Synchrónne generátory s budením z permanentných magnetov. Koncový synchrónny elektrický generátor s budením z permanentných magnetov Generátory s magnetickým budením

V synchrónnych strojoch tohto typu sa vytvára neustále usmerňované budiace pole pomocou permanentné magnety. Synchrónne stroje s permanentnými magnetmi nepotrebujú budič a vďaka absencii budiacich a klzných kontaktných strát majú vysokú účinnosť, ich spoľahlivosť je výrazne vyššia ako u bežných synchrónnych strojov, u ktorých je rotačné budiace vinutie a kefové zariadenie 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 verziách, ktoré boli popísané vyššie (jednofázové synchrónne stroje, synchrónne stroje so zobákovým pólom a induktorové stroje).
Synchrónne stroje s permanentným magnetom sa líšia od ich elektrických náprotivkov. magnetické budenie návrh indukčných magnetických systémov. Analógom rotora bežného synchrónneho stroja bez vyčnievajúcich pólov je valcový prstencový magnet 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 pazúrovitými pólmi budený permanentným magnetom:
1 - prstencový permanentný magnet; 2 - disk so systémom južných pólov; 3 - disk so systémom severných pólov

Rotor s výraznými pólmi bežného stroja s elektromagnetickým budením je podobný rotoru s hviezdicovým magnetom na obr. 1, a, v ktorom je magnet 1 namontovaný na hriadeli 3 s odliatkom 2 z hliníkovej zliatiny.

V zubopólovom rotore (obr. 2) nahrádza prstencové budiace vinutie axiálne magnetizovaný prstencový magnet. V protipólovom induktorovom stroji podľa obr. elektromagnetické budenie môže byť nahradené magnetickým, 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 rovnakého pólu je k dispozícii aj zodpovedajúci analóg s magnetickým budením. Permanentný magnet môže byť v tomto prípade vo forme axiálne magnetizovaného krúžku, ktorý je vložený medzi rám a koncový štít.

Ryža. 3. Indukčný viacpólový generátor s magnetoelektrickým budením:
OYA - 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 načrtnuté v predchádzajúcich kapitolách časti. Aby ste však mohli použiť túto teóriu a použiť ju na výpočet charakteristík synchrónneho stroja s permanentnými magnetmi v režime generátora alebo motora, musíte najskôr určiť EMF bez zaťaženia E, alebo koeficient budenia r = Ef / U, z demagnetizačnej krivky permanentného magnetu a vypočítajte indukčné odpory Xad a X, berúc do úvahy vplyv magnetického odporu magnetu, ktorý môže byť taký významný, že Xa(1< Xaq.
Stroje s permanentnými magnetmi boli vynájdené na úsvite rozvoja 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. Generátory a nízkovýkonové 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.
Podľa spôsobov spúšťania sa synchrónne motory s permanentným magnetom s nízkym výkonom delia na motory s vlastným štartovaním a motory s asynchrónnym štartom.
Nízkovýkonové samoštartovacie 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 zlomok 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.
Štart týchto motorov sa uskutočňuje v dôsledku synchrónneho momentu z interakcie pulzujúceho poľa s permanentnými magnetmi rotora. Aby spustenie prebehlo úspešne a správnym smerom, používajú sa špeciálne mechanické zariadenia, ktoré umožňujú otáčanie rotora iba jedným smerom a pri synchronizácii ho odpájajú od hriadeľa.
Nízkovýkonové synchrónne motory s permanentným magnetom s asynchrónnym štartom sa vyrábajú s radiálnym usporiadaním permanentného magnetu a rozbehového vinutia nakrátko a s axiálnym usporiadaním permanentného magnetu a rozbehového vinutia nakrátko. Podľa 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 magnetu a vinutím nakrátko je toto vinutie umiestnené v drážkach vrstvených pólových nástavcov permanentných magnetov. Na získanie prijateľných zvodových tokov sú medzi hrotmi susedných magnetov nemagnetické medzery. palice. Niekedy, aby sa zvýšila mechanická pevnosť rotora, sú hroty kombinované s saturovateľnými mostíkmi do celého prstencového jadra.
V motore s axiálnym umiestnením magnetu a vinutím nakrátko zaberá časť aktívnej dĺžky permanentný magnet a na jeho druhej časti je umiestnený vrstvený magnetický obvod s vinutím nakrátko. vedľa magnetu a permanentný magnet aj vrstvený magnetický obvod sú namontované na spoločnom hriadeli. Vzhľadom na to, že motory s permanentnými magnetmi zostávajú pri štartovaní vybudené, je ich štartovanie menej priaznivé ako u bežných motorov. synchrónne motory, ktorého budenie je vypnuté. Vysvetľuje to skutočnosť, že počas štartovania spolu s pozitívnym asynchrónnym momentom z interakcie točivého poľa s prúdmi indukovanými v skratovanom vinutí pôsobí na rotor negatívny asynchrónny moment z interakcie permanentných magnetov s prúdy indukované poľom permanentných magnetov vo vinutí statora.

Synchrónne generátory

s budením permanentným magnetom

(vyvinutý v roku 2012)

Navrhovaný generátor podľa princípu činnosti je synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov. NeFeB zložené magnety, ktoré vytvárajú magnetické pole s indukciou 1,35 Tl, umiestnený po obvode rotora so striedajúcimi sa pólmi.

E je excitované vo vinutiach generátora. ds, ktorých amplitúda a frekvencia sú určené rýchlosťou otáčania rotora generátora.

Konštrukcia generátora neobsahuje kolektor s rozpojiteľnými kontaktmi. Generátor tiež nemá budiace vinutia, ktoré spotrebúvajú dodatočný prúd.

Výhody generátora navrhovaného dizajnu:

1. Má všetky pozitívne vlastnosti synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi:

1) nedostatok kief zberača prúdu,

2) nedostatok budiaceho prúdu.

2. Väčšina podobných v súčasnosti vyrábaných generátorov s rovnakým výkonom má hmotnostné a rozmerové parametre 1,5 - 3x väčšie.

3. Menovitá rýchlosť otáčania hriadeľa generátora - 1600 o./min. Zodpovedá rýchlosti otáčania nízkootáčkových dieselových pohonov. Preto pri prevode jednotlivých elektrární z benzínových motorov na dieselové motory pomocou nášho generátora spotrebiteľ získa značné úspory paliva a v dôsledku toho sa znížia náklady na kilowatthodinu.

4. Generátor má malý rozbehový krútiaci moment (menej ako 2 N x m), t. j. pre spustenie, výkon pohonu iba 200 Ut, a spustenie generátora je možné zo samotnej nafty pri štarte aj bez spojky. Podobné trhové motory majú akceleračnú periódu na vytvorenie rezervy výkonu pri štartovaní generátora, pretože pri štartovaní Plynový motor pracuje v režime nízkej spotreby.

5. S úrovňou spoľahlivosti 90% je zdroj generátora 92 tisíc hodín (10,5 roka nepretržitej prevádzky). Cyklus prevádzky hnacieho motora medzi generálnymi opravami deklarovaný výrobcami (ako aj trhovými analógmi generátora) je 25 - 40 000 hodín. To znamená, že náš generátor z hľadiska spoľahlivosti prevádzkového času prevyšuje spoľahlivosť sériových motorov a generátorov 2-3 krát.

6. Jednoduchosť výroby a montáže generátora - miestom montáže môže byť zámočnícka dielňa pre kusovú a malovýrobu.

7. Jednoduché prispôsobenie alternátora na výstupné striedavé napätie:

1) 36 V, frekvencia 50 - 400 Hz

2) 115 V, frekvencia 50 - 400 Hz(letiskové elektrárne);

3) 220 V, frekvencia 50 - 400 Hz;

4) 380 V, frekvencia 50 - 400 Hz.

Základná konštrukcia generátora umožňuje naladiť vyrábaný produkt na rôzne frekvencie a rôzne napätia bez zmeny konštrukcie.

8. Vysoká požiarna bezpečnosť. Navrhovaný generátor sa nemôže stať zdrojom požiaru, aj keď dôjde ku skratu v obvode záťaže alebo vo vinutí, čo je zahrnuté v návrhu systému. To je veľmi dôležité pri použití generátora pre palubnú elektráreň v obmedzenom priestore vodného plavidla, lietadla, ako aj súkromnej drevenej bytovej výstavby atď.

9. Nízky level hluk.

10. Vysoká udržiavateľnosť.

0,5 parametrov generátora kW

Parametre generátora s výkonom 2,5 kW

VÝSLEDKY:

Navrhovaný generátor je možné vyrobiť na použitie v elektrických generátorových súpravách s otáčkami hriadeľa 1500-1600 ot./min. - v dieselových, benzínových a parogeneračných elektrárňach na individuálne použitie alebo v miestnych energetických systémoch. V spojení s multiplikátorom je možné elektromechanický menič energie použiť aj na výrobu elektriny v nízkorýchlostných generátorových systémoch, ako sú veterné farmy, vlnové elektrárne atď. akéhokoľvek výkonu. To znamená, že rozsah elektromechanického meniča robí navrhovaný komplex (multiplikátor-generátor) univerzálnym. Hmotnosť, veľkosť a ďalšie elektrické parametre uvedené v texte dávajú navrhovanému dizajnu jasnú konkurenčnú výhodu na trhu v porovnaní s analógmi.

Výrobné princípy, ktoré sú základom dizajnu, sú vysoko vyrobiteľné, v podstate nevyžadujú presný strojový park a sú zamerané na masovú masovú výrobu. V dôsledku toho bude mať dizajn nízke náklady na hromadnú výrobu.

Generátor Zariadenie, ktoré premieňa jednu formu energie na inú.
V tomto prípade uvažujeme o premene mechanickej energie rotácie na elektrickú energiu.

Existujú dva typy takýchto generátorov. Synchrónne a asynchrónne.

Synchrónny generátor. Princíp fungovania

punc synchrónny generátor je pevný vzťah medzi frekvenciou f premenlivé EMF indukované vo vinutí statora a rýchlosti rotora n, nazývaná synchrónna rýchlosť:

n = f/str

kde p- počet párov pólov vinutia statora a rotora.
Zvyčajne je rýchlosť otáčania vyjadrená v otáčkach za minútu a frekvencia EMF v Hertzoch (1 / s), potom pre počet otáčok za minútu bude mať vzorec tvar:

n = 60f/str

Na obr. 1.1 prezentované funkčný diagram synchrónny generátor. Na statore 1 je trojfázové vinutie, ktoré sa zásadne nelíši od podobného vinutia asynchrónneho stroja. Na rotore s budiacim vinutím 2 je umiestnený elektromagnet, ktorý prijíma energiu priamy prúd spravidla cez klzné kontakty, realizované pomocou dvoch zberacích krúžkov umiestnených na rotore a dvoch pevných kief.
V niektorých prípadoch možno pri konštrukcii rotora synchrónneho generátora použiť namiesto elektromagnetov permanentné magnety, potom nie sú potrebné kontakty na hriadeli, ale možnosti stabilizácie výstupných napätí sú výrazne obmedzené.

Hnací motor (PD), ktorý sa používa ako turbína, spaľovací motor alebo iný zdroj mechanickej energie, rotor generátora je poháňaný synchrónnou rýchlosťou. V tomto prípade sa magnetické pole rotorového elektromagnetu tiež otáča synchrónnou rýchlosťou a indukuje premenlivé EMF v trojfázovom vinutí statora. E A , E B a E C, ktoré majú rovnakú hodnotu a sú navzájom fázovo posunuté o 1/3 periódy (120 °), tvoria symetrický trojfázový systém EMF.

So záťažou pripojenou na svorky C1, C2 a C3 vinutia statora sa vo fázach vinutia statora objavujú prúdy ja A , ja b, ja C , ktoré vytvárajú rotujúce magnetické pole. Frekvencia otáčania tohto poľa sa rovná frekvencii otáčania rotora generátora. V synchrónnom generátore sa teda magnetické pole statora a rotor otáčajú synchrónne. Okamžitá hodnota EMF vinutia statora v uvažovanom synchrónnom generátore

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Tu: B– magnetická indukcia vo vzduchovej medzere medzi jadrom statora a pólmi rotora, T;
l- aktívna dĺžka jednej štrbinovej strany vinutia statora, t.j. dĺžka jadra statora, m;
w- počet otáčok;
v = πDn– lineárna rýchlosť pohybu pólov rotora vzhľadom na stator, m/s;
D- vnútorný priemer jadra statora, m.

Vzorec EMF ukazuje, že pri konštantnej rýchlosti rotora n tvar grafu premennej EMF vinutia kotvy (statora) je určený výlučne zákonom rozloženia magnetickej indukcie B v medzere medzi statorom a pólmi rotora. Ak je graf magnetickej indukcie v medzere sínusoida B = Bmax sinα, potom EMF generátora bude tiež sínusový. V synchrónnych strojoch sa vždy usiluje o získanie rozloženia indukcie v medzere čo najbližšie k sínusoide.

Ak teda vzduchová medzera δ konštanta (obr. 1.2), potom magnetická indukcia B vo vzduchovej medzere je rozložená podľa lichobežníkového zákona (graf 1). Ak sú okraje pólov rotora "skosené" tak, že medzera na okrajoch pólových nástavcov je rovná δ max (ako je znázornené na obr. 1.2), potom sa graf rozloženia magnetickej indukcie v medzere priblíži k sínusoide (graf 2) a následne sa graf EMF indukovanej vo vinutí generátora priblíži k sínusoide. EMF frekvencia synchrónneho generátora f(Hz) úmerné rýchlosti synchrónneho rotora n(r/s)

kde p je počet párov pólov.
V uvažovanom generátore (pozri obr. 1.1) sú dva póly, t.j. p = 1.
Na získanie EMF priemyselnej frekvencie (50 Hz) v takomto generátore sa musí rotor otáčať s frekvenciou n= 50 otáčok za minútu ( n= 3000 otáčok za minútu).

Spôsoby vybudenia synchrónnych generátorov

Najčastejším spôsobom vytvárania hlavného magnetického toku synchrónnych generátorov je elektromagnetické budenie, ktoré spočíva v tom, že na póloch rotora je umiestnené budiace vinutie, pri prechode jednosmerného prúdu cez neho vzniká MMF, ktorý vytvára magnetické pole v generátor. Donedávna sa na napájanie poľného vinutia používali najmä špeciálne jednosmerné generátory nezávislého budenia, nazývané budiče. V(obr. 1.3, a). Budiace vinutie ( OV) je napájaný iným generátorom (paralelné budenie) nazývaným subbudič ( PV). Rotor synchrónneho generátora, budič a subbudič sú umiestnené na spoločnom hriadeli a otáčajú sa súčasne. V tomto prípade prúd vstupuje do budiaceho vinutia synchrónneho generátora cez zberacie krúžky a kefy. Na reguláciu budiaceho prúdu sa používajú nastavovacie reostaty, ktoré sú súčasťou budiaceho obvodu budiča r 1 a subbudič r 2. V synchrónnych generátoroch stredného a vysokého výkonu je proces regulácie budiaceho prúdu automatizovaný.

V synchrónnych generátoroch sa použil aj bezkontaktný elektromagnetický budiaci systém, pri ktorom synchrónny generátor nemá zberné krúžky na rotore. V tomto prípade sa ako budič používa reverzný synchrónny alternátor. V(obr. 1.3, b). Trojfázové vinutie 2 budič, v ktorom je indukovaná premenná EMF, je umiestnený na rotore a otáča sa spolu s budiacim vinutím synchrónneho generátora a ich elektrické zapojenie je realizované cez rotačný usmerňovač 3 priamo, bez klzných krúžkov a kief. DC napájanie budiaceho vinutia 1 budič B sa vykonáva zo subbudiče PV- DC generátor. Absencia posuvných kontaktov v budiacom obvode synchrónneho generátora umožňuje zvýšiť jeho prevádzkovú spoľahlivosť a účinnosť.

V synchrónnych generátoroch vrátane hydrogenerátorov sa rozšíril princíp samobudenia (obr. 1.4, a), kedy sa striedavá energia potrebná na budenie odoberá zo statorového vinutia synchrónneho generátora a cez znižovací transformátor a usmerňovač polovodičový menič PP prevedený na jednosmerný prúd. Princíp samobudenia je založený na skutočnosti, že počiatočné budenie generátora nastáva v dôsledku zvyškového magnetizmu stroja.

Na obr. 1.4, b znázorňuje blokovú schému automatický systém samobudenie synchrónneho generátora ( SG) s usmerňovacím transformátorom ( WT) a tyristorový menič ( TP), cez ktorý prúdi striedavé napájanie z obvodu statora SG po premene na jednosmerný prúd sa privádza do budiaceho vinutia. Tyristorový menič je riadený automatickým regulátorom budenia ARV, ktorého vstup prijíma napäťové signály na vstupe SG(cez napäťový transformátor TN) a zaťažovacím prúdom SG(z prúdového transformátora TT). Obvod obsahuje ochranný blok ( BZ), ktorý poskytuje ochranu pre budiace vinutie ( OV) proti prepätiu a prúdovému preťaženiu.

Budiaci výkon je zvyčajne medzi 0,2 % a 5 % využiteľného výkonu (nižšia hodnota platí pre veľké generátory).
V generátoroch s nízkym výkonom sa využíva princíp budenia permanentnými magnetmi umiestnenými na rotore stroja. Tento spôsob budenia umožňuje zachrániť generátor od budiaceho vinutia. Výsledkom je, že konštrukcia generátora je výrazne zjednodušená, stáva sa hospodárnejším a spoľahlivejším. Vzhľadom na vysokú cenu materiálov na výrobu permanentných magnetov s veľkou zásobou magnetickej energie a zložitosť ich spracovania je však použitie budenia permanentnými magnetmi obmedzené na stroje s výkonom nie väčším ako niekoľko kilowattov.

Synchrónne generátory tvoria základ elektroenergetiky, keďže takmer všetku elektrinu na svete vyrábajú synchrónne turbogenerátory alebo hydrogenerátory.
Synchrónne generátory sú tiež široko používané ako súčasť stacionárnych a mobilných elektrických inštalácií alebo staníc s naftovými a benzínovými motormi.

asynchrónny generátor. Rozdiely od synchrónneho

Asynchrónne generátory sa zásadne líšia od synchrónnych v neprítomnosti pevného vzťahu medzi rýchlosťou rotora a generovaným EMF. Rozdiel medzi týmito frekvenciami je charakterizovaný koeficientom s- posuvný.

s = (n - nr)/n

tu:
n- frekvencia otáčania magnetického poľa (frekvencia EMF).
n r- frekvencia otáčania rotora.

Viac podrobností o výpočte sklzu a frekvencie nájdete v článku: asynchrónne generátory. Frekvencia .

V normálnom režime elektromagnetické pole asynchrónneho generátora pri zaťažení vyvíja brzdný moment na rotáciu rotora, preto je frekvencia zmeny magnetického poľa menšia, takže sklz bude negatívny. Medzi generátory pracujúce v oblasti kladných sklzov patria asynchrónne tachogenerátory a frekvenčné meniče.

Asynchrónne generátory sa v závislosti od konkrétnych podmienok použitia vyrábajú s klietkovým, fázovým alebo dutým rotorom. Zdrojmi tvorby potrebnej budiacej energie rotora môžu byť statické kondenzátory alebo ventilové meniče s umelým spínaním ventilov.

Asynchrónne generátory možno klasifikovať podľa spôsobu budenia, charakteru výstupnej frekvencie (meniaca sa, konštantná), spôsobu stabilizácie napätia, pracovných plôch sklzu, konštrukcie a počtu fáz.
Posledné dve vlastnosti charakterizujú dizajnové prvky generátory.
Charakter výstupnej frekvencie a spôsoby stabilizácie napätia sú do značnej miery určené spôsobom generovania magnetického toku.
Hlavná je klasifikácia podľa spôsobu budenia.

Je možné uvažovať o generátoroch s vlastným budením a s nezávislým budením.

Samobudenie v asynchrónnych generátoroch môže byť organizované:
a) pomocou kondenzátorov zahrnutých v obvode statora alebo rotora alebo súčasne v primárnom a sekundárnom obvode;
b) pomocou ventilových meničov s prirodzeným a umelým spínaním ventilov.

Nezávislé budenie je možné vykonávať z externého zdroja striedavého napätia.

Podľa charakteru frekvencie sa generátory s vlastným budením delia do dvoch skupín. Prvý z nich zahŕňa zdroje prakticky konštantnej (alebo konštantnej) frekvencie, druhý premenlivú (nastaviteľnú) frekvenciu. Posledne menované sa používajú na napájanie asynchrónnych motorov s plynulou zmenou otáčok.

V samostatných publikáciách sa plánuje podrobnejšie zvážiť princíp činnosti a konštrukčné vlastnosti asynchrónnych generátorov.

Asynchrónne generátory nevyžadujú v konštrukcii zložité súčiastky na organizovanie jednosmerného budenia alebo použitie drahých materiálov s veľkou zásobou magnetickej energie, preto sú pre svoju jednoduchosť a nenáročnosť na údržbu široko používané užívateľmi mobilných elektroinštalácií. Používajú sa na napájanie zariadení, ktoré nevyžadujú pevné viazanie na aktuálnu frekvenciu.
Technická výhoda asynchrónnych generátorov môže byť uznaná ako ich odolnosť voči preťaženiu a skratu.
Niektoré informácie o mobilných generátorových súpravách nájdete na stránke:
Dieselové generátory.
asynchrónny generátor. Technické údaje .
asynchrónny generátor. Stabilizácia.

Pripomienky a návrhy sú akceptované a vítané!

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 aj výstupného striedavého napätia, ako aj o možnosť jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu pri zváraní elektrickým oblúkom. v rôznych režimoch. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje ložiskovú zostavu 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) uložená na nich s viacfázovými kotviacimi vinutiami (7) a (8) statora, uloženými na nosnom hriadeli (9) s možnosťou otáčania v nosných ložiskách (1, 2, 3, 4) okolo. zostava ložísk statora, skupina prstencových rotorov (10) s prstencovými rotormi namontovanými na vnútorných bočných stenách magnetické vložky (11) s magnetickými pólmi striedajúcimi sa v obvodovom smere z párov p, pokrývajúce pólové lišty elektrickými cievkami (6) vinutia kotvy (7, 8) prstencového magnetického obvodu statora. Ložisková zostava statora je vyrobená zo skupiny identických modulov. Moduly zostavy statorových ložísk sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi, borovice s nosným hriadeľom (9) a sú vybavené pohonom kinematicky spojeným s nimi pre uhlové otáčanie vzhľadom na každý z nich. iné a fázy kotevných vinutí uvedených modulov s rovnakým názvom sú vzájomne prepojené, čím tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora. 5 z.p. f-ly, 3 chor.

Výkresy k RF patentu 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 nosiča statora s nosnými ložiskami, na ktorom je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s vinutím statora kotvy, a tiež namontovaný na nosný hriadeľ s možnosťou otáčania v spomínaných nosných ložiskách, rotor s permanentnými budiacimi magnetmi (viď napr. A.I. Voldek, " Elektrické autá Energia, 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 tvaru rotora, vyrobeného s permanentnými budiacimi magnetmi vyrobenými z tvrdých magnetických zliatin (ako sú alni, alnico, magnico atď.). .).

Známy je aj synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci ložiskovú zostavu statora s nosnými ložiskami, na ktorých je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s vinutím statora kotvy, prstencový rotor namontovaný na otáčanie okolo prstencového magnetického obvodu statora s prstencovou magnetickou vložkou namontovanou na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi striedajúcimi sa v obvodovom smere, prekrývajúcou pólové rímsy elektrickými cievkami vinutia kotvy špecifikovaného magnetického obvodu prstencového statora ( pozri napríklad RF patent č. 2141716, trieda N 02 K 21/12 v prihláške č. 4831043/09 z 2. marca 1988).

Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú úzke prevádzkové parametre spôsobené nedostatočnou možnosťou riadenia činného výkonu synchrónneho generátora, keďže pri konštrukcii tohto synchrónneho indukčného generátora nie je možnosť rýchlej zmeny. veľkosť celkového magnetického toku vytvoreného jednotlivými permanentnými magnetmi špecifikovanej prstencovej magnetickej vložky.

Najbližším analógom (prototypom) je synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci zostavu nosiča statora s nosnými ložiskami, na ktorom je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený elektrickými cievkami umiestnenými na nich s viacnásobným -fázové vinutie statora kotvy, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora, RF č.2069441, trieda H 02 K 21/22 podľa prihlášky č.4894702/07 zo dňa 06. /01/1990).

Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú tiež úzke prevádzkové parametre, a to jednak z dôvodu nemožnosti regulovať činný výkon synchrónneho indukčného generátora, jednak nemožnosti regulovať veľkosť výstupného striedavého napätia, čo spôsobuje, že ťažko použiteľný ako zdroj zváracieho prúdu pri oblúkovom zváraní (v konštrukcii známeho synchrónneho generátora chýba možnosť rýchlej zmeny veľkosti celkového magnetického toku jednotlivých permanentných magnetov, ktoré tvoria prstencovú magnetickú vložku medzi sebou).

Účelom tohto vynálezu je rozšírenie prevádzkových parametrov synchrónneho generátora poskytnutím možnosti regulácie jeho činného výkonu a možnosti regulácie striedavého napätia, ako aj poskytnutím možnosti jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu. pri vykonávaní zvárania elektrickým oblúkom v rôznych režimoch.

Tento cieľ je dosiahnutý tým, že 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 elektrickými cievkami umiestnenými na nich s oporným ložiskom. viacfázové kotvové vinutie statora, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora, stator je vyrobený zo skupiny identických modulov s uvedeným prstencovým magnetickým obvodom a prstencového rotor namontovaný na jednom nosnom hriadeli s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom, a sú s nimi kinematicky spojené pohonom, aby sa vzájomne otáčali, a rovnaké fázy vinutí kotvy v moduloch ložiskovej jednotky statora sú navzájom spojené a tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora.

Ďalším rozdielom navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je, že rovnaké magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch zostavy nosiča statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnakých radiálnych rovinách a fázové konce vinutia kotvy v jednom module zostavy nosiča statora sú spojené so začiatkami fáz vinutia kotvy rovnakého mena v inom susednom module jednotky nosiča statora, ktoré vo vzájomnom spojení tvoria spoločné fázy statora vinutie kotvy.

Okrem toho každý z modulov zostavy ložísk statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a objímku so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov zostavy nosiča statora obsahuje prstencový plášť. s vnútornou prítlačnou prírubou, v ktorej je inštalovaná uvedená zodpovedajúca prstencová magnetická vložka. , pričom uvedené prstencové puzdrá modulov zostavy ložísk statora sú svojou vnútornou valcovou bočnou stenou spojené s jedným z uvedených nosných ložísk, z ktorých druhé sú spojené so stenami stredových otvorov na koncoch naznačených zodpovedajúcich pohárov, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevňovacích jednotiek a prstencový magnetický obvod v zodpovedajúcom module statora zostava ložiska je namontovaná na špecifikovanom prstencovom puzdre, pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou k bočnej valcovej stene misky a tvoriace spolu s ňou prstencovú dutinu, v ktorej je umiestnený ukazovateľ 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 jednotiek 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 natočenie modulov zostavy nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou podpernej zostavy na moduloch zostavy nosiča statora.

Okrem toho je pohon pre uhlové otáčanie voči sebe navzájom modulov zostavy ložiska statora vyrobený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou a maticou a nosná zostava pre pohon uhlového otáčania sekcií zostava nosiča statora obsahuje oporné oko upevnené na jednej z uvedených misk a opornú tyč na druhej miske. , pričom vodiaca skrutka je na jednom konci otočne spojená dvojstupňovým závesom cez os rovnobežnú s osou uvedený nosný hriadeľ so špecifikovanou nosnou tyčou, vyrobený s vodiacou štrbinou umiestnenou pozdĺž oblúka kruhu, a matica skrutkového mechanizmu je na jednom konci otočne spojená s uvedeným výstupkom, je na druhom konci vyrobený s driek prechádzal 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 - pohľad A na obrázku 1;

Obrázok 3 schematicky znázorňuje magnetický budiaci obvod synchrónneho generátora v prevedení s trojfázovými elektrickými obvodmi vinutia kotvy statora vo východiskovej polohe (bez uhlového posunutia zodpovedajúcich fáz rovnakého mena v moduloch nosiča statora jednotka) pre počet párov pólov statora p=8;

Obrázok 4 - to isté, s fázami trojfázových elektrických obvodov kotevných vinutí statora, rozmiestnených voči sebe navzájom v uhlovej polohe pod uhlom rovnajúcim sa 360/2p stupňom;

Obrázok 5 zobrazuje možnosť elektrický obvod spojenia vinutí kotvy statora synchrónneho generátora so spojením fáz generátora s hviezdou a sériovým zapojením rovnakých fáz v nimi tvorených spoločných fázach;

Obrázok 6 znázorňuje inú verziu elektrického obvodu na pripojenie vinutia kotvy statora synchrónneho generátora so zapojením fáz generátora do trojuholníka a sériového zapojenia rovnakých fáz v nimi tvorených spoločných fázach;

Obrázok 7 znázorňuje schematický vektorový diagram zmeny veľkosti fázových napätí synchrónneho generátora s uhlovým otočením zodpovedajúcich fáz s rovnakým názvom vinutia kotvy statora (resp. modulov jednotky nosiča statora) pri príslušný uhol a keď sú tieto fázy spojené podľa schémy "hviezda";

Obrázok 8 - to isté, pri pripájaní fáz kotevných vinutí statora podľa schémy "trojuholníka";

Na obrázku 9 je znázornená schéma s grafom závislosti výstupného lineárneho napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so znížením zodpovedajúceho elektrického uhla natočenia napätia. vektor vo fáze na pripojenie fáz podľa schémy "hviezda";

Obrázok 10 znázorňuje diagram s grafom závislosti výstupného lineárneho napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so znížením zodpovedajúceho elektrického uhla natočenia napätia. vektor vo fáze na pripojenie fáz podľa schémy "trojuholníka".

Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje ložiskovú zostavu statora s nosnými ložiskami 1, 2, 3, 4, na ktorých je namontovaná skupina identických prstencových magnetických jadier 5 (napríklad vo forme monolitických kotúčov z práškového kompozitu magneticky mäkký materiál) s pólovými výstupkami po obvode, vybavených 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 zostavy statora, skupina identických prstencových rotorov 10, s prstencovými magnetickými vložkami 11 namontovanými na vnútorných bočných stenách (napríklad vo forme monolitických magnetických prstencov vyrobených z práškového magnetoanizotropného materiálu) s magnetickými pólmi striedajúcimi sa v obvodovom smere z párov p (v tejto verzii generátora, počet párov p magnetických pólov je 8), prekrytie pólových výstupkov elektrickými cievkami 6 vinutia kotvy 7, 8 týchto 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 miskou 14 so stredovým otvorom "a" na konci 15 a s bočnou valcovou stenou 16. Každý z prstencových rotorov 10 obsahuje prstencový plášť 17 s vnútornou prítlačnou prírubou 18. Prstencové puzdrá 12 modulov zostavy ložísk statora sú spojené s ich vnútornou valcovou bočnou stenou s jedným z uvedených podporných ložísk (s opornými ložiskami 1, 3), z ktorých druhé (podporné ložiská 2, 4) sú spojené so stenami stredových otvorov "a" na koncoch 15 príslušných misky 14. Prstencové plášte 17 prstencových rotorov 10 sú pevne spojené s nosný hriadeľ 9 pomocou upevňovacích prvkov a každý z prstencových magnetických obvodov 5 v príslušnom module zostavy ložiska statora je namontovaný na špecifikovanom prstencovom puzdre 12, pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou 13 s bočnou valcovou stenou 16 miskou 14 a generatrix th, spolu s poslednou menovanou prstencovou dutinou "b", v ktorej je umiestnený naznačený zodpovedajúci prstencový magnetický obvod 5 s elektrickými cievkami 6 zodpovedajúceho vinutia kotvy (vinutia 7, 8 kotvy) statora. Moduly ložiskovej zostavy statora (kruhové puzdrá 12 s miskami 14, ktoré tvoria tieto moduly) sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom 9 a sú vybavené kinematicky spojeným pohon na ich uhlové otáčanie voči sebe, namontovaný pomocou podpernej zostavy na moduloch zostavy ložísk 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 pre uhlové natočenie modulov zostavy ložiska statora voči sebe v predloženom konkrétnom uskutočnení je vytvorený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou 21 a maticou 22 a nosná zostava pohonu pre uhlové natočenie sekcií zostavy statorového ložiska obsahuje oporný výstupok 23 pripevnený na jednej z uvedených misky 14 a na druhom skle 14 nosnú tyč 24. Vodiaca skrutka 21 je otočne spojená dvojstupňovým závesom (záves s dvoma stupňami voľnosti) s jedným koncom "dnu" cez os 25 rovnobežnú s osou O-O1 spomínaného nosného hriadeľa 9, s uvedenou nosnou tyčou 24, vyrobenou s umiestnenou pozdĺž oblúka kruhu s vodiaca štrbina "g" a matica 22 skrutkového mechanizmu je na jednom konci otočne spojená so spomínaným nosným výstupkom 23, na druhom konci je vytvorený driek 26 prevlečený cez vodiacu štrbinu "g" v nosnej tyči 24 a je vybavený blokovacím prvkom 27 (poistná matica). Na konci matice 22, otočne spojenej s nosným výstupkom 23, je 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 konci nosného hriadeľa 9 a druhý (30) je umiestnený medzi sekcií zostavy ložiska statora a namontované na nosnom hriadeli 9. puzdrá 12 sekcií zostavy ložiska statora sú vyrobené s vetracími otvormi "d" na vonkajších prítlačných prírubách 13 na prechod prúdu vzduchu do zodpovedajúcich prstencových dutín "b tvorené prstencovými puzdrami 12 a miskovými 14, a tým ochladzovať kotviace vinutia 7 a 8, umiestnené v elektrických cievkach 6 na pólových výbežkoch prstencových magnetických jadier 5. Na konci nosného hriadeľa 9, na ktorom je ventilátor 29, je namontovaná remenica 31 klinového remeňa na pohon prstencových rotorov 10 synchrónneho generátora. Ventilátor 29 je upevnený priamo na remenici 31 klinového remeňa. Na druhom konci vodiacej skrutky 21 skrutkového mechanizmu je nainštalovaná rukoväť 32 na manuálne ovládanie skrutkového mechanizmu pohonu na uhlové otáčanie modulov zostavy ložísk statora voči sebe navzájom. Fázy s rovnakým názvom (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutia kotvy v kruhových magnetických obvodoch 5 modulov jednotky nosiča statora je prepojených, tvoriacich spoločné fázy generátora (spojenie 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 zostavy ložísk statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnakých radiálnych rovinách. V prezentovanom uskutočnení sú konce fáz (A1, B1, C1) vinutia kotvy (vinutie 7) v prstencovom magnetickom obvode 5 jedného modulu statorovej ložiskovej jednotky spojené so začiatkami rovnakých fáz (A2 , B2, C2) vinutia kotvy (vinutie 8) v susednom ďalšom modulovom nosnom uzle statora, tvoriace navzájom v sériovom zapojení spoločné fázy vinutia kotvy statora.

Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov funguje nasledovne.

Od pohonu (napríklad od spaľovacieho motora, hlavne naftového, na výkrese neznázorneného) cez remenicu 31 prevodovky s klinovým remeňom sa rotačný pohyb prenáša na nosný hriadeľ 9 s prstencovými rotormi 10. prstencové rotory 10 (prstencové plášte 17) sa otáčajú s prstencovými magnetickými vložkami 11 (napríklad monolitické magnetické prstence vyrobené z práškového magnetoanizotropného materiálu) vytvárajú rotujúce magnetické toky prenikajúce vzduchovou prstencovou medzerou medzi prstencovými magnetickými vložkami 11 a prstencovými magnetickými jadrami 5 (napr. napríklad monolitické kotúče vyrobené z práškového kompozitu magneticky mäkkého materiálu) modulov zostavy ložísk statora, ako aj prenikajúce výčnelky radiálnych pólov (bežne nie sú znázornené na výkrese) prstencových magnetických obvodov 5. Počas otáčania prstenca rotorov 10 sa striedavý prechod „severných“ a „južných“ striedavých magnetických pólov prstencových magnetických vložiek 11 uskutočňuje aj cez radiálne pólové výstupky prstencového magnetické obvody 5 modulov zostavy nosiča statora, spôsobujúce pulzácie rotujúceho magnetického toku vo veľkosti aj smere v radiálnych pólových výbežkoch uvedených prstencových magnetických obvodov 5. V tomto prípade sa indukujú striedavé elektromotorické sily (EMF). vinutia kotvy 7 a 8 statora so vzájomným fázovým posunom v každom z m-fázových kotvových vinutí 7 a 8 pod uhlom rovnajúcim sa 360/m elektrických stupňov a pre prezentované trojfázové kotvové vinutia 7 a 8 v ich fázy (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) sínusové striedavé elektromotorické sily sú indukované sily (EMF) s fázovým posunom medzi sebou o uhol 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 je premenlivé EMF indukované prevažne 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 medzi rovnakými fázami (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutí kotvy 7 a 8 v susedných prstencových magnetických jadrách 5, je privádzaná do výstupných elektrických silových konektorov (neznázornené na výkrese) na pripojenie AC prijímačov elektrickej energie (napríklad na pripojenie elektromotorov, elektrického náradia, elektrických čerpadiel, vykurovacích zariadení, napr. ako aj na pripojenie elektrických zváracích zariadení atď. ). V prezentovanom uskutočnení synchrónneho generátora je výstupné fázové napätie (Uf) v spoločnom vinutí kotvy statora (vytvorené zodpovedajúcim vyššie uvedeným zapojením rovnakých fáz vinutí kotvy 7 a 8 v kruhových magnetických obvodoch 5). ) v počiatočnej počiatočnej polohe modulov zostavy ložísk statora (bez uhlového posunutia každého z týchto modulov zostavy unášača statora voči sebe navzájom, a teda bez uhlového posunutia navzájom voči sebe prstencových magnetických jadier 5 s pólových výstupkov po obvode) sa rovná súčtu v absolútnej hodnote jednotlivých fázových napätí (Uf1 a Uf2) vo vinutiach kotvy 7 a 8 prstencových magnetických jadier modulov zostavy 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, viď obr. 7 a 8 s diagramami napätia). Ak je potrebné zmeniť (znížiť) veľkosť výstupného fázového napätia Uph (a podľa toho aj výstupného lineárneho napätia U l) prezentovaného synchrónneho generátora na napájanie určitých prijímačov elektriny so zníženým napätím (napríklad pre striedavý oblúk zváranie v určitých režimoch), uhlové otáčanie jednotlivých modulov nosného uzla sa vykonáva statorom voči sebe navzájom v určitom uhle (danom alebo kalibrovanom). V tomto prípade je blokovací prvok 27 matice 22 skrutkového mechanizmu pohonu pre uhlové otáčanie modulov zostavy ložiska statora odblokovaný a vodiaca skrutka 21 skrutkového mechanizmu je otáčaná pomocou rukoväte 32. v dôsledku čoho uhlový pohyb matice 22 pozdĺž kruhového oblúka v drážke "g" nosnej tyče 24 a otočenie pod daným uhlom jedného z modulov zostavy nosiča statora vzhľadom na ďalší modul tejto zostavy nosiča statora okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9 druhý modul zostavy ložiska statora s nosnou tyčou 24, ktorá má drážku "g", je v pevnej polohe, tj pripevnený na ľubovoľnej základni na predloženom výkrese nie je bežne znázornené). Pri uhlovom natočení modulov zostavy ložísk statora (kruhové puzdrá 12 s miskami 14) voči sebe okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9 sa otáčajú aj prstencové magnetické jadrá 5 s pólovými výstupkami pozdĺž obvodu. voči sebe pod daným uhlom, v dôsledku čoho sa otáčanie tiež vykonáva pod daným vzájomným uhlom okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9 samotných pólových výčnelkov (bežne neznázornené na obr. výkres) s elektrickými cievkami 6 viacfázových (v tomto prípade trojfázových) vinutí kotvy 7 a 8 statora v kruhových magnetických obvodoch. Keď sa pólové výstupky prstencových magnetických obvodov 5 navzájom pootočia pod daným uhlom v rozsahu 360 / 2p stupňov, dôjde k proporcionálnej rotácii vektorov fázového napätia vo vinutí kotvy pohyblivého modulu jednotky nosiča statora (v v tomto prípade sa vektory fázového napätia Uf2 otáčajú vo vinutí kotvy 7 statora modulu nosnej jednotky, ktorý má možnosť uhlového natočenia) pod presne definovaným uhlom 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 7 statora voči vektorom fázové napätia Uf1 vo fázach A1, B1, C1 ostatného vinutia kotvy 8 statora (táto závislosť má konštrukčný charakter, vypočíta sa riešením šikmých trojuholníkov a je určená nasledujúcim výrazom:

Rozsah regulácie výstupného výsledného fázového napätia Uf prezentovaného synchrónneho generátora pre prípad, keď Uf1=Uf2 sa bude meniť od 2Uf1 do 0, a pre prípad, keď Uf2

Zhotovenie zostavy nosiča statora zo skupiny identických modulov s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom 5 a prstencovým rotorom 10, uložených na jednom nosnom hriadeli 9, ako aj osadenie modulov zostavy nosiča statora s možnosťou ich vzájomného otáčania k sebe okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom 9, napájanie modulov zostavy statorových ložísk, ktoré sú s nimi kinematicky spojené pohonom ich uhlového natočenia voči sebe navzájom a spojenie medzi rovnakými fázami vinutia kotvy 7 a 8 v moduloch zostavy ložísk statora s vytvorením spoločných fáz vinutia kotvy statora umožňujú rozšíriť prevádzkové parametre synchrónneho generátora tým, že poskytujú možnosť regulácie jeho činného výkonu a možnosti regulácie výkonu. napätie striedavého prúdu, ako aj poskytnutie možnosti jeho použitia ako zdroja zváracieho prúdu pri zváraní elektrickým oblúkom v rôznych režimoch (poskytnutím možnosti nastavenia hodnoty fázový posun napätia 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). Navrhovaný synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov je možné s vhodným spínaním vinutia kotvy statora využiť na napájanie širokej škály prijímačov striedavého viacfázového elektrického prúdu s rôznymi parametrami napájacieho napätia. Okrem toho dodatočné usporiadanie rovnakých magnetických pólov ("sever" a teda "juh") prstencových magnetických vložiek 11 v susedných prstencových rotoroch 10 je navzájom zhodné v rovnakých radiálnych rovinách, ako aj spojenie koncov fáz Al, B1, C1 vinutia kotvy 7 v prstencovom magnetickom obvode 5 jedného modulu zostavy nosiča statora so začiatkami rovnakých fáz A2, B2, C2 vinutia kotvy 8 v susednom modul zostavy nosiča statora (sériové zapojenie rovnakých fáz rovnomenného vinutia kotvy statora) umožňujú zabezpečiť plynulú a efektívnu reguláciu výstupného napätia synchrónneho generátora od maximálnej hodnoty (2U f1, a v všeobecný prípad pre počet n sekcií zostavy ložísk statora nU f1) až 0, ktoré možno použiť aj na napájanie špeciálnych elektrických strojov a zariadení.

NÁROK

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 statorovým vinutím kotvy , uložený 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 striedajúcimi sa v obvodovom smere z p-párov, zakrývajúci pólové výstupky 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 jednom nosnom hriadeli, pričom moduly zostavy ložísk statora 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 rovnaké fázy vinutí kotvy v moduloch ložiskovej jednotky statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy kotvy statora vinutie.

2. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že rovnaké magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch zostavy nosiča statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnakých radiálnych rovinách. a konce fáz vinutia kotvy v jednom nosnom module zostavy statora sú spojené so začiatkami fáz vinutia kotvy rovnakého názvu v inom, susednom module zostavy držiaka statora, tvoriace vo vzájomnom spojení spoločnú fázy vinutia kotvy statora.

3. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že každý z modulov zostavy nosiča statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a misku so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov zostavy nosiča 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 valcová bočná stena s jedným z uvedených podporných ložísk, z ktorých druhé sú spojené so stenami stredových otvorov na koncoch špecifikovaných zodpovedajúcich skiel, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevňovacie prvky a prstencový magnetický obvod v príslušnom module zostavy ložísk statora 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 naznačený zodpovedajúci prstencový magnetický obvod s elektrickými cievkami príslušného vinutia kotvy statora.

4. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že každý z upevňovacích prvkov spájajúcich prstencový plášť prstencového rotora s nosným hriadeľom obsahuje náboj namontovaný na nosnom hriadeli s prírubou. pevne pripevnené k vnútornej prítlačnej prírube zodpovedajúceho prstencového plášťa.

5. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov 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 zostavy nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou podpernej zostavy na moduloch nosiča statora. zhromaždenie.

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 pre uhlové otáčanie voči sebe modulov zostavy nosiča statora je vytvorený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou a matice a referenčná zostava pre pohon uhlového otáčania modulov zostavy nosiča statora obsahuje podporný výstupok pripevnený na jednej z uvedených misk a opornú tyč na druhej miske, pričom vodiaca skrutka je otočne spojená dvoma - javiskový záves na jednom konci cez os rovnobežnú s osou uvedeného nosného hriadeľa, pričom špecifikovaná nosná tyč je vyrobená s vodiacou štrbinou umiestnenou pozdĺž kruhového oblúka a na jednom konci je otočne spojená matica skrutkového mechanizmu s uvedeným výstupkom, je vyrobený na druhom konci s driekom prevlečeným cez vodiacu štrbinu v nosnej tyči a je vybavený blokovacím prvkom.

Úžitkový vzor sa týka elektrotechniky, menovite elektrických strojov, a týka sa vylepšenia konštrukcie koncových synchrónnych generátorov, ktoré je možné využiť predovšetkým na výrobu elektrickej energie vo veterných turbínach. Konštrukcia generátora obsahuje puzdro, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor-stator-rotor), vyrobené vo forme kotúčov namontovaných na pevnom hriadeli, kde je statorový kotúč pevne spojený s druhým, trvalým magnety sú upevnené na kotúčoch rotora a na kotúči statora - cievky tvoriace jeho prstencové vinutie s výstupom jeho koncov cez axiálny otvor v hriadeli, kde puzdro pozostáva z dvoch štítov - predného a zadného, namontovaných na hriadeli v ložiská, predný štít má kryt-hriadeľ, kotúče rotora sú upevnené na vyššie uvedených štítoch, kotúč statora je na hriadeli upevnený obojstrannými viaclopatkovými článkami, kde každý list je umiestnený v technologickej medzere medzi elektrickými cievkami . Výhody tohto generátora sú: menšie, v porovnaní so známymi strojmi rovnakého typu s rovnakým výkonom, hmotnosťou a ukazovateľmi veľkosti; spoľahlivosť v prevádzke; jednoduchosť výroby; vysoká účinnosť; vyrobiteľnosť montáže-demontáže generátora a jeho udržiavateľnosť; schopnosť vykonávať akékoľvek rozmery vďaka upevneniu statorového jadra na pevnom hriadeli s viaclopatkovými článkami na oboch stranách.

Známy synchrónny elektrický generátor s budením z permanentných magnetov, vyrobený na koncovom type, obsahujúci stator, pozostávajúci z dvoch častí s prstencovými magnetickými jadrami umiestnenými koaxiálne a navzájom rovnobežne, medzi ktorými je umiestnený rotor.

V použitej konštrukcii je rotor vyrobený vo forme disku, na ktorom sú na oboch stranách upevnené permanentné magnety, v dôsledku čoho sa môžu premagnetizovať z jednej strany na druhú, čo vedie k zníženiu charakteristík. permanentných magnetov a následne zníženie účinnosti generátora.

Najbližšie k nárokovanému predmetu je koncový synchrónny elektrický generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci dva rotory s permanentnými magnetmi a medzi nimi stator s cievkami uloženými v radiálnych drážkach umiestnených na čelnej ploche statora.

Umiestnenie cievok do drážok znižuje prevádzkovú medzeru, čo môže viesť k prilepeniu jadra statora s permanentným magnetom, v dôsledku čoho sa generátor stáva

nefunkčný. Použitie štrbín vedie k vzniku nežiaducich harmonických zložiek prúdov, indukcii v medzere a následne k zvýšeniu strát, a teda k zníženiu účinnosti generátora. Kotúčové rotory sú vzájomne prepojené silovými kolíkmi, čo znižuje tuhosť a spoľahlivosť konštrukcie.

Technickým výsledkom navrhovaného riešenia ako užitočného modelu je eliminovať možné prilepenie jadra statora permanentnými magnetmi, čo zabezpečí garantovanú prevádzku generátora a zníži straty a následne zvýši účinnosť použitím prstencové vinutie statora. Tento model má tuhšiu konštrukciu vďaka vzájomnému spojeniu rotorov ich pripevnením k skrini generátora, čo zvyšuje jeho spoľahlivosť. Jadro statora je upevnené na pevnom hriadeli s obojstrannými viaclopatkovými článkami, čo vedie k zníženiu hmotnostných a rozmerových parametrov koncového synchrónneho elektrogenerátora s budením z permanentných magnetov a umožňuje výrobu generátora. s dostatočne veľkým vnútorným a vonkajším priemerom. Navrhovaný model umožňuje zabezpečiť vyrobiteľnosť montáže a demontáže generátora a jeho udržiavateľnosť.

Úžitkový vzor predpokladá prítomnosť krytu, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor-stator-rotor), ktoré sú vyrobené vo forme diskov a sú namontované na pevnom hriadeli. V tomto prípade je stator pevne spojený s druhým. Na kotúčoch rotora sú upevnené permanentné magnety a na kotúči statora sú upevnené cievky, ktoré tvoria jeho prstencové vinutie s výstupom jeho koncov cez axiálny otvor v hriadeli. Puzdro sa skladá z dvoch štítov - predného a zadného, namontovaných na hriadeli v

ložiská. Predný štít má kryt hriadeľa. Kotúče rotora sú upevnené na vyššie uvedených štítoch a kotúč statora je upevnený na hriadeli obojstrannými viaclopatkovými článkami, pričom každý kotúč je umiestnený v technologickej medzere medzi elektrickými cievkami.

Obrázok 1 zobrazuje generátor v pozdĺžnom reze; obrázok 2 - stator (predný pohľad).

Generátor pozostáva zo statora 1 a dvoch rotorov 2. Jadro statora je vyrobené vo forme disku získaného navinutím pásu elektroocele na tŕň, ktorého vonkajší priemer sa rovná vnútornému priemeru statora. Jadro je upevnené medzi viaclamelovými článkami 3 na oboch stranách. Každá lopatka je umiestnená v technologickej medzere medzi cievkami 4 prstencového vinutia. Viacčepelové články sú spolu zoskrutkované. Ich základne sú vyrobené vo forme puzdier, ktoré sú namontované na pevnom hriadeli 5. Aby sa zabránilo prípadnému otáčaniu statora, sú články upevnené kľúčom 6. Pre elimináciu axiálneho pohybu statora je jeden viaclamelový článok pritlačený k ramenu hriadeľa a druhý je upnutý oceľovým puzdrom 7, priskrutkovaným k hriadeľu po obvode tromi skrutkami. Hriadeľ má axiálny otvor, cez ktorý sú konce vinutia vyvedené do svorkovnice.

Jadrá rotorov sú vyrobené z konštrukčnej ocele, podobne ako jadro statora, vo forme diskov, ktorých šírka sa rovná dĺžke permanentného magnetu 8. Permanentné magnety sú prstencové sektory a sú k jadru prilepené. Šírka magnetov sa rovná šírke statorových cievok a je blízka hodnote delenia pólov. Ich rozmery sú obmedzené len šírkou lopatky umiestnenej medzi cievkami vinutia statora. Pripojené jadrá

zápustné skrutky do vnútornej strany ložiskových štítov 9 a 10. Použitie zápustných skrutiek znižuje hladinu hluku počas prevádzky generátora. Štíty sú vyrobené z hliníkovej zliatiny. Sú tiež navzájom spojené skrutkami so zápustnou hlavou - jeden zo štítov má špeciálne vybrania, do ktorých sú zalisované oceľové matice (na spevnenie spojenia, keďže hliník je mäkký materiál), do ktorých sú už skrutky zaskrutkované. V štítoch sú namontované ložiská 11 s trvalo naplneným mazivom a dve ochranné podložky. Ložiskový štít 9 má kryt 12 hriadeľa vyrobený z ocele. V tomto generátore plní dve funkcie: a) zatvára ložisko; b) prijíma rotáciu pohonu. Kryt hriadeľa je pripevnený k ložiskovému štítu 9 skrutkami z jeho vnútornej strany.

Prevádzka tohto generátora sa vykonáva nasledovne: pohon prenáša krútiaci moment cez kryt hriadeľa 12 na celé telo, v dôsledku čoho sa rotory začnú otáčať. Princíp činnosti tohto generátora je podobný princípu činnosti známych synchrónnych generátorov: keď sa rotory 2 otáčajú, magnetické pole permanentných magnetov pretína závity vinutia statora, pričom sa mení v absolútnej hodnote aj v smere a vyvoláva v nich premenlivú elektromotorickú silu. Cievky vinutia sú zapojené do série tak, že ich elektromotorické sily sa sčítavajú. Vygenerované napätie sa odoberá z výstupných koncov vinutia, ktoré cez axiálny otvor v hriadeli 5 prechádza do svorkovnice.

Táto konštrukcia generátora umožňuje eliminovať možné prilepenie jadra statora permanentnými magnetmi, a tým zabezpečiť zaručenú prevádzku generátora; dáva

schopnosť znížiť pulzáciu a povrchové straty v oceli vďaka použitiu bezštrbinového jadra a prstencového vinutia statora, v dôsledku čoho sa zvyšuje účinnosť. Umožňuje tiež zvýšiť spoľahlivosť generátora vďaka použitiu pevnejšej konštrukcie (vzájomné spojenie rotorov ich pripevnením ku skrini generátora), znížiť ukazovatele hmotnosti a veľkosti pri rovnakom výkone a vytvorte generátor ľubovoľnej veľkosti pripevnením jadra statora k pevnému hriadeľu s viaclopatkovými článkami na oboch stranách. Navrhovaný model umožňuje zabezpečiť vyrobiteľnosť montáže a demontáže generátora a jeho udržiavateľnosť.

Koncový synchrónny elektrický generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci puzdro, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor - stator - rotor), vyrobený vo forme kotúčov uložených na pevnom hriadeli, kde je statorový kotúč pevne spojený k tomu druhému sú na magnetoch rotorových diskov upevnené konštanty a na statorovom disku sú cievky tvoriace jeho prstencové vinutie, ktorých konce vedú von cez axiálny otvor v hriadeli, vyznačujúci sa tým, že kryt pozostáva z dvoch štítov - predného a zadný, uložený na hriadeli v ložiskách, predný štít má kryt hriadeľa, kotúče rotora sú upevnené na vyššie uvedených štítoch, kotúč statora je na hriadeli upevnený obojstrannými lamelami, kde je každý list umiestnený v technologickej medzere medzi elektrickými cievkami.