Püsimagnetiga sünkroongeneraatorid. Ülemoodulite sünkroonsete püsimagnetgeneraatorite energiatõhususe eksperimentaalsed uuringud. Püsimagnetid generaatori konstruktsioonides

Kolmefaasiline sünkroongeneraator ilma magnetilise kleepumiseta, ergastusega püsivatest neodüümmagnetitest, 12 paari pooluseid.

Kaua aega tagasi, tagasi Nõukogude aeg aastal ilmus ajakirjas "Modelist Konstruktor" artikkel, mis oli pühendatud pöörleva tüüpi tuuliku ehitamisele. Sellest ajast peale tekkis mul soov ehitada omale midagi sellist suvila, kuid see ei jõudnud kunagi reaalsete tegudeni. Kõik muutus neodüümmagnetite tulekuga. Kogusin internetist hunniku teavet ja nii see juhtus.
Generaatori seade: Kaks terasest ketas valmistatud madala süsinikusisaldusega terasest, liimitud magnetitega, on üksteisega jäigalt ühendatud vahekaabli abil. Kettade vahelises pilus on fikseeritud südamikudeta lamedad poolid. Pooli pooltes tekkiv induktsiooni EMF on suunaga vastupidine ja see summeeritakse mähise kogu EMF -is. Pidevalt ühtlases magnetväljas liikuva juhi tekkiv induktsiooni EMF määratakse valemiga E = B V L kus: B-magnetiline induktsioon V-liikumise kiirus L on juhi aktiivne pikkus. V = π D N / 60 kus: D-läbimõõt N-pöörlemiskiirus. Magnetiline induktsioon kahe pooluse vahel on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. Generaator on kokku pandud tuuliku alumisele toele.

Lihtsuse huvides paigutatakse tasapinnale kolmefaasiline generaatoriahel.

Joonisel fig. 2 näitab mähiste paigutust, kui nende arv on kaks korda suurem, kuigi sel juhul suureneb ka pooluste vahe. Rullid kattuvad 1/3 magneti laiusest. Kui mähiste laiust vähendada 1/6 võrra, mahuvad need ühte ritta ja pooluste vahe ei muutu. Maksimaalne vahe pooluste vahel on võrdne ühe magneti kõrgusega.

Käesolev leiutis käsitleb elektrotehnika valdkonda, nimelt harjadeta elektriautod, eriti elektritootjad alalisvool ning seda saab kasutada mis tahes teadus- ja tehnoloogiavaldkonnas, kus on vaja autonoomseid toiteallikaid. Tehniline tulemus on kompaktse, väga tõhusa loomine elektrigeneraator, mis võimaldab, säilitades suhteliselt lihtsa ja usaldusväärse disaini, sõltuvalt töötingimustest elektrivoolu väljundparameetreid suuresti varieerida. Leiutise olemus seisneb selles, et püsimagnetitega harjadeta sünkroongeneraator koosneb ühest või mitmest osast, millest igaüks sisaldab ümmarguse magnetvooluahelaga rootorit, millele on kinnitatud sama samm paarisarv püsimagnetid, staator, mis kannab paarisarvulisi hobuseraua kujulisi elektromagneteid, mis on paigutatud paarikaupa üksteise vastas ja millel on kaks mähist, kummagi järjekindlalt vastassuunas, elektrivoolu alaldamise seade. Püsimagnetid on magnetahela külge kinnitatud nii, et need moodustavad kaks paralleelset pooluste rida, mille polaarsus on pikisuunas ja põiki vahelduv. Elektromagnetid on suunatud üle pooluste nimetatud ridade nii, et kõik elektromagneti mähised asetsevad rootori pooluste ühe paralleelse rea kohal. Pooluste arv ühes reas, mis võrdub n -ga, rahuldab seose: n = 10 + 4k, kus k on täisarv, mis võtab väärtused 0, 1, 2, 3 jne. Elektromagnetide arv generaatoris tavaliselt ei ületa arvu (n-2). 12 lk. f-ly, 9 ill.

RF patendi 2303849 joonised

Käesolev leiutis käsitleb harjadeta elektrimasinaid, eriti alalisvoolugeneraatoreid, ja neid saab kasutada mis tahes teadus- ja tehnoloogiavaldkonnas, kus on vaja autonoomseid toiteallikaid.

Vahelduvvoolu sünkroonmasinaid kasutatakse kõige laialdasemalt elektrienergia tootmisel ja tarbimisel. Kõik sünkroonsed masinad on pöörduvuse omadus, see tähendab, et igaüks neist võib töötada nii generaatori kui ka mootori režiimis.

Sünkroongeneraator sisaldab staatorit, tavaliselt õõnsat lamineeritud silindrit, mille sisepinnal on pikisuunalised sooned, milles asub staatori mähis, ja rootorit, mis on võllil paiknevad vahelduva polaarsusega püsimagnetid, mida saab ajada ühes nii või teisiti. Suure võimsusega tööstusgeneraatorites kasutatakse põneva magnetvälja saamiseks rootori küljes olevat ergutusmähist. Suhteliselt väikese võimsusega sünkroongeneraatorites kasutatakse rootoril paiknevaid püsimagneteid.

Pideva pöörlemiskiiruse korral määrab generaatori loodud EMF -kõvera kuju ainult rootori ja staatori vahelise pilu magnetilise induktsiooni jaotuse seadus. Seetõttu kasutatakse teatud kujuga generaatori väljundis pinge saamiseks ja mehaanilise energia tõhusaks muundamiseks elektrienergiaks rootori ja staatori erinevat geomeetriat ning püsimagnetpooluste optimaalset arvu ja pöörete arvu. staatori mähis on valitud (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 2004212273, US 2004155537). Loetletud parameetrid ei ole universaalsed, kuid valitakse sõltuvalt töötingimustest, mis põhjustab sageli elektrigeneraatori muude omaduste halvenemist. Lisaks raskendab rootori või staatori keerukas kuju generaatori tootmist ja kokkupanekut ning suurendab selle tulemusel toote maksumust. Sünkroonse magnetoelektrilise generaatori rootoril võib olla erineva kujuga näiteks selleks väike võimsus rootor on tavaliselt valmistatud "tähe" kujul, keskmise võimsusega - küünistega pooluste ja silindriliste püsimagnetitega. Küüntepoolusega rootor võimaldab saada poolushajumisega generaatorit, piirates liigvoolu generaatori äkilise lühise korral.

Püsimagnetitega generaatoril on koormuse muutumisel pinget raske stabiliseerida (kuna puudub magnetiline tagasiside, nagu näiteks välimähisega generaatoritel). Väljundpinge stabiliseerimiseks ja voolu alaldamiseks kasutatakse erinevaid elektriahelaid (GB 1146033).

Käesolev leiutis on suunatud kompaktse ja väga tõhusa elektrigeneraatori loomisele, mis võimaldab suhteliselt lihtsa ja usaldusväärse konstruktsiooni säilitamise korral muuta elektrivoolu väljundparameetreid sõltuvalt töötingimustest suuresti.

Käesolevale leiutisele vastav generaator on harjadeta püsimagnetiga sünkroongeneraator. See koosneb ühest või mitmest osast, millest igaüks sisaldab:

Ümmarguse magnetahelaga rootor, millele on sama sammuga kinnitatud paarisarv püsimagneteid,

Staator, mis kannab paarisarvulisi hobuserauakujulisi (U-kujulisi) elektromagneteid, mis paiknevad paarikaupa üksteise vastas ja millel on kaks mähist järjestikku vastupidises mähisesuunas,

Seade elektrivoolu sirgendamiseks.

Püsimagnetid on magnetahela külge kinnitatud nii, et need moodustavad kaks paralleelset pooluste rida, mille polaarsus on pikisuunas ja põiki vahelduv. Elektromagnetid on suunatud üle pooluste nimetatud ridade nii, et kõik elektromagneti mähised asetsevad rootori pooluste ühe paralleelse rea kohal. Pooluste arv ühes reas, mis võrdub n -ga, rahuldab seose: n = 10 + 4k, kus k on täisarv, mis võtab väärtused 0, 1, 2, 3 jne. Elektromagnetide arv generaatoris tavaliselt ei ületa n-2.

Voolu alaldi on tavaliselt üks tavalistest dioodide alaldi vooluahelatest: täislaine keskpunkti või sillaga, mis on ühendatud iga elektromagneti mähistega. Vajadusel võib kasutada ka teistsugust voolu alaldusahelat.

Sõltuvalt generaatori töö iseärasustest võib rootor paikneda nii staatori välisküljel kui ka staatori sees.

Käesoleva leiutise kohaselt ehitatud elektrigeneraator võib sisaldada mitmeid identseid sektsioone. Selliste sektsioonide arv sõltub mehaanilise energiaallika (ajamimootori) võimsusest ja generaatori nõutavatest parameetritest. Eelistatav on, et sektsioonid oleksid üksteise suhtes faasist väljas. Seda on võimalik saavutada näiteks nihutades rootorit külgnevates sektsioonides nurga all vahemikus 0 ° kuni 360 ° / n; või staatori elektromagnetide nurknihe külgnevates sektsioonides üksteise suhtes. Eelistatavalt sisaldab generaator ka pingeregulaatorit.

Leiutise olemust illustreerivad järgmised joonised:

Joonistel fig 1 (a) ja (b) on kujutatud vastavalt käesolevale leiutisele valmistatud elektrigeneraatori skeem, milles rootor asub staatori sees;

Joonisel fig 2 on kujutatud elektrigeneraatori ühe osa pilt;

Joonisel 3 on näidatud peamine elektriahel täislaine keskpunkti alaldusahelaga elektrigeneraator;

Joonisel fig 4 on kujutatud ühe silla alaldusahelaga elektrigeneraatori skemaatiline elektriskeem;

Joonisel fig 5 on skemaatiliselt kujutatud elektrigeneraator koos teise silla alaldusahelaga;

Joonisel fig 6 on skemaatiliselt kujutatud elektrigeneraator koos teise silla alaldusahelaga;

Joonisel fig 7 on skemaatiliselt kujutatud elektrigeneraator koos teise silla alaldusahelaga;

Joonisel fig 8 on kujutatud välise rootoriga elektrigeneraatori skeem;

Joonis fig 9 on käesoleva leiutise kohaselt valmistatud mitme sektsiooni generaatori illustratsioon.

Joonistel fig 1 (a) ja (b) on kujutatud vastavalt käesolevale leiutisele valmistatud elektrigeneraator, mis sisaldab korpust 1; ümmarguse magnetahelaga 3 rootorit 2, millele on sama sammuga kinnitatud paarisarv püsimagneteid 4; staator 5, mis kannab paarisarvulist hobuseraua kujulist elektromagnetit 6, mis on paigutatud paarikaupa üksteise vastas, ja vahendid voolu alaldamiseks (pole näidatud).

Generaatori korpus 1 on tavaliselt valatud alumiiniumisulamist või malmist või keevitatud. Generaatori paigaldamine selle paigaldamise kohale toimub jalgade 7 või ääriku abil. Staatoril 5 on silindriline kuju sisepind, millele kinnitatakse ühesuguse sammuga identsed elektromagnetid 6. Sel juhul kümme. Kõigil nendel elektromagnetitel on kaks mähist 8, millel on järjestikku vastupidine mähissuund, mis asuvad U-kujulisel südamikul 9. Südamikupakett 9 on kokku pandud liimitud või neetitud elektroterasest plaatidest. Elektromagnetide mähiste järeldused on ühendatud ühe alaldi ahela kaudu (pole näidatud) elektrigeneraatori väljundiga.

Rootor 3 on staatorist eraldatud õhuvahega ja kannab paarisarvulisi püsimagneteid 4, mis paiknevad nii, et moodustuvad kaks paralleelset pooluste rida, mis asuvad generaatori teljest võrdsel kaugusel ja polaarsuses vahelduvad piki- ja põikisuunas (Joonis 2). Pooluste arv ühes reas rahuldab seose: n = 10 + 4k, kus k on täisarv, mis võtab väärtused 0, 1, 2, 3 jne. Sel juhul (joonis 1) n = 14 (k = 1) ja vastavalt sellele on püsimagnetpooluste koguarv 28. Generaatori pöörlemisel läheb iga elektromagneti mähis üle vastava vahelduvate pooluste rea. Püsimagnetid ja elektromagnetisüdamikud on kujundatud nii, et minimeerida kadusid ja saavutada (nii palju kui võimalik) magnetvälja ühtlus õhupilus, kui generaator töötab.

Käesoleva leiutise kohaselt valmistatud elektrigeneraatori tööpõhimõte on sarnane tavalise sünkroongeneraatori tööpõhimõttega. Rootori võll on mehaaniliselt ühendatud ajamimootoriga (mehaanilise energia allikas). Veomootori pöördemomendi toimel pöörleb generaatori rootor teatud sagedusel. Sellisel juhul indutseeritakse elektromagneti mähiste mähises EMF vastavalt elektromagnetilise induktsiooni nähtusele. Kuna eraldi elektromagneti mähised on erineva mähissuunaga ja asuvad igal ajal erinevate magnetpooluste vahemikus, lisatakse iga mähise indutseeritud EMF.

Rootori pöörlemisprotsessis pöörleb püsimagneti magnetväli teatud sagedusel, seetõttu osutub iga elektromagneti mähis vaheldumisi kas põhja (N) magnetpooluse tsooni, siis lõunapoolse (S) magnetpooluse tsoonis. Sellisel juhul kaasneb pooluste vahetusega elektromagneti mähiste EMF -i suuna muutus.

Iga elektromagneti mähised on ühendatud voolu alaldiga, mis on tavaliselt üks tavalistest dioodide alaldi ahelatest: täislaine keskpunkt või üks sildahelatest.

Joonisel 3 on kujutatud skemaatiline elektriskeem täislaine alaldist koos keskpunktiga, kolme paari elektromagnetipaariga elektrigeneraatori jaoks. Joonisel 3 on elektromagnetid nummerdatud I kuni VI. Iga elektromagneti mähise üks klemm ja vastupidise elektromagneti mähise vastasklemm on ühendatud generaatori ühe väljundiga 12; muud järeldused nimetatud elektromagnetite mähistest on dioodide 11 kaudu ühendatud generaatori teise väljundiga 13 (dioodide sisselülitamisel on väljund 12 negatiivne ja väljund 13 positiivne). See tähendab, et kui elektromagneti I puhul on mähise algus (B) ühendatud negatiivse siiniga, siis vastupidise elektromagneti IV puhul on mähise ots (E) ühendatud negatiivse siiniga. Sarnaselt teiste elektromagnetitega.

Joonistel 4-7 on kujutatud erinevaid alaldussilla ahelaid. Iga elektromagneti voolu alaldavate sildade ühendus võib olla paralleelne, jada- või segatud. Üldiselt erinevaid skeeme kasutatakse elektrigeneraatori väljundvoolu ja potentsiaalsete omaduste ümberjaotamiseks. Ühel ja samal elektrigeneraatoril võib sõltuvalt töörežiimidest olla üks või teine ​​alaldusahel. Eelistatavalt on generaatoril lisalüliti, mis võimaldab valida soovitud töörežiimi (sillaühendus).

Joonisel 4 on kujutatud elektriskeemi skemaatiline elektriskeem ühe silla alaldusahelaga. Kõik elektromagnetid I-VI on ühendatud eraldi sillaga 15, mis omakorda on ühendatud paralleelselt. Tavalised siinid on ühendatud vastavalt generaatori negatiivse väljundiga 12 või positiivse 13 -ga.

Joonisel 5 on kujutatud elektriskeem koos kõigi sildade jadaühendusega.

6 on segatud ühendusskeem. Elektromagnetidest voolu alaldavad sillad: I ja II; III ja IV; V ja VI on ühendatud paarikaupa järjestikku. Ja paarid on omakorda ühendatud paralleelselt ühiste busside kaudu.

Joonis fig 7 on elektrigeneraatori skemaatiline diagramm, milles eraldi sild parandab voolu paarist diametraalselt vastupidisest elektromagnetist. Iga diametraalselt vastandlike elektromagnetite paari puhul on samanimelised juhtmed (antud juhul "B") omavahel elektriliselt ühendatud ja ülejäänud juhtmed on ühendatud alaldussillaga 15. Sildade koguarv on m / 2. Sildu saab ühendada üksteisega paralleelselt ja / või järjestikku. Joonisel 7 on kujutatud sildade paralleelset ühendamist.

Sõltuvalt generaatori töö iseärasustest võib rootor paikneda nii staatori välisküljel kui ka staatori sees. Joonisel 8 on kujutatud välise rootoriga elektrigeneraatori skeem (10 elektromagnetit; 36 = 18 + 18 püsimagnetit (k = 2)). Sellise elektrigeneraatori konstruktsioon ja tööpõhimõte on sarnased ülalkirjeldatuga.

Käesoleva leiutise kohaselt valmistatud elektrigeneraator võib sisaldada mitmeid sektsioone A, B ja C (joonis 9). Selliste sektsioonide arv sõltub mehaanilise energiaallika (ajamimootori) võimsusest ja generaatori nõutavatest parameetritest. Iga sektsioon vastab ühele ülalkirjeldatud kujundusele. Elektrigeneraator võib sisaldada nii identseid sektsioone kui ka sektsioone, mis erinevad üksteisest püsimagnetite ja / või elektromagnetite arvu või alaldusahela poolest.

Eelistatavalt on identsed sektsioonid üksteise suhtes faasist väljas. Seda on võimalik saavutada näiteks rootori esialgse nihkumisega külgnevates sektsioonides ja staatori elektromagnetite nurknihkega külgnevates sektsioonides üksteise suhtes.

Näited rakendamisest:

Näide 1. Vastavalt käesolevale leiutisele valmistati elektrigeneraator kuni 36 V. -V pingega elektriseadmete toiteks. Staator kannab 8 paari elektromagneteid, millest igaühel on kaks mähist, mis sisaldavad 100 pööret PETV traati läbimõõduga 0,9 mm. Ühendusskeem - sild, millel on diametraalselt vastupidiste elektromagnetite samade klemmide ühendus (joonis 7).

välisläbimõõt - 167 mm;

väljundpinge - 36 V;

maksimaalne vool - 43 A;

võimsus - 1,5 kW.

Näide 2. Vastavalt käesolevale leiutisele valmistati elektrigeneraator linna elektrisõidukite toiteallikate (paar 24 V patareisid) laadimiseks. Elektrigeneraator on valmistatud pöörleva sisemise rootoriga, millel on 28 Fe-Nd-B sulamist valmistatud püsimagnetit (igas reas 14, k = 1). Staator kannab 6 paari elektromagneteid, millest igaühel on kaks mähist, mis sisaldavad 150 pööret, keritud 1,0 mm läbimõõduga PETV traadiga. Lülitusahel on täislaine ja keskpunktiga (joonis 3).

Generaatoril on järgmised parameetrid:

välisläbimõõt - 177 mm;

väljundpinge - 31 V (24 V aku laadimiseks);

maksimaalne vool - 35A,

maksimaalne võimsus - 1,1 kW.

Lisaks sisaldab generaator automaatset pingeregulaatorit 29,2 V.

NÕUDE

1. Elektrigeneraator, mis sisaldab vähemalt ühte ringikujulist sektsiooni, sealhulgas ümmarguse magnetvooluahelaga rootorit, millele on sama sammuga kinnitatud paarisarv püsimagneteid, moodustades kaks paralleelset pooluste rida, mille polaarsus on pikisuunas ja põiki vahelduv, staator, mis kannab paarisarvulisi hobuseraua kujulisi elektromagneteid, mis paiknevad paarikaupa üksteise vastas, elektrivoolu alaldamise seade, kus igal elektromagnetil on kaks mähist, mille mähis on järjestikku vastupidises suunas, samal ajal kui kõik elektromagnetid asub rootori pooluste ühe paralleelse rea kohal ja pooluste arv ühes reas võrdub n -ga

n = 10 + 4k, kus k on täisarv, mis võtab väärtused 0, 1, 2, 3 jne.

2. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et staatori elektromagnetite arv m vastab suhtele m n-2.

3. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et elektrivoolu alaldamise seade sisaldab dioode, mis on ühendatud vähemalt ühe elektromagnetimähise klemmiga.

4. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 3, mida iseloomustab see, et dioodid on ühendatud täislaine keskpunkti ahelas.

5. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 3, mida iseloomustab see, et dioodid on ühendatud sillaahelas.

6. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 5, mida iseloomustab see, et sildade arv on võrdne m-ga ja need on ühendatud järjestikku, paralleelselt või järjestikku.

7. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 5, mida iseloomustab see, et sildade arv on võrdne m / 2 ja iga diametraalselt vastupidise elektromagneti paari sama nimega väljund on ühendatud üksteisega, teised aga ühega. sild.

8. Elektrigeneraator vastavalt mis tahes nõudluspunktile 1 kuni 7, mida iseloomustab see, et rootor paikneb staatori välisküljel.

9. Elektrigeneraator vastavalt mis tahes nõudluspunktile 1 kuni 7, mida iseloomustab see, et rootor paikneb staatori sees.

10. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et see sisaldab vähemalt kahte identset sektsiooni.

11. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 10, mida iseloomustab see, et vähemalt kaks sektsiooni on üksteise suhtes faasist väljas.

12. Elektrigeneraator vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et see sisaldab vähemalt kahte sektsiooni, mis erinevad elektromagnetite arvu poolest.

13. Generaator vastavalt nõudluspunktile 1, mis sisaldab lisaks pingeregulaatorit.

Püsimagnetitega (magnetoelektrilised) sünkroonmasinatel ei ole rootori peal ergastusmähist ning nende põneva magnetvoo tekitavad rootoril asuvad püsimagnetid. Nende masinate staator on tavapärase disainiga, millel on kahe- või kolmefaasiline mähis.

Neid masinaid kasutatakse kõige sagedamini väikese võimsusega mootoritena. Püsimagnetitega sünkroongeneraatoreid kasutatakse harvemini, peamiselt suurema sagedusega, väikese ja keskmise võimsusega eraldiseisvate generaatoritena.

Sünkroonsed magnetoelektrilised mootorid. Neid mootoreid kasutatakse laialdaselt kahes konstruktsioonis: püsimagnetite radiaalse ja aksiaalse paigutusega.

Kell radiaalne paigutus püsimagnetitest on õõnes silindri kujul olev stardipuuriga rootorpakett kinnitatud püsimagneti väljendatud pooluste välispinnale 3. Silindrisse tehakse poolustevahelised pilud, et vältida püsimagneti voolu sulgemist selles silindris (joonis 23.1,).

Kell aksiaalne paigutus magnetid, on rootori konstruktsioon sarnane asünkroonse oravapuuri mootori rootori konstruktsiooniga. Rõnga püsimagnetid surutakse selle rootori otste külge (joonis 23.1, ).

Telgmagnetilise paigutusega konstruktsioone kasutatakse väikese läbimõõduga mootorites võimsusega kuni 100 W; radiaalse magnetilise paigutusega konstruktsioone kasutatakse suurema läbimõõduga mootorites võimsusega kuni 500 W või rohkem.

Nende mootorite asünkroonse käivitamise ajal toimuvatel füüsikalistel protsessidel on eripära, mis tuleneb asjaolust, et magnetoelektrilised mootorid käivitatakse ergastatud olekus. Püsimagneti väli rootori kiirendamise protsessis indutseerib staatori mähises EMF -i
, mille sagedus suureneb proportsionaalselt rootori kiirusega. See EMF indutseerib staatori mähises voolu, mis suhtleb püsimagnetite väljaga ja tekitab pidur hetk
, suunatud rootori pöörlemise vastu.

Riis. 23.1. Magnetoelektrilised sünkroonmootorid radiaalse (a) ja

aksiaalne b) püsimagnetite paigutus:

1 - staator, 2 - oravapuuri rootor, 3 - püsimagnet

Seega mõjuvad püsimagnetmootori kiirendamisel selle rootorile kaks asünkroonset pöördemomenti (joonis 23.2):
(praegusest , staatori mähise sisenemine võrgust) ja pidur
(praegusest staatori mähises püsimagnetvälja poolt indutseeritud).

Nende momentide sõltuvus rootori kiirusest (libisemisest) on aga erinev: maksimaalne pöördemoment
vastab kõrgele sagedusele (madal libisemine) ja maksimaalsele pidurdusmomendile M T - väike kiirus (suur libisemine). Rootor kiireneb tekkiva pöördemomendi mõjul
, millel on märkimisväärne "langus" väikeste kiiruste piirkonnas. Joonisel näidatud kõverad näitavad, et pöördemomendi mõju
mootori käivitusomaduste kohta, eriti sünkroonisse sisenemise hetkel M sisse, palju.

Mootori usaldusväärse käivitamise tagamiseks on vajalik, et asünkroonrežiimis oleks minimaalne tekkiv pöördemoment
ja sünkroonsusse sisenemise hetk M sisse , olid suuremad kui koormusmoment. Magnetoelektrilise asünkroonmomendi kõvera kuju

Joonis 23.2. Asünkroonsed hetkegraafikud

magnetoelektriline sünkroonmootor

mootor sõltub suuresti käivitusraku aktiivsest takistusest ja mootori ergastusastmest, mida iseloomustab väärtus
, kus E 0 - Staatori faasi EMF indutseeritakse jõudeolekus, kui rootor pöörleb sünkroonsagedusega. Suurendusega "Kastmine" pöördemomendi kõveras
suureneb.

Magnetoelektriliste sünkroonmootorite elektromagnetilised protsessid on põhimõtteliselt sarnased elektromagnetilise ergastusega sünkroonmootorite protsessidega. Siiski tuleb meeles pidada, et magnetoelektriliste masinate püsimagnetid on demagnetiseerunud armatuurreaktsiooni magnetvoo mõjul. Käivitusmähis nõrgendab seda demagnetiseerumist mõnevõrra, kuna sellel on püsimagnetitele varjestav toime.

Magnetoelektriliste sünkroonmootorite positiivsed omadused on sünkroonrežiimi töö stabiilsus ja pöörlemissageduse ühtlus, samuti mitme samasse võrku kuuluva mootori faasipöörde võimalus. Nendel mootoritel on suhteliselt kõrge energiatõhusus (efektiivsus ja
,).

Magnetoelektriliste sünkroonmootorite puudused on suurenenud kulud võrreldes teist tüüpi sünkroonmootoritega, mis on tingitud suure sunniviisilise sulamiga (alni, alnico, magnico jne) sulamitest valmistatud püsimagnetite töötlemise kõrgetest kuludest ja keerukusest. Neid mootoreid toodetakse tavaliselt väikese võimsusega ning neid kasutatakse mõõteriistades ja automaatikaseadmetes, et juhtida püsikiirust nõudvaid mehhanisme.

Sünkroonne magnetoelektric generaatorid... Sellise generaatori rootorit teostatakse väikese võimsusega tärni kujul (joonis 23.3, a), keskmise võimsusega - küünekujuliste pooluste ja silindrilise püsimagnetiga (joonis 23.3, b). Küüntepoolusega rootor võimaldab saada poolushajumisega generaatorit, piirates liigvoolu generaatori äkilise lühise korral. See vool kujutab püsimagnetile suurt ohtu selle tugeva demagnetiseeriva toime tõttu.

Lisaks magnetoelektriliste sünkroonmootorite kaalumisel täheldatud puudustele on püsimagnetitega generaatoritel ergutusmähise puudumise tõttu veel üks puudus ja seetõttu on magnetoelektriliste generaatorite pinge reguleerimine praktiliselt võimatu. See raskendab generaatori pinge stabiliseerimist koormuse muutumisel.

Joonis 23.3. Magnetoelektriliste sünkroongeneraatorite rootorid:

1 - võll; 2 - püsimagnet; 3 - poolus; 4 - mittemagnetiline puks

Sünkroonsed generaatorid

püsimagnetiga ergastusega

(välja töötatud 2012)

Kavandatud generaator on tööpõhimõtte kohaselt püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator. Kompositsiooni magnetid NeFeB, luues magnetvälja induktsiooniga 1,35 T, mis paiknevad rootori ümbermõõdul vahelduvate poolustega.

Generaatori mähistes on e põnevil. d.s., mille amplituudi ja sageduse määrab generaatori rootori pöörlemiskiirus.

Generaatori konstruktsioon ei sisalda avatud kontaktidega kollektorit. Generaatoril ei ole ka välimähiseid, mis tarbivad lisavoolu.

Kavandatud konstruktsiooni generaatori eelised:

1. Omab kõiki positiivseid omadusi sünkroonsed generaatorid ergastusega püsimagnetitest:

1) kogumisharjade puudumine,

2) ergastusvoolu puudumine.

2. Enamiku sarnaste praegu toodetud sama võimsusega generaatorite massimõõtmed on 1,5–3 korda suuremad.

3. Generaatori võlli pöörlemiskiirus - 1600 umbes./min... See vastab väikese kiirusega diiselmootorite pöörlemiskiirusele. Seega, kui üksikud elektrijaamad viiakse meie generaatorit kasutades bensiinimootoridelt diiselmootoritele üle, saab tarbija märkimisväärset kütusesäästu ja selle tulemusena väheneb kilovatt-tunni maksumus.

4. Generaatoril on väike käivitusmoment (alla 2 N × m), st käivitamiseks on ajamivõimsus vaid 200 W, ja generaatori saab käivitada diiselmootorist ise ka ilma sidurita. Sarnastel turumootoritel on kiirendusperiood generaatori käivitamisel võimsusreservi loomiseks alates käivitamisest Gaasimootor töötab võimsuse puudujäägi režiimis.

5. Kui töökindlus on 90%, on generaatori ressurss 92 tuhat tundi (10,5 aastat pidevat tööd). Tootjate (samuti generaatori turuanaloogide) deklareeritud ajamimootori töötsükkel kapitaalremondi vahel on 25–40 tuhat tundi. See tähendab, et meie generaator tööaja usaldusväärsuse poolest ületab seeriamootorite ja generaatorite töökindlust 2-3 korda.

6. Generaatori valmistamise ja kokkupaneku lihtsus - kokkupanekuala võib olla lukksepa töökoda koos tükk- ja väiketootmisega.

7. Generaatori lihtne kohandamine vahelduvvoolu väljundpingega:

1) 36 V, sagedus 50 - 400 Hz

2) 115 V, sagedus 50 - 400 Hz(lennuvälja elektrijaamad);

3) 220 V, sagedus 50 - 400 Hz;

4) 380 V, sagedus 50 - 400 Hz.

Generaatori põhikonstruktsioon võimaldab valmistatud toodet kujundust muutmata häälestada erinevatele sagedustele ja pingetele.

8. Kõrge tuleohutus. Kavandatav generaator ei saa tuleallikaks isegi lühise korral koormusahelas või mähistes, mis on süsteemi konstruktsioonis sisse lülitatud. See on väga oluline, kui rongisiseste elektrijaamade jaoks kasutatakse generaatorit veesõidukite, lennukite, samuti puidust eramajade jms suletud ruumis.

9. Madal tase müra.

10. Kõrge hooldatavus.

Generaatori parameetrid võimsusega 0,5 kw

Generaatori parameetrid võimsusega 2,5 kw

TULEMUSED:

Kavandatavat generaatorit saab valmistada generaatorite jaoks, mille võlli kiirus on 1500–1600 p / min. - diisel-, bensiini- ja aurugeneraatoriga elektrijaamades individuaalseks kasutamiseks või kohalikes energiasüsteemides. Kordajaga ühendatud elektromehaanilist energiamuundurit saab kasutada ka elektri tootmiseks väikese kiirusega generaatorisüsteemides, näiteks tuule-, laineelektrijaamades jne. See tähendab, et elektromehaanilise muunduri rakendusala muudab kavandatava kompleksi (kordaja-generaatori) universaalseks. Tekstis esitatud kaal ja suurus ning muud elektrilised ja tehnilised parameetrid annavad kavandatavale disainile turul selged konkurentsieelised võrreldes analoogidega.

Disaini aluseks olevad tootmispõhimõtted on kõrge valmistatavusega, põhimõtteliselt ei nõua täpset tööpinkide parki ja on keskendunud massilisele seeriatootmisele. Selle tulemusel on disainil madalad seeriatootmise kulud.

Kasulik mudel on seotud elektrotehnikaga, eelkõige elektrimasinatega, ning lõpptüüpi sünkroongeneraatorite konstruktsiooni täiustamisega, mida saab kasutada peamiselt tuuleelektrijaamades elektrienergia tootmiseks. Generaatori konstruktsioon sisaldab korpust, kuhu on paigutatud elektromagnetilise süsteemi vahelduvad elemendid (rootor-staator-rootor), mis on valmistatud statsionaarsele võllile paigaldatud ketaste kujul, kus staatori ketas on jäigalt ühendatud viimasega, püsimagnetid kinnitatud rootorkettadesse ja staatori kettale - mähised, mis moodustavad selle rõngakujulise mähise ja mille otsad väljuvad läbi võlli aksiaalse ava, kus kere koosneb kahest kilbist - ees ja taga, mis on paigaldatud võllile laagritesse, esikaitsel on kattevõll, rootorkettad on fikseeritud ülaltoodud kilpide külge, staatori ketas kinnitatakse võllile mitme teraga linkide abil mõlemal küljel, kus iga tera asub tehnoloogilises lõhes elektriliste mähiste vahel. Selle generaatori eelised on järgmised: väiksemad, võrreldes sama tüüpi võimsuse, kaalu ja mõõtmetega sama tüüpi masinatega; töökindlus; valmistamise lihtsus; kõrge efektiivsusega; generaatori kokkupaneku ja demonteerimise valmistatavus ning selle hooldatavus; võimalus teostada mis tahes mõõtmeid, kinnitades staatori südamiku statsionaarse võlli külge, millel on mõlemal küljel mitme teraga lülid.

Kasulik mudel on seotud elektrotehnikaga, nimelt elektrimasinatega, ja puudutab lõpp-tüüpi sünkroongeneraatorite konstruktsiooni täiustamist, mida saab kasutada peamiselt tuuleelektrijaamades elektrienergia tootmiseks.

Kuulus sünkroonne generaator otsatüübist valmistatud püsimagnetitega ergastusega, mis sisaldab staatorit, mis koosneb kahest osast, millel on rõngakujulised magnetahelad, mis paiknevad koaksiaalselt ja üksteisega paralleelselt ning mille vahele on paigutatud rootor.

Kasutatavas konstruktsioonis on rootor valmistatud ketta kujul, millele on mõlemale küljele kinnitatud püsimagnetid, mille tagajärjel on neil võimalik magnetiseeruda ühelt küljelt teisele, mis viib languseni püsimagnetite omadustes ja järelikult ka generaatori efektiivsuse vähenemiseni.

Väidetavale objektile kõige lähemal on püsimagnetitest ergastav otsasünkroonne elektrigeneraator, mis sisaldab kahte püsimagnetiga rootorit ja nende vahel staatorit, mille mähised on paigutatud staatori otspinna radiaalsesse soonesse.

Rullide paigutamine soontesse viib töövahe vähenemiseni, mis võib põhjustada staatori südamiku kleepumise püsimagnetitega, mille tagajärjel muutub generaator

mittetöötav. Soonte kasutamine põhjustab voolude soovimatute harmooniliste komponentide ilmnemist, tühimiku esilekutsumist ja sellest tulenevalt kahjude suurenemist ning vastavalt ka Generaatori efektiivsus... Ketasrootorid on omavahel ühendatud toitenuppudega, mis vähendab konstruktsiooni jäikust ja töökindlust.

Kavandatud lahenduse kui kasuliku mudeli tehniline tulemus on kõrvaldada staatori südamiku võimalik kleepumine püsimagnetitega, mis tagab generaatori garanteeritud töö, vähendab kadusid ja suurendab seega tõhusust. rõngakujulise staatori mähise kasutamine. Sellel mudelil on jäigem struktuur, kuna rootorid on üksteisega ühendatud, kinnitades need generaatori korpusele, mis suurendab selle töökindlust. Staatori südamik on fikseeritud statsionaarsele võllile mitme teraga linkide abil mõlemal küljel, mis viib püsimagnetitest ergastatud sünkroonse elektrigeneraatori kaalu ja mõõtmete vähenemiseni ning võimaldab valmistada piisavalt suure generaatori sisemine ja välimine läbimõõt. Kavandatav mudel võimaldab tagada generaatori kokkupaneku ja demonteerimise valmistatavuse ning selle hooldatavuse.

Kasulik mudel eeldab korpuse olemasolu, milles asuvad elektromagnetilise süsteemi vahelduvad elemendid (rootor-staator-rootor), mis on valmistatud ketaste kujul ja on paigaldatud statsionaarsele võllile. Sellisel juhul on staator viimasega jäigalt ühendatud. Rootoriketastele on kinnitatud püsimagnetid ja staatori kettale mähised, mis moodustavad selle rõngakujulise mähise koos otste väljundiga läbi võlli aksiaalse ava. Kere koosneb kahest kilbist - ees ja taga, mis on paigaldatud võllile

laagrid. Esikilbil on kattevõll. Rootorkettad on fikseeritud ülaltoodud kilpide külge ja staatori ketas on kinnitatud võllile mitme teraga linkide abil mõlemalt poolt, kus iga tera asub tehnoloogilises lõhes elektriliste mähiste vahel.

Joonisel fig 1 on kujutatud generaator pikilõikes; joonis 2 - staator (eestvaade).

Generaator koosneb staatorist 1 ja kahest rootorist 2. Staatori südamik on valmistatud ketta kujul, mis saadakse elektroterasest riba kerimisel südamikule, mille välisläbimõõt on võrdne staatori siseläbimõõduga. Südamik on fikseeritud mõlemalt poolt mitme teraga linkide 3 vahele. Iga tera asub rõngakujulise mähise mähiste 4 vahelises tehnoloogilises lõhes. Mitme teraga lülid on poltidega kokku ühendatud. Nende alused on valmistatud pukside kujul, mis on paigaldatud statsionaarsele võllile 5. Staatori võimaliku pöörlemise vältimiseks kinnitatakse lülid võtmega 6. Staatori aksiaalse liikumise vältimiseks üks mitme labaga link surutakse vastu võlli õlga ja teine ​​kinnitatakse terasest hülsiga 7, mis on kruvitud võlli külge kolme poldiga. Võllil on aksiaalne auk, mille kaudu mähise otsad klemmikarpi tuuakse.

Rootorisüdamikud on valmistatud konstruktsiooniterasest, nagu staatori südamik, ketaste kujul, mille laius võrdub püsimagneti 8 pikkusega. Püsimagnetid on ümmargused sektorid ja on südamikule liimitud. Magnetite laius võrdub staatori mähiste laiusega ja on pooluste sammu lähedal. Nende mõõtmeid piirab ainult staatori mähise mähiste vahele asetatud tera laius. Südamikud kinnitatud

uputuskruvid otsakilpide 9 ja 10. siseküljele. Süvistatud kruvide kasutamine vähendab mürataset generaatori töö ajal. Kilbid on valmistatud alumiiniumisulamist. Need on omavahel ühendatud ka süvistatud kruvide abil - ühel kilbil on spetsiaalsed süvendid, millesse pressitakse terasmutrid (ühenduse tugevdamiseks, kuna alumiinium on pehme materjal), millesse kruvid on juba sisse keeratud. Kilbid on varustatud laagritega 11, mis on püsivalt rasvaga täidetud, ja kahe varjestusega. Otsakilbil 9 on terasest võllikate 12. See täidab selles generaatoris kahte funktsiooni: a) sulgeb laagri; b) võtab ajami pöörlemise. Kattevõll kinnitatakse siseküljelt 9 poldiga otsakilbi külge.

Selle generaatori töö toimub järgmiselt: ajam edastab pöördemomendi läbi võllikaane 12 kogu kehale, mille tagajärjel pöörduvad rootorid. Selle generaatori tööpõhimõte sarnaneb tuntud sünkroongeneraatorite tööpõhimõttega: rootorite 2 pöörlemisel ristub püsimagnetite magnetväli staatori mähise pööretega, muutudes nii absoluutväärtuses kui ka suunas, ning neis muutuv elektromotoorjõud. Mähismähised on ühendatud järjestikku nii, et nende elektromotoorjõud liidetakse. Tekkinud pinge eemaldatakse mähise väljundotstest, mis lähevad klemmikarpi läbi võlli 5 teljeava.

See generaatori konstruktsioon võimaldab vältida staatori südamiku võimalikku kleepumist püsimagnetitega ja seega tagada generaatori garanteeritud töö; annab

võimalus vähendada terase pulsatsiooni ja pinna kadusid, mis on tingitud piludeta südamiku ja rõngakujulise staatori mähise kasutamisest, mille tulemusel kasutegur tõuseb. Samuti võimaldab see suurendada generaatori töökindlust tänu jäigemale konstruktsioonile (rootorite ühendamine üksteisega, kinnitades need generaatori korpusele), vähendada kaalu ja mõõtmeid sama võimsusega ning täita igas suuruses generaator, kinnitades staatori südamiku fikseeritud võlli külge, millel on mõlemal küljel mitme labaga ühendused ... Kavandatav mudel võimaldab tagada generaatori kokkupaneku ja demonteerimise valmistatavuse ning selle hooldatavuse.

Püsimagnetiga ergastav otspinnaga sünkroonne elektrigeneraator, mis sisaldab korpust, milles asuvad elektromagnetilise süsteemi vahelduvad elemendid (rootor - staator - rootor), valmistatud ketaste kujul, mis on paigaldatud statsionaarsele võllile, kus on staatori ketas viimasega jäigalt ühendatud püsimagnetid ja staatori kettal on mähised, mis moodustavad selle rõngakujulise mähise, mille otsad väljuvad läbi võlli teljeava, mida iseloomustab see, et korpus koosneb kahest kilbist - ees ja taga, paigaldatud võllile laagritesse, esikaitsel on võllikaas, rootorkettad on kinnitatud ülaltoodud kilpide külge, staatori ketas on võlli külge kinnitatud mitme teraga linkidega mõlemalt poolt, kus iga tera asub tehnoloogiline lõhe elektrirullide vahel.