Générateur synchrone avec excitation par aimants permanents. Générateurs synchrones à aimants permanents. Types et propriétés des aimants permanents
Les générateurs synchrones sans contact à aimants permanents (SGPM) ont un circuit électrique simple, ne consomment pas d'énergie pour l'excitation et ont un rendement accru, sont très fiables, moins sensibles à l'action de la réaction d'induit que les machines conventionnelles, leurs inconvénients sont associés avec de faibles propriétés réglementaires en raison du fait que quel est le flux de travail aimants permanents ne peut pas être modifié sur une large plage. Cependant, dans de nombreux cas, cette caractéristique n'est pas décisive et n'empêche pas leur large application.
La plupart des CVD actuellement utilisés ont un système d'aimants avec des aimants permanents qui tournent. Par conséquent, les systèmes magnétiques diffèrent les uns des autres principalement par la conception du rotor (inducteur). Le stator du SGPM a presque la même conception que dans les machines à courant alternatif classiques, il contient généralement un circuit magnétique cylindrique assemblé à partir de tôles d'acier électrique, sur surface intérieure lesquelles rainures sont situées pour loger l'enroulement d'induit. Contrairement aux classiques machines synchrones l'écart de travail entre le stator et le rotor dans le SGPM est choisi pour être minimal, en fonction des capacités technologiques. La conception du rotor est largement déterminée par le champ magnétique et propriétés technologiques matériau magnétique dur.
Rotor avec aimant cylindrique
Le plus simple est un rotor avec un aimant cylindrique monolithique de type annulaire (Fig. 5.9, mais). L'aimant 1 est coulé, monté sur l'arbre avec un manchon 2, par exemple en alliage d'aluminium. L'aimantation de l'aimant est réalisée dans le sens radial sur une installation d'aimantation multipolaire. La résistance mécanique des aimants étant faible, à des vitesses linéaires élevées, l'aimant est placé dans une coque (bandage) d'un matériau non magnétique.
Une variété de rotor avec un aimant cylindrique est un rotor préfabriqué à partir de segments individuels 1 à partir d'une coque en acier non magnétique 3 (Fig. 5.9, b). Les aimants segmentés radialement aimantés 1 sont enfermés dans un manchon 2 avec de l'acier magnétique et fixés de n'importe quelle manière, par exemple avec de la colle. Les générateurs avec un rotor de cette conception, lorsque l'aimant est stabilisé à l'état libre, ont la forme d'une courbe EMF proche de sinusoïdale. L'avantage des rotors avec un aimant cylindrique est la simplicité et la fabricabilité de la conception. L'inconvénient est la faible utilisation du volume de l'aimant en raison de la faible longueur de la ligne de champ moyenne du pôle h Et. Avec une augmentation du nombre de pôles, la valeur h et diminue et l'utilisation du volume de l'aimant se dégrade.
Figure 5.9 - Rotors à partir de aimant cylindrique : a - monolithique, b - préfabriqué
Rotors avec aimant en étoile
Dans SGPM d'une puissance allant jusqu'à 5 kVA, les rotors en étoile à pôles prononcés sans sabots polaires sont largement utilisés (Fig. 5.10, mais). Dans cette conception, l'aimant en étoile est le plus souvent monté sur l'arbre en versant un alliage non magnétique 2. L'aimant est également visible directement sur l'arbre. Afin de réduire l'effet démagnétisant du champ de réaction d'induit avec un courant de court-circuit de choc sur le rotor, on suppose dans certains cas un système d'amortissement 3. Ce dernier est généralement réalisé en versant le rotor avec de l'aluminium . À grande vitesse, un bandage non magnétique est pressé sur l'aimant.
Cependant, lorsque le générateur est surchargé, la réaction transversale de l'induit peut provoquer une inversion asymétrique des bords des pôles. Une telle réaimantation déforme la forme du champ dans l'espace de travail et la forme de la courbe EMF.
Une façon de réduire l'effet du champ d'induit sur le champ magnétique est l'utilisation de sabots polaires avec des aciers magnétiques doux. En faisant varier la largeur des sabots polaires (en ajustant le flux parasite des pôles), une utilisation optimale de l'aimant peut être obtenue. De plus, en modifiant la configuration des chaussures polaires, vous pouvez obtenir la forme souhaitée du champ dans l'espace de travail du générateur.
Sur la fig. 5.10, b montre la conception d'un rotor en étoile préfabriqué avec des aimants permanents prismatiques avec des chaussures polaires. Des aimants 1 aimantés radialement sont montés sur un manchon 2 en matériau magnétique doux. Au pôle des aimants sont superposés des sabots polaires 3 en acier magnétique. Pour assurer la résistance mécanique de la ba
Figure 5.10 - Rotors de type étoile : a - sans sabots polaires ; b - préfabriqué avec sabots polaires
Les shmaks sont soudés à des inserts non magnétiques 4, formant un bandage. Les espaces entre les aimants peuvent être remplis d'un alliage ou d'un composé d'aluminium.
Les inconvénients des rotors en étoile avec des sabots polaires comprennent la complexité de la conception et la diminution du remplissage du volume du rotor avec des aimants.
Rotors à pôles en forme de griffes.
Dans les générateurs avec un grand nombre pôles conception largement utilisée du rotor avec des pôles en forme de griffes. Le rotor en forme de griffe (Fig. 5.11) contient un aimant cylindrique 1, aimanté dans le sens axial, placé sur un manchon non magnétique 2. Les brides 3 et 4 avec des aciers magnétiques doux jouxtent les extrémités de l'aimant, ont en forme de griffe saillies qui forment des poteaux. Toutes les saillies de la bride gauche sont des pôles nord et les saillies de la bride droite sont des pôles sud. Les protubérances de la bride alternent autour de la circonférence du rotor, formant un système d'excitation multipolaire. La puissance du générateur peut être considérablement augmentée si le principe modulaire est appliqué en plaçant plusieurs aimants avec des pôles en forme de griffes sur l'arbre.
Les inconvénients des rotors à griffes sont : la complexité relative de la conception, la difficulté à magnétiser l'aimant dans le rotor assemblé, les flux de fuite importants, il est possible de plier les extrémités des protubérances à des vitesses élevées, la mesure du remplissage des volume du rotor avec un aimant avait une mesure.
Il existe des conceptions de rotors avec différentes combinaisons de PM: avec connexion en série et en parallèle d'aimants MRS, avec régulation de tension due au mouvement axial du rotor par rapport au stator, un système de contrôle conjoint de l'excitation de SHPM à partir de PM et un électromagnétique parallèle bobinage, etc. Pour les installations vitroélectriques gearless, la meilleure solution est d'utiliser SGPM plusieurs
Figure 5.11 - Rotor à griffes
version poteau. Il existe une expérience en Allemagne, en Ukraine et dans d'autres pays dans le développement et l'application de générateurs à basse vitesse pour les éoliennes sans engrenage avec une vitesse de rotation de 125 à 375 tr/min.
En raison de l'exigence principale d'une éolienne sans engrenage - avoir une faible vitesse de générateur - les dimensions et le poids du SHPM sont surestimés par rapport aux générateurs à grande vitesse avec approximativement la même puissance. Dans le boîtier 1 (Fig. 5.12), il y a un stator conventionnel 2 avec enroulement 3. Le rotor (inducteur) 4 avec des plaques néodyme-fer-bore 5 collées sur la surface extérieure est monté sur l'arbre 6 avec des roulements 7. Le boîtier 1 est fixé sur la base 8, plancher" est reliée au support de l'éolienne, et le rotor 4 est relié à l'arbre de l'éolienne (non représenté sur la Fig. 5.12).
Aux faibles vitesses de vent, il est nécessaire d'utiliser des générateurs à faibles vitesses de rotation pour les éoliennes. Dans ce cas, le système n'a souvent pas de boîte de vitesses et l'essieu est directement relié à l'essieu. générateur électrique. Ceci pose le problème de l'obtention d'une tension et d'une puissance électrique de sortie suffisamment élevées. L'un des moyens de le résoudre est un générateur électrique multipolaire avec un rotor d'un diamètre suffisamment grand. Dans ce cas, le rotor du générateur peut être réalisé à l'aide d'aimants permanents. Un générateur électrique avec un rotor à aimants permanents n'a pas de collecteur ni de balais, ce qui
Figure 5.12 - Schéma structurel du SGPM pour une éolienne gearless : 1- carter ; 2 - stator; 3 - bobinage; 4 - rotor; 5 - plaques d'aimants permanents avec Nd-Fe-B; 6 - arbre; 7 - roulements; 8 - base
Il permet d'augmenter considérablement sa fiabilité et sa durée de fonctionnement sans entretien ni réparation.
Un générateur électrique avec un rotor à aimant permanent peut être construit selon différents schémas, différant les uns des autres par la disposition générale des enroulements et des aimants. Des aimants à polarité alternée sont situés sur le rotor du générateur. Les enroulements avec le sens d'enroulement qui alterne sont situés sur le stator du générateur. Si le rotor et le stator sont des disques coaxiaux, alors ce type de générateur est appelé axial ou disque (Fig. 5.13).
Si le rotor et le stator sont des cylindres coaxiaux coaxiaux, alors ce type de générateur est appelé radial ou cylindrique (Fig. 5.14). Dans une génératrice radiale, le rotor peut être interne ou externe au stator.
Figure 5.13 - Schéma simplifié d'un générateur électrique avec un rotor à aimants permanents de type axial (disque)
Figure 5.14 - Schéma simplifié d'un générateur électrique avec un rotor à aimants permanents de type radial (cylindrique)
Une caractéristique importante des générateurs synchrones avec PM par rapport aux générateurs synchrones conventionnels est la difficulté à réguler la tension de sortie et à la stabiliser. Si en ordinaire machines synchrones il est possible d'ajuster en douceur le flux et la tension de travail en modifiant le courant d'excitation, puis dans les machines à aimants permanents, cela n'est pas possible, car le flux Ф se situe dans la ligne de retour spécifiée et change légèrement. Pour réguler et stabiliser la tension des générateurs synchrones à aimants permanents, des méthodes spéciales doivent être utilisées.
L'un des moyens possibles pour stabiliser la tension des générateurs synchrones est l'introduction d'éléments capacitifs dans le circuit électrique externe du générateur, qui contribuent à l'apparition d'une réaction d'induit à magnétisation longitudinale. Les caractéristiques externes du générateur avec le caractère capacitif de la charge évoluent peu et peuvent même contenir des sections croissantes. Les condensateurs qui fournissent la nature capacitive de la charge sont connectés en série directement au circuit de charge (Fig. 5.15, mais) ou via un transformateur flottant, ce qui vous permet de réduire la masse des condensateurs en augmentant leur tension de fonctionnement et en réduisant le courant (Fig. S.1S, b). Il est également possible de connecter le condensateur en parallèle au cercle du générateur (Fig. 5.15, e).
Figure 5.15 - inclusion de condensateurs stabilisateurs dans un cercle générateur synchrone avec des aimants permanents
Une bonne stabilisation de la tension de sortie du générateur avec PM peut être assurée à l'aide d'un circuit résonnant contenant la capacité C et une inductance de saturation L Le circuit est connecté en parallèle avec la charge, comme indiqué sur la fig. 5.16, mais dans une image monophasée. En raison de la saturation de l'inductance, son inductance diminue avec l'augmentation du courant et la dépendance de la tension aux bornes de l'inductance vis-à-vis du courant de l'inductance n'est pas linéaire (Fig. 5.16, b). Dans le même temps, la dépendance de la tension sur la capacité sur le courant est linéaire. Au point d'intersection des courbes et , qui correspond à la tension nominale du générateur
Figure 5.16 - stabilisation de tension, génératrice synchrone à aimants permanents utilisant un circuit résonant : a - schéma de raccordement du circuit ; b - caractéristiques courant-tension (b)
tore, une résonance de courant se produit dans le circuit, c'est-à-dire que le courant réactif n'entre pas dans le circuit de l'extérieur.
Si la tension diminue, alors, comme le montre la Fig. 4.15, b, lorsque nous avons , c'est-à-dire que le circuit prend le courant capacitif du générateur. La réaction de magnétisation longitudinale de l'armature, qui se produit dans ce cas, contribue à la croissance tu . Si , alors le circuit prend également le courant inductif du générateur. La réaction de démagnétisation longitudinale de l'armature entraîne une diminution U.
Dans certains cas, pour stabiliser la tension des générateurs, des inductances de saturation (DN) sont utilisées, qui sont magnétisées par le courant continu du système de régulation de tension. Avec une diminution de la tension, le régulateur augmente le courant magnétisant dans l'inductance, son inductance diminue en raison de la saturation du noyau, l'action de la réaction de démagnétisation longitudinale de l'armature diminue, ainsi que la chute de tension aux bornes du DN, ce qui contribue à rétablir la tension de sortie du générateur.
La régulation et la stabilisation de la tension des générateurs avec PM peuvent être réalisées efficacement à l'aide d'un convertisseur à semi-conducteur, dans chaque phase duquel se trouvent deux thyristors antiparallèles. Chaque alternance de la courbe de tension devant le convertisseur correspond à la tension directe sur l'un des thyristors. Si le système de contrôle donne des signaux pour allumer les thyristors avec un certain retard, ce qui correspond à l'angle de contrôle . Lorsque la tension derrière le convertisseur diminue, lorsque la tension aux bornes du générateur diminue, l'angle diminue de sorte que la tension aux bornes du générateur . À l'aide d'un tel convertisseur, il est possible non seulement de stabiliser, mais également de réguler la tension de sortie sur une large plage en modifiant l'angle. L'inconvénient du schéma décrit est la détérioration de la qualité de la tension avec une augmentation due à l'apparition d'harmoniques plus élevées.
Les méthodes décrites de régulation et de stabilisation de la tension associées à l'utilisation d'appareils externes lourds et encombrants par rapport au générateur. Il est possible d'assurer la réalisation de cet objectif en utilisant un enroulement magnétique CC supplémentaire (PO) dans le générateur, en modifiant le degré de saturation des fils magnétiques en acier et en modifiant ainsi la conductivité magnétique externe par rapport à l'aimant.
Générateurs synchrones
avec excitation par aimant permanent
(développé en 2012)
Le générateur proposé selon le principe de fonctionnement est un générateur synchrone avec excitation à partir d'aimants permanents. Aimants de composition NeFeB qui créent un champ magnétique avec une induction de 1,35 Tl, situé sur la circonférence du rotor à pôles alternés.
E est excité dans les enroulements du générateur. ds dont l'amplitude et la fréquence sont déterminées par la vitesse de rotation du rotor du générateur.
La conception du générateur ne contient pas de collecteur avec des contacts cassables. Le générateur n'a pas non plus d'enroulements d'excitation qui consomment du courant supplémentaire.
Avantages du générateur de la conception proposée:
1. Il possède toutes les caractéristiques positives des générateurs synchrones à aimants permanents :
1) manque de balais collecteurs de courant,
2) manque de courant d'excitation.
2. La plupart des générateurs similaires actuellement produits avec la même puissance ont des paramètres de masse et de taille 1,5 à 3 fois plus grands.
3. Vitesse de rotation nominale de l'arbre du générateur - 1600 sur./min. Elle correspond à la vitesse de rotation des moteurs diesel à basse vitesse. Par conséquent, lors du transfert de centrales électriques individuelles des moteurs à essence aux moteurs diesel à l'aide de notre générateur, le consommateur bénéficiera d'importantes économies de carburant et, par conséquent, le coût par kilowattheure diminuera.
4. Le générateur a un petit couple de démarrage (moins de 2 N×m), c'est-à-dire pour le démarrage, une puissance d'entraînement de seulement 200 Mar, et le démarrage du générateur est possible à partir du diesel lui-même au démarrage, même sans embrayage. Les moteurs du marché similaires ont une période d'accélération pour créer une réserve de puissance lors du démarrage du générateur, car au démarrage Moteur à gaz fonctionne en mode basse consommation.
5. Avec un niveau de fiabilité de 90%, la ressource du générateur est de 92 000 heures (10,5 ans de fonctionnement sans interruption). Le cycle de fonctionnement du moteur d'entraînement entre les révisions, déclaré par les fabricants (ainsi que les analogues du marché du générateur) est de 25 à 40 000 heures. C'est-à-dire que notre générateur en termes de fiabilité du temps de fonctionnement dépasse de 2 à 3 fois la fiabilité des moteurs et générateurs en série.
6. Facilité de fabrication et d'assemblage du générateur - le site d'assemblage peut être un atelier de serrurerie pour la production à la pièce et à petite échelle.
7. Adaptation facile de l'alternateur à la tension de sortie CA :
1) 36 DANS, fréquence 50 - 400 hertz
2) 115 DANS, fréquence 50 - 400 hertz(centrales électriques d'aérodrome);
3) 220 DANS, fréquence 50 - 400 hertz;
4) 380 DANS, fréquence 50 - 400 hertz.
La conception de base du générateur vous permet de régler le produit fabriqué sur différentes fréquences et différentes tensions sans modifier la conception.
8. Haute sécurité incendie. Le générateur proposé ne peut pas devenir une source d'incendie même s'il y a un court-circuit dans le circuit de charge ou dans les enroulements, qui est intégré dans la conception du système. Ceci est très important lors de l'utilisation d'un générateur pour une centrale électrique embarquée dans un espace confiné d'un navire à eau, d'un avion, ainsi que d'une construction de maisons en bois privées, etc.
9. Niveau faible bruit.
10. Maintenabilité élevée.
0,5 paramètres du générateur kW
Paramètres du générateur avec une puissance de 2,5 kW
RÉSULTATS:
Le générateur proposé peut être fabriqué pour être utilisé dans des groupes électrogènes avec une vitesse d'arbre de 1 500 à 1 600 tr/min. - dans les centrales diesel, essence et générateurs de vapeur à usage individuel ou dans les systèmes énergétiques locaux. Associé à un multiplicateur, un convertisseur d'énergie électromécanique peut également être utilisé pour générer de l'électricité dans des systèmes de générateurs à basse vitesse, tels que des parcs éoliens, des centrales houlomotrices, etc. de toute puissance. C'est-à-dire que la portée du convertisseur électromécanique rend le complexe proposé (multiplicateur-générateur) universel. Le poids, la taille et les autres paramètres électriques indiqués dans le texte confèrent à la conception proposée un net avantage concurrentiel sur le marché par rapport aux analogues.
Les principes de fabrication sous-jacents à la conception sont hautement manufacturables, ne nécessitent fondamentalement pas de parc de machines de précision et sont axés sur la production de masse. En conséquence, la conception aura un faible coût de production en série.
Le but de ce travail est d'élucider les caractéristiques énergétiques des générateurs synchrones à aimants permanents sur-unitaires, et, en particulier, l'effet du courant de charge qui crée un champ démagnétisant (réaction d'induit) sur la caractéristique de charge de ces générateurs. Deux générateurs synchrones à disque de puissance et de conception différentes ont été soumis au test. Le premier générateur est un petit générateur à disque synchrone avec un seul disque magnétique de 6 pouces de diamètre, avec six paires de pôles, et un disque d'enroulement avec douze enroulements. Ce générateur est photographié sur le banc d'essai (Photo #1) et ses tests complets sont décrits dans mon article intitulé :. Études expérimentales efficacité énergétique obtenir de l'énergie électrique à partir du champ magnétique des aimants permanents. Le deuxième générateur est un grand générateur de disque avec deux disques magnétiques de 14 pouces de diamètre, avec cinq paires de pôles, et un disque d'enroulement avec dix enroulements. Ce générateur n'a pas encore été testé de manière exhaustive, et est représenté sur la photo #3, une machine électrique indépendante, à côté du banc d'essai d'un petit générateur. La rotation de ce générateur était produite par un moteur à courant continu monté sur son corps.
Les tensions alternatives de sortie des générateurs ont été redressées, lissées par de gros condensateurs, et la mesure des courants et des tensions dans les deux générateurs a été effectuée en courant continu avec des multimètres numériques de type DT9205A.Pour un petit générateur, les mesures ont été effectuées à une norme Fréquence AC de 60 Hz, ce qui correspondait à 600 tr/min pour un petit générateur. Pour un petit générateur, des mesures ont également été faites à un multiple de 120 Hz, ce qui correspondait à 1200 tr/min. La charge dans les deux générateurs était purement résistive. Dans un petit générateur avec un seul disque magnétique, le circuit magnétique était ouvert et l'entrefer entre le rotor et le stator était d'environ 1 mm. Dans un grand générateur, avec deux disques magnétiques, le circuit magnétique était fermé et les enroulements étaient placés dans un entrefer de 12 mm.
Lors de la description des processus physiques dans les deux générateurs, c'est un axiome que le champ magnétique des aimants permanents est invariable et qu'il ne peut être ni réduit ni augmenté. Il est important d'en tenir compte lors de l'analyse de la nature des caractéristiques externes de ces générateurs. Par conséquent, en tant que variable, nous ne considérerons que le champ de démagnétisation changeant des enroulements de charge des générateurs. La caractéristique externe d'un petit générateur, à une fréquence de 60 Hz, est illustrée à la Fig. 1, qui montre également la courbe de puissance de sortie du générateur Rgen et la courbe KPI. La nature de la courbe de la caractéristique externe du générateur peut être expliquée sur la base des considérations suivantes - si l'amplitude du champ magnétique à la surface des pôles des aimants et reste inchangée, alors à mesure qu'elle s'éloigne de celle-ci surface, elle diminue, et, étant à l'extérieur du corps de l'aimant, peut changer. Aux faibles courants de charge, le champ des enroulements de charge du générateur interagit avec la partie affaiblie et dispersée du champ magnétique et le réduit considérablement. En conséquence, leur champ total est fortement réduit et la tension de sortie chute fortement le long d'une parabole, car la puissance du courant de démagnétisation est proportionnelle à son carré. Ceci est confirmé par l'image du champ magnétique de l'aimant et de l'enroulement, obtenue à l'aide de limaille de fer. Sur la photo n ° 1, seule une image de l'aimant lui-même est visible et il est clairement visible que les lignes de champ de force sont concentrées aux pôles, sous la forme de caillots de sciure de bois. Plus près du centre de l'aimant, où le champ est généralement nul, le champ est fortement affaibli, de sorte qu'il ne peut même pas déplacer la sciure. C'est ce champ affaibli qui annule la réaction d'induit du bobinage, à faible courant de 0,1A, comme on peut le voir sur la photo n°2. Avec une nouvelle augmentation du courant de charge, les champs plus forts de l'aimant, qui sont plus proches de leurs pôles, diminuent également, mais l'enroulement ne peut plus réduire le champ toujours croissant de l'aimant, et la courbe caractéristique externe du générateur progressivement se redresse et se transforme en une dépendance directe de la tension de sortie du générateur sur le courant de charge. De plus, sur cette partie linéaire de la caractéristique de charge, les contraintes sous charge diminuent moins que sur la non linéaire, et la caractéristique externe devient plus tenace. Il se rapproche de la caractéristique d'un générateur synchrone classique, mais avec une tension initiale plus faible. Dans les générateurs synchrones industriels, une chute de tension allant jusqu'à 30 % sous la charge nominale est autorisée. Voyons quel pourcentage de chute de tension un petit générateur a à 600 et 1200 tr/min. À 600 tr/min, sa tension au ralenti était de 26 volts et sous un courant de charge de 4 ampères, elle est tombée à 9 volts, c'est-à-dire qu'elle a diminué de 96,4% - il s'agit d'une chute de tension très élevée, plus de trois fois la norme. À 1200 tr/min, la tension en circuit ouvert était déjà de 53,5 volts, et sous le même courant de charge de 4 ampères, elle est tombée à 28 volts, c'est-à-dire qu'elle a diminué de 47,2% - c'est déjà plus proche des 30% autorisés. Cependant, considérons les changements numériques de la rigidité des caractéristiques externes de ce générateur dans une large gamme de charges. La rigidité de la caractéristique de charge du générateur est déterminée par le taux de chute de la tension de sortie sous charge, nous la calculons donc à partir de la tension en circuit ouvert du générateur. Une chute brutale et non linéaire de cette tension est observée jusqu'à environ un courant d'un ampère, et est plus prononcée jusqu'à un courant de 0,5 ampère. Ainsi, avec un courant de charge de 0,1 Ampère, la tension est de 23 Volts et chute, par rapport à la tension en circuit ouvert de 25 Volts, de 2 Volts, c'est-à-dire que le taux de chute de tension est de 20 V/A. Avec un courant de charge de 1,0 Ampère, la tension est déjà égale à 18 Volts et chute de 7 Volts par rapport à la tension en circuit ouvert, c'est-à-dire que le taux de chute de tension est déjà de 7 V / A, c'est-à-dire qu'il a diminué de 2,8 fois. Une telle augmentation de la rigidité de la caractéristique externe se poursuit par une nouvelle augmentation de la charge du générateur. Ainsi, avec un courant de charge de 1,7 Ampères, la tension passe de 18 Volts à 15,5 Volts, c'est-à-dire que le taux de chute de tension est déjà de 3,57 V / A, et avec un courant de charge de 4 Ampères, la tension passe de 15,5 Volts à 9 Volt, c'est-à-dire que le taux de chute de tension diminue à 2,8 V/A. Un tel processus s'accompagne d'une augmentation constante de la puissance de sortie du générateur (Fig. 1), avec une augmentation simultanée de la rigidité de ses caractéristiques externes. L'augmentation de la puissance de sortie, à ces 600 tr/min, fournit également un rendement de générateur assez élevé de 3,8 unités. Des processus similaires se produisent à double vitesse synchrone du générateur (Fig.2), également une forte diminution en quadrature de la tension de sortie à faibles courants de charge, avec une augmentation supplémentaire de la rigidité de ses caractéristiques externes avec une charge croissante, les différences ne sont que dans valeurs numériques. Prenons seulement deux cas extrêmes de charge de générateur - courants minimum et maximum. Ainsi, avec un courant de charge minimum de 0,08 A, la tension est de 49,4 V et chute de 4,1 V par rapport à une tension de 53,5 V. Autrement dit, le taux de chute de tension est de 51,25 V / A, et plus du double de cette vitesse à 600 tr/min. Avec un courant de charge maximal de 3,83 A, la tension est déjà égale à 28,4 V et chute, par rapport à 42 V à un courant de 1,0 A, de 13,6 V. Autrement dit, le taux de chute de tension était de 4,8 V / A, et 1,7 fois cette vitesse à 600 tr/min. On peut en conclure qu'une augmentation de la vitesse de rotation du générateur réduit significativement la rigidité de ses caractéristiques externes dans sa section initiale, mais ne la réduit pas significativement dans la section linéaire de sa caractéristique de charge. Il est caractéristique que dans ce cas, avec une pleine charge du générateur de 4 ampères, le pourcentage de chute de tension soit inférieur à 600 tr/min. En effet, la puissance de sortie du générateur est proportionnelle au carré de la tension générée, c'est-à-dire la vitesse du rotor, et la puissance du courant de démagnétisation est proportionnelle au carré du courant de charge. Par conséquent, à la pleine charge nominale du générateur, la puissance de démagnétisation, par rapport à la sortie, est inférieure et le pourcentage de chute de tension est réduit. La principale caractéristique positive d'une vitesse de rotation plus élevée d'un petit générateur est une augmentation significative de son efficacité. À 1 200 tr/min, le rendement du générateur est passé de 3,8 unités à 600 tr/min à 5,08 unités.
Le grand générateur a une conception conceptuellement différente, basée sur l'application de la deuxième loi de Kirchhoff dans les circuits magnétiques. Cette loi stipule que s'il y a deux ou plusieurs sources de MMF dans le circuit magnétique (sous forme d'aimants permanents), alors dans le circuit magnétique ces MMF sont sommées algébriquement. Par conséquent, si nous prenons deux aimants identiques et connectons l'un de leurs pôles opposés à un circuit magnétique, un double MMF se produit dans l'entrefer des deux autres pôles opposés. Ce principe est mis dans la conception d'un grand générateur. Des enroulements de même forme plate que dans un petit générateur sont placés dans cet entrefer formé avec un double MMF. Comment cela a affecté les caractéristiques externes du générateur a été montré par ses tests. Ce générateur a été testé à une fréquence standard de 50 Hz, ce qui, comme dans un petit générateur, correspond à 600 tr/min. Une tentative a été faite pour comparer les caractéristiques externes de ces générateurs aux mêmes tensions de leur ralenti. Pour ce faire, la vitesse de rotation du grand générateur a été réduite à 108 tr/min, et sa tension de sortie a été réduite à 50 volts, tension proche de la tension en circuit ouvert du petit générateur à une vitesse de rotation de 1200 tr/min. La caractéristique externe d'un grand générateur ainsi obtenu est représentée sur la même figure n° 2, qui montre également la caractéristique externe d'un petit générateur. La comparaison de ces caractéristiques montre qu'à une tension de sortie aussi faible pour un grand générateur, sa caractéristique externe est très douce, même en comparaison avec la caractéristique externe pas si dure d'un petit générateur. Étant donné que les deux générateurs sur-unités sont capables d'auto-rotation, il était nécessaire de déterminer ce qui était requis pour cela dans leurs caractéristiques énergétiques. Par conséquent, une étude expérimentale de la puissance consommée par le moteur d'entraînement a également été réalisée, sans consommer l'énergie gratuite d'un gros générateur, c'est-à-dire la mesure des pertes à vide du générateur. Ces études ont été réalisées pour deux rapports de démultiplication différents du réducteur entre l'arbre du moteur et l'arbre du générateur, dans le but de leur influence sur la consommation d'énergie au ralenti du générateur. Toutes ces mesures ont été effectuées dans la plage de 100 à 1000 rpm. La tension d'alimentation du moteur d'entraînement, le courant consommé par celui-ci, ont été mesurés et la puissance à vide du générateur a été calculée, avec les rapports de démultiplication de la boîte de vitesses égaux à 3,33 et 4,0. La figure n° 3 montre des graphiques d'évolution de ces quantités. La tension d'alimentation du moteur d'entraînement augmentait de manière linéaire avec l'augmentation de la vitesse aux deux rapports de vitesse, et la consommation de courant présentait une légère non-linéarité en raison de la dépendance quadratique de la composante électrique de la puissance sur le courant. La composante mécanique de la puissance consommée, comme on le sait, dépend linéairement de la vitesse de rotation. Il a été constaté que l'augmentation du rapport de démultiplication de la boîte de vitesses réduit la consommation de courant sur toute la plage de régime, et notamment à haut régime. Et cela affecte naturellement la consommation d'énergie - cette puissance diminue proportionnellement à l'augmentation du rapport de démultiplication de la boîte de vitesses, et dans ce cas d'environ 20%. La caractéristique externe d'un grand générateur n'a été prise qu'avec un rapport de transmission de quatre, mais à deux vitesses - 600 (fréquence 50 Hz) et 720 (fréquence 60 Hz). Ces caractéristiques de charge sont illustrées à la Fig.4. Ces caractéristiques, contrairement à celles d'un petit générateur, sont linéaires, avec très peu de chute de tension en charge. Ainsi, à 600 tr/min, la tension de circuit ouvert de 188 V sous un courant de charge de 0,63 A a chuté de 1,0 V. À 720 tr/min, la tension de circuit ouvert de 226 V sous un courant de charge de 0,76 A a également chuté de 1,0 C. Avec un augmentation supplémentaire de la charge du générateur, ce modèle a persisté, et nous pouvons supposer que le taux de chute de tension est d'environ 1 V par ampère. Si nous calculons le pourcentage de chute de tension, il était de 0,5 % pour 600 tours et de 0,4 % pour 720 tours. Cette chute de tension est due uniquement à la chute de tension aux bornes de la résistance active du circuit d'enroulement du générateur - l'enroulement lui-même, le redresseur et les fils de connexion, et elle est d'environ 1,5 ohms. L'effet démagnétisant de l'enroulement du générateur sous charge ne s'est pas manifesté, ou s'est manifesté très faiblement à des courants de charge élevés. Cela s'explique par le fait que le champ magnétique doublé, dans un entrefer aussi étroit, où se trouve l'enroulement du générateur, ne peut pas surmonter la réaction d'induit, et une tension est générée dans ce champ magnétique doublé des aimants. Maison trait distinctif Les caractéristiques externes d'un grand générateur sont que même à de faibles courants de charge, ils sont linéaires, il n'y a pas de fortes chutes de tension, comme dans un petit générateur, et cela est dû au fait que la réaction d'induit existante ne peut pas se manifester, ne peut pas surmonter le domaine des aimants permanents. Par conséquent, les recommandations suivantes peuvent être faites pour les concepteurs de générateurs CE à aimants permanents :
1. N'utilisez jamais de circuits magnétiques ouverts, cela entraînerait une forte dissipation et une sous-utilisation du champ magnétique.
2. Le champ parasite est facilement surmonté par la réaction d'induit, ce qui entraîne un net adoucissement des caractéristiques externes du générateur et l'impossibilité de retirer la puissance nominale du générateur.
3. Vous pouvez doubler la puissance du générateur, tout en augmentant la rigidité de la caractéristique externe, en utilisant deux aimants dans son circuit magnétique, et en créant un champ avec deux fois la MMF.
4. Les bobines à noyaux ferromagnétiques ne peuvent pas être placées dans ce champ avec une double MMF, car cela conduit à une connexion magnétique de deux aimants, et à la disparition de l'effet de doublement de la MMF.
5. Dans l'entraînement électrique du générateur, utilisez un tel rapport de démultiplication de la boîte de vitesses qui vous permettra le plus efficacement de réduire les pertes à l'entrée du générateur au ralenti.
6. Recommandez la conception du disque générateur, c'est le plus conception simple disponible à faire à la maison.
7. La conception du disque permet l'utilisation d'un corps et d'un arbre avec des roulements d'un moteur électrique conventionnel.
Et enfin, je vous souhaite de la persévérance et de la patience dans la création
générateur réel.
L'invention concerne le domaine de l'électrotechnique et de l'électrotechnique, en particulier les génératrices synchrones à excitation par aimants permanents. Le résultat technique est l'expansion des paramètres de fonctionnement du générateur synchrone en offrant la possibilité de réguler à la fois sa puissance active et la tension alternative de sortie, ainsi que la possibilité de l'utiliser comme source de courant de soudage lors du soudage à l'arc électrique dans divers modes. Le générateur synchrone à excitation par des aimants permanents contient un ensemble de paliers de stator avec paliers de support (1, 2, 3, 4), sur lequel est monté un groupe de circuits magnétiques annulaires (5) avec des protubérances polaires le long de la périphérie, équipés de bobines électriques (6) posés dessus avec des enroulements d'induit polyphasés (7) et (8) du stator, montés sur l'arbre support (9) avec possibilité de rotation dans des paliers supports (1, 2, 3, 4) autour du ensemble de palier de stator, un groupe de rotors annulaires (10) avec des rotors annulaires montés sur les parois latérales intérieures des inserts magnétiques (11) avec des pôles magnétiques alternant dans la direction circonférentielle à partir de paires p, recouvrant les rebords polaires avec des bobines électriques (6) de les enroulements d'induit (7, 8) du circuit magnétique annulaire du stator. L'ensemble palier du stator est réalisé à partir d'un ensemble de modules identiques. Les modules de l'unité de palier du stator sont installés avec la possibilité de leur rotation les uns par rapport aux autres autour de l'axe, un pin avec un arbre de support (9), et sont équipés d'un entraînement cinématiquement connecté pour leur rotation angulaire les uns par rapport aux autres , et les phases des enroulements d'ancrage des modules mentionnés du même nom sont interconnectées, formant une phase commune de l'enroulement d'induit du stator. 5 z.p. f-ly, 3 malades.
Dessins au brevet RF 2273942
L'invention concerne le domaine de l'électrotechnique, en particulier les génératrices synchrones à excitation par aimants permanents, et peut être utilisée dans des sources d'énergie autonomes sur des voitures, des bateaux, ainsi que dans des alimentations autonomes pour consommateurs à courant alternatif de type industriel standard fréquence et augmentation de fréquence et dans les centrales électriques autonomes comme source de courant de soudage pour le soudage à l'arc électrique sur le terrain.
Génératrice synchrone connue à excitation par des aimants permanents, contenant un ensemble porte-stator avec paliers de support, sur lequel est monté un circuit magnétique annulaire avec des protubérances polaires le long de la périphérie, équipé de bobines électriques placées dessus avec un enroulement stator induit, et également monté sur un arbre de support avec possibilité de rotation dans les paliers de support mentionnés, un rotor avec des aimants d'excitation permanents (voir, par exemple, A.I. Voldek, " Voiture électrique", Ed. Energy, succursale de Leningrad, 1974, p. 794).
Les inconvénients du générateur synchrone connu sont une consommation de métal importante et des dimensions importantes dues à une consommation de métal importante et aux dimensions de la forme cylindrique massive du rotor, réalisé avec des aimants d'excitation permanents en alliages magnétiques durs (tels que alni, alnico, magnico, etc. .).
On connaît également une génératrice synchrone à excitation par aimants permanents, contenant un ensemble palier stator avec paliers de support, sur lequel est monté un circuit magnétique annulaire avec des protubérances polaires le long de la périphérie, équipé de bobines électriques placées dessus avec un enroulement stator induit, un rotor annulaire monté pour tourner autour du circuit magnétique du stator annulaire avec un insert magnétique annulaire monté sur la paroi latérale intérieure avec des pôles magnétiques alternant dans la direction circonférentielle, recouvrant les rebords des pôles avec des bobines électriques de l'enroulement d'induit du circuit magnétique du stator annulaire spécifié ( voir par exemple le brevet RF n° 2141716, classe N 02 K 21/12 de la demande n° 4831043/09 du 2 mars 1988).
Un inconvénient du générateur synchrone connu avec excitation par des aimants permanents est les paramètres de fonctionnement étroits dus au manque de capacité à contrôler la puissance active du générateur synchrone, car dans la conception de ce générateur à inductance synchrone, il n'y a aucune possibilité de changer rapidement la valeur du flux magnétique total créé par les aimants permanents individuels de l'insert magnétique annulaire spécifié.
L'analogue le plus proche (prototype) est un générateur synchrone à excitation par des aimants permanents, contenant un ensemble de support de stator avec des paliers de support, sur lequel un circuit magnétique annulaire est monté avec des protubérances polaires le long de la périphérie, équipé de bobines électriques placées dessus avec un multi -bobinage stator induit à phases, monté sur un arbre support avec possibilité de rotation dans les paliers support mentionnés autour du circuit magnétique stator annulaire RF n° 2069441, classe H 02 K 21/22 selon demande n° 4894702/07 du 06 /01/1990).
L'inconvénient du générateur synchrone connu avec excitation à partir d'aimants permanents est également des paramètres de fonctionnement étroits, en raison à la fois de l'incapacité de contrôler la puissance active du générateur d'inductance synchrone et de l'incapacité de contrôler l'amplitude de la tension alternative de sortie, ce qui le rend difficile de l'utiliser comme source de courant de soudage dans le soudage à l'arc (dans la conception du générateur synchrone bien connu, il n'y a aucune possibilité de changer rapidement l'amplitude du flux magnétique total des aimants permanents individuels, formant un insert magnétique annulaire entre eux-mêmes).
Le but de la présente invention est d'étendre les paramètres de fonctionnement d'un générateur synchrone en offrant la possibilité de réguler à la fois sa puissance active et la possibilité de réguler la tension alternative, ainsi que la possibilité de l'utiliser comme source de courant de soudage. lors du soudage à l'arc électrique dans différents modes.
Ce but est atteint par le fait qu'une génératrice synchrone à excitation par aimants permanents, contenant un ensemble palier stator avec paliers de support, sur lequel est monté un circuit magnétique annulaire avec des protubérances polaires le long de la périphérie, équipé de bobines électriques placées dessus avec un enroulement d'induit polyphasé du stator, monté sur un arbre de support avec possibilité de rotation dans les paliers de support mentionnés autour du circuit magnétique annulaire du stator un rotor annulaire avec un insert magnétique annulaire monté sur la paroi latérale intérieure avec des pôles magnétiques alternant dans le direction circonférentielle à partir de paires p, recouvrant les rebords polaires avec des bobines électriques de l'enroulement d'induit du circuit magnétique annulaire spécifié du stator, dans lequel l'ensemble de palier, le stator est constitué d'un groupe de modules identiques avec le circuit magnétique annulaire spécifié et un annulaire rotor, monté sur un arbre support avec possibilité de rotation l'un par rapport à l'autre autour d'un axe coaxial à l'arbre support, et ils sont reliés par un entraînement lié cinématiquement à eux pour les faire tourner l'un par rapport à l'autre, et les mêmes phases des enroulements d'induit dans les modules de l'unité de palier de stator sont connectées les unes aux autres, formant les phases communes de l'enroulement d'induit du stator.
Une différence supplémentaire du générateur synchrone proposé avec excitation par des aimants permanents est que les mêmes pôles magnétiques des inserts magnétiques annulaires des rotors annulaires dans les modules adjacents de l'ensemble de support de stator sont situés de manière congruente les uns par rapport aux autres dans les mêmes plans radiaux, et les les extrémités des phases de l'enroulement d'induit dans un module de l'ensemble de support de stator sont connectées aux débuts des phases d'enroulement d'induit du même nom dans un autre module adjacent de l'unité de support de stator, formant en liaison les unes avec les autres les phases communes du stator enroulement d'induit.
De plus, chacun des modules de l'ensemble de palier de stator comprend un manchon annulaire avec une bride de poussée extérieure et une coupelle avec un trou central à l'extrémité, et le rotor annulaire dans chacun des modules de l'ensemble de palier de stator comprend une coque annulaire avec une bride de poussée interne, dans laquelle ledit insert magnétique annulaire correspondant est installé. , dans lequel lesdites douilles annulaires des modules de l'unité de palier de stator sont reliées par leur paroi latérale cylindrique intérieure à l'un des paliers de support mentionnés, dont l'autre sont reliées aux parois des trous centraux dans les extrémités des coupelles respectives indiquées, les coquilles annulaires du rotor annulaire sont reliées rigidement à l'arbre de support au moyen d'unités de fixation, et le circuit magnétique annulaire dans le module correspondant du stator l'ensemble de roulement est monté sur la douille annulaire spécifiée, fixée rigidement avec sa bride de poussée extérieure à la paroi cylindrique latérale de la coupelle et formant, avec cette dernière, une cavité annulaire dans laquelle l'aiguille est placée le circuit magnétique annulaire correspondant avec des bobines électriques de l'enroulement d'induit de stator correspondant. Une différence supplémentaire de la génératrice synchrone proposée avec excitation par des aimants permanents est que chacune des unités de fixation reliant la coque annulaire du rotor annulaire à l'arbre de support comprend un moyeu monté sur l'arbre de support avec une bride rigidement fixée à la bride de poussée interne de la coque annulaire correspondante.
Une différence supplémentaire du générateur synchrone proposé avec excitation par des aimants permanents est que l'entraînement pour la rotation angulaire des modules de l'ensemble de support de stator les uns par rapport aux autres est monté au moyen d'un ensemble de support sur les modules de l'ensemble de support de stator.
De plus, l'entraînement pour la rotation angulaire l'un par rapport à l'autre des modules de l'ensemble de roulement du stator est réalisé sous la forme d'un mécanisme à vis avec une vis mère et un écrou, et l'ensemble de support de l'entraînement pour la rotation angulaire des sections de l'ensemble porte-stator comprend une patte de support fixée sur l'une des coupelles mentionnées, et une barre de support sur l'autre coupelle. , tandis que la vis mère est reliée de manière pivotante par une charnière à deux étages à une extrémité passant par un axe parallèle à l'axe de l'arbre de support mentionné, avec la barre de support spécifiée, réalisée avec une fente de guidage située le long de l'arc de cercle, et l'écrou du mécanisme à vis est relié de manière pivotante à une extrémité avec ladite patte, est réalisé à l'autre extrémité avec une tige passé à travers une fente de guidage dans la barre de support et équipé d'un élément de verrouillage.
L'essentiel de l'invention est illustré par des dessins.
La figure 1 montre une vue générale du générateur synchrone proposé avec excitation à partir d'aimants permanents en coupe longitudinale ;
Figure 2 - vue A sur la figure 1 ;
La figure 3 représente schématiquement le circuit d'excitation magnétique d'une génératrice synchrone dans le mode de réalisation avec circuits électriques triphasés des enroulements d'induit du stator en position initiale initiale (sans déplacement angulaire des phases correspondantes du même nom dans les modules du porte-stator unité) pour le nombre de paires de pôles statoriques p=8 ;
Figure 4 - la même, avec les phases des circuits électriques triphasés des enroulements d'ancrage du stator, déployées les unes par rapport aux autres en position angulaire sous un angle égal à 360/2p degrés ;
La figure 5 montre l'option circuit électrique connexions des enroulements d'induit du stator du générateur synchrone avec la connexion des phases du générateur avec une étoile et la connexion en série des mêmes phases dans les phases communes formées par elles;
La figure 6 montre une autre version du circuit électrique pour connecter les enroulements d'induit du stator d'un générateur synchrone avec la connexion des phases du générateur en triangle et la connexion en série des mêmes phases dans les phases communes formées par elles;
La figure 7 montre un diagramme vectoriel schématique de la variation de l'amplitude des tensions de phase d'un générateur synchrone avec un tour angulaire des phases correspondantes du même nom des enroulements d'induit du stator (respectivement, les modules de l'unité de support de stator) à l'angle approprié et le moment où ces phases sont connectées selon le schéma "en étoile" ;
Figure 8 - identique, lors de la connexion des phases des enroulements d'ancrage du stator selon le schéma "triangle";
La figure 9 montre un schéma avec un graphique de la dépendance de la tension linéaire de sortie d'un générateur synchrone sur l'angle de rotation géométrique des mêmes phases des enroulements d'induit du stator avec la réduction de l'angle de rotation électrique correspondant de la tension vecteur dans la phase pour connecter les phases selon le schéma "en étoile" ;
La figure 10 montre un schéma avec un graphique de la dépendance de la tension linéaire de sortie d'un générateur synchrone sur l'angle de rotation géométrique des mêmes phases des enroulements d'induit du stator avec la réduction de l'angle de rotation électrique correspondant de la tension vecteur dans la phase pour connecter les phases selon le schéma "triangle".
La génératrice synchrone à excitation par aimants permanents contient un ensemble palier stator avec paliers supports 1, 2, 3, 4, sur lequel est monté un groupe de noyaux magnétiques annulaires identiques 5 (par exemple, sous forme de disques monolithiques en composite de poudre matériau magnétiquement doux) avec des protubérances polaires le long de la périphérie, équipées de placées dessus par des bobines électriques 6 avec multiphasé (par exemple, triphasé, et en cas général m-phase) enroulements d'induit 7, 8 du stator, montés sur l'arbre de support 9 avec possibilité de rotation dans les paliers de support mentionnés 1, 2, 3, 4 autour de l'ensemble palier du stator, un groupe de rotors annulaires identiques 10, avec des inserts magnétiques annulaires 11 montés sur les parois latérales intérieures (par exemple, sous la forme d'anneaux magnétiques monolithiques en matériau magnétoanisotrope en poudre) avec des pôles magnétiques alternant dans le sens circonférentiel à partir de p-paires (dans cette version du générateur, le nombre de paires p de pôles magnétiques est de 8), recouvrant les protubérances polaires avec des bobinages électriques 6 des enroulements d'induit 7, 8 de ces circuits magnétiques annulaires 5 du stator. L'ensemble de roulement du stator est constitué d'un groupe de modules identiques, dont chacun comprend une douille annulaire 12 avec une bride de poussée extérieure 13 et une coupelle 14 avec un trou central "a" dans l'extrémité 15 et avec une paroi cylindrique latérale 16. Chacun des rotors annulaires 10 comporte une virole annulaire 17 à collerette de poussée interne 18. Les douilles annulaires 12 des modules de l'ensemble palier stator sont associées par leur paroi latérale cylindrique interne à l'un des paliers supports mentionnés (avec paliers supports 1, 3), dont les autres (paliers de support 2, 4) sont associés aux parois des trous centraux "a" aux extrémités 15 des verres correspondants spécifiés 14. Les coquilles annulaires 17 des rotors annulaires 10 sont rigidement relié à l'arbre de support 9 au moyen de fixations, et chacun des circuits magnétiques annulaires 5 dans le module correspondant de l'ensemble de palier de stator est monté sur le manchon annulaire spécifié 12, fixé rigidement avec sa bride de poussée extérieure 13 à paroi cylindrique latérale 16 coupe 14 et génératrice ème, avec ce dernier, une cavité annulaire "b", dans laquelle le circuit magnétique annulaire correspondant indiqué 5 avec des bobines électriques 6 de l'enroulement d'induit correspondant (enroulements d'induit 7, 8) du stator est placé. Les modules de l'ensemble palier du stator (coussinets annulaires 12 avec coupelles 14 qui forment ces modules) sont installés avec la possibilité de leur rotation relative les uns par rapport aux autres autour d'un axe coaxial à l'arbre de support 9, et sont équipés d'une liaison cinématique entraînement en rotation angulaire de ceux-ci l'un par rapport à l'autre, montés au moyen d'un ensemble support sur les modules de l'ensemble palier stator. Chacune des attaches reliant la virole annulaire 17 du rotor annulaire 10 correspondant à l'arbre de support 9 comprend un moyeu 19 monté sur l'arbre de support 9 avec une bride 20 solidaire de la bride de poussée interne 18 de la virole annulaire 17 correspondante. L'entraînement pour la rotation angulaire des modules de l'ensemble palier stator les uns par rapport aux autres dans le mode de réalisation particulier présenté est réalisé sous la forme d'un mécanisme à vis avec une vis mère 21 et un écrou 22, et l'ensemble de support de l'entraînement pour le tour angulaire des tronçons de l'ensemble palier stator comprend une patte d'appui 23 fixée sur l'une des coupelles 14 précitées, et sur l'autre glace 14, une barre d'appui 24. La vis mère 21 est reliée en pivotement par une charnière à deux degrés (une charnière à deux degrés de liberté) à une extrémité "in" à travers un axe 25 parallèle à l'axe O-O1 de l'arbre de support mentionné 9, avec la barre de support spécifiée 24, réalisée avec située le long de l'arc de cercle avec une fente de guidage "g", et l'écrou 22 du mécanisme à vis est relié de manière pivotante à une extrémité avec la patte de support mentionnée 23, est réalisé à l'autre extrémité avec une tige 26 passée à travers la fente de guidage "g" dans la barre de support 24, et est équipé d'un élément de blocage 27 (contre-écrou). A l'extrémité de l'écrou 22, relié de manière pivotante à la patte de support 23, se trouve un élément de blocage supplémentaire 28 (écrou de blocage supplémentaire). L'arbre support 9 est équipé de ventilateurs 29 et 30 pour refroidir les enroulements d'induit 7, 8 du stator, dont l'un (29) est situé à une extrémité de l'arbre support 9, et l'autre (30) est placé entre les sections de l'ensemble palier stator et montées sur l'arbre de support 9. les coussinets 12 des sections de l'ensemble palier stator sont réalisés avec des trous de ventilation "d" sur les brides de poussée extérieures 13 pour faire passer le flux d'air dans les cavités annulaires correspondantes "b " formé par les douilles annulaires 12 et les coupelles 14, et refroidissant ainsi les enroulements d'ancrage 7 et 8, placés dans des bobines électriques 6 sur les protubérances polaires des noyaux magnétiques annulaires 5. A l'extrémité de l'arbre de support 9, sur lequel le ventilateur 29 se trouve, une poulie à courroie trapézoïdale 31 est montée pour entraîner les rotors annulaires 10 de la génératrice synchrone. Le ventilateur 29 est fixé directement sur la poulie à courroie trapézoïdale 31. A l'autre extrémité de la vis mère 21 du mécanisme à vis, une poignée 32 est installée pour commander manuellement le mécanisme à vis de l'entraînement pour la rotation angulaire des modules de l'ensemble de palier de stator les uns par rapport aux autres. Les phases du même nom (A1, B1, C1 et A2, B2, C2) des enroulements d'induit dans les circuits magnétiques en anneau 5 modules de l'unité de support de stator sont interconnectées, formant des phases communes du générateur (connexion des mêmes phases en général, à la fois en série et en parallèle, ainsi que composé ). Les pôles magnétiques du même nom ("nord" et, par conséquent, "sud") des inserts magnétiques annulaires 11 des rotors annulaires 10 dans les modules adjacents de l'ensemble de palier de stator sont situés de manière congruente les uns par rapport aux autres dans les mêmes plans radiaux. Dans le mode de réalisation présenté, les extrémités des phases (A1, B1, C1) de l'enroulement d'induit (enroulement 7) dans le circuit magnétique annulaire 5 d'un module de l'unité de palier du stator sont connectées aux débuts des mêmes phases (A2 , B2, C2) de l'enroulement d'induit (enroulement 8) dans un autre module adjacent portant le noeud du stator, formant en série entre eux les phases communes de l'enroulement d'induit du stator.
Le générateur synchrone avec excitation par des aimants permanents fonctionne comme suit.
De l'entraînement (par exemple, d'un moteur à combustion interne, principalement diesel, non représenté sur le dessin) à travers la poulie 31 de la transmission à courroie trapézoïdale, le mouvement de rotation est transmis à l'arbre de support 9 avec des rotors annulaires 10. Lorsque le les rotors annulaires 10 (coquilles annulaires 17) tournent avec des inserts magnétiques annulaires 11 (par exemple, des anneaux magnétiques monolithiques en matériau magnétoanisotrope en poudre) créent des flux magnétiques rotatifs pénétrant dans l'espace annulaire d'air entre les inserts magnétiques annulaires 11 et les noyaux magnétiques annulaires 5 (pour exemple, des disques monolithiques en matériau composite pulvérulent magnétiquement doux) des modules de l'ensemble palier stator, ainsi que pénétrant dans les protubérances polaires radiales (classiquement non représentées sur le dessin) des noyaux magnétiques annulaires 5. Lors de la rotation de l'anneau rotors 10, le passage alterné des pôles magnétiques alternatifs "nord" et "sud" des inserts magnétiques annulaires 11 s'effectue également au-dessus des protubérances polaires radiales des rotors annulaires magnétiques 5 des modules de l'ensemble porte-stator, provoquant des pulsations du flux magnétique tournant tant en amplitude qu'en direction dans les protubérances polaires radiales desdits circuits magnétiques annulaires 5. Dans ce cas, des forces électromotrices alternatives (EMF) sont induites dans les enroulements d'induit 7 et 8 du stator avec un déphasage mutuel dans chacun des enroulements d'ancrage à m phases 7 et 8 à un angle égal à 360/m degrés électriques, et pour les enroulements d'ancrage triphasés présentés 7 et 8 en leurs phases (A1, B1, C1 et A2, B2, C2) les forces électromotrices alternatives sinusoïdales sont des forces induites (EMF) avec un déphasage entre elles d'un angle de 120 degrés et avec une fréquence égale au produit du nombre de paires (p) des pôles magnétiques dans l'insert magnétique annulaire 11 par la vitesse de rotation des rotors annulaires 10 (pour le nombre de paires de pôles magnétiques p = 8, la FEM variable est induite majoritairement en fréquence augmentée, par exemple avec une fréquence de 400 Hz ). Courant alternatif (par exemple, triphasé ou, en général, m-phase) circulant dans un enroulement d'induit de stator commun formé par la connexion ci-dessus entre les mêmes phases (A1, B1, C1 et A2, B2, C2) des enroulements d'induit 7 et 8 dans les circuits magnétiques annulaires adjacents 5, est alimenté aux connecteurs d'alimentation électrique de sortie (non représentés sur le dessin) pour connecter des récepteurs d'énergie électrique CA (par exemple, pour connecter des moteurs électriques, des outils électriques, des pompes électriques, des appareils de chauffage, comme ainsi que pour connecter des équipements de soudage électrique, etc. ). Dans le mode de réalisation présenté du générateur synchrone, la tension de phase de sortie (Uf) dans l'enroulement d'induit commun du stator (formée par la connexion susmentionnée correspondante des mêmes phases des enroulements d'induit 7 et 8 dans les circuits magnétiques en anneau 5 ) dans la position initiale initiale des modules de l'ensemble palier stator (sans déplacement angulaire de chacun par rapport à l'autre de ces modules de l'ensemble porte-stator et, par conséquent, sans déplacement angulaire l'un par rapport à l'autre des noyaux magnétiques annulaires 5 avec des protubérances polaires le long de la périphérie) est égale à la somme en valeur absolue des tensions de phase individuelles (Uf1 et Uf2) dans les enroulements d'induit 7 et 8 des noyaux magnétiques annulaires des modules de l'ensemble de support de stator (dans le cas général , la tension de phase de sortie totale Uf du générateur est égale à la somme géométrique des vecteurs de tension dans les phases individuelles du même nom A1, B1, C1 et A2, B2, C2 des enroulements d'induit 7 et 8, voir Fig. 7 et 8 avec diagrammes de tension). S'il est nécessaire de modifier (réduire) l'amplitude de la tension de phase de sortie Uph (et, par conséquent, la tension linéaire de sortie U l) du générateur synchrone présenté pour alimenter certains récepteurs d'électricité à tension réduite (par exemple, pour l'arc AC soudage dans certains modes), une rotation angulaire des modules individuels du nœud porteur est effectuée stator les uns par rapport aux autres selon un certain angle (donné ou calibré). Dans ce cas, l'élément de blocage 27 de l'écrou 22 du mécanisme à vis de l'entraînement pour la rotation angulaire des modules de l'ensemble palier stator est déverrouillé et la vis mère 21 du mécanisme à vis est tournée au moyen de la poignée 32 , à la suite de quoi le déplacement angulaire de l'écrou 22 en arc de cercle dans la fente "g" de la barre support 24 et le virage d'un angle donné d'un des modules de l'ensemble porte-stator par rapport à un autre module de cet ensemble porte-stator autour de l'axe O-O1 de l'arbre support 9 l'autre module de l'ensemble palier stator avec la barre support 24, présentant une fente "g", est en position fixe, c'est à dire fixé sur n'importe quel socle , non représenté classiquement au dessin présenté). Avec une rotation angulaire des modules de l'ensemble de roulement du stator (coussinets annulaires 12 avec coupelles 14) les uns par rapport aux autres autour de l'axe O-O1 de l'arbre de support 9, les noyaux magnétiques annulaires 5 avec des protubérances polaires le long de la périphérie sont également mis en rotation l'une par rapport à l'autre selon un angle donné, de sorte que le virage s'effectue également selon un angle donné l'une par rapport à l'autre autour de l'axe O-O1 de l'arbre de support 9 des protubérances polaires elles-mêmes (classiquement non représentées sur la dessin) avec des bobines électriques 6 des enroulements d'induit multiphasés (dans ce cas triphasés) 7 et 8 du stator dans des circuits magnétiques en anneau. Lorsque les saillies polaires des circuits magnétiques annulaires 5 sont tournées les unes par rapport aux autres à un angle donné dans les 360/2p degrés, une rotation proportionnelle des vecteurs de tension de phase se produit dans l'enroulement d'induit du module mobile de l'unité de support de stator (en ce cas, les vecteurs de tension de phase Uf2 tournent dans l'enroulement d'induit 7 du stator du module d'unité porteuse, qui a la possibilité de tourner angulairement) à un angle bien défini dans les 0-180 degrés électriques (voir Fig.7 et 8), ce qui entraîne une modification de la tension de phase de sortie résultante Uph du générateur synchrone, en fonction de l'angle de rotation électrique des vecteurs de tension de phase Uph2 dans les phases A2, B2, C2 d'un enroulement d'induit 7 du stator par rapport aux vecteurs de tensions de phase Uf1 dans les phases A1, B1, C1 de l'autre enroulement d'induit 8 du stator (cette dépendance a un caractère de conception, calculée en résolvant des triangles obliques et est déterminée par l'expression suivante :
La plage de régulation de la tension de phase résultante de sortie Uf du générateur synchrone présenté pour le cas où Uf1=Uf2 variera de 2Uf1 à 0, et pour le cas où Uf2 Exécution de l'ensemble porte-stator à partir d'un groupe de modules identiques avec le circuit magnétique annulaire 5 et le rotor annulaire 10 indiqués, montés sur un arbre de support 9, ainsi que l'installation de modules de l'ensemble porte-stator avec la possibilité de leur rotation relative les uns aux autres autour d'un axe coaxial à l'arbre support 9, alimentation des modules de l'ensemble palier stator reliés cinématiquement à eux par l'entraînement de leur rotation angulaire les uns par rapport aux autres et la liaison entre les mêmes phases des enroulements d'induit 7 et 8 dans les modules de l'ensemble support de stator avec la formation de phases communes de l'enroulement d'induit du stator permettent d'étendre les paramètres de fonctionnement du générateur synchrone en offrant la possibilité de réguler à la fois sa puissance active et en offrant la possibilité de réguler la sortie tension de courant alternatif, ainsi que la possibilité de l'utiliser comme source de courant de soudage lors du soudage à l'arc électrique dans différents modes (en offrant la possibilité de régler la valeur déphasage de la tension dans les mêmes phases A1, B1, C1 et A2, B2, C2, et dans le cas général dans les phases Ai, Bi, Ci des enroulements d'induit du stator dans le générateur synchrone proposé). Le générateur synchrone proposé avec excitation à partir d'aimants permanents peut être utilisé avec une commutation appropriée des enroulements d'induit du stator pour fournir de l'électricité à une grande variété de récepteurs de courant électrique alternatif multiphasé avec différents paramètres de tension d'alimentation. De plus, l'emplacement supplémentaire des mêmes pôles magnétiques ("nord" et, par conséquent, "sud") des inserts magnétiques annulaires 11 dans les rotors annulaires adjacents 10 est congruent les uns aux autres dans les mêmes plans radiaux, ainsi que la connexion des extrémités des phases A1, B1, C1 de l'enroulement d'induit 7 dans le circuit magnétique annulaire 5 d'un module de l'ensemble porte-stator avec les débuts des mêmes phases A2, B2, C2 de l'enroulement d'induit 8 dans le module adjacent module de l'ensemble porte-stator (connexion en série des mêmes phases de l'enroulement d'induit du stator du même nom) permettent d'assurer une régulation douce et efficace de la tension de sortie de la génératrice synchrone à partir de la valeur maximale (2U f1, et en le cas général pour le nombre n de sections de l'ensemble palier stator nU f1) à 0, qui peut également être utilisé pour alimenter en électricité des machines et installations électriques spéciales. 1. Un générateur synchrone à excitation par des aimants permanents, contenant un ensemble de roulements de stator avec des roulements de support, sur lequel un circuit magnétique annulaire est monté avec des protubérances polaires le long de la périphérie, équipé de bobines électriques placées dessus avec un enroulement de stator à armature multiphasée , monté sur un arbre de support avec possibilité de rotation dans les paliers de support mentionnés autour du circuit magnétique annulaire du stator un rotor annulaire avec un insert magnétique annulaire monté sur la paroi latérale intérieure avec des pôles magnétiques alternant dans la direction circonférentielle à partir de paires p, couvrant les protubérances polaires avec des bobinages électriques de l'enroulement d'induit dudit circuit magnétique statorique annulaire, caractérisé en ce que l'ensemble de palier de stator est constitué d'un groupe de modules identiques avec le circuit magnétique annulaire indiqué et un rotor annulaire monté sur un arbre de support, tandis que les modules de l'ensemble palier stator sont installés avec la possibilité de leur rotation l'un par rapport à l'autre autour de l'axe et, coaxiaux avec l'arbre de support, et équipés d'un entraînement cinématiquement connecté pour leur rotation angulaire l'un par rapport à l'autre, et les mêmes phases des enroulements d'induit dans les modules de l'unité de palier du stator sont interconnectées, formant des phases communes de l'induit du stator enroulement. 2. Génératrice synchrone à excitation par aimants permanents selon la revendication 1, caractérisée en ce que les mêmes pôles magnétiques des inserts magnétiques annulaires des rotors annulaires dans les modules adjacents de l'ensemble porte-stator sont situés congruent les uns aux autres dans les mêmes plans radiaux , et les extrémités de phase de l'enroulement d'induit dans un module de support de l'ensemble de stator sont connectées aux débuts des phases d'enroulement d'induit du même nom dans un autre module adjacent de l'ensemble de support de stator, formant en liaison les uns avec les autres le commun phases de l'enroulement d'induit du stator. 3. Génératrice synchrone à excitation par aimants permanents selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des modules de l'ensemble porte-stator comprend une douille annulaire avec un flasque extérieur de poussée et une coupelle avec un trou central à l'extrémité, et la douille annulaire le rotor de chacun des modules de l'ensemble porte-stator comporte une virole annulaire à flasque de poussée interne, dans laquelle est implanté ledit insert magnétique annulaire correspondant, tandis que lesdites douilles annulaires des modules de l'ensemble palier stator sont associées par leur paroi latérale cylindrique avec l'un des paliers de support mentionnés, dont les autres sont associés aux parois des trous centraux dans les extrémités des verres correspondants spécifiés, les coques annulaires du rotor annulaire sont reliées rigidement à l'arbre de support au moyen de fixations, et le circuit magnétique annulaire dans le module correspondant de l'ensemble de palier de stator est monté sur le manchon annulaire spécifié, fixé rigidement avec sa bride de poussée extérieure à la paroi cylindrique latérale de l'empilement ana et formant, avec ce dernier, une cavité annulaire, dans laquelle est placé le circuit magnétique annulaire correspondant indiqué avec des bobines électriques de l'enroulement d'induit de stator correspondant. 4. Génératrice synchrone à excitation par aimants permanents selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chacune des attaches reliant la virole annulaire du rotor annulaire à l'arbre support comporte un moyeu monté sur l'arbre support avec un flasque solidaire de la bride de poussée interne de la virole annulaire correspondante. 5. Génératrice synchrone à excitation par aimants permanents selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'entraînement en rotation angulaire des modules de l'ensemble porte-stator les uns par rapport aux autres est monté au moyen d'un ensemble support sur les modules de l'ensemble porte-stator . 6. Génératrice synchrone à excitation par aimants permanents selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'entraînement en rotation angulaire les uns par rapport aux autres des modules de l'ensemble porte-stator est réalisé sous la forme d'un mécanisme à vis avec une vis mère et un l'écrou, et l'ensemble de référence pour l'entraînement en rotation angulaire des modules de l'ensemble porte-stator comprend une patte d'appui fixée sur l'une des coupelles précitées, et une barre d'appui sur l'autre coupelle, tandis que la vis mère est reliée en pivotement par deux - charnière d'étage à une extrémité passant par un axe parallèle à l'axe de l'arbre de support mentionné, avec la barre de support spécifiée réalisée avec une fente de guidage située le long d'un arc de cercle, et l'écrou du mécanisme à vis est relié de manière pivotante à une extrémité avec ledit ergot, est réalisé à l'autre extrémité avec une tige passée dans la fente de guidage de la barre de support, et est muni d'un élément de verrouillage. Excitation d'une machine synchrone et de ses champs magnétiques. Excitation d'un générateur synchrone.
L'enroulement d'excitation d'un générateur synchrone (SG) est situé sur le rotor et reçoit le courant continu d'une source externe. Il crée le champ magnétique principal de la machine, qui tourne avec le rotor et se ferme tout le long du circuit magnétique. En cours de rotation, ce champ traverse les conducteurs de l'enroulement du stator et y induit EMF E10. L'enroulement d'excitation peut être concentré (pour les générateurs synchrones à pôles saillants) ou distribué (pour les S.G. à pôles implicites). Circuit magnétique S.G.
Système magnétique S.G. est un circuit magnétique ramifié ayant 2p branches parallèles. Dans ce cas, le flux magnétique créé par l'enroulement d'excitation se ferme dans de telles sections du circuit magnétique : l'entrefer "?" - deux fois; zone de dent de stator hZ1 - deux fois ; stator arrière L1 ; couche dentée du rotor "hZ2" - deux fois ; arrière du rotor - "LOB". Dans les générateurs de pôles saillants sur le rotor, il y a des pôles de rotor "hm" - deux fois (au lieu d'une couche dentée) et une traverse LOB (au lieu de l'arrière du rotor). La figure 1 montre que les branches parallèles du circuit magnétique sont symétriques. On peut également voir que la partie principale du flux magnétique F se ferme dans tout le circuit magnétique et est couplée à la fois à l'enroulement du rotor et à l'enroulement du stator. Une plus petite partie du flux magnétique Phsigma (désolé, il n'y a pas de symbole) se ferme uniquement autour de l'enroulement de champ, puis à travers l'entrefer sans s'imbriquer avec l'enroulement du stator. C'est le flux magnétique de fuite du rotor. Figure 1. Circuits magnétiques de S.G. Dans ce cas, le flux magnétique total Фm est égal à : où SIGMAm est le coefficient de diffusion du flux magnétique. La section de l'entrefer a la résistance magnétique la plus élevée, dans laquelle la perméabilité magnétique µ0 = const est constante. Dans la formule présentée, wB est le nombre de tours connectés en série de l'enroulement d'excitation par paire de pôles, et IBO est le courant d'excitation en mode inactif. L'acier du circuit magnétique avec une augmentation du flux magnétique a la propriété de saturation, de sorte que la caractéristique magnétique du générateur synchrone est non linéaire. Cette caractéristique comme la dépendance du flux magnétique au courant d'excitation Ф = f(IB) ou Ф = f(FВ) peut être construite par calcul ou supprimée empiriquement. Il a la forme représentée sur la figure 2. Figure 2. Caractéristique magnétique de S.G. Généralement S. G. conception pour qu'à la valeur nominale du flux magnétique F, le circuit magnétique soit saturé. Dans ce cas, la section « av » de la caractéristique magnétique correspond au MMF en franchissant l'entrefer 2Fsigma, et la section « soleil » correspond au franchissement de la résistance magnétique de l'acier du circuit magnétique. Ensuite la relation Générateur synchrone au ralenti
Si le circuit d'enroulement du stator est ouvert, alors en S.G. il n'y a qu'un seul champ magnétique - créé par le MMF de l'enroulement d'excitation. Figure 3. Assurer la sinusoïdalité du champ magnétique Puisque la FEM de l'enroulement statorique E10 est proportionnelle au flux magnétique Fo, et que le courant dans les enroulements d'excitation IVO est proportionnel à la MMF de l'enroulement d'excitation FVO, il est facile de construire une dépendance : E0 = f(IVO) identique à la caractéristique magnétique : Ф = f(FVO). Cette dépendance est appelée la caractéristique de ralenti (H.H.H.) S.G. Il permet de déterminer les paramètres du S.G., de construire ses diagrammes vectoriels. Dans ce cas H.H.H. est appelée la caractéristique normale. Fait intéressant, H.H.H. normal. pour presque tous les S.G. sont identiques. En conditions réelles H.H.H. ne part pas de l'origine des coordonnées, mais d'un certain point sur l'axe y, qui correspond à la FEM résiduelle e OST, due au flux magnétique résiduel de l'acier du circuit magnétique. Figure 4. Caractéristique de la marche au ralenti en unités relatives Schémas de principe de l'excitation S.G. avec excitation a) et avec auto-excitation b) sont représentés sur la figure 4. Figure 5. Schémas de principe de l'excitation S.G. Champ magnétique S.G. sous charge.
Pour charger le S.G. ou augmenter sa charge, il est nécessaire de diminuer la résistance électrique entre les bornes des phases de l'enroulement statorique. Ensuite, les courants circuleront dans les circuits fermés des enroulements de phase sous l'action de la FEM de l'enroulement du stator. Si nous supposons que cette charge est symétrique, alors les courants de phase créent la MMF d'un enroulement triphasé, qui a une amplitude et tourne le long du stator avec une fréquence de rotation n1 égale à la fréquence de rotation du rotor. Cela signifie que la MMF de l'enroulement de stator F3F et la MMF de l'enroulement d'excitation FB, qui est fixe par rapport au rotor, tournent à la même vitesse, c'est-à-dire de manière synchrone. En d'autres termes, ils sont immobiles les uns par rapport aux autres et peuvent interagir. Figure 6. Balayage linéaire du MMF de l'enroulement du stator le long de l'axe longitudinal. Une telle distribution inégale d'induction d'amplitude B1dmax peut être remplacée par une distribution sinusoïdale, mais avec une amplitude B1d1max plus faible. Figure 7. Balayage linéaire du MMF de l'enroulement du stator le long de l'axe transversal. Ici aussi, l'amplitude de l'induction dans la région des pointes polaires est plus grande que dans la région de l'espace interpolaire. Et il est bien évident que l'amplitude de l'harmonique fondamentale de l'induction du champ statorique B1d1 selon l'axe longitudinal est supérieure à l'amplitude de l'induction du champ B1q1, selon l'axe transversal. Le degré de réduction de l'induction B1d1 et B1q1, qui est dû à l'irrégularité de l'entrefer, est pris en compte à l'aide des coefficients : Ils dépendent de nombreux facteurs et, en particulier, du rapport sigma / tau (désolé, pas de symbole) (la valeur relative de l'entrefer), du rapport (coefficient de chevauchement des pôles), où vp est la largeur de la pièce polaire, et d'autres facteurs.RÉCLAMER
Pour alimenter l'enroulement d'excitation de puissants S.G. des générateurs spéciaux sont utilisés - agents pathogènes. S'ils sont installés séparément, l'alimentation est fournie à l'enroulement d'excitation à travers les bagues collectrices et l'appareil à balais. Pour les turbogénérateurs puissants, des excitatrices (génératrices synchrones de "type inversé") sont accrochées à l'arbre du générateur, puis l'enroulement d'excitation est alimenté par des redresseurs à semi-conducteurs montés sur l'arbre.
La puissance dépensée pour l'excitation est d'environ 0,2 à 5 % de la puissance nominale du S.G., avec une valeur inférieure pour les grands S.G.
Dans les générateurs de moyenne puissance, un système d'auto-excitation est souvent utilisé - du réseau d'enroulement du stator aux transformateurs, aux redresseurs à semi-conducteurs et aux anneaux. En très petit S.G. parfois des aimants permanents sont utilisés, mais cela ne vous permet pas d'ajuster l'amplitude du flux magnétique.
type pôle (a) explicite et pôle implicite (b).
La MMF de l'enroulement d'excitation par paire de pôles en mode repos peut être définie comme la somme des composantes MMF nécessaires pour surmonter les résistances magnétiques dans les sections correspondantes du circuit.
peut être appelé le coefficient de saturation du circuit magnétique dans son ensemble.
La distribution sinusoïdale de l'induction du champ magnétique, nécessaire pour obtenir une FEM sinusoïdale de l'enroulement statorique, est fournie par :
- au pôle saillant S.G. la forme des pièces polaires du rotor (l'espace sous le milieu du pôle est plus petit que sous ses bords) et le biseau des encoches du stator.
- en S.G. non saillant - répartition de l'enroulement d'excitation le long des rainures du rotor sous le milieu du pôle, l'écart est moindre que sous ses bords et le biseau des rainures du stator.
Dans les machines multipolaires, des enroulements de stator avec un nombre fractionnaire d'encoches par pôle et phase sont utilisés.
champs d'excitation
Généralement X.X.X. construire en unités relatives e0 et iBO, c'est-à-dire la valeur actuelle des grandeurs se réfère à leurs valeurs nominales
Parallèlement, selon la nature de la charge, ces MDS peuvent être orientées différemment les unes par rapport aux autres, ce qui modifie la nature de leur interaction et, par conséquent, les propriétés de fonctionnement du générateur.
Nous notons encore une fois que l'effet du MMF de l'enroulement du stator F3Ф = Fa sur le MMF de l'enroulement du rotor FВ est appelé la «réaction d'induit».
Dans les générateurs à pôles non saillants, l'entrefer entre le rotor et le stator est uniforme, par conséquent, l'induction B1, créée par le MMF de l'enroulement du stator, est distribuée dans l'espace ainsi que le MMF F3Ф = Fa de manière sinusoïdale, indépendamment de la position du rotor et de l'enroulement de champ.
Dans les générateurs à pôles saillants, l'entrefer est irrégulier à la fois en raison de la forme des pièces polaires et en raison de l'espace interpolaire rempli de cuivre d'enroulement d'excitation et de matériaux isolants. De ce fait, la résistance magnétique de l'entrefer sous les pièces polaires est bien moindre que dans la région de l'espace interpolaire. L'axe des pôles du rotor S.G. appelez-le l'axe longitudinal d - d, et l'axe de l'espace interpolaire - l'axe transversal de S.G. q-q.
Cela signifie que l'induction du champ magnétique du stator et le graphique de sa distribution dans l'espace dépendent de la position de l'onde MMF F3Ф de l'enroulement du stator par rapport au rotor.
Supposons que l'amplitude de la MMF de l'enroulement statorique F3Ф = Fa coïncide avec l'axe longitudinal de la machine d - d, et que la distribution spatiale de cette MMF soit sinusoïdale. On suppose également que le courant d'excitation est nul Ibo = 0.
Pour plus de clarté, nous décrivons sur la figure un balayage linéaire de ce MDS, à partir duquel on peut voir que l'induction du champ magnétique du stator dans la région de la pièce polaire est assez grande, et dans la région de l'espace interpolaire, elle est fortement diminue presque à zéro en raison de la résistance élevée de l'air.
Si la valeur maximale du stator MMF F3Ф = Fa coïncide avec l'axe transversal de la machine, alors l'image du champ magnétique sera différente, comme on peut le voir sur le dessin du balayage linéaire du MMF de la machine.
