Sinkroni generator s rotorom s trajnim magnetom. Sinkroni generator s uzbudom na trajni magnet. Asinkroni generator. Razlike od sinkronog

Beskontaktni sinkroni generatori s trajnim magnetom (PSGM) imaju jednostavan strujni 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 regulacijskim svojstvima zbog činjenice da je radni tok trajnih magneta ne može se mijenjati u širokim granicama. 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 praktički isti dizajn kao kod klasičnih strojeva na izmjeničnu struju, obično sadrži cilindrični magnetski krug izrađen od limova električnog čelika, na unutarnja površina koji se utori nalaze za smještaj namota armature. Za razliku od konvencionalnih sinkroni strojevi 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 pričvršćeni su na čahuru 2 s magnetskim čelikom i pričvršćeni su na bilo koji način, na primjer, pomoću ljepila. 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 zvjezdastog tipa s izraženim polovima bez stupnih 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 rotor, u nizu slučajeva pretpostavlja se 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.

Jedan od načina za smanjenje utjecaja armaturnog polja na magnetsko polje je korištenje cipela s mekim magnetskim čelikom. 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 postavljene su 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 stup

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 sa veliki broj Dizajn rotora s pandžastim polovima se široko koristi. Rotor u obliku čavala (slika 5.11) sadrži cilindrični magnet 1, magnetiziran u aksijalnom smjeru, postavljen na nemagnetnu 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 raspršenja, savijanje krajeva izbočina je moguće pri velikim brzinama, ima mjeru punjenja volumen rotora magnetom.

Postoje izvedbe rotora s raznim kombinacijama PM-a: sa serijskim i paralelnim spajanjem MPC magneta, s regulacijom napona zbog aksijalnog pomicanja rotora u odnosu na stator, sustavom za zajedničku regulaciju pobude PMG-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 nisku 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, a osovina je izravno povezana s osovinom. 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. U ovom slučaju, rotor generatora može se izraditi pomoću trajnih magneta. Električni generator s uključenim rotorom trajni magneti nema kolektor i četke, ali

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 permanentnim magnetom može se izgraditi prema različitim shemama, koje se međusobno razlikuju u 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 radijalnom generatoru rotor može biti unutarnji ili vanjski u odnosu na stator.

Slika 5.13 - Pojednostavljeni dijagram elektrogeneratora 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 sinkroni generatori s PM u usporedbi s konvencionalnim sinkronim generatorima - složenost regulacije izlaznog napona i njegova stabilizacija. 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 uzdužno-magnetizirajuće reakcije armature. Vanjske karakteristike generatora s kapacitivnom prirodom opterećenja malo se mijenjaju i mogu čak sadržavati rastuće sekcije. Kondenzatori, koji osiguravaju 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 sinkronog generatora s trajnim magnetima

Dobra stabilizacija izlaznog napona generatora s PM može se osigurati pomoću rezonantnog kruga koji sadrži kapacitivnost 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. Na mjestu presjeka 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 (DV) koje se magnetiziraju istosmjernom strujom iz sustava regulacije napona. Sa smanjenjem napona, regulator povećava struju pidmagnetiziranja u prigušnici, smanjuje se njegova induktivnost 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 porastom 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.

Opisani načini regulacije i stabilizacije napona povezani su s korištenjem dodatnih uređaja u odnosu na teške i glomazne vanjske u odnosu na generator. Postizanje ovog cilja moguće je osigurati korištenjem dodatnog istosmjernog magnetskog namota (PO) u generatoru, mijenja stupanj zasićenosti čeličnih magnetskih žica i time mijenja vanjsku magnetsku vodljivost u odnosu na magnet.

Nositelji patenta RU 2548662:

Izum se odnosi na područje elektrotehnike i elektrotehnike, posebno na sinkrone generatore s pobudom iz permanentnih magneta. UČINAK: stabilizacija izlaznog napona i aktivne snage. Sinkroni generator s uzbudom iz trajnih magneta sadrži jedinicu nosača statora s potpornim ležajevima, na koje je postavljen prstenasti magnetski krug s polnim izbočinama duž periferije. Magnetni krug je opremljen električnim zavojnicama s višefaznim armaturnim namotom statora postavljenim na poluge. Prstenasti rotor montiran je na osovinu nosača s mogućnošću rotacije u potpornim ležajevima oko magnetskog kruga prstenastog statora. Na unutarnjoj bočnoj stijenci rotora montiran je prstenasti magnetski umetak s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodnom smjeru. Magnetni umetak izrađen je u obliku dva identična prstena koji se mogu pomicati u aksijalnom smjeru. Između prstenova nalazi se elastični element. 2 bolestan.

Izum se odnosi na područje elektrotehnike i elektrotehnike, posebice na sinkrone generatore s uzbudom iz permanentnih magneta, a može se koristiti u autonomnim izvorima napajanja standardne industrijske frekvencije i povećane frekvencije, u električnim strojevima i elektranama. Konkretno, inventivni sinkroni generator može se koristiti kao autonomni izvor energije u automobilima, čamcima i drugim vozilima.

Poznati sinkroni generator koji sadrži stator sa sustavom vodiča i rotor koji ima sustav uzbude s trajnim magnetima, a između statora i rotora postoji aktivna površina - zračni raspor, rotor je izrađen u obliku vanjskog rotora. s aktivnom površinom na unutarnjoj strani, rotor ima, ako gledate smjer rotacije, naizmjenično u smjeru rotacije magnetizirane trajne magnete i dijelove magnetsko vodljivog materijala, trajni magneti su izrađeni od materijala s magnetsku propusnost blisku propusnosti zraka, trajni magneti, ako se mjere u smjeru rotacije, imaju povećanje s povećanjem udaljenosti od aktivne širine površine, a magnetsko vodljivi dijelovi - širinu koja se smanjuje s povećanjem udaljenosti od aktivna površina, magnetsko vodljivi dijelovi imaju površinu kroz koju izlazi magnetski tok i koja je okrenuta prema aktivnoj površini, a manja je od zbroja površina presjek magnetski tok oba susjedna trajna magneta, zbog čega je magnetski tok trajnih magneta koncentriran na aktivnu površinu statorskog pola, ako se mjeri u smjeru rotacije, ima gotovo istu širinu kao i površina magnetski vodljivi dijelovi kroz koje izlazi magnetski tok (RF patent br. 2141716 , IPC N02K 21/12, objavljen 20.11.1991.).

Poznati sinkroni generator koji sadrži višepolnu armaturu koja ima n polova (n je cijeli broj) s namotima, i sustav uzbude formiran od više trajnih magneta. U ovom slučaju trajni magneti imaju (n-1) polove za stvaranje magnetskog pobudnog polja pri rotaciji u odnosu na armaturu, a trajni magneti su magnetizirani duž smjera rotacije, a polovi su izrađeni sa kosom u odnosu na rotaciju sustava uzbude (RF patent br. 2069441, IPC N02K 21/22, objavljen 20. studenog 1996.).

Uobičajeni nedostatak ovih sinkronih generatora je ograničena funkcionalnost stabilizacije s povećanjem opterećenja izlaznog napona i aktivne snage, koje ovise o vrijednosti ukupnog magnetskog toka. Istodobno, u dizajnu ovih generatora nema elemenata koji bi omogućili brzu promjenu vrijednosti ukupnog magnetskog toka koji stvaraju pojedinačni trajni magneti prstenastog magnetskog umetka.

Najbliži analog (prototip) izuma je sinkroni generator s uzbudom iz trajnih magneta, koji sadrži statorsku nosivu jedinicu s potpornim ležajevima, na koji je postavljen prstenasti magnetski krug s izbočenjima polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama smještenim na izbočine polova s višefaznim statorskim armaturnim namotom ugrađenim na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u potpornim ležajevima oko magnetskog kruga prstenastog statora prstenastog rotora montiranog na unutarnjoj bočnoj stijenci prstenastog magnetskog umetka s naizmjeničnim u obodnom smjeru magnetskog polove p-parova, koji pokrivaju izbočine polova električnim zavojnicama armaturnog namota magnetskog kruga prstenastog statora. Jedinica nosača statora izrađena je od skupine identičnih modula s prstenastim magnetskim krugom i prstenastim rotorom postavljenim na jednu potpornu osovinu, dok su moduli nosača statora ugrađeni uz mogućnost međusobnog okretanja oko osi koaksijalne s potpornu osovinu, a opremljeni su kinematički povezanim pogonskim kutnim okretanjem jednog u odnosu na drugi, a iste faze namota armature u modulima sklopa ležaja statora međusobno su povezane, tvoreći zajedničke faze namota armature statora ( RF patent br. 2273942, IPC N02K 21/22, N02K 21/12, objavljen 27. srpnja 2006.).

Nedostatak poznatog sinkronog generatora s uzbudom iz trajnih magneta je potreba za korištenjem skupine modula, što dovodi do složenijeg dizajna, povećanja mase i dimenzija generatora. To zauzvrat dovodi do smanjenja performansi generatora.

Osim toga, kao iu gore navedenim analozima, poznatom generatoru nedostaju elementi koji omogućuju brzu promjenu vrijednosti ukupnog magnetskog toka pojedinih permanentnih magneta koji tvore prstenasti magnetski umetak.

Cilj ovog izuma je pojednostaviti dizajn i proširiti funkcionalnost sinkronog generatora opskrbom električnom energijom širokog spektra prijamnika izmjenične polifazne električne struje s različitim parametrima napona napajanja.

Tehnički rezultat je stabilizacija izlaznog napona i aktivne snage, zbog uvođenja elastičnih elemenata u strukturu sinkronog generatora.

Tehnički rezultat postignut je time da u sinkronom generatoru s pobudom iz trajnih magneta, koji sadrži statorski ležajni sklop s ležajevima, na koji je montiran prstenasti magnetski krug s polnim izbočinama duž periferije, opremljen električnim zavojnicama smještenim na polnim izbočinama s višefazni armaturni namot statora, postavljen na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u nosivim ležajevima oko magnetskog kruga prstenastog statora, prstenasti rotor s prstenastim magnetskim umetkom montiranim na unutarnjoj bočnoj stijenci s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodnom smjeru, pokrivajući izbočine polova električnim zavojnicama armaturnog namota magnetskog kruga prstenastog statora, prema izumu, prstenasti magnetski umetak je izrađen u obliku dva identična prstena koji se mogu pomicati u aksijalnom smjeru, s elastičnim elementom koji se nalazi između prstenova.

Pri promjeni opterećenja generatora mijenja se struja koja teče kroz namot armature statora, dok se mijenja sila privlačenja koja djeluje na magnetske obloge. Potonji se u određenoj mjeri uvlače u zračni raspor, komprimirajući elastični element, čime se povećava ili smanjuje ukupni magnetski tok. Zbog toga se napon i aktivna snaga na stezaljkama namota statora generatora stabiliziraju.

Elastični element može biti jednodijelni, u obliku valovite elastične podloške, ili kompozitni, u obliku zasebnih opruga.

Primjer elastičnog elementa je u obliku opruga.

Suštinu izuma ilustrira crtež.

Sl. Slika 1 prikazuje opći prikaz predloženog sinkronog generatora s uzbudom iz permanentnih magneta u uzdužnom presjeku, s magnetskim umetcima u neradnom položaju.

Sl. 2 prikazuje pogled kada su magnetne slušalice u radnom položaju.

Na obje slike, elastični element je u obliku opruga.

Sinkroni generator s pobudom od trajnih magneta sadrži unutarnje kućište statora 1 na koje je postavljena prstenasta magnetska jezgra 2 (na primjer, u obliku monolitnog diska od praha kompozitnog tvrdog magnetskog materijala) s izbočenjima polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama (odjeljcima) 3 koji se nalaze na njima, s višefaznim (na primjer, trofaznim i u opći slučaj n-faza) namoti armature statora. Na osovini 4, s mogućnošću rotacije na ležajevima 5, 6 oko ležajne jedinice statora, postavljen je prstenasti rotor 7, s prstenastim magnetskim umetcima 8 montiranim na unutarnjoj bočnoj stijenci (npr. u obliku monolitnih magnetskih prstenova izrađeni od praškastog magnetoanizotropnog materijala) s naizmjeničnim u obodnom smjeru magnetskim polovima p-parova, a izrađeni su u obliku prstenova iste izvedbe s mogućnošću pomicanja u žljebovima 9 u smjeru osi rotacije, a isključujući njihova rotacija u odnosu na prstenasti rotor 7, odvojen elastičnim elementom 10, na primjer tlačnim oprugama. I izbočine pokrovnog pola s armaturnim namotom magnetskog kruga prstenastog statora. Prstenasti rotor 7 uključuje prstenaste magnetske obloge 8, elastični element 10 i potisni prsten 11. Stator uključuje prstenasti magnetski krug 2, zavojnice sidrenog namota 3, unutarnje kućište 1 i vanjsko kućište 12 sa središnjim otvorima 13 na kraju . Unutarnje kućište 1 statorske ležajne jedinice spojeno je svojom unutarnjom cilindričnom bočnom stijenkom s ležajem 5, a vanjsko kućište 12 s ležajem 6. Prstenasti rotor 7 spojen je na osovinu 4. Prstenasti magnetski krug 2 (sa namota 3) statora montiran je na navedeno unutarnje kućište 1, koje je čvrsto učvršćeno s vanjskim kućištem 12, te zajedno s njim čine prstenastu šupljinu 14. Ventilator 15 za hlađenje namota armature statora nalazi se na kraju osovina 4. Kućište 16 je ugrađeno na vanjsko kućište 16. Faze (A, B, C) armaturnog namota 3 na kružnom magnetskom krugu 2 stator su međusobno povezane u električni krug.

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

Iz pogona, na primjer iz motora s unutarnjim izgaranjem, preko remenice s klinastim remenom (nije prikazano na crtežu), rotacijsko gibanje se prenosi na osovinu 4 s prstenastim rotorom 7. Kada prstenasti rotor 7 s prstenastim magnetskim oblogama 8 se okreće, stvara se rotirajući magnetski tok, koji prodire kroz zračni prstenasti razmak između prstenastih magnetskih obloga 8 i prstenastog magnetskog kruga 2 statora, kao i probijajući radijalne projekcije polova (nisu prikazane na crtežu) prstenastog magnetskog kruga 2 statora. Kada se prstenasti rotor 7 okreće, također se izvodi naizmjenični prolaz "sjevernog" i "južnog" naizmjeničnih magnetskih polova prstenastih magnetskih obloga 8 preko radijalnih polova izbočina prstenastog magnetskog jezgra 2 statora, što uzrokuje magnetsko tok da se okreće i po veličini i po smjeru u radijalnim polnim izbočinama prstenastog magnetskog kruga 2. U ovom slučaju, sinusoidna elektromotorna sila (EMF) se inducira u namotu armature statora 3 s faznim pomakom među sobom pod kutom od 120 stupnjeva i frekvencijom jednakom umnošku broja parova (p) magnetskih polova u prstenastom magnetskom omotaču 8 brzinom rotacije prstenastog rotora 7 Izmjenična struja (na primjer, trofazna), koja teče kroz armaturnog namota statora 3, dovodi se do izlaznih električnih konektora (nisu prikazani na crtežu) za spajanje prijamnika električne energije izmjenične struje.

S povećanjem opterećenja generatora, struja koja teče kroz armaturni namot statora 3 raste, dok privlačna sila djeluje na prstenaste magnetske obloge 8. Potonje se uvlače u zračni raspor, komprimirajući elastični element 10, povećanje magnetskog toka prstenastih magnetskih košuljica 8. Za Zbog toga se stabilizira napon na stezaljkama namota 3 statora generatora. Izvedba statora s navedenim prstenastim magnetskim krugom 2 i prstenastim rotorom 7, postavljenim na jednu osovinu 4, kao i prstenastim rotorom s mogućnošću uvlačenja prstenastih magnetskih košuljica 8 u zračni raspor, omogućavaju stabilizaciju izlazni napon i aktivna snaga sinkronog generatora unutar navedenih granica.

Dakle, predloženi tehničko rješenje omogućuje stabilizaciju i izlaznog napona i aktivne snage kada se promijeni električno opterećenje generatora.

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.

Sinkroni generator s uzbudom od trajnih magneta, koji sadrži jedinicu nosača statora s potpornim ležajevima, na koji je montiran prstenasti magnetski krug s izbočenjima polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama smještenim na izbočinama polova, s višefaznim namotom armature statora, montiran na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u referentnim ležajevima oko magnetskog kruga prstenastog statora prstenasti rotor s prstenastim magnetskim umetkom montiranim na unutarnjoj bočnoj stijenci s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodnom smjeru, pokrivajući pol izbočine s električnim zavojnicama armaturnog namota magnetskog kruga prstenastog statora, naznačene time što je magnetski umetak izrađen u obliku dva identična prstena koji se mogu pomicati u aksijalnom smjeru, s elastičnim elementom koji se nalazi između prstenova.

Slični patenti:

Ovaj izum se odnosi na električni auto(1) za hibridna ili električna vozila. Stroj sadrži vanjski rotor, stator (2) smješten unutar rotora (3), rotor sadrži nosivi element (4) rotora, rotorske ploče (5) i trajne magnete (6), ležajni element (4) ) rotora sadrži prvi, radijalno protežeći dio (7) potpornog elementa i drugi dio (8) potpornog elementa koji se proteže po osovini koji je povezan s njim, drugi dio (8) nosivog elementa nosi rotorske ploče (5) i trajni magneti (6), a stator (2) ima statorske ploče (9) i namote (10), namoti čine glave namota (11, 12) koje se pružaju u aksijalnom smjeru na oba strane iznad statorskih ploča (9), također ima rotorski kotač (14), koji je spojen na ležajni element (4) rotora.

Trofazni sinkroni alternator bez magnetskog lijepljenja s pobudom od trajnih neodimijskih magneta, 12 parova polova.

Davno, ponovo unutra Sovjetska vremena u časopisu "Modelist Konstruktor" objavljen je članak posvećen konstrukciji rotacijske vjetroturbine. Od tada sam imala želju izgraditi ovako nešto na svom ljetna kućica, ali nikad nije došlo do prave akcije. Sve se promijenilo pojavom neodimijskih magneta. Skupio sam hrpu informacija na internetu i evo što se dogodilo.
Generatorski uređaj: Dva čelični disk izrađeni od niskougljičnog čelika sa zalijepljenim magnetima međusobno su čvrsto povezani kroz odstojni rukavac. U razmaku između diskova nalaze se fiksne ravne zavojnice bez jezgri. EMF indukcije koji nastaje u polovicama zavojnice je suprotnog smjera i zbraja se u ukupnom EMF zavojnici. EMF indukcije koji nastaje u vodiču koji se kreće u stalnom jednoličnom magnetskom polju određuje se formulom E = B V L gdje: B-magnetska indukcija V-brzina kretanja L je aktivna duljina vodiča. V = π D N / 60 gdje: D-promjer N-brzina rotacije. Magnetska indukcija u razmaku između dva pola obrnuto je proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Generator je montiran na donjem nosaču vjetroturbine.

Trofazni generatorski krug, radi jednostavnosti, raspoređen je na ravnini.

Na sl. 2 prikazuje raspored zavojnica kada je njihov broj dvostruko veći, iako se u ovom slučaju povećava i razmak između polova. Zavojnice se preklapaju 1/3 širine magneta. Ako se širina zavojnica smanji za 1/6 onda će stati u jedan red i razmak između polova se neće promijeniti. Maksimalni razmak između pola jednak je visini jednog magneta.

Iz povijesti problema. Do danas se u mom radu postavilo pitanje sudjelovanja u projektu uvođenja vlastite male generacije u poduzeće. Prije je bilo iskustva sa sinkronim elektromotorima, s generatorima iskustvo je minimalno.

Uzimajući u obzir prijedloge raznih proizvođača u jednom od njih, otkrio sam način pobuđivanja sinkronog generatora pomoću uzbudnika generatora permanentnih magneta (PMG). Spomenut ću da je sustav uzbude generatora planiran da bude bez četkica. Primjer sinkroni motori opisao sam ranije.

I tako, iz opisa generatora (PMG) s trajnim magnetima kao uzbudnikom uzbudnog namota uzbudnika generatora slijedi:

1. Izmjenjivač topline tipa "zrak-voda". 2. Generator trajnih magneta. 3. Uređaj uzbude. 4. Ispravljač. 5. Radijalni ventilator. 6. Zračni kanal.

U ovom slučaju sustav uzbude se sastoji od pomoćnih namota ili generatora permanentnih magneta, automatskog regulatora napona (AVR), CT i VT za detekciju struje i napona, ugrađenog uzbudnika i rotacionog ispravljača. Turbogeneratori su standardno opremljeni digitalnim AVR-om koji osigurava PF (faktor snage) regulaciju i različite funkcije nadzora i zaštite (ograničavanje uzbude, detekcija preopterećenja, redundantnost, itd.). D.C Pobudu iz AVR-a pojačava rotirajući uzbudnik, a zatim ispravlja rotirajući ispravljač. Rotacijski ispravljač sastoji se od dioda i stabilizatora napona.

Shematski prikaz sustava uzbude turbinskog generatora pomoću PMG:

Rješenje s generatorom permanentnih magneta (PMG) na glavnom vratilu s rotorom generatora i uzbudnikom bez četkica:

Zapravo, trenutno ne mogu govoriti o prednostima ove metode regulacije uzbuđenja. Mislim da ću s vremenom prikupljanja informacija i iskustva podijeliti s vama svoje iskustvo korištenja PMG-a.

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. 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, trajno magneti su pričvršćeni 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 ležajevi, prednji štit ima poklopac-osovinu, diskovi rotora su učvršćeni na gornjim štitovima, disk statora pričvršćen na osovinu pomoću višelopatičnih karika s obje strane, pri čemu se svaka oštrica nalazi 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 koje veličine zbog pričvršćivanja jezgre statora na stacionarnu osovinu s više lopatičnih karika s obje strane.

Znan sinkroni generator s uzbudom od trajnih magneta, izrađen po krajnjem tipu, 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 kojem su s obje strane pričvršćeni trajni magneti, zbog čega se mogu magnetizirati s jedne strane na drugu, što dovodi do smanjenja karakteristika trajnih magneta i, posljedično, do smanjenja 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 utore dovodi do smanjenja radnog razmaka, što može dovesti do zalijepljenja jezgre statora trajnim magnetima, zbog čega generator postaje

neizvodljiv. Korištenje utora 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 kućište generatora, što povećava njegovu pouzdanost. Jezgra statora pričvršćena je na stacionarnu osovinu pomoću višelopatičnih karika s obje strane, što dovodi do smanjenja težine i dimenzija krajnjeg sinkronog električnog generatora uz pobudu 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 disku statora nalaze se zavojnice koje tvore njegov prstenasti namot s izlazom njegovih krajeva kroz aksijalni otvor na osovini. Tijelo se sastoji od dva štita - prednjeg i stražnjeg, ugrađenih na osovinu

ležajevi. Prednji štit ima osovinu poklopca. Diskovi rotora su učvršćeni na gornjim štitovima, a disk statora je pričvršćen na osovinu s obje strane višelopatnim karikama, 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 podjele polova. Njihove su dimenzije ograničene samo širinom oštrice smještene između zavojnica statorskog namota. Priložene jezgre

upušteni vijci na unutarnjoj strani krajnjih štitnika 9 i 10. Upotreba 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. Štitovi 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 zajamčeni 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 konstrukcije (povezivanje rotora jedan s drugim pričvršćivanjem na tijelo 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.

Krajnji sinkroni električni generator s uzbudom permanentnog 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 krut na potonje su spojeni konstantni magneti, a na disku statora nalaze se zavojnice koje tvore njegov prstenasti namot s izlazom njegovih krajeva kroz aksijalnu rupu u osovini, karakteriziran time da se tijelo sastoji od dva štita - prednjeg i stražnjeg, montiranog na osovini u ležajevima, prednji štit ima vratilo-poklopac, diskovi rotora su pričvršćeni na gornje štitove, disk statora je pričvršćen na osovinu višelopatskim karikama s obje strane, gdje se svaka lopatica nalazi u tehnološkom razmak između električnih zavojnica.