наконец, этап на более низких напряжениях и частотах при отношении V/f, равном 8.

На фиг. 3 показано влияние такого управления на ротор. На приведенном на фиг. 3а графике показаны составляющие потока, действию которых подвергается ротор, а на приведенном на фиг. 3b графике показан крутящий момент, возникающий в роторе. Приведенный на фиг. 3с график является увеличением части графика, приведенного на фиг. 3b.

Во время применения этапа изменения потока ротор электродвигателя 30 подвергается действию потока величины, которая начинается от 0 веберов (Вб) и быстро устанавливается на уровне 1,1 Вб (для одной из составляющих, другая является нулевой). После этого поток остается постоянным до окончания третьего этапа. Крутящий момент является нулевым на первом этапе, возрастает до 37 ньютон-метров (Н⋅м) во время второго этапа и является незначительным во время третьего этапа, составляя от 1 Н⋅м до 2 Н⋅м. На приведенном на фиг. 3с графике показано, что крутящий момент устанавливается в течение 0,1 секунды (с) с начала второго этапа.

На фиг. 2с видно, что трудно создать низкий крутящий момент, сохраняя значение V/f равным величине постоянного порядка.

На фиг. 4 изображено устройство привода или, в более общем смысле, преобразователь энергии в соответствии с настоящим изобретением. Он содержит элементы, аналогичные изображенным на фиг. 1, со ссылочными позициями, увеличенными на 100. Таким образом, устройство содержит электродвигатель 130 АС, имеющий электрическое соединение для подачи на зажимы его статора электропитания АС, которое подается источником 110. Электрическое соединение содержит участок 120, состоящий по меньшей мере из двух проводящих кабелей, при этом количество кабелей зависит от типа используемого электропитания АС, а участок 124 аналогичным образом состоит из некоторого числа параллельных кабелей, количество которых зависит от типа используемой электрической машины. Указанные два участка соединены друг с другом развязывающим трансформатором 122, причем участок 120 соединен с первичной обмоткой трансформатора 122, а участок 124 соединен с вторичной обмоткой трансформатора 122. Первичная и вторичная обмотки трансформатора 122 электрически изолированы друг от друга. При использовании трехфазного электропитания статор может быть соединен с участком 124 по схеме звезды или по схеме треугольника. Электродвигатель имеет механическое соединение 140, соединенное с его ротором для привода целевой системы 150.

Как указано выше, источник 110, как правило, но не всегда содержит преобразователь контроллера, при этом последний элемент перед электрическим соединением 120 образован преобразователем, выдающим напряжение АС на частоте, задаваемой управляющей электроникой. Проводящие кабели электрического соединения 120 соединены с выходными узлами преобразователя между диодами, транзисторами и пассивными фильтрами, которые создают напряжение АС после приведения в действие.

Помимо проводящих кабелей, участки 120 и 124 могут содержать набор вращающихся токосъемников типа, содержащего щетки, связанные с кольцевыми фрикционными прокладками или контактными кольцами для получения измерительных сигналов. Важно отметить, что силовая электроника отсутствует между трансформатором 122 и электродвигателем 130, т.е. на участке 124. Форма сигнала напряжения и его частота остаются неизменными на всем этом участке в отличие от амплитуды, которая может изменяться (коэффициент трансформации трансформатора, падение напряжения, …).

На фиг. 5 изображен один из вариантов осуществления изобретения, например, подходящий для конструкции бестуннельного турбовинтовентиляторного двигателя. Электродвигатель 230 содержит статор 231 и ротор 232, который действует через одно или более звеньев 140, возможно, содержащих один или более наборов зубчатых колес для приведения в действие единственной целевой системы 250 - в данном примере системы для динамического изменения угла установки лопастей. Статор 231 является неподвижным в системе В координат, которая вращается относительно корпуса самолета или гондолы 205 двигателя, составляющего неподвижную систему А координат, например, система В координат соединяется с вращающимся валом 200 двигателя. Целевая система 250 образует систему С координат, которая движется с вращением относительно системы В координат (или вращающегося вала) посредством вращающегося звена 260.

Электродвигатель 230, который может представлять собой асинхронную машину, запитывается переменным током с помощью параллельных электрических кабелей 224, соединенных непосредственно с вторичной обмоткой 222а вращающегося трансформатора 222, первичная обмотка 222b которого неподвижна в системе А координат, например, неподвижно закреплена на гондоле 205 двигателя.

В изображенном на фиг. 4 и 5 варианте осуществления в модификации, представляющей собой усовершенствование, трансформатор 122 или 222 может быть снабжен наружным кольцом толщины, превышающей размеры его отводов, которое служит для того, чтобы избежать насыщения ферромагнитного материала в случае подачи команды при скорости, являющейся низкой или нулевой. При использовании традиционной конструкции область воздушного зазора во вращающемся трансформаторе часто увеличена с самого начала с целью ограничения тока намагничивания.

Это осуществляется, в частности, но не исключительно, с целью управления электродвигателем 130 или 230, который является асинхронной машиной.

Таким образом, путем увеличения веса трансформатора 122 или 222 приблизительно всего на 10% ввиду такого превышения размеров кольца трансформатор может допускать отношение V/f, втрое превышающее необходимое для управления электродвигателем на высокой частоте, и может осуществлять это без насыщения его сердечника при подаче команды при низкой скорости. Нет необходимости в увеличении веса отводов трансформатора.

На фиг. 6 изображено векторное управление, применяемое к асинхронному электродвигателю, который запитывается способом, показанным на фиг. 4 и 5, на основе совместимой с данной конструкцией стратегии управления, при которой сервоуправление потоком частично осуществляется как функция уставки крутящего момента.

На изображенном на фиг. 6а графике показана частота приложенного напряжения, на изображенном на фиг. 6b графике показаны составляющие приложенного напряжения, а на изображенном на фиг. 6с графике показано соотношение этих двух величин. В изображенной последовательности имеются три последовательных этапа: сначала этап при нулевом напряжении; затем этап с приложенным напряжением, содержащим составляющую, которая быстро возрастает до 35 В, и составляющую, которая начинается с высокого значения и стабилизируется на 10 В, колеблясь приблизительно на 2,7 Гц, для отношения V/f, близкого к 0,7 (без учета множителя); и, наконец, этап при более низких напряжениях и частотах при отношении V/f, близком к 0,4.

На фиг. 7 изображено влияние этой команды на ротор. На приведенном на фиг. 7а графике показана составляющая потока, действию которой подвергается ротор, а на приведенном на фиг. 7b графике показан крутящий момент, создаваемый в роторе. Приведенный на фиг. 7с график является увеличением части графика, приведенного на фиг. 7b.

Во время подачи этой команды ротор электродвигателя 130 подвергается действию нулевого потока во время первого этапа, при этом поток далее быстро увеличивается до более чем 1 Вб (для одной составляющей, другая является нулевой) на втором этапе и быстро уменьшается до 0,4 Вб, после чего он остается постоянным до конца третьего этапа (другая составляющая остается нулевой). Крутящий момент является нулевым во время первого этапа, высоким величиной около 37 Н⋅м во время второго этапа и низким величиной около 1 Н⋅м или 2 Н⋅м во время третьего этапа. На изображенном на фиг. 7с графике показано, что крутящий момент устанавливается равным 0,1 с с начала второго этапа - лишь немного медленнее, чем на соответствующем этапе управления, изображенном на фиг. 3.

На фиг. 6b показано, что при использовании предлагаемой стратегии можно поддерживать низкий крутящий момент, сохраняя при этом отношение V/f, имеющее порядок величин, который не превышает отношения V/f, соответствующего номинальной работе электрической машины.

На фиг. 8 изображен второй вариант осуществления, содержащий два асинхронных электродвигателя 330а и 330b, две целевые системы 350а и 350b и трансформатор 322, например вращающийся трансформатор. В данном варианте осуществления два электродвигателя непосредственно запитываются одним и тем же напряжением и одной и той же частотой, при этом заранее обеспечивается, чтобы противодействующие моменты от целевых систем всегда были меньше максимальных возможных моментов во время неустановившегося режима, предшествующего установившемуся режиму, с учетом характеристик соответствующих электродвигателей. Между роторами электродвигателей и соответствующими целевыми системами имеются звенья 340а и 340b. Электрические кабели с отводами запитывают как статор электродвигателя 330а, так и статор электродвигателя 330b, но между трансформатором 322 и статором электродвигателя 330а силовая электроника отсутствует, равно как и между трансформатором 322 и статором электродвигателя 330b.

На фиг. 9 изображена модификация изображенного на фиг. 8 варианта осуществления, в которой соответствующие элементы снабжены ссылочными позициями плюс 100 и в которой два электродвигателя 440а и 440b приводят в действие только одну целевую систему или множество синхронизированных целевых систем 450. Звено 442 синхронизации имеется между, во-первых, выходными звеньями 441а и 441b, каждое из которых соответствует ротору одного из электродвигателей, и, во-вторых, синхронизированным звеном 443, приводящим в действие целевую систему 450. Звено синхронизации может быть связано с выходом электродвигателя, со ступенчатой передачей или с целевой системой.

На фиг. 10 изображен вариант осуществления изобретения, содержащий синхронную электрическую машину 530, работающую в режиме электродвигателя или генератора, при этом обмотка 531 возбуждения стартера содержит стержни демпферной обмотки, имеющие определенные размеры, или демпферную обмотку, имеющую определенные размеры, чтобы обеспечивать возможность асинхронного запуска (называемого также асинхронным пуском). Это позволяет получать крутящий момент в целевой системе 550, которая соединена с обмоткой возбуждения стартера, даже если синхронный электродвигатель не вращается.

Синхронная машина 530 расположена со своим якорем 532 в системе В координат и своей обмоткой 531 возбуждения стартера в системе С координат. Может иметься ступенчатое звено или ступенчатая передача между целевой системой 550 и обмоткой 531 возбуждения стартера.

Команда запуска передается на якорь 532 машины 530 источником 510 АС через вращающийся трансформатор 522. Этим образуется интерфейс между системами А и В координат, при этом источник 510 является системой А координат.

Когда электрическая машина 530 и целевая система 550 вращаются, второй вращающийся трансформатор 523, запитываемый источником 511 АС, служит для питания обмотки 531 возбуждения стартера постоянным током (через пассивный вращающийся выпрямитель 528, имеющийся в соединении между трансформатором 523 и обмоткой 531 возбуждения стартера), а затем обеспечивает ее переключение в синхронный режим работы.

Вращающийся трансформатор 522 для питания якоря 532 как таковой запитывается источником 510 АС и имеет более высокую мощность, чем вращающийся трансформатор 523 для питания обмотки 531 возбуждения стартера, который запитывается источником 511 АС.

При необходимости можно добавить переключатель 527 (контактор, реле, автомат защиты сети, разъединитель, …), который не выполняет каких-либо функций при сервоуправлении электродвигателем, причем переключатель размещается между трансформатором 522 и якорем 532. Сервоуправление осуществляется исключительно в системе А координат источников электроэнергии, как указано выше.

Данный вариант осуществления со вторым трансформатором для обмотки возбуждения стартера также применим к другим вариантам осуществления, описанным выше.

Во всех описанных вариантах осуществления архитектура является обратимой в отношении электропитания, иными словами, можно в системе А координат регенерировать энергию, создаваемую в системе В координат. Такой режим работы типа генератора в противоположность типу электродвигателя позволяет также затормаживать целевую систему (250, либо 350а, 350b, 450, либо 550 в зависимости от ситуации).

Еще один способ обеспечения такой функции затормаживания в определенной степени может состоять в рассеивании механической энергии в виде тепловой энергии в роторе электрической машины, если она асинхронного типа, либо в стержнях демпферной обмотки в тех случаях, когда синхронная машина содержит стержни демпферной обмотки.

На фиг. 11 изображен пример использования принципа сервоуправления данного изобретения в бортовой электрической сети.

Первая возможность состоит в использовании источника 1010 напряжения DC, который действует через преобразователь 1020 питания DC/AC для питания первичной обмотки трансформатора 1030, создающего напряжение АС в своей вторичной обмотке для сервоуправления электрической машиной 1040 с использованием асинхронного запуска.

И наоборот, электрическая машина 1040 может стать генератором, тем самым запитывая источник 1010 напряжения DC.

Преимущество данной конфигурации состоит в возможности использования трансформатора 1030 для изменения отношения напряжений (n3/n1) или отношения токов (n1/n3) с помощью блока 1031 конфигурации, тем самым позволяя избежать использования преобразователя DC/AC повышающего или понижающего типа, имеющего пассивные элементы, которые могли бы быть тяжелыми, объемными и не очень надежными.

Кроме того, если электрическая машина 1040 - типа стартера-генератора, чтобы обеспечить ее работу в качестве генератора для электрической сети, ее нейтраль традиционно соединяется с заземлением бортовой электрической сети для обеспечения безопасности.

После запуска непосредственное использование стартера-преобразователя на зажимах электрической машины вызывает необходимость изолирования нейтрали источника DC или нейтрали электрической машины от заземления электрической сети. Без гальванической развязки появится ток между двумя нейтралями через заземление электрической сети.

При использовании данного изобретения гальваническая развязка обеспечивается трансформатором 1030.

Еще один вариант осуществления может включать в себя использование генератора в качестве источника 1015 АС. При этом вместо преобразователя 1020 DC/AC используется преобразователь питания АС/АС. Чтобы оптимизировать преобразователь АС/АС, он может быть изготовлен из простого преобразователя AC/DC (например, пассивного выпрямителя) вместе с вышеописанным преобразователем DC/AC (например, трехфазным инвертором, содержащим H-мост или полумост), который выполняется соответствующего размера для обеспечения совместимости.

Если первый коэффициент трансформации трансформатора не является подходящим, можно использовать еще одну первичную цепь на магнитопроводе трансформатора или даже последовательно соединить вторую цепь, чтобы получить подходящий коэффициент трансформации n3/n2 или n3/(n2+n1). Как указано выше, гальваническая развязка позволяет избежать необходимости разделения нейтрали и заземления.

Блок 1050 конфигурации также позволяет чередовать различные электрические машины 1040 и 1041 или попросту отделять электрическую машину 1040, чтобы позволить ей работать в качестве генератора и запитывать электрическую сеть.

При использовании такого семейства конфигураций, содержащих стационарный трансформатор, обеспечиваются следующие преимущества: электрическая машина гальванически развязывается с источником напряжения и можно изменять коэффициент трансформации, что может служить для адаптации напряжения.

Выше описаны различные варианты осуществления, позволяющие либо через трансформатор осуществлять сервоуправление одним или более электродвигателем и регулировать их, либо через трансформатор приводить в действие один или более электродвигателей без управления. Между трансформатором и электродвигателем отсутствует активный привод. Во вращающейся зоне не обязательно должна быть какая-либо силовая электроника или управляющая электроника. Указано, что тип трансформатора (однофазный, трехфазный, …) может зависеть от типа используемого электродвигателя (однофазный, трехфазный, …) и наличия, если это необходимо, устройства для запуска электродвигателя. Как указано выше, в зависимости от обстоятельств электрическая машина может работать в режиме генератора. Может иметься множество последовательно подключенных трансформаторов для передачи энергии между источником и потребителем энергии. Может также иметься множество вращающихся электрических машин (две или более), запитываемых потребителем энергии или запитывающих его через трансформатор или трансформаторы.

Данное изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, а распространяется на любую модификацию, находящуюся в пределах формулы изобретения.

1. Устройство, содержащее вращающуюся электрическую машину (130; 230; 330a, 330b; 440a, 440b) переменного тока, имеющую электрическое соединение (122, 124; 222, 224; 322, 324; 422, 424) для подачи переменного напряжения, создаваемого на выходе преобразователя (110) контроллера, на зажимы статора машины, причем устройство отличается тем, что соединение содержит вращающийся трансформатор (122; 222; 322; 422), причем стационарный преобразователь (110) контроллера выполнен с возможностью сервоуправления машиной через вращающийся трансформатор без обращения к приводу между вращающимся трансформатором и машиной.

2. Устройство по п. 1, в котором машина подвергается сервоуправлению при векторном и/или скалярном управлении.

3. Устройство по п. 1, в котором машина (130; 230; 330a, 330b; 440a, 440b) является асинхронной машиной.

4. Устройство по п. 1, в котором машина (530) является синхронной машиной, имеющей обмотку (531) возбуждения стартера, которая содержит стержни демпферной обмотки или демпферное звено.

5. Устройство по п. 4, дополнительно содержащее второй вращающийся трансформатор (523) для питания обмотки возбуждения стартера с помощью постоянного тока через пассивный вращающийся выпрямитель (528).

6. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере одну вторую вращающуюся электрическую машину (330a, 330b) переменного тока, имеющую электрическое соединение (322, 324) для подачи переменного напряжения на зажимы статора второй машины, причем соединение второй машины содержит вращающийся трансформатор (322), при этом устройство дополнительно содержит два механических соединения (340a, 340b) для привода двух различных целевых систем (350a, 350b) - каждую через ротор соответствующей одной из двух машин.

7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере одну вторую вращающуюся электрическую машину (440a, 440b) переменного тока, имеющую электрическое соединение (422, 424) для подачи переменного напряжения на зажимы статора второй машины, причем соединение второй машины содержит вращающийся трансформатор (422), причем устройство также содержит два механических соединения (441a, 441b) - каждое для привода одной целевой системы (450) через роторы соответствующей одной из двух машин, и звено (442) синхронизации для синхронизации двух механических соединений.

8. Устройство по п. 6 или 7, в котором механическое соединение содержит одну или более понижающих передач.

9. Устройство по п. 1, в котором вторичная обмотка (222а) вращающегося трансформатора непосредственно соединена с упомянутым статором (231) машины.

10. Устройство по п. 1, в котором вращающийся трансформатор имеет определенный коэффициент трансформации, обеспечивающий оптимизацию управляемого преобразователя и/или машины.

11. Двигатель силовой установки, имеющий лопасти с изменяемым углом установки, причем двигатель содержит устройство по п. 1, причем устройство выполнено с возможностью приведения в действие по меньшей мере одной лопасти двигателя, причем упомянутый вращающийся трансформатор передает электрическую мощность из невращающейся зоны (А) двигателя во вращающуюся зону (В) двигателя.

12. Бестуннельный турбовинтовентиляторный двигатель, содержащий двигатель силовой установки по п. 11.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении стабильности и к.п.д.

Изобретение относится к мотор-колесам. Колесо содержит средство для выработки и передачи энергии, вращающееся кольцо, неподвижную пластину, первый и второй вспомогательные приводные механизмы и колпаки колеса.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для преобразования энергии возобновляемых источников. Технический результат заключается в повышении стабильности параметров.

Изобретение относится к конструкциям поворотных приводов. Электромеханический поворотный привод содержит корпус, имеющий первый конец, проходящий до второго конца через промежуточный участок, задающий продольную ось, и внутреннюю полость.

Изобретение относится к электрической машине (1), содержащей кожух (7) машины, статор (11) и ротор (10), который установлен на валу (4) двигателя, который поддерживается на неприводной стороне в подшипниковом узле (14), который содержит комплект шариковых подшипников (21, 22) и расположен внутри кожуха машины (7) радиально упруго и с возможностью незначительного смещения.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в приводе машин и механизмов. .

Изобретение относится к области электромеханики и, в частности, к средствам соединения вала и вращающейся машины. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электрической передачи транспортных средств, в частности с комбинированной энергоустановкой.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к двигательным приводам высоковольтных аппаратов. .

Изобретение относится к приспособлениям поршневых ДВС для получения электроэнергии, питающей электрооборудование автомобиля. Разработано устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания, содержащем рабочий цилиндр, поршень с кольцами, шатун и коленчатый вал, в котором дополнительно в рабочий цилиндр вставлена гильза, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены вставки на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками и связаны в электрическую сеть с преобразователем и аккумулятором-накопителем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания интеллектуальных сенсорных систем, используемых в областях. Техническим результатом является повышение срока службы и уменьшение потерь энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, подаваемой на другой ее вход (электрический), в суммарную электрическую энергию переменного тока с возможностью работы как отдельно от каждого источника, так и совместно.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для преобразования энергии возобновляемых источников. Технический результат заключается в повышении стабильности параметров.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для преобразования энергии возобновляемых источников. Технический результат заключается в повышении стабильности параметров.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических турбогенераторах переменного трехфазного тока с электромагнитным возбуждением и с дополнительными трехфазными обмотками на статоре и на роторе для генерации напряжений двух различных частот.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, подаваемой на другой ее вход (электрический), в суммарную электрическую энергию переменного тока с возможностью работы как отдельно от каждого источника, так и совместно.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии воздушного потока (например, энергии набегающего воздушного потока при использовании на подвижных локальных объектах, энергии ветра при использовании на неподвижных локальных объектах), в электрическую энергию постоянного тока.

Изобретение относится к генератору переменного тока, приводимому в движение двигателем внешнего сгорания. Экспедиционный генератор содержит теплообменный корпус.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для подачи электрической мощности в электрическую сеть энергоснабжения. Способ подачи электрической мощности (Ps) в электрическую сеть энергоснабжения осуществляют (120) посредством по меньшей мере первого и второго ветровых парков (112).

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. Устройство привода или генератора содержит вращающуюся электрическую машину переменного тока, имеющую электрическое соединение для передачи электрической энергии на зажимы статора машины, выполненное в виде вращающегося трансформатора. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх