Účinnosť synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi. Generátor permanentných magnetov. Spôsoby budenia pre synchrónne generátory
V synchrónnych strojoch tohto typu sa pomocou neustále usmerňovaného poľa budenia permanentné magnety... Synchrónne stroje s permanentnými magnetmi nepotrebujú budič a vzhľadom na absenciu budiacich strát a klzného kontaktu majú vysokú účinnosť, ich spoľahlivosť je podstatne vyššia ako u bežných synchrónnych strojov, u ktorých je rotačné budiace vinutie a kefové zariadenie sú často poškodené; navyše počas celej životnosti nevyžadujú prakticky žiadnu údržbu.
Permanentné magnety môžu nahradiť budiace vinutie ako v konvenčných viacfázových synchrónnych strojoch, tak aj vo všetkých špeciálnych konštrukciách popísaných vyššie (jednofázové synchrónne stroje, synchrónne stroje so zobákovými pólmi a indukčné stroje).
Synchrónne stroje s permanentným magnetom sa líšia od svojich elektrických náprotivkov. magnetické budenie návrh indukčných magnetických systémov. Analóg rotora konvenčného implicitného pólu synchrónny stroj je magnet valcového prstencového tvaru magnetizovaný v radiálnom smere (obr. 6).
Indukčné magnetické systémy s valcovými a hviezdicovými magnetmi;
a - hviezdicový magnet bez pólových nástavcov; b - štvorpólový valcový magnet
Ryža. 2. Rotor s čeľusťovými pólmi, budený permanentným magnetom:
1 - prstencový permanentný magnet; 2 - disk so systémom južných pólov; 3 - disk so systémom severného pólu
Rotor s vyvýšenými pólmi bežného stroja s elektromagnetickým budením je analogický s rotorom s hviezdicovým magnetom podľa obr. 1, a, v ktorom je magnet 1 pripevnený k hriadeľu 3 odliatím z hliníkovej zliatiny 2.
V rotore s pazúrovitými pólmi (obr. 2) nahrádza prstencové vinutie poľa prstencový magnet, magnetizovaný v axiálnom smere. V rôznopólovom induktorovom stroji podľa obr. elektromagnetické budenie môže byť nahradené magnetickým budením, ako je znázornené na obr. 3 (namiesto troch malých zubov v každej zo zón I-IV je v každej zo zón jeden zub). Pre stroj s rovnakým názvom je k dispozícii aj zodpovedajúci analóg s magnetickým budením. Permanentný magnet potom môže byť vo forme axiálne magnetizovaného krúžku, ktorý je vložený medzi rám a koncový štít. 
Ryža. 3. Indukčný generátor s opačným pólom s magnetoelektrickým budením:
ОЯ - vinutie kotvy; PM - permanentný magnet
Na popis elektromagnetických procesov v synchrónnych strojoch s permanentnými magnetmi je celkom vhodná teória synchrónnych strojov s elektromagnetickým budením, ktorej základy sú uvedené v predchádzajúcich kapitolách časti. Aby sme však mohli použiť túto teóriu a aplikovať ju na výpočet charakteristík synchrónneho stroja s permanentnými magnetmi v režime generátora alebo motora, je potrebné najskôr určiť EMF naprázdno E, alebo koeficient budenia r = Ef / U, z demagnetizačnej krivky permanentného magnetu a vypočítajte indukčný odpor Xad a X, berúc do úvahy vplyv magnetického odporu magnetu, ktorý môže byť taký významný, že Xa (1< Xaq.
Stroje s permanentným magnetom boli vynájdené už od počiatkov elektromechaniky. V posledných desaťročiach však našli široké uplatnenie v súvislosti s vývojom nových materiálov pre permanentné magnety s vysokou špecifickou magnetickou energiou (napríklad magnico alebo zliatiny na báze samária a kobaltu). Synchrónne stroje s takýmito magnetmi môžu konkurovať synchrónne stroje s elektromagnetickým budením.
Výkon vysokorýchlostných synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi na napájanie palubnej siete lietadiel dosahuje desiatky kilowattov. Nízkoenergetické generátory a motory s permanentnými magnetmi sa používajú v lietadlách, automobiloch, traktoroch, kde je prvoradá ich vysoká spoľahlivosť. Ako motory slaby prud sú široko používané v mnohých iných oblastiach techniky. V porovnaní s prúdovými motormi majú vyššiu stabilitu otáčok, lepšiu energetickú náročnosť, horšie ako náklady a štartovacie vlastnosti.
Synchrónne motory nízkeho výkonu s permanentnými magnetmi sa podľa spôsobu spúšťania delia na motory s vlastným spúšťaním a motory s asynchrónnym spúšťaním.
Samoštartovacie nízkovýkonové motory s permanentnými magnetmi sa používajú na pohon hodinových mechanizmov a rôznych relé, rôznych softvérových zariadení atď. Menovitý výkon týchto motorov nepresahuje niekoľko wattov (zvyčajne zlomky wattu). Na uľahčenie štartovania sú motory viacpólové (p> 8) a sú napájané z jednofázovej frekvenčnej siete.
U nás sa takéto motory vyrábajú v rade DSM, v ktorých sa na vytvorenie viacpólového poľa používa zobákovité prevedenie magnetického obvodu statora a jednofázové vinutie kotvy.
Štartovanie týchto motorov sa uskutočňuje v dôsledku synchrónneho krútiaceho momentu z interakcie pulzujúceho poľa s permanentnými magnetmi rotora. Aby štart prebehol úspešne a v správnom smere, používajú sa špeciálne mechanické zariadenia, ktoré umožňujú otáčanie rotora len jedným smerom a pri synchronizácii ho odpájajú od hriadeľa.
Nízkovýkonové synchrónne motory s permanentnými magnetmi s asynchrónnym rozbehom sa vyrábajú s radiálnym usporiadaním permanentného magnetu a rozbehového vinutia nakrátko a s axiálnym usporiadaním permanentného magnetu a rozbehového vinutia nakrátko. Z hľadiska konštrukcie statora sa tieto motory nelíšia od strojov s elektromagnetickým budením. Vinutie statora je v oboch prípadoch dvoj- alebo trojfázové. Líšia sa len konštrukciou rotora.
V motore s radiálnym usporiadaním magnetov a vinutím nakrátko je toto vinutie umiestnené v drážkach vrstvených pólových nástavcov permanentných magnetov.Na získanie prijateľných zvodových tokov sú medzi hrotmi susedných pólov nemagnetické medzery. Niekedy, aby sa zvýšila mechanická pevnosť rotora, sú výstupky kombinované s saturovateľnými mostíkmi do celého prstencového jadra.
V motore s axiálnym usporiadaním magnetov a vinutím nakrátko zaberá časť aktívnej dĺžky permanentný magnet a na jeho druhej časti vedľa magnetu sa mieša vrstvený magnetický obvod s vinutím nakrátko, a permanentný magnet aj vrstvený magnetický obvod sú upevnené na spoločnom hriadeli. Pretože motory s permanentnými magnetmi zostávajú počas štartovania pod napätím, štartujú menej priaznivo ako bežné motory. synchrónne motory ktorého budenie je vypnuté. Vysvetľuje to skutočnosť, že počas štartovania, spolu s pozitívnym asynchrónnym krútiacim momentom z interakcie točivého poľa s prúdmi indukovanými v skratovanom vinutí, negatívnym asynchrónnym momentom z interakcie permanentných magnetov s prúdmi indukovanými pole permanentných magnetov vo vinutí statora pôsobí na rotor.
Budenie synchrónneho stroja a jeho magnetické polia. Vzrušenie synchrónny generátor.
Budiace vinutie synchrónneho generátora (SG) je umiestnené na rotore a prijíma jednosmerný prúd z externého zdroja. Vytvára hlavné magnetické pole stroja, ktoré sa otáča s rotorom a uzatvára okolo celého magnetického obvodu. Počas rotácie toto pole pretína vodiče vinutia statora a indukuje v nich EMF E10.
Na napájanie budiaceho vinutia výkonných S.G. používajú sa špeciálne generátory - patogény. Ak sú inštalované oddelene, potom sa energia privádza do budiaceho vinutia cez zberacie krúžky a kefu. Pri výkonných turbínových generátoroch sa budiče (synchrónne generátory "obráteného typu") zavesia na hriadeľ generátora a potom budiace vinutie prijíma energiu cez polovodičové usmerňovače namontované na hriadeli.
Výkon vynaložený na budenie je približne 0,2 - 5% nominálneho výkonu PG, s menšou hodnotou pre veľké PG.
V generátoroch stredného výkonu sa často používa samobudiaci systém - od siete vinutia statora cez transformátory, polovodičové usmerňovače a krúžky. Vo veľmi malom S.G. niekedy sa používajú permanentné magnety, ale to neumožňuje nastavenie veľkosti magnetického toku.
Budiace vinutie môže byť sústredené (pre synchrónne generátory s explicitným pólom) alebo distribuované (pre implicitné pólové SG).
Magnetický obvod S.G.
Magnetický systém S.G. Je rozvetvený magnetický obvod s 2p paralelnými vetvami. V tomto prípade je magnetický tok vytvorený budiacim vinutím uzavretý pozdĺž takýchto úsekov magnetického obvodu: vzduchová medzera "?" - dvakrát; ozubená zóna statora hZ1 - dvakrát; zadná časť statora L1; ozubená vrstva rotora "hZ2" - dvakrát; chrbát rotora - "LOB". V generátoroch s výraznými pólmi na rotore sú rotorové póly "hm" - dva krát (namiesto ozubenej vrstvy) a LOB kríž (namiesto zadnej časti rotora).
Obrázok 1 ukazuje, že paralelné vetvy magnetického obvodu sú symetrické. Je tiež zrejmé, že hlavná časť magnetického toku Ф je uzavretá v celom magnetickom obvode a je spojená s vinutím rotora aj vinutím statora. Menšia časť magnetického toku Fsigma (žiaľ bez symbolu) je uzavretá len okolo budiaceho vinutia a potom sa nezablokuje s vinutím statora pozdĺž vzduchovej medzery. Toto je bludný magnetický tok rotora.
Obrázok 1. Magnetické obvody S.G.
explicitné pólové (a) a implicitné pólové (b) typy.
V tomto prípade sa celkový magnetický tok Фm rovná:
kde SIGMAm je rozptylový faktor magnetického toku.
MDF budiaceho vinutia pre pár pólov v režime nečinnosti možno definovať ako súčet zložiek MDF potrebných na prekonanie magnetického odporu v zodpovedajúcich častiach obvodu.
Najvyšší magnetický odpor má oblasť vzduchovej medzery, v ktorej je magnetická permeabilita µ0 = const konštantná. V prezentovanom vzorci je wB počet sériovo zapojených závitov budiaceho vinutia na pár pólov a IBO je budiaci prúd v režime nečinnosti.
Oceľ magnetického obvodu so zvýšením magnetického toku má vlastnosť saturácie, preto je magnetická charakteristika synchrónneho generátora nelineárna. Túto charakteristiku ako závislosť magnetického toku od budiaceho prúdu Ф = f (IВ) alebo Ф = f (FВ) je možné zostrojiť výpočtom alebo empiricky odstrániť. Má podobu znázornenú na obrázku 2.
Obrázok 2. Magnetická charakteristika S.G.
Zvyčajne S.G. navrhnuté tak, aby pri menovitej hodnote magnetického toku Φ bol magnetický obvod nasýtený. V tomto prípade sekcia "ab" magnetickej charakteristiky zodpovedá MDS pri prekonaní vzduchovej medzery 2Fsigma a sekcia "slnko" - pri prekonaní magnetického odporu ocele s magnetickým jadrom. Potom postoj 
možno nazvať koeficientom nasýtenia magnetického obvodu ako celku.
Synchrónny generátor na voľnobeh
Ak je obvod vinutia statora otvorený, potom v S.G. existuje len jedno magnetické pole - vytvorené MDS budiaceho vinutia.
Sínusové rozloženie indukcie magnetického poľa potrebné na získanie sínusového EMF vinutia statora je zabezpečené:
- vo výbežku S.G. tvar pólových nástavcov rotora (pod stredom pólu je medzera menšia ako pod jeho okrajmi) a skosenie štrbín statora.
- v implicitnom S.G. - rozložením budiaceho vinutia pozdĺž štrbín rotora pod stredom pólu je medzera menšia ako pod jeho okrajmi a skosením štrbín statora.
Vo viacpólových strojoch sa vinutia statora používajú s nepatrným počtom štrbín na pól a fázu.
Obrázok 3. Zabezpečenie sínusoidy magnet
budiace polia
Pretože EMF vinutia statora E10 je úmerné magnetickému toku Фо a prúd v budiacom vinutí IВО je úmerný MDS budiaceho vinutia FВO, je ľahké zostrojiť závislosť: E0 = f (IВО) identická na magnetickú charakteristiku: Ф = f (FВO). Táto závislosť sa nazýva charakteristika voľnobehu (H.H.H.) S.G. Umožňuje vám určiť parametre S.G., zostaviť jeho vektorové diagramy.
Zvyčajne H.H.H. sú vynesené v relatívnych jednotkách e0 a iBO, t.j. aktuálna hodnota veličín sa vzťahuje na ich nominálne hodnoty
V tomto prípade H.H.H. nazývaná normálna charakteristika. Zaujímavé je, že normálne H.H.H. pre takmer všetky S.G. sú rovnaké. V reálnych podmienkach Kh.Kh.Kh. začína nie od začiatku, ale od nejakého bodu na osi y, ktorý zodpovedá zvyškovému EMF e OST., v dôsledku zvyškového magnetického toku ocele magnetického obvodu.
Obrázok 4. Charakteristika voľnobehu v relatívnych jednotkách
Schematické diagramy excitácia S.G. s budením a) a so samobudením b) sú znázornené na obrázku 4.
Obrázok 5. Schematický diagram budenia S.G.
Magnetické pole S.G. pri zaťažení.
Ak chcete načítať S.G. alebo na zvýšenie jeho zaťaženia je potrebné znížiť elektrický odpor medzi svorkami fáz vinutia statora. Potom budú prúdy pretekať uzavretými obvodmi fázových vinutí pod pôsobením EMF vinutia statora. Ak predpokladáme, že toto zaťaženie je symetrické, potom fázové prúdy vytvárajú MDS trojfázového vinutia, ktoré má amplitúdu
a otáča sa pozdĺž statora s rýchlosťou otáčania n1 rovnou rýchlosti rotora. To znamená, že MDS vinutia statora F3Ф a MDS budiaceho vinutia FB, stacionárne voči rotoru, sa otáčajú rovnakými rýchlosťami, t.j. synchrónne. Inými slovami, sú voči sebe nehybné a môžu interagovať.
Súčasne v závislosti od charakteru zaťaženia môžu byť tieto MDS orientované rôznymi spôsobmi navzájom, čo mení charakter ich interakcie a následne aj prevádzkové vlastnosti generátora.
Opäť si všimnite, že vplyv MDS vinutia statora F3Ф = Fa na MDS vinutia rotora FВ sa nazýva "reakcia kotvy".
V generátoroch s implicitným pólom je vzduchová medzera medzi rotorom a statorom rovnomerná, preto je indukcia B1, vytvorená MDS vinutia statora, rozložená v priestore ako MDS F3Ф = Fa sínusovo, bez ohľadu na polohu vinutia statora. rotor a budiace vinutie.
V generátoroch s vyvýšenými pólmi je vzduchová medzera nerovnomerná tak v dôsledku tvaru pólových nástavcov, ako aj v dôsledku medzipólového priestoru vyplneného meďou budiaceho vinutia a izolačných materiálov. Preto je magnetický odpor vzduchovej medzery pod pólovými nástavcami oveľa menší ako v oblasti medzipólového priestoru. Os pólov rotora S.G. nazývajú ju pozdĺžna os d - d a os medzipólového priestoru sa nazýva priečna os S.G. q - q.
To znamená, že indukcia magnetického poľa statora a graf jeho rozloženia v priestore závisí od polohy vlny MDF F3F statorového vinutia vzhľadom na rotor.
Predpokladajme, že amplitúda MDF statorového vinutia F3Ф = Fa sa zhoduje s pozdĺžnou osou stroja d - d a priestorové rozloženie tohto MDS je sínusové. Tiež predpokladáme, že budiaci prúd je nula Ibo = 0.
Pre prehľadnosť znázorníme na obrázku lineárny sken tohto MDS, z ktorého je zrejmé, že indukcia magnetického poľa statora v oblasti pólového nástavca je dostatočne veľká a v oblasti medzipólový priestor prudko klesá takmer na nulu v dôsledku vysokého odporu vzduchu.
Obrázok 6. Lineárne skenovanie MDS vinutia statora pozdĺž pozdĺžnej osi.
Takéto nerovnomerné rozloženie indukcie s amplitúdou B1dmax možno nahradiť sínusovým rozdelením, ale s menšou amplitúdou B1d1max.
Ak sa maximálna hodnota MDF statora F3Ф = Fa zhoduje s priečnou osou stroja, potom bude obraz magnetického poľa iný, čo je možné vidieť na obrázku lineárneho skenovania MDS stroja. .
Obrázok 7. Lineárne skenovanie MDS vinutia statora pozdĺž priečnej osi.
Aj tu je veľkosť indukcie v oblasti pólových nástavcov väčšia ako v oblasti interpolárneho priestoru. A je celkom zrejmé, že amplitúda základnej harmonickej indukcie statorového poľa B1d1 pozdĺž pozdĺžnej osi je väčšia ako amplitúda indukcie poľa B1q1 pozdĺž priečnej osi. Stupeň zníženia indukcie B1d1 a B1q1, ktorý je spôsobený nerovnomernosťou vzduchovej medzery, sa berie do úvahy pomocou koeficientov:
Závisia od mnohých faktorov a najmä od pomeru sigma / tau (prepáčte bez symbolu) (relatívna vzduchová medzera), od pomeru
(pomer prekrytia pólov), kde vp je šírka pólového nástavca a od iných faktorov.
Z histórie problému. K dnešnému dňu v mojej práci vyvstala otázka o účasti na projekte zavedenia vlastnej malej generácie do podniku. Predtým boli skúsenosti so synchrónnymi elektromotormi, s generátormi sú skúsenosti minimálne.
Vzhľadom na návrhy rôznych výrobcov v jednom z nich som objavil spôsob budenia synchrónneho generátora pomocou budiča generátora permanentných magnetov (PMG). Spomeniem, že systém budenia generátora je plánovaný ako bezkartáčový. Príklad synchrónne motory Opísal som skôr.
A tak z popisu generátora (PMG) s permanentnými magnetmi ako budičom budiaceho vinutia budiča generátora vyplýva:
1. Výmenník tepla typu "vzduch-voda". 2. Generátor permanentných magnetov. 3. Budiace zariadenie. 4. Usmerňovač. 5. Radiálny ventilátor. 6. Vzduchový kanál.
Budiaci systém sa v tomto prípade skladá z pomocných vinutí alebo generátora permanentných magnetov, automatického regulátora napätia (AVR), CT a VT na detekciu prúdu a napätia, vstavaného budiča a rotačného usmerňovača. Turbínogenerátory sú štandardne vybavené digitálnym AVR zaisťujúcim reguláciu PF (účiníka) a rôzne monitorovacie a ochranné funkcie (obmedzenie budenia, detekcia preťaženia, redundancia atď.). D.C Budenie z AVR je zosilnené rotačným budičom a následne usmernené rotačným usmerňovačom. Rotačný usmerňovač pozostáva z diód a stabilizátorov napätia.
Schematické znázornenie budiaceho systému generátora turbíny pomocou PMG:
Riešenie s generátorom s permanentným magnetom (PMG) na hlavnom hriadeli s rotorom generátora a bezkomutátorovým budičom:
Popravde, momentálne nemôžem hovoriť o výhodách tohto spôsobu regulácie vzrušenia. Myslím, že časom zbierania informácií a skúseností sa s vami podelím o moje skúsenosti s používaním PMG.
Vynález sa týka oblasti elektrotechniky a elektrotechniky, najmä synchrónnych generátorov s budením z permanentných magnetov. Technickým výsledkom je rozšírenie prevádzkových parametrov synchrónneho generátora o možnosť regulácie jeho činného výkonu a výstupného napätia striedavého prúdu, ako aj o možnosť jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu pri prenášaní. zváranie elektrickým oblúkom v rôznych režimoch. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje jednotku nosiča statora s nosnými ložiskami (1, 2, 3, 4), na ktorej je po obvode s pólovými výstupkami osadená skupina prstencových magnetických obvodov (5), vybavená elektrickými cievkami. (6) s viacfázovými vinutiami kotvy (7) a (8) statora, uloženými na nosnom hriadeli (9) s možnosťou otáčania v nosných ložiskách (1, 2, 3, 4) okolo ložiskovej jednotky statora a skupina prstencových rotorov (10) s prstencovými rotormi namontovanými na vnútorných bočných stenách magnetickými vložkami (11) so striedajúcimi sa v obvodovom smere magnetickými pólmi párov p, prekrývajúce pólové výstupky elektrickými cievkami (6) vinutia kotvy (7). 8) prstencového magnetického obvodu statora. Nosič statora je vyrobený zo skupiny identických modulov. Moduly statorovej ložiskovej jednotky sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi, s borovicou s nosným hriadeľom (9) a sú vybavené kinematicky pripojeným pohonom pre ich uhlové otáčanie voči sebe. ostatné a podobné fázy kotevných vinutí uvedených modulov sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora. 5 str. f-ly, 3 dwg.
Výkresy pre RF patent 2273942
Vynález sa týka oblasti elektrotechniky, najmä synchrónnych generátorov s budením z permanentných magnetov a je možné ho použiť v autonómnych zdrojoch energie na autách, lodiach, ako aj v autonómnych napájacích zdrojoch pre spotrebiteľov so striedavým prúdom štandardných priemyselných frekvencie a zvýšenej frekvencie a v autonómnych elektrárňach ako zdroj zváracieho prúdu pre zváranie elektrickým oblúkom v teréne.
Známy synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci zostavu ložísk statora s nosnými ložiskami, na ktorej je namontovaný prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami po obvode, vybavený elektrickými cievkami, na ktorých je umiestnené kotviace vinutie statora, a uložený aj na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v spomínanom nosnom ložisku rotor s permanentnými budiacimi magnetmi (viď napr. A.I. Voldek, " Elektrické autá", vyd. Energiya, pobočka Leningrad, 1974, s. 794).
Nevýhodou známeho synchrónneho generátora je značná spotreba kovu a veľké rozmery v dôsledku značnej spotreby kovu a rozmerov masívneho valcového rotora vyrobeného s permanentnými budiacimi magnetmi z tvrdých magnetických zliatin (ako Alni, Alnico, Magnico atď.).
Známy je aj synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú ložiskovú zostavu s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s kotviacim vinutím stator, prstencový rotor uložený s možnosťou otáčania okolo prstencového magnetického obvodu statora s prstencovou magnetickou vložkou uloženou na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi striedajúcimi sa v obvodovom smere, prekrývajúcou pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy. uvedeného prstencového magnetického obvodu statora (pozri napr. RF patent č. 2141716, trieda N 02 K 21/12 podľa prihlášky č. 4831043/09 zo dňa 02.03.1988).
Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú úzke prevádzkové parametre v dôsledku nemožnosti regulácie činného výkonu synchrónneho generátora, keďže pri konštrukcii tohto synchrónneho tlmivého generátora nie je možné promptne meniť hodnotu celkový magnetický tok vytvorený jednotlivými permanentnými magnetmi uvedenej prstencovej magnetickej vložky.
Najbližším analógom (prototypom) je synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú nosnú jednotku s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s viacfázovým vinutie kotvy statora, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora, prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene so striedavými magnetickými pólmi párov p v obvodovom smere prekrývajúce pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora (pozri patent RF č. 2069441, trieda N 02 K 21/22 prihláškou č. 4894702/07 zo dňa 01.06. 1990).
Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú tiež úzke prevádzkové parametre v dôsledku jednak chýbajúcej možnosti riadenia činného výkonu synchrónneho indukčného generátora, ako aj chýbajúcej možnosti regulácie hodnoty výstupného striedavého prúdu. napätia, čo sťažuje jeho použitie ako zdroja zváracieho prúdu pri zváraní elektrickým oblúkom (v konštrukcii známeho synchrónneho generátora nie je možné promptne meniť hodnotu celkového magnetického toku jednotlivých permanentných magnetov, ktoré tvoria tzv. prstencová magnetická vložka medzi sebou).
Cieľom tohto vynálezu je rozšírenie prevádzkových parametrov synchrónneho generátora poskytnutím možnosti regulácie jeho činného výkonu a schopnosti regulovať striedavé napätie, ako aj poskytnutím možnosti jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu pri vykonávanie zvárania elektrickým oblúkom v rôznych režimoch.
Tento cieľ je dosiahnutý tým, že synchrónny generátor s budením permanentným magnetom, obsahujúci jednotku nosiča statora s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený elektrickými cievkami umiestnenými na nich s viacfázovým vinutie kotvy statora, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi párov p striedajúcich sa v obvodový smer, pokrývajúci pólové výstupky s elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora, v ňom je ložisková jednotka stator tvorená skupinou identických modulov s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom a prstencovým rotorom namontované na jednom nosnom hriadeli s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom a Abzheny s nimi kinematicky spojené pohonom ich uhlovej rotácie voči sebe navzájom a fázy s rovnakým názvom vinutia kotvy v moduloch zostavy ložísk statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora.
Ďalším rozdielom navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je to, že rovnomenné magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch statorovej ložiskovej jednotky sú umiestnené kongruentne k sebe v rovnakých radiálnych rovinách. a konce fáz vinutia kotvy v jednom module ložiskovej jednotky statora sú spojené so začiatkami rovnako pomenovaných fáz vinutia kotvy v inom susednom module zostavy ložísk statora, tvoriace vo vzájomnom spojení spoločné fázy vinutia kotvy statora.
Okrem toho každý z modulov zostavy ložísk statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a misku so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov zostavy podpornej statora obsahuje prstencový plášť. s vnútornou prítlačnou prírubou, v ktorej je nainštalovaná uvedená zodpovedajúca prstencová magnetická vložka, pričom uvedené prstencové puzdrá modulov zostavy ložísk statora sú spojené s ich vnútornou valcovou bočnou stenou s jedným z uvedených podporných ložísk, z ktorých ostatné sú spojené s steny stredových otvorov na koncoch príslušných skiel, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevňovacích jednotiek a prstencový magnetický obvod je namontovaný v príslušnom module zostavy ložísk statora na špecifikovanom prstencovom puzdre, pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou k bočnej valcovej stene skla a tvoriacim spolu s ňou prstencovú dutinu, v ktorej je zariadenie umiestnené zodpovedajúci prstencový magnetický obvod s elektrickými cievkami príslušného vinutia kotvy statora. Ďalším rozdielom navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je, že každá z upevňovacích zostáv spájajúcich prstencový plášť prstencového rotora s nosným hriadeľom obsahuje náboj namontovaný na nosnom hriadeli s prírubou pevne pripevnenou k vnútornej prítlačnej prírube. zodpovedajúceho prstencového plášťa.
Ďalší rozdiel navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov spočíva v tom, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou nosnej jednotky na moduly jednotky nosiča statora.
Okrem toho je pohon pre uhlovú reverzáciu modulov jednotky nosiča statora voči sebe vyrobený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou a maticou a nosná jednotka pre pohon pre uhlovú reverzáciu sekcií. Jednotka nosiča statora obsahuje oporný výstupok pripevnený na jednom z uvedených skiel a opornú tyč na druhom skle, pričom vodiaca skrutka je na jednom konci otočne spojená dvojstupňovým závesom pomocou osi rovnobežnej s os uvedeného nosného hriadeľa, pričom špecifikovaná nosná tyč je vyrobená s vodiacou štrbinou umiestnenou pozdĺž kruhového oblúka a matica skrutkového mechanizmu je otočne spojená jedným koncom s uvedeným očkom, vyrobeným na druhom konci s driek prechádza cez vodiacu štrbinu v nosnej tyči a je vybavený blokovacím prvkom.
Podstata vynálezu je znázornená na výkresoch.
Obrázok 1 zobrazuje celkový pohľad na navrhovaný synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov v pozdĺžnom reze;
Obrázok 2 je pohľad A z obrázku 1;
Obrázok 3 zobrazuje schematický diagram magnetického budiaceho obvodu synchrónneho generátora v uskutočnení s trojfázovými elektrickými obvodmi vinutia kotvy statora v počiatočnej počiatočnej polohe (bez uhlového posunu zodpovedajúcich fáz rovnakého mena v moduloch zostava ložísk statora) pre počet pólových párov statora p = 8;
Na obr.4 - to isté, s fázami trojfázových elektrických obvodov vinutia kotvy statora, rozmiestnených voči sebe navzájom v uhlovej polohe pod uhlom rovnajúcim sa 360 / 2p stupňom;
Obrázok 5 znázorňuje variant elektrický obvod spojenia vinutí kotvy statora synchrónneho generátora s hviezdicovým zapojením fáz generátora a sériovým zapojením fáz rovnakého mena v spoločných fázach nimi tvorených;
Obrázok 6 zobrazuje inú verziu elektrickej schémy zapojenia vinutí kotvy statora synchrónneho generátora s trojuholníkovým zapojením fáz generátora a sériovým zapojením rovnakých fáz v nimi tvorených spoločných fázach;
Obrázok 7 zobrazuje schematický vektorový diagram zmeny veľkosti fázových napätí synchrónneho generátora počas uhlového natočenia zodpovedajúcich fáz s rovnakým názvom vinutia kotvy statora (resp. modulov ložiskovej jednotky statora) o zodpovedajúci uhol a keď sú tieto fázy spojené podľa schémy "hviezda";
Na obr.8 - to isté, pri pripájaní fáz vinutia kotvy statora podľa schémy "trojuholníka";
Obrázok 9 ukazuje diagram s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so zodpovedajúcim elektrickým uhlom natočenia vektora napätia v fáza na pripojenie fáz podľa schémy "hviezda";
Obrázok 10 ukazuje diagram s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so zodpovedajúcim elektrickým uhlom natočenia vektora napätia v fáza na pripojenie fáz podľa schémy "trojuholníka".
Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje statorovú ložiskovú jednotku s nosnými ložiskami 1, 2, 3, 4, na ktorej je namontovaná skupina identických prstencových magnetických obvodov 5 (napríklad vo forme monolitických kotúčov z práškového kompozitu mäkký magnetický materiál) s pólovými výstupkami po obvode, vybavené na nich umiestnenými elektrickými cievkami 6 s viacfázovými (napríklad trojfázovými a v všeobecný prípad m-fáza) vinutia kotvy 7, 8 statora, uložené na nosnom hriadeli 9 s možnosťou otáčania v spomínaných nosných ložiskách 1, 2, 3, 4 okolo ložiskovej jednotky statora skupinu identických prstencových rotorov 10, s prstencové magnetické vložky namontované na vnútorných bočných stenách 11 (napríklad vo forme monolitických magnetických prstencov vyrobených z práškového magnetoanizotropného materiálu) so striedajúcimi sa v obvodovom smere magnetickými pólmi p-párov (v tomto uskutočnení generátora je počet párov p magnetických pólov je 8), prekrytie pólových výstupkov elektrickými cievkami 6 vinutia 7, 8 kotvy uvedených prstencových magnetických obvodov 5 statora. Zostava statorového ložiska je vyrobená zo skupiny identických modulov, z ktorých každý obsahuje prstencové puzdro 12 s vonkajšou prítlačnou prírubou 13 a sklo 14 so stredovým otvorom "a" na konci 15 a s bočnou valcovou stenou 16. Každý z prstencových rotorov 10 obsahuje prstencový plášť 17c vnútornej prítlačnej príruby 18. Prstencové puzdrá 12 modulov statorovej ložiskovej jednotky sú svojou vnútornou valcovou bočnou stenou spojené s jedným z uvedených podporných ložísk (s opornými ložiskami 1, 3), z ktorých ostatné (podporné ložiská 2, 4) sú spojené so stenami stredových otvorov "a" na koncoch 15 uvedených príslušných skiel 14. Prstencové plášte 17 prstencových rotorov 10 sú pevne spojené s nosným hriadeľom 9 pomocou upevňovacích zostáv a každý z prstencových magnetických obvodov 5 v príslušnom module statorovej ložiskovej jednotky je namontovaný na špecifikovanom prstencovom puzdre 12 pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou 13 k bočnej valcovej stene 16 skla 14 a formovanie d spolu s poslednou prstencovou dutinou "b", v ktorej je umiestnený špecifikovaný zodpovedajúci prstencový magnetický obvod 5 s elektrickými cievkami 6 príslušného vinutia kotvy (vinutia kotvy 7, 8) statora. Moduly zostavy statorových ložísk (prstencové puzdrá 12 s miskami 14 tvoriacimi tieto moduly) sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom 9 a sú vybavené kinematicky pripojeným pohonom. pre ich uhlové natočenie voči sebe navzájom, namontované pomocou podpernej zostavy na moduloch nosiča statora. Každý z upevňovacích prvkov spájajúcich prstencový plášť 17 príslušného prstencového rotora 10 s nosným hriadeľom 9 obsahuje náboj 19 namontovaný na nosnom hriadeli 9 s prírubou 20 pevne pripevnenou k vnútornej prítlačnej prírube 18 zodpovedajúceho prstencového plášťa 17. Pohon na uhlové prevrátenie modulov jednotky nosiča statora voči sebe v znázornenom konkrétnom uskutočnení je vytvorený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou 21 a maticou 22 a nosná jednotka pre pohon pre uhlové prevrátenie sekcií jednotky statorového nosiča obsahuje oporný výstupok 23 pripevnený na jednom z uvedených skiel 14 a na druhom skle 14 nosnú tyč 24. Vodiaca skrutka 21 je otočne spojená dvojstupňovým závesom (a záves s dvoma stupňami voľnosti) jedným koncom "b" pomocou osi 25 rovnobežnej s osou 0-01 uvedeného nosného hriadeľa 9 s uvedenou nosnou tyčou 24 umiestnenou pozdĺž oblúka kruhu s vodiacou štrbinou " g" a matica 22 skrutkového mechanizmu je na jednom konci otočne spojená s uvedeným nosným výstupkom 23, na druhom konci je vyrobená s driekom 26, ktorý prechádza cez vodiacu štrbinu "g" v nosnej tyči 24 a je vybavené blokovacím prvkom 27 (poistná matica). Na konci matice 22, otočne spojenej s oporným výstupkom 23, je nainštalovaný dodatočný blokovací prvok 28 (dodatočná blokovacia matica). Nosný hriadeľ 9 je vybavený ventilátormi 29 a 30 na chladenie vinutí kotvy 7, 8 statora, z ktorých jeden (29) je umiestnený na jednom z koncov nosného hriadeľa 9 a druhý (30) je umiestnený medzi sekciami statorovej ložiskovej jednotky a je namontovaný na nosnom hriadeli 9. Prstencové puzdrá 12 sekcií zostavy statorových ložísk sú vyrobené s vetracími otvormi "d" na vonkajších prítlačných prírubách 13 pre prechod prúdu vzduchu do zodpovedajúceho prstencového dutiny "b" tvorené prstencovými puzdrami 12 a sklami 14, a tým na chladenie kotevných vinutí 7 a 8 umiestnených v elektrických cievkach 6 na pólových výbežkoch prstencových magnetických obvodov 5. Na konci nosného hriadeľa 9, na ktorom je umiestnený ventilátor 29, je namontovaná klinová remenica 31 na pohon prstencových rotorov 10 synchrónneho generátora do rotácie. Ventilátor 29 je pripevnený priamo ku kladke 31 prevodu klinovým remeňom. Na druhom konci vodiacej skrutky 21 skrutkového mechanizmu je nainštalovaná rukoväť 32 na manuálne ovládanie skrutkového mechanizmu pohonu na uhlové otáčanie modulov jednotky statorového nosiča voči sebe navzájom. Fázy s rovnakým názvom (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutia kotvy v kruhových magnetických obvodoch 5 modulov statorovej ložiskovej jednotky je prepojených, tvoriacich spoločné fázy generátora (zapojenie rovnakých fáz vo všeobecnosti sériové aj paralelné, ako aj zložené ). Magnetické póly s rovnakým názvom ("sever" a teda "juh") prstencových magnetických vložiek 11 prstencových rotorov 10 v susedných moduloch statorovej ložiskovej jednotky sú umiestnené navzájom zhodne v rovnakých radiálnych rovinách. . V prezentovanom uskutočnení sú konce fáz (A1, B1, C1) vinutia kotvy (vinutie 7) v kruhovom magnetickom obvode 5 jedného modulu zostavy ložísk statora spojené so začiatkami fáz toho istého. názov (A2, B2, C2) vinutia kotvy (vinutie 8) v priľahlom inom module nesúcom statorovú zostavu, tvoriace v sériovom spojení navzájom spoločné fázy vinutia kotvy statora.
Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom funguje nasledovne.
Od pohonu (napríklad od spaľovacieho motora, hlavne dieselového motora, na výkrese neznázorneného) cez klinovú remenicu 31 sa rotačný pohyb prenáša na nosný hriadeľ 9 s prstencovými rotormi 10. Keď prstencové rotory 10 (prstencové plášte 17) s prstencovými magnetickými vložkami 11 sa otáčajú (napríklad monolitické magnetické krúžky vyrobené z práškového magnetoanizotropného materiálu) vytvárajú rotujúce magnetické toky, ktoré prenikajú vzduchovou prstencovou medzerou medzi prstencovými magnetickými vložkami 11 a prstencovými magnetickými obvodmi 5 (napr. napríklad monolitické disky vyrobené z práškového kompozitného magneticky mäkkého materiálu) modulov statorových ložiskových jednotiek, ako aj prenikajúce výčnelky radiálnych pólov (bežne nie sú znázornené na výkrese) prstencových magnetických obvodov 5. Keď sa prstencové rotory 10 otáčajú, striedavý prechod "severných" a "južných" striedavých magnetických pólov prstencových magnetických vložiek 11 cez radiálne pólové výstupky prstenca magnetické jadrá 5 modulov zostavy ložísk statora, spôsobujúce pulzácie rotujúceho magnetického toku ako vo veľkosti, tak aj v smere v priemetoch radiálnych pólov uvedených prstencových magnetických jadier 5. V tomto prípade premenné elektromotorické sily (EMF) so vzájomným fázovým posunom sú indukované vo vinutiach kotvy 7 a 8 statora v každom z m-fázových vinutí kotvy 7 a 8 pod uhlom rovnajúcim sa 360 / m elektrických stupňov a pre prezentované trojfázové vinutia kotvy 7 a 8 vo svojich fázach (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) sínusová premenlivá elektromotorická sila (EMF) s fázovým posunom medzi sebou pod uhlom 120 stupňov a s frekvenciou rovnou súčinu počtu párov (p) magnetických pólov v prstencovej magnetickej vložke 11 rýchlosťou otáčania prstencových rotorov 10 (pre počet párov magnetických pólov p = 8 sa premenné EMF indukuje prevažne so zvýšenou frekvenciou, napr. s frekvenciou 400 Hz). Striedavý prúd (napríklad trojfázový alebo vo všeobecnosti m-fázový), pretekajúci spoločným vinutím kotvy statora vytvoreným vyššie uvedeným spojením rovnakých fáz (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutí kotvy 7 a 8 v susedných prstencových magnetických obvodoch 5, je privádzaný do výstupných elektrických napájacích konektorov (na výkrese neznázornených) na pripojenie prijímačov striedavého prúdu (napríklad na pripojenie elektromotorov, elektrického náradia, elektrických čerpadiel , vykurovacie zariadenia, ako aj na pripojenie elektrického zváracieho zariadenia atď.) ). V prezentovanej verzii synchrónneho generátora je výstupné fázové napätie (Uph) v spoločnom vinutí kotvy statora (vytvorené zodpovedajúcim vyššie uvedeným spojením rovnakých fáz vinutí kotvy 7 a 8 v kruhových magnetických obvodoch 5) v počiatočná počiatočná poloha modulov statorovej nosnej jednotky (bez vzájomného uhlového posunutia) voči sebe navzájom týchto modulov statorovej nosnej jednotky, a teda bez uhlového vzájomného uhlového posunutia prstencových magnetických obvodov 5 s pólom výstupkov po obvode) sa rovná súčtu modulo jednotlivých fázových napätí (Uph1 a Uph2) vo vinutiach kotvy 7 a 8 prstencových magnetických obvodov modulov nosiča statora (vo všeobecnom prípade celkové výstupné fázové napätie Uf generátora sa rovná geometrickému súčtu vektorov napätia v jednotlivých rovnomenných fázach A1, B1, C1 a A2, B2, C2 vinutí kotvy 7 a 8, pozri obr. 7 a 8 s diagramami napätia) . Ak je potrebné zmeniť (znížiť) hodnotu výstupného fázového napätia Uf (a podľa toho aj výstupného sieťového napätia U l) prezentovaného synchrónneho generátora na napájanie určitých prijímačov elektriny so zníženým napätím (napríklad pre el. oblúkové zváranie striedavým prúdom v určitých režimoch), uhlové obrátenie jednotlivých modulov nosnej jednotky sa vykonáva statorom voči sebe v určitom uhle (nastavené alebo kalibrované). V tomto prípade sa odblokuje blokovací prvok 27 matice 22 skrutkového mechanizmu pohonu na uhlové prevrátenie modulov zostavy ložiska statora a pomocou rukoväte 32 sa vodiaca skrutka 21 skrutkového mechanizmu zasunie do rotácia, v dôsledku ktorej dochádza k uhlovému pohybu matice 22 po kruhovom oblúku v štrbine "g" nosnej tyče 24 a obráteniu pod daným uhlom jedného z modulov statorovej ložiskovej jednotky vzhľadom na k druhému modulu tejto statorovej ložiskovej jednotky okolo osi O-01 nosného hriadeľa 9 (v predloženom vyhotovení synchrónneho induktorového generátora sa otáča modul statorovej ložiskovej jednotky, na ktorej je namontovaný nosný výstupok 23, zatiaľ čo ďalší modul statorovej ložiskovej jednotky s opornou tyčou 24 s štrbinou "g" je v stacionárnej polohe, to znamená pripevnený na nejakej základni, ktorá nie je na znázornenom výkrese bežne znázornená). Pri uhlovom natočení modulov statorovej ložiskovej jednotky (krúžkové puzdrá 12 so sklami 14) voči sebe okolo osi O-01 nosného hriadeľa 9 sa otáčanie kruhových magnetických obvodov 5 s pólovými výstupkami po obvode sa tiež vykonáva voči sebe pod daným uhlom, v dôsledku čoho sa otáčanie tiež uskutočňuje pod daným uhlom voči sebe okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9 samotných pólových výstupkov (konvenčne na výkrese neznázornené) s elektrickými cievkami 6 viacfázových (v tomto prípade trojfázových) vinutí kotvy statora 7 a 8 v kruhových magnetických obvodoch. Keď sa pólové výstupky kruhových magnetických obvodov 5 navzájom otáčajú pod daným uhlom v rozsahu 360 / 2p stupňov, dochádza k proporcionálnej rotácii vektorov fázového napätia vo vinutí kotvy pohyblivého modulu statorovej ložiskovej jednotky (v tomto V prípade, že dôjde k rotácii vektorov fázového napätia Uph2 vo vinutí kotvy 7 modulu ložiskovej jednotky.stator s možnosťou uhlovej rotácie) v presne definovanom uhle v rozsahu 0-180 elektrických stupňov (pozri obr. 7 a 8 ), čo vedie k zmene výsledného výstupného fázového napätia Uph synchrónneho generátora v závislosti od elektrického uhla natočenia vektorov fázového napätia Uph2 vo fázach A2, B2, C2 jedného vinutia kotvy statora 7 voči vektorom fázového napätia. Uf1 vo fázach A1, B1, C1 iného vinutia kotvy statora 8 (táto závislosť má vypočítaný charakter, vypočítaný riešením šikmých trojuholníkov a je určený nasledujúcim výrazom:
Rozsah regulácie výstupného výsledného fázového napätia Uph prezentovaného synchrónneho generátora pre prípad, keď Uph1 = Uph2 sa bude meniť od 2Uph1 do 0, a pre prípad, keď Uph2 Realizácia jednotky nosiča statora zo skupiny identických modulov s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom 5 a prstencovým rotorom 10, uložených na jednom nosnom hriadeli 9, ako aj inštalácia modulov jednotky nosiča statora s možnosťou ich otáčania voči sebe. navzájom okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom 9, napájanie modulov statorovej ložiskovej jednotky kinematicky spojeným pohonom ich uhlového natočenia voči sebe a prepojenie rovnakých fáz vinutí kotvy 7 a 8 v moduloch statorovej ložiskovej jednotky s tvorbou spoločných fáz statorového činného výkonu, ako aj zabezpečením možnosti regulácie výstupného napätia striedavého prúdu, ako aj zabezpečením možnosti jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu pri vedení el. oblúkové zváranie v rôznych režimoch (poskytnutím možnosti nastavenia hodnoty napätie fázového posunu v rovnakých fázach Al, B1, C1 a A2, B2, C2 a vo všeobecnosti vo fázach Ai, Bi, Ci vinutia kotvy statora v navrhovanom synchrónnom generátore). Navrhnutý synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov je možné s vhodným spínaním vinutia kotvy statora použiť na napájanie širokej škály prijímačov striedavého viacfázového elektrického prúdu s rôznymi parametrami napájacieho napätia. Okrem toho dodatočné usporiadanie magnetických pólov s rovnakým názvom („sever“ a teda „juh“) prstencových magnetických vložiek 11 v susedných prstencových rotoroch 10 sú navzájom zhodné v rovnakých radiálnych rovinách, ako aj ako spojenie koncov fáz Al, B1, C1 vinutia 7 kotvy v prstencovom magnetickom obvode 5 jedného modulu zostavy ložísk statora so začiatkom rovnakých fáz A2, B2, C2 vinutia kotvy 8. v susednom module zostavy ložísk statora (sériové prepojenie rovnakých fáz vinutia kotvy statora medzi sebou) umožňujú zabezpečiť hladkú a efektívnu reguláciu výstupného napätia synchrónneho generátora od maximálnej hodnoty (2U f1, resp. vo všeobecnom prípade pre počet n sekcií statorovej ložiskovej jednotky nU f1) až 0, ktoré možno použiť aj na napájanie špeciálnych elektrických strojov a zariadení. 1. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci ložiskovú zostavu statora s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s viacfázovým vinutím kotvy statora. , uložený na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo magnetického obvodu prstencového statora prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi párov p striedajúcich sa v obvodovom smere, zakrývajúci pólové výčnelky s elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora, vyznačujúce sa tým, že zostava ložísk statora je vyrobená zo skupiny identických modulov s uvedeným prstencovým magnetickým obvodom a prstencového rotora namontovaného na rovnakom nosnom hriadeli, pričom moduly statorovej ložiskovej jednotky sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi a koaxiálne s nosným hriadeľom a vybavené kinematicky pripojeným pohonom na ich uhlové otáčanie voči sebe navzájom, a podobné fázy vinutí kotvy v moduloch zostavy ložísk statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy kotvy statora vinutie. 2. Synchrónny generátor s budením permanentnými magnetmi podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že rovnomenné magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch zostavy ložísk statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnaké radiálne roviny a konce fáz vinutia kotvy v jednom module ložiskových statorových jednotiek sú spojené so začiatkom rovnakých fáz vinutia kotvy v inom, susednom module ložiskovej jednotky statora, ktoré tvoria v spojení s navzájom spoločné fázy vinutia kotvy statora. 3. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že každý z modulov jednotky nosiča statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a sklo so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov jednotky statorového nosiča obsahuje prstencový plášť s vnútornou prítlačnou prírubou, v ktorej je nainštalovaná uvedená zodpovedajúca prstencová magnetická vložka, pričom uvedené prstencové puzdrá modulov jednotky nosiča statora sú spojené s ich vnútornou valcová bočná stena s jedným z uvedených podporných ložísk, z ktorých ďalšie sú spojené so stenami stredových otvorov na koncoch špecifikovaných zodpovedajúcich skiel, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevnenia zostavy a prstencový magnetický obvod v príslušnom module statorovej ložiskovej jednotky je namontovaný na špecifikovanom prstencovom puzdre pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou k bočnej valcovej stene zväzku ana a tvoriaci spolu s ním prstencovú dutinu, v ktorej je umiestnený špecifikovaný zodpovedajúci prstencový magnetický obvod s elektrickými cievkami zodpovedajúceho vinutia kotvy statora. 4. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že každá z upevňovacích zostáv spájajúcich prstencový plášť prstencového rotora s nosným hriadeľom obsahuje náboj namontovaný na nosnom hriadeli s prírubou. pevne pripevnené k vnútornej prítlačnej prírube zodpovedajúceho prstencového puzdra. 5. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom podľa nároku 4, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou nosnej jednotky na moduloch jednotky nosiča statora. . 6. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky statorového nosiča voči sebe je vytvorený ako skrutkový mechanizmus s vodiacou skrutkou a matice a nosná jednotka pohonu na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora obsahuje na jednom z uvedených skiel upevnený nosný výstupok a na druhom skle nosnú tyč, pričom vodiaca skrutka je otočne spojená dvojstupňový záves na jednom konci pomocou osi rovnobežnej s osou uvedeného nosného hriadeľa, pričom špecifikovaná nosná tyč je vyrobená s vodiacou drážkou umiestnenou pozdĺž kruhového oblúka a matica skrutkového mechanizmu je otočne spojená na jednom konci s uvedeným výstupkom, je vyrobený na druhom konci s driekom prevlečeným cez vodiacu štrbinu v nosnej tyči a je vybavený blokovacím prvkom. Trojfázový synchrónny alternátor bez magnetického prilepenia s budením z permanentných neodýmových magnetov, 12 pólových párov. Už dávno, ešte v sovietskych časoch, časopis „Modelist Konstruktor“ uverejnil článok venovaný konštrukcii veternej turbíny rotačného typu. Odvtedy som mal túžbu postaviť niečo podobné na mojej letnej chate, no nikdy k tomu nedošlo. Všetko sa zmenilo s príchodom neodýmových magnetov. Na internete som nazbieral množstvo informácií a stalo sa toto. Trojfázový generátorový obvod je kvôli jednoduchosti nasadený v rovine. Na obr. 2 je znázornené rozloženie cievok, keď je ich počet dvakrát väčší, aj keď v tomto prípade sa medzera medzi pólmi tiež zväčšuje. Cievky sa prekrývajú 1/3 šírky magnetu. Ak sa šírka zvitkov zmenší o 1/6, zmestia sa do jedného radu a medzera medzi pólmi sa nezmení. Maximálna vzdialenosť medzi pólmi sa rovná výške jedného magnetu.NÁROK
Generátorové zariadenie: Dva kotúče z mäkkej ocele s nalepenými magnetmi sú navzájom pevne spojené pomocou dištančného puzdra. V medzere medzi kotúčmi sú umiestnené pevné ploché cievky bez jadier. EMF indukcie vznikajúci v poloviciach cievky je opačný v smere a je sčítaný v celkovom EMF cievky. EMF indukcie vznikajúce vo vodiči pohybujúcom sa v konštantnom rovnomernom magnetickom poli je určené vzorcom E = B V L kde: B-magnetická indukcia V- rýchlosť pohybu L je aktívna dĺžka vodiča. V = π D N / 60 kde: D-priemer N- rýchlosť otáčania. Magnetická indukcia v medzere medzi dvoma pólmi je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi nimi. Generátor je namontovaný na spodnej podpere veternej turbíny.
