Szinkron generátor állandó mágneses rotorral. Szinkron generátor állandó mágnesek gerjesztésével. aszinkron generátor. Különbségek a szinkrontól

Az érintésmentes állandó mágneses szinkrongenerátorok (PMSG) egyszerűek kapcsolási rajz, nem fogyasztanak energiát a gerjesztéshez és megnövekedett hatásfokkal rendelkeznek, rendkívül megbízhatóak, kevésbé érzékenyek az armatúra reakció hatására, mint a hagyományos gépek, hátrányaik alacsony szabályozó tulajdonságokkal járnak, mivel az állandó mágnesek működési fluxusa nem képes széles tartományban változtatható. Ez a tulajdonság azonban sok esetben nem döntő, és nem akadályozza széleskörű alkalmazásukat.

A legtöbb jelenleg használt CVD mágnesrendszerrel rendelkezik, állandó mágnesekkel, amelyek forognak. Ezért a mágneses rendszerek főként a forgórész (induktor) kialakításában különböznek egymástól. Az SGPM állórésze majdnem olyan kialakítású, mint a klasszikus váltakozó áramú gépeknél, általában elektromos acéllemezekből összeállított hengeres mágneses áramkört tartalmaz, belső felület mely hornyok találhatók az armatúra tekercselés befogadására. A hagyományostól eltérően szinkron gépek az SGPM-ben az állórész és a forgórész közötti munkarést minimálisra választják a technológiai lehetőségek alapján. A forgórész kialakítását nagyban meghatározza a mágneses ill technológiai tulajdonságok kemény mágneses anyag.

Rotor hengeres mágnessel

A legegyszerűbb egy gyűrű alakú monolit hengeres mágnessel ellátott forgórész (5.9. ábra, a) Az 1 mágnes öntött, a tengelyre van felszerelve egy 2 hüvely segítségével, például alumíniumötvözetből. A mágnes sugárirányú mágnesezése többpólusú mágnesező berendezésen történik. Mivel a mágnesek mechanikai szilárdsága kicsi, nagy lineáris sebességnél a mágnest nem mágneses anyagú héjba (kötésbe) helyezik.

A hengeres mágnessel ellátott forgórészek egy változata a nem mágneses acél 3 héj egyedi 1 szegmenseiből előre gyártott rotor (5.9. ábra, b). A mágnesezett sugárirányban szegmentált 1 mágnesek mágneses acéllal ellátott 2 hüvelybe vannak zárva, és bármilyen módon, például ragasztóval rögzítve vannak. Az ilyen kialakítású rotorral rendelkező generátorok, amikor a mágnes szabad állapotban van stabilizálva, szinuszoshoz közeli EMF-görbe alakúak. A hengeres mágneses rotorok előnye a kialakítás egyszerűsége és gyárthatósága. Hátránya a mágnes térfogatának alacsony kihasználása a pólus átlagos mezővonalának kis hossza miatt h és. A pólusok számának növekedésével az érték h és csökken és a mágnes térfogatának használata romlik.

5.9 ábra - Rotorok Val vel hengeres mágnes: a - monolit, b - előre gyártott

Rotorok csillag mágnessel

Az 5 kVA teljesítményig terjedő SGPM-ben széles körben használják a csillag alakú, markáns pólusú, pólussaru nélküli rotorokat (5.10. ábra, a) Ennél a kialakításnál a csillagmágnes gyakrabban van felszerelve a tengelyre egy nem mágneses ötvözet öntésével 2. A mágnes közvetlenül a tengelyen is látható. Az armatúra reakciótér demagnetizáló hatásának csökkentése érdekében a forgórészen rövidzárlatos lökésárammal bizonyos esetekben 3 csillapítórendszert feltételeznek. Ez utóbbit általában úgy hajtják végre, hogy a rotort alumíniummal öntik. Nagy sebességnél egy nem mágneses kötést nyomnak a mágnesre.

Ha azonban a generátor túlterhelt, az armatúra keresztirányú reakciója a pólusélek aszimmetrikus megfordulását okozhatja. Az ilyen újramágnesezés torzítja a mező alakját a munkarésben és az EMF-görbe alakját.

Az armatúra mágneses térre gyakorolt hatásának csökkentésének egyik módja a lágy mágneses acélból készült pólussaru használata. A pólussaru szélességének változtatásával (a pólusok szórt fluxusának beállításával) a mágnes optimális kihasználása érhető el. Ezenkívül az oszlopsaru konfigurációjának megváltoztatásával a generátor munkarésében elérheti a kívánt mező alakját.

ábrán Az 5.10, b ábra egy előregyártott csillag típusú rotor kialakítását mutatja prizmás állandó mágnesekkel, pólussarukkal. A sugárirányban mágnesezett 1 mágnesek lágy mágneses anyagú 2 hüvelyre vannak felszerelve. A mágnesek pólusán mágneses acélból készült pólussaru 3 található. A ba mechanikai szilárdságának biztosítására

5.10. ábra - Csillag típusú rotorok: a - pólussaru nélkül; b - előregyártott rúdcipővel

A shmak nem mágneses betétekhez vannak hegesztve 4, kötést képezve. A mágnesek közötti hézagokat alumíniumötvözettel vagy keverékkel lehet kitölteni.

A pólussarukkal ellátott csillag típusú rotorok hátrányai közé tartozik a tervezés bonyolultsága és a rotor mágnesekkel való feltöltésének csökkenése.

Rotorok karom alakú pólusokkal.

A generátorokban egy nagy szám pólusok széles körben használt kialakítása a rotor karom alakú pólusokkal. A karmos forgórész (5.11. ábra) egy hengeres 1, axiális irányban mágnesezett mágnest tartalmaz, amely egy nem mágneses hüvelyen 2 van elhelyezve. A 3 és 4 karima lágy mágneses acélokkal csatlakozik a mágnes végeihez, körmös alakúak. pólusokat alkotó kiemelkedések. A bal oldali karima összes kiemelkedése északi pólus, a jobb oldali karima kiemelkedése pedig déli pólus. A karimás kiemelkedések váltakoznak a forgórész kerülete mentén, többpólusú gerjesztőrendszert alkotva. A generátor teljesítménye jelentősen növelhető, ha a moduláris elvet alkalmazzuk több, karmos pólusú mágnes elhelyezésével a tengelyen.

A körmös rotorok hátrányai: a konstrukció viszonylagos bonyolultsága, a mágnes mágnesezhetőségének nehézsége az összeszerelt rotorban, nagy szivárgási fluxusok, nagy sebességgel meg lehet hajlítani a kiemelkedések végeit, a töltés mértéke A rotor térfogatának mágnessel volt mértéke.

Léteznek forgórészek különféle PM-kombinációkkal: soros és párhuzamos MRS-mágnesekkel, feszültségszabályozással a forgórész tengelyirányú mozgása miatt az állórészhez képest, egy rendszer az SHPM PM-ből való gerjesztésének közös szabályozására és egy párhuzamos elektromágneses. tekercselés, stb. Fogaskerék nélküli vitroelektromos berendezéseknél a legjobb megoldás az SGPM sok-

5.11 ábra – Körmös típusú rotor

pole változat. Németországban, Ukrajnában és más országokban van tapasztalat a 125-375 ford./perc fordulatszámú sebességváltó nélküli szélturbinák kis fordulatszámú generátorainak fejlesztésében és alkalmazásában.

A sebességfokozat nélküli szélturbina fő követelménye miatt - hogy alacsony generátorfordulatszámmal rendelkezzen - a HCPM méretei és tömege túlbecsült a nagy sebességű, megközelítőleg azonos teljesítményű generátorokhoz képest. Az 1. házban (5.12. ábra) egy hagyományos 2. állórész található 3 tekercseléssel. A 4. forgórész (tekercs) neodímium-vas-bór lemezekkel 5 a külső felületére ragasztott 5 van felszerelve a 6 tengelyre 7 csapágyakkal. Az 1 ház rögzítve van A 8. aljzat, a padló "a szélturbina tartójával, a 4 rotor pedig a szélturbina tengelyével van összekötve (az 5.12. ábrán nem látható).

Alacsony szélsebesség esetén a szélturbinákhoz generátorokat kell használni alacsony sebességek forgás. Ebben az esetben a rendszer gyakran nem rendelkezik sebességváltóval, és a tengely közvetlenül kapcsolódik a tengelyhez. elektromos generátor. Ez felveti a kellően magas kimeneti feszültség és elektromos teljesítmény elérésének problémáját. A megoldás egyik módja egy többpólusú elektromos generátor, amelynek rotorja kellően nagy átmérőjű. Ebben az esetben a generátor forgórésze állandó mágnesekkel készíthető. Elektromos generátor rotorral állandó mágnesek nem rendelkezik kollektorral és ecsettel, ami

5.12 ábra - Az SGPM szerkezeti diagramja sebességváltó nélküli szélturbina esetén: 1- ház; 2 - állórész; 3 - tekercselés; 4 - rotor; 5 - állandó mágnesek lemezei Nd-Fe-B-vel; 6 - tengely; 7 - csapágyak; 8 - alap

Lehetővé teszi a megbízhatóság és a működési idő jelentős növelését karbantartás és javítás nélkül.

Az állandó mágneses rotorral ellátott elektromos generátor különböző sémák szerint építhető, amelyek a tekercsek és a mágnesek általános elrendezésében különböznek egymástól. A váltakozó polaritású mágnesek a generátor forgórészén találhatók. A váltakozó tekercselési irányú tekercsek a generátor állórészén találhatók. Ha a forgórész és az állórész koaxiális tárcsák, akkor ezt a típusú generátort axiálisnak vagy tárcsának nevezik (5.13. ábra).

Ha a rotor és az állórész koaxiális koaxiális henger, akkor ezt a típusú generátort radiálisnak vagy hengeresnek nevezik (5.14. ábra). A radiális generátorban a forgórész lehet az állórészen belül vagy kívül.

5.13 ábra - Axiális (tárcsás) típusú állandó mágneses rotorral ellátott elektromos generátor egyszerűsített diagramja

5.14 ábra - Radiális (hengeres) típusú állandó mágneses rotorral rendelkező elektromos generátor egyszerűsített diagramja

Fontos tulajdonság szinkron generátorok PM-mel a hagyományos szinkron generátorokhoz képest - a kimeneti feszültség szabályozásának és stabilizálásának nehézségei. Ha közönségesen szinkron gépek az üzemi fluxus és feszültség zökkenőmentesen szabályozható a gerjesztőáram változtatásával, akkor az állandó mágneses gépeknél ez nem lehetséges, mivel a fluxus Ф a megadott visszatérő vonalon belül van és kissé változik. Az állandó mágneses szinkrongenerátorok feszültségének szabályozására és stabilizálására speciális módszereket kell alkalmazni.

A szinkron generátorok feszültségének stabilizálásának egyik lehetséges módja a generátor külső elektromos áramkörébe kapacitív elemek bevezetése, amelyek hozzájárulnak egy hosszirányban mágnesező armatúra reakció megjelenéséhez. A generátor külső jellemzői a terhelés kapacitív jellegével alig változnak, sőt növekvő szakaszokat is tartalmazhatnak. A terhelés kapacitív jellegét biztosító kondenzátorok közvetlenül sorba vannak kötve a terhelő áramkörrel (5.15. ábra, a) vagy lebegő transzformátoron keresztül, amely lehetővé teszi a kondenzátorok tömegének csökkentését üzemi feszültségük növelésével és áramcsökkentéssel (S.1S ábra, b). A kondenzátort a generátorkörrel párhuzamosan is lehet kötni (5.15. ábra, e).

5.15. ábra - stabilizáló kondenzátorok bevonása egy állandó mágneses szinkrongenerátor körébe

A PM-es generátor kimeneti feszültségének jó stabilizálása C kapacitást tartalmazó rezonanciakörrel és telítési induktorral biztosítható L. Az áramkör a terheléssel párhuzamosan van bekötve, ahogy az ábra mutatja. 5.16, a egyfázisú képen. Az induktor telítettsége miatt induktivitása az áramerősség növekedésével csökken, és az induktivitás feszültségének az induktor áramától való függése nem lineáris (5.16. ábra, b). Ugyanakkor a feszültség függése a kapacitástól az áramtól lineáris. A és a görbék metszéspontjában, ami a generátor névleges feszültségének felel meg

5.16. ábra - feszültségstabilizálás, állandó mágneses szinkrongenerátor rezonanciakört használva: a - kapcsolási rajz; b - áram-feszültség jellemzők (b)

tórusz, az áramkörben áramrezonancia lép fel, vagyis a meddőáram kívülről nem lép be az áramkörbe.

Ha a feszültség csökken, akkor, ahogy az ábra mutatja. 4.15, b, amikor van, vagyis az áramkör kapacitív áramot vesz a generátortól. Az armatúra hosszirányú mágnesezési reakciója, amely ebben az esetben fellép, hozzájárul a növekedéshez U . Ha , akkor az áramkör induktív áramot is vesz a generátortól. Az armatúra hosszanti demagnetizáló reakciója csökkenéshez vezet U.

Egyes esetekben a generátorok feszültségének stabilizálására telítési fojtókat (DN) használnak, amelyeket a feszültségszabályozó rendszer egyenárammal mágneseznek. A feszültség csökkenésével a szabályozó növeli a mágnesező áramot az induktorban, induktivitása csökken a magtelítettség miatt, csökken az armatúra hosszirányú-lemágnesező reakciójának hatása, valamint a feszültségesés a DN-n, ami segít állítsa vissza a generátor kimeneti feszültségét.

A PM-es generátorok feszültségszabályozása és stabilizálása hatékonyan végezhető félvezető átalakítóval, melynek minden fázisában két-két anti-párhuzamos tirisztor található. A konverter előtti feszültséggörbe minden félhulláma megfelel az egyik tirisztor előremenő feszültségének. Ha a vezérlőrendszer némi késleltetéssel ad jeleket a tirisztorok bekapcsolására, ami megfelel a szabályozási szögnek. Ahogy a konverter mögötti feszültség csökken, amikor a feszültség a generátor kivezetésein csökken, a szög csökken, így a feszültség a generátoron . Egy ilyen konverter segítségével nem csak stabilizálható, hanem a szög változtatásával széles tartományban szabályozható a kimeneti feszültség. A leírt séma hátránya a feszültségminőség romlása a magasabb harmonikusok megjelenése miatti növekedéssel.

A nehéz és terjedelmes külső eszközök használatához kapcsolódó feszültség szabályozási és stabilizálási módszerei a generátorral kapcsolatban. E cél elérése biztosítható egy további egyenáramú mágneses tekercs (PO) alkalmazásával a generátorban, megváltoztatva az acél mágneses huzalok telítési fokát, és ezáltal megváltoztatva a mágneshez viszonyított külső mágneses vezetőképességet.

Az RU 2548662 számú szabadalom tulajdonosai:

A találmány az elektrotechnika és az elektrotechnika területére, különösen állandó mágnesekkel gerjesztett szinkrongenerátorokra vonatkozik. HATÁS: a kimeneti feszültség és az aktív teljesítmény stabilizálása. Az állandó mágnesek által gerjesztett szinkrongenerátor támasztócsapágyakkal ellátott állórész csapágyszerelvényt tartalmaz, amelyre egy gyűrű alakú mágneses áramkör van felszerelve, a kerület mentén póluskiemelkedésekkel. A mágneses mag a pólusperemeken elhelyezett elektromos tekercsekkel van felszerelve, az állórész többfázisú armatúra tekercselésével. A gyűrű alakú forgórész a tartótengelyre van felszerelve, és az állórész gyűrűs mágneses köre körül a tartócsapágyakban elfordulhat. A rotor belső oldalfalára egy gyűrű alakú mágneses betét van felszerelve, amelynek kerületi irányban váltakozó mágneses pólusai vannak. A mágneses betét két egyforma gyűrűből készül, amelyek tengelyirányban mozoghatnak. A gyűrűk között egy rugalmas elem található. 2 ill.

A találmány az elektrotechnika és az elektrotechnika területére vonatkozik, különösen állandó mágneses gerjesztésű szinkrongenerátorokra, és alkalmazható mind szabványos ipari frekvenciájú, mind megnövelt frekvenciájú autonóm tápegységekben, elektromos gépekben és erőművekben. A javasolt szinkrongenerátor különösen autók, csónakok és egyéb járművek autonóm energiaforrásaként használható.

Ismert szinkron generátor, amely vezetékrendszerrel ellátott állórészt és állandó mágneses gerjesztőrendszerrel rendelkező forgórészt tartalmaz, és az állórész és a forgórész között aktív felület van - légrés, a forgórész külső forgórész formájában készül. belül aktív felülettel a forgórész forgásirányát tekintve egymással forgásirányban váltakozó mágnesezett állandó mágnesekkel és mágnesesen vezető anyagú metszetekkel rendelkezik, az állandó mágnesek mágneses anyagú anyagból készülnek. légáteresztő képességhez közeli permeabilitás, az állandó mágnesek forgásirányban mérve az aktívtól való távolság növekedésével nőnek a felület szélessége, és a mágnesesen vezető szakaszok szélessége az aktív felülettől való távolság növekedésével csökken , a mágnesesen vezető szakaszoknak van egy felülete, amelyen keresztül a mágneses fluxus kilép, és amely az aktív felület felé néz, és ez kisebb, mint a felületek összege keresztmetszet mindkét szomszédos állandó mágnes mágneses fluxusának, melynek eredményeként az állandó mágnesek mágneses fluxusa az állórész pólusának aktív felületére koncentrálódik, forgásirányban mérve közel azonos szélességűek, mint a a mágneses-vezető szakaszok felülete, amelyen keresztül a mágneses fluxus kilép (RF szabadalom No. 2141716, IPC H02K 21/12, közzétéve 1991.11.20.).

Ismert szinkrongenerátor, amely többpólusú, n pólusú (n egész szám) armatúrát tartalmaz tekercseléssel, valamint több állandó mágnesből álló gerjesztőrendszert. Ebben az esetben az állandó mágnesek (n-1) pólusúak, hogy az armatúrához viszonyított forgás során gerjesztő mágneses teret hozzanak létre, az állandó mágnesek pedig a forgásirány mentén vannak mágnesezve, a pólusok pedig az armatúrához képest ferdén készülnek. a gerjesztőrendszer forgatása (RF szabadalom No. 2069441, IPC H02K 21/22, közzétéve 1996.11.20.).

E szinkron generátorok közös hátránya a korlátozott funkcionalitás a stabilizáláshoz a kimeneti feszültség és az aktív teljesítmény terhelésének növekedésével, a teljes mágneses fluxus nagyságától függően. Ugyanakkor ezeknek a generátoroknak a kialakításában nincsenek olyan elemek, amelyek lehetővé teszik a gyűrű alakú mágneses betét egyedi állandó mágnesei által létrehozott teljes mágneses fluxus értékének gyors megváltoztatását.

A találmány legközelebbi analógja (prototípusa) egy állandó mágneses gerjesztésű szinkrongenerátor, amely támasztócsapágyakkal ellátott állórész csapágyszerelvényt tartalmaz, amelyre a kerület mentén póluskiemelkedésekkel ellátott gyűrű alakú mágneses áramkör van felszerelve, amely elektromos tekercsekkel van felszerelve. póluskiemelkedések többfázisú állórész armatúra tekercseléssel, tartótengelyre szerelve, az állórész gyűrűs mágneses áramköre körüli tartócsapágyakban elforgatható; Az állórész csapágyszerelvény egy gyűrű alakú mágneses körrel és egy támasztótengelyre szerelt gyűrű alakú forgórésszel rendelkező azonos modulokból áll, míg az állórész csapágyegység moduljai egymáshoz képest egy tengely körüli elforgathatósággal vannak felszerelve. koaxiálisak a tartótengellyel, és hozzájuk kinematikailag csatlakoztatott hajtással vannak felszerelve egymáshoz viszonyított szögelfordulásuk, és az állórész hordozóegység moduljaiban az armatúra tekercseinek ugyanazon fázisai kapcsolódnak egymáshoz, így az állórész közös fázisait alkotják. armatúra tekercselés (RF szabadalom sz.

Az ismert állandó mágneses gerjesztésű szinkrongenerátor hátránya, hogy modulok csoportját kell használni, ami bonyolultabb tervezéshez, a generátor tömegének és méreteinek növekedéséhez vezet. Ez viszont a generátor teljesítményének csökkenéséhez vezet.

Ezenkívül, valamint az említett analógokban, az ismert generátorban nincsenek olyan elemek, amelyek lehetővé teszik a gyűrű alakú mágneses betétet alkotó egyedi állandó mágnesek teljes mágneses fluxusának gyors megváltoztatását.

A jelen találmány célja egy szinkrongenerátor tervezésének egyszerűsítése és funkcionalitásának bővítése azáltal, hogy különféle tápfeszültség-paraméterekkel rendelkező, váltakozó többfázisú elektromos áram vevőinek széles választékát látja el villamos energiával.

HATÁS: a kimeneti feszültség és az aktív teljesítmény stabilizálása a szinkrongenerátor kialakításába rugalmas elemek beépítése miatt.

A műszaki eredményt úgy érik el, hogy állandó mágneses gerjesztésű szinkron generátorban, amely csapágyas állórész csapágyszerelvényt tartalmaz, amelyre a kerület mentén póluskiemelkedésekkel ellátott gyűrű alakú mágneses áramkör van felszerelve, amely a póluson elhelyezett elektromos tekercsekkel van felszerelve. kiemelkedések többfázisú armatúra állórész tekercseléssel, támasztótengelyre szerelve, támasztócsapágyakban a gyűrű alakú állórész mágneses köre körül forgási lehetőséggel; a betét két egyforma gyűrű formájában készül, amelyek axiális irányban mozoghatnak, míg a gyűrűk között rugalmas elem található.

Amikor megváltozik a generátor terhelése, megváltozik az állórész armatúra tekercsén átfolyó áram, és megváltozik a mágneses bélésekre ható vonzóerő. Ez utóbbiak bizonyos mértékig beszívódnak a légrésbe, összenyomják a rugalmas elemet, ezáltal növelik vagy csökkentik a teljes mágneses fluxust. Ennek köszönhetően a generátor állórész tekercsének kivezetésein a feszültség és az aktív teljesítmény stabilizálódik.

A rugalmas elem lehet integrált, hullámszerű rugalmas alátét formájában, vagy kompozit, egyedi rugók formájában.

A példaként megadott rugalmas elem rugók formájában készül.

A találmány lényegét a rajz szemlélteti.

ábrán látható. Az 1. ábra a javasolt szinkrongenerátor általános nézetét mutatja permanens mágnesekkel gerjesztve hosszmetszetben, a mágneses betétekkel nem működő helyzetben.

ábrán látható. A 2. ábra egy nézet, amikor a mágneses betétek munkahelyzetben vannak.

Mindkét ábrán a rugalmas elem rugók formájában készült.

Az állandó mágnesek által gerjesztett szinkrongenerátor 1 belső állórészházat tartalmaz, amelyre egy gyűrű alakú 2 mágneses áramkör van felszerelve (például porkompozit kemény mágneses anyagból készült monolit tárcsa formájában), a kerület mentén póluskiemelkedésekkel. rájuk helyezett elektromos tekercsekkel (szakaszokkal) 3 felszerelve, többfázisú (például háromfázisú, ill. általános eset n-fázisú) az állórész armatúra tekercselései. A 4 tengelyen az 5, 6 csapágyakon az állórész csapágyszerelvénye körüli forgási lehetőséggel egy gyűrű alakú 7 forgórész van felszerelve, gyűrű alakú mágneses betétekkel 8 a belső oldalfalra szerelve (például monolitikus mágnes formájában). porított magnetoanizotrop anyagból készült gyűrűk) kerületi irányban váltakozó mágneses gyűrűkkel. p-párokból álló pólusok, és azonos gyűrűk formájában készültek, amelyek a 9 hornyokban a forgástengely irányában mozoghatnak, és nem elfordulásuk a gyűrű alakú 7 forgórészhez képest, amelyet egy 10 rugalmas elem, például nyomórugók választanak el egymástól. És a pólusperemek lefedése a gyűrű alakú állórész mágneses körének horgonytekercsével. A gyűrű alakú 7 forgórész gyűrű alakú mágneses 8 betéteket, 10 rugalmas elemet és 11 nyomógyűrűt tartalmaz. Az állórész egy gyűrű alakú 2 mágneses áramkört, 3 armatúra tekercseket, egy 1 belső házat és egy 12 külső burkolatot tartalmaz, amelynek végén 13 központi lyukak találhatók. . Az állórész csapágyszerelvényének 1 belső háza a belső hengeres oldalfalához 5 csapággyal, a 12 külső házhoz pedig egy 6 csapágy kapcsolódik. A gyűrű alakú 7 forgórész a 4 tengelyhez csatlakozik. A gyűrű alakú 2 mágneses áramkör Az állórész (3 tekercsekkel) az előírt 1 belső házra van felszerelve, amely mereven rögzítve van a 12 külső házzal, és ez utóbbival együtt gyűrű alakú 14 üreget alkot. Az állórész armatúra tekercseinek hűtésére szolgáló 15 ventilátor A 4 tengely végén található.

A szinkron generátor állandó mágnesekkel gerjesztve a következőképpen működik.

A hajtásból például egy belső égésű motorból egy ékszíjhajtótárcsán keresztül (nincs ábrázolva) a forgómozgás a gyűrű alakú 7 rotorral ellátott 4 tengelyre kerül. Amikor a gyűrű alakú 7 forgórész gyűrű alakú mágneses betétekkel forog. A 8. ábrán egy forgó mágneses fluxus jön létre, amely áthatol a gyűrű alakú mágneses 8 betétek és az állórész gyűrű alakú mágneses 2 áramköre közötti léggyűrűn, valamint a 2 gyűrű alakú mágneses áramkör radiális póluskiemelkedésein (a rajzon nem látható). az állórészről. Amikor a gyűrű alakú 7 forgórész forog, a 8 gyűrű alakú mágnesbetétek "északi" és "déli" váltakozó mágneses pólusai is áthaladnak az állórész gyűrűs 2 mágneses áramkörének radiális póluskiemelkedésein, ami elfordulást okoz. Ebben az esetben az állórész 3 armatúra tekercsében szinuszos elektromotoros erő (EMF) indukálódik, amely fáziseltolódást okoz egymás között a 2. 120 fokos szögben és olyan frekvenciával, amely megegyezik a gyűrű alakú mágneses betétben lévő mágneses póluspárok (p) számának a 7 gyűrűs forgórész forgási sebességének szorzatával. Váltóáram (például háromfázisú) folyik a 3 állórész armatúra tekercsén keresztül táplálják a kimeneti elektromos tápcsatlakozókat (a rajzon nem láthatók) a váltakozó áramú villamosenergia-vevők csatlakoztatásához.

A generátor terhelésének növekedésével a 3 állórész armatúra tekercsén átfolyó áram növekszik, miközben a gyűrű alakú mágneses 8 betétekre ható vonzóerő is növekszik, amelyek a légrésbe húzódnak, összenyomva a rugalmas elemet. A 10. ábrán látható, a gyűrű alakú 8 mágneses betétek mágneses fluxusának növelése. Emiatt a generátor állórészének 3 tekercsének kapcsainál a feszültség stabilizálódik. Az állórész kivitelezése a megadott gyűrű alakú mágneses 2 körrel és a gyűrű alakú 7 forgórészrel, amely egy 4 tengelyre van felszerelve, valamint a gyűrű alakú forgórész a 8 gyűrű alakú mágneses bélések légrésbe történő behúzásának lehetőségével lehetővé teszi a a szinkrongenerátor kimeneti feszültsége és aktív teljesítménye a megadott határokon belül.

Így a javasolt műszaki megoldás lehetővé teszi mind a kimeneti feszültség, mind az aktív teljesítmény stabilizálását, amikor a generátor elektromos terhelése megváltozik.

A javasolt állandó mágneses gerjesztésű szinkrongenerátor az állórész armatúra tekercseinek megfelelő kapcsolásával használható különféle tápfeszültség-paraméterekkel rendelkező, váltakozó többfázisú elektromos áram vevőinek áramellátására.

Állandó mágneses gerjesztésű szinkron generátor, amely tartócsapágyas állórész tartószerelvényt tartalmaz, amelyre a kerület mentén pólusnyúlványokkal rendelkező gyűrű alakú mágneses áramkör van felszerelve, a pólusnyúlványokon elhelyezett elektromos tekercsekkel, többfázisú állórész armatúrával tekercselés, a tartótengelyre szerelve forgási lehetőséggel a tartócsapágyakban a gyűrű alakú állórész mágneses köre körül gyűrű alakú forgórész gyűrű alakú mágneses betéttel a belső oldalfalra szerelve p-párokból kerületi irányban váltakozó mágneses pólusokkal, burkolat a gyűrű alakú állórész mágneses áramkörének armatúra tekercsének elektromos tekercsekkel ellátott póluskiugrásai, azzal jellemezve, hogy a mágneses betét két egyforma, tengelyirányban elmozdulni képes gyűrű formájában van kialakítva, míg a mágneses betét között egy rugalmas elem található. gyűrűk.

Hasonló szabadalmak:

A találmány tárgya elektromos autó(1) hibrid vagy elektromos járművek esetében. A gép tartalmaz egy külső forgórészt, egy állórészt (2) a forgórészen belül (3), a forgórész a forgórész csapágyelemét (4), a forgórészlapokat (5) és az állandó mágneseket (6), a csapágyelemet (4) ) tartalmazza a tartóelem első, sugárirányban kinyúló részét (7) és a tartóelem tengelyirányban kinyúló második részét (8), amely hozzá van kapcsolva, a tartó második részét (8) az elem forgórészlapokat (5) és állandó mágneseket (6) hordoz, az állórész (2) pedig állórészlapokat (9) és tekercseket (10), a tekercsek alkotják a tekercsek (11, 12) fejét, amelyek tengelyirányban haladnak tovább mindkét oldalon az állórészlapok (9) felett van egy járókerék (14), amely a tartóelem (4) forgórészéhez kapcsolódik.

Háromfázisú szinkron generátor, mágneses tapadás nélkül, permanens neodímium mágneses gerjesztéssel, 12 póluspár.

Nagyon régen bent szovjet idők a "Modelist Constructor" folyóiratban megjelent egy cikk egy forgó szélmalom építésével kapcsolatban. Azóta vágytam rá, hogy valami hasonlót építsek magamra külvárosi terület, de az ügy soha nem vált valóra. Minden megváltozott a neodímium mágnesek megjelenésével. Összegyűjtöttem egy csomó információt az interneten, és ez történt.
Generátor eszköz: Kettő acél tárcsa alacsony széntartalmú acélból ragasztott mágnesekkel távtartó hüvelyen keresztül mereven csatlakozik egymáshoz. A tárcsák közötti résben magok nélküli lapos tekercsek vannak rögzítve. A tekercs felében fellépő indukciós EMF ellentétes irányú, és a tekercs teljes EMF-jében összegezhető. Az állandó egyenletes mágneses térben mozgó vezetőben fellépő indukciós emf-et a képlet határozza meg E=B V L ahol: B- mágneses indukció V- mozgási sebesség L- a vezető aktív hossza. V=π D N/60 ahol: D-átmérő N-forgási sebesség. A két pólus közötti rés mágneses indukciója fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. A generátor a szélturbina alsó támasztékára van felszerelve.

A háromfázisú generátor sémája az egyszerűség kedvéért egy síkon van elhelyezve.

ábrán A 2. ábra a tekercsek elrendezését mutatja, ha számuk kétszer akkora, bár ebben az esetben a pólusok közötti hézag is megnő. A tekercsek a mágnes szélességének 1/3-ával átfedik egymást. Ha a tekercsek szélességét 1/6-al csökkentjük, akkor egy sorban állnak és a pólusok közötti rés nem változik. A pólusok közötti maximális rés egy mágnes magasságával egyenlő.

A kérdés történetéből. Munkám során eddig felmerült a kérdés, hogy részt vegyek-e egy olyan projektben, amely a saját kis nemzedékünket mutatta be a vállalkozásnál. Korábban szinkron villanymotoroknál volt tapasztalat, generátoroknál minimális.

Ezek egyikében különféle gyártók javaslatait figyelembe véve felfedezte a szinkrongenerátor gerjesztésének módját állandó mágneses generátoron (PMG) alapuló részgerjesztő segítségével. Megemlítem, hogy a generátor gerjesztő rendszere a tervek szerint kefe nélküli lesz. Példa szinkron motorok korábban leírtam.

Tehát az állandó mágneseken lévő generátor (PMG) leírásából a generátor gerjesztő gerjesztő tekercsének algerjesztőjeként a következő következik:

1. Levegő-víz hőcserélő. 2. Állandó mágneses generátor. 3. Gerjesztő berendezés. 4. Egyenirányító. 5. Radiális ventilátor. 6. Légcsatorna.

Ebben az esetben a gerjesztőrendszer segédtekercsekből vagy állandó mágneses generátorból, automatikus feszültségszabályozóból (AVR), CT-ből és VT-ből áll az áram- és feszültségérzékeléshez, beépített gerjesztőből és forgó egyenirányítóból. A turbógenerátorok alapfelszereltségként PF (teljesítménytényező) vezérlést és különféle felügyeleti és védelmi funkciókat (gerjesztéskorlátozás, túlterhelés érzékelés, redundancia stb.) biztosító digitális AVR-rel vannak felszerelve. D.C Az AVR-ből érkező gerjesztést a forgó gerjesztő felerősíti, majd a forgó egyenirányító egyenirányítja. A forgó egyenirányító diódákból és feszültségstabilizátorokból áll.

A turbógenerátor gerjesztő rendszerének sematikus ábrázolása PMG-vel:

Megoldás állandó mágneses generátorral (PMG) a főtengelyen generátor rotorral és kefe nélküli gerjesztővel:

Valójában jelenleg nem tudok beszélni ennek a gerjesztésszabályozási módszernek az előnyeiről. Azt hiszem, az információszerzés és a tapasztalatszerzés idővel megosztom veletek a PMG használatával kapcsolatos tapasztalataimat.

A használati modell az elektrotechnikára, nevezetesen a villamos gépekre vonatkozik, és a végtípusú szinkrongenerátorok tervezésének fejlesztésére vonatkozik, amelyek elsősorban szélturbinákban villamos energia előállítására használhatók. A generátor kialakítása tartalmaz egy házat, amelyben az elektromágneses rendszer váltakozó elemei (rotor-állórész-rotor) vannak elhelyezve, rögzített tengelyre szerelt tárcsák formájában, ahol az állórész tárcsa mereven kapcsolódik az utóbbihoz, állandó mágnesek vannak rögzítve a forgórész tárcsáira és az állórész tárcsára - tekercsek alkotják a gyűrű alakú tekercset, amelynek végei a tengelyen lévő axiális lyukon keresztül jönnek létre, ahol a ház két pajzsból áll - elöl és hátul, amelyek a tengelyre vannak felszerelve. csapágyak, az elülső pajzs fedőtengelyes, a rotortárcsák a fenti pajzsokra vannak rögzítve, az állórésztárcsa a tengelyre rögzítve mindkét oldalon többlapátos linkekkel, ahol minden lapát az elektromos tekercsek közötti technológiai résbe kerül. . Ennek a generátornak az előnyei: kisebbek, összehasonlítva az ismert, azonos típusú, azonos teljesítmény-, súly- és méretmutatókkal rendelkező gépekkel; működési megbízhatóság; könnyű gyártás; magas hatásfok; a generátor össze- és szétszerelhetősége és karbantarthatósága; az állórész magjának rögzített tengelyre történő rögzítésének lehetősége bármilyen méretben, mindkét oldalon többlapátos csatlakozásokkal.

Ismert szinkron áramfejlesztő permanens mágnesekből való gerjesztéssel, a végtípusnak megfelelően, állórészt tartalmazó, két részből áll, gyűrű alakú mágneses magokkal, amelyek koaxiálisan és egymással párhuzamosan helyezkednek el, amelyek közé a rotor kerül.

Az alkalmazott kivitelben a forgórész tárcsa formájú, amelyre mindkét oldalon állandó mágnesek vannak rögzítve, aminek eredményeként az egyik oldalról a másikra újramágnesezhetők, ami a jellemzők csökkenéséhez vezet. állandó mágnesek, és ennek következtében a generátor hatékonyságának csökkenése.

Az igényelt objektumhoz legközelebb egy permanens mágneses gerjesztésű szinkron elektromos generátor található, amely két állandó mágneses rotorral és közöttük egy állórészrel rendelkezik, az állórész végfelületén elhelyezett sugárirányú hornyokba helyezett tekercsekkel.

A tekercsek résbe helyezése csökkenti az üzemi hézagot, ami az állandó mágnes állórész magjának beragadásához vezethet, aminek következtében a generátor

működésképtelen. A rések használata az áramok nemkívánatos harmonikus összetevőinek megjelenéséhez, a rés indukciójához, és ennek következtében a veszteségek növekedéséhez és ennek megfelelően csökkenéséhez vezet. generátor hatékonysága. A tárcsás rotorok tápcsapokkal vannak összekötve, ami csökkenti a szerkezet merevségét és megbízhatóságát.

A javasolt megoldás műszaki eredménye, mint hasznos modell, az állórész mag esetleges ragadásának kiküszöbölése állandó mágnesekkel, ami biztosítja a generátor garantált működését és csökkenti a veszteségeket, és ennek következtében a hatékonyságot növeli gyűrű alakú állórész tekercs. Ez a modell merevebb kialakítású, mivel a rotorokat a generátorházhoz rögzítve kapcsolják egymáshoz, ami növeli a megbízhatóságát. Az állórész magja egy fix tengelyre van rögzítve, mindkét oldalon többlapátos láncszemekkel, ami az állandó mágnesek által gerjesztett szinkron elektromos generátor súly- és méretparamétereinek csökkenéséhez vezet, és lehetővé teszi generátor készítését. kellően nagy belső és külső átmérővel. A javasolt modell lehetővé teszi a generátor össze- és szétszerelésének gyárthatóságát, karbantarthatóságát.

A használati modell egy olyan ház jelenlétét feltételezi, amelyben az elektromágneses rendszer (rotor-állórész-rotor) váltakozó elemei találhatók, amelyek lemezek formájában készülnek és rögzített tengelyre vannak felszerelve. Ebben az esetben az állórész mereven kapcsolódik az utóbbihoz. Az állandó mágnesek a forgórész tárcsáira, a tekercsek pedig az állórésztárcsára vannak rögzítve, és a tengelyen lévő axiális lyukon keresztül a végeinek gyűrű alakú tekercsét képezik. A ház két pajzsból áll - elöl és hátul, amelyek a tengelyre vannak felszerelve

csapágyak. Az elülső pajzs tengelyburkolattal rendelkezik. A rotortárcsák a fenti pajzsokra, az állórésztárcsa pedig kétoldali többlapátos láncszemekkel van rögzítve a tengelyre, ahol minden lapát az elektromos tekercsek közötti technológiai résbe kerül.

az 1. ábra a generátort mutatja hosszmetszetben; 2. ábra - állórész (elölnézet).

A generátor egy 1 állórészből és két 2 rotorból áll. Az állórész magja egy tárcsa formájában készül, amelyet úgy kapnak, hogy egy elektromos acélszalagot egy tüskére tekernek, amelynek külső átmérője megegyezik az állórész belső átmérőjével. A mag mindkét oldalon a többlapátos 3 összekötő elemek közé van rögzítve. Mindegyik penge a gyűrű alakú tekercs 4 tekercsei közötti technológiai résbe kerül. A többlapátos láncszemek össze vannak csavarozva. Alapjaik perselyek formájában készülnek, amelyek rögzített tengelyre vannak felszerelve 5. Az állórész lehetséges elfordulásának megakadályozása érdekében a láncszemeket egy kulccsal 6 rögzítik. Az állórész axiális mozgásának kiküszöbölésére egy többlapátos láncszem van a tengely vállához nyomják, a másikat pedig egy acél persely 7 szorítja, három csavarral a kerület mentén a tengelyhez csavarozva. A tengelyen van egy axiális furat, amelyen keresztül a tekercs végeit kivezetik a kapocsdobozba.

A forgórészek magjai az állórészmaghoz hasonlóan szerkezeti acélból készülnek, tárcsák formájában, amelyek szélessége megegyezik a 8 állandó mágnes hosszával. Az állandó mágnesek gyűrű alakú szektorok, és a maghoz vannak ragasztva. A mágnesek szélessége megegyezik az állórész tekercseinek szélességével, és közel van a pólusosztás értékéhez. Méreteiket csak az állórész tekercsének tekercsei közé helyezett lapát szélessége korlátozza. Magok csatolva

süllyesztett csavarok a 9. és 10. végpajzsok belsejébe. A süllyesztett csavarok használata csökkenti a zajszintet a generátor működése során. A pajzsok alumíniumötvözetből készülnek. Süllyesztett csavarokkal is össze vannak kötve - az egyik pajzson speciális mélyedések vannak, amelyekbe acél anyákat nyomnak (a csatlakozás megerősítésére, mivel az alumínium puha anyag), amelyekbe a csavarok már be vannak csavarva. A 11-es csapágyak tartósan feltöltött zsírral és két védőalátéttel vannak beépítve a pajzsokba. A 9 csapágypajzs acélból készült 12 tengelyburkolattal rendelkezik. Ebben a generátorban két funkciót lát el: a) zárja a csapágyat; b) fogadja a hajtás forgását. A tengelyfedelet a belső oldaláról 9 csavarral rögzítjük a csapágypajzshoz.

Ennek a generátornak a működése a következőképpen történik: a hajtás a nyomatékot a 12 tengelyburkolaton keresztül továbbítja az egész testre, aminek következtében a rotorok forogni kezdenek. Ennek a generátornak a működési elve hasonló az ismert szinkrongenerátorok működési elvéhez: amikor a 2 rotorok forognak, az állandó mágnesek mágneses tere keresztezi az állórész tekercsének fordulatait, mind abszolút értékben, mind irányban változik, ill. változó elektromotoros erőt indukál bennük. A tekercsek sorba vannak kapcsolva oly módon, hogy az elektromotoros erejük összeadódik. A generált feszültséget a tekercs kimeneti végeiről veszik, amelyek az 5 tengelyen lévő axiális furaton keresztül a kapocsdobozhoz jutnak.

A generátor ilyen kialakítása lehetővé teszi, hogy kiküszöbölje az állórész magjának állandó mágnesekkel való megtapadását, és ezáltal biztosítsa a generátor garantált működését; ad

az acél pulzációjának és felületi veszteségének csökkentése a horony nélküli mag és a gyűrű alakú állórész tekercselés miatt, aminek eredményeként a hatásfok nő. Lehetővé teszi továbbá a generátor megbízhatóságának növelését a merevebb szerkezet alkalmazása révén (a rotorok összekapcsolása a generátorházhoz való rögzítéssel), a tömeg- és méretjelzők azonos teljesítmény mellett történő csökkentését és a készítsen bármilyen méretű generátort úgy, hogy az állórész magját egy rögzített tengelyre rögzíti, mindkét oldalon többlapátos csatlakozókkal. A javasolt modell lehetővé teszi a generátor össze- és szétszerelésének gyárthatóságát, karbantarthatóságát.

Végső szinkron elektromos generátor permanens mágnesek gerjesztésével, olyan házzal, amelyben az elektromágneses rendszer váltakozó elemei (rotor - állórész - rotor) vannak elhelyezve, rögzített tengelyre szerelt tárcsák formájában, ahol az állórész tárcsa mereven van csatlakoztatva utóbbihoz a rotortárcsák mágnesein állandók vannak rögzítve, az állórésztárcsán pedig tekercsek alkotják annak gyűrűs tekercsét, végei a tengelyen lévő axiális furaton keresztül vezetnek ki, azzal jellemezve, hogy a ház két pajzsból áll - elülső és hátsó, csapágyakban a tengelyre szerelve, az első pajzs tengelyfedeles, a rotortárcsák a fenti pajzsokra vannak rögzítve, az állórésztárcsa mindkét oldalon többlapátos linkekkel van rögzítve a tengelyre, ahol minden lapát elhelyezett az elektromos tekercsek közötti technológiai résben.