Sprawność prądnic synchronicznych z magnesami trwałymi. Generator z magnesami trwałymi. Metody wzbudzania generatorów synchronicznych
W maszynach synchronicznych tego typu stale ukierunkowane pole wzbudzenia jest tworzone za pomocą magnesy trwałe... Maszyny synchroniczne z magnesami trwałymi nie potrzebują wzbudnicy, a ze względu na brak strat wzbudzenia i styku ślizgowego mają wysoką sprawność, ich niezawodność jest znacznie wyższa niż w przypadku konwencjonalnych maszyn synchronicznych, w których uzwojenie obrotowe wzbudzenia i urządzenie szczotkowe są często uszkodzone; ponadto praktycznie nie wymagają konserwacji przez cały okres eksploatacji.
Magnesy trwałe mogą zastąpić uzwojenie wzbudzenia zarówno w konwencjonalnych wielofazowych maszynach synchronicznych, jak i we wszystkich opisanych powyżej konstrukcjach specjalnych (jednofazowych maszynach synchronicznych, maszynach synchronicznych z biegunami dziobowymi i maszynach indukcyjnych).
Maszyny synchroniczne z magnesami trwałymi różnią się od swoich elektrycznych odpowiedników. wzbudzenie magnetyczne projektowanie induktorowych systemów magnetycznych. Analog wirnika konwencjonalnego bieguna niejawnego maszyna synchroniczna jest cylindrycznym magnesem w kształcie pierścienia namagnesowanym w kierunku promieniowym (rys. 6).
Induktorowe systemy magnetyczne z magnesami cylindrycznymi i gwiaździstymi;
a - magnes w kształcie gwiazdy bez nabiegunników; b - czterobiegunowy magnes cylindryczny
Ryż. 2. Wirnik z biegunami pazurowymi, wzbudzany magnesem trwałym:
1 - pierścień trwały magnes; 2 - dysk z systemem biegunów południowych; 3 - dysk z systemem bieguna północnego
Wirnik z biegunem jawnym konwencjonalnej maszyny ze wzbudzeniem elektromagnetycznym jest analogiczny do wirnika z magnesem w kształcie gwiazdy na ryc. 1, a, w którym magnes 1 jest przymocowany do wału 3 przez odlewanie ze stopu aluminium 2.
W wirniku z biegunami w kształcie pazurów (rys. 2) magnes pierścieniowy namagnesowany w kierunku osiowym zastępuje uzwojenie pola pierścieniowego. W maszynie indukcyjnej o innym biegunie zgodnie z ryc. wzbudzenie elektromagnetyczne można zastąpić wzbudzeniem magnetycznym, jak pokazano na ryc. 3 (zamiast trzech małych zębów w każdej ze stref I-IV, w każdej ze stref znajduje się jeden ząb). Odpowiedni analog z wzbudzeniem magnetycznym jest również dostępny dla maszyny o tej samej nazwie. Magnes trwały może wówczas mieć postać namagnesowanego osiowo pierścienia, który jest włożony między ramę a osłonę końcową. 
Ryż. 3. Induktor przeciwbieżny generatora z wzbudzeniem magnetoelektrycznym:
ОЯ - uzwojenie twornika; PM - magnes stały
Do opisu procesów elektromagnetycznych w maszynach synchronicznych z magnesami trwałymi całkiem odpowiednia jest teoria maszyn synchronicznych ze wzbudzeniem elektromagnetycznym, której podstawy przedstawiono w poprzednich rozdziałach tego rozdziału. Aby jednak wykorzystać tę teorię i zastosować ją do obliczenia charakterystyk maszyny synchronicznej z magnesami trwałymi w trybie generatorowym lub silnikowym, należy najpierw wyznaczyć EMF E, czyli współczynnik wzbudzenia r = Ef/U, z krzywej rozmagnesowania magnesu trwałego i obliczyć rezystancję indukcyjną Xad i X, biorąc pod uwagę wpływ rezystancji magnetycznej magnesu, który może być tak duży, że Xa (1< Xaq.
Maszyny z magnesami trwałymi zostały wynalezione od początków elektromechaniki. Są one jednak szeroko stosowane w ostatnich dziesięcioleciach w związku z opracowywaniem nowych materiałów do magnesów trwałych o wysokiej specyficznej energii magnetycznej (na przykład takich jak magnico lub stopy na bazie samaru i kobaltu). Maszyny synchroniczne z takimi magnesami mogą konkurować z maszyny synchroniczne posiadające wzbudzenie elektromagnetyczne.
Moc szybkich generatorów synchronicznych z magnesami trwałymi do zasilania pokładowej sieci samolotów sięga kilkudziesięciu kilowatów. Generatory i silniki z magnesami trwałymi małej mocy są stosowane w samolotach, samochodach, ciągnikach, gdzie ich wysoka niezawodność ma ogromne znaczenie. Jak silniki niska moc są szeroko stosowane w wielu innych dziedzinach techniki. W porównaniu z silnikami odrzutowymi mają wyższą stabilność prędkości, lepszą wydajność energetyczną, są gorsze od nich pod względem kosztów i właściwości rozruchowych.
Zgodnie z metodami rozruchu silniki synchroniczne małej mocy z magnesami trwałymi dzielą się na silniki samorozruchowe i silniki z rozruchem asynchronicznym.
Samoczynne silniki z magnesami trwałymi małej mocy służą do napędzania mechanizmów zegarowych i różnych przekaźników, różnych urządzeń programowych itp. Moc znamionowa tych silników nie przekracza kilku watów (zwykle ułamków wata). Aby ułatwić rozruch, silniki są wielobiegunowe (p>8) i zasilane są z jednofazowej sieci przemysłowej o częstotliwości.
W naszym kraju takie silniki są produkowane w serii DSM, w której do wytworzenia pola wielobiegunowego wykorzystuje się dziobową konstrukcję obwodu magnetycznego stojana i jednofazowe uzwojenie twornika.
Rozruch tych silników odbywa się dzięki synchronicznemu momentowi obrotowemu z oddziaływania pola pulsującego z magnesami trwałymi wirnika. Aby start odbył się pomyślnie i we właściwym kierunku, stosowane są specjalne urządzenia mechaniczne, które umożliwiają obracanie się wirnika tylko w jednym kierunku i odłączenie go od wału podczas synchronizacji.
Silniki synchroniczne małej mocy z magnesami trwałymi z rozruchem asynchronicznym są produkowane z promieniowym układem magnesu trwałego i rozruchowym uzwojeniem zwarciowym oraz z osiowym układem magnesu trwałego i rozruchowego uzwojenia zwarciowego. Pod względem budowy stojana silniki te nie różnią się od maszyn z wzbudzeniem elektromagnetycznym. Uzwojenie stojana w obu przypadkach jest dwu- lub trójfazowe. Różnią się tylko konstrukcją wirnika.
W silniku z promieniowym układem magnesów i zwartym uzwojeniem, ten ostatni jest umieszczony w rowkach laminowanych nabiegunników magnesów trwałych.Aby uzyskać dopuszczalne strumienie upływu, pomiędzy końcówkami sąsiednich biegunów znajdują się szczeliny niemagnetyczne. Czasami, w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej wirnika, ucha łączy się mostkami nasyconymi w cały rdzeń pierścieniowy.
W silniku z osiowym ułożeniem magnesu i zwartym uzwojeniem część długości czynnej zajmuje magnes trwały, a na drugiej jego części obok magnesu mieszany jest warstwowy obwód magnetyczny ze zwartym uzwojeniem, a zarówno magnes trwały, jak i laminowany obwód magnetyczny są zamocowane na wspólnym wale. Ponieważ silniki z magnesami trwałymi pozostają pod napięciem podczas rozruchu, ich rozruch jest mniej korzystny niż silników konwencjonalnych. silniki synchroniczne którego wzbudzenie jest wyłączone. Tłumaczy się to tym, że przy rozruchu wraz z dodatnim momentem asynchronicznym od oddziaływania pola wirującego z prądami indukowanymi w zwartym uzwojeniu występuje ujemny moment asynchroniczny od oddziaływania magnesów trwałych z prądami indukowanymi przez pole magnesy trwałe w uzwojeniu stojana działają na wirnik.
Wzbudzenie maszyny synchronicznej i jej pola magnetyczne. Pobudzenie generator synchroniczny.
Uzwojenie wzbudzenia generatora synchronicznego (SG) znajduje się na wirniku i odbiera prąd stały z zewnętrznego źródła. Wytwarza główne pole magnetyczne maszyny, które obraca się wraz z wirnikiem i zamyka wokół całego obwodu magnetycznego. Podczas obrotu pole to przecina przewody uzwojenia stojana i indukuje w nich EMF E10.
Aby zasilić uzwojenie wzbudzenia potężnego S.G. stosowane są specjalne generatory - patogeny. Jeśli są instalowane osobno, zasilanie uzwojenia wzbudzenia jest dostarczane przez pierścienie ślizgowe i aparat szczotkowy. W przypadku turbogeneratorów o dużej mocy na wale generatora zawieszane są wzbudnice (generatory synchroniczne „typu odwróconego”), a następnie uzwojenie wzbudzenia jest zasilane przez prostowniki półprzewodnikowe zamontowane na wale.
Moc wydatkowana na wzbudzenie wynosi około 0,2 - 5% mocy nominalnej GP, z mniejszą wartością dla dużych GP.
W generatorach średniej mocy często stosowany jest układ samowzbudny - od sieci uzwojeń stojana poprzez transformatory, prostowniki półprzewodnikowe i pierścienie. W bardzo małym S.G. czasami stosuje się magnesy trwałe, ale to nie pozwala na regulację wielkości strumienia magnetycznego.
Uzwojenie wzbudzenia może być skoncentrowane (dla generatorów synchronicznych z jawnym biegunem) lub rozproszone (dla niejawnego bieguna SG).
Obwód magnetyczny S.G.
System magnetyczny S.G. Jest rozgałęzionym obwodem magnetycznym z 2p równoległymi odgałęzieniami. W tym przypadku strumień magnetyczny wytworzony przez uzwojenie wzbudzenia jest zamknięty wzdłuż takich odcinków obwodu magnetycznego: szczelina powietrzna „?” - dwa razy; strefa zębata stojana hZ1 - dwukrotnie; stojan z powrotem L1; warstwa zębata wirnika „hZ2” - dwukrotnie; wirnik z powrotem - "LOB". W generatorach jawnobiegunowych na wirniku występują bieguny wirnika „hm” – dwukrotne (zamiast warstwy zębatej) oraz krzyż LOB (zamiast wirnika tylnego).
Rysunek 1 pokazuje, że równoległe gałęzie obwodu magnetycznego są symetryczne. Widać również, że główna część strumienia magnetycznego Ф jest zamknięta na całym obwodzie magnetycznym i jest sprzężona zarówno z uzwojeniem wirnika, jak i uzwojeniem stojana. Mniejsza część strumienia magnetycznego FSigma (przepraszam, brak symbolu) zamyka się tylko wokół uzwojenia pola, a następnie nie zazębia się z uzwojeniem stojana wzdłuż szczeliny powietrznej. Jest to błądzący strumień magnetyczny wirnika.
Rysunek 1. Obwody magnetyczne S.G.
typ bieguna jawnego (a) i bieguna niejawnego (b).
W tym przypadku całkowity strumień magnetyczny Фm jest równy:
gdzie SIGMAm jest współczynnikiem rozproszenia strumienia magnetycznego.
MDF uzwojenia wzbudzenia pary biegunów w trybie jałowym można zdefiniować jako sumę składowych MDF wymaganych do pokonania oporów magnetycznych w odpowiednich odcinkach obwodu.
Największy opór magnetyczny ma obszar szczeliny powietrznej, w którym przenikalność magnetyczna µ0 = const jest stała. W przedstawionym wzorze wB to liczba połączonych szeregowo zwojów uzwojenia wzbudzenia przypadająca na parę biegunów, a IBO to prąd wzbudzenia w trybie jałowym.
Stal obwodu magnetycznego ze wzrostem strumienia magnetycznego ma właściwość nasycenia, dlatego charakterystyka magnetyczna generatora synchronicznego jest nieliniowa. Ta charakterystyka jako zależność strumienia magnetycznego od prądu wzbudzenia Ф = f (IВ) lub Ф = f (FВ) może być skonstruowana przez obliczenie lub usunięta empirycznie. Ma postać pokazaną na rysunku 2.
Rysunek 2. Charakterystyka magnetyczna S.G.
Zwykle S.G. zaprojektowany tak, aby przy nominalnej wartości strumienia magnetycznego Φ obwód magnetyczny był nasycony. W tym przypadku sekcja „ab” charakterystyki magnetycznej odpowiada MDS za pokonanie szczeliny powietrznej 2Fsigma, a sekcja „słońce” - za pokonanie oporu magnetycznego stali rdzenia magnetycznego. Wtedy postawa 
można nazwać współczynnikiem nasycenia obwodu magnetycznego jako całości.
Generator synchroniczny na biegu jałowym
Jeśli obwód uzwojenia stojana jest otwarty, to w S.G. istnieje tylko jedno pole magnetyczne - wytworzone przez MDS uzwojenia wzbudzenia.
Sinusoidalny rozkład indukcji pola magnetycznego potrzebnego do uzyskania sinusoidalnej siły elektromotorycznej uzwojenia stojana określają:
- w najistotniejszym S.G. kształt nabiegunników wirnika (pod środkiem bieguna szczelina jest mniejsza niż pod jego krawędziami) oraz skos szczelin stojana.
- niejawnie S.G. - przez rozłożenie uzwojenia wzbudzenia wzdłuż żłobków wirnika pod środkiem bieguna szczelina jest mniejsza niż pod jego krawędziami i skosem żłobków stojana.
W maszynach wielobiegunowych stosuje się uzwojenia stojana z ułamkową liczbą żłobków na biegun i fazę.
Rysunek 3. Zapewnienie sinusoidalności pola magnetycznego
pola wzbudzenia
Ponieważ siła elektromotoryczna uzwojenia stojana E10 jest proporcjonalna do strumienia magnetycznego Фо, a prąd w uzwojeniu wzbudzenia IОВ jest proporcjonalny do MDS uzwojenia wzbudzenia FОВ, nie jest trudno skonstruować zależność: E0 = f (IВО) identyczna z charakterystyką magnetyczną: Ф = f (FВO). Ta zależność nazywana jest charakterystyką biegu jałowego (H.H.H.) S.G. Pozwala określić parametry S.G., zbudować jego diagramy wektorowe.
Zwykle H.H.H. są wykreślane w jednostkach względnych e0 i iBO, tj. aktualna wartość wielkości odnoszona jest do ich wartości nominalnych
W tym przypadku H.H.H. nazywa się normalną charakterystyką. Co ciekawe, normalne H.H.H. dla prawie wszystkich S.G. są takie same. W rzeczywistych warunkach Kh.Kh.Kh. zaczyna się nie od źródła, ale od pewnego punktu na osi rzędnych, który odpowiada resztkowej EMF e OST., ze względu na szczątkowy strumień magnetyczny stali obwodu magnetycznego.
Rysunek 4. Charakterystyka biegu jałowego w jednostkach względnych
Schematy ideowe wzbudzenie S.G. ze wzbudzeniem a) i samowzbudzeniem b) pokazano na rysunku 4.
Rysunek 5. Schemat ideowy wzbudzenia S.G.
Pole magnetyczne S.G. pod obciążeniem.
Aby załadować S.G. lub aby zwiększyć jego obciążenie, konieczne jest zmniejszenie rezystancji elektrycznej między zaciskami faz uzwojenia stojana. Następnie prądy przepłyną przez zamknięte obwody uzwojeń fazowych pod działaniem pola elektromagnetycznego uzwojenia stojana. Jeśli założymy, że obciążenie to jest symetryczne, to prądy fazowe tworzą MDS uzwojenia trójfazowego, które ma amplitudę
i obraca się wzdłuż stojana z prędkością obrotową n1 równą prędkości wirnika. Oznacza to, że MDS uzwojenia stojana F3Ф i MDS uzwojenia wzbudzenia FB, nieruchome względem wirnika, obracają się z tymi samymi prędkościami, tj. synchronicznie. Innymi słowy, są nieruchome względem siebie i mogą wchodzić w interakcje.
Jednocześnie, w zależności od charakteru obciążenia, te MDS mogą być zorientowane w różny sposób względem siebie, co zmienia charakter ich interakcji, a w konsekwencji właściwości robocze generatora.
Należy ponownie zauważyć, że wpływ MDF uzwojenia stojana F3Ф = Fa na MDS uzwojenia wirnika FВ jest nazywany „reakcją twornika”.
W generatorach niejawnie biegunowych szczelina powietrzna między wirnikiem a stojanem jest jednolita, dlatego indukcja B1 wytworzona przez MDS uzwojenia stojana jest rozłożona w przestrzeni jak MDS F3Ф = Fa sinusoidalnie niezależnie od położenia wirnika i uzwojenie pola.
W generatorach jawnobiegunowych szczelina powietrzna jest nierówna zarówno ze względu na kształt nabiegunników, jak i ze względu na wypełnioną miedzią przestrzeń międzybiegunową uzwojenia wzbudzenia i materiałów izolacyjnych. Dlatego opór magnetyczny szczeliny powietrznej pod nabiegunnikami jest znacznie mniejszy niż w obszarze przestrzeni międzybiegunowej. Oś biegunów wirnika S.G. nazywają to osią podłużną d - d, a oś przestrzeni interpolowej nazywana jest osią poprzeczną S.G. q - q.
Oznacza to, że indukcja pola magnetycznego stojana i wykres jego rozkładu w przestrzeni zależą od położenia fali MDF F3F uzwojenia stojana względem wirnika.
Załóżmy, że amplituda MDF uzwojenia stojana F3Ф = Fa pokrywa się z osią wzdłużną maszyny d - d, a rozkład przestrzenny tego MDF jest sinusoidalny. Zakładamy również, że prąd wzbudzenia wynosi zero Ibo = 0.
Dla jasności przedstawimy na rysunku liniowy skan tego MDS, z którego widać, że indukcja pola magnetycznego stojana w obszarze nabiegunnika jest wystarczająco duża, a w obszarze przestrzeń międzypolowa gwałtownie spada do prawie zera ze względu na wysoki opór powietrza.
Rysunek 6. Liniowy skan MDS uzwojenia stojana wzdłuż osi podłużnej.
Taki nierównomierny rozkład indukcji przy amplitudzie B1dmax można zastąpić rozkładem sinusoidalnym, ale o mniejszej amplitudzie B1d1max.
Jeżeli maksymalna wartość MDF stojana F3Ф = Fa pokrywa się z poprzeczną osią maszyny, to obraz pola magnetycznego będzie inny, co widać na rysunku liniowego skanu MDS maszyny .
Rysunek 7. Liniowy skan MDS uzwojenia stojana wzdłuż osi poprzecznej.
Tutaj również wielkość indukcji w obszarze nabiegunników jest większa niż w obszarze przestrzeni międzybiegunowej. I jest całkiem oczywiste, że amplituda podstawowej harmonicznej indukcji pola stojana B1d1 wzdłuż osi podłużnej jest większa niż amplituda indukcji pola B1q1 wzdłuż osi poprzecznej. Stopień redukcji indukcji B1d1 i B1q1, wynikający z nierównomierności szczeliny powietrznej, uwzględnia się za pomocą współczynników:
Zależą one od wielu czynników, a w szczególności od stosunku sigma/tau (przepraszam bez symbolu) (względna szczelina powietrzna), od stosunku
(współczynnik nakładania się biegunów), gdzie vp jest szerokością nabiegunnika i innymi czynnikami.
Z historii wydania. Do tej pory w mojej pracy pojawiło się pytanie o udział w projekcie wprowadzenia mojego małego pokolenia do przedsiębiorstwa. Wcześniej było doświadczenie z synchronicznymi silnikami elektrycznymi, z generatorami, doświadczenie jest minimalne.
Biorąc pod uwagę propozycje różnych producentów w jednym z nich odkryłem sposób na wzbudzenie generatora synchronicznego za pomocą wzbudnicy opartej na generatorze magnesów trwałych (PMG). Wspomnę, że układ wzbudzenia generatora ma być bezszczotkowy. Przykład silniki synchroniczne Opisałem wcześniej.
I tak z opisu generatora z magnesami trwałymi (PMG) jako wzbudnika uzwojenia wzbudzenia wzbudnicy generatora wynika:
1. Wymiennik ciepła typu „powietrze-woda”. 2. Generator z magnesami trwałymi. 3. Urządzenie wzbudzające. 4. Prostownik. 5. Wentylator promieniowy. 6. Kanał powietrzny.
W tym przypadku układ wzbudzenia składa się z uzwojeń pomocniczych lub generatora z magnesami trwałymi, automatycznego regulatora napięcia (AVR), przekładników prądowych i przekładników napięciowych do wykrywania prądu i napięcia, wbudowanej wzbudnicy i prostownika obrotowego. Generatory turbinowe są standardowo wyposażone w cyfrowy AVR zapewniający regulację współczynnika mocy (PF) oraz różne funkcje monitorowania i ochrony (ograniczenie wzbudzenia, wykrywanie przeciążenia, redundancja itp.). DC Wzbudzenie z AVR jest wzmacniane przez obracający się wzbudnik, a następnie prostowane przez obracający się prostownik. Prostownik obrotowy składa się z diod i stabilizatorów napięcia.
Schematyczne przedstawienie układu wzbudzenia turbogeneratora z wykorzystaniem PMG:
Rozwiązanie z generatorem z magnesami trwałymi (PMG) na wale głównym z wirnikiem generatora i wzbudnicą bezszczotkową:
Właściwie w tej chwili nie mogę mówić o zaletach tej metody regulacji pobudzenia. Myślę, że wraz z czasem zbierania informacji i doświadczeń podzielę się z Wami moimi doświadczeniami w korzystaniu z PMG.
Wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki i elektrotechniki, w szczególności generatorów synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi. Efektem technicznym jest rozszerzenie parametrów pracy generatora synchronicznego o możliwość regulacji zarówno jego mocy czynnej, jak i napięcia wyjściowego prądu przemiennego, a także możliwość wykorzystania go jako źródła prądu spawania podczas przewodzenia spawanie łukiem elektrycznym w różnych trybach. Generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych zawiera zespół nośny stojana z łożyskami wsporczymi (1, 2, 3, 4), na którym osadzony jest zespół pierścieniowych obwodów magnetycznych (5) z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w cewki elektryczne (6) z wielofazowymi uzwojeniami twornika (7) i (8) stojana, osadzonymi na wale nośnym (9) z możliwością obrotu w łożyskach nośnych (1, 2, 3, 4) wokół zespołu łożyskowego stojana a zespół wirników pierścieniowych (10) z wirnikami pierścieniowymi osadzonymi na wewnętrznych ścianach bocznych wkładki magnetyczne (11) z naprzemiennymi w kierunku obwodowym biegunami magnetycznymi par p, zakrywające występy biegunowe cewkami elektrycznymi (6) uzwojeń twornika (7 , 8) obwodu magnetycznego pierścieniowego stojana. Nośnik stojana wykonany jest z grupy identycznych modułów. Moduły zespołu łożyskowego stojana są zamontowane z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi, z sosną z wałem wsporczym (9) i wyposażone są w kinematycznie połączony napęd do ich kątowego obrotu względem siebie inne i te same fazy uzwojeń kotwiących wspomnianych modułów są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy uzwojenia twornika stojana. 5 pkt. mucha, 3 dwg
Rysunki do patentu RF 2273942
Wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki, w szczególności generatorów synchronicznych z wzbudzaniem z magnesów trwałych i może być stosowany w autonomicznych źródłach zasilania w samochodach, łodziach, a także w autonomicznych zasilaczach dla odbiorców z prądem przemiennym zarówno standardowych przemysłowych częstotliwości i podwyższonej częstotliwości oraz w elektrowniach autonomicznych jako źródło prądu spawania do spawania łukiem elektrycznym w terenie.
Znana prądnica synchroniczna wzbudzana magnesami trwałymi, zawierająca zespół łożyskowy stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z uzwojeniem kotwicy stojana, oraz również montowany na wale nośnym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych wirnika z wzbudzeniem magnesami trwałymi (patrz np. A.I. Voldek, " Samochody elektryczne”, red. Energiya, Oddział Leningrad, 1974, s. 794).
Wadami znanego generatora synchronicznego są znaczne zużycie metalu i duże wymiary ze względu na znaczne zużycie metalu oraz wymiary masywnego cylindrycznego wirnika wykonanego z magnesów trwałych ze stopów magnetycznie twardych (takich jak Alni, Alnico, Magnico itp.).
Znany jest również generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożyskowy stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z uzwojeniem kotwicy stojan, wirnik pierścieniowy zamontowany z możliwością obrotu wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana z pierścieniową wkładką magnetyczną zamontowaną na wewnętrznej ścianie bocznej z biegunami magnetycznymi naprzemiennymi w kierunku obwodowym, zakrywającym występy biegunowe cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika wspomnianego pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana (patrz np. patent RF nr 2141716, klasa N 02 K 21/12 według zgłoszenia nr 4831043/09 z 03.02.1988).
Wadą znanej prądnicy synchronicznej z wzbudzaniem z magnesów trwałych są wąskie parametry pracy ze względu na brak możliwości regulacji mocy czynnej prądnicy synchronicznej, gdyż w konstrukcji tego prądnicy synchronicznej indukcyjnej nie ma możliwości szybkiej zmiany wartości całkowity strumień magnetyczny wytworzony przez poszczególne magnesy trwałe wspomnianej pierścieniowej wkładki magnetycznej.
Najbliższym analogiem (prototypem) jest generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół nośny stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z wielofazowym uzwojenie twornika stojana, osadzone na wale nośnym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach podporowych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana, wirnik pierścieniowy z pierścieniową wkładką magnetyczną osadzoną na wewnętrznej ścianie bocznej z biegunami magnetycznymi par p naprzemiennych kierunku obwodowego, zasłaniając występy biegunowe cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika wspomnianego obwodu magnetycznego pierścieniowego stojana (patrz patent RF nr 2069441, klasa N 02 K 21/22 z zgłoszenia nr 4894702/07 z dnia 01.06.1990).
Wadą znanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych są również wąskie parametry pracy ze względu zarówno na brak możliwości sterowania mocą czynną generatora synchronicznego indukcyjnego, jak i brak możliwości sterowania wartością napięcia wyjściowego prądu przemiennego, co utrudnia wykorzystanie go jako źródła prądu spawania w spawaniu łukowym (w konstrukcji znanego generatora synchronicznego nie ma możliwości szybkiej zmiany wartości całkowitego strumienia magnetycznego poszczególnych magnesów trwałych, które tworzą między sobą pierścieniową wkładkę magnetyczną).
Celem niniejszego wynalazku jest rozszerzenie parametrów pracy generatora synchronicznego poprzez zapewnienie możliwości regulacji zarówno jego mocy czynnej, jak i możliwości regulacji napięcia AC, a także zapewnienie możliwości wykorzystania go jako źródła prądu spawania, gdy przeprowadzanie spawania łukiem elektrycznym w różnych trybach.
Cel ten osiąga się dzięki temu, że generator synchroniczny o wzbudzeniu magnesami trwałymi, zawierający zespół łożysk stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z wielofazowym uzwojenie twornika stojana, osadzone na wale wsporczym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach podporowych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana wirnik pierścieniowy z pierścieniową wkładką magnetyczną zamontowaną na wewnętrznej ściance bocznej z biegunami magnetycznymi par p naprzemiennych kierunek obwodowy, zakrywający występy biegunowe cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika wspomnianego pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana, w nim zespół łożyskowy stojan zbudowany jest z grupy identycznych modułów ze wskazanym pierścieniowym obwodem magnetycznym i pierścieniowym wirnikiem , zamontowane na jednym wale podporowym z możliwością ich obracania względem siebie wokół osi współosiowej z wałem podporowym, oraz Abzhenes kinematycznie połączone z nimi przez napęd ich obrotu kątowego względem siebie, a fazy o tej samej nazwie uzwojenia twornika w modułach zespołu łożyska stojana są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy uzwojenia twornika stojana.
Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych jest to, że bieguny magnetyczne o tej samej nazwie pierścieniowych wkładek magnetycznych wirników pierścieniowych w sąsiednich modułach zespołu łożyskowego stojana są rozmieszczone zgodnie ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych , a końce faz uzwojenia twornika w jednym module zespołu łożyska stojana są połączone z początkami tych samych faz uzwojenia twornika w innym sąsiednim module zespołu łożyska stojana, tworząc w połączeniu ze sobą wspólny fazy uzwojenia twornika stojana.
Ponadto każdy z modułów zespołu łożyska stojana zawiera pierścieniową tuleję z zewnętrznym kołnierzem oporowym i miseczkę z centralnym otworem na końcu, a pierścieniowy wirnik w każdym z modułów zespołu wsporczego stojana zawiera pierścieniową osłonę z wewnętrznym kołnierzem oporowym, w którym zamontowana jest wspomniana odpowiednia pierścieniowa wkładka magnetyczna., przy czym wspomniane pierścieniowe tuleje modułów zespołu łożyska stojana są dopasowane do ich wewnętrznej cylindrycznej ścianki bocznej z jednym ze wspomnianych łożysk oporowych, z których inne są sprzężone ze ściankami środkowych otworów na końcach tych odpowiednich szyb, pierścieniowe panewki pierścieniowego wirnika są sztywno połączone z wałem nośnym za pomocą zespołów mocujących, a pierścieniowy obwód magnetyczny w odpowiednim module zespołu łożyska stojana jest zamontowany na określonej tulei pierścieniowej, sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem dociskowym do bocznej cylindrycznej ściany szkła i tworząc wraz z nią pierścieniową wnękę, w której znajduje się urządzenie odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny z cewkami elektrycznymi odpowiedniego uzwojenia twornika stojana. Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych jest to, że każdy z elementów mocujących łączący płaszcz pierścieniowy wirnika pierścieniowego z wałem nośnym zawiera piastę zamontowaną na wale nośnym z kołnierzem sztywno przymocowanym do wewnętrznego kołnierza oporowego odpowiedniej powłoki pierścieniowej.
Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych jest to, że napęd obrotu kątowego modułów jednostki nośnej stojana względem siebie jest zamontowany za pomocą jednostki nośnej na modułach jednostki nośnej stojana.
Dodatkowo napęd odwracania kątowego modułów jednostki nośnej stojana względem siebie wykonany jest w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową i nakrętką, a jednostka nośna napędu odwracania kątowego sekcji jednostki nośnej stojana zawiera ucho nośne zamocowane na jednym ze wspomnianych szkieł i pręt nośny na drugim szkle, podczas gdy śruba pociągowa jest połączona obrotowo za pomocą dwustopniowego zawiasu na jednym końcu za pomocą osi równoległej do oś wspomnianego wałka nośnego, z określonym prętem nośnym wykonanym ze szczeliną prowadzącą umieszczoną wzdłuż łuku koła, a nakrętka mechanizmu śrubowego jest obrotowo połączona jednym końcem z tym oczkiem, wykonanym z drugiego końca za pomocą trzpień przechodzi przez szczelinę prowadzącą w belce nośnej i jest wyposażony w element blokujący.
Istotę wynalazku ilustrują rysunki.
Figura 1 przedstawia widok ogólny proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych w przekroju podłużnym;
Figura 2 jest widokiem A z figury 1;
Rysunek 3 przedstawia schemat ideowy obwodu wzbudzenia magnetycznego generatora synchronicznego w przykładzie wykonania z trójfazowymi obwodami elektrycznymi uzwojeń twornika stojana w początkowej pozycji początkowej (bez kątowego przesunięcia odpowiednich faz o tej samej nazwie w modułach zespół łożyska stojana) dla liczby par biegunów stojana p = 8;
Na ryc. 4 - to samo, z fazami trójfazowych obwodów elektrycznych uzwojeń twornika stojana, rozmieszczonych względem siebie w pozycji kątowej pod kątem równym 360 / 2p stopni;
Rysunek 5 przedstawia wariant obwód elektryczny połączenia uzwojeń twornika stojana generatora synchronicznego z połączeniem faz generatora przez gwiazdę i połączeniem szeregowym faz o tej samej nazwie we wspólnych fazach przez nie utworzonych;
Rysunek 6 przedstawia inną wersję schematu elektrycznego połączeń uzwojeń twornika stojana generatora synchronicznego z połączeniem w trójkąt faz generatora i szeregowym połączeniem tych samych faz we wspólnych fazach przez nie utworzonych;
Rysunek 7 przedstawia schematyczny wykres wektorowy zmiany wielkości napięć fazowych generatora synchronicznego podczas obrotu kątowego odpowiednich faz o tej samej nazwie uzwojeń twornika stojana (odpowiednio modułów zespołu łożyska stojana) pod odpowiednim kątem i gdy te fazy są połączone zgodnie ze schematem „gwiazdy”;
Na ryc. 8 - to samo, przy łączeniu faz uzwojeń twornika stojana zgodnie ze schematem „trójkąta”;
Rysunek 9 przedstawia schemat z wykresem zależności napięcia linii wyjściowej generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z odpowiednim elektrycznym kątem obrotu wektora napięcia w faza do podłączenia faz zgodnie ze schematem „gwiazdy”;
Rysunek 10 przedstawia schemat z wykresem zależności napięcia linii wyjściowej generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z odpowiednim elektrycznym kątem obrotu wektora napięcia w fazie dla łączenie faz zgodnie ze schematem „trójkąta”.
Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych zawiera zespół łożyskowy stojana z łożyskami wsporczymi 1, 2, 3, 4, na których grupa identycznych pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 (na przykład w postaci monolitycznych dysków wykonanych z kompozytu proszkowego magnetycznie miękkiego materiał) jest zamontowany z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażonymi w umieszczone na nich cewki elektryczne 6 z wielofazowymi (na przykład trójfazowymi, a w przypadek ogólny faza m) uzwojenia twornika 7, 8 stojana, zamontowane na wale nośnym 9 z możliwością obrotu w wymienionych łożyskach nośnych 1, 2, 3, 4 wokół zespołu łożyskowego stojana grupa identycznych wirników pierścieniowych 10, z pierścieniowe wkładki magnetyczne zamontowane na wewnętrznych ściankach bocznych 11 (na przykład w postaci monolitycznych pierścieni magnetycznych wykonanych z proszkowego materiału magnetoanizotropowego) z naprzemiennymi w kierunku obwodowym biegunami magnetycznymi par p (w tym przykładzie wykonania generatora liczba par p biegunów magnetycznych wynosi 8), przykrywając występy biegunowe cewkami elektrycznymi 6 uzwojeń twornika 7, 8 określonych pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 stojana. Zespół łożyska stojana składa się z grupy identycznych modułów, z których każdy zawiera pierścieniową tuleję 12 z zewnętrznym kołnierzem oporowym 13 i szybę 14 z centralnym otworem „a” na końcu 15 i boczną cylindryczną ścianą 16. Każdy pierścieniowych wirników 10 zawiera pierścieniową osłonę 17 c wewnętrzny kołnierz oporowy 18. Pierścieniowe tuleje 12 modułów zespołu łożyskowego stojana są dopasowane do ich wewnętrznej cylindrycznej ściany bocznej z jednym ze wspomnianych łożysk podporowych (z łożyskami podporowymi 1, 3), innymi z których (łożyska nośne 2, 4) są dopasowane do ścianek środkowych otworów „a” na końcach 15 wspomnianych odpowiednich szkieł 14. Pierścieniowe osłony 17 pierścieniowych wirników 10 są sztywno połączone z wałem nośnym 9 za pomocą środki mocujące zespoły, a każdy z pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 w odpowiednim module zespołu łożyska stojana jest zamontowany na określonej pierścieniowej tulei 12 sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym 13 z boczną cylindryczną ścianą 16 szkła 14 i formującą d razem z ostatnią pierścieniową wnęką „b”, w której znajduje się określony odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny 5 z cewkami elektrycznymi 6 odpowiedniego uzwojenia twornika (uzwojenia twornika 7, 8) stojana. Moduły zespołu łożyskowego stojana (pierścieniowe tuleje 12 z miseczkami 14 tworzącymi te moduły) są montowane z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi współosiowej z wałem nośnym 9 i są wyposażone w kinematycznie połączony napęd do ich kątowego obrotu względem siebie, zamontowane za pomocą zespołu nośnego na modułach wspornika stojana. Każdy z łączników łączących pierścieniową osłonę 17 odpowiedniego pierścieniowego wirnika 10 z wałem nośnym 9 zawiera piastę 19 zamontowaną na wale nośnym 9 z kołnierzem 20 sztywno przymocowanym do wewnętrznego kołnierza oporowego 18 odpowiedniej pierścieniowej osłony 17. Napęd do odwracania kątowego modułów jednostki nośnej stojana względem siebie w pokazanym szczególnym przykładzie wykonania jest wykonany w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową 21 i nakrętką 22 oraz jednostki nośnej dla napędu dla kątowe odwrócenie odcinków jednostki nośnej stojana obejmuje ucho nośne 23 zamocowane na jednym ze wspomnianych szkieł 14, a na drugim szkle 14 pręt nośny 24. Śruba pociągowa 21 jest połączona obrotowo za pomocą dwustopniowego zawiasu (zawiasu z dwoma stopniami swobody) jednym końcem „w” za pomocą osi 25 równoległej do osi O-O1 wspomnianego wału nośnego 9, przy czym wspomniany pręt nośny 24 wykonany jest z usytuowanym wzdłuż łuku koła ze szczeliną prowadzącą” d", a nakrętka 22 mechanizmu śrubowego jest obrotowo połączona na jednym końcu ze wspomnianą łapą podtrzymującą 23, jest wykonana na drugim końcu z trzpieniem 26 przechodzącym przez szczelinę prowadzącą "d" w drążku podtrzymującym 24 i jest wyposażony w element blokujący 27 (nakrętka zabezpieczająca). Na końcu nakrętki 22, połączonej obrotowo z łapą podtrzymującą 23, zainstalowany jest dodatkowy element blokujący 28 (dodatkowa nakrętka blokująca). Wał nośny 9 jest wyposażony w wentylatory 29 i 30 do chłodzenia uzwojeń twornika 7, 8 stojana, z których jeden (29) znajduje się na jednym z końców wału nośnego 9, a drugi (30) znajduje się pomiędzy sekcjami zespołu łożyskowego stojana i jest zamontowany na wale nośnym 9. Tuleje pierścieniowe 12 Sekcje zespołu łożyskowego stojana są wykonane z otworami wentylacyjnymi „d” na zewnętrznych kołnierzach oporowych 13 w celu przejścia przepływu powietrza do odpowiednich pierścieniowe wnęki „b” utworzone przez pierścieniowe tuleje 12 i szkła 14, a do chłodzenia w ten sposób uzwojenia kotwicy 7 i 8 umieszczone w cewkach elektrycznych 6 na występach biegunowych pierścieniowych obwodów magnetycznych 5. Na końcu wału nośnego 9 , na którym jest umieszczony wentylator 29, zamontowane jest koło pasowe 31, które napędza pierścieniowe wirniki 10 generatora synchronicznego w ruch obrotowy. Wentylator 29 jest przymocowany bezpośrednio do koła pasowego 31 przekładni z paskiem klinowym. Na drugim końcu śruby pociągowej 21 mechanizmu śrubowego jest zainstalowany uchwyt 32 do ręcznego sterowania mechanizmem śrubowym napędu obrotu kątowego modułów jednostki nośnej stojana względem siebie. Fazy o tej samej nazwie (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) uzwojeń twornika w kołowych obwodach magnetycznych 5 modułów zespołu łożyska stojana jest ze sobą połączonych, tworząc wspólne fazy generatora (połączenie tych samych faz ogólnie zarówno szeregowe, jak i równoległe, a także złożone ). Bieguny magnetyczne o tej samej nazwie („północ” i odpowiednio „południe”) pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 wirników pierścieniowych 10 w sąsiednich modułach zespołu łożyska stojana są rozmieszczone zgodnie ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych . W przedstawionym przykładzie wykonania końce faz (A1, B1, C1) uzwojenia twornika (uzwojenie 7) w pierścieniowym obwodzie magnetycznym 5 jednego modułu zespołu łożyska stojana są połączone z początkiem faz tego samego nazwa (A2, B2, C2) uzwojenia twornika (uzwojenie 8) w sąsiednim innym module łożyskowym zespołu stojana, tworzących w połączeniu szeregowym wspólne fazy uzwojenia twornika stojana.
Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych działa w następujący sposób.
Z napędu (na przykład z silnika spalinowego, głównie silnika wysokoprężnego, nie pokazanego na rysunku) przez koło pasowe 31, ruch obrotowy jest przenoszony na wał nośny 9 z wirnikami pierścieniowymi 10. Gdy wirniki pierścieniowe 10 (pierścieniowe osłony 17) z pierścieniowymi wkładkami magnetycznymi 11 (na przykład monolityczne pierścienie magnetyczne wykonane z proszkowego materiału magnetoanizotropowego) wytwarzają wirujące strumienie magnetyczne, które przenikają przez powietrzną szczelinę pierścieniową między pierścieniowymi wkładkami magnetycznymi 11 a pierścieniowymi rdzeniami magnetycznymi 5 (na przykład , monolityczne tarcze wykonane z kompozytu proszkowego magnetycznie miękkiego materiału) modułów zespołów łożyskowych stojana, jak również penetrujące występy biegunów promieniowych (nie pokazane na rysunku konwencjonalnie) pierścieniowych obwodów magnetycznych 5. Gdy pierścieniowe wirniki 10 obracają się, naprzemienne przejście „północnego” i „południowego” naprzemiennych biegunów magnetycznych pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 nad występami biegunów promieniowych pierścienia rdzenie magnetyczne 5 modułów zespołu nośnego stojana, powodujące pulsacje wirującego strumienia magnetycznego zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku w występach biegunów promieniowych wspomnianych pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5. W tym przypadku zmienne siły elektromotoryczne (SEM) są indukowane w uzwojenia twornika 7 i 8 stojana z wzajemnym przesunięciem fazowym w każdym z m-fazowych uzwojeń twornika 7 i 8 pod kątem równym 360/m stopni elektrycznych, a dla prezentowanych trójfazowych uzwojeń twornika 7 i 8 w ich fazy (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) sinusoidalna zmienna siła elektromotoryczna (EMF) z przesunięciem fazowym między sobą pod kątem 120 stopni i częstotliwością równą iloczynowi liczby par (p) biegunów magnetycznych w pierścieniowej wkładce magnetycznej 11 przez prędkość obrotową wirników pierścieniowych 10 (dla liczby par biegunów magnetycznych p = 8, zmienna siła elektromotoryczna jest indukowana głównie o podwyższonej częstotliwości, np. z częstotliwością 400 Hz) . Prąd przemienny (na przykład trójfazowy lub w ogólnym przypadku m-fazowy) płynący przez wspólne uzwojenie twornika stojana utworzonego przez wyżej wymienione połączenie tych samych faz (A1, B1, C1 i A2, B2, C2 ) uzwojeń twornika 7 i 8 w sąsiednich pierścieniowych obwodach magnetycznych 5, jest doprowadzony na wyjściowe złącza zasilania elektrycznego (nie pokazane na rysunku) do podłączenia odbiorników prądu przemiennego (np. do podłączenia silników elektrycznych, elektronarzędzi, pomp elektrycznych, urządzeń grzewczych, a także do podłączenia elektrycznego sprzętu spawalniczego itp.) ). W przedstawionym przykładzie wykonania generatora synchronicznego napięcie fazowe wyjściowe (Uph) we wspólnym uzwojeniu twornika stojana (utworzone przez odpowiednie wyżej wymienione połączenie tych samych faz uzwojeń twornika 7 i 8 w pierścieniowych obwodach magnetycznych 5) w początkowe położenie wyjściowe modułów zespołu nośnego stojana (bez przesunięć kątowych względem siebie) względem siebie tych modułów zespołu łożyska stojana i odpowiednio bez przesunięć kątowych względem siebie pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 z biegunem występów na obwodzie) jest równa sumie modulo poszczególnych napięć fazowych (Uph1 i Uph2) w uzwojeniach 7 i 8 pierścieniowych obwodów magnetycznych modułów zespołu wsporczego stojana (w ogólnym przypadku całkowita moc wyjściowa napięcie fazowe Uf generatora jest równe sumie geometrycznej wektorów napięcia w poszczególnych fazach o tej samej nazwie A1, B1, C1 i A2, B2, C2 uzwojeń twornika 7 i 8, patrz rys. 7 i 8 z wykresy napięcia). W przypadku konieczności zmiany (zmniejszenia) wartości wyjściowego napięcia fazowego Uf (i odpowiednio wyjściowego napięcia liniowego U l) prezentowanego generatora synchronicznego do zasilania określonych odbiorników energii elektrycznej o obniżonym napięciu (np. dla łuku elektrycznego spawanie prądem przemiennym w określonych trybach), kątowe odwracanie poszczególnych modułów jednostki nośnej odbywa się względem siebie pod określonym kątem (ustawionym lub skalibrowanym). W tym przypadku element blokujący 27 nakrętki 22 mechanizmu śrubowego napędu obrotu kątowego modułów zespołu łożyska stojana zostaje odblokowany i za pomocą uchwytu 32 śruba pociągowa 21 mechanizmu śrubowego jest wprawiana w ruch obrotowy , w wyniku czego nakrętka 22 jest przesunięta kątowo po łuku koła w szczelinie „g” belki nośnej 24 i odwróceniu pod zadanym kątem jednego z modułów zespołu łożyskowego stojana względem inny moduł tego zespołu łożyskowego stojana wokół osi O-O1 wału nośnego 9 (w przedstawionym przykładzie wykonania generatora synchronicznej cewki indukcyjnej moduł zespołu łożyskowego stojana jest obrócony, na którym zamocowana jest łapa nośna 23, natomiast drugi moduł zespołu łożyskowego stojana jest moduł zespołu łożyskowego stojana z prętem nośnym 24 posiadającym szczelinę „g” jest w położeniu stacjonarnym, to znaczy zamocowanym na jakiejś podstawie, nie konwencjonalnie pokazanej na pokazanym rysunku). Przy obrocie kątowym modułów zespołu łożyskowego stojana (tuleje pierścieniowe 12 ze szkłami 14) względem siebie wokół osi O-O1 wału nośnego 9, obrót kołowych obwodów magnetycznych 5 z występami biegunowymi wzdłuż obwodu względem siebie pod zadanym kątem odbywa się również obrót, w wyniku czego obrót odbywa się również pod zadanym kątem względem siebie wokół osi O-O1 wału nośnego 9 samych występów słupowych (nie pokazane na rysunku) z cewkami elektrycznymi 6 wielofazowych (w tym przypadku trójfazowych) uzwojeń 7 i 8 twornika stojana w kołowych obwodach magnetycznych. Gdy rzuty biegunowe kołowych obwodów magnetycznych 5 zostaną obrócone względem siebie o zadany kąt w zakresie 360/2p stopni, następuje proporcjonalny obrót wektorów napięć fazowych w uzwojeniu twornika modułu ruchomego zespołu łożyska stojana (w w tym przypadku następuje obrót wektorów napięcia fazowego Uph2 w uzwojeniu twornika 7 modułu jednostki nośnej (stojan, mający możliwość obrotu kątowego) pod dobrze określonym kątem w zakresie 0-180 stopni elektrycznych (patrz rys. 7 i 8), co prowadzi do zmiany wypadkowego wyjściowego napięcia fazowego Uph generatora synchronicznego w zależności od elektrycznego kąta obrotu wektorów napięć fazowych Uph2 w fazach A2, B2, C2 jednego uzwojenia 7 twornika stojana względem napięcia fazowego wektory Uf1 w fazach A1, B1, C1 innego uzwojenia twornika stojana 8 (zależność ta ma charakter obliczeniowy, obliczona przez rozwiązanie ukośnych trójkątów i jest określona następującym wyrażeniem:
Zakres regulacji wyjściowego napięcia fazowego Uph prezentowanego generatora synchronicznego dla przypadku, gdy Uph1 = Uph2 będzie wahał się od 2Uph1 do 0, oraz dla przypadku, gdy Uph2 Wykonanie jednostki nośnej stojana z grupy identycznych modułów ze wskazanym pierścieniowym obwodem magnetycznym 5 i pierścieniowym wirnikiem 10, zamontowanym na jednym wale nośnym 9 oraz montaż modułów jednostki nośnej stojana z możliwością ich obracania względem wzajemnie wokół osi współosiowej z wałem nośnym 9, zasilanie modułów zespołu łożyskowego stojana przez kinematycznie połączony napęd ich obrotu kątowego względem siebie oraz połączenie tych samych faz uzwojeń 7 i 8 twornika w modułach zespołu łożyskowego stojana z tworzeniem wspólnych faz mocy czynnej stojana, a także zapewnieniem możliwości regulacji napięcia wyjściowego prądu przemiennego, a także zapewnieniem możliwości wykorzystania go jako źródła prądu spawania przy przewodzeniu elektrycznym spawanie łukowe w różnych trybach (poprzez zapewnienie możliwości regulacji wartości) napięcia przesunięcia fazowego w tych samych fazach A1, B1, C1 i A2, B2, C2 oraz w ogólnym przypadku w fazach Ai, Bi, Ci uzwojeń twornika stojana proponowanego generatora synchronicznego). Proponowany generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych może być stosowany przy odpowiednim przełączaniu uzwojeń twornika stojana do zasilania w energię elektryczną szerokiej gamy odbiorników przemiennego wielofazowego prądu elektrycznego o różnych parametrach napięcia zasilania. Ponadto dodatkowe rozmieszczenie biegunów magnetycznych o tej samej nazwie („północ” i odpowiednio „południe”) pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 w sąsiednich wirnikach pierścieniowych 10 są również zgodne ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych jako połączenie końców faz A1, B1, C1 uzwojenia twornika 7 w pierścieniowym obwodzie magnetycznym 5 jednego modułu zespołu łożyska stojana z początkiem tych samych faz A2, B2, C2 uzwojenia twornika 8 w sąsiednim module łożyska stojana (połączenie szeregowe tych samych faz uzwojenia twornika stojana między sobą) umożliwiają płynną i efektywną regulację napięcia wyjściowego generatora synchronicznego od wartości maksymalnej (2U f1 , aw ogólnym przypadku dla liczby n sekcji zespołu łożyskowego stojana nU f1) do 0, które mogą być również wykorzystywane do dostarczania energii elektrycznej do specjalnych maszyn i instalacji elektrycznych. 1. Generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożyskowy stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z wielofazowym uzwojeniem twornika stojana , osadzony na wale nośnym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana wirnik pierścieniowy z pierścieniową wkładką magnetyczną osadzony na wewnętrznej ścianie bocznej z biegunami magnetycznymi par p naprzemiennych w kierunku obwodowym, osłona występy biegunowe z cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika wspomnianego pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana, charakteryzujące się tym, że zespół łożyskowy stojana składa się z grupy identycznych modułów ze wskazanym pierścieniowym obwodem magnetycznym i pierścieniowym wirnikiem osadzonym na tym samym wale nośnym, natomiast montowane są moduły zespołu łożyskowego stojana z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi i współosiowe z wałem nośnym i wyposażone w kinematycznie połączony napęd do ich obrotu kątowego względem siebie, a te same fazy uzwojeń twornika w modułach zespołu łożyska stojana są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy twornika stojana meandrowy. 2. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrz. 1, znamienny tym, że bieguny magnetyczne o tej samej nazwie, co pierścieniowe wkładki magnetyczne wirników pierścieniowych w sąsiednich modułach zespołu łożyska stojana, są rozmieszczone zgodnie ze sobą w te same płaszczyzny promieniowe i końce faz uzwojenia twornika w jednym module zespołów łożyskowych stojanów są połączone z początkiem tych samych faz uzwojenia twornika w innym, sąsiednim module zespołu łożyskowego stojana, tworzącym się w związku z wzajemnie wspólne fazy uzwojenia twornika stojana. 3. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że każdy z modułów jednostki nośnej stojana zawiera pierścieniową tuleję z zewnętrznym kołnierzem oporowym i szybę z centralnym otworem na końcu oraz pierścieniową wirnik w każdym z modułów jednostki nośnej stojana zawiera pierścieniową osłonę z wewnętrznym kołnierzem oporowym, w którym zamontowana jest wspomniana odpowiednia pierścieniowa wkładka magnetyczna, podczas gdy wspomniane pierścieniowe tuleje modułów jednostki nośnej stojana są dopasowane do ich wewnętrznych cylindryczna ścianka boczna z jednym ze wspomnianych łożysk podporowych, z których pozostałe są sprzężone ze ściankami środkowych otworów na końcach wspomnianych szkieł, pierścieniowe osłony wirnika pierścieniowego są sztywno połączone z wałem podporowym za pomocą mocowania zespołów, a pierścieniowy obwód magnetyczny w odpowiednim module zespołu łożyskowego stojana jest zamontowany na określonej pierścieniowej tulei sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym do bocznej cylindrycznej ściany stosu ana i tworząc wraz z nim pierścieniową wnękę, w której znajduje się określony odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny z cewkami elektrycznymi odpowiedniego uzwojenia twornika stojana. 4. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesami trwałymi według dowolnego z zastrzeżeń od 1 do 3, znamienny tym, że każdy z zespołów mocujących łączących pierścieniową osłonę wirnika pierścieniowego z wałem nośnym zawiera piastę zamontowaną na wale nośnym za pomocą kołnierza sztywno przymocowany do wewnętrznego kołnierza oporowego odpowiedniej osłony pierścieniowej. 5. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesami trwałymi według zastrzeżenia 4, znamienny tym, że napęd do kątowego obrotu modułów jednostki nośnej stojana względem siebie jest zamontowany za pomocą jednostki nośnej na modułach jednostki nośnej stojana . 6. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesami trwałymi według zastrz. 5, znamienny tym, że napęd odwracania kątowego modułów jednostki nośnej stojana względem siebie jest wykonany w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową i nakrętką , a jednostka nośna do napędu odwracania kątowego modułów jednostki nośnej stojana zawiera zamocowane na jednej ze wspomnianych szyb łapę nośną, a na drugiej szybie pręt nośny, podczas gdy śruba pociągowa jest połączona obrotowo za pomocą dwóch -stopniowy zawias na jednym końcu za pomocą osi równoległej do osi wspomnianego wału nośnego, z określonym prętem nośnym wykonanym ze szczeliną prowadzącą umieszczoną wzdłuż łuku obwodu, a nakrętka mechanizmu śrubowego jest połączona obrotowo w jeden koniec ze wspomnianym występem jest wykonany z drugiego końca z trzpieniem przechodzącym przez szczelinę prowadzącą w pręcie nośnym i jest wyposażony w element blokujący. Alternator synchroniczny trójfazowy bez sklejania magnetycznego z wzbudzeniem z magnesów neodymowych trwałych, 12 par biegunów. Dawno temu, w czasach sowieckich, w czasopiśmie „Modelist Konstruktor” ukazał się artykuł na temat budowy turbiny wiatrowej typu rotacyjnego. Od tego czasu miałem ochotę zbudować coś podobnego w moim letnim domku, ale nigdy nie doszło do prawdziwego działania. Wszystko zmieniło się wraz z pojawieniem się magnesów neodymowych. Zebrałem mnóstwo informacji w Internecie i tak się stało. Dla uproszczenia obwód generatora trójfazowego jest rozmieszczony na płaszczyźnie. Na ryc. 2 pokazuje układ cewek, gdy ich liczba jest dwukrotnie większa, chociaż w tym przypadku również zwiększa się szczelina między biegunami. Cewki zachodzą na 1/3 szerokości magnesu. Jeśli szerokość cewek zostanie zmniejszona o 1/6, zmieszczą się one w jednym rzędzie i odstęp między biegunami się nie zmieni. Maksymalna szczelina między biegunami jest równa wysokości jednego magnesu.PRAWO
Urządzenie generatora: Dwa krążki ze stali miękkiej z przyklejonymi magnesami są sztywno połączone ze sobą za pomocą tulei dystansowej. W szczelinie między dyskami zamocowane są płaskie cewki bez rdzeni. EMF indukcji powstające w połówkach cewki jest przeciwne w kierunku i jest sumowane w całkowitej EMF cewki. Pole elektromagnetyczne indukcji powstające w przewodniku poruszającym się w stałym jednorodnym polu magnetycznym jest określone wzorem E = B V L gdzie: b-Indukcja magnetyczna V-prędkość ruchu L jest aktywną długością przewodu. V = πDN / 60 gdzie: D-średnica n-prędkość obrotowa. Indukcja magnetyczna w szczelinie między dwoma biegunami jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Generator montowany jest na dolnym wsporniku turbiny wiatrowej.
