Učinkovitost sinkronih generatora s permanentnim magnetima. End-face sinkroni električni generator s uzbudom permanentnog magneta. Trajni magneti u dizajnu generatora

Beskontaktni sinkroni generatori s permanentnim magnetima (SGPM) imaju jednostavan električni krug, ne troše energiju za uzbudu i imaju povećanu učinkovitost, odlikuju se visokom pouzdanošću rada, manje su osjetljivi na djelovanje armaturne reakcije od konvencionalnih strojeva, njihovi nedostaci su povezani s niskim regulatornim svojstvima zbog činjenice da je ono što je radnička nit trajni magneti ne može se mijenjati u širokom rasponu. Međutim, u mnogim slučajevima ova značajka nije odlučujuća i ne sprječava njihovu široku upotrebu.

Većina PMG-ova koji se danas koriste imaju magnetski sustav s trajnim magnetima koji se rotiraju. Stoga se magnetski sustavi međusobno razlikuju uglavnom po izvedbi rotora (induktora). Stator SGPM-a ima gotovo isti dizajn kao i kod klasičnih strojeva na izmjeničnu struju, obično sadrži cilindrični magnetski krug od elektro čeličnih limova, na čijoj se unutarnjoj površini nalaze utori za smještaj namota armature. Za razliku od konvencionalnih sinkronih strojeva, radni razmak između statora i rotora u SGPM-u je odabran da bude minimalan, na temelju tehnoloških mogućnosti. Dizajn rotora uvelike je određen magnetskim i tehnološka svojstva tvrdi magnetski materijal.

Cilindrični magnetni rotor

Najjednostavniji je rotor s monolitnim cilindričnim magnetom prstenastog tipa (Sl.5.9, a). Magnet 1 je izliven i pričvršćen je na osovinu pomoću čahure 2, na primjer, od aluminijske legure. Magnetizacija magneta se provodi u radijalnom smjeru na višepolnoj instalaciji za magnetiziranje. Budući da je mehanička čvrstoća magneta mala, pri velikim linearnim brzinama magnet se stavlja u ljusku (traku) izrađenu od nemagnetnog materijala.

Raznolikost rotora s cilindričnim magnetom je montažni rotor od zasebnih segmenata 1 iz nemagnetne čelične ljuske 3 (slika 5.9, b). Magnetizirani radijalni segmentni magneti 1 zatvoreni su na čahuru 2 s magnetskim čelikom i pričvršćeni su na bilo koji način, na primjer, ljepilom. Generatori s rotorom ovog dizajna, kada je magnet stabiliziran u slobodnom stanju, imaju EMF krivulju blisku sinusoidnoj. Prednost rotora s cilindričnim magnetom je jednostavnost i proizvodnost dizajna. Nedostatak je mala upotreba volumena magneta zbog male duljine prosječne linije polja pola h i. S povećanjem broja polova, vrijednost h te se smanjuje i korištenje volumena magneta pogoršava.

Slika 5.9 - Rotori s cilindrični magnet: a - monolitni, b - montažni

Rotori sa zvjezdastim magnetom

U SGPM-u snage do 5 kVA, široko se koriste rotori tipa zvijezda s izraženim polovima bez papučica (Sl.5.10, a). U ovom dizajnu, zvjezdasti magnet se češće pričvršćuje na osovinu lijevanjem nemagnetskom legurom 2. Magnet se također može montirati izravno na osovinu. Da bi se smanjio demagnetizirajući učinak reakcijskog polja armature pri udarnoj struji kratkog spoja na rotoru, u nekim slučajevima se pretpostavlja sustav prigušivača 3. Potonji se u pravilu provodi punjenjem rotora aluminijem. Pri velikim brzinama, nemagnetna traka je pritisnuta na magnet.

Međutim, kada je generator preopterećen, bočna reakcija armature može uzrokovati asimetrično magnetiziranje rubova polova. Takav preokret magnetizacije iskrivljuje oblik polja u radnom procjepu i oblik krivulje EMF-a.

Jedan od načina za smanjenje utjecaja armaturnog polja na magnetsko polje je korištenje cipela za stupove s mekim magnetskim čelicima. Promjenom širine papučica stupova (podešavanjem protoka propuštanja polova) može se postići optimalna upotreba magneta. Osim toga, promjenom konfiguracije papučica polova moguće je dobiti traženi oblik polja u radnom razmaku generatora.

Na sl. 5.10, b prikazuje konstrukciju sklopljenog rotora tipa zvijezde s prizmatičnim trajnim magnetima s polnim cipelama. Radijalno magnetizirani magneti 1 postavljeni su na rukavac 2 s mekim magnetskim materijalom. Na polu magneta nalaze se postavljene polne cipele 3 od magnetskog čelika. Kako bi se osigurala mehanička čvrstoća ba

Slika 5.10 - Rotori radijalnog tipa: a - bez papuča za stupove; b - montažni s cipelama na stupovima

shmakovi su zavareni na nemagnetne umetke 4, tvoreći traku. Praznine između magneta mogu se ispuniti aluminijskom legurom ili smjesom.

Nedostaci rotora radijalnog tipa s polnim cipelama uključuju kompliciranje dizajna i smanjenje punjenja volumena rotora magnetima.

Rotori s kandžastim polovima.

U generatorima s velikim brojem polova široko se koristi dizajn rotora s kandžastim stupom. Rotor u obliku čavala (slika 5.11) sadrži cilindrični magnet 1, magnetiziran u aksijalnom smjeru, postavljen na nemagnetsku čahuru 2. Prirubnice 3 i 4 su uz krajeve magneta. Meki magnetski čelici imaju kandžasti poput izbočina koje tvore stupove. Svi izgledi lijeve prirubnice su sjeverni polovi, a izgledi desne prirubnice su južni polovi. Izbočine prirubnica izmjenjuju se po obodu rotora, tvoreći višepolni sustav uzbude. Snaga generatora može se značajno povećati primjenom modularnog principa postavljanjem nekoliko magneta s kandžastim polovima na osovinu.

Nedostaci rotora tipa kandže su: relativna složenost dizajna, poteškoća magnetiziranja magneta u sastavljenom rotoru, veliki tokovi curenja, savijanje krajeva izbočina je moguće pri velikim brzinama, ima mjeru punjenja volumen rotora s magnetom.

Postoje izvedbe rotora s raznim kombinacijama PM-a: sa serijskim i paralelnim spajanjem MPC magneta, s regulacijom napona zbog aksijalnog pomaka rotora u odnosu na stator, sustavom za zajedničku regulaciju pobude SGPM-a iz PM-a i paralelni rad elektromagnetskog namota itd. Za vitroelektrične instalacije bez zupčanika, najbolje rješenje je korištenje SGPM multi-

Slika 5.11 - Tip kandže rotora

verzija stupa. U Njemačkoj, Ukrajini i drugim zemljama postoji iskustvo u razvoju i primjeni generatora male brzine za vjetroturbine bez prijenosnika s frekvencijom rotacije od 125-375 o/min.

Zbog glavnog zahtjeva za vjetroturbinom bez prijenosnika - da ima malu brzinu vrtnje generatora - dimenzije i težina SGPM-a su precijenjene u usporedbi s generatorima velike brzine s približno istom snagom. U kućištu 1 (slika 5.12) nalazi se konvencionalni stator 2 s namotom 3. Rotor (induktor) 4 s neodim-željezo-bor pločama 5 zalijepljenim na vanjsku površinu postavljen je na osovinu 6 s ležajevima 7. Kućište 1 je pričvršćeno na postolje 8, et" je spojeno na nosač vjetroturbine, a rotor 4 je spojen na osovinu vjetroagregata (nije prikazano na slici 5.12).

Pri malim brzinama vjetra za vjetroturbine potrebno je koristiti generatore sa male brzine rotacija. U tom slučaju sustav često nema mjenjač i osovina je izravno spojena na osovinu. električni generator... To postavlja problem dobivanja dovoljno visokog izlaznog napona i električne snage. Jedan od načina rješavanja je višepolni električni generator s dovoljno velikim promjerom rotora. Rotor generatora može se izraditi pomoću trajnih magneta. Električni generator s rotorom s permanentnim magnetom nema kolektor i četke, koje

Slika 5.12 - Strukturni dijagram SGPM-a za vjetroturbinu bez zupčanika: 1- kućište; 2 - stator; 3 - namot; 4 - rotor; 5 - ploče trajnih magneta s Nd-Fe-B; 6 - osovina; 7 - ležajevi; 8 - baza

Značajno poboljšava njegovu pouzdanost i vrijeme rada bez održavanja i popravaka.

Električni generator s rotorom s trajnim magnetom može se izgraditi prema različitim shemama, koje se međusobno razlikuju po općem rasporedu namota i magneta. Magneti s izmjeničnim polaritetom nalaze se na rotoru generatora. Namoti s izmjeničnim smjerovima namota nalaze se na statoru generatora. Ako su rotor i stator koaksijalni diskovi, tada se ovaj tip generatora naziva aksijalni ili disk (slika 5.13).

Ako su rotor i stator koaksijalni koaksijalni cilindri, tada se ovaj tip generatora naziva radijalnim ili cilindričnim (slika 5.14). U generatoru radijalnog tipa rotor može biti unutarnji ili vanjski u odnosu na stator.

Slika 5.13 - Pojednostavljeni dijagram električnog generatora s rotorom s permanentnim magnetom aksijalnog (disk) tipa

Slika 5.14 - Pojednostavljeni dijagram električnog generatora s rotorom s permanentnim magnetom radijalnog (cilindričnog) tipa

Važna značajka PM sinkronih generatora u usporedbi s konvencionalnim sinkronim generatorima je složenost regulacije izlaznog napona i njegove stabilizacije. Ako u običnom sinkroni strojevi moguće je glatko regulirati radni tok i napon promjenom struje uzbude, tada u strojevima s trajnim magnetima ta mogućnost izostaje, budući da je tok F unutar navedenog povratnog voda i neznatno se mijenja. Za regulaciju i stabilizaciju napona sinkronih generatora s permanentnim magnetima potrebno je koristiti posebne metode.

Jedan od mogućih načina stabilizacije napona sinkronih generatora je uvođenje kapacitivnih elemenata u vanjski električni krug generatora, što pridonosi pojavi uzdužne magnetizirajuće reakcije armature. Vanjske karakteristike generatora s kapacitivnom prirodom opterećenja malo se mijenjaju i mogu čak sadržavati rastuće sekcije. Kondenzatori, koji pružaju kapacitivnu prirodu opterećenja, serijski su spojeni na strujni krug izravno (slika 5.15, a) ili kroz pidvishuchy transformator, koji vam omogućuje smanjenje mase kondenzatora povećanjem njihovog radnog napona i smanjenjem struje (slika S.1S, b). Također je moguće spojiti kondenzator paralelno u krug generatora (Sl.5.15, e).

Slika 5.15 - uključivanje stabilizirajućih kondenzatora u krug sinkroni generator sa trajnim magnetima

Dobra stabilizacija izlaznog napona generatora s PM može se osigurati pomoću rezonantnog kruga koji sadrži kapacitet C i prigušnicu zasićenja L. Krug je spojen paralelno s opterećenjem, kao što je prikazano na sl. 5.16, a u jednofaznoj slici. Zbog zasićenja prigušnice njezin induktivitet opada s povećanjem struje i ovisnost napona na prigušnici o struji prigušnice je nelinearna (slika 5.16, b). Istodobno, ovisnost napona na kondenzatoru o struji je linearna. U točki sjecišta krivulja i, što odgovara nazivnom naponu generatora

Slika 5.16 - stabilizacija napona sinkronog generatora s permanentnim magnetom pomoću rezonantnog kruga: a - dijagram spoja kruga; b - strujno-naponske karakteristike (b)

torus, u krugu se javlja rezonancija struja, odnosno jalova struja ne ulazi u krug izvana.

Ako se napon smanji, tada, kao što se može vidjeti na sl. 4.15, b, kada imamo, odnosno sklop uzima kapacitivnu struju od generatora. Uzdužna reakcija magnetiziranja armature, koja se javlja u ovom slučaju, potiče rast U ... Ako, dakle, krug također uzima induktivnu struju od generatora. Reakcija uzdužno-demagnetiziranja armature dovodi do smanjenja U.

U nekim slučajevima za stabilizaciju napona generatora koriste se prigušnice zasićenja (DC) koje se magnetiziraju istosmjernom strujom iz sustava regulacije napona. Sa smanjenjem napona, regulator povećava struju magnetiziranja u prigušnici, njegova induktivnost se smanjuje zbog zasićenja jezgre, smanjuje se učinak uzdužne demagnetizirajuće reakcije armature, kao i pad napona na DN, što doprinosi za obnavljanje izlaznog napona generatora.

Regulacija napona i stabilizacija generatora s PM može se učinkovito provesti pomoću poluvodičkog pretvarača, u čijoj se fazi nalaze dva antiparalelna tiristora. Svaki poluval krivulje napona ispred pretvarača odgovara naponu naprijed na jednom od tiristora. Ako upravljački sustav daje signale za uključivanje tiristora s određenim kašnjenjem, što odgovara kutu upravljanja. S povećanjem napona iza pretvarača on se smanjuje, sa smanjenjem napona na stezaljkama generatora kut se smanjuje tako da napon na generatoru. Uz pomoć takvog pretvarača moguće je ne samo stabilizirati, već i regulirati izlazni napon u širokom rasponu promjenom kuta. Nedostatak opisanog sklopa je pogoršanje kvalitete napona s povećanjem zbog pojave viših harmonika.

Opisane metode regulacije i stabilizacije napona povezane su s upotrebom teških i glomaznih dodatnih uređaja izvan generatora. Postizanje zadanog cilja moguće je osigurati korištenjem dodatnog magnetskog namota (PO) u generatoru istosmjerna struja, mijenja stupanj zasićenosti čeličnih magnetskih žica i time mijenja vanjsku magnetsku vodljivost u odnosu na magnet.

Korisni model se odnosi na elektrotehniku, naime električni automobili, a tiče se poboljšanja dizajna sinkronih generatora krajnjeg tipa, koji se uglavnom mogu koristiti za proizvodnju električne energije u vjetroelektranama. Konstrukcija generatora sadrži kućište u kojem su smješteni izmjenični elementi elektromagnetskog sustava (rotor-stator-rotor), izrađeni u obliku diskova postavljenih na stacionarnu osovinu, gdje je disk statora čvrsto povezan s potonjem, a trajni magneti su pričvršćen na diskove rotora, a na disk statora - zavojnice koje tvore njegov prstenasti namot s izlazom njegovih krajeva kroz aksijalnu rupu u osovini, gdje se tijelo sastoji od dva štita - prednjeg i stražnjeg, postavljenih na osovinu u ležajevima, prednji štit ima poklopac-osovinu, diskovi rotora su učvršćeni na gornjim štitovima, disk statora pričvršćen na osovinu s obje strane višekrakim karikama, pri čemu je svaka lopatica smještena u tehnološkom razmaku između električnih zavojnica. Prednosti ovog generatora su: manji, u usporedbi s poznatim strojevima sličnog tipa iste snage, težine i dimenzija; operativna pouzdanost; jednostavnost proizvodnje; visoka efikasnost; mogućnost izrade montaže i rastavljanja generatora i njegova mogućnost održavanja; mogućnost izvođenja bilo kakvih dimenzija pričvršćivanjem jezgre statora na stacionarnu osovinu s više lopatičnih karika s obje strane.

Korisni model odnosi se na elektrotehniku, odnosno na električne strojeve, a tiče se poboljšanja dizajna sinkronih generatora krajnjeg tipa, koji se uglavnom mogu koristiti za proizvodnju električne energije u vjetroelektranama.

Poznati sinkroni generator s uzbudom od trajnih magneta, izrađen prema tipu kraja, koji sadrži stator, koji se sastoji od dva dijela s prstenastim magnetskim krugovima koji se nalaze koaksijalno i paralelno jedan s drugim, između kojih je postavljen rotor.

U korištenom dizajnu rotor je izrađen u obliku diska, na koji su s obje strane pričvršćeni trajni magneti, zbog čega je moguće magnetiziranje s jedne strane na drugu, što dovodi do smanjenja u karakteristikama trajnih magneta i, posljedično, na smanjenje učinkovitosti generatora.

Najbliži predmetu za koji se tvrdi da je krajnji sinkroni električni generator s pobudom iz trajnih magneta, koji sadrži dva rotora s trajnim magnetima i stator između njih sa zavojnicama položenim u radijalne utore smještene na krajnjoj površini statora.

Postavljanje zavojnica u žljebove dovodi do smanjenja radnog razmaka, što može dovesti do zalijepljenja jezgre statora trajnim magnetima, zbog čega generator postaje

neizvodljiv. Korištenje žljebova dovodi do pojave nepoželjnih harmonijskih komponenti struja, indukcije u zazoru i, posljedično, do povećanja gubitaka i, sukladno tome, do smanjenja Učinkovitost generatora... Disk rotori su međusobno povezani iglicama za napajanje, što smanjuje krutost i pouzdanost konstrukcije.

Tehnički rezultat predloženog rješenja, kao korisnog modela, je otklanjanje mogućeg zalijepljenja jezgre statora trajnim magnetima, što će osigurati zajamčen rad generatora, te smanjiti gubitke, a samim time i povećati učinkovitost zbog korištenja prstenastog namota statora. Ovaj model ima čvršću strukturu zbog međusobnog spajanja rotora pričvršćivanjem na tijelo generatora, što povećava njegovu pouzdanost. Jezgra statora pričvršćena je na stacionarnu osovinu višelopatskim karikama s obje strane, što dovodi do smanjenja težine i dimenzija krajnjeg sinkronog električnog generatora uz pobuđivanje iz trajnih magneta i omogućuje izradu generatora s dovoljno velikim unutarnji i vanjski promjeri. Predloženi model omogućuje da se osigura produktivnost montaže i demontaže generatora i njegova mogućnost održavanja.

Korisni model pretpostavlja postojanje kućišta u kojem se nalaze izmjenični elementi elektromagnetskog sustava (rotor-stator-rotor), koji su izrađeni u obliku diskova i montirani su na stacionarnu osovinu. U ovom slučaju, stator je čvrsto povezan s potonjem. Na diskove rotora učvršćeni su trajni magneti, a na disk statora pričvršćeni su svitci koji tvore njegov prstenasti namot s izlazom njegovih krajeva kroz aksijalni otvor na osovini. Tijelo se sastoji od dva štita - prednjeg i stražnjeg, postavljenih na osovinu

ležajevi. Prednji štit ima osovinu poklopca. Diskovi rotora su učvršćeni na gornjim štitovima, a disk statora pričvršćen je na osovinu višelopatskim karikama s obje strane, pri čemu je svaka lopatica smještena u tehnološkom razmaku između električnih zavojnica.

Slika 1 prikazuje generator u uzdužnom presjeku; slika 2 - stator (pogled sprijeda).

Generator se sastoji od statora 1 i dva rotora 2. Jezgra statora je izrađena u obliku diska dobivenog namotavanjem trake od električnog čelika na trn, čiji je vanjski promjer jednak unutarnjem promjeru statora. Jezgra je fiksirana između karika s više oštrica 3 s obje strane. Svaka oštrica nalazi se u tehnološkom razmaku između zavojnica 4 prstenastog namota. Veze s više oštrica spojene su vijcima. Njihove baze su izrađene u obliku čahure, koje su postavljene na stacionarnu osovinu 5. Kako bi se izbjegla moguća rotacija statora, karike su pričvršćene ključem 6. Kako bi se uklonilo aksijalno pomicanje statora, jedna karika s više lopatica je pritisnuta uz rame osovine, a druga je stegnuta čeličnom čahurom 7 koja je kružno pričvršćena na osovinu s tri vijka. Osovina ima aksijalni otvor kroz koji se krajevi namota izvode u priključnu kutiju.

Jezgre rotora izrađene su od konstrukcijskog čelika, kao i jezgra statora, u obliku diskova čija je širina jednaka duljini trajnog magneta 8. Trajni magneti su kružni sektori i zalijepljeni su na jezgru. Širina magneta jednaka je širini zavojnica statora i blizu je vrijednosti koraka polova. Njihove su dimenzije ograničene samo širinom oštrice smještene između zavojnica statorskog namota. Jezgre pričvršćene

upušteni vijci na unutarnjoj strani krajnjih štitnika 9 i 10. Korištenje upuštenih vijaka smanjuje razinu buke tijekom rada generatora. Štitnici su izrađeni od aluminijske legure. Također su međusobno povezani pomoću upuštenih vijaka - jedan od štitova ima posebne udubine u koje su utisnute čelične matice (za jačanje spoja, budući da je aluminij mekan materijal), u koje su vijci već uvrnuti. Štitnici su opremljeni ležajevima 11 s trajno napunjenim mašću i dva štita. Krajnji štit 9 ima poklopac osovine 12 od čelika. U ovom generatoru obavlja dvije funkcije: a) zatvara ležaj; b) preuzima rotaciju pogona. Osovina poklopca pričvršćena je na krajnji štit s 9 vijaka sa svoje unutarnje strane.

Rad ovog generatora provodi se na sljedeći način: pogon prenosi zakretni moment kroz poklopac osovine 12 na cijelo tijelo, zbog čega se rotori okreću. Princip rada ovog generatora sličan je principu rada poznatih sinkronih generatora: kada se rotori 2 rotiraju, magnetsko polje trajnih magneta prelazi zavoje statorskog namota, mijenjajući se i u apsolutnoj vrijednosti i u smjeru, te inducira promjenjiva elektromotorna sila u njima. Zavojnice namota su spojene serijski na način da se njihove elektromotorne sile zbrajaju. Nastali napon uklanja se s izlaznih krajeva namota, koji kroz aksijalni otvor na osovini 5 idu do priključne kutije.

Ovakav dizajn generatora omogućuje eliminiranje mogućeg zalijepljenja jezgre statora trajnim magnetima, te stoga osigurava zajamčen rad generatora; daje

sposobnost smanjenja mreškanja i površinskih gubitaka u čeliku zbog upotrebe jezgre bez proreza i prstenastog namota statora, zbog čega se povećava učinkovitost. Također omogućuje povećanje pouzdanosti generatora zbog upotrebe čvršće strukture (povezivanje rotora jedan s drugim pričvršćivanjem na kućište generatora), smanjenje težine i dimenzija pri istoj snazi i izvođenje generator bilo koje veličine pričvršćivanjem jezgre statora na fiksnu osovinu s više lopatičnih karika na obje strane ... Predloženi model omogućuje da se osigura produktivnost montaže i demontaže generatora i njegova mogućnost održavanja.

End-face sinkroni električni generator s pobudom od trajnih magneta, koji sadrži kućište u kojem se nalaze izmjenični elementi elektromagnetskog sustava (rotor - stator - rotor), izrađeno u obliku diskova postavljenih na stacionarnu osovinu, gdje je disk statora na potonje su čvrsto povezani trajni magneti, a na disku statora nalaze se zavojnice koje formiraju njegov prstenasti namot s izlazom njegovih krajeva kroz aksijalnu rupu u osovini, karakteriziran time da se tijelo sastoji od dva štita - prednjeg i stražnjeg, montiran na osovinu u ležajevima, prednji štit ima poklopac osovine, diskovi rotora su učvršćeni na gornjim štitovima, disk statora je pričvršćen na osovinu pomoću višelopatičnih karika s obje strane, gdje se svaka oštrica nalazi u tehnološki razmak između električnih zavojnica.

Ovaj izum se odnosi na područje elektrotehnike, odnosno na električne strojeve bez četkica, posebno na generatore istosmjerne struje, i može se koristiti u bilo kojem području znanosti i tehnologije gdje su potrebna autonomna napajanja. Tehnički rezultat je stvaranje kompaktnog, visoko učinkovitog električnog generatora, koji omogućuje, uz održavanje relativno jednostavnog i pouzdanog dizajna, široko variranje izlaznih parametara električne struje ovisno o radnim uvjetima. Bit izuma leži u činjenici da se sinkroni generator bez četkica s trajnim magnetima sastoji od jedne ili više sekcija, od kojih svaka uključuje rotor s kružnim magnetskim krugom, na koji je pričvršćen istim korakom. Parni broj trajni magneti, stator koji nosi paran broj elektromagneta u obliku potkovice raspoređenih u parovima jedan nasuprot drugome i koji ima po dvije zavojnice s dosljedno suprotnim smjerom namota, uređaj za ispravljanje električne struje. Trajni magneti pričvršćeni su na magnetski krug na način da tvore dva paralelna reda polova s uzdužno i poprečno izmjeničnim polaritetom. Elektromagneti su orijentirani preko imenovanih redova polova tako da je svaki od zavojnica elektromagneta postavljen iznad jednog od paralelnih redova polova rotora. Broj polova u jednom redu, jednak n, zadovoljava relaciju: n = 10 + 4k, gdje je k cijeli broj koji ima vrijednosti 0, 1, 2, 3, itd. Broj elektromagneta u generatoru obično ne prelazi broj (n-2). 12 str. f-ly, 9 ill.

Crteži prema RF patentu 2303849

Ovaj izum se odnosi na električne strojeve bez četkica, posebno na generatore istosmjerne struje, i može se koristiti u bilo kojem području znanosti i tehnologije gdje je potrebno autonomno napajanje.

AC sinkroni strojevi se najviše koriste u proizvodnji i potrošnji električne energije. Sve sinkroni strojevi imaju svojstvo reverzibilnosti, odnosno svaki od njih može raditi i u načinu rada generatora i u načinu rada motora.

Sinkroni generator sadrži stator, obično šuplji lamelirani cilindar s uzdužnim žljebovima na unutarnjoj površini, u kojem se nalazi namot statora, i rotor, koji je trajni magnet izmjeničnog polariteta smješten na osovini, koji se može pokretati u jednom način ili onaj. U industrijskim generatorima velike snage, uzbudni namot koji se nalazi na rotoru koristi se za dobivanje uzbudljivog magnetskog polja. U sinkronim generatorima relativno male snage koriste se trajni magneti smješteni na rotoru.

Pri konstantnoj brzini vrtnje, oblik krivulje EMF koju stvara generator određen je samo zakonom raspodjele magnetske indukcije u razmaku između rotora i statora. Stoga se za dobivanje napona na izlazu generatora određenog oblika i za učinkovito pretvaranje mehaničke energije u električnu koriste različite geometrije rotora i statora, te optimalan broj trajnih magnetskih polova i broj zavoja odabiru se namot statora (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 2003415, US 2003415). Navedeni parametri nisu univerzalni, već se odabiru ovisno o radnim uvjetima, što često dovodi do pogoršanja ostalih karakteristika električnog generatora. Osim toga, složen oblik rotora ili statora komplicira proizvodnju i montažu generatora i, kao rezultat, povećava cijenu proizvoda. Rotor sinkronog magnetoelektričnog generatora može imati različit oblik, na primjer, za male snage rotor je obično izrađen u obliku "zvjezdice", s prosječnom snagom - s kandžastim polovima i cilindričnim trajnim magnetima. Rotor s kandžastim stupom omogućuje dobivanje generatora s polnom disperzijom, ograničavajući udarnu struju u slučaju iznenadnog kratkog spoja generatora.

U generatoru s trajnim magnetima teško je stabilizirati napon pri promjeni opterećenja (budući da nema magnetske povratne veze, kao, na primjer, u generatorima s namotom polja). Za stabilizaciju izlaznog napona i ispravljanje struje koriste se različiti električni krugovi (GB 1146033).

Predmetni izum je usmjeren na stvaranje kompaktnog, visoko učinkovitog električnog generatora, koji omogućuje, uz održavanje relativno jednostavnog i pouzdanog dizajna, široko variranje izlaznih parametara električne struje ovisno o radnim uvjetima.

Generator prema ovom izumu je sinkroni generator s permanentnim magnetom bez četkica. Sastoji se od jednog ili više odjeljaka, od kojih svaki uključuje:

Rotor s kružnim magnetskim krugom, na kojem je učvršćen paran broj trajnih magneta istog koraka,

Stator koji nosi paran broj elektromagneta u obliku potkovice (u obliku slova U) koji se nalaze u parovima jedan nasuprot drugome i svaki ima dvije zavojnice s dosljedno suprotnim smjerom namota,

Uređaj za ravnanje električne struje.

Trajni magneti pričvršćeni su na magnetski krug na način da tvore dva paralelna reda polova s uzdužno i poprečno izmjeničnim polaritetom. Elektromagneti su orijentirani preko imenovanih redova polova tako da je svaki od zavojnica elektromagneta postavljen iznad jednog od paralelnih redova polova rotora. Broj polova u jednom redu, jednak n, zadovoljava relaciju: n = 10 + 4k, gdje je k cijeli broj koji ima vrijednosti 0, 1, 2, 3, itd. Broj elektromagneta u generatoru obično ne prelazi n-2.

Strujni ispravljač je obično jedan od standardnih diodnih ispravljačkih krugova: punovalni sa središnjom točkom ili mostom, spojen na namote svakog elektromagneta. Ako je potrebno, može se koristiti i drugi strujni ispravljački krug.

Ovisno o značajkama rada generatora, rotor se može nalaziti i na vanjskoj strani statora i unutar statora.

Električni generator konstruiran u skladu s ovim izumom može sadržavati nekoliko identičnih sekcija. Broj takvih sekcija ovisi o snazi izvora mehaničke energije (pogonski motor) i potrebnim parametrima generatora. Poželjno je da su sekcije jedna u odnosu na drugu izvan faze. To se može postići, na primjer, početnim pomicanjem rotora u susjednim dijelovima za kut u rasponu od 0 ° do 360 ° / n; ili kutni pomak elektromagneta statora u susjednim presjecima jedan u odnosu na drugi. Poželjno, generator također uključuje jedinicu za regulaciju napona.

Suštinu izuma ilustriraju sljedeći crteži:

Slike 1 (a) i (b) prikazuju dijagram električnog generatora izrađenog u skladu s ovim izumom, u kojem se rotor nalazi unutar statora;

Slika 2 prikazuje sliku jednog dijela električnog generatora;

Slika 3 je shematski dijagram električnog generatora s punovalnim ispravljačkim krugom srednje točke;

Slika 4 prikazuje shematski električni dijagram električnog generatora s jednim od mosnih ispravljačkih krugova;

Slika 5 je shematski dijagram električnog generatora s drugim mosnim ispravljačkim krugom;

Slika 6 je shematski dijagram električnog generatora s drugim mosnim ispravljačkim krugom;

Slika 7 je shematski dijagram električnog generatora s drugim mosnim ispravljačkim krugom;

Slika 8 prikazuje dijagram električnog generatora s vanjskim rotorom;

Slika 9 je ilustracija višesječnog generatora izrađenog u skladu s ovim izumom.

Slike 1 (a) i (b) prikazuju električni generator izrađen u skladu s ovim izumom, koji sadrži kućište 1; rotor 2 s kružnim magnetskim krugom 3, na kojem je fiksiran paran broj trajnih magneta 4 istog koraka; stator 5 koji nosi paran broj elektromagneta u obliku potkovice 6 raspoređenih u parovima jedan nasuprot drugome i sredstvo za ispravljanje struje (nije prikazano).

Tijelo 1 generatora obično je lijevano od legure aluminija ili lijevanog željeza, ili je zavareno. Ugradnja generatora na mjesto njegove ugradnje izvodi se pomoću nogu 7 ili pomoću prirubnice. Stator 5 ima cilindrični unutarnja površina, na koji su pričvršćeni identični elektromagneti s istim korakom 6. U ovom slučaju deset. Svaki od ovih elektromagneta ima dvije zavojnice 8 sa uzastopno suprotnim smjerom namota, smještene na jezgri u obliku slova U 9. Paket jezgre 9 sastavljen je od nasjeckanih ploča električnog čelika na ljepilu ili zakovicama. Zaključci namota elektromagneta spojeni su kroz jedan od ispravljačkih krugova (nije prikazan) na izlaz električnog generatora.

Rotor 3 je odvojen od statora zračnim rasporom i nosi paran broj trajnih magneta 4 smještenih na način da se formiraju dva paralelna reda polova, jednako udaljena od osi generatora i naizmjenično u polaritetu u uzdužnom i poprečnom smjeru (slika 2). Broj polova u jednom redu zadovoljava relaciju: n = 10 + 4k, gdje je k cijeli broj koji ima vrijednosti 0, 1, 2, 3 itd. U ovom slučaju (slika 1) n = 14 (k = 1) i, sukladno tome, ukupan broj trajnih magnetskih polova je 28. Kada se generator okreće, svaki od zavojnica elektromagneta prolazi preko odgovarajućeg reda izmjeničnih polova. Trajni magneti i jezgre elektromagneta oblikovani su tako da minimiziraju gubitke i postižu (koliko je to moguće) ujednačenost magnetskog polja u zračnom rasporu kada generator radi.

Princip rada električnog generatora izrađenog u skladu s ovim izumom sličan je principu rada konvencionalnog sinkronog generatora. Osovina rotora je mehanički spojena na pogonski motor (izvor mehaničke energije). Pod djelovanjem zakretnog momenta pogonskog motora rotor generatora rotira se određenom frekvencijom. U tom slučaju se u namotu zavojnica elektromagneta inducira EMF u skladu s fenomenom elektromagnetske indukcije. Budući da zavojnice zasebnog elektromagneta imaju različit smjer namota i da su u svakom trenutku u području različitih magnetskih polova, inducirani EMF u svakom od namota se dodaje.

U procesu rotacije rotora, magnetsko polje trajnog magneta rotira se određenom frekvencijom, stoga se svaki od namota elektromagneta naizmjenično nalazi u zoni sjevernog (N) magnetskog pola, zatim u zona južnog (S) magnetskog pola. U ovom slučaju, promjena polova je popraćena promjenom smjera EMF-a u namotima elektromagneta.

Namoti svakog elektromagneta spojeni su na strujni ispravljač, koji je obično jedan od standardnih diodnih ispravljačkih krugova: srednja točka punog vala ili jedan od krugova mosta.

Slika 3 prikazuje shematski dijagram punovalnog ispravljača sa središnjom točkom, za električni generator s tri para elektromagneta 10. Na slici 3. elektromagneti su numerirani od I do VI. Jedan od terminala namota svakog elektromagneta i suprotni terminal namota suprotnog elektromagneta spojeni su na jedan izlaz 12 generatora; ostali zaključci namota navedenih elektromagneta spojeni su preko dioda 11 na drugi izlaz 13 generatora (sa ovim uključivanjem dioda, izlaz 12 će biti negativan, a izlaz 13 pozitivan). To jest, ako je za elektromagnet I početak namota (B) spojen na negativnu sabirnicu, tada je za suprotni elektromagnet IV kraj namota (E) spojen na negativnu sabirnicu. Slično i za druge elektromagnete.

Slike 4-7 prikazuju različite sklopove ispravljačkog mosta. Povezivanje mostova koji ispravljaju struju iz svakog od elektromagneta može biti paralelno, serijsko ili mješovito. Općenito razne sheme koriste se za preraspodjelu izlaznih strujnih i potencijalnih karakteristika električnog generatora. Jedan te isti električni generator, ovisno o načinima rada, može imati jedan ili drugi krug ispravljanja. Poželjno je da generator ima dodatni prekidač koji omogućuje odabir željenog načina rada (mosna veza).

Slika 4 prikazuje shematski električni dijagram električnog generatora s jednim od mosnih ispravljačkih krugova. Svaki od elektromagneta I-VI spojen je na zasebni most 15, koji su zauzvrat spojeni paralelno. Zajedničke sabirnice spojene su na negativni izlaz 12 generatora ili na pozitivni 13.

Slika 5 prikazuje električnu shemu sa serijskim spojem svih mostova.

Slika 6 je dijagram mješovitog spoja. Mostovi koji ispravljaju struju iz elektromagneta: I i II; III i IV; V i VI su spojeni u paru u seriju. A parovi su, zauzvrat, povezani paralelno putem zajedničkih sabirnica.

Slika 7 je shematski dijagram električnog generatora u kojem odvojeni most ispravlja struju iz para dijametralno suprotnih elektromagneta. Za svaki par dijametralno suprotnih elektromagneta, vodovi istog imena (u ovom slučaju "B") su međusobno električni spojeni, a preostali vodovi spojeni su na ispravljački most 15. Ukupan broj mostova jednak je m / 2. Mostovi se mogu međusobno povezati paralelno i/ili serijski. 7 prikazuje paralelni spoj mostova.

Ovisno o značajkama rada generatora, rotor se može nalaziti i na vanjskoj strani statora i unutar statora. Na slici 8 prikazan je dijagram električnog generatora s vanjskim rotorom (10 elektromagneta; 36 = 18 + 18 trajnih magneta (k = 2)). Dizajn i princip rada takvog električnog generatora slični su gore opisanim.

Električni generator izrađen u skladu s ovim izumom može sadržavati nekoliko sekcija A, B i C (slika 9). Broj takvih sekcija ovisi o snazi izvora mehaničke energije (pogonski motor) i potrebnim parametrima generatora. Svaki od odjeljaka odgovara jednom od gore opisanih dizajna. Električni generator može uključivati i identične sekcije i sekcije koje se međusobno razlikuju po broju trajnih magneta i/ili elektromagneta ili u krugu ispravljanja.

Poželjno je da su identični odsjeci van faze jedan u odnosu na drugi. To se može postići, na primjer, početnim pomakom rotora u susjednim dijelovima i kutnim pomakom elektromagneta statora u susjednim dijelovima u odnosu jedan na drugi.

Primjeri implementacije:

Primjer 1. U skladu s ovim izumom izrađen je električni generator za napajanje električnih uređaja napona do 36 V. -V. Stator nosi 8 pari elektromagneta, od kojih svaki ima dvije zavojnice koje sadrže 100 zavoja PETV žice promjera 0,9 mm. Dijagram spoja - most, sa spojem istih stezaljki dijametralno suprotnih elektromagneta (slika 7.).

vanjski promjer - 167 mm;

izlazni napon - 36 V;

maksimalna struja - 43 A;

snaga - 1,5 kW.

Primjer 2. U skladu s ovim izumom, proizveden je električni generator za punjenje izvora napajanja (par 24 V baterija) za gradska električna vozila. Električni generator je izrađen s rotirajućim unutarnjim rotorom, na kojem se nalazi 28 trajnih magneta (po 14 u svakom redu, k = 1) izrađenih od legure Fe-Nd-B. Stator nosi 6 pari elektromagneta, od kojih svaki ima dvije zavojnice koje sadrže 150 zavoja, namotane PETV žicom promjera 1,0 mm. Preklopni krug je punovalni sa središnjom točkom (slika 3).

Generator ima sljedeće parametre:

vanjski promjer - 177 mm;

izlazni napon - 31 V (za punjenje baterije od 24 V);

maksimalna struja - 35A,

maksimalna snaga - 1,1 kW.

Dodatno, generator sadrži automatski regulator napona od 29,2 V.

ZAHTJEV

1. Električni generator koji sadrži najmanje jedan kružni dio, uključujući rotor s kružnim magnetskim krugom, na koji je učvršćen paran broj trajnih magneta istog koraka, tvoreći dva paralelna reda polova s uzdužno i poprečno izmjeničnim polaritetom, a stator koji nosi paran broj elektromagneta u obliku potkove koji se nalaze u parovima jedan nasuprot drugom, uređaj za ispravljanje električne struje, gdje svaki od elektromagneta ima dvije zavojnice sa serijski suprotnim smjerom namota, dok se svaki od zavojnica elektromagneta nalazi iznad jednog od paralelnih redova polova rotora i broj polova u jednom redu jednak n zadovoljava omjer

n = 10 + 4k, gdje je k cijeli broj koji ima vrijednosti 0, 1, 2, 3, itd.

2. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da broj statorskih elektromagneta m zadovoljava omjer m n-2.

3. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da uređaj za ispravljanje električne struje sadrži diode spojene na najmanje jedan od terminala namota elektromagneta.

4. Električni generator prema zahtjevu 3, naznačen time, da su diode spojene u punovalni srednji krug.

5. Električni generator prema zahtjevu 3, naznačen time, da su diode spojene u premosni krug.

6. Električni generator prema zahtjevu 5, naznačen time, da je broj mostova jednak m, a spojeni su serijski, ili paralelno, ili serijsko-paralelno.

7. Električni generator prema zahtjevu 5, naznačen time, da je broj mostova jednak m/2 i da je jedan od istoimenih izlaza svakog para dijametralno suprotnih elektromagneta spojen jedan na drugi, dok su drugi spojeni na jedan most.

8. Električni generator prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 7, naznačen time, da se rotor nalazi na vanjskoj strani statora.

9. Električni generator prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 7, naznačen time, da se rotor nalazi unutar statora.

10. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da sadrži najmanje dva identična dijela.

11. Električni generator prema zahtjevu 10, naznačen time, da su najmanje dvije sekcije jedna u odnosu na drugu van faze.

12. Električni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da sadrži najmanje dvije sekcije koje se razlikuju po broju elektromagneta.

13. Generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da nadalje sadrži jedinicu za regulaciju napona.

Izum se odnosi na područje elektrotehnike i elektrotehnike, posebno na sinkrone generatore s pobudom iz permanentnih magneta. Tehnički rezultat je proširenje radnih parametara sinkronog generatora pružanjem mogućnosti regulacije njegove aktivne snage i izlaznog napona izmjenične struje, kao i pružanjem mogućnosti korištenja kao izvora struje zavarivanja pri nošenju elektrolučno zavarivanje u raznim načinima. Sinkroni generator s uzbudom iz permanentnih magneta sadrži statorski nosač s potpornim ležajevima (1, 2, 3, 4), na koji je postavljena skupina prstenastih magnetskih krugova (5) s izbočenjima polova duž periferije, opremljenih električnim zavojnicama (6) s višefaznim armaturnim namotima (7) i (8) statora, postavljenim na potpornu osovinu (9) s mogućnošću rotacije u potpornim ležajevima (1, 2, 3, 4) oko ležajne jedinice statora a skupina prstenastih rotora (10) s prstenastim rotorima postavljenim na unutarnjim bočnim stijenkama magnetskih obloga (11) s naizmjeničnim u obodnom smjeru magnetskih polova p-parova, koji pokrivaju izbočine polova električnim zavojnicama (6) armature namota (7, 8) magnetskog kruga prstenastog statora. Nosač statora izrađen je od skupine identičnih modula. Moduli statorskog ležajnog sklopa ugrađeni su s mogućnošću njihove rotacije jedan u odnosu na drugog oko osi, uz bor s potpornom osovinom (9), a opremljeni su kinematički povezanim pogonom za njihovu kutnu rotaciju u odnosu na svaki druge i slične faze sidrenih namota navedenih modula međusobno su povezane, tvoreći zajedničke faze namota armature statora. 5 str. f-ly, 3 dwg

Crteži za RF patent 2273942

Izum se odnosi na područje elektrotehnike, posebice na sinkrone generatore s pobudom iz trajnih magneta, a može se koristiti u autonomnim izvorima energije na automobilima, čamcima, kao i u autonomnim izvorima napajanja za potrošače s izmjeničnom strujom oba standardna industrijska. frekvencije i povećane frekvencije te u autonomnim elektranama kao izvor struje zavarivanja za elektrolučno zavarivanje u polju.

Poznati sinkroni generator s uzbudom iz trajnih magneta, koji sadrži sklop ležaja statora s potpornim ležajevima, na koji je postavljen prstenasti magnetski krug s izbočenjima polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih sa sidrenim namotom statora, i također montiran na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima rotora s trajnim magnetima uzbude (vidi, na primjer, A.I. Voldek, "Električni strojevi", ur. Energiya, Lenjingradski ogranak, 1974., str. 794).

Nedostaci poznatog sinkronog generatora su značajna potrošnja metala i velike dimenzije zbog značajne potrošnje metala i dimenzija masivnog cilindričnog rotora izrađenog s trajnim uzbudnim magnetima od tvrdih magnetskih legura (kao što su Alni, Alnico, Magnico i dr.).

Poznat je i sinkroni generator s pobudom od trajnih magneta, koji sadrži statorski ležajni sklop s potpornim ležajevima, na koji je postavljen prstenasti magnetski krug s polnim izbočinama duž periferije, opremljen električnim zavojnicama s armaturnim namotom statora postavljenim na njih, prstenasti rotor montiran s mogućnošću rotacije oko prstenastog magnetskog kruga statora s prstenastom magnetskom oblogom postavljenom na unutarnjoj bočnoj stijenci s magnetskim polovima koji se izmjenjuju u obodnom smjeru, pokrivajući izbočine polova električnim zavojnicama armaturnog namota navedenog magnetskog kruga prstenastog statora (vidi, na primjer, RF patent br. 2141716, klasa N 02 K 21/12 prema prijavi br. 4831043/09 od 02.03.1988.).

Nedostatak poznatog sinkronog generatora s uzbudom iz trajnih magneta su uski radni parametri zbog nedostatka mogućnosti regulacije aktivne snage sinkronog generatora, budući da u dizajnu ovog sinkronog induktorskog generatora ne postoji mogućnost brze promjene vrijednost ukupnog magnetskog toka koji stvaraju pojedinačni trajni magneti spomenute prstenaste magnetske obloge.

Najbliži analog (prototip) je sinkroni generator s uzbudom iz trajnih magneta, koji sadrži jedinicu nosača statora s potpornim ležajevima, na koji je postavljen prstenasti magnetski krug s izbočinama polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih s višefaznim armaturni namot statora, postavljen na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u navedenim potpornim ležajevima oko magnetskog kruga prstenastog statora, prstenasti rotor s prstenastim magnetskim umetkom postavljenim na unutarnjoj bočnoj stijenci s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodni smjer, pokrivajući izbočine polova s električnim zavojnicama armaturnog namota navedenog magnetskog kruga prstenastog statora (vidi patent RF br. 2069441, klasa N 02 K 21/22 prema prijavi br. 4894702/07 od 01.06.1990.).

Nedostatak poznatog sinkronog generatora s uzbudom iz trajnih magneta također su uski radni parametri kako zbog nedostatka mogućnosti upravljanja aktivnom snagom sinkronog induktorskog generatora, tako i zbog nedostatka mogućnosti kontrole vrijednosti izlazne izmjenične struje. napona, što ga otežava korištenje kao izvora struje zavarivanja u elektrolučnom zavarivanju (u konstrukciji poznatog sinkronog generatora ne postoji mogućnost promptne promjene vrijednosti ukupnog magnetskog toka pojedinih trajnih magneta koji tvore prstenasti magnetski umetak između sebe).

Cilj ovog izuma je proširiti radne parametre sinkronog generatora pružanjem mogućnosti regulacije njegove aktivne snage i mogućnosti regulacije izmjeničnog napona, kao i pružanjem mogućnosti korištenja kao izvora struje zavarivanja kada izvođenje elektrolučnog zavarivanja u različitim načinima.

Taj se cilj postiže činjenicom da je sinkroni generator s uzbudom permanentnog magneta, koji sadrži statorsku ležajnu jedinicu s potpornim ležajevima, na koji je postavljen prstenasti magnetski krug s polnim izbočinama duž periferije, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih s višefaznim namot armature statora, postavljen na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u navedenim potpornim ležajevima oko prstenastog magnetskog kruga statora, prstenasti rotor s prstenastom magnetskom oblogom postavljenom na unutarnjoj bočnoj stijenci s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodu smjera, koji pokriva izbočine polova električnim zavojnicama armaturnog namota navedenog magnetskog kruga prstenastog statora, u njemu je ležajna jedinica stator izrađen od skupine identičnih modula s naznačenim prstenastim magnetskim krugom i prstenastim rotorom, montiranim na jednom potporna osovina s mogućnošću okretanja jedan u odnosu na drugu oko osi koaksijalne s potpornom osovinom, i Abžene su kinematički povezane s njima pogonom njihove kutne rotacije jedna u odnosu na drugu, a istoimene faze namota armature u modulima sklopa ležaja statora međusobno su povezane, tvoreći zajedničke faze namota armature statora.

Dodatna razlika predloženog sinkronog generatora s pobudom iz trajnih magneta je u tome što su istoimeni magnetski polovi prstenastih magnetskih obloga prstenastih rotora u susjednim modulima ležajne jedinice statora međusobno kongruentno smješteni u istim radijalnim ravninama. , a krajevi faza namota armature u jednom modulu statorske ležajne jedinice spojeni su s počecima istih faza namota armature u drugom susjednom modulu sklopa ležaja statora, tvoreći međusobno zajednički zajednički faze namota armature statora.

Osim toga, svaki od modula ležajne jedinice statora uključuje prstenastu čahuru s vanjskom potisnom prirubnicom i čašicu sa središnjom rupom na kraju, a prstenasti rotor u svakom od modula sklopa ležaja statora uključuje prstenastu školjku s unutarnjom potisnom prirubnicom, u koju je ugrađen spomenuti odgovarajući prstenasti magnetni umetak, pri čemu su navedene prstenaste čahure modula sklopa statorskih ležajeva spojene sa svojom unutarnjom cilindričnom bočnom stijenkom s jednim od navedenih potpornih ležajeva, od kojih su drugi spojeni s stijenke središnjih rupa na krajevima navedenih čaša, prstenaste školjke prstenastog rotora su čvrsto povezane s potpornom osovinom pomoću sklopova za pričvršćivanje, a prstenasti magnetski krug u odgovarajućem modulu sklopa ležaja statora je montiran na navedeni prstenasti rukavac, čvrsto pričvršćen svojom vanjskom potisnom prirubnicom na bočnu cilindričnu stijenku stakla i tvori zajedno s potonjom prstenastu šupljinu u kojoj se nalazi uka odgovarajući prstenasti magnetski krug s električnim zavojnicama odgovarajućeg namota armature statora. Dodatna razlika predloženog sinkronog generatora s uzbudom iz trajnih magneta je u tome što svaki od sklopova za pričvršćivanje koji povezuje prstenastu školjku prstenastog rotora s potpornom osovinom uključuje glavčinu postavljenu na potpornu osovinu s prirubnicom čvrsto pričvršćenom na unutarnju potisnu prirubnicu odgovarajuće prstenaste ljuske.

Dodatna razlika predloženog sinkronog generatora s uzbudom iz trajnih magneta je u tome što je pogon za kutnu rotaciju modula jedinice nosača statora jedan u odnosu na drugi montiran pomoću potporne jedinice na modulima jedinice nosača statora.

Osim toga, pogon za kutno okretanje modula jedinice nosača statora jedan u odnosu na drugi izrađen je u obliku vijčanog mehanizma s vodećim vijkom i maticom, a potporna jedinica za pogon za kutno okretanje sekcija jedinice nosača statora uključuje potpornu ušicu pričvršćenu na jedno od navedenih stakla i potpornu šipku na drugo staklo, dok je vodeći vijak zakretno povezan šarkom od dva stupnja na jednom kraju pomoću osi paralelne s osi navedenog potpornog vratila, s navedenom potpornom šipkom izrađenom s utorom za vođenje smještenom duž luka kružnice, a matica vijčanog mehanizma je jednim krajem zakretno spojena s navedenom ušicom, a na drugom je kraju izrađena s drška prolazi kroz utor za vođenje u potpornoj šipki i opremljena je elementom za zaključavanje.

Suština izuma ilustrirana je crtežima.

Slika 1 prikazuje opći prikaz predloženog sinkronog generatora s pobudom iz permanentnih magneta u uzdužnom presjeku;

Slika 2 je pogled A na slici 1;

Slika 3 prikazuje shematski dijagram magnetskog uzbudnog kruga sinkronog generatora u izvedbi s trofaznim električnim krugovima namota armature statora u početnom početnom položaju (bez kutnog pomaka odgovarajućih istoimenih faza u modulima sklop ležaja statora) za broj parova polova statora p = 8;

Na sl.4 - isto, s fazama trofaznih električnih krugova namota armature statora, raspoređenih jedan u odnosu na drugi u kutnom položaju pod kutom jednakim 360 / 2p stupnjeva;

Slika 5 prikazuje varijantu strujni krug spojevi armaturnih namota statora sinkronog generatora sa zvjezdastim spojem faza generatora i serijskim spojem istih faza u zajedničkim fazama koje oni formiraju;

Slika 6 prikazuje drugu verziju električnog dijagrama spojeva namota armature statora sinkronog generatora s trokutastim spojem faza generatora i serijskim spojem istih faza u zajedničkim fazama koje oni formiraju;

Slika 7 prikazuje shematski vektorski dijagram promjene veličine faznih napona sinkronog generatora tijekom kutne rotacije odgovarajućih istoimenih faza namota armature statora (odnosno modula ležajne jedinice statora) odgovarajućim kutom i kada su te faze spojene prema shemi "zvijezda";

Na sl.8 - isto, pri povezivanju faza namota armature statora prema shemi "trokut";

Slika 9 prikazuje dijagram s grafom ovisnosti izlaznog mrežnog napona sinkronog generatora o geometrijskom kutu rotacije istih faza armaturnih namota statora s odgovarajućim električnim kutom rotacije vektora napona u faza za spajanje faza prema shemi "zvijezda";

Na slici 10. prikazan je dijagram s grafom ovisnosti izlaznog mrežnog napona sinkronog generatora o geometrijskom kutu rotacije istih faza namota armature statora s odgovarajućim električnim kutom rotacije vektora napona u fazi za spajanje faza prema shemi "trokut".

Sinkroni generator s pobudom iz permanentnih magneta sadrži statorsku ležajnu jedinicu s potpornim ležajevima 1, 2, 3, 4, na kojoj se nalazi skupina identičnih prstenastih magnetskih krugova 5 (na primjer, u obliku monolitnih diskova izrađenih od kompozitnog praha mekog magneta materijal) postavljen je s izbočinama polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama 6 s višefaznim (na primjer, trofaznim i u opći slučaj m-faza) armaturni namoti 7, 8 statora, postavljeni na noseću osovinu 9 s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima 1, 2, 3, 4 oko statorske ležajne jedinice skupina identičnih prstenastih rotora 10, sa prstenaste magnetske obloge postavljene na unutarnje bočne stijenke 11 (na primjer, u obliku monolitnih magnetskih prstenova izrađenih od praškastog magnetoanizotropnog materijala) s naizmjeničnim u obodnom smjeru magnetskim polovima p-parova (u ovoj izvedbi generatora, broj parova p magnetskih polova je 8), koji pokrivaju izbočine polova električnim zavojnicama 6 armaturnih namota 7, 8 navedenih prstenastih magnetskih krugova 5 statora. Sklop ležaja statora izrađen je od skupine identičnih modula, od kojih svaki uključuje prstenastu čahuru 12 s vanjskom potisnom prirubnicom 13 i staklo 14 sa središnjom rupom "a" na kraju 15 i s bočnom cilindričnom stijenkom 16. Svaki od prstenastih rotora 10 uključuje prstenastu školjku 17 c unutarnju potisnu prirubnicu 18. Prstenaste čahure 12 modula statorske ležajne jedinice su spojene sa svojom unutarnjom cilindričnom bočnom stijenkom s jednim od spomenutih potpornih ležajeva (s potpornim ležajevima 1, 3), od kojih su ostali (noseći ležajevi 2, 4) spojeni sa zidovima središnjih rupa "a" na krajevima 15 navedenih stakla 14. Prstenaste školjke 17 prstenastih rotora 10 čvrsto su povezane s potpornom osovinom 9 pomoću sklopova za pričvršćivanje, a svaki od prstenastih magnetskih krugova 5 u odgovarajućem modulu statorske ležajne jedinice montiran je na navedenu prstenastu čahuru 12 čvrsto pričvršćenu svojom vanjskom potisnom prirubnicom 13 s bočnom cilindričnom stijenkom 16 stakla 14 i formiranje d zajedno s posljednjom prstenastom šupljinom "b", u kojoj se nalazi navedeni odgovarajući prstenasti magnetski krug 5 s električnim zavojnicama 6 odgovarajućeg armaturnog namota (namota armature 7, 8) statora. Moduli ležajne jedinice statora (prstenaste čahure 12 s čašicama 14 koje tvore ove module) ugrađeni su s mogućnošću njihove rotacije jedan u odnosu na drugi oko osi koaksijalne s potpornom osovinom 9, a opremljeni su kinematički povezanim pogonom. za njihovu kutnu rotaciju jedna u odnosu na drugu, montirana pomoću potporne jedinice na modulima nosača statora. Svaki od pričvrsnih elemenata koji povezuje prstenastu školjku 17 odgovarajućeg prstenastog rotora 10 s potpornom osovinom 9 uključuje glavčinu 19 postavljenu na potpornu osovinu 9 s prirubnicom 20 koja je čvrsto pričvršćena na unutarnju potisnu prirubnicu 18 odgovarajuće prstenaste ljuske 17. Pogon za kutno okretanje modula jedinice nosača statora jedan u odnosu na drugi u prikazanoj konkretnoj izvedbi izveden je u obliku vijčanog mehanizma s vodećim vijkom 21 i maticom 22, te potpornom jedinicom za pogon za kutni preokret dijelova jedinice nosača statora uključuje potpornu ušicu 23 pričvršćenu na jedno od navedenih stakala 14, a na drugo staklo 14 potpornu šipku 24. Vodeći vijak 21 je zakretno povezan šarkom od dva stupnja (a šarka s dva stupnja slobode) jednim krajem "b" pomoću osi 25 paralelne s osi O-O1 navedene potporne osovine 9, pri čemu je navedena potporna šipka 24 izrađena sa smještenim duž luka kružnice s prorezom za vođenje "d", a matica 22 vijčanog mehanizma zakretno je spojena na jednom kraju sa spomenutom potpornom ušicom 23, na drugom je kraju izrađena s drškom 26 koji je prošao kroz utor za vođenje "g" u potpornoj šipki 24, i ima element za zaključavanje 27 (bračna matica). Na kraju matice 22, zakretno spojenog na potpornu ušicu 23, ugrađen je dodatni zaporni element 28 (dodatna matica za zaključavanje). Potporno vratilo 9 opremljeno je ventilatorima 29 i 30 za hlađenje namota armature 7, 8 statora, od kojih se jedan (29) nalazi na jednom od krajeva potporne osovine 9, a drugi (30) između sekcija ležajne jedinice statora i montira se na noseću osovinu 9. Prstenaste čahure 12 sekcije ležajnog sklopa statora izrađene su s otvorima za ventilaciju "d" na vanjskim potisnim prirubnicama 13 za prolaz strujanja zraka u odgovarajući prstenaste šupljine "b" koje čine prstenaste čahure 12 i stakla 14, a za hlađenje pri tome sidreni namoti 7 i 8 smješteni u električnim zavojnicama 6 na polnim projekcijama prstenastih magnetskih krugova 5. Na kraju potporne osovine 9 , na kojem se nalazi ventilator 29, postavljena je remenica 31 klinastog remena za pokretanje prstenastih rotora 10 sinkronog generatora u rotaciju. Ventilator 29 je pričvršćen izravno na remenicu 31 prijenosa s klinastim remenom. Na drugom kraju vodećeg vijka 21 vijčanog mehanizma nalazi se ručka 32 za ručno upravljanje vijčanim mehanizmom pogona za kutnu rotaciju modula jedinice nosača statora jedan u odnosu na drugi. Faze istog imena (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) namota armature u kružnim magnetskim krugovima 5 modula statorske ležajne jedinice međusobno su povezani, tvoreći zajedničke faze generatora (veza istih faza općenito, i serijski i paralelni, kao i složeni). Istoimeni magnetski polovi ("sjever" i, prema tome, "jug") prstenastih magnetskih obloga 11 prstenastih rotora 10 u susjednim modulima sklopa ležaja statora nalaze se međusobno kongruentno u istim radijalnim ravninama. U prikazanoj izvedbi, krajevi faza (A1, B1, C1) namota armature (namota 7) u prstenastom magnetskom krugu 5 jednog modula statorskog ležajnog sklopa spojeni su na početak faza istog naziv (A2, B2, C2) armaturnog namota (namota 8) u susjednom drugom modulu sklopa ležaja statora, tvoreći u međusobnoj serijskoj vezi zajedničke faze namota armature statora.

Sinkroni generator s uzbudom na trajni magnet radi na sljedeći način.

Od pogona (na primjer, od motora s unutarnjim izgaranjem, uglavnom dizel motora, koji nije prikazan na crtežu) kroz remenicu klinastog remena 31, rotacijsko kretanje se prenosi na potpornu osovinu 9 s prstenastim rotorima 10. Kada se prstenasti rotori 10 (prstenaste školjke 17) s prstenastim magnetskim oblogama 11 rotiraju (na primjer, monolitni magnetski prstenovi izrađeni od praškastog magnetoanizotropnog materijala) stvaraju rotirajuće magnetske tokove koji prodiru kroz zračni prstenasti jaz između prstenastih magnetskih obloga 11 i prstenastih magnetskih jezgri 5 ( na primjer, monolitni diskovi izrađeni od praha kompozitnog magnetsko mekog materijala) modula statorske ležajne jedinice, kao i probijanje u radijalne polne izbočine (koje nisu prikazane na crtežu konvencionalno) prstenastih magnetskih krugova 5. Kada se prstenasti rotori 10 rotiraju, naizmjenični prolaz "sjevernog" i "južnog" izmjeničnih magnetskih polova prstenastih magnetskih obloga 11 preko radijalnih polova izbočina prstenastog magnetske jezgre 5 modula jedinice nosača statora, uzrokujući pulsacije rotacijskog magnetskog toka i po veličini i u smjeru u projekcijama radijalnih polova navedenih prstenastih magnetskih jezgri 5. U tom slučaju induciraju se promjenjive elektromotorne sile (EMF) u armaturni namoti 7 i 8 statora s međusobnim faznim pomakom u svakom od m-faznih namota armature 7 i 8 pod kutom jednakim 360 / m električnih stupnjeva, a za prikazane trofazne namote armature 7 i 8 u njihovim faze (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) sinusoidna promjenjiva elektromotorna sila (EMF) s faznim pomakom među sobom pod kutom od 120 stupnjeva i frekvencijom jednakom umnošku broja parova (p) magnetskih polova u prstenastom magnetskom umetku 11 brzinom rotacije prstenastih rotora 10 (za broj parova magnetskih polova p = 8, promjenjivi EMF inducira se pretežno povećane frekvencije, na primjer, s frekvencijom od 400 Hz) . Izmjenična struja (na primjer, trofazna ili, u općem slučaju, m-fazna), koja teče kroz zajednički namot armature statora formiran gornjim spajanjem istih faza (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) armaturnih namota 7 i 8 u susjednim prstenastim magnetskim krugovima 5, dovodi se do izlaznih konektora električne energije (nisu prikazani na crtežu) za spajanje prijemnika izmjenične struje (na primjer, za spajanje elektromotora, električnih alata, električnih pumpi, grijanja uređaja, kao i za spajanje opreme za električno zavarivanje i sl.) ). U predstavljenoj izvedbi sinkronog generatora, izlazni fazni napon (Uph) u namotu armature zajedničkog statora (formiran odgovarajućim gore navedenim spajanjem istih faza namota armature 7 i 8 u prstenastim magnetskim krugovima 5) u početni početni položaj modula jedinice nosača statora (bez kutnog pomaka jedan prema drugom) jedan u odnosu na drugi ovih modula ležajne jedinice statora i, sukladno tome, bez kutnog pomaka jedan u odnosu na drugi prstenastih magnetskih krugova 5 s izbočine polova duž periferije) jednak je zbroju modula pojedinačnih faznih napona (Uph1 i Uph2) u namotajima armature 7 i 8 prstenastih magnetskih krugova modula nosača statora (u općenitom slučaju, ukupni izlazni fazni napon Uf generatora jednak je geometrijskom zbroju vektora napona u pojedinačnim istoimenim fazama A1, B1, C1 i A2, B2, C2 namota armature 7 i 8, vidi slike 7 i 8 s dijagramima napona ). Ako je potrebno promijeniti (smanjiti) vrijednost izlaznog faznog napona Uph (i, sukladno tome, izlaznog mrežnog napona U l) predstavljenog sinkronog generatora za napajanje određenih prijemnika energije smanjenim naponom (na primjer, za elektrolučno zavarivanje s izmjeničnom strujom u određenim načinima rada), vrši se kutni preokret pojedinih modula nosive jedinice jedan u odnosu na drugi pod određenim kutom (podešenim ili kalibriranim). U tom slučaju, element za zaključavanje 27 matice 22 vijčanog mehanizma pogona kutne rotacije modula ležajne jedinice statora se otključava i pomoću ručke 32 se vodeći vijak 21 vijčanog mehanizma pokreće u rotaciju. , zbog čega se matica 22 kutno pomiče duž luka kružnice u utoru "g" potporne šipke 24 i preokreće pod zadanim kutom jednog od modula ležajne jedinice statora u odnosu na drugi modul ove ležajne jedinice statora oko osi O-O1 potpornog vratila 9 (u prikazanoj izvedbi sinkronog induktorskog generatora rotira se modul ležajne jedinice statora na koji je montirana potporna ušica 23, a druga modul ležajne jedinice statora s potpornom šipkom 24 koja ima utor "g" je u stacionarnom položaju, odnosno učvršćen na nekoj bazi, koja nije konvencionalno prikazana na prikazanom crtežu). Kutnom rotacijom modula ležajne jedinice statora (prstenaste čahure 12 sa staklima 14) jedan u odnosu na drugog oko osi O-O1 potpornog vratila 9, rotacija kružnih magnetskih krugova 5 s izbočenjima polova duž periferije jedan u odnosu na drugi pod zadanim kutom također se provodi, zbog čega se rotacija također vrši pod određenim kutom jedna u odnosu na drugu oko osi O-O1 potpornog vratila 9 samih izbočina stupa (ne prikazano na crtežu) s električnim zavojnicama 6 višefaznih (u ovom slučaju trofaznih) namota armature statora 7 i 8 u kružnim magnetskim krugovima. Kada se izbočine polova kružnih magnetskih krugova 5 zarotiraju jedna u odnosu na drugu pod zadanim kutom unutar 360 / 2p stupnjeva, dolazi do proporcionalne rotacije vektora faznog napona u namotu armature pokretnog modula ležajne jedinice statora (u u ovom slučaju dolazi do rotacije vektora faznog napona Uph2 u namotu armature 7 modula nosive jedinice.statora, koji ima mogućnost kutne rotacije) pod dobro definiranim kutom unutar 0-180 električnih stupnjeva (vidi slike 7 i 8), što dovodi do promjene rezultirajućeg izlaznog faznog napona Uph sinkronog generatora ovisno o električnom kutu rotacije vektora faznog napona Uph2 u fazama A2, B2, C2 jednog namota armature statora 7 u odnosu na fazni napon vektori Uf1 u fazama A1, B1, C1 drugog namota armature statora 8 (ova ovisnost ima proračunski karakter, izračunata rješenjem kosih trokuta i određena je sljedećim izrazom:

Raspon regulacije izlaznog rezultirajućeg faznog napona Uph prikazanog sinkronog generatora za slučaj kada je Uph1 = Uph2 varirat će od 2Uph1 do 0, a za slučaj kada je Uph2

Izvedba jedinice nosača statora iz grupe identičnih modula s naznačenim prstenastim magnetskim krugom 5 i prstenastim rotorom 10, postavljenih na jedno potporno vratilo 9, kao i ugradnja modula jedinice nosača statora s mogućnošću okretanja u odnosu na međusobno oko osi koaksijalne s potpornom osovinom 9, opskrba modula ležajne jedinice statora kinematički povezanim pogonom njihove kutne rotacije jedan u odnosu na drugi i spajanje istih faza namota armature 7 i 8 u modulima ležajne jedinice statora s formiranjem zajedničkih faza aktivne snage statora, kao i osiguravanjem mogućnosti regulacije izlaznog napona izmjenične struje, kao i osiguravanjem mogućnosti korištenja kao izvora struje zavarivanja pri izvođenju elektrolučno zavarivanje u različitim načinima (pružanjem mogućnosti podešavanja vrijednosti napon faznog pomaka u istim fazama A1, B1, C1 i A2, B2, C2, au općem slučaju u fazama Ai, Bi, Ci namota armature statora u predloženom sinkronom generatoru). Predloženi sinkroni generator s uzbudom iz trajnih magneta može se koristiti uz odgovarajuće prebacivanje namota armature statora za opskrbu električnom energijom širokog spektra prijamnika izmjenične višefazne električne struje s različitim parametrima napona napajanja. Osim toga, dodatni raspored magnetskih polova istog imena ("sjever" i, prema tome, "jug") prstenastih magnetskih obloga 11 u susjednim prstenastim rotorima 10 također je kongruentan jedan drugome u istim radijalnim ravninama, kao spoj krajeva faza A1, B1, C1 armaturnog namota 7 u prstenastom magnetskom krugu 5 jednog modula statorske ležajne jedinice s početkom istih faza A2, B2, C2 armaturnog namota 8 u susjednom modulu ležajne jedinice statora (serijski spoj istih faza namota armature statora među sobom) omogućuju glatku i učinkovitu regulaciju izlaznog napona sinkronog generatora od maksimalne vrijednosti (2U f1 , a u općem slučaju za broj n presjeka ležajne jedinice statora nU f1) do 0, koji se može koristiti i za opskrbu električnom energijom posebnih električnih strojeva i instalacija.

ZAHTJEV

1. Sinkroni generator s uzbudom od trajnih magneta, koji sadrži sklop ležaja statora s potpornim ležajevima, na koji je postavljen prstenasti magnetski krug s polnim izbočinama duž periferije, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih s višefaznim namotom armature statora , montiran na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u spomenutim nosivim ležajevima oko magnetskog kruga prstenastog statora prstenasti rotor s prstenastom magnetskom oblogom postavljenom na unutarnjoj bočnoj stijenci s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodnom smjeru, koji pokrivaju izbočine polova s električnim zavojnicama armaturnog namota navedenog magnetskog kruga prstenastog statora, naznačene time da je sklop ležaja statora izrađen od skupine identičnih modula s naznačenim prstenastim magnetskim krugom i prstenastim rotorom postavljenim na istu potpornu osovinu, dok je moduli statorskog ležajnog sklopa ugrađeni su s mogućnošću njihove rotacije jedan u odnosu na drugi oko osi i, koaksijalni s potpornom osovinom, i opremljeni kinematički povezanim pogonom za njihovu kutnu rotaciju jedna u odnosu na drugu, a slične faze namota armature u modulima sklopa ležaja statora međusobno su povezane, tvoreći zajedničke faze armature statora navijanje.

2. Sinkroni generator s pobudom iz trajnih magneta prema zahtjevu 1, naznačen time, da su istoimeni magnetski polovi prstenastih magnetskih obloga prstenastih rotora u susjednim modulima sklopa ležaja statora međusobno kongruentno smješteni u iste radijalne ravnine, a krajevi faza namota armature u jednom modulu ležajnih jedinica statora spojeni su na početak istih faza namota armature u drugom, susjednom modulu statorske ležajne jedinice, nastaju u vezi s jedna drugoj zajedničke faze namota armature statora.

3. Sinkroni generator s pobudom od trajnih magneta prema zahtjevu 1, naznačen time, da svaki od modula jedinice nosača statora uključuje prstenastu čahuru s vanjskom potisnom prirubnicom i staklo sa središnjom rupom na kraju, te prstenasti rotor u svakom od modula jedinice nosača statora uključuje prstenastu školjku s unutarnjom potisnom prirubnicom, u koju je ugrađen navedeni odgovarajući prstenasti magnetski umetak, dok su navedene prstenaste čahure modula jedinice nosača statora spojene sa svojim unutarnjim cilindrična bočna stijenka s jednim od navedenih potpornih ležajeva, od kojih su drugi konjugirani sa stijenkama središnjih rupa na krajevima navedenih odgovarajućih čaša, prstenaste školjke prstenastog rotora čvrsto su spojene s potpornom osovinom pomoću pričvršćivanja sklopove, a prstenasti magnetski krug u odgovarajućem modulu ležajne jedinice statora montiran je na navedenu prstenastu čahuru čvrsto pričvršćenu svojom vanjskom potisnom prirubnicom na bočnu cilindričnu stijenku hrpe ana i tvoreći zajedno s potonjom prstenastu šupljinu u kojoj se nalazi navedeni odgovarajući prstenasti magnetski krug s električnim zavojnicama odgovarajućeg namota armature statora.

4. Sinkroni generator s uzbudom permanentnog magneta prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 3, naznačen time, da svaki od sklopova za pričvršćivanje koji povezuje prstenastu školjku prstenastog rotora s potpornom osovinom uključuje glavčinu postavljenu na potpornu osovinu s prirubnicom. čvrsto pričvršćen na unutarnju potisnu prirubnicu odgovarajuće prstenaste ljuske.

5. Sinkroni generator s uzbudom permanentnog magneta prema zahtjevu 4, naznačen time, da je pogon za kutnu rotaciju modula jedinice nosača statora jedan u odnosu na drugi montiran pomoću potporne jedinice na modulima jedinice nosača statora. .

6. Sinkroni generator s uzbudom na trajni magnet prema zahtjevu 5, naznačen time, da je pogon za kutno okretanje modula jedinice nosača statora jedan u odnosu na drugi izveden u obliku vijčanog mehanizma s vodećim vijkom i maticom. , a potporna jedinica za pogon kutnog okretanja modula jedinice nosača statora uključuje pričvršćenu na jednoj od navedenih čaša potpornu ušicu, a na drugom staklu potpornu šipku, dok je vodeći vijak zakretno povezan s dva -stupni zglob na jednom kraju pomoću osi paralelne s osi spomenute potporne osovine, s navedenom potpornom šipkom izrađenom s prorezom za vođenje koji se nalazi duž luka oboda, a matica vijčanog mehanizma je zakretno spojena na jedan kraj sa spomenutom ušicom, na drugom je kraju s drškom koja je provučena kroz utor za vođenje u potpornoj šipki i opremljena je elementom za zaključavanje.

Područje djelatnosti (tehnologija) kojoj pripada opisani izum

Znanje razvoja, naime, ovaj izum autora odnosi se na područje elektrotehnike, posebno na sinkrone generatore s pobudom iz permanentnih magneta, a može se koristiti u autonomnim izvorima električne energije na automobilima, brodovima, kao i u autonomno napajanje potrošača izmjeničnom strujom kao standardnom industrijskom frekvencijom, te povećanom frekvencijom i u autonomnim elektranama kao izvorom struje zavarivanja za elektrolučno zavarivanje u polju.

DETALJAN OPIS IZUMA

Poznati sinkroni generator s uzbudom od trajnih magneta, koji sadrži sklop ležaja statora s potpornim ležajevima, na koji je postavljen prstenasti magnetski krug s izbočenjima polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih sa sidrenim namotom statora, i također montiran na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima uzbude (vidi, na primjer, A.I. Voldek, "Električni strojevi", ur. Energia, Lenjingradski ogranak, 1974., str. 794).

Poznat je i sinkroni generator s uzbudom iz trajnih magneta, koji sadrži statorski ležajni sklop s potpornim ležajevima, na koji je montiran prstenasti magnetski krug s izbočenjima polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama s armaturnim namotom statora postavljenim na njih, ugrađene s mogućnošću rotacije oko prstenastog magnetskog kruga statora s montiranim na unutarnjoj bočnoj stijenci prstenastom magnetskom oblogom s naizmjeničnim u obodnom smjeru magnetskim polovima, koji pokrivaju izbočine polova električnim zavojnicama armaturnog namota spomenuti magnetski krug prstenastog statora (vidi, na primjer, RF patent br. 2141716, klasa N 02 K 21/12 prema prijavi br. 4831043/09 od 03.02.1988.).

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Suština izuma ilustrirana je crtežima.

Slika 1 prikazuje opći prikaz predloženog sinkronog generatora s pobudom iz permanentnih magneta u uzdužnom presjeku;

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Slika 2 - Sinkroni generator s uzbudom iz permanentnih magneta, tip A;

Na sl.4 - isto, s fazama trofaznih električnih krugova namota armature statora, raspoređenih jedan u odnosu na drugi u kutnom položaju pod kutom jednakim 360 / 2p stupnjeva;

Na slici 5 prikazana je varijanta električnog dijagrama spojeva namota armature statora sinkronog generatora sa spojem faza generatora zvijezdom i serijskim spojem istoimenih faza u zajedničkim fazama formiranim od ih;

shematski vektorski dijagram promjene veličine faznih napona sinkronog generatora s kutnim zaokretom odgovarajućih faza istog imena namota armature statora (odnosno modula ležajne jedinice statora) za odgovarajući kuta i kada su te faze spojene prema shemi "zvijezda".

isto, pri spajanju faza namota armature statora prema "trokutu"

Na sl.8 - isto, pri povezivanju faza namota armature statora prema shemi "trokut";

dijagram s grafom ovisnosti izlaznog mrežnog napona sinkronog generatora o geometrijskom kutu rotacije istih faza namota armature statora s odgovarajućim električnim kutom rotacije vektora napona u fazi za spajanje faza prema na shemu "zvijezda".

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Sinkroni generator s uzbudom iz trajnih magneta sadrži statorsku ležajnu jedinicu s potpornim ležajevima 1, 2, 3, 4, na kojoj se nalazi skupina identičnih prstenastih magnetskih krugova 5 (na primjer, u obliku monolitnih diskova izrađenih od mekog kompozitnog praha). magnetni materijal) postavljen je s izbočinama polova duž periferije, opremljen s postavljenim električnim zavojnicama 6 s višefaznim (na primjer, trofaznim, au općenitom slučaju m-faznim) armaturnim namotima 7, 8 statora, montiranim na potporna osovina 9 s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima 1, 2, 3, 4 oko statora ležajne jedinice, skupina identičnih prstenastih rotora 10, s prstenastim magnetskim oblogama 11 postavljenim na unutarnjim bočnim stijenkama (npr. u obliku monolitnih magnetskih prstenova izrađenih od praškastog magnetoanizotropnog materijala) s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodnom smjeru (u ovoj verziji generatora, broj parova p magnetskih polova jednak je 8), koji pokrivaju pol izbočine s električnim zavojnicama 6 armaturnih namota 7, 8 navedenih prstenastih magnetskih krugova 5 statora. Sklop ležaja statora izrađen je od skupine identičnih modula, od kojih svaki uključuje prstenastu čahuru 12 s vanjskom potisnom prirubnicom 13 i staklo 14 sa središnjom rupom "a" na kraju 15 i bočnom cilindričnom stijenkom 16. Svaki prstenastih rotora 10 uključuje prstenastu školjku 17 c unutarnju potisnu prirubnicu 18. Prstenaste čahure 12 modula statorske ležajne jedinice spojene su svojom unutarnjom cilindričnom bočnom stijenkom s jednim od spomenutih potpornih ležajeva (s potpornim ležajevima 1, 3), ostali od kojih su (2, 4) spojeni sa stijenkama središnjih rupa "a" na krajevima 15 navedenih stakla 14. Prstenaste školjke 17 prstenastih rotora 10 čvrsto su povezane s potpornom osovinom 9 pomoću pričvrsni sklopovi, a svaki od prstenastih magnetskih krugova 5 u odgovarajućem modulu ležajne jedinice statora montiran je na navedenu prstenastu čahuru 12 čvrsto pričvršćenu svojom vanjskom potisnom prirubnicom 13 s bočnom cilindričnom stijenkom 16 stakla 14 i tvori se zajedno s posljednji jednu prstenastu šupljinu "b", u kojoj se nalazi navedeni odgovarajući prstenasti magnetski krug 5 s električnim zavojnicama 6 odgovarajućeg armaturnog namota (namota armature 7, 8) statora. Moduli ležajnog sklopa statora (prstenaste čahure 12 s čašicama 14 koje čine ove module) ugrađuju se s mogućnošću njihove rotacije jedan u odnosu na drugi oko osi koaksijalne s potpornom osovinom 9, a opremljeni su kinematički povezanim pogonom za njihovu kutnu rotaciju jedna u odnosu na drugu, montirana pomoću sklopa nosača na modulima nosača statora. Svaki od sklopova za pričvršćivanje koji povezuje prstenastu školjku 17 odgovarajućeg prstenastog rotora 10 s potpornom osovinom 9 uključuje glavčinu 19 postavljenu na potpornu osovinu 9 s prirubnicom 20 koja je čvrsto pričvršćena na unutarnju potisnu prirubnicu 18 odgovarajuće prstenaste školjke 17. Pogon za kutni preokret modula statorske ležajne jedinice je različit.u odnosu na drugi u prikazanoj konkretnoj izvedbi izveden je u obliku vijčanog mehanizma s vodećim vijkom 21 i maticom 22, te potpornom jedinicom pogona za kutni preokret dijelova ležajne jedinice statora uključuje potpornu ušicu 23 pričvršćenu na jedno od navedenih stakla 14 i potpornu šipku 24 na drugom staklu 14 Vodeći vijak 21 je zakretno povezan šarkom od dva stupnja (šarkom s dva stupnja slobode) na jednom kraju "unutar" pomoću osi 25 paralelne s osi O-O1 spomenute potporne osovine 9, pri čemu je navedena potporna šipka 24 izrađena s prorezom za vođenje "d" koji se nalazi duž luka a krug", a matica 22 vijčanog mehanizma je zakretno spojena jednim kraj sa spomenutom potpornom ušicom 23, na drugom je kraju izrađen s drškom 26 koji je provučen kroz utor za vođenje "d" u potpornoj šipki 24, i opremljen je elementom za zaključavanje 27 (zaporna matica). Na kraju matice 22, zakretno spojenog na potpornu ušicu 23, ugrađen je dodatni zaporni element 28 (dodatna matica za zaključavanje). Potporno vratilo 9 opremljeno je ventilatorima 29 i 30 za hlađenje namota armature 7, 8 statora, od kojih se jedan (29) nalazi na jednom od krajeva potporne osovine 9, a drugi (30) između sekcija ležajne jedinice statora i montira se na potpornu osovinu 9. Prstenaste čahure 12 sekcije ležajnog sklopa statora izrađene su s ventilacijskim otvorima "d" na vanjskim potisnim prirubnicama 13 za prolaz protoka zraka u odgovarajući prstenasti šupljine "b" koje čine prstenaste čahure 12 i stakla 14, a za hlađenje pri tome sidreni namoti 7 i 8 smješteni u električnim zavojnicama 6 na polnim projekcijama prstenastih magnetskih krugova 5. Na kraju potpornog vratila 9, na kojem se nalazi ventilator 29, postavljena je remenica 31 klinastog remena za pokretanje prstenastih rotora 10 sinkronog generatora u rotaciju. Ventilator 29 je pričvršćen izravno na remenicu 31 prijenosa s klinastim remenom. Na drugom kraju vodećeg vijka 21 vijčanog mehanizma nalazi se ručka 32 za ručno upravljanje vijčanim mehanizmom pogona za kutnu rotaciju modula jedinice nosača statora jedan u odnosu na drugi. Faze istog naziva (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) armaturnih namota u kružnim magnetskim krugovima 5 modula statorske ležajne jedinice međusobno su povezani, tvoreći zajedničke faze generatora (veza istih faza općenito, i serijski i paralelni, kao i složeni). Istoimeni magnetski polovi ("sjever" i, prema tome, "jug") prstenastih magnetskih obloga 11 prstenastih rotora 10 u susjednim modulima sklopa ležaja statora nalaze se međusobno kongruentno u istim radijalnim ravninama. U prikazanoj izvedbi krajevi faza (A1, B1, C1) namota armature (namota 7) u prstenastom magnetskom krugu 5 jednog modula statorskog ležajnog sklopa spojeni su na početke faza istog naziv (A2, B2, C2) armaturnog namota (namota 8) u susjednom drugom modulu sklopa ležaja statora, tvoreći u serijskoj vezi međusobno zajedničke faze namota armature statora.

Sinkroni generator s uzbudom na trajni magnet radi na sljedeći način.

Raspon regulacije izlaznog rezultirajućeg faznog napona Uph prikazanog sinkronog generatora za slučaj kada je Uph1 = Uph2 varirat će od 2Uph1 do 0, a za slučaj kada je Uph2

Zahtjev

Veliko hvala na doprinosu razvoju domaće znanosti i tehnologije!