Generatoare sincrone cu magnet permanent. Generator electric sincron cu fața de capăt cu excitație cu magnet permanent Generatoare excitate magnetic

În mașinile sincrone de acest tip, se formează un câmp de excitație în mod constant direcționat magneți permanenți. Mașini sincrone cu magneți permanenți nu au nevoie de excitator și, datorită absenței pierderilor de excitație și în contactul de alunecare, au o eficiență ridicată, fiabilitatea lor este semnificativ mai mare decât cea a mașinilor sincrone convenționale, la care înfășurarea de excitație rotativă și dispozitivul cu perie sunt adesea deteriorate; în plus, practic nu necesită întreținere pe toată durata de viață.
Magneții permanenți pot înlocui înfășurarea câmpului atât în mașinile sincrone multifazate convenționale, cât și în toate modelele speciale descrise mai sus (mașini sincrone monofazate, mașini sincrone cu poli de cioc și mașini cu inductor).
Mașinile sincrone cu magnet permanenți diferă de omologii lor electrici. excitație magnetică proiectarea sistemelor magnetice inductoare. Un analog al rotorului unei mașini sincrone convenționale cu poli implicit este un magnet cilindric în formă de inel magnetizat în direcția radială (Fig. 6).

Sisteme magnetice inductoare cu magneți cilindrici și în formă de stea;
a - un magnet în formă de stea fără pantofi poli; b - magnet cilindric cu patru poli

Orez. 2. Rotor cu poli gheare, excitat de un magnet permanent:
1 - magnet permanent inel; 2 - disc cu un sistem de poli sudici; 3 - disc cu sistemul Polului Nord

Rotorul cu poli saliente al unei mașini convenționale cu excitație electromagnetică este analog cu rotorul cu un magnet în formă de stea conform Fig. 1, a, în care magnetul 1 este atașat la arborele 3 prin turnare dintr-un aliaj de aluminiu 2.

Într-un rotor cu poli în formă de gheare (Fig. 2), un magnet inel, magnetizat în direcția axială, înlocuiește înfășurarea câmpului inel. Într-o mașină inductoră cu poli diferiți conform Fig. excitația electromagnetică poate fi înlocuită cu excitația magnetică, așa cum se arată în fig. 3 (în loc de trei dinți mici în fiecare dintre zonele I-IV, există câte un dinte în fiecare dintre zone). Un analog corespunzător cu excitație magnetică este, de asemenea, disponibil pentru o mașină cu același nume. Magnetul permanent poate fi apoi sub forma unui inel magnetizat axial, care este introdus între cadru și scutul de capăt.

Orez. 3. Generator cu poli opus inductor cu excitație magnetoelectrică:
ОЯ - înfășurarea armăturii; PM - magnet permanent
Pentru a descrie procesele electromagnetice în mașinile sincrone cu magneți permanenți, teoria mașinilor sincrone cu excitație electromagnetică este destul de potrivită, ale căror baze sunt expuse în capitolele anterioare ale secțiunii. Cu toate acestea, pentru a utiliza această teorie și a o aplica pentru a calcula caracteristicile unei mașini sincrone cu magneți permanenți într-un mod generator sau motor, este necesar să se determine mai întâi EMF EMF inactiv sau coeficientul de excitație r = Ef / U, din curba de demagnetizare a unui magnet permanent și calculați rezistența inductivă Xad și X, ținând cont de influența rezistenței magnetice a magnetului, care poate fi atât de semnificativă încât Xa (1< Xaq.
Mașinile cu magnet permanenți au fost inventate încă de la începuturile electromecanicii. Cu toate acestea, acestea au fost utilizate pe scară largă în ultimele decenii în legătură cu dezvoltarea de noi materiale pentru magneți permanenți cu energie magnetică specifică ridicată (de exemplu, precum magnico sau aliaje pe bază de samariu și cobalt). Mașinile sincrone cu astfel de magneți pot concura mașini sincrone având excitaţie electromagnetică.

Puterea generatoarelor sincrone de mare viteză cu magneți permanenți pentru alimentarea rețelei de bord a aeronavelor ajunge la zeci de kilowați. Generatoarele și motoarele cu magneti permanenți de putere redusă sunt utilizate în avioane, mașini, tractoare, unde fiabilitatea lor ridicată este de o importanță capitală. Ca motoare putere redusă sunt utilizate pe scară largă în multe alte domenii ale tehnologiei. În comparație cu motoarele cu reacție, acestea au o stabilitate la turație mai mare, o performanță energetică mai bună, inferioare lor ca cost și proprietăți de pornire.
Conform metodelor de pornire, motoarele sincrone de putere mică cu magneți permanenți se împart în motoare cu pornire automată și motoare cu pornire asincronă.
Motoarele cu magneți permanenți de putere redusă cu pornire automată sunt folosite pentru a acționa mecanisme de ceas și diferite relee, diverse dispozitive software etc. Puterea nominală a acestor motoare nu depășește câțiva wați (de obicei fracțiuni de watt). Pentru a facilita pornirea, motoarele sunt multipolare (p> 8) și sunt alimentate de la o rețea de frecvență electrică monofazată.
În țara noastră, astfel de motoare sunt produse în seria DSM, în care un design în formă de cioc al circuitului magnetic al statorului și o înfășurare a armăturii monofazate sunt utilizate pentru a crea un câmp multipolar.
Pornirea acestor motoare se realizează datorită cuplului sincron din interacțiunea câmpului pulsatoriu cu magneții permanenți ai rotorului. Pentru ca startul să aibă loc cu succes și în direcția corectă, se folosesc dispozitive mecanice speciale care permit rotorului să se rotească într-un singur sens și să-l deconecteze de la arbore în timpul sincronizării.
Motoarele sincrone de putere redusă cu magneți permanenți cu pornire asincronă sunt produse cu o dispoziție radială a unui magnet permanent și o înfășurare de pornire scurtcircuitată și cu o dispunere axială a unui magnet permanent și o înfășurare de pornire în scurtcircuit. În ceea ce privește structura statorului, aceste motoare nu sunt diferite de mașinile cu excitație electromagnetică. Înfășurarea statorului în ambele cazuri este bifazată sau trifazată. Ele diferă doar în designul rotorului.
Într-un motor cu un aranjament radial de magnet și o înfășurare în scurtcircuit, acesta din urmă este plasat în șanțurile pieselor polare laminate ale magneților permanenți.Pentru a obține fluxuri de scurgere acceptabile, există spații nemagnetice între vârfurile polilor adiacenți. Uneori, pentru a crește rezistența mecanică a rotorului, urechile sunt combinate cu punți saturabile într-un întreg miez inel.
Într-un motor cu un aranjament axial de magnet și o înfășurare în scurtcircuit, o parte a lungimii active este ocupată de un magnet permanent, iar pe cealaltă parte lângă magnet este agitat un circuit magnetic laminat cu o înfășurare în scurtcircuit, iar atât magnetul permanent cât și circuitul magnetic laminat sunt fixate pe un arbore comun. Deoarece motoarele cu magnet permanenți rămân sub tensiune în timpul pornirii, pornesc mai puțin favorabil decât motoarele convenționale. motoare sincrone a cărui excitare este oprită. Acest lucru se explică prin faptul că în timpul pornirii, alături de un cuplu asincron pozitiv din interacțiunea câmpului rotativ cu curenții induși în înfășurarea în scurtcircuit, un moment asincron negativ din interacțiunea magneților permanenți cu curenții induși de câmpul magneților permanenți din înfășurarea statorului acționează asupra rotorului.

Generatoare sincrone

cu excitație cu magnet permanent

(dezvoltat în 2012)

Generatorul propus, conform principiului de funcționare, este un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți. Magneți de compoziție NeFeB, creând un câmp magnetic cu o inducție de 1,35 T, situat în jurul circumferinței rotorului cu poli alternanți.

În înfășurările generatorului, e este excitat. d.s., a căror amplitudine și frecvență sunt determinate de viteza de rotație a rotorului generatorului.

Designul generatorului nu conține un colector cu contacte deschise. De asemenea, generatorul nu are înfășurări de câmp care consumă curent suplimentar.

Avantajele generatorului designului propus:

1. Are toate caracteristicile pozitive ale generatoarelor sincrone cu excitație cu magnet permanent:

1) lipsa periilor colectoare,

2) lipsa curentului de excitație.

2. Majoritatea generatoarelor similare produse în prezent cu aceeași putere au parametrii dimensionali ai masei de 1,5 - 3 ori mai mulți.

3. Viteza nominală de rotație a arborelui generatorului - 1600 despre./min... Corespunde vitezei de rotație a motoarelor diesel de viteză mică. Prin urmare, atunci când se transferă centrale electrice individuale de la motoarele pe benzină la motoarele diesel folosind generatorul nostru, consumatorul va primi economii semnificative de combustibil și, ca urmare, costul unui kilowatt-oră va scădea.

4. Generatorul are un cuplu de pornire mic (mai puțin de 2 N × m), adică pentru pornire, o putere de propulsie de numai 200 W, iar pornirea generatorului este posibilă de la motorina în sine la pornire, chiar și fără ambreiaj. Motoarele similare de pe piață au o perioadă de accelerare pentru a crea o rezervă de putere la pornirea generatorului, încă de la pornire Motor pe gaz funcționează în regim de deficit de putere.

5. Cu un nivel de fiabilitate de 90%, resursa generatorului este de 92 mii de ore (10,5 ani de funcționare non-stop). Ciclul de funcționare al motorului de antrenare între revizii majore, declarat de producători (precum și analogii de piață ai generatorului), este de 25-40 de mii de ore. Adică, generatorul nostru în ceea ce privește fiabilitatea timpului de funcționare depășește de 2-3 ori fiabilitatea motoarelor și generatoarelor în serie.

6. Ușurință de fabricație și asamblare a generatorului - zona de asamblare poate fi un atelier de lăcătuș cu producție la bucată și la scară mică.

7. Adaptare simplă a generatorului la tensiunea de ieșire AC:

1) 36 V, frecventa 50 - 400 Hz

2) 115 V, frecventa 50 - 400 Hz(centrale de aerodrom);

3) 220 V, frecventa 50 - 400 Hz;

4) 380 V, frecventa 50 - 400 Hz.

Designul de bază al generatorului permite ca produsul fabricat să fie reglat la diferite frecvențe și tensiuni diferite fără a modifica designul.

8. Siguranță ridicată la incendiu. Generatorul propus nu poate deveni o sursă de incendiu chiar și cu un scurtcircuit în circuitul de sarcină sau în înfășurări, care este încorporat în proiectarea sistemului. Acest lucru este foarte important atunci când utilizați un generator pentru o centrală electrică de bord într-un spațiu închis al unei ambarcațiuni, aeronave, precum și în construcția de locuințe private din lemn etc.

9. Nivel scăzut zgomot.

10. Mentenabilitate ridicată.

Parametrii generatorului cu o putere de 0,5 kw

Parametrii generatorului cu o putere de 2,5 kw

REZULTATE:

Generatorul propus poate fi fabricat pentru a fi utilizat în grupuri electrogene cu o turație a arborelui de 1500-1600 rpm. - în centralele electrice cu motorină, benzină și generatoare de abur pentru uz individual sau în sisteme energetice locale. Împreună cu un multiplicator, un convertor de energie electromecanic poate fi folosit și pentru a genera energie electrică în sisteme generatoare de viteză mică, cum ar fi centrale eoliene, centrale cu valurile etc. de orice capacitate. Adică, domeniul de aplicare al convertorului electro-mecanic face ca complexul propus (generator-multiplicator) să fie universal. Greutatea și dimensiunea și alți parametri electrici și tehnici menționați în text oferă designului propus avantaje competitive clare pe piață în comparație cu analogii.

Principiile de fabricație care stau la baza designului, au o capacitate de fabricație ridicată, practic nu necesită un parc de mașini-unelte de precizie și sunt concentrate pe producția de serie în masă. Ca rezultat, designul va avea un cost de producție în serie scăzut.

Generator- un dispozitiv care convertește un tip de energie în altul.
În acest caz, luăm în considerare conversia energiei mecanice de rotație în energie electrică.

Există două tipuri de astfel de generatoare. Sincron și asincron.

Generator sincron. Principiul de funcționare

Semn generator sincron este o legătură rigidă între frecvență f EMF variabilă indusă în înfășurarea statorului și viteza rotorului n, numită viteza sincronă:

n = f/ p

Unde p- numărul de perechi de poli ai înfășurărilor statorului și rotorului.
De obicei, viteza de rotație este exprimată în rpm, iar frecvența EMF în Herți (1 / sec), apoi pentru numărul de rotații pe minut formula va lua forma:

n = 60f/ p

În fig. 1.1 prezentat diagrama functionala generator sincron. Pe statorul 1 se află o înfășurare trifazată, care nu diferă fundamental de o înfășurare similară a unei mașini cu inducție. Un electromagnet cu înfășurare de excitație 2 este situat pe rotor, care primește putere curent continuu, de regulă, prin contacte de alunecare, realizate prin intermediul a două inele colectoare situate pe rotor și două perii staționare.
În unele cazuri, în locul electromagneților, magneții permanenți pot fi utilizați în proiectarea rotorului unui generator sincron, atunci nevoia de contacte pe arbore dispare, dar posibilitățile de stabilizare a tensiunilor de ieșire sunt semnificativ limitate.

Motorul de antrenare (PD), care este utilizat ca turbină, motor cu ardere internă sau altă sursă de energie mecanică, rotorul generatorului este pus în rotație la o viteză sincronă. În acest caz, câmpul magnetic al electromagnetului rotorului se rotește, de asemenea, cu o viteză sincronă și induce EMF variabilă în înfășurarea statorului trifazat. E A, E Grup E C, care, fiind aceleași ca valoare și defazate unul față de celălalt cu 1/3 din perioadă (120 °), formează un sistem CEM trifazat simetric.

Odată cu conectarea sarcinii la bornele înfășurării statorului C1, C2 și C3, apar curenți în fazele înfășurării statorului eu A, eu B, eu C, care creează un câmp magnetic rotativ. Frecvența de rotație a acestui câmp este egală cu frecvența de rotație a rotorului generatorului. Astfel, într-un generator sincron, câmpul magnetic al statorului și rotorul se rotesc sincron. Valoarea instantanee a EMF a înfășurării statorului în generatorul sincron considerat

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Aici: B- inducţia magnetică în întrefierul dintre miezul statorului şi polii rotorului, T;
l Este lungimea activă a unei laturi cu fante a înfășurării statorului, adică lungimea miezului statorului, m;
w- numărul de ture;
v = πDn- viteza liniară a polilor rotorului în raport cu statorul, m/s;
D- diametrul interior al miezului statorului, m

Formula EMF arată că la o viteză constantă a rotorului n forma graficului EMF variabilă a înfășurării armăturii (statorului) este determinată exclusiv de legea de distribuție a inducției magnetice Bîn golul dintre statorul şi polii rotorului. Dacă graficul densității fluxului magnetic în decalaj este o sinusoidă B = B max sinα, atunci EMF al generatorului va fi de asemenea sinusoidală. Mașinile sincrone se străduiesc întotdeauna să obțină o distribuție a inducției în gol cât mai aproape de sinusoidală.

Deci, dacă golul de aer δ constantă (Fig. 1.2), apoi inducția magnetică Bîn întrefier este distribuit conform legii trapezoidale (graficul 1). Dacă marginile polilor rotorului sunt „teșite” astfel încât spațiul de la marginile pieselor polare este egal cu δ max (așa cum se arată în Fig. 1.2), atunci graficul distribuției inducției magnetice în spațiu se va apropia de o sinusoidă (graficul 2) și, în consecință, graficul EMF indus în înfășurarea generatorului se va apropia de o sinusoidă. Frecvența EMF generator sincron f(Hz) proporțional cu viteza rotorului sincron n(tur/s)

Unde p Este numărul de perechi de poli.
Generatorul luat în considerare (vezi Fig. 1.1) are doi poli, adică. p = 1.
Pentru a obține un EMF de frecvență industrială (50 Hz) într-un astfel de generator, rotorul trebuie rotit cu o frecvență n= 50 r/s ( n= 3000 rpm).

Metode de excitare pentru generatoare sincrone

Cea mai obișnuită modalitate de a crea fluxul magnetic principal al generatoarelor sincrone este excitația electromagnetică, care constă în faptul că o înfășurare de excitație este plasată la polii rotorului, atunci când un curent continuu trece prin acesta, ia naștere un MDF, care creează un câmp magnetic. în generator. Până de curând, generatoarele speciale de curent continuu cu excitație independentă, numite excitatoare, erau utilizate în principal pentru alimentarea înfășurării de excitație. V(Fig. 1.3, a). înfășurare de excitație ( OV) primește putere de la un alt generator (excitație paralelă), numit excitator ( PV). Rotorul generatorului sincron, excitatorul și excitatorul sunt situate pe un arbore comun și se rotesc simultan. În acest caz, curentul intră în înfășurarea de excitație a generatorului sincron prin inele colectoare și perii. Pentru reglarea curentului de excitație se folosesc reostate de reglare, incluse în circuitul de excitație al excitatorului r 1 și excitator r 2. În generatoarele sincrone de putere medie și mare, procesul de control al curentului de excitație este automatizat.

La generatoarele sincrone s-a folosit și un sistem de excitație electromagnetică fără contact, în care generatorul sincron nu are inele colectoare pe rotor. În acest caz, un alternator sincron inversat este folosit ca excitator. V(Fig. 1.3, b). Înfășurare trifazată 2 excitatorul, în care este indusă EMF variabilă, este situat pe rotor și se rotește împreună cu înfășurarea de excitație a generatorului sincron și conexiunea electrică a acestora se realizează printr-un redresor rotativ 3 direct, fără inele colectoare și perii. Alimentare cu curent continuu a înfășurării câmpului 1 agentul patogen B este efectuat din agentul patogen PV- generator de curent continuu. Absența contactelor glisante în circuitul de excitare al unui generator sincron face posibilă creșterea fiabilității sale de funcționare și creșterea eficienței.

În generatoarele sincrone, inclusiv hidrogeneratoarele, principiul autoexcitației a devenit larg răspândit (Fig. 1.4, a), atunci când energia curentului alternativ necesară pentru excitare este preluată din înfășurarea statorului unui generator sincron și printr-un transformator descendente și un convertor semiconductor redresor PP convertită în energie DC. Principiul autoexcitației se bazează pe faptul că excitația inițială a generatorului are loc datorită magnetismului rezidual al mașinii.

În fig. 1.4, b este o diagramă structurală sistem automat autoexcitarea unui generator sincron ( SG) cu un transformator redresor ( VT) și convertor tiristor ( TP), prin care electricitatea AC din circuitul statorului SG după conversia în curent continuu, acesta este alimentat înfășurării de câmp. Convertorul tiristor este controlat de un regulator automat de excitație ARV, a cărui intrare primește semnale de tensiune la intrare SG(prin transformator de tensiune TN) și curentul de sarcină SG(de la transformatorul de curent TT). Circuitul conține un bloc de protecție ( BZ), care asigură protecția înfășurării de excitație ( OV) împotriva supratensiunii și supracurentului.

Puterea de excitație este de obicei între 0,2 și 5% din puterea netă (valoarea mai mică se aplică generatoarelor de mare putere).
La generatoarele de putere redusă își găsește aplicare principiul excitației prin magneti permanenți amplasați pe rotorul mașinii. Această metodă de excitare face posibilă eliminarea generatorului de înfășurarea de excitație. Ca rezultat, designul generatorului este mult simplificat, devine mai economic și mai fiabil. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat al materialelor pentru fabricarea magneților permanenți cu o cantitate mare de energie magnetică și a complexității procesării acestora, utilizarea excitației cu magnet permanenți este limitată la mașini cu o capacitate de cel mult câțiva kilowați.

Generatoare sincrone formează coloana vertebrală a industriei energiei electrice, deoarece aproape toată electricitatea din lume este generată prin intermediul turbogeneratoarelor sau hidrogeneratoarelor sincrone.
De asemenea, generatoarele sincrone sunt utilizate pe scară largă ca parte a instalațiilor electrice staționare și mobile sau a stațiilor complete cu motoare diesel și pe benzină.

Generator asincron. Diferențele față de sincron

Generatoarele asincrone sunt fundamental diferite de generatoarele sincrone în absența unei relații rigide între viteza rotorului și EMF generat. Diferența dintre aceste frecvențe este caracterizată de coeficient s- alunecare.

s = (n - n r) / n

Aici:
n- frecvența de rotație a câmpului magnetic (frecvența EMF).
n r- viteza rotorului.

Pentru mai multe detalii despre calculul alunecării și frecvenței, consultați articolul: generatoare asincrone. Frecvență.

În modul normal, câmpul electromagnetic al unui generator de inducție sub sarcină exercită un cuplu de frânare asupra rotației rotorului, prin urmare, frecvența modificării câmpului magnetic este mai mică, astfel încât alunecarea va fi negativă. Generatoarele care funcționează în domeniul alunecării pozitive includ tahogeneratoare și convertoare de frecvență asincrone.

Generatoarele asincrone, in functie de conditiile specifice de utilizare, sunt realizate cu rotor cu cusca de veverita, faza sau tubular. Sursele pentru formarea energiei necesare de excitație a rotorului pot fi condensatoare statice sau convertoare de supape cu comutare artificială a supapelor.

Generatoarele asincrone pot fi clasificate în funcție de metoda de excitare, natura frecvenței de ieșire (variabilă, constantă), metoda de stabilizare a tensiunii, zonele de alunecare de funcționare, proiectarea și numărul de faze.
Ultimele două trăsături caracterizează caracteristici de proiectare generatoare.
Natura frecvenței de ieșire și a metodelor de stabilizare a tensiunii sunt determinate în mare măsură de modul în care este generat fluxul magnetic.
Clasificarea după metoda de excitație este cea principală.

Puteți lua în considerare generatoarele cu autoexcitare și cu excitare independentă.

Autoexcitarea în generatoarele asincrone poate fi organizată:
a) cu ajutorul condensatoarelor incluse în circuitul stator sau rotor sau simultan în circuitele primar și secundar;
b) prin intermediul convertoarelor de supape cu comutaţie naturală şi artificială a supapelor.

Excitarea independentă poate fi efectuată de la o sursă externă de tensiune alternativă.

Prin natura frecvenței, generatoarele auto-excitate sunt împărțite în două grupuri. Prima dintre ele include surse de frecvență practic constantă (sau constantă), până la a doua frecvență variabilă (reglabilă). Acestea din urmă sunt folosite pentru a alimenta motoare asincrone cu o schimbare lină a vitezei.

Se plănuiește să se ia în considerare mai detaliat principiul funcționării și caracteristicile de proiectare ale generatoarelor asincrone în publicații separate.

Generatoarele asincrone nu necesită unități complexe în proiectare pentru organizarea excitației DC sau utilizarea materialelor scumpe cu o cantitate mare de energie magnetică, prin urmare sunt utilizate pe scară largă de utilizatorii instalațiilor electrice mobile datorită simplității și ușurinței lor de întreținere. Sunt utilizate pentru alimentarea dispozitivelor care nu necesită o referință rigidă la frecvența curentă.
Avantajul tehnic al generatoarelor asincrone este rezistența acestora la suprasarcini și scurtcircuite.
Câteva informații despre seturile electrogene mobile pot fi găsite pe pagina:
Generatoare diesel.
Generator asincron. Specificații .
Generator asincron. Stabilizare.

Comentariile și sugestiile sunt binevenite și binevenite!

Invenţia se referă la domeniul ingineriei electrice şi al ingineriei electrice, în special la generatoare sincrone cu excitaţie de la magneţi permanenţi. Rezultatul tehnic este extinderea parametrilor de funcționare ai generatorului sincron prin oferirea posibilității de reglare atât a puterii sale active, cât și a tensiunii de ieșire a curentului alternativ, precum și a posibilității utilizării acestuia ca sursă de curent de sudare la transport. scoateți sudarea cu arc electric în diferite moduri. Un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți conține o unitate portantă a statorului cu rulmenți de susținere (1, 2, 3, 4), pe care este montat un grup de circuite magnetice inelare (5) cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipate cu bobine electrice. (6) cu înfășurări de armătură multifazice (7) și (8) ale statorului, montate pe arborele suport (9) cu posibilitate de rotație în lagărele suport (1, 2, 3, 4) în jurul unității lagăre a statorului a grup de rotoare inelare (10) cu rotoare inelare montate pe pereții laterali interiori căptușeli magnetice (11) cu poli magnetici alternanți în direcția circumferențială ai p-perechilor, acoperind proeminențele polilor cu bobine electrice (6) ale înfășurărilor (7) de armătură. , 8) a circuitului magnetic inelar al statorului. Suportul statorului este realizat dintr-un grup de module identice. Modulele unității de lagăr stator sunt instalate cu posibilitatea de rotație unul față de celălalt în jurul axei, cu un pin cu un arbore suport (9) și sunt echipate cu un antrenament conectat cinematic pentru rotația lor unghiulară față de fiecare. altele, și faze similare ale înfășurărilor de ancorare ale modulelor menționate sunt interconectate, formând faze comune ale înfășurării armăturii statorului. 5 p.p. f-ly, 3 dwg.

Desene pentru brevetul RF 2273942

Invenția se referă la domeniul electrotehnicii, în special la generatoare sincrone cu excitație de la magneți permanenți și poate fi utilizată în surse de energie autonome pe mașini, bărci, precum și în surse de alimentare autonome pentru consumatori cu curent alternativ atât din standardele industriale. frecventa si frecventa crescuta si in centralele autonome ca sursa de curent de sudare pentru sudarea cu arc electric in teren.

Un generator sincron cunoscut cu excitație de la magneți permanenți, care conține un ansamblu lagăr stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice cu o înfășurare de ancorare a statorului plasată pe acestea și montat de asemenea pe arborele suport cu posibilitate de rotație în rotorul lagărelor de susținere menționate cu magneți de excitație permanenți (vezi, de exemplu, A.I. Voldek, " Mașini electrice", ed. Energiya, filiala Leningrad, 1974, p. 794).

Dezavantajele generatorului sincron cunoscut sunt consumul semnificativ de metal și dimensiuni mari datorită consumului semnificativ de metal și dimensiunilor unui rotor cilindric masiv realizat cu magneți de excitație permanenți din aliaje magnetice dure (cum ar fi Alni, Alnico, Magnico etc.).

Se mai cunoaște un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține un ansamblu lagăr stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice amplasate pe acestea cu o înfășurare de ancorare a stator, un rotor inelar montat cu posibilitatea de rotație în jurul circuitului magnetic inelar al statorului cu o căptușeală magnetică inelară montată pe peretele lateral interior cu poli magnetici alternați pe direcția circumferențială, acoperind proeminențele polilor cu bobine electrice ale înfășurării armăturii al circuitului magnetic stator inelar menţionat (a se vedea, de exemplu, brevetul RF nr. 2141716, clasa N 02 K 21/12 conform cererii nr. 4831043/09 din 02.03.1988).

Dezavantajul generatorului sincron cunoscut cu excitație de la magneți permanenți este parametrii de funcționare îngusti din cauza incapacității de a regla puterea activă a generatorului sincron, deoarece în proiectarea acestui generator inductor sincron nu există posibilitatea de a schimba prompt valoarea fluxul magnetic total creat de magneții permanenți individuali ai căptușelii magnetice inelare menționate.

Cel mai apropiat analog (prototip) este un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține o unitate portantă a statorului cu rulmenți de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice plasate pe ele cu un multifazic. înfășurare a armăturii statorului, montată pe arborele suport cu posibilitate de rotație în lagărele de sprijin menționați în jurul circuitului magnetic inelar al statorului, un rotor inelar cu o inserție magnetică inelară montat pe peretele lateral interior cu poli magnetici de perechi p alternanți în direcția circumferențială, acoperind proeminențele polilor cu bobine electrice ale înfășurării de armătură a circuitului magnetic inelar menționat al statorului (vezi brevetul RF nr. 2069441, clasa N 02 K 21/22 prin cererea nr. 4894702/07 din 01.06. 1990).

Dezavantajul generatorului sincron cunoscut cu excitație de la magneți permanenți este, de asemenea, parametrii operaționali îngusti din cauza atât lipsei capacității de a controla puterea activă a generatorului inductor sincron, cât și lipsei capacității de a controla valoarea AC de ieșire. tensiune, ceea ce face dificilă utilizarea acestuia ca sursă de curent de sudare în sudarea cu arc electric (în proiectarea generatorului sincron cunoscut nu există posibilitatea de a modifica rapid valoarea fluxului magnetic total al magneților permanenți individuali, care formează un inserție magnetică inelară între ele).

Scopul prezentei invenții este extinderea parametrilor de funcționare ai generatorului sincron prin asigurarea posibilității de reglare atât a puterii sale active, cât și a capacității de reglare a tensiunii AC, precum și a posibilității de a-l utiliza ca sursă de curent de sudare atunci când efectuarea sudării cu arc electric în diverse moduri.

Acest obiectiv este atins prin faptul că un generator sincron cu excitație cu magnet permanent, care conține o unitate portantă a statorului cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice amplasate pe acestea cu un multifazic. înfășurare a armăturii statorului, montată pe un arbore suport cu posibilitatea de rotație în lagărele de sprijin menționați în jurul circuitului magnetic inelar al statorului un rotor inelar cu o inserție magnetică inelară montat pe peretele lateral interior cu poli magnetici de perechi p alternați în direcția circumferențială, care acoperă proeminențele polilor cu bobine electrice ale înfășurării armăturii circuitului magnetic inelar al statorului, în ea o unitate portantă, statorul este alcătuit dintr-un grup de module identice cu circuitul magnetic inelar indicat și rotorul inelar. , montate pe un arbore suport cu posibilitatea de a le întoarce unul față de celălalt în jurul unei axe coaxiale cu arborele suport și Abzhenes sunt conectați cinematic cu ele prin antrenarea rotației lor unghiulare unul față de celălalt, iar fazele cu același nume ale înfășurărilor armăturii din modulele ansamblului rulmentului statorului sunt interconectate, formând fazele comune ale înfășurării armăturii statorului.

O diferență suplimentară a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți este că polii magnetici cu același nume ai căptușelilor magnetice inelare ale rotoarelor inelare din modulele adiacente ale unității de rulment statorului sunt amplasați congruent unul cu celălalt în aceleași plane radiale. , iar capetele fazelor înfășurării armăturii dintr-un modul al unității de lagăr stator sunt conectate la începuturile fazelor cu același nume ale înfășurării armăturii într-un alt modul adiacent al ansamblului lagăr stator, formând în legătură între ele. fazele comune ale înfășurării armăturii statorului.

În plus, fiecare dintre modulele ansamblului de rulment al statorului include un manșon inelar cu o flanșă de împingere exterioară și o cupă cu o gaură centrală la capăt, iar rotorul inelar din fiecare dintre modulele ansamblului de susținere a statorului include o carcasă inelară. cu o flanșă de împingere interioară, în care este instalată inserția magnetică inelară corespunzătoare menționată, în care manșoanele inelare menționate ale modulelor ansamblului lagărelor statorului sunt cuplate cu peretele lor lateral cilindric interior cu unul dintre lagărele de susținere menționați, dintre care alții sunt cuplati cu pereții găurilor centrale din capetele sticlelor respective, carcasele inelare ale rotorului inelar sunt conectate rigid la arborele suport prin intermediul unor unități de fixare, iar circuitul magnetic inelar din modulul corespunzător al ansamblului lagăr stator este montat. pe manșonul inelar specificat, fixat rigid prin flanșa sa de împingere exterioară de peretele cilindric lateral al sticlei și formând, împreună cu acesta din urmă, o cavitate inelară în care se află dispozitivul un circuit magnetic inelar corespunzător cu bobine electrice ale înfășurării armăturii statorului corespunzătoare. O diferență suplimentară a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți este aceea că fiecare dintre ansamblurile de fixare care conectează carcasa inelară a rotorului inelar la arborele suport include un butuc montat pe arborele suport cu o flanșă fixată rigid pe flanșa interioară de împingere. a cochiliei inelare corespunzătoare.

O diferență suplimentară a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți este că antrenamentul pentru rotația unghiulară a modulelor unității purtătoare a statorului unul față de celălalt este montat prin intermediul unei unități de sprijin pe modulele unității purtătoare a statorului.

În plus, antrenamentul pentru inversarea unghiulară a modulelor unității purtătoare a statorului unul față de celălalt este realizat sub forma unui mecanism cu șurub cu un șurub și o piuliță, iar unitatea de sprijin pentru antrenament pentru inversarea unghiulară a secțiunilor. al unității suport statorului include un urechi de sprijin fixat pe unul dintre sticlele menționate și o bară de sprijin pe cealaltă sticlă, în care șurubul de plumb este conectat pivotant printr-o balama de două grade la un capăt prin intermediul unei axe paralele cu axa arborelui suport menționat, cu bara de sprijin specificată realizată cu o fantă de ghidare situată de-a lungul unui arc de cerc, iar piulița mecanismului șurubului este conectată pivotant printr-un capăt cu ochiul menționat, realizat la celălalt capăt cu un tija a trecut printr-o fantă de ghidare din bara de sprijin și este echipată cu un element de blocare.

Esența invenției este ilustrată prin desene.

Figura 1 prezintă o vedere generală a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți în secțiune longitudinală;

Figura 2 este o vedere A din figura 1;

Figura 3 prezintă o diagramă schematică a circuitului de excitație magnetică a unui generator sincron într-un exemplu de realizare cu circuite electrice trifazate ale înfășurărilor armăturii statorului în poziția inițială inițială (fără deplasarea unghiulară a fazelor corespunzătoare cu același nume în modulele de ansamblul lagăr stator) pentru numărul de perechi de poli statori p = 8;

În Fig.4 - la fel, cu fazele circuitelor electrice trifazate ale înfășurărilor armăturii statorului, desfășurate unul față de celălalt într-o poziție unghiulară la un unghi egal cu 360 / 2p grade;

Figura 5 prezintă o variantă circuit electric conexiuni ale înfășurărilor armaturii statorice ale unui generator sincron cu o conexiune în stea a fazelor generatorului și o conexiune în serie a acelorași faze în fazele comune formate de acestea;

Figura 6 prezintă o altă variantă a schemei electrice a conexiunilor înfășurărilor armaturii statorice ale unui generator sincron cu o conexiune în triunghi a fazelor generatorului și o conexiune în serie a acelorași faze în fazele comune formate de acestea;

Figura 7 prezintă o diagramă vectorială schematică a modificării mărimii tensiunilor de fază ale unui generator sincron în timpul rotației unghiulare a fazelor corespunzătoare cu același nume a înfășurărilor armăturii statorului (respectiv, a modulelor unității lagăre a statorului) prin unghiul corespunzător și când aceste faze sunt conectate conform schemei „stea”;

În Fig.8 - la fel, la conectarea fazelor înfășurărilor armăturii statorului conform schemei „triunghi”;

Figura 9 prezintă o diagramă cu un grafic al dependenței tensiunii liniei de ieșire a generatorului sincron de unghiul geometric de rotație al acelorași faze ale înfășurărilor de armătură ale statorului cu unghiul electric de rotație corespunzător al vectorului de tensiune în faza pentru a conecta fazele conform schemei „stea”;

Figura 10 prezintă o diagramă care arată dependența tensiunii liniei de ieșire a generatorului sincron de unghiul geometric de rotație al acelorași faze ale înfășurărilor de armătură ale statorului cu unghiul electric de rotație corespunzător al vectorului de tensiune în faza de conectare. fazele după schema „triunghiului”.

Un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți conține o unitate lagăr stator cu lagăre suport 1, 2, 3, 4, pe care este montat un grup de circuite magnetice inelare identice 5 (de exemplu, sub formă de discuri monolitice din compozit pulbere). material magnetic moale) cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipate cu plasate pe ele bobine electrice 6 cu multifazate (de exemplu, trifazate și în caz general fază m) înfășurări de armătură 7, 8 ale statorului, montate pe arborele suport 9 cu posibilitate de rotație în lagărele de sprijin menționați 1, 2, 3, 4 în jurul unității lagărului statorului un grup de rotoare inelare identice 10, cu căptușeli magnetice inelare montate pe pereții laterali interiori 11 (de exemplu, sub formă de inele magnetice monolitice realizate dintr-un material magnetoanizotrop sub formă de pulbere) cu poli magnetici alternanți în direcția circumferențială de perechi p (în această variantă de realizare a generatorului, numărul de perechi p de poli magnetici este 8), acoperind proeminențele polilor cu bobine electrice 6 ale înfășurărilor de armătură 7, 8 ale circuitelor magnetice inelare specificate 5 ale statorului. Ansamblul lagărului statorului este alcătuit dintr-un grup de module identice, fiecare dintre acestea incluzând un manșon inelar 12 cu o flanșă de împingere exterioară 13 și o sticlă 14 cu un orificiu central „a” la capătul 15 și cu un perete cilindric lateral 16. Fiecare dintre rotoarele inelare 10 include o carcasă inelară 17 c flanșă de tracțiune internă 18. Bucșele inelare 12 ale modulelor unității de lagăr stator sunt cuplate cu peretele lor lateral cilindric interior cu unul dintre lagărele de susținere menționate (cu lagărele de susținere 1, 3), dintre care altele (lagărele de susținere 2, 4) sunt cuplate cu pereții găurilor centrale "a" la capetele 15 ale sticlelor respective 14 menționate. Carcasele inelare 17 ale rotoarelor inelare 10 sunt conectate rigid la arborele suport 9. prin intermediul unor ansambluri de fixare, iar fiecare dintre circuitele magnetice inelare 5 din modulul corespunzător al unității de lagăr stator este montat pe manșonul inelar specificat 12 fixat rigid cu flanșa sa de împingere exterioară 13 cu un perete cilindric lateral 16 al sticlei 14 și formare d împreună cu ultima cavitate inelară „b”, în care se află circuitul magnetic inelar corespunzător specificat 5 cu bobine electrice 6 ale înfășurării armăturii corespunzătoare (înfășurările de armătură 7, 8) ale statorului. Modulele ansamblului rulmentului statorului (bucșele inelare 12 cu cupele 14 care formează aceste module) sunt instalate cu posibilitatea de rotație unul față de celălalt în jurul unei axe coaxiale cu arborele suport 9 și sunt echipate cu un antrenament conectat cinematic. pentru rotirea lor unghiulara unul fata de celalalt, montat prin intermediul ansamblului suport pe modulele suportului statorului. Fiecare dintre elementele de fixare care conectează mantaua inelară 17 a rotorului inelar corespunzător 10 la arborele suport 9 include un butuc 19 montat pe arborele suport 9 cu o flanșă 20 fixată rigid pe flanșa de împingere interioară 18 a carcasei inelare corespunzătoare 17. Acționarea pentru inversarea unghiulară a modulelor unității suport statorului unul față de celălalt în exemplul de realizare particular prezentat este realizat sub forma unui mecanism șurub cu un șurub 21 și o piuliță 22, iar unitatea de sprijin pentru antrenament pentru inversarea unghiulară a secțiunilor unității suport statorului include un urechi de sprijin 23 fixat pe unul dintre sticlele menționate 14, iar pe cealaltă sticlă 14 bara de sprijin 24. Șurubul de plumb 21 este conectat pivotant printr-o balama de două grade (un balama cu două grade de libertate) printr-un capăt „b” prin intermediul unei axe 25 paralele cu axa O-O1 a arborelui de sprijin 9 menționat, cu bara de sprijin 24 fiind situată de-a lungul unui arc de cerc cu o fantă de ghidare. g", iar piulița 22 a mecanismului șurubului este conectată pivotant la un capăt cu urechea de sprijin menționată 23, este realizată la celălalt capăt cu o tijă 26 trecută prin fanta de ghidare "g" din bara de sprijin 24 și este echipat cu un element de blocare 27 (piuliță de blocare). La capătul piuliţei 22, conectat pivotant la urechea de susţinere 23, este instalat un element de blocare suplimentar 28 (piuliţă de blocare suplimentară). Arborele suport 9 este echipat cu ventilatoare 29 și 30 pentru răcirea înfășurărilor de armătură 7, 8 ale statorului, dintre care unul (29) este situat la unul dintre capetele arborelui suport 9, iar celălalt (30) este situat. între secțiunile unității lagărului statorului și se montează pe arborele suport 9. Bucșe inelare 12 secțiuni ale ansamblului lagăr stator sunt realizate cu orificii de ventilație „d” pe flanșele de tracțiune exterioare 13 pentru trecerea fluxului de aer în inelarul corespunzător. cavitățile „b” formate din bucșele inelare 12 și geamurile 14, și pentru răcirea prin aceasta a înfășurărilor de ancorare 7 și 8 situate în bobinele electrice 6 pe proeminențele polare ale circuitelor magnetice inelare 5. La capătul arborelui suport 9, pe care este amplasat ventilatorul 29, este montat un scripete cu curea trapezoidale 31 pentru a antrena rotoarele inelare 10 ale generatorului sincron în rotaţie. Ventilatorul 29 este fixat direct pe fulia 31 a transmisiei cu cureaua trapezoidale. La celălalt capăt al șurubului de plumb 21 al mecanismului cu șurub, este instalat un mâner 32 pentru controlul manual al mecanismului șurubului de antrenare pentru rotirea unghiulară a modulelor unității suport statorului unul față de celălalt. Fazele cu același nume (A1, B1, C1 și A2, B2, C2) ale înfășurărilor armăturii din circuitele magnetice circulare 5 module ale unității de lagăr stator sunt interconectate, formând faze comune ale generatorului (conectarea acelorași faze). în general, atât în serie, cât și în paralel, precum și compus). Polii magnetici cu același nume ("nord" și, în consecință, "sud") ai căptușelilor magnetice inelare 11 ale rotoarelor inelare 10 din modulele adiacente ale unității de lagăr stator sunt amplasate congruent între ele în aceleași plane radiale . În varianta de realizare prezentată, capetele fazelor (A1, B1, C1) ale înfășurării armăturii (înfășurarea 7) în circuitul magnetic circular 5 al unui modul al ansamblului lagăr stator sunt conectate la începuturile fazelor acestuia. denumirea (A2, B2, C2) a înfășurării armăturii (înfășurarea 8) în ansamblul stator al celuilalt modul adiacent, formând în serie între ele fazele comune ale înfășurării armăturii statorului.

Un generator sincron cu excitație cu magnet permanent funcționează după cum urmează.

De la antrenare (de exemplu, de la un motor cu ardere internă, în principal un motor diesel, neprezentat în desen) prin scripetele curea trapezoidale 31, mișcarea de rotație este transmisă arborelui suport 9 cu rotoarele inelare 10. Când rotoarele inelare 10 (cochilii inelare 17) cu căptușeli magnetice inelare 11 se rotesc (de exemplu, inele magnetice monolitice realizate dintr-un material magnetoanizotrop sub formă de pulbere) creează fluxuri magnetice rotative care pătrund în spațiul inelar de aer dintre căptușele magnetice inelare 11 și circuitele magnetice inelare 5 (pentru de exemplu, discuri monolitice realizate dintr-un material compozit sub formă de pulbere moale magnetic) ale modulelor unității de rulment al statorului, precum și care pătrund în proeminențele polilor radiali (în mod convențional nu sunt prezentate în desen) ale circuitelor magnetice inelare 5. Când rotoarele inelare 10 se rotesc, trecerea alternativă a polilor magnetici alternativi „nord” și „sud” ai căptușelilor magnetice inelare 11 peste proeminențele polilor radiali ale inelarului miezuri magnetice 5 module ale ansamblului lagăr al statorului, provocând pulsații ale fluxului magnetic rotativ atât ca mărime, cât și în direcție în proiecțiile polilor radiali ale nucleelor magnetice inelare menționate 5. În acest caz, forțe electromotoare variabile (EMF) cu defazare reciprocă sunt induse în înfășurările de armătură 7 și 8 ale statorului în fiecare dintre înfășurările de armătură m-fazate 7 și 8 la un unghi egal cu 360 / m grade electrice, iar pentru înfășurările de armătură trifazate prezentate 7 și 8 în fazele lor (A1, B1, C1 și A2, B2, C2) forță electromotoare variabilă (EMF) sinusoidală cu o defazare între ele la un unghi de 120 de grade și cu o frecvență egală cu produsul numărului de perechi (p) de poli magnetici din inserția magnetică inelară 11 prin viteza de rotație a rotoarelor inelare 10 (pentru numărul de perechi de poli magnetici p = 8, EMF variabilă este indusă predominant de frecvență crescută, de exemplu, cu o frecvență de 400 Hz). Curent alternativ (de exemplu, trifazat sau, în general, m-fazat), care circulă prin înfășurarea armăturii statorului comună formată prin conexiunea menționată mai sus a acelorași faze (A1, B1, C1 și A2, B2, C2) ale înfășurărilor armăturii 7 și 8 din circuitele magnetice inelare adiacente 5, este alimentată la conectorii de putere electrică de ieșire (neprezentați în desen) pentru conectarea receptoarelor de curent alternativ (de exemplu, pentru conectarea motoarelor electrice, sculelor electrice, pompelor electrice). , dispozitive de încălzire, precum și pentru conectarea echipamentelor electrice de sudare etc.) ). În varianta de realizare prezentată a generatorului sincron, tensiunea de fază de ieșire (Uph) în înfășurarea armăturii statorului comun (formată prin conexiunea corespunzătoare menționată mai sus a acelorași faze ale înfășurărilor de armătură 7 și 8 în circuitele magnetice inelare 5) în poziția inițială inițială a modulelor unității suport statorului (fără deplasare unghiulară unul față de celălalt) unul față de celălalt dintre aceste module ale unității portante statorului și, în consecință, fără deplasare unghiulară unul față de celălalt a circuitelor magnetice inelare 5 cu proeminențele polilor de-a lungul periferiei) este egală cu suma modulo tensiunilor individuale de fază (Uph1 și Uph2) în înfășurările de armătură 7 și 8 ale circuitelor magnetice inelare ale modulelor ansamblului de susținere a statorului (în cazul general, totalul tensiunea fazei de ieșire Uf a generatorului este egală cu suma geometrică a vectorilor de tensiune din fazele individuale cu același nume A1, B1, C1 și A2, B2, C2 ale înfășurărilor armăturii 7 și 8, vezi Figurile 7 și 8. cu diagrame de tensiune). Dacă este necesară modificarea (scăderea) valorii tensiunii fazei de ieșire Uph (și, în consecință, a tensiunii de linie de ieșire U l) a generatorului sincron prezentat pentru a alimenta anumite receptoare de energie electrică cu tensiune redusă (de exemplu, pentru arc electric sudarea cu curent alternativ în anumite moduri), inversarea unghiulară a modulelor individuale ale unității purtătoare se realizează stator unul față de celălalt la un anumit unghi (setat sau calibrat). În acest caz, elementul de blocare 27 al piuliței 22 a mecanismului cu șurub al antrenării de rotație unghiulară a modulelor suportului statorului este deblocat și, prin intermediul mânerului 32, șurubul 21 al mecanismului șurubului este antrenat în rotație, drept urmare, mișcarea unghiulară a piuliței 22 de-a lungul unui arc de cerc în fanta „g” a barei de sprijin 24 și rotirea la un unghi dat a unuia dintre modulele unității de lagăr statorului față de celălalt modulul acestei unități de lagăr stator în jurul axei O-O1 a arborelui suport 9 (în exemplul de realizare prezentat al generatorului inductor sincron este rotit modulul unității de lagăr stator, pe care este montat urechea de sprijin 23, în timp ce un alt modul a unității de reazem stator cu o bară de susținere 24 având o fantă „g” este într-o poziție staționară, adică fixată pe o bază, care nu este prezentată în mod convențional în desenul prezentat). Odată cu rotirea unghiulară a modulelor unității de rulment a statorului (bucșe inelare 12 cu ochelari 14) unul față de celălalt în jurul axei O-O1 a arborelui suport 9, rotația circuitelor magnetice circulare 5 cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei se efectuează, de asemenea, unul față de celălalt la un unghi dat, ca urmare a cărui rotație se efectuează și la un unghi dat unul față de celălalt în jurul axei O-O1 a arborelui suport 9 a proeminențelor polilor în sine (nu prezentate în desen) cu bobine electrice 6 ale înfășurărilor armaturii statorice 7 și 8 multifazate (în acest caz, trifazate) în circuite magnetice circulare. Atunci când proeminențele polilor circuitelor magnetice circulare 5 sunt rotite unele față de altele la un unghi dat în 360/2p grade, are loc o rotație proporțională a vectorilor de tensiune de fază în înfășurarea armăturii modulului mobil al unității de lagăr stator (în în acest caz, are loc rotația vectorilor de tensiune de fază Uph2 în înfășurarea armăturii 7 a modulului unității de rulment.stator, având capacitatea de a se roti unghiular) la un unghi bine definit în intervalul 0-180 de grade electrice (vezi Fig. 7 și 8), ceea ce duce la o modificare a tensiunii de fază de ieșire Uph rezultată a generatorului sincron în funcție de unghiul electric de rotație al vectorilor de tensiune de fază Uph2 în fazele A2, B2, C2 a unei înfășurări a armăturii statorului 7 față de fază. vectori de tensiune Uf1 în fazele A1, B1, C1 ale unei alte înfășurări de armătură a statorului 8 (această dependență are o natură calculată, calculată prin soluția triunghiurilor oblice și este determinată de următoarea expresie:

Domeniul de reglare a tensiunii de fază rezultată de ieșire Uph a generatorului sincron prezentat pentru cazul în care Uph1 = Uph2 va varia de la 2Uph1 la 0, iar pentru cazul în care Uph2

Implementarea unității suport statorului dintr-un grup de module identice cu circuitul magnetic inelar indicat 5 și rotorul inelar 10, montate pe un arbore suport 9, precum și instalarea modulelor unității suport statorului cu posibilitatea de a le întoarce față de unul pe celălalt în jurul unei axe coaxiale cu arborele suport 9, alimentarea modulelor unității lagărului statorului printr-o antrenare conectată cinematic a rotației lor unghiulare una față de alta și conectarea acelorași faze ale înfășurărilor de armătură 7 și 8 în module. a unității lagărului statorului cu formarea fazelor comune ale puterii active a statorului, precum și asigurarea posibilității de reglare a tensiunii de ieșire a curentului alternativ, precum și asigurarea posibilității de utilizare a acesteia ca sursă de curent de sudare la efectuarea sudare cu arc electric în diverse moduri (prin oferirea posibilității de reglare a valorii tensiune de defazare în aceleași faze A1, B1, C1 și A2, B2, C2, iar în cazul general în fazele Ai, Bi, Ci ale înfășurărilor armăturii statorului din generatorul sincron propus). Generatorul sincron propus cu excitație de la magneți permanenți poate fi utilizat cu comutarea corespunzătoare a înfășurărilor armăturii statorului pentru a furniza energie electrică la o mare varietate de receptoare de curent electric alternativ multifazic cu diferiți parametri ai tensiunii de alimentare. În plus, aranjarea suplimentară a polilor magnetici cu același nume ("nord" și, în consecință, "sud") ai căptușelilor magnetice inelare 11 în rotoarele inelare adiacente 10 sunt congruente între ele în aceleași plane radiale, de asemenea ca legătura capetelor fazelor A1, B1, C1 ale înfășurării armăturii 7 în circuitul magnetic inelar 5 al unui modul al unității de lagăr stator cu începutul acelorași faze A2, B2, C2 ale înfășurării armăturii 8 în modulul adiacent al unității de rulment a statorului (conectarea în serie a acelorași faze ale înfășurării armăturii statorului între ele) fac posibilă asigurarea unei reglementări lină și eficace a tensiunii de ieșire a generatorului sincron de la valoarea maximă (2U f1 , iar în cazul general pentru numărul n de secțiuni ale unității lagărului statorului nU f1) până la 0, care poate fi folosit și pentru alimentarea cu energie electrică a mașinilor și instalațiilor electrice speciale.

REVENDICARE

1. Un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține o unitate lagăr stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice amplasate pe acestea cu o înfășurare de armătură multifazică a statorului , montat pe arborele suport cu posibilitate de rotație în lagărele de susținere menționate în jurul circuitului magnetic al statorului inelar un rotor inelar cu căptușeală magnetică inelară montat pe peretele lateral interior cu poli magnetici de perechi p alternând pe direcția circumferențială, acoperind proeminențele polilor cu bobine electrice ale înfășurării de armătură a circuitului magnetic stator inelar menționat, caracterizate prin aceea că ansamblul lagăr stator este realizat dintr-un grup de module identice cu circuitul magnetic inelar și rotorul inelar indicat, montate pe un arbore suport, în timp ce modulele ansamblului rulmentului statorului sunt instalate cu posibilitatea de rotație unul față de celălalt în jurul axei și, coaxial cu arborele suport și echipat cu un antrenament conectat cinematic pentru rotația lor unghiulară unul față de celălalt, și fazele similare ale înfășurărilor de armătură din modulele ansamblului rulmentului statorului sunt interconectate, formând faze comune ale armăturii statorului serpuit, cotit.

2. Generator sincron cu excitaţie de la magneţi permanenţi conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că polii magnetici cu acelaşi nume ai căptuşelilor magnetice inelare ai rotoarelor inelare din modulele adiacente ale ansamblului lagăr stator sunt amplasaţi congruent între ei în aceleași plane radiale, iar capetele fazelor înfășurării armăturii dintr-un modul al unităților statorice de lagăr sunt conectate la începutul acelorași faze ale înfășurării armăturii într-un alt modul adiacent al unității de lagăr stator, formând în legătură cu reciproc faze comune ale înfășurării armăturii statorului.

3. Generator sincron cu excitație de la magneți permanenți conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că fiecare dintre modulele unității suport statorului include un manșon inelar cu o flanșă de împingere exterioară și o sticlă cu un orificiu central la capăt, iar inelarul rotorul din fiecare dintre modulele unității suport statorului include o carcasă inelară cu o flanșă de împingere internă, în care este instalată inserția magnetică inelară corespunzătoare, în timp ce bucșele inelare menționate ale modulelor unității suport statorului sunt cuplate cu interiorul lor. peretele lateral cilindric cu unul dintre lagărele de susținere menționați, dintre care alții sunt conjugați cu pereții găurilor centrale din capetele sticlelor corespunzătoare specificate, carcasele inelare ale rotorului inelar sunt conectate rigid la arborele de sprijin prin intermediul unei prindere. ansamblurilor, iar circuitul magnetic inelar din modulul corespunzător al unității de rulment al statorului este montat pe manșonul inelar specificat, fixat rigid prin flanșa sa de împingere exterioară de peretele cilindric lateral al stivei ana și formând, împreună cu aceasta din urmă, o cavitate inelară, în care se află circuitul magnetic inelar corespunzător specificat cu bobine electrice ale înfășurării armaturii statorului corespunzătoare.

4. Generator sincron cu excitaţie cu magnet permanent conform oricăreia dintre revendicările 1 la 3, caracterizat prin aceea că fiecare dintre ansamblurile de fixare care leagă carcasa inelară a rotorului inelar de arborele suport include un butuc montat pe arborele suport cu o flanşă. fixat rigid pe flanșa interioară de împingere a carcasei inelare corespunzătoare.

5. Generator sincron cu excitaţie cu magnet permanent conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că acţionarea pentru rotaţia unghiulară a modulelor unităţii portante statorului unul faţă de celălalt este montat cu ajutorul unităţii de susţinere pe modulele unităţii portante statorului. .

6. Generator sincron cu excitaţie de la magneţi permanenţi conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că acţionarea pentru rotaţia unghiulară a modulelor unităţii suport statorului unul faţă de celălalt este realizată sub forma unui mecanism cu şurub cu un şurub şi un piuliță, iar unitatea de susținere pentru antrenarea rotației unghiulare a modulelor unității suport statorului include fixată pe unul dintre sticlele menționate un urec de sprijin, iar pe cealaltă sticlă o bară de sprijin, în timp ce șurubul de plumb este conectat pivotant printr-un balamaua de două grade la un capăt prin intermediul unei axe paralele cu axa arborelui suport menționat, cu bara de sprijin specificată realizată cu o fantă de ghidare situată de-a lungul unui arc de cerc, iar piulița mecanismului șurubului este conectată pivotant la un capăt cu urecul menţionat, este realizat la celălalt capăt cu o tijă trecută printr-o fantă de ghidare din bara de susţinere, şi este prevăzut cu un element de blocare.

Modelul de utilitate se referă la inginerie electrică, și anume la mașini electrice, și se referă la îmbunătățirea proiectării generatoarelor sincrone de tip final, care pot fi utilizate în principal pentru generarea de energie electrică în centralele eoliene. Designul generatorului conține o carcasă în care sunt amplasate elemente alternante ale sistemului electromagnetic (rotor-stator-rotor), realizate sub formă de discuri montate pe un arbore staționar, unde discul statorului este legat rigid de acesta din urmă, permanent. magneții sunt fixați pe discurile rotorului, iar pe discul statorului - bobine care formează înfășurarea sa inelară cu ieșirea capetelor sale prin orificiul axial din arbore, unde corpul este format din două scuturi - față și spate, montate pe arbore în rulmenți, scutul frontal are un arbore de acoperire, discurile rotorului sunt fixate pe scuturile de mai sus, discul stator este fixat pe arbore prin legături multi-lame pe ambele părți, unde fiecare lamă este situată în golul tehnologic dintre bobinele electrice. . Avantajele acestui generator sunt: mai mic, în comparație cu mașinile cunoscute de un tip similar de aceeași putere, greutate și dimensiuni; fiabilitatea operațională; ușurință de fabricație; Eficiență ridicată; capacitatea de fabricație a asamblarii și dezasamblarii generatorului și menținerea acestuia; capacitatea de a efectua orice dimensiune datorită prinderii miezului statorului pe arborele staționar cu legături cu mai multe lame pe ambele părți.

Cunoscut generator electric sincron cu excitație de la magneți permanenți, realizat pe tipul de capăt, care conține un stator, format din două părți cu circuite magnetice inelare amplasate coaxial și paralel între ele, între care este amplasat rotorul.

În proiectarea utilizată, rotorul este realizat sub formă de disc, pe care sunt fixați magneți permanenți pe ambele părți, în urma căruia aceștia pot fi magnetizați de la o parte la alta, ceea ce duce la scăderea caracteristicilor. a magneților permanenți și, în consecință, la o scădere a eficienței generatorului.

Cel mai apropiat de obiectul revendicat este un generator electric sincron de capăt cu excitație de la magneți permanenți, care conține două rotoare cu magneți permanenți și un stator între ei cu bobine așezate în caneluri radiale situate pe suprafața de capăt a statorului.

Plasarea bobinelor în fante duce la o scădere a spațiului de lucru, ceea ce poate duce la lipirea miezului statorului cu magneți permanenți, ca urmare a căreia generatorul devine

imposibil de executat. Utilizarea sloturilor duce la apariția unor componente armonice nedorite ale curenților, la inducția în gol și, în consecință, la o creștere a pierderilor și, în consecință, la o scădere a eficienței generatorului. Rotoarele cu disc sunt interconectate prin pini de alimentare, ceea ce reduce rigiditatea și fiabilitatea structurii.

Rezultatul tehnic al soluției propuse, ca model util, este acela de a elimina eventuala lipire a miezului statorului cu magneți permanenți, ceea ce va asigura funcționarea garantată a generatorului, și va reduce pierderile și, în consecință, crește eficiența datorită utilizării înfăşurarea inelară a statorului. Acest model are o structură mai rigidă datorită conectării rotoarelor între ele prin atașarea acestora la carcasa generatorului, ceea ce îi crește fiabilitatea. Miezul statorului este fixat pe un arbore staționar prin legături cu mai multe lame pe ambele părți, ceea ce duce la o scădere a greutății și dimensiunilor generatorului electric sincron de capăt cu excitație de la magneți permanenți și face posibilă realizarea unui generator cu suficient de mare. diametrele interioare și exterioare. Modelul propus face posibilă asigurarea capacității de fabricație a asamblarii și dezasamblarii generatorului și mentenabilitatea acestuia.

Modelul de utilitate presupune prezența unei carcase în care sunt amplasate elemente alternative ale sistemului electromagnetic (rotor-stator-rotor), care sunt realizate sub formă de discuri și sunt montate pe un arbore staționar. În acest caz, statorul este conectat rigid la acesta din urmă. Pe discurile rotorului sunt fixați magneți permanenți, iar pe discul statorului există bobine care formează înfășurarea sa inelară cu ieșirea capetelor printr-un orificiu axial din arbore. Corpul este format din două scuturi - față și spate, instalate pe arborele în

rulmenti. Scutul frontal are un arbore de acoperire. Discurile rotorului sunt fixate pe scuturile de mai sus, iar discul statorului este fixat de arbore prin legături cu mai multe pale pe ambele părți, unde fiecare lamă este situată în golul tehnologic dintre bobinele electrice.

Figura 1 prezintă un generator în secțiune longitudinală; figura 2 - stator (vedere frontală).

Generatorul este format dintr-un stator 1 și două rotoare 2. Miezul statorului este realizat sub forma unui disc obținut prin înfășurarea unei benzi de oțel electric pe un dorn, al cărui diametru exterior este egal cu diametrul interior al statorului. Miezul este fixat între legăturile cu mai multe lame 3 pe ambele părți. Fiecare lamă este situată în golul tehnologic dintre bobinele 4 ale înfășurării inelare. Legăturile cu mai multe lame sunt prinse împreună. Bazele lor sunt realizate sub formă de bucșe, care sunt montate pe un arbore staționar 5. Pentru a evita o posibilă rotație a statorului, legăturile sunt fixate cu o cheie 6. Pentru a elimina mișcarea axială a statorului, o legătură cu mai multe lame. este apăsat pe umărul arborelui, iar celălalt este prins de un manșon de oțel 7 înșurubat de arbore în cerc cu trei șuruburi. Arborele are un orificiu axial prin care capetele înfășurării sunt scoase în cutia de borne.

Miezurile rotorului sunt realizate din oțel de structură, ca și miezul statorului, sub formă de discuri, a căror lățime este egală cu lungimea magnetului permanent 8. Magneții permanenți sunt sectoare circulare și sunt lipiți de miez. Lățimea magneților este egală cu lățimea bobinelor statorului și este apropiată de valoarea diviziunii polilor. Dimensiunile lor sunt limitate doar de lățimea lamei plasate între bobinele înfășurării statorului. Miezuri atașate

șuruburi înfundate pe partea interioară a scuturilor de capăt 9 și 10. Utilizarea șuruburilor înfundate reduce nivelul de zgomot în timpul funcționării generatorului. Scuturile sunt realizate din aliaj de aluminiu. Ele sunt, de asemenea, interconectate prin intermediul șuruburilor înfundate - unul dintre scuturi are adâncituri speciale în care sunt presate piulițe de oțel (pentru a consolida conexiunea, deoarece aluminiul este un material moale), în care șuruburile sunt deja înșurubate. Scuturile sunt echipate cu lagăre 11 cu un umplut permanent cu unsoare și două scuturi. Scutul de capăt 9 are un capac de arbore 12 din oțel. Îndeplinește două funcții în acest generator: a) închide rulmentul; b) preia rotirea motorului. Arborele capacului este atașat de scutul de capăt cu 9 șuruburi din partea sa interioară.

Funcționarea acestui generator se realizează după cum urmează: unitatea transmite cuplul prin capacul arborelui 12 către întregul corp, în urma căruia rotoarele intră în rotație. Principiul de funcționare al acestui generator este similar cu principiul de funcționare al generatoarelor sincrone cunoscute: atunci când rotoarele 2 se rotesc, câmpul magnetic al magneților permanenți traversează spirele înfășurării statorului, modificându-se atât în valoare absolută, cât și în direcție și induce o forță electromotoare variabilă în ele. Bobinele de înfășurare sunt conectate în serie în așa fel încât forțele lor electromotoare se adună. Tensiunea generată este îndepărtată de la capetele de ieșire ale înfășurării, care merg la cutia de borne prin orificiul axial din arborele 5.

Acest design al generatorului permite eliminarea posibilei lipiri a miezului statorului cu magneți permanenți și, prin urmare, asigurarea funcționării garantate a generatorului; dă

capacitatea de a reduce ondularea și pierderile de suprafață în oțel datorită utilizării unui miez fără fante și a unei înfășurări inelare a statorului, în urma cărora eficiența crește. De asemenea, face posibilă creșterea fiabilității generatorului datorită utilizării unei structuri mai rigide (conectând rotoarele între ele prin atașarea lor la corpul generatorului), pentru a reduce greutatea și dimensiunile la aceeași putere și pentru a efectua un generator de orice dimensiune prin atașarea miezului statorului la un arbore fix cu legături cu mai multe lame pe ambele părți ... Modelul propus face posibilă asigurarea capacității de fabricație a asamblarii și dezasamblarii generatorului și mentenabilitatea acestuia.

Un generator electric sincron cu fața de capăt cu excitație cu magnet permanent, care conține o carcasă în care sunt amplasate elemente alternante ale sistemului electromagnetic (rotor - stator - rotor), realizat sub formă de discuri montate pe un arbore staționar, unde discul statorului este legat rigid de aceștia din urmă, magneți permanenți, iar pe discul statorului există bobine care formează înfășurarea sa inelară cu ieșirea capetelor sale printr-o gaură axială în arbore, caracterizată prin aceea că corpul este format din două scuturi - față și spate, montat pe arbore în rulmenți, scutul frontal are un capac de arbore, discurile rotorului sunt fixate pe scuturile de mai sus, discul stator este fixat de arbore prin legături cu mai multe lame pe ambele părți, unde fiecare lamă este situată în decalajul tehnologic dintre bobinele electrice.