Sinhroni generator rotora s permanentnim magnetom. Eksperimentalna istraživanja energetske učinkovitosti sinkronih generatora stalnih magneta s više jedinica. Detaljan opis izuma

Ovaj se izum odnosi na područje elektrotehnike, naime na električne strojeve bez četkica, posebno na generatore istosmjerne energije, i može se koristiti u bilo kojem području znanosti i tehnologije gdje su potrebna autonomna napajanja. Tehnički rezultat je stvaranje kompaktnog, visokoučinkovitog električnog generatora koji omogućuje, uz održavanje relativno jednostavnog i pouzdanog dizajna, široko mijenjanje izlaznih parametara električne struje ovisno o radnim uvjetima. Bit izuma leži u činjenici da se sinkroni generator bez četkica sa stalnim magnetima sastoji od jedne ili više sekcija, od kojih svaka uključuje rotor s kružnim magnetskim krugom, na kojem je paran broj stalni magneti, stator koji nosi paran broj elektromagneta u obliku potkove, raspoređenih u parovima jedan nasuprot drugome i koji imaju po dva svitka sa uzastopno suprotnim smjerom namota, uređaj za ispravljanje električne struje. Trajni magneti pričvršćeni su na magnetski krug na takav način da tvore dva paralelna niza polova s ​​uzdužno i poprečno izmjenjivim 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 odnos: n = 10 + 4k, gdje je k cijeli broj koji uzima vrijednosti 0, 1, 2, 3 itd. Broj elektromagneta u generatoru obično ne prelazi broj (n-2). 12 p.p. f-ly, 9 ill.

Crteži RF patenta 2303849

Ovaj se izum odnosi na električne strojeve bez četkica, posebno na generatore istosmjerne energije, i može se koristiti u bilo kojem području znanosti i tehnologije gdje su potrebna autonomna napajanja.

Sinhroni strojevi naizmjenične struje se najviše koriste u proizvodnji i potrošnji električne energije. Svi sinkroni strojevi imaju svojstvo reverzibilnosti, odnosno svaki od njih može raditi i u generatorskom i u motornom načinu rada.

Sinkroni generator sadrži stator, obično šuplji laminirani cilindar s uzdužnim utorima na unutarnjoj površini, u kojem se nalazi namot statora, i rotor, koji je stalni magnet izmjeničnog polariteta koji se nalazi na osovini, a koji se može pokretati u jednom ovako ili onako. U industrijskim generatorima velike snage pobudni namot koji se nalazi na rotoru koristi se za dobivanje uzbudljivog magnetskog polja. U sinkronim generatorima relativno male snage koriste se stalni magneti koji se nalaze na rotoru.

Pri konstantnoj brzini vrtnje oblik krivulje EMF -a koju generira generator određen je samo zakonom raspodjele magnetske indukcije u jaz između rotora i statora. Stoga se za dobivanje napona na izlazu generatora određenog oblika i učinkovito pretvaranje mehaničke energije u električnu energiju koriste različite geometrije rotora i statora te optimalan broj stalnih magnetskih polova i broj zavoja odabrani su namoti statora (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 2004212273, US 2004155537). Navedeni parametri nisu univerzalni, ali se biraju ovisno o radnim uvjetima, što često dovodi do pogoršanja drugih karakteristika generatora. Osim toga, složeni oblik rotora ili statora komplicira proizvodnju i montažu generatora te posljedično povećava cijenu proizvoda. Rotor sinkronog magnetoelektričnog generatora može imati različitog oblika, na primjer, za male snage rotor je obično izrađen u obliku "zvjezdice", prosječne snage - s stupovima nalik kandžama i cilindričnim stalnim magnetima. Rotor s kandžastim polom omogućuje dobivanje generatora s disperzijom polova, ograničavajući prenaponsku struju u slučaju iznenadnog kratkog spoja generatora.

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

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

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

Rotor s kružnim magnetskim krugom, na koji je paran broj stalnih magneta pričvršćen s istim korakom,

Stator koji nosi paran broj elektromagneta u obliku potkove (u obliku slova U) koji se nalaze u parovima jedan nasuprot drugome i imaju dvije zavojnice svaka sa uzastopno suprotnim smjerom namota,

Uređaj za ispravljanje električne struje.

Trajni magneti pričvršćeni su na magnetski krug na takav način da tvore dva paralelna niza polova s ​​uzdužno i poprečno izmjenjivim 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 odnos: n = 10 + 4k, gdje je k cijeli broj koji uzima vrijednosti 0, 1, 2, 3 itd. Broj elektromagneta u generatoru obično ne prelazi n-2.

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

Ovisno o značajkama rada generatora, rotor se može nalaziti i s vanjske strane statora i unutar statora.

Električni generator izrađen u skladu s ovim izumom može sadržavati nekoliko identičnih odjeljaka. Broj takvih sekcija ovisi o snazi ​​mehaničkog izvora energije (pogonskog motora) i potrebnim parametrima generatora. Poželjno je da presjeci budu izvan faze jedan u odnosu na drugo. 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 prema drugom. Po mogućnosti, generator također uključuje jedinicu regulatora napona.

Suština izuma ilustrirana je sljedećim crtežima:

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

Slika 2 prikazuje sliku jednog dijela električnog generatora;

Slika 3 je shematski dijagram električnog generatora s punovalnim srednjim krugom ispravljanja;

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

Slika 5 je shematski dijagram električnog generatora s drugim krugom za ispravljanje mosta;

Slika 6 je shematski dijagram električnog generatora s drugim krugom za ispravljanje mosta;

Slika 7 je shematski dijagram električnog generatora s drugim krugom za ispravljanje mosta;

Slika 8 prikazuje dijagram električnog generatora s vanjskim rotorom;

Slika 9 je ilustracija generatora s više presjeka 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 koji je paran broj stalnih magneta 4 pričvršćen s istim korakom; stator 5 koji nosi paran broj elektromagneta 6 u obliku potkove 6 postavljenih u parovima jedan nasuprot drugome i sredstva za ispravljanje struje (nije prikazano).

Tijelo 1 generatora obično je lijevano od legure aluminija ili lijevanog željeza ili zavareno. Ugradnja generatora na mjesto njegove ugradnje vrši se pomoću nogu 7 ili pomoću prirubnice. Stator 5 ima cilindrični oblik unutarnja površina, na koje 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 u obliku slova 9. Paket jezgre 9 sastavljen je od usitnjenih ploča od električnog čelika na ljepilu ili zakovanih. Zaključci namota elektromagneta povezani su putem jednog od ispravljačkih krugova (nije prikazano) na izlaz električnog generatora.

Rotor 3 je odvojen od statora zračnim prorezom i nosi paran broj stalnih magneta 4 smještenih na takav način da se formiraju dva paralelna niza polova, jednako udaljeni od osi generatora i koji se izmjenjuju polarno u uzdužnom i poprečnom smjeru (Slika 2). Broj polova u jednom redu zadovoljava odnos: n = 10 + 4k, gdje je k cijeli broj koji uzima vrijednosti 0, 1, 2, 3 itd. U ovom slučaju (slika 1) n = 14 (k = 1) i, prema tome, ukupan broj stalnih magnetskih polova je 28. Kad se generator okreće, svaki od zavojnica elektromagneta prelazi odgovarajući red izmjeničnih polova. Trajni magneti i jezgre elektromagneta oblikovani su tako da minimiziraju gubitke i postignu (koliko je god moguće) ujednačenost magnetskog polja u zračnom prorezu dok generator radi.

Načelo rada električnog generatora izrađenog u skladu s ovim izumom slično je načelu rada tradicionalnog sinkroni generator... Osovina rotora mehanički je spojena na pogonski motor (izvor mehaničke energije). Pod djelovanjem okretnog momenta pogonskog motora rotor generatora rotira na određenoj frekvenciji. U tom slučaju EMF se inducira u namotu zavojnica elektromagneta u skladu s fenomenom elektromagnetske indukcije. Budući da zavojnice zasebnog elektromagneta imaju različit smjer namota i da su u bilo kojem trenutku u rasponu različitih magnetskih polova, dodaje se inducirani EMF u svakom od namota.

U procesu rotacije rotora, magnetsko polje stalnog magneta rotira na određenoj frekvenciji, pa se svaki od namota elektromagneta naizmjenično pokazuje ili u zoni sjevernog (N) magnetskog pola, tada u zoni južnog (S) magnetskog pola. U tom slučaju promjenu polova prati promjena smjera EMF -a u namotima elektromagneta.

Namoti svakog elektromagneta spojeni su na strujni ispravljač, koji je obično jedan od standardnih krugova ispravljača dioda: punovalna srednja točka ili jedan od krugova mosta.

Na slici 3 prikazan je shematski dijagram punovalnog ispravljača sa središnjom točkom za električni generator s tri para elektromagneta 10. Na slici 3 elektromagneti su označeni brojevima od I do VI. Jedan od stezaljki namota svakog elektromagneta i suprotni terminal namota suprotnog elektromagneta spojeni su na jedan izlaz 12 generatora; drugi zaključci namota imenovanih elektromagneta povezani su preko dioda 11 na drugi izlaz 13 generatora (kada su diode uključene, izlaz 12 će biti negativan, a izlaz 13 će biti pozitivan). Odnosno, 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 ostale elektromagnete.

Slike 4-7 prikazuju različite ispravljačke mostove. Spojevi mostova koji ispravljaju struju iz svakog od elektromagneta mogu biti paralelni, serijski ili mješoviti. Općenito razne sheme koristi se za preraspodjelu izlazne struje i potencijalnih karakteristika električnog generatora. Jedan te isti električni generator, ovisno o načinima rada, može imati jedan ili drugi krug ispravljanja. Po mogućnosti, generator ima dodatni prekidač koji omogućuje odabir željenog načina rada (spoj mosta).

Slika 4 prikazuje shematski električni dijagram električnog generatora s jednim od ispravljačkih krugova mosta. Svaki od elektromagneta I-VI spojen je na zasebni most 15, koji su pak povezani paralelno. Uobičajeni sabirnici spojeni su na negativni izlaz 12 generatora ili na pozitivni 13.

Na slici 5 prikazan je električni dijagram s serijskim spajanjem svih mostova.

6 je shema mješovitih spojeva. Mostovi ispravljačke struje iz elektromagneta: I i II; III i IV; V i VI povezani su u parove u nizu. Parovi su pak povezani paralelno putem zajedničkih sabirnica.

Slika 7 je shematski dijagram električnog generatora u kojem zasebni most ispravlja struju iz para dijametralno suprotnih elektromagneta. Za svaki par dijametralno suprotnih elektromagneta istoimeni vodi (u ovom slučaju "B") električno su međusobno povezani, a preostali vodiči spojeni su na ispravljački most 15. Ukupan broj mostova jednak je m / 2. Mostovi se mogu međusobno povezivati ​​paralelno i / ili u nizu. 7 prikazuje paralelno spajanje mostova.

Ovisno o značajkama rada generatora, rotor se može nalaziti i s vanjske strane statora i unutar statora. Na slici 8 prikazan je dijagram električnog generatora s vanjskim rotorom (10 elektromagneta; 36 = 18 + 18 stalnih 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 odjeljaka A, B i C (slika 9). Broj takvih sekcija ovisi o snazi ​​mehaničkog izvora energije (pogonskog motora) i potrebnim parametrima generatora. Svaki od odjeljaka odgovara jednom od gore opisanih dizajna. Električni generator može uključivati ​​identične sekcije i sekcije koje se međusobno razlikuju po broju stalnih magneta i / ili elektromagneta ili u ispravljačkom krugu.

Po mogućnosti, identični presjeci su izvan faze jedan u odnosu na drugo. To se može postići, na primjer, početnim pomakom rotora u susjednim presjecima i kutnim pomakom elektromagneta statora u susjednim presjecima jedan prema drugom.

Primjeri implementacije:

Primjer 1. U skladu s ovim izumom izrađen je električni generator za napajanje električnih uređaja s naponima do 36 V. -IN. Stator nosi 8 parova elektromagneta, od kojih svaki ima dvije zavojnice koje sadrže 100 zavoja PETV žice promjera 0,9 mm. Dijagram povezivanja - most, s povezivanjem istih priključaka 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, napravljen je električni generator za punjenje napajanja (par baterija od 24 V) za gradska električna vozila. Električni generator izrađen je s rotirajućim unutarnjim rotorom, na kojem se nalazi 28 stalnih magneta (14 u svakom redu, k = 1) izrađenih od legure Fe-Nd-B. Stator nosi 6 parova elektromagneta, od kojih svaki ima dvije zavojnice sa 150 zavoja, namotanih 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 24 V baterije);

maksimalna struja - 35A,

maksimalna snaga - 1,1 kW.

Osim toga, generator sadrži automatski regulator napona od 29,2 V.

ZAHTJEV

1. Električni generator koji sadrži najmanje jedan kružni presjek, uključujući rotor s kružnim magnetskim krugom, na koji je paran broj stalnih magneta učvršćen s istim korakom, tvoreći dva paralelna niza polova s ​​uzdužno i poprečno izmjenjivim polaritetom, a stator koji nosi paran broj elektromagneta u obliku potkove smještenih u parovima jedan nasuprot drugome, uređaj za ispravljanje električne struje, pri čemu svaki od elektromagneta ima dvije zavojnice sa serijski suprotnim smjerom namota, dok se svaka 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 uzima vrijednosti 0, 1, 2, 3 itd.

2. Električni generator u skladu s patentnim zahtjevom 1, naznačen time, da broj elektromagneta statora m zadovoljava omjer m n-2.

3. Električni generator u skladu s patentnim zahtjevom 1, naznačen time što uređaj za ispravljanje električne struje sadrži diode spojene na barem jedan od stezaljki namota elektromagneta.

4. Električni generator u skladu s patentnim zahtjevom 3, naznačen time, da su diode spojene u krug punog vala srednje točke.

5. Električni generator u skladu s patentnim zahtjevom 3, naznačen time, da su diode spojene u mostni krug.

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

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

8. Električni generator prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 7, naznačen time, da se rotor nalazi s vanjske strane 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 dvije identične sekcije.

11. Električni generator prema zahtjevu 10, naznačen time što su najmanje dvije sekcije izvan faze jedna prema drugoj.

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

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

Uzbuđenje sinkroni stroj i njegova magnetska polja. Uzbuđenje sinkronog generatora.

Uzbudni namot sinkronog generatora (SG) nalazi se na rotoru i prima snagu istosmjerna struja iz tuđeg izvora. Stvara glavno magnetsko polje stroja, koje se okreće s rotorom i zatvara oko cijelog magnetskog kruga. Tijekom rotacije ovo polje prelazi vodiče namota statora i u njima inducira EMF E10.
Za napajanje pobudnog namota moćnog S.G. koriste se posebni generatori - patogeni. Ako su instalirani zasebno, tada se uzbudnom namotu napaja napajanje kroz klizne prstene i aparat za četke. Za snažne turbinske generatore uzbude (sinkroni generatori "obrnutog tipa") vješaju se na osovinu generatora, a zatim pobudni namot prima snagu preko poluvodičkih ispravljača postavljenih na vratilu.
Snaga utrošena na pobudu iznosi približno 0,2 - 5% nazivne snage SG, s manjom vrijednošću za velike SG.
U generatorima srednje snage često se koristi sustav samopobude-od mreže namota statora preko transformatora, poluvodičkih ispravljača i prstenova. U vrlo malim S.G. ponekad se koriste stalni magneti, ali to ne dopušta podešavanje veličine magnetskog toka.

Namot pobude može biti koncentriran (za sinkrone generatore s eksplicitnim polima) ili raspodijeljen (za implicitno polne SG-ove).

Magnetski krug S.G.

Magnetski sustav S.G. Je razgranati magnetski krug s 2p paralelnih grana. U tom slučaju magnetski tok koji nastaje pobudnim namotom zatvoren je uz takve dijelove magnetskog kruga: zračni jaz "?" - dvaput; nazubljena zona statora hZ1 - dva puta; stator natrag L1; nazubljeni sloj rotora "hZ2" - dva puta; rotor natrag - "LOB". U generatorima istaknutih polova rotor ima rotorske polove "hm" - dva puta (umjesto nazubljenog sloja) i križ LOB (umjesto rotora natrag).

Slika 1 pokazuje da su paralelne grane magnetskog kruga simetrične. Također se može vidjeti da je glavni dio magnetskog toka F zatvoren kroz cijeli magnetski krug i povezan je s namotom rotora i namotom statora. Manji dio magnetskog toka FSigma (oprostite, nema simbola) zatvoren je samo oko namota polja, a zatim se ne isprepliće s namotom statora uz zračni otvor. Ovo je zalutali magnetski tok rotora.

Slika 1. Magnetski krugovi S.G.
eksplicitni pol (a) i implicitni pol (b) tip.

U tom slučaju ukupni magnetski tok Fm jednak je:

gdje je SIGMAm faktor disipacije magnetskog toka.
MDF uzbudnog namota za par polova u praznom hodu može se definirati kao zbroj komponenti MDF -a potrebnih za prevladavanje magnetskog otpora u odgovarajućim dijelovima kruga.

Područje zračnog jaza, u kojem je magnetska propusnost µ0 = const konstantna, ima najveći magnetski otpor. U prikazanoj formuli, wB je broj serijski spojenih zavoja uzbudnog namota po paru polova, a IBO je uzbudna struja u stanju mirovanja.

Čelik magnetskog kruga s povećanjem magnetskog toka ima svojstvo zasićenja, stoga je magnetska karakteristika sinkronog generatora nelinearna. Ova karakteristika kao ovisnost magnetskog toka o uzbudnoj struji F = f (IV) ili F = f (FV) može se izračunati ili empirijski ukloniti. Ima oblik prikazan na slici 2.

Slika 2. Magnetska karakteristika S.G.

Obično S.G. projektirano tako da pri nominalnoj vrijednosti magnetskog toka Φ magnetski krug bude zasićen. U tom slučaju "ab" presjek magnetske karakteristike odgovara MDS -u za prevladavanje zračnog zazora 2Fsigma, a "sunčev" dio - za prevladavanje magnetskog otpora čelika s magnetskom jezgrom. Zatim stav može se nazvati koeficijentom zasićenja magnetskog kruga u cjelini.

Sinkroni generator u praznom hodu

Ako je krug namota statora otvoren, tada se u S.G. postoji samo jedno magnetsko polje - stvoreno MDS -om pobudnog namota.
Sinusoidnu raspodjelu indukcije magnetskog polja potrebnu za dobivanje sinusnog EMF -a namota statora osigurava:
- u istaknutom S.G. oblik stupova rotora (ispod sredine stupa, razmak je manji nego ispod njegovih rubova) i nagib utora statora.
- implicitno S.G. - raspodjelom uzbudnog namota duž utora rotora ispod sredine pola, jaz je manji nego ispod njegovih rubova i kosine utora statora.
U višepolnim strojevima koriste se statorski namoti s frakcijskim brojem utora po polu i fazi.

Slika 3. Osiguravanje sinusoidnosti magneta
uzbudna polja

Budući da je EMF namota statora E10 proporcionalan magnetskom toku Fo, a struja u uzbudnom namotu IOV proporcionalna MDS -u uzbudnog namota FOV, nije teško izgraditi ovisnost: E0 = f (IVO) identična magnetskoj karakteristici: F = f (FVO). Ta se ovisnost naziva karakteristika praznog hoda (H.H.H.) S.G. Omogućuje vam određivanje parametara S.G. -a, izgradnju njegovih vektorskih dijagrama.
Obično H.H.H. iscrtani su u relativnim jedinicama e0 i iBO, tj. trenutna vrijednost količina odnosi se na njihove nominalne vrijednosti

U ovom slučaju H.H.Kh. naziva se normalna karakteristika. Zanimljivo, normalni H.H.H. za gotovo sve S.G. isti su. U stvarnim uvjetima Kh.Kh.Kh. ne počinje od ishodišta, već od neke točke na osi ordinata, što odgovara zaostalom EMF e OST., zbog zaostalog magnetskog toka čelika magnetskog kruga.

Slika 4. Karakteristika praznog hoda u relativnim jedinicama

Shematski dijagrami pobuda S.G. s pobudom a) i sa samouzbudom b) prikazani su na slici 4.

Slika 5. Shematski dijagram pobude S.G.

Magnetsko polje S.G. pod opterećenjem.

Za učitavanje S.G. ili je za povećanje opterećenja potrebno smanjiti električni otpor između stezaljki faza namota statora. Tada će kroz zatvorene krugove faznih namota teći struje pod djelovanjem EMF -a namota statora. Ako pretpostavimo da je to opterećenje simetrično, tada fazne struje stvaraju MDS trofaznog namota, koji ima amplitudu

a rotira duž statora brzinom rotacije n1 jednakom brzini rotora. To znači da se MDS statorskog namota F3F i MDS uzbudnog namota FB, nepomični u odnosu na rotor, rotiraju istim brzinama, t.j. sinkrono. Drugim riječima, nepomični su jedno prema drugom i mogu međusobno djelovati.
Istodobno, ovisno o prirodi opterećenja, ti se MDS -ovi mogu međusobno različito orijentirati, što mijenja prirodu njihove interakcije i posljedično radna svojstva generatora.
Napominjemo još jednom da se učinak MDF -a namota statora F3F = Fa na MDS namota rotora FV naziva "reakcija armature".
U generatorima s implicitnim polima zračni je razmak između rotora i statora ravnomjeran, stoga se indukcija B1 koju stvara MDS namota statora distribuira u prostoru poput MDS F3F = Fa sinusno, bez obzira na položaj rotora i namotavanje polja.
U generatorima s istaknutim polom zračni je razmak neravnomjeran zbog oblika stupova stupova i zbog međupolnog prostora ispunjenog bakrom pobudnog namota i izolacijskim materijalima. Stoga je magnetski otpor zračnog jaza ispod stupova puno manji nego u području interpolnog prostora. Os polova rotora S.G. nazovimo je uzdužna os d - d, a os međupolnog prostora - poprečna os S.G. q - q.
To znači da indukcija magnetskog polja statora i grafikon njegove raspodjele u prostoru ovise o položaju MDF F3F vala namota statora u odnosu na rotor.
Pretpostavimo da se amplituda MDF -a namota statora F3F = Fa podudara s uzdužnom osi stroja d - d, a prostorna raspodjela ovog MDS -a je sinusna. Također pretpostavljamo da je uzbudna struja nula Ibo = 0.
Radi jasnoće, na slici ćemo prikazati linearno skeniranje ovog MDS -a, iz kojeg se može vidjeti da je indukcija magnetskog polja statora u području pola dijela dovoljno velika, a u području interpolni prostor naglo se smanjuje gotovo do nule zbog velikog otpora zraka.

Slika 6. Linearno skeniranje MDS -a namota statora duž uzdužne osi.

Takva neravnomjerna raspodjela indukcije s amplitudom B1dmax može se zamijeniti sinusoidnom raspodjelom, ali s manjom amplitudom B1d1max.
Ako se maksimalna vrijednost MDF -a statora F3F = Fa podudara s poprečnom osi stroja, tada će slika magnetskog polja biti drugačija, što se može vidjeti iz slike linearnog skeniranja MDS -a stroja .

Slika 7. Linearno skeniranje MDS -a namota statora duž poprečne osi.

I ovdje je veličina indukcije u području polovnih dijelova veća nego u području interpolarnog prostora. I sasvim je očito da je amplituda temeljnog indukcijskog harmonika statorskog polja B1d1 duž uzdužne osi veća od amplitude indukcije polja B1q1, uz poprečnu os. Stupanj smanjenja indukcije B1d1 i B1q1, koji je posljedica neravnomjernosti zračnog prostora, uzima se u obzir pomoću koeficijenata:

Ovise o mnogim čimbenicima, a osobito o omjeru sigma / tau (oprostite, bez simbola) (relativni zračni razmak), o omjeru

(omjer preklapanja polova), gdje je vp širina stupa stupa i od drugih čimbenika.

Svrha je ovog rada razjasniti energetske značajke sinkronih generatora stalnih magneta s više jedinica, a osobito utjecaj struje opterećenja koja stvara polje razmagnetiziranja (odziv armature) na karakteristiku opterećenja takvih generatora. Testirana su dva diskovna sinkrona generatora različite snage i dizajna. Prvi generator je mali sinkroni generator s jednim magnetskim diskom promjera 6 ", šest parova polova i diskom s namotom s dvanaest namota. Ovaj generator prikazan je na ispitnom stolu (Fotografija # 1), a njegova potpuna ispitivanja opisana su u mom članku pod naslovom :, Eksperimentalno istraživanje energetska učinkovitost dobivanje električne energije iz magnetskog polja stalnih magneta ”. Drugi generator je veliki disk generator s dva magnetska diska, promjera 14 ", s pet parova polova i diskom s namotom s deset namota. Ovaj generator još nije sveobuhvatno testiran, a prikazan je na fotografiji # 3, neovisnom električnom stroju, pored ispitnog stola malog generatora. Ovaj generator rotirao je istosmjerni motor postavljen na njegovo tijelo.
Izlazni izmjenični naponi generatora ispravljeni su, zaglađeni velikim kondenzatorima, a struje i naponi u oba generatora izmjereni su pri istosmjernoj struji digitalnim multimetrima tipa DT9205A. Za mali generator mjerenja su izvršena na standardnoj frekvenciji izmjenične struje od 60 Hz, što je za mali generator odgovaralo 600 o / min. ... Za mali generator mjerenja su također provedena na višekratniku od 120 Hz, što je odgovaralo 1200 o / min. Opterećenje na oba generatora bilo je čisto aktivno. U malom generatoru s jednim magnetskim diskom, magnetski krug je bio otvoren, a zračni razmak između rotora i statora bio je oko 1 mm. U velikom generatoru s dva magnetska diska magnetski krug je zatvoren, a namoti su postavljeni u zračni razmak od 12 mm.
Prilikom opisivanja fizičkih procesa u oba generatora, aksiom je da stalni magneti imaju konstantno magnetsko polje, koje se ne može ni smanjiti ni povećati. To je važno uzeti u obzir pri analizi prirode vanjskih karakteristika ovih generatora. Stoga ćemo kao varijablu uzeti u obzir samo promjenjivo polje razmagnetiziranja namota opterećenja generatora. Vanjska karakteristika malog generatora, frekvencije 60 Hz, prikazana je na slici 1, koja također prikazuje krivulju izlazne snage generatora Pgen i krivulju KPI. Priroda krivulje vanjske karakteristike generatora može se objasniti na temelju sljedećih razmatranja - ako je veličina magnetskog polja na površini polova magneta nepromijenjena, tada se smanjuje s udaljenošću od ove površine , i budući da se nalaze izvan tijela magneta, mogu se promijeniti. Pri niskim strujama opterećenja polje namota opterećenja generatora stupa u interakciju s oslabljenim, raspršenim dijelom polja magneta i uvelike ga smanjuje. Zbog toga se njihovo ukupno polje uvelike smanjuje, a izlazni napon naglo pada uz parabolu, budući da je snaga razmagnetizirajuće struje proporcionalna njezinom kvadratu. To potvrđuje i slika magnetskog polja magneta i namota, dobivena uz pomoć željeznih strugotina. Fotografija # 1 prikazuje sliku samo magneta i jasno je vidljivo da su sile polja koncentrirane na polovima, u obliku grumena piljevine. Bliže središtu magneta, gdje je polje općenito nula, polje jako slabi, pa ne može ni pomaknuti piljevinu. To oslabljeno polje poništava reakciju armature namota pri niskoj struji od 0,1A, što se može vidjeti na fotografiji br. 2. S daljnjim povećanjem struje opterećenja smanjuju se i jača polja magneta, koja su bliže njihovim polovima, ali se namot ne može dalje smanjivati, sve veće polje magneta i krivulja vanjskih karakteristika generator se postupno ispravlja i pretvara u izravnu ovisnost izlaznog napona generatora o struji opterećenja ... Štoviše, na ovom linearnom dijelu karakteristike opterećenja naprezanje pod opterećenjem se smanjuje manje nego na nelinearnom, a vanjska karakteristika postaje sve kruća. Približava se karakteristikama konvencionalnog sinkronog generatora, ali s nižim početnim naponom. Industrijski sinkroni generatori dopuštaju do 30% pad napona pod nazivnim opterećenjem. Pogledajmo koliki postotak pada napona za mali generator pri 600 i 1200 o / min. Pri 600 o / min napon otvorenog kruga mu je bio 26 V, a pod strujom opterećenja od 4 ampera pao je na 9 volti, odnosno smanjio se za 96,4% - to je vrlo veliki pad napona, više od tri puta veći od pravilo. Pri 1200 o / min napon otvorenog kruga već je postao 53,5 V, a pod istom strujom opterećenja od 4 ampera pala je na 28 V, odnosno već se smanjila za 47,2% - to je već bliže dopuštenih 30 %. No, razmotrimo numeričke promjene krutosti vanjskih karakteristika ovog generatora u širokom rasponu opterećenja. Krutost karakteristike opterećenja generatora određena je brzinom pada izlaznog napona pod opterećenjem pa je izračunavamo, počevši od napona generatora u praznom hodu. Oštar i nelinearni pad ovog napona opaža se do približno struje od jednog ampera, a najizraženiji je do struje od 0,5 ampera. Dakle, sa strujom opterećenja od 0,1 Ampera, napon iznosi 23 V i pada, u usporedbi s naponom otvorenog kruga od 25 V, za 2 V, to jest, brzina pada napona je 20 V / A. Uz struju opterećenja od 1,0 Ampera, napon je već 18 V, a pada za 7 V, u usporedbi s naponom otvorenog kruga, odnosno, brzina pada napona već je 7 V / A, odnosno smanjila se za 2,8 puta. Ovo povećanje krutosti vanjske karakteristike nastavlja se daljnjim povećanjem opterećenja generatora. Dakle, sa strujom opterećenja od 1,7 Ampera, napon pada sa 18 V na 15,5 Volta, odnosno brzina pada napona je već 3,57 V / A, a sa strujom opterećenja od 4 Ampera, napon pada sa 15,5 V na 9 volti, odnosno brzina pada napona smanjuje se na 2,8 V / A. Taj je proces popraćen stalnim povećanjem izlazne snage generatora (slika 1), uz istodobno povećanje krutosti njegovih vanjskih karakteristika. Povećanje izlazne snage, na ovih 600 o / min, istovremeno osigurava dovoljno visok KPI generatora od 3,8 jedinica. Slični se procesi događaju pri dvostrukoj sinkronoj brzini generatora (slika 2), također snažnom kvadraturnom smanjenju izlaznog napona pri niskim strujama opterećenja, s daljnjim povećanjem krutosti njegovih vanjskih karakteristika s povećanjem opterećenja, razlike su samo u numeričkim vrijednostima. Uzmimo samo dva ekstremna slučaja opterećenja generatora - minimalnu i maksimalnu struju. Dakle, s minimalnom strujom opterećenja od 0,08 A, napon je 49,4 V i pada, u usporedbi s naponom od 53,5 V za 4,1 V. To jest, brzina pada napona je 51,25 V / A, i više nego dvostruko veća od ove brzine pri 600 o / min. Pri maksimalnoj struji opterećenja od 3,83 A, napon je već jednak 28,4 V i pada, u usporedbi s 42 V pri struji od 1,0 A, za 13,6 V. To jest, brzina pada napona bila je 4,8 V / A, a 1,7 puta više od ove brzine pri 600 o / min. Iz ovoga možemo zaključiti da povećanje brzine vrtnje generatora značajno smanjuje krutost njegove vanjske karakteristike u početnom presjeku, ali je ne značajno smanjuje u linearnom presjeku njegove karakteristike opterećenja. Karakteristično je da je u ovom slučaju, pri punom opterećenju generatora od 4 ampera, postotak pada napona stoga manji od 600 o / min. To je zbog činjenice da je izlazna snaga generatora proporcionalna kvadratu generiranog napona, odnosno brzini rotora, a snaga razmagnetizirajuće struje proporcionalna kvadratu struje opterećenja. Stoga je pri nazivnom punom opterećenju generatora snaga razmagnetiziranja u odnosu na izlaz manja, a postotni pad napona se smanjuje. Glavna pozitivna značajka veće brzine vrtnje malog generatora je značajno povećanje njegove učinkovitosti. Pri 1200 o / min, KPI generatora povećao se sa 3,8 jedinica pri 600 o / min na 5,08 jedinica.
Veliki generator konceptualno ima drugačiji dizajn koji se temelji na primjeni drugog Kirchhoffova zakona u magnetskim krugovima. Ovaj zakon kaže da ako postoje dva ili više izvora MDS -a (u obliku stalnih magneta) u magnetskom krugu, tada se ti MDS algebarski sažimaju u magnetskom krugu. Stoga, ako uzmemo dva identična magneta, a jedan njihov suprotni pol spojimo s magnetskim krugom, tada se udvostručeni MDS pojavljuje u zračnom prorezu druga dva suprotna pola. Ovo načelo je ugrađeno u dizajn velikog generatora. Namoti su istog ravnog oblika kao i kod magenko generatora, a postavljeni su u ovaj formirani zračni otvor s dvostrukim MDS -om. Kako je to utjecalo na vanjske karakteristike generatora pokazali su njegovi testovi. Ispitivanja ovog generatora provedena su pri standardnoj frekvenciji od 50 Hz, što, kao i u malom generatoru, odgovara 600 okr / min. Pokušalo se usporediti vanjske karakteristike ovih generatora pri istim naponima bez opterećenja. Da bi se to učinilo, brzina rotacije velikog generatora snižena je na 108 o / min, a izlazni napon pao je na 50 volti, napon blizu napona otvorenog kruga malog generatora pri brzini od 1200 o / min. Ovako dobivena vanjska karakteristika velikog generatora prikazana je na istoj slici broj 2, koja prikazuje i vanjsku karakteristiku malog generatora. Usporedba ovih karakteristika pokazuje da se pri tako vrlo niskom izlaznom naponu za veliki generator njegova vanjska karakteristika pokazuje vrlo mekom, čak i u usporedbi s ne tako tvrdom vanjskom karakteristikom malog generatora. Budući da su oba nadzemna generatora sposobna za samokretanje, bilo je potrebno saznati što je za to potrebno u njihovim energetskim karakteristikama. Stoga je provedeno eksperimentalno istraživanje snage koju troši pogonski elektromotor bez utroška slobodne energije iz velikog generatora, odnosno mjerenje gubitaka u praznom hodu generatora. Ova su istraživanja provedena za dva različita omjera prijenosa reduktora između vratila elektromotora i vratila generatora, s ciljem njihova utjecaja na potrošnju energije generatora u praznom hodu. Sva su ta mjerenja provedena u rasponu od 100 do 1000 o / min. Izmjeren je opskrbni napon pogonskog elektromotora, potrošena struja te je izračunata snaga generatora u praznom hodu, pri čemu je prijenosni omjer mjenjača 3,33 i 4,0. Slika 3 prikazuje grafikone promjena ovih vrijednosti. Opskrbni napon pogonskog elektromotora linearno se povećavao s povećanjem okretaja u oba prijenosna omjera, a potrošena struja imala je blagu nelinearnost, što je uzrokovano kvadratnom ovisnošću komponente električne energije o struji. Mehanička komponenta potrošnje energije, kao što znate, linearno ovisi o brzini vrtnje. Uočava se da povećanje prijenosnog omjera mjenjača smanjuje potrošnju struje u cijelom rasponu brzina, a osobito pri velikim brzinama. A to prirodno utječe na potrošnju energije - ta se snaga smanjuje razmjerno povećanju prijenosnog omjera mjenjača, a u ovom slučaju za oko 20%. Vanjska karakteristika velikog generatora zabilježena je samo pri prijenosnom omjeru od četiri, ali pri dvije vrijednosti o / min- 600 (50 Hz) i 720 (60 Hz). Ove karakteristike opterećenja prikazane su na slici 4. Ove su karakteristike, za razliku od karakteristika malog generatora, linearne prirode, s vrlo niskim padom napona pod opterećenjem. Tako je pri 600 o / min napon otvorenog kruga od 188 V pod strujom opterećenja od 0,63 A pao za 1,0 V. Pri 720 o / min, napon otvorenog kruga od 226 V pod strujom opterećenja od 0,76 A također je pao za 1,0 B. S daljnjim povećanjem opterećenja generatora, ovaj se obrazac zadržao i možemo pretpostaviti da je brzina pada napona približno 1 V po amperu. Izračunamo li postotni pad napona, tada je za 600 okretaja bio 0,5%, a za 720 okretaja 0,4%. Ovaj pad napona posljedica je samo pada napona na aktivnom otporu kruga namota generatora - samog namota, ispravljača i spojnih žica, a iznosi oko 1,5 ohma. U tom slučaju učinak razmagnetiziranja namota generatora pod opterećenjem nije se očitovao ili se vrlo slabo očitovao pri velikim strujama opterećenja. To je zbog činjenice da se udvostručeno magnetsko polje, u tako uskom zračnom prorezu, gdje se nalazi namot generatora, reakcija armature ne može prevladati, a u ovom udvostručenom magnetskom polju magneta nastaje nenapon. Glavni karakteristično obilježje Vanjske karakteristike velikog generatora su da su čak i pri malim strujama opterećenja linearne, nema oštrih padova napona, kao u malom generatoru, a to je zbog činjenice da se postojeća reakcija armature ne može manifestirati, ne može prevladati polje stalnih magneta. Stoga se mogu dati sljedeće preporuke za programere CE generatora permanentnih magneta:

1. Ni u kojem slučaju nemojte koristiti otvorene magnetske krugove u njima, to dovodi do snažnog rasipanja i nedovoljnog korištenja magnetskog polja.
2. Polje raspršenja lako se prevlada reakcijom armature, što dovodi do oštrog omekšavanja vanjskih karakteristika generatora, te nemogućnosti uklanjanja proračunske snage iz generatora.
3. Možete udvostručiti snagu generatora, povećavajući pritom krutost vanjske karakteristike, koristeći dva magneta u njegovom magnetskom krugu i stvarajući polje s dvostruko većim MDS -om.
4. Zavojnice s feromagnetskim jezgrama ne smiju se postavljati u ovo polje s udvostručenim MDS -om, jer to dovodi do magnetske veze dva magneta, te nestajanja učinka udvostručenja MDS -a.
5. Prilikom vožnje generatora koristite prijenosni omjer koji će najučinkovitije smanjiti ulazni gubitak generatora u praznom hodu.
6. Preporučujem dizajn diska generatora, ovo je najviše jednostavna konstrukcija dostupno kod kuće.
7. Dizajn diska omogućuje korištenje kućišta i vratila s ležajevima iz konvencionalnog elektromotora.

I na kraju, želim vam ustrajnost i strpljenje u stvaranju
pravi generator.

Generator- uređaj koji pretvara jednu vrstu energije u drugu.
U ovom slučaju razmatramo pretvaranje mehaničke energije rotacije u električnu.

Postoje dvije vrste takvih generatora. Sinkrono i asinkrono.

Sinkroni generator. Princip rada

Posebnost sinkronog generatora je tijesno povezivanje frekvencije f promjenjivi EMF induciran u namotu statora i brzini rotora n, nazvana sinkrona brzina:

n = f/ str

gdje str- broj parova polova namota statora i rotora.
Obično se brzina rotacije izražava u o / min, a EMF frekvencija u Hercima (1 / s), tada će za broj okretaja u minuti formula imati oblik:

n = 60f/ str

Na sl. 1.1 je funkcionalni dijagram sinkronog generatora. Na statoru 1 nalazi se trofazni namot, koji se bitno ne razlikuje od sličnog namota asinkronog stroja. Elektromagnet s uzbudnim namotom 2 nalazi se na rotoru, koji se napaja istosmjernom strujom, u pravilu, kroz klizne kontakte, izvedene pomoću dva klizna prstena smještena na rotoru, i dvije nepomične četke.
U nekim slučajevima, umjesto elektromagneta, pri projektiranju rotora sinkronog generatora mogu se koristiti stalni magneti, tada nestaje potreba za kontaktima na vratilu, ali su mogućnosti stabilizacije izlaznih napona značajno ograničene.

Pogonski motor (PD), koji se koristi kao turbina, motor s unutarnjim izgaranjem ili drugi izvor mehaničke energije, rotor generatora je postavljen u rotaciju sinkronom brzinom. U tom slučaju, magnetsko polje elektromagneta rotora također se rotira sinkronom brzinom i inducira promjenjiv EMF u trofaznom namotu statora E A, E Bend E C, koji su jednaki po vrijednosti i fazno pomaknuti jedan prema drugom za 1/3 razdoblja (120 °), tvore simetrični trofazni EMF sustav.

Spajanjem opterećenja na stezaljke namota statora C1, C2 i C3 pojavljuju se struje u fazama namota statora Ja A, Ja B, Ja C, koji stvaraju rotirajuće magnetsko polje. Učestalost rotacije ovog polja jednaka je frekvenciji rotacije rotora generatora. Tako se u sinkronom generatoru magnetsko polje statora i rotor rotiraju sinkrono. Trenutna vrijednost EMF -a namota statora u razmatranom sinkronom generatoru

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Ovdje: B- magnetska indukcija u zračnom prorezu između jezgre statora i polova rotora, T;
l Je li aktivna duljina jedne strane proreza statorskog namota, tj. duljina jezgre statora, m;
w- broj zavoja;
v = πDn- linearna brzina polova rotora u odnosu na stator, m / s;
D- unutarnji promjer jezgre statora, m

Formula EMF -a pokazuje da pri konstantnoj brzini rotora n oblik grafikona promjenjivog EMF -a namota armature (statora) određen je isključivo zakonom raspodjele magnetske indukcije B u razmaku između polova statora i rotora. Ako je grafikon gustoće magnetskog toka u procjepu sinusoida B = B max sinα, tada će i EMF generatora biti sinusoidan. Sinkroni strojevi uvijek nastoje postići distribuciju indukcije u procjepu što bliže sinusoidnoj.

Dakle, ako je zračni otvor δ konstanta (slika 1.2), zatim magnetska indukcija B u zračnom jazu raspoređen je prema trapeznom zakonu (grafikon 1). Ako su rubovi stupova rotora "skošeni" tako da je razmak na rubovima stupova jednak δ max (kao što je prikazano na slici 1.2), tada će se grafikon raspodjele magnetske indukcije u procjepu približiti sinusoidi (grafikon 2), pa će se, prema tome, grafikon EMF -a induciranog u namotu generatora približiti sinusoidi. EMF frekvencija sinkronog generatora f(Hz) proporcionalno sinkronoj brzini rotora n(obrtaja / s)

gdje str Je broj parova polova.
Generator koji se razmatra (vidi sliku 1.1) ima dva pola, tj. str = 1.
Za dobivanje EMF -a industrijske frekvencije (50 Hz) u takvom generatoru, rotor se mora okretati frekvencijom n= 50 r / s ( n= 3000 o / min).

Metode uzbude za sinkrone generatore

Najčešći način stvaranja glavnog magnetskog toka sinkronih generatora je elektromagnetsko uzbuđenje, koje se sastoji u činjenici da se na polove rotora postavlja uzbudni namot, kada kroz njega prolazi istosmjerna struja, nastaje MDS, koji stvara magnetsko polje u generatoru. Do nedavno su se za napajanje uzbudnog namota uglavnom koristili posebni nezavisni pobudni generatori istosmjerne struje, zvani pobuđivači. U(Slika 1.3, a). Uzbudni namot ( OV) prima snagu iz drugog generatora (paralelna pobuda), koji se naziva pobuđivač ( PV). Rotor sinkronog generatora, pobuđivač i pobudnik nalaze se na zajedničkom vratilu i istovremeno se okreću. U tom slučaju struja ulazi u uzbudni namot sinkronog generatora kroz klizne prstene i četke. Za regulaciju uzbudne struje koriste se podesivi reostati, uključeni u uzbudni krug pobudnika r 1 i pobuđivač r 2. U sinkronim generatorima srednje i velike snage proces upravljanja uzbudnom strujom je automatiziran.

U sinkronim generatorima također je korišten beskontaktni elektromagnetski sustav uzbude, u kojem sinkroni generator nema klizne prstenove na rotoru. U ovom slučaju, kao pobudnik koristi se obrnuti sinkroni alternator. U(Sl. 1.3, b). Trofazni namot 2 pobudnik, u kojem se inducira varijabla EMF, nalazi se na rotoru i rotira zajedno s pobudnim namotom sinkronog generatora, a njihovo električno povezivanje provodi se kroz rotirajući ispravljač 3 izravno, bez kliznih prstenova i četki. Jednosmjerno napajanje namota polja 1 patogen B se izvodi iz patogena PV- DC generator. Odsustvo kliznih kontakata u uzbudnom krugu sinkronog generatora omogućuje povećanje njegove pouzdanosti u radu i povećanje učinkovitosti.

U sinkronim generatorima, uključujući hidrogeneratore, načelo samopobude postalo je široko rasprostranjeno (slika 1.4, a), kada se izmjenična energija potrebna za pobudu uzima iz namota statora sinkronog generatora i kroz silazni transformator i poluvodički pretvarač ispravljača PP pretvorena u istosmjernu energiju. Princip samopobude temelji se na činjenici da se početno uzbuđenje generatora događa zbog zaostalog magnetizma stroja.

Na sl. 1.4, b je strukturni dijagram automatski sustav samopobuđivanje sinkronog generatora ( SG) s ispravljačkim transformatorom ( VT) i tiristorski pretvarač ( TP), kroz koji dolazi izmjenična struja iz kruga statora SG nakon pretvaranja u istosmjernu struju dovodi se u uzbudni namot. Tiristorskim pretvaračem upravlja automatski regulator pobude ARV, čiji ulaz prima naponske signale na ulazu SG(preko naponskog transformatora TN) i struje opterećenja SG(iz strujnog transformatora TT). Krug sadrži zaštitni blok ( BZ), pružajući zaštitu namota uzbude ( OV) protiv prenapona i prenapona.

Snaga uzbude obično je između 0,2 i 5% neto snage (niža vrijednost vrijedi za generatore velike snage).
U generatorima male snage, načelo pobude stalnim magnetima koji se nalaze na rotoru stroja nalazi primjenu. Ova metoda pobude omogućuje oslobađanje generatora od uzbudnog namota. Zbog toga je dizajn generatora uvelike pojednostavljen, postaje ekonomičniji i pouzdaniji. Međutim, zbog visokih troškova materijala za izradu trajnih magneta s velikom opskrbom magnetskom energijom i složenosti njihove obrade, uporaba pobude stalnim magnetom ograničena je na strojeve čiji kapacitet nije veći od nekoliko kilovata.

Sinkroni generatoričine okosnicu elektroenergetske industrije, budući da se gotovo sva električna energija u svijetu proizvodi pomoću sinkronih turbo ili hidrogeneratora.
Također, sinkroni generatori naširoko se koriste kao dio stacionarnih i mobilnih električnih instalacija ili stanica zajedno s dizelskim i benzinskim motorima.

Asinkroni generator. Razlike od sinkronih

Asinkroni generatori bitno se razlikuju od sinkronih generatora u nedostatku krute veze između brzine rotora i generiranog EMF -a. Razliku između ovih frekvencija karakterizira koeficijent s- klizanje.

s = (n - n r) / n

ovdje:
n- učestalost rotacije magnetskog polja (EMF frekvencija).
n r- brzina rotora.

Više pojedinosti o proračunu klizanja i učestalosti potražite u članku: asinkroni generatori. Frekvencija.

U normalnom načinu rada elektromagnetsko polje indukcijskog generatora pod opterećenjem djeluje kočioni moment na rotaciju rotora, pa je frekvencija promjene magnetskog polja manja, pa će klizanje biti negativno. Generatori koji rade na polju pozitivnog klizanja uključuju asinkrone tahogeneratore i pretvarače frekvencije.

Asinkroni generatori, ovisno o specifičnim uvjetima uporabe, izrađuju se s kaveznim, faznim ili šupljim rotorom. Izvori za stvaranje potrebne energije pobude rotora mogu biti statički kondenzatori ili ventilski pretvarači s umjetnim uključivanjem ventila.

Asinkroni generatori mogu se klasificirati prema pobudnoj metodi, prirodi izlazne frekvencije (promjenjiva, konstantna), metodi stabilizacije napona, radnim kliznim područjima, dizajnu i broju faza.
Posljednje dvije značajke karakteriziraju značajke dizajna generatori.
Priroda izlaznih frekvencijskih i stabilizacijskih metoda napona uvelike je određena načinom generiranja magnetskog toka.
Klasifikacija prema načinu uzbude je glavna.

Možete uzeti u obzir generatore sa samopobudom i neovisnom uzbudom.

Samopobuda u asinkronim generatorima može se organizirati:
a) uz pomoć kondenzatora uključenih u krug statora ili rotora ili istodobno u primarni i sekundarni krug;
b) pomoću pretvarača ventila s prirodnom i umjetnom zamjenom ventila.

Nezavisno uzbuđenje može se provesti iz vanjskog izvora izmjeničnog napona.

Po prirodi frekvencije, samo pobuđeni generatori podijeljeni su u dvije skupine. Prvi od njih uključuje izvore praktički konstantne (ili konstantne) frekvencije, do druge promjenjive (podesive) frekvencije. Potonji se koriste za pogon asinkronih motora s glatkom promjenom brzine.

Planira se detaljnije razmotriti načelo rada i značajke dizajna asinkronih generatora u zasebnim publikacijama.

Asinkroni generatori ne zahtijevaju složene jedinice u dizajnu za organizaciju istosmjernog uzbuđenja ili uporabu skupih materijala s velikom zalihom magnetske energije, pa ih zbog svoje jednostavnosti i nepretencioznog održavanja naširoko koriste korisnici mobilnih električnih instalacija. Koriste se za napajanje uređaja koji ne zahtijevaju strogu referencu na trenutnu frekvenciju.
Tehnička prednost asinkronih generatora je njihova otpornost na preopterećenja i kratke spojeve.
Neke informacije o mobilnim agregatima mogu se pronaći na stranici:
Dizelski generatori.
Asinkroni generator. Karakteristike .
Asinkroni generator. Stabilizacija.

Komentari i prijedlozi su dobrodošli!

Područje djelatnosti (tehnologija) kojem opisani izum pripada

Znanje o razvoju, naime, ovaj izum autora odnosi se na područje elektrotehnike, posebno na sinkrone generatore s pobudom od stalnih magneta, a može se koristiti u autonomnim izvorima električne energije na automobilima, čamcima, kao i u autonomna napajanja potrošača izmjeničnom strujom kao standardnom industrijskom frekvencijom, te povećanom frekvencijom i u autonomnim elektranama kao izvor struje zavarivanja za elektrolučno zavarivanje na terenu.

DETALJAN OPIS IZUMA

Poznati sinkroni generator s pobudom od stalnih magneta, koji sadrži sklop ležaja statora s potpornim ležajevima, na koji je montiran prstenasti magnetski krug s izbočinama polova duž periferije, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih sa sidrenim namotom statora, i također postavljen na potporno vratilo s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima uzbude (vidi, na primjer, A.I. Voldek, " Električni automobili", ur. Energiya, ogranak Lenjingrad, 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 permanentnim pobudnim magnetima od tvrdih magnetskih legura (kao što su Alni, Alnico, Magnico itd.).

Poznat je i sinkroni generator s pobudom od stalnih magneta, koji sadrži sklop ležaja statora s potpornim ležajevima, na koji je montiran prstenasti magnetski krug s izbočinama polova po obodu, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih s armaturnim namotom stator, ugrađen s mogućnošću rotacije oko prstenastog magnetskog kruga statora s ugrađenom na unutarnjoj bočnoj stijenci s prstenastom magnetskom košuljicom s izmjeničnim u obodnom smjeru magnetskim polovima, prekrivajući izbočine polova električnim zavojnicama armaturnog namota navedeni prstenasti magnetski krug statora (vidi, na primjer, RF patent br. 2141716, klasa N 02 K 21/12 prema prijavi br. 4831043/09 od 03/02/1988).

Nedostatak poznatog sinkronog generatora s pobudom od stalnih magneta su uski radni parametri zbog nemogućnosti regulacije aktivne snage sinkronog generatora, budući da u dizajnu ovog sinkronog induktorskog generatora ne postoji mogućnost brze promjene vrijednosti ukupni magnetski tok koji stvaraju pojedinačni stalni magneti spomenute prstenaste magnetske košuljice.

Najbliži analog (prototip) je sinkroni generator s pobudom od stalnih magneta, koji sadrži statorsku jedinicu nosača s potpornim ležajevima, na koju je montiran prstenasti magnetski krug s izbočinama polova po obodu, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih s višefaznim namot armature statora, montiran na osovini nosača s mogućnošću rotacije u spomenutim ležajevima oko prstenastog magnetskog kruga statora, prstenasti rotor s prstenastim magnetskim umetkom postavljen na unutarnjoj bočnoj stijenci s izmjeničnim magnetskim polovima p-parova u obodnom smjeru, prekrivajući izbočine stupova električnim zavojnicama namota armature navedenog prstenastog magnetskog kruga statora (vidi patent RF br. 2069441, klasa N 02 K 21/22, prijavom br. 4894702/07 od 01.06.1990.) .

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Nedostatak poznatog sinkronog generatora s pobudom od stalnih magneta također su uski radni parametri zbog nedostatka mogućnosti upravljanja aktivnom snagom sinkronog induktorskog generatora, te nedostatka mogućnosti kontrole vrijednosti izlaznog izmjeničnog napona napona, što otežava njegovu upotrebu kao izvor struje zavarivanja pri elektrolučnom zavarivanju (u dizajnu poznatog sinkronog generatora ne postoji mogućnost promptne promjene vrijednosti ukupnog magnetskog toka pojedinih stalnih 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 elektrolučno zavarivanje na različite načine.

Taj je cilj postignut činjenicom da je sinkroni generator s pobudom s permanentnim magnetom, koji sadrži sklop ležaja statora s potpornim ležajevima, na koji je montiran prstenasti magnetski krug s izbočinama stupova po obodu, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih s višefaznim namota armature statora, montiran na potpornoj osovini s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima oko prstenastog magnetskog kruga statora, prstenastog rotora s prstenastim magnetskim umetkom postavljenim na unutarnjoj bočnoj stijenci s izmjeničnim magnetskim polovima p-parova obodni smjer, koji prekriva izbočine polova električnim zavojnicama armaturnog namota navedenog prstenastog magnetskog kruga statora, u njemu je nosiva jedinica stator izrađena od skupine identičnih modula s naznačenim prstenastim magnetskim krugom i prstenastim rotorom , montirane na jednoj potpornoj osovini s mogućnošću okretanja jedna prema drugoj oko osi koaksijalne s potpornom osovinom, i Abženi su s njima kinematički povezani pogonom njihova kutnog zakretanja jedan prema drugom, 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 od stalnih magneta je u tome što se istoimeni magnetski polovi prstenastih magnetskih košuljica prstenastih rotora u susjednim modulima jedinice ležaja statora nalaze međusobno u istim radijalnim ravninama , a krajevi faza namota armature u jednom modulu jedinice ležaja statora spojeni su s počecima istih faza namota armature u drugom susjednom modulu sklopa ležaja statora, tvoreći međusobno zajedničko faze namota armature statora.

Osim toga, svaki od modula sklopa ležaja statora uključuje prstenastu čahuru s vanjskom potisnom prirubnicom i čašu sa središnjom rupom na kraju, a prstenasti rotor u svakom od modula nosećeg sklopa statora uključuje prstenastu školjku s unutarnjom potisnom prirubnicom, u koju je ugrađen spomenuti odgovarajući prstenasti magnetski umetak, pri čemu su navedene prstenaste čaure modula sklopa ležaja statora spojene s njihovom unutarnjom cilindričnom bočnom stjenkom s jednim od navedenih potpornih ležajeva, od kojih su drugi spojeni sa stijenkama središnjih rupa na krajevima navedenih stakala, prstenaste ljuske prstenastog rotora kruto su spojene s potpornom osovinom pomoću pričvrsnih sklopova, a prstenasti magnetski krug u odgovarajućem modulu sklopa ležaja statora montiran je na navedenu prstenastu čahuru, koja je svojom vanjskom potisnom prirubnicom čvrsto pričvršćena na bočnu cilindričnu stijenku stakla i zajedno s posljednjom čini prstenastu šupljinu u kojoj se nalazi uka odgovarajući prstenasti magnetski krug s električnim zavojnicama odgovarajućeg namota armature statora. Dodatna razlika predloženog sinkronog generatora s pobudom od stalnih magneta je u tome što svaki pričvrsni sklop koji povezuje prstenastu ljusku prstenastog rotora s potpornom osovinom uključuje glavčinu montiranu na potpornu osovinu s prirubnicom koja je čvrsto pričvršćena na unutarnju potisnu prirubnicu odgovarajuće prstenaste ljuske.

Dodatna razlika predloženog sinkronog generatora s pobudom od stalnih magneta je u tome što je pogon za kutno zakretanje modula jedinice statorskog nosača međusobno montiran pomoću potporne jedinice na modulima jedinice statorskog nosača.

Osim toga, pogon za kutno preokretanje modula jedinice nosača statora jedan prema drugom izveden je u obliku vijčanog mehanizma s olovnim vijkom i maticom, te potporna jedinica za pogon za kutno preokretanje sekcija jedinice nosača statora uključuje potporni jezičak pričvršćen na jedno od navedenih stakala i potpornu šipku na drugom staklu, dok je vodeći vijak okretno spojen šarkama za dva stupnja na jednom kraju pomoću osi paralelne s osi spomenute potporne osovine, s navedenom potpornom šipkom napravljenom s vodilicom koja se nalazi duž luka kružnice, a matica vijčanog mehanizma na jednom je kraju zakretno spojena s navedenim ušicom, a na drugom kraju sa drška je prošla kroz utor za vođenje na potpornoj šipci i opremljena je elementom za zaključavanje.

Suština izuma ilustrirana je crtežima.

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

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Slika 2 - Sinhroni generator s pobudom od stalnih magneta, tip A;

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

Na slici 4 - isto, s fazama trofaznih električnih krugova namota armature statora, raspoređenih jedan prema drugom u kutnom položaju pod kutom jednakim 360 / 2p stupnjeva;

Na slici 5. prikazana je varijanta električnog dijagrama spojeva namota armature statora sinkronog generatora s povezivanjem faza generatora zvijezdom i serijskim spajanjem istoimenih faza u zajedničkim fazama koje tvore ih;

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

shematski vektorski dijagram promjene veličine faznih napona sinkronog generatora tijekom kutne rotacije odgovarajućih istoimenih faza namota armature statora (respektivno, modula jedinice ležaja statora) za odgovarajuću kut i kada su te faze spojene prema shemi "zvijezda"

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

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

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

dijagram s grafikonom ovisnosti izlaznog linijskog napona sinkronog generatora o geometrijskom kutu zakretanja istih faza namota armature statora s odgovarajućim električnim kutom zakretanja vektora napona u fazi za spajanje faza prema prema shemi "zvijezda"

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Na slici 9 prikazan je dijagram s grafikonom ovisnosti izlaznog napona naponske linije sinkronog generatora o geometrijskom kutu zakretanja istih faza namota armature statora s odgovarajućim električnim kutom zakretanja vektora napona u faza za povezivanje faza prema shemi "zvijezda";

dijagram s grafikonom ovisnosti izlaznog linijskog napona sinkronog generatora o geometrijskom kutu zakretanja istih faza namota armature statora s odgovarajućim električnim kutom zakretanja vektora napona u fazi za spajanje faza prema shemi "trokuta"

Na slici 10 prikazan je dijagram koji prikazuje ovisnost izlaznog napona linije sinkronog generatora o geometrijskom kutu zakretanja istih faza namota armature statora s odgovarajućim električnim kutom zakretanja vektora napona u fazi za povezivanje faza prema shemi "trokuta".

Sinhroni generator s pobudom od stalnih magneta sadrži statorsku ležajnu jedinicu s potpornim ležajevima 1, 2, 3, 4, na kojoj je skupina identičnih prstenastih magnetskih krugova 5 (na primjer, u obliku monolitnih diskova izrađenih od praškastog kompozita mekog magnetskog materijal) montiran je s izbočinama stupova duž periferije, opremljen postavljenim na njih električnim zavojnicama 6 s višefaznim (na primjer, trofaznim, i općenito m-faznim) armaturnim namotima 7, 8 statora, montiranim na potporno vratilo 9 s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima 1, 2, 3, 4 oko statora jedinice ležaja, skupina identičnih prstenastih rotora 10, s prstenastim magnetskim košuljicama 11 montiranim na unutarnjim bočnim stijenkama (na primjer, u oblik monolitnih magnetskih prstenova od magnetoanizotropnog materijala u prahu) s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodnom smjeru (u ovoj verziji generatora broj parova p magnetskih polova jednak je 8), koji prekrivaju pol izbočine s električnim zavojnicama 6 namota armature 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 ljusku 17 c unutarnje potisne prirubnice 18. Prstenaste čahure 12 modula jedinice ležaja statora spojene su svojom unutarnjom cilindričnom bočnom stjenkom s jednim od spomenutih potpornih ležajeva (s potpornim ležajevima 1, 3), drugima od kojih su (2, 4) spojene sa stijenkama središnjih rupa "a" na krajevima 15 navedenih stakala 14. Kružne školjke 17 prstenastih rotora 10 čvrsto su spojene s potpornom osovinom 9 pomoću pričvrsne sklopove, a svaki od prstenastih magnetskih krugova 5 u odgovarajućem modulu jedinice ležaja statora montiran je na navedenu prstenastu čahuru 12 čvrsto pričvršćenu svojom vanjskom potisnom prirubnicom 13 sa bočnom cilindričnom stijenkom 16 stakla 14 i zajedno sa posljednji pojedinačna prstenasta šupljina "b", u kojoj se nalazi navedeni odgovarajući prstenasti magnetski krug 5 s električnim zavojnicama 6 odgovarajućeg armaturnog namota (armaturni namoti 7, 8) statora. Moduli sklopa ležaja statora (prstenaste čahure 12 s čašicama 14 koji tvore te module) ugrađeni su s mogućnošću njihovog rotacije jedan prema drugom oko osi koaksijalne s potpornom osovinom 9 i opremljeni su kinematički spojenim pogonom za njihovo međusobno kutno okretanje, montirano pomoću potpornog sklopa na module nosača statora. Svaki od pričvrsnih sklopova koji povezuje prstenastu školjku 17 odgovarajućeg prstenastog rotora 10 s potpornom osovinom 9 uključuje glavčinu 19 montiranu na potpornu osovinu 9 s prirubnicom 20 koja je čvrsto pričvršćena na unutarnju potisnu prirubnicu 18 odgovarajuće prstenaste ljuske 17. Pogon za kutno preokretanje modula jedinice ležaja statora različit je u odnosu na drugi u prikazanoj posebnoj izvedbi izrađen je u obliku vijčanog mehanizma s olovnim vijkom 21 i maticom 22, a potporna jedinica pogona za kutni preokret dijelova jedinice ležaja statora uključuje potporni jezičak 23 pričvršćen na jednom od navedenih stakala 14 i potpornu šipku 24 na drugom staklu 14. Olovni vijak 21 je okretno spojen šarkom za dva stupnja (a šarke s dva stupnja slobode) na jednom kraju "u" pomoću osi 25 paralelne s osi O-O1 navedene potporne osovine 9, s navedenom potpornom šipkom 24 napravljenom s vodilicom "d" smještenom uz luk kruga ", a matica 22 vijčanog mehanizma zakretno je spojena jednom kraj s navedenim potpornim ušicama 23, napravljen je na drugom kraju s drškom 26 koja je prošla kroz utor za vođenje "d" na potpornoj šipci 24, i opremljena je zaključavajućim elementom 27 (matica za zaključavanje). Na kraju matice 22, zakretno spojene s potpornom ušicom 23, ugrađen je dodatni sigurnosni element 28 (dodatna matica za zaključavanje). Noseće vratilo 9 opremljeno je ventilatorima 29 i 30 za hlađenje namota armature 7, 8 statora, od kojih se jedno (29) nalazi na jednom od krajeva potpornog vratila 9, a drugo (30) između dijelova jedinice ležaja statora i montiran je na potpornu osovinu 9. Prstenaste čahure 12 dijelova sklopa ležaja statora izvedene su s ventilacijskim otvorima "d" na vanjskim potisnim prirubnicama 13 za prolaz strujanja zraka u odgovarajuće prstenaste šupljine "b" oblikovane prstenastim čahurama 12 i čašama 14, a za hlađenje time sidrenih namota 7 i 8 smještenih u električnim zavojnicama 6 na polnim izbočinama prstenastih magnetskih krugova 5. Na kraju potporne osovine 9 , na kojem se nalazi ventilator 29, montirana je remenica 31 klinastog remena za pogon prstenastih rotora 10 sinkronog generatora u rotaciju. Ventilator 29 pričvršćen je izravno na remenicu 31 prijenosnog remena. Na drugom kraju vodećeg vijka 21 vijčanog mehanizma ugrađena je ručka 32 za ručno upravljanje vijčanim mehanizmom pogona za kutno zakretanje modula jedinice nosača statora jedan prema drugom. Istoimene faze (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) namota armature u kružnim magnetskim krugovima 5 modula ležajne jedinice statora međusobno su povezani, tvoreći zajedničke faze generatora (spajanje istih faza općenito, serijski i paralelni, kao i složeni). Istoimeni magnetski polovi ("sjever" i, prema tome, "jug") prstenastih magnetskih košuljica 11 prstenastih rotora 10 u susjednim modulima sklopa ležaja statora smješteni su međusobno u istim radijalnim ravninama. U prikazanoj izvedbi, krajevi faza (A1, B1, C1) namota armature (namota 7) u prstenastom magnetskom krugu 5 jednog modula sklopa ležaja statora spojeni su na početak faza istog naziv (A2, B2, C2) namota armature (namota 8) u susjednom drugom modulu sklopa ležaja statora, koji tvore međusobno serijski zajedničke faze namota armature statora.

Sinhroni generator s pobudom s permanentnim magnetom radi na sljedeći način.

Iz pogona (na primjer, iz motora s unutarnjim izgaranjem, uglavnom dizelskog motora, koji nije prikazan na crtežu) kroz remenicu klinastog remena 31, rotacijsko se gibanje prenosi na potporno vratilo 9 s prstenastim rotorima 10. Kad su prstenasti rotori 10 (prstenaste školjke 17) s kružnim magnetskim košuljicama 11 koje se mogu rotirati (na primjer, monolitni magnetski prstenovi izrađeni od magnetoanizotropnog materijala u prahu) stvaraju rotirajuće magnetske tokove koji prodiru u zračni prstenasti razmak između prstenastih magnetskih košuljica 11 i prstenastih magnetskih jezgri 5 (za na primjer, monolitni diskovi izrađeni od kompozitnog praškastog magnetski mekog materijala) modula jedinice statora, kao i koji prodiru u izbočine radijalnih stupova (nisu uobičajeno prikazani na crtežu) prstenastih magnetskih krugova 5. Kad se prstenasti rotori 10 okreću, naizmjenični prolaz "sjevernih" i "južnih" izmjeničnih magnetskih polova prstenastih magnetskih košuljica 11 preko izbočina prstena radijalnih polova magnetskih jezgri 5 modula jedinice statorskog nosača, uzrokujući pulsiranje rotirajućeg magnetskog toka i po veličini i po smjeru u izbočinama radijalnih polova navedenih prstenastih magnetskih jezgara 5. U tom slučaju, induciraju se promjenjive elektromotorne sile (EMF) u namota armature 7 i 8 statora s međusobnim faznim pomakom u svakom od namota armature 7 i 8 m-faze pod kutom jednakim 360 / m električnih stupnjeva, a za prikazane trofazne armaturne namote 7 i 8 u njihovom faze (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) sinusna promjenjiva elektromotorna sila (EMF) s faznim pomakom jedna od druge pod kutom od 120 stupnjeva i s frekvencijom jednakom umnošku broja parova (p) magnetskih polova u prstenastom magnetskom umetku 11 frekvencijom okretanja prstenastih rotora 10 (za broj parova magnetskih polova p = 8, promjenjivi EMF inducira se uglavnom povećanom frekvencijom, na primjer, s frekvencijom od 400 Hz) . Naizmjenična struja (na primjer, trofazna ili, općenito, m-faza) koja protiče kroz zajednički namot armature statora formirana gore spojenim spojem istih faza (A1, B1, C1 i A2, B2, C2 ) namota armature 7 i 8 u susjednim magnetskim krugovima 5 u prstenu, dovodi se na izlazne konektore električne energije (nisu prikazani na crtežu) za spajanje prijemnika izmjenične struje (na primjer, za spajanje elektromotora, električnih alata, električnih pumpi, uređaji za grijanje, kao i za spajanje opreme za zavarivanje itd.) ). U prikazanoj izvedbi sinkronog generatora, napon izlazne faze (Uph) u zajedničkom namotu armature statora (formiran odgovarajućim gore spojenim spojem istih faza namota armature 7 i 8 u magnetskim krugovima 5 u prstenu) u početni početni položaj modula jedinice nosača statora (bez kutnih pomaka jedan prema drugom) u odnosu jedan na drugi ovih modula jedinice ležaja statora i, prema tome, bez kutnih pomaka jedan prema drugom prstenastih magnetskih krugova 5 s izbočine polova po obodu) jednaka je zbroju po modulu pojedinačnih faznih napona (Uph1 i Uph2) u namotima armature 7 i 8 prstenastih magnetskih krugova modula nosećeg sklopa statora (u općenitom slučaju izlazni napon faze Uf generatora jednak je geometrijskom zbroju vektora napona u pojedinim 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 napona faze Uf (i, sukladno tome, napon izlaznog voda U l) prikazanog sinkronog generatora za napajanje određenih prijemnika električne energije sa smanjenim naponom (na primjer, za električni luk zavarivanje izmjeničnom strujom u određenim načinima), kutno preokretanje pojedinih modula nosive jedinice izvodi se stator jedan u odnosu na drugi pod određenim kutom (postavljen ili umjeren). U tom se slučaju otključava zaključani element 27 matice 22 vijčanog mehanizma za kutni preokret modula nosača statora i pomoću ručke 32 vodeći vijak 21 vijčanog mehanizma pokreće u rotaciju, kao zbog čega je matica 22 kutno pomaknuta duž kružnog luka u utoru "g" potporne šipke 24 i obrnuto pod zadanim kutom jednog od modula jedinice ležaja statora u odnosu na drugi modul ove jedinice ležaja statora oko osi O-O1 nosivog vratila 9 (u prikazanoj izvedbi sinkronog induktorskog generatora, rotira se modul jedinice ležaja statora, na koji je montirana potporna ušica 23, dok je drugi modul jedinica ležaja statora s potpornom šipkom 24 s utorom "g" nalazi se u stacionarnom položaju, odnosno fiksirana je na nekom postolju, što nije uobičajeno prikazano na prikazanom crtežu). S kutnim zakretanjem modula jedinice ležaja statora (prstenaste čahure 12 sa staklima 14) međusobno oko osi O-O1 potporne osovine 9, rotacija magnetskih krugova 5 prstena s izbočinama polova duž periferije međusobno relativno pod zadanim kutom također se provodi, uslijed čega se i rotacija vrši pod određenim kutom jedan prema drugom oko osi O-O1 potporne osovine 9 samih stupova (ne prikazano na crtežu) s električnim zavojnicama 6 višefaznih (u ovom slučaju trofaznih) namota armature statora 7 i 8 u kružnim magnetskim krugovima. Kad se izbočine polova kružnih magnetskih krugova 5 rotiraju jedna prema drugoj pod zadnjim kutom unutar 360 / 2p stupnjeva, dolazi do proporcionalne rotacije vektora faznog napona u namotu armature pomičnog modula jedinice ležaja statora (u u ovom slučaju dolazi do rotacije vektora faznog napona Uph2 u namotu armature 7 modula ležajne jedinice. stator, s mogućnošću kutnog zakretanja) pod točno 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 zakretanja vektora faznog napona Uph2 u fazama A2, B2, C2 jednog namota armature 7 statora u odnosu na fazni napon vektore Uf1 u fazama A1, B1, C1 drugog namota armature 8 statora (ova ovisnost ima proračunatu prirodu, izračunatu rješenjem kosih trokuta i određena je sljedećim izrazom:

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

Izvedba jedinice nosača statora iz skupine identičnih modula s naznačenim prstenastim magnetskim krugom 5 i prstenastim rotorom 10, montiranih na jednoj potpornoj osovini 9, kao i ugradnja modula jedinice nosača statora s mogućnošću okretanja u odnosu na međusobno oko osi koaksijalne s potpornom osovinom 9, opskrba modula jedinice ležaja statora kinematički spojenim pogonom njihova kutnog zakretanja jedan prema drugom i spajanje istih faza namota armature 7 i 8 u modulima jedinice ležaja statora s stvaranjem zajedničkih faza aktivne snage statora, kao i osiguravanjem mogućnosti regulacije izlaznog napona izmjenične struje, kao i osiguravanjem mogućnosti korištenja istog kao izvora struje zavarivanja pri izvođenju elektrolučno zavarivanje u različitim načinima (pružajući mogućnost podešavanja vrijednosti napon faznog pomaka u istim fazama A1, B1, C1 i A2, B2, C2, a općenito u fazama Ai, Bi, Ci namota armature statora u predloženom sinkronom generatoru). Predloženi sinkroni generator s pobudom od stalnih magneta može se koristiti s odgovarajućim uključivanjem namota armature statora za opskrbu električnom energijom raznim prijemnicima izmjenične višefazne električne struje s različitim parametrima napona napajanja. Osim toga, dodatni raspored istoimenih magnetskih polova ("sjever" i, prema tome, "jug") prstenastih magnetskih košuljica 11 u susjednim prstenastim rotorima 10 međusobno su podudarni u istim radijalnim ravninama. kao spoj krajeva faza A1, B1, C1 namota armature 7 u prstenastom magnetskom krugu 5 jednog modula jedinice ležaja statora s početkom istih faza A2, B2, C2 namota armature 8 u susjednom modulu ležajne jedinice statora (serijsko spajanje 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 sekcija jedinice ležaja statora nU f1) do 0, koje se također mogu koristiti za opskrbu električnom energijom posebnih električnih strojeva i instalacija.

Zahtjev

1. Sinkroni generator s pobudom od stalnih magneta, koji sadrži sklop ležaja statora s potpornim ležajevima, na koji je montiran prstenasti magnetski krug s izbočinama polova po obodu, opremljen električnim zavojnicama postavljenim na njih s višefaznim namotom armature statora , montiran na potpornu osovinu s mogućnošću rotacije u spomenutim potpornim ležajevima oko magnetskog kruga prstenastog statora, prstenasti rotor s prstenastim magnetskim umetkom postavljen na unutarnju bočnu stijenku s magnetskim polovima p-parova koji se izmjenjuju u obodnom smjeru, pokrivajući izbočine stupova s ​​električnim zavojnicama namota armature spomenutog prstenastog magnetskog kruga statora, naznačene time, da je ležajni sklop statora izrađen od skupine identičnih modula s naznačenim prstenastim magnetskim krugom i prstenastim rotorom postavljenim na jednoj potpornoj osovini, dok moduli sklopa ležaja statora ugrađuju se s mogućnošću njihova rotacije jedan prema drugom oko osi i, koaksijalni s nosivom osovinom, te opremljeni kinematički povezanim pogonom radi međusobnog kutnog zakretanja, a iste faze namota armature u modulima sklopa ležaja statora međusobno su povezane, tvoreći zajedničke faze armature statora navijanje.

2. Sinhroni generator s pobudom od stalnih magneta prema zahtjevu 1, naznačen time, da se istoimeni magnetski polovi prstenastih magnetskih obloga prstenastih rotora u susjednim modulima sklopa ležaja statora nalaze međusobno u istoj ravni. iste radijalne ravnine, a krajevi faza namota armature u jednom modulu ležajnih statorskih jedinica spojeni su s početkom istih faza namota armature u drugom, susjednom modulu jedinice ležaja statora, tvoreći u vezi s jedna drugoj zajedničke faze namota armature statora.

3. Sinkroni generator s pobudom od stalnih magneta prema zahtjevu 1, naznačen time da svaki od modula jedinice statorskog nosača uključuje prstenastu čahuru s vanjskom potisnom prirubnicom i staklo sa središnjom rupom na kraju, te prstenastu rotor u svakom od modula jedinice nosača statora uključuje prstenastu ljusku s unutarnjom potisnom prirubnicom, u koju je ugrađen navedeni odgovarajući prstenasti magnetski umetak, dok su navedene prstenaste čahure modula jedinice statorskog nosača uparene s njihovom unutarnjom cilindrična bočna stijenka s jednim od navedenih potpornih ležajeva, od kojih su drugi konjugirani sa stijenkama središnjih rupa na krajevima navedenih odgovarajućih čaša, prstenaste ljuske prstenastog rotora su kruto spojene s potpornom osovinom pomoću pričvršćivanja sklopove, a prstenasti magnetski krug u odgovarajućem modulu jedinice ležaja statora postavljen je na određenu prstenastu čahuru koja je svojom vanjskom potisnom prirubnicom čvrsto pričvršćena na bočnu cilindričnu stijenku snopa. ana i zajedno s potonjim tvore prstenastu šupljinu u kojoj se nalazi navedeni odgovarajući prstenasti magnetski krug s električnim zavojnicama odgovarajućeg namota armature statora.

4. Sinkroni generator s pobudom s permanentnim magnetom prema bilo kojem od zahtjeva 1 do 3, naznačen time, da svaki od pričvrsnih sklopova koji povezuje prstenastu ljusku prstenastog rotora s potpornom osovinom uključuje glavčinu montiranu na nosivu osovinu s prirubnicom kruto pričvršćen na unutarnju potisnu prirubnicu odgovarajućeg prstenastog omotača.

5. Sinkroni generator s pobudom s permanentnim magnetom prema zahtjevu 4, naznačen time, da je pogon za kutno okretanje modula jedinice statorskog nosača jedan prema drugom montiran pomoću potporne jedinice na module jedinice statorskog nosača .

6. Sinkroni generator s pobudom s permanentnim magnetom prema zahtjevu 5, naznačen time, da je pogon za kutno preokretanje modula jedinice statorskog nosača jedan prema drugom izveden u obliku vijčanog mehanizma s olovnim vijkom i maticom , a potporna jedinica za pogon kutnog preokreta modula jedinice nosača statora uključuje pričvršćene na jednom od navedenih stakala potporni jezičak, a na drugom staklu potpornu šipku, dok je vodeći vijak zakretno spojen s dva -stupnjevaste šarke na jednom kraju pomoću osi paralelne s osi spomenute potporne osovine, s navedenom potpornom šipkom napravljenom s vodilicom koja se nalazi uz luk opsega, a matica vijčanog mehanizma zakretno je spojena na jedan kraj s navedenim ušicama, napravljen je na drugom kraju s drškom koja je prošla kroz utor za vođenje na potpornoj šipci i opremljena je elementom za zaključavanje.

Hvala vam puno na doprinosu razvoju domaće znanosti i tehnologije!