Synchrónny generátor rotora s permanentným magnetom. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom. Asynchrónny generátor. Rozdiely od synchrónneho

Bezkontaktné synchrónne generátory s permanentným magnetom (PSGM) majú jednoduché elektrický obvod, nespotrebúvajú energiu na budenie a majú zvýšenú účinnosť, vyznačujú sa vysokou spoľahlivosťou prevádzky, sú menej citlivé na pôsobenie reakcie kotvy ako bežné stroje, ich nevýhody sú spojené s nízkymi regulačnými vlastnosťami v dôsledku toho, že pracovný tok permanentných magnetov nie je možné meniť v širokom rozsahu. V mnohých prípadoch však táto vlastnosť nie je rozhodujúca a nebráni ich širokému rozšíreniu.

Väčšina dnes používaných PMG má magnetický systém s permanentnými magnetmi, ktoré sa otáčajú. Preto sa magnetické systémy od seba líšia najmä konštrukciou rotora (induktora). Stator SGPM má prakticky rovnakú konštrukciu ako u klasických striedavých strojov, zvyčajne obsahuje valcový magnetický obvod vyrobený z plechov elektroocele, na vnútorný povrch ktoré drážky sú umiestnené na umiestnenie vinutia kotvy. Na rozdiel od konvenčných synchrónne stroje pracovná medzera medzi statorom a rotorom v SGPM je zvolená tak, aby bola minimálna, na základe technologických možností. Konštrukcia rotora je do značnej miery určená magnetickým a technologické vlastnosti tvrdý magnetický materiál.

Rotor s valcovým magnetom

Najjednoduchší je rotor s monolitickým valcovým prstencovým magnetom (obr.5.9, a). Magnet 1 je odliaty a je pripevnený k hriadeľu pomocou objímky 2, napríklad z hliníkovej zliatiny. Magnetizácia magnetu sa vykonáva v radiálnom smere na viacpólovom magnetizačnom zariadení. Pretože mechanická pevnosť magnetov je malá, pri vysokých lineárnych rýchlostiach je magnet umiestnený v obale (pásiku) z nemagnetického materiálu.

Variantom rotora s valcovým magnetom je prefabrikovaný rotor zo samostatných segmentov 1 z nemagnetického oceľového plášťa 3 (obr. 5.9, b). Magnetizované radiálne segmentové magnety 1 sú uzavreté na puzdre 2 magnetickou oceľou a sú upevnené ľubovoľným spôsobom, napríklad pomocou lepidla. Generátory s rotorom tejto konštrukcie, keď je magnet stabilizovaný vo voľnom stave, majú EMF krivku blízku sínusoide. Výhodou rotorov s cylindrickým magnetom je jednoduchosť a vyrobiteľnosť konštrukcie. Nevýhodou je malé využitie objemu magnetu v dôsledku malej dĺžky strednej siločiary pólu h a S nárastom počtu pólov sa hodnota h a klesá a využitie objemu magnetu sa zhoršuje.

Obrázok 5.9 - Rotory s valcový magnet: a - monolitický, b - prefabrikovaný

Rotory s hviezdicovým magnetom

V SGPM s výkonom do 5 kVA sú široko používané rotory hviezdicového typu s výraznými pólmi bez pólových nástavcov (obr.5.10, Obr. a). Pri tomto prevedení je hviezdicový magnet častejšie pripevnený k hriadeľu odliatím nemagnetickou zliatinou 2. Magnet je možné namontovať aj priamo na hriadeľ. Na zníženie demagnetizačného účinku reakčného poľa kotvy pri skratovom rázovom prúde na rotore sa v mnohých prípadoch predpokladá tlmiaci systém 3. Ten sa spravidla vykonáva naplnením rotora hliníkom. . Pri vysokých rýchlostiach sa na magnet natlačí nemagnetický pás.

Pri preťažení generátora však môže bočná reakcia kotvy spôsobiť asymetrickú magnetizáciu prevrátenia okrajov pólov. Takáto reverzácia magnetizácie skresľuje tvar poľa v pracovnej medzere a tvar krivky EMF.

Jedným zo spôsobov, ako znížiť vplyv poľa kotvy na pole magnetu, je použitie pólových nástavcov s mäkkými magnetickými oceľami. Zmenou šírky pólových nástavcov (úpravou zvodového toku pólov) možno dosiahnuť optimálne využitie magnetu. Okrem toho je možné zmenou konfigurácie pólových nástavcov získať požadovaný tvar poľa v pracovnej medzere generátora.

Na obr. 5.10, b je znázornená konštrukcia zostaveného hviezdicového rotora s prizmatickými permanentnými magnetmi s pólovými nástavcami. Radiálne magnetizované magnety 1 sú namontované na objímke 2 s mäkkým magnetickým materiálom. Na pól magnetov sú umiestnené pólové nástavce 3 vyrobené z magnetickej ocele. Na zabezpečenie mechanickej pevnosti ba

Obrázok 5.10 - Rotory radiálneho typu: a - bez pólových nástavcov; b - prefabrikované s pólovými topánkami

shmaky sú privarené k nemagnetickým vložkám 4, ktoré tvoria pás. Medzery medzi magnetmi môžu byť vyplnené hliníkovou zliatinou alebo zmesou.

Nevýhody radiálnych rotorov s pólovými nástavcami zahŕňajú komplikovanosť konštrukcie a zmenšenie plnenia objemu rotora magnetmi.

Rotory s pazúrovými pólmi.

V generátoroch s Vysoké číslo Konštrukcia rotora s pazúrovými pólmi je široko používaná. Rotor klincového tvaru (obr. 5.11) obsahuje valcový magnet 1, magnetizovaný v axiálnom smere, uložený na nemagnetickom puzdre 2. Ku koncom magnetu priliehajú príruby 3 a 4. Mäkké magnetické ocele majú pazúri- ako výbežky, ktoré tvoria póly. Všetky vzhľady ľavej príruby sú severné póly a vzhľady pravej príruby sú južné póly. Prírubové výstupky sa striedajú po obvode rotora a tvoria tak viacpólový budiaci systém. Výkon generátora je možné výrazne zvýšiť aplikáciou modulárneho princípu umiestnením niekoľkých magnetov s čeľusťovými pólmi na hriadeľ.

Nevýhody zubatých rotorov sú: relatívna zložitosť konštrukcie, obtiažnosť magnetizácie magnetu v zostavenom rotore, veľké rozptylové toky, ohnutie koncov výstupkov je možné pri vysokých rýchlostiach, mala mieru plnenia objem rotora pomocou magnetu.

Existujú prevedenia rotorov s rôznymi kombináciami PM: so sériovým a paralelným zapojením MPC magnetov, s reguláciou napätia vďaka axiálnemu pohybu rotora voči statoru, systémom spoločnej regulácie budenia PMG z PM a paralelne pracujúce elektromagnetické vinutie atď. Pre bezprevodové vitroelektrické inštalácie je najlepším riešením použiť SGPM multi-

Obrázok 5.11 - Typ s čeľusťami rotora

tyčová verzia. Skúsenosti s vývojom a aplikáciou nízkootáčkových generátorov pre bezprevodové veterné turbíny s frekvenciou otáčania 125-375 ot./min. sú v Nemecku, na Ukrajine v iných krajinách.

Vzhľadom na hlavnú požiadavku na bezprevodovú veternú turbínu - mať nízku rýchlosť otáčania generátora - sa ukazuje, že rozmery a hmotnosť SGPM sú v porovnaní s vysokorýchlostnými generátormi s približne rovnakým výkonom nadhodnotené. V prípade 1 (obr. 5.12) je klasický stator 2 s vinutím 3. Rotor (induktor) 4 s neodymovo-železo-bórovými platňami 5 nalepenými na vonkajšom povrchu je uložený na hriadeli 6 s ložiskami 7. Prípad 1 je pripevnený na základni 8 a je pripojený k podpere veternej turbíny a rotor 4 je pripojený k hriadeľu veterných turbín (nie je znázornené na obr. 5.12).

Pri nízkych rýchlostiach vetra pre veterné turbíny je potrebné použiť generátory s nízke rýchlosti rotácia. V tomto prípade systém často nemá prevodovku a náprava je priamo spojená s nápravou. elektrický generátor... To vyvoláva problém získania dostatočne vysokého výstupného napätia a elektrickej energie. Jedným zo spôsobov, ako to vyriešiť, je viacpólový elektrický generátor s dostatočne veľkým priemerom rotora. V tomto prípade môže byť rotor generátora vyrobený pomocou permanentných magnetov. Elektrický generátor so zapnutým rotorom permanentné magnety nemá zberač a štetce, ale

Obrázok 5.12 - Schéma štruktúry SGPM pre veternú turbínu bez prevodu: 1- prípad; 2 - stator; 3 - vinutie; 4 - rotor; 5 - dosky permanentných magnetov s Nd-Fe-B; 6 - hriadeľ; 7 - ložiská; 8 - základňa

Výrazne zlepšuje jeho spoľahlivosť a prevádzkový čas bez údržby a opráv.

Elektrický generátor s rotorom s permanentným magnetom môže byť zostavený podľa rôznych schém, ktoré sa navzájom líšia všeobecným usporiadaním vinutí a magnetov. Na rotore generátora sú umiestnené magnety so striedavou polaritou. Vinutia so striedavým smerom vinutia sú umiestnené na statore generátora. Ak sú rotor a stator koaxiálne disky, potom sa tento typ generátora nazýva axiálny alebo disk (obrázok 5.13).

Ak sú rotor a stator koaxiálne koaxiálne valce, potom sa tento typ generátora nazýva radiálny alebo valcový (obrázok 5.14). V radiálnom generátore môže byť rotor vnútorný alebo vonkajší voči statoru.

Obrázok 5.13 - Zjednodušená schéma elektrického generátora s rotorom s permanentným magnetom axiálneho (diskového) typu

Obrázok 5.14 - Zjednodušená schéma elektrického generátora s rotorom s permanentným magnetom radiálneho (valcového) typu

Dôležitá vlastnosť synchrónne generátory s PM v porovnaní s klasickými synchrónnymi generátormi - zložitosť regulácie výstupného napätia a jeho stabilizácie. Ak v obyčajnom synchrónne stroje je možné plynulo regulovať pracovný tok a napätie zmenou budiaceho prúdu, potom v strojoch s permanentnými magnetmi táto možnosť chýba, pretože tok Ф je v rámci špecifikovaného spätného vedenia a mení sa nevýznamne. Na reguláciu a stabilizáciu napätia synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi je potrebné použiť špeciálne metódy.

Jedným z možných spôsobov stabilizácie napätia synchrónnych generátorov je zavedenie kapacitných prvkov do vonkajšieho elektrického obvodu generátora, čo prispieva k vzniku pozdĺžnej magnetizačnej reakcie kotvy. Vonkajšie charakteristiky generátora s kapacitným charakterom záťaže sa menia málo a môžu dokonca obsahovať rastúce sekcie. Kondenzátory, ktoré zabezpečujú kapacitný charakter záťaže, sú zapojené do série priamo so záťažovým obvodom (obr.5.15, a) alebo cez pidvishuchy transformátor, ktorý umožňuje znížiť hmotnosť kondenzátorov zvýšením ich prevádzkového napätia a znížením prúdu (obr. S.1S, b). Kondenzátor je tiež možné zapojiť paralelne do kruhu generátora (obr.5.15, e).

Obrázok 5.15 - zahrnutie stabilizačných kondenzátorov do kruhu synchrónneho generátora s permanentnými magnetmi

Dobrú stabilizáciu výstupného napätia generátora s PM je možné zabezpečiť pomocou rezonančného obvodu s kapacitou C a saturačnej tlmivky L. Obvod je zapojený paralelne so záťažou, ako je znázornené na obr. 5.16, a v jednofázovom obraze. V dôsledku nasýtenia tlmivky jej indukčnosť klesá so zvyšujúcim sa prúdom a závislosť napätia na tlmivke od prúdu tlmivky je nelineárna (obrázok 5.16, b). Súčasne je závislosť napätia na kondenzátore od prúdu lineárna. V bode priesečníka kriviek a, ktorý zodpovedá menovitému napätiu generátora

Obrázok 5.16 - stabilizácia napätia synchrónneho generátora s permanentným magnetom pomocou rezonančného obvodu: a - schéma zapojenia obvodu; b - charakteristika prúdu a napätia (b)

torus, v obvode dochádza k rezonancii prúdov, to znamená, že jalový prúd nevstupuje do obvodu zvonku.

Ak sa napätie zníži, potom, ako je zrejmé z obr. 4,15, b, keď máme, to znamená, že obvod odoberá kapacitný prúd z generátora. Pozdĺžna magnetizačná reakcia kotvy, ku ktorej dochádza v tomto prípade, podporuje rast U ... Ak teda obvod odoberá aj indukčný prúd z generátora. Pozdĺžna demagnetizačná reakcia kotvy vedie k poklesu U.

V niektorých prípadoch sa na stabilizáciu napätia generátorov používajú saturačné tlmivky (DV), ktoré sú magnetizované jednosmerným prúdom zo systému regulácie napätia. S poklesom napätia regulátor zvyšuje pidmagnetizačný prúd v tlmivke, jeho indukčnosť klesá v dôsledku nasýtenia jadra, znižuje sa účinok pozdĺžnej demagnetizačnej reakcie kotvy, ako aj pokles napätia na DN, ktorý prispieva na obnovenie výstupného napätia generátora.

Reguláciu napätia a stabilizáciu generátorov s PM je možné efektívne realizovať pomocou polovodičového meniča, v každej fáze ktorého sú dva antiparalelné tyristory. Každá polvlna krivky napätia pred meničom zodpovedá napätiu v priepustnom smere na jednom z tyristorov. Ak riadiaci systém dáva signály na zapnutie tyristorov s určitým oneskorením, ktoré zodpovedá riadiacemu uhlu. S nárastom napätia za meničom sa zmenšuje, s poklesom napätia na svorkách generátora sa uhol zmenšuje tak, že napätie na generátore. Pomocou takéhoto prevodníka je možné nielen stabilizovať, ale aj regulovať výstupné napätie v širokom rozsahu zmenou uhla. Nevýhodou opísaného zapojenia je zhoršovanie kvality napätia so zvyšovaním v dôsledku výskytu vyšších harmonických.

Opísané spôsoby regulácie napätia a stabilizácie spojené s použitím prídavných zariadení vo vzťahu k ťažkým a ťažkopádnym vonkajším vzhľadom na generátor. Dosiahnutie tohto cieľa je možné zabezpečiť použitím prídavného jednosmerného magnetického vinutia (PO) v generátore, mení stupeň nasýtenia oceľových magnetických drôtov a tým mení vonkajšiu magnetickú vodivosť voči magnetu.

Držitelia patentu RU 2548662:

Vynález sa týka oblasti elektrotechniky a elektrotechniky, najmä synchrónnych generátorov s budením z permanentných magnetov. EFEKT: stabilizácia výstupného napätia a činného výkonu. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom obsahuje ložiskovú zostavu statora s nosnými ložiskami, na ktorých je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami. Magnetický obvod je vybavený elektrickými cievkami s viacfázovým vinutím kotvy statora umiestnenými na pólových očkách. Prstencový rotor je uložený na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v nosných ložiskách okolo magnetického obvodu prstencového statora. Na vnútornej bočnej stene rotora je namontovaná prstencová magnetická vložka s magnetickými pólmi p-párov striedajúcimi sa v obvodovom smere. Magnetická vložka je vyrobená vo forme dvoch rovnakých krúžkov, ktoré sa dajú posúvať v axiálnom smere. Medzi krúžkami je umiestnený elastický prvok. 2 chorý.

Vynález sa týka oblasti elektrotechniky a elektrotechniky, najmä synchrónnych generátorov s budením z permanentných magnetov, a možno ho použiť v autonómnych napájacích zdrojoch štandardnej priemyselnej frekvencie aj zvýšenej frekvencie, v elektrických strojoch a elektrárňach. Synchrónny generátor podľa vynálezu možno použiť najmä ako autonómny zdroj energie v autách, lodiach a iných vozidlách.

Známy synchrónny generátor obsahujúci stator so sústavou vodičov a rotor s budiacim systémom s permanentnými magnetmi a medzi statorom a rotorom je aktívna plocha - vzduchová medzera, rotor je vyrobený vo forme vonkajšieho rotora s aktívnou plochou na vnútornej strane, rotor má, ak sa pozriete na smer otáčania, navzájom sa striedajúce v smere otáčania magnetizované permanentné magnety a sekcie z magnetického vodivého materiálu, permanentné magnety sú vyrobené z materiálu s magnetickú permeabilitu blízku permeabilite vzduchu, permanentné magnety, ak sa merajú v smere rotácie, zväčšujú sa so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od aktívnej šírky povrchu a magnetické vodivé úseky - šírka sa zmenšuje so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od aktívny povrch, magnetické sekcie majú povrch, cez ktorý vychádza magnetický tok a ktorý smeruje k aktívnemu povrchu, a je menší ako súčet povrchov prierez magnetický tok oboch susedných permanentných magnetov, v dôsledku čoho sa magnetický tok permanentných magnetov sústreďuje na aktívnu plochu pólu statora, ak sa meria v smere otáčania, má takmer rovnakú šírku ako povrch pólu statora. magnetické vodivé úseky, cez ktoré vystupuje magnetický tok (RF patent č. 2141716, IPC N02K 21/12, zverejnený 20.11.1991).

Známy synchrónny generátor obsahujúci viacpólovú kotvu s n pólmi (n je celé číslo) s vinutiami a budiaci systém tvorený množstvom permanentných magnetov. V tomto prípade majú permanentné magnety (n-1) pólov na vytvorenie magnetického poľa budenia pri otáčaní vzhľadom na kotvu a permanentné magnety sú magnetizované v smere otáčania a póly sú vyrobené so skosením voči rotácia budiaceho systému (RF patent č. 2069441, IPC N02K 21/22, publikovaný 20. novembra 1996).

Spoločnou nevýhodou týchto synchrónnych generátorov je obmedzená funkčnosť pre stabilizáciu s nárastom zaťaženia výstupného napätia a činného výkonu, ktoré závisia od hodnoty celkového magnetického toku. Zároveň v konštrukcii týchto generátorov nie sú žiadne prvky umožňujúce rýchlu zmenu hodnoty celkového magnetického toku generovaného jednotlivými permanentnými magnetmi prstencovej magnetickej vložky.

Najbližším analógom (prototypom) vynálezu je synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú nosnú jednotku s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode osadený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený elektrickými cievkami umiestnenými na pólové výstupky s viacfázovým vinutím kotvy statora, uložený na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v nosných ložiskách okolo prstencového statora magnetického obvodu prstencového rotora namontovaného na vnútornej bočnej stene prstencovej magnetickej vložky so striedaním v obvodovom smere magnetických pólov párov p, pokrývajúcich pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy magnetického obvodu prstencového statora. Jednotka nosiča statora je tvorená skupinou identických modulov s prstencovým magnetickým obvodom a prstencovým rotorom, uložených na jednom nosnom hriadeli, pričom moduly jednotky nosiča statora sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo súosovej osi. s nosným hriadeľom a vybavené kinematicky pripojeným ich uhlovým prevrátením voči sebe navzájom a rovnaké fázy vinutia kotvy v moduloch zostavy ložísk statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora ( RF patent č. 2273942, IPC Н02K 21/22, Н02K 21/12, publikovaný 27. júla 2006).

Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je nutnosť použitia skupiny modulov, čo vedie k zložitejšej konštrukcii, zvýšeniu hmotnosti a rozmerov generátora. To následne vedie k zníženiu výkonu generátora.

Okrem toho, rovnako ako vo vyššie uvedených analógoch, známy generátor nemá prvky, ktoré umožňujú rýchlu zmenu hodnoty celkového magnetického toku jednotlivých permanentných magnetov, ktoré tvoria prstencovú magnetickú vložku.

Cieľom tohto vynálezu je zjednodušiť konštrukciu a rozšíriť funkčnosť synchrónneho generátora napájaním elektriny do širokej škály prijímačov striedavého viacfázového elektrického prúdu s rôznymi parametrami napájacieho napätia.

Technickým výsledkom je stabilizácia výstupného napätia a činného výkonu, vďaka zavedeniu elastických prvkov do konštrukcie synchrónneho generátora.

Technický výsledok je dosiahnutý tým, že v synchrónnom generátore s budením z permanentných magnetov, ktorý obsahuje statorovú ložiskovú zostavu s ložiskami, na ktorej je namontovaný prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami po obvode, vybavený elektrickými cievkami umiestnenými na póle výstupky s viacfázovým vinutím kotvy statora, uložený na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora, prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou namontovaný na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi p- páry striedajúce sa v obvodovom smere, prekrývajúce pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy prstencového magnetického obvodu statora, podľa vynálezu prstencový magnet vložka je vyrobená vo forme dvoch rovnakých krúžkov, ktoré sa dajú posúvať v axiálnom smere smere, s elastickým prvkom umiestneným medzi krúžkami.

Pri zmene zaťaženia generátora sa mení prúd pretekajúci vinutím kotvy statora, pričom sa mení príťažlivá sila pôsobiaca na magnetické vložky. Tieto sú do určitej miery vťahované do vzduchovej medzery, pričom stlačujú elastický prvok, čím sa zvyšuje alebo znižuje celkový magnetický tok. A vďaka tomu je napätie a aktívny výkon na svorkách vinutia statora generátora stabilizované.

Elastický prvok môže byť jednodielny vo forme vlnitej elastickej podložky alebo kompozitný vo forme samostatných pružín.

Príkladný pružný prvok je vo forme pružín.

Podstata vynálezu je znázornená na výkrese.

Obr. 1 celkový pohľad na navrhovaný synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov v pozdĺžnom reze, s magnetickými vložkami v nečinnej polohe.

Obr. 2 znázorňuje pohľad, keď sú magnetické náušníky v pracovnej polohe.

Na oboch obrázkoch je elastický prvok vo forme pružín.

Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje vnútorné puzdro statora 1, na ktorom je upevnený prstencový magnetický obvod 2 (napríklad vo forme monolitického disku z práškového kompozitného tvrdého magnetického materiálu) s pólovými výstupkami po obvode, vybavené elektrickými cievkami (sekciami) 3 umiestnenými na nich, s viacfázovými (napríklad trojfázovými a v všeobecný prípad n-fáza) vinutia kotvy statora. Na hriadeli 4 s možnosťou otáčania na ložiskách 5, 6 okolo statorovej ložiskovej jednotky je inštalovaný prstencový rotor 7 s prstencovými magnetickými vložkami 8 namontovanými na vnútornej bočnej stene (napríklad vo forme monolitických magnetických krúžkov vyrobených práškového magnetoanizotropného materiálu) so striedajúcimi sa v obvodovom smere magnetickými pólmi párov p a vyrobených vo forme krúžkov rovnakej konštrukcie so schopnosťou pohybu v drážkach 9 v smere osi otáčania a s vylúčením ich otáčania vzhľadom na prstencový rotor 7, oddelené pružným prvkom 10, napríklad tlačnými pružinami. A krycie pólové výstupky s vinutím kotvy prstencového magnetického obvodu statora. Prstencový rotor 7 obsahuje prstencové magnetické vložky 8, pružný prvok 10 a prítlačný krúžok 11. Stator obsahuje prstencový magnetický obvod 2, cievky kotviaceho vinutia 3, vnútorné puzdro 1 a vonkajšie puzdro 12 so stredovými otvormi 13 na konci. . Vnútorný plášť 1 ložiskovej jednotky statora je spojený svojou vnútornou valcovou bočnou stenou s ložiskom 5 a vonkajší plášť 12 s ložiskom 6. Prstencový rotor 7 je spojený s hriadeľom 4. Prstencový magnetický obvod 2 (s vinutia 3) statora je namontované na uvedenom vnútornom plášti 1, ktorý je pevne spojený s vonkajším puzdrom 12 a spolu s ním tvoria prstencovú dutinu 14. Ventilátor 15 na chladenie vinutí kotvy statora je umiestnený na konci hriadeľ 4. Na vonkajšom plášti 16 je inštalovaný plášť 16. Fázy (A, B, C) vinutia 3 kotvy na kruhovom magnetickom obvode 2 statora sú navzájom spojené v elektrickom obvode.

Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom funguje nasledovne.

Od pohonu, napríklad od spaľovacieho motora, cez klinovú remenicu (na výkrese neznázornená) sa rotačný pohyb prenáša na hriadeľ 4 s prstencovým rotorom 7. Keď prstencový rotor 7 s prstencovými magnetickými vložkami 8 sa otáča, vzniká rotačný magnetický tok, prenikajúci vzduchovou prstencovou medzerou medzi prstencovými magnetickými vložkami 8 a prstencovým magnetickým obvodom 2 statora, ako aj prepichujúce výbežky radiálnych pólov (na výkrese neznázornené) prstencového magnetického obvodu. 2 statora. Keď sa prstencový rotor 7 otáča, striedavý prechod "severných" a "južných" striedavých magnetických pólov prstencových magnetických vložiek 8 cez radiálne pólové výstupky prstencového magnetického jadra 2 statora sa tiež uskutočňuje, čo spôsobuje magnetické pole. tok rotovať vo veľkosti aj smere v radiálnych pólových výstupkoch prstencového magnetického obvodu 2. V tomto prípade sa vo vinutí kotvy statora 3 indukuje sínusová 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 8 rýchlosťou otáčania prstencového rotora 7 Striedavý prúd (napríklad trojfázový), pretekajúci cez vinutie kotvy statora 3, je privádzané do výstupných elektrických napájacích konektorov (nie sú znázornené na výkrese) na pripojenie prijímačov striedavej elektrickej energie.

So zvyšujúcim sa zaťažením generátora sa zvyšuje prúd pretekajúci vinutím kotvy statora 3, pričom príťažlivá sila pôsobiaca na prstencové magnetické vložky 8. Tie sú vťahované do vzduchovej medzery, pričom stláčajú pružný prvok 10, zvýšenie magnetického toku prstencových magnetických vložiek 8. Kvôli tomu je napätie na svorkách vinutia 3 statora generátora stabilizované. Realizácia statora s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom 2 a prstencového rotora 7, namontovaného na rovnakom hriadeli 4, ako aj prstencového rotora so schopnosťou zasúvať prstencové magnetické vložky 8 do vzduchovej medzery, umožňujú stabilizovať výstupné napätie a činný výkon synchrónneho generátora v rámci stanovených limitov.

Teda navrhované technické riešenie umožňuje stabilizáciu výstupného napätia aj činného výkonu pri zmene elektrického zaťaženia generátora.

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.

Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci jednotku nosiča statora s nosnými ložiskami, na ktorom je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený elektrickými cievkami umiestnenými na pólových výstupkoch, s viacfázovým vinutím kotvy statora, uložený na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v referenčných ložiskách okolo magnetického obvodu prstencového statora prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou namontovaný na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi párov p striedajúcimi sa v obvodovom smere, prekrývajúci pól výstupky s elektrickými cievkami vinutia kotvy magnetického obvodu prstencového statora, vyznačujúce sa tým, že magnetická vložka je vytvorená vo forme dvoch rovnakých krúžkov, ktoré sa môžu pohybovať v axiálnom smere, s pružným prvkom umiestneným medzi krúžkami.

Podobné patenty:

Tento vynález sa týka elektrické auto(1) pre hybridné alebo elektrické vozidlá. Stroj obsahuje vonkajší rotor, stator (2) umiestnený vo vnútri rotora (3), rotor obsahuje ložiskový prvok (4) rotora, rotorové dosky (5) a permanentné magnety (6), ložiskový prvok (4). ) rotora obsahuje prvú, radiálne sa rozprestierajúcu časť (7) nosného prvku a druhú axiálne prechádzajúcu časť (8) nosného prvku, ktorá je s ním spojená, druhá časť (8) nosného prvku nesie rotorové dosky. (5) a permanentné magnety (6) a stator (2) má statorové dosky (9) a vinutia (10), vinutia tvoria hlavy vinutí (11, 12), ktoré sa rozprestierajú v axiálnom smere na oboch. bokoch nad statorovými doskami (9), má tiež obežné koleso (14), ktoré je spojené s nosným prvkom (4) rotora.

Trojfázový synchrónny alternátor bez magnetického prilepenia s budením z permanentných neodýmových magnetov, 12 pólových párov.

Kedysi dávno, späť dovnútra Sovietske časy v časopise „Modelista Konstruktor“ bol uverejnený článok venovaný konštrukcii veternej turbíny rotačného typu. Odvtedy som mal túžbu postaviť si niečo takéto na svojom letná chata, ale nikdy neprišlo k skutočnej akcii. Všetko sa zmenilo s príchodom neodýmových magnetov. Na internete som nazbieral množstvo informácií a stalo sa toto.
Generátorové zariadenie: Dva oceľový kotúč vyrobené z nízkouhlíkovej ocele s nalepenými magnetmi sú navzájom pevne spojené cez dištančnú objímku. V medzere medzi kotúčmi sú umiestnené pevné ploché cievky bez jadier. EMF indukcie vznikajúce v poloviciach cievky je v opačnom 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.

Trojfázový generátorový obvod je kvôli jednoduchosti nasadený v rovine.

Na obr. 2 je znázornené usporiadanie cievok, keď je ich počet dvakrát väčší, aj keď v tomto prípade sa tiež zväčšuje medzera medzi pólmi. Cievky sa prekrývajú 1/3 šírky magnetu. Ak sa šírka cievok zmenší o 1/6, zmestia sa do jedného radu a medzera medzi pólmi sa nezmení. Maximálna vzdialenosť medzi pólmi sa rovná výške jedného magnetu.

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, integrovaného 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.

Úžitkový vzor sa týka elektrotechniky, menovite elektrických strojov, a týka sa vylepšenia konštrukcie synchrónnych generátorov koncového typu, ktoré je možné využiť najmä na výrobu elektrickej energie vo veterných elektrárňach. Konštrukcia generátora obsahuje puzdro, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor-stator-rotor), vyrobené vo forme diskov namontovaných na stacionárnom hriadeli, kde je statorový disk 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 telo pozostáva z dvoch štítov - predného a zadného, namontovaných na hriadeli v ložiská, predný štít má krycí 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 podobného typu rovnakého výkonu, hmotnosti a rozmerov; prevádzková spoľahlivosť; jednoduchosť výroby; vysoká účinnosť; vyrobiteľnosť montáže a demontáže generátora a jeho udržiavateľnosť; schopnosť vykonávať akúkoľvek veľkosť vďaka upevneniu jadra statora na stacionárnom hriadeli s viaclopatkovými článkami na oboch stranách.

Slávny synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, vyrobený koncovým typom, obsahujúci stator, pozostávajúci z dvoch častí s prstencovými magnetickými obvodmi umiestnenými koaxiálne a navzájom rovnobežne, medzi ktorými je umiestnený rotor.

V použitom dizajne je rotor vyrobený vo forme disku, na ktorom sú na oboch stranách upevnené permanentné magnety, v dôsledku čoho môžu byť magnetizované z jednej strany na druhú, čo vedie k zníženiu charakteristík. permanentných magnetov a v dôsledku toho k zníženiu 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 štrbín vedie k zmenšeniu pracovnej medzery, čo môže viesť k prilepeniu jadra statora permanentnými magnetmi, v dôsledku čoho sa generátor stáva

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

Technickým výsledkom navrhovaného riešenia ako užitočného modelu je eliminácia možného prilepenia jadra statora permanentnými magnetmi, čo zabezpečí zaručenú prevádzku generátora a zníži straty a následne zvýši účinnosť pri použití. prstencového vinutia statora. Tento model má tuhšiu štruktúru vďaka vzájomnému spojeniu rotorov ich pripevnením k plášťu generátora, čo zvyšuje jeho spoľahlivosť. Jadro statora je na stacionárnom hriadeli upevnené obojstrannými viaclopatkovými článkami, čo vedie k zníženiu hmotnosti a rozmerov čelného synchrónneho elektrogenerátora s budením z permanentných magnetov a umožňuje vyrobiť generátor s dostatočne veľké vnútorné a vonkajšie priemery. 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 stacionárnom hriadeli. V tomto prípade je stator pevne spojený s druhým. Na kotúčoch rotora sú upevnené permanentné magnety a na kotúči statora sú cievky, ktoré tvoria jeho prstencové vinutie s výstupom jeho koncov cez axiálny otvor v hriadeli. Telo sa skladá z dvoch štítov - predného a zadného, inštalovaných na hriadeli v

ložiská. Predný štít má krycí hriadeľ. Kotúče rotora sú upevnené na vyššie uvedených štítoch a kotúč statora je pripevnený k hriadeľu obojstrannými viaclopatkovými článkami, pričom každý list 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 viaclopatkovými 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 stacionárnom hriadeli 5. Aby sa predišlo prípadnému otáčaniu statora, články sú upevnené kľúčom 6. Na elimináciu axiálneho pohybu statora je jeden viaclopatkový článok je pritlačený k ramenu hriadeľa a druhý je upnutý oceľovým puzdrom 7 priskrutkovaným k hriadeľu v kruhu tromi skrutkami. Hriadeľ má axiálny otvor, cez ktorý sú konce vinutia vyvedené do svorkovnice.

Jadrá rotora sú vyrobené z konštrukčnej ocele, podobne ako jadro statora, vo forme diskov, ktorých šírka sa rovná dĺžke permanentného magnetu 8. Permanentné magnety sú kruhové 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 na vnútornú stranu koncových štítov 9 a 10. Použitie zápustných skrutiek znižuje hladinu hluku pri prevádzke generátora. Štíty sú vyrobené z hliníkovej zliatiny. Sú tiež navzájom spojené pomocou skrutiek 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. Štíty sú vybavené ložiskami 11 s trvalou náplňou maziva a dvoma štítmi. Koncový štít 9 má kryt 12 hriadeľa vyrobený z ocele. V tomto generátore plní dve funkcie: a) zatvára ložisko; b) preberá rotáciu pohonu. Hriadeľ krytu je pripevnený ku koncovému 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 otáčajú. Princíp činnosti tohto generátora je podobný princípu činnosti známych synchrónnych generátorov: keď sa rotory 2 otáčajú, magnetické pole permanentných magnetov prechádza cez závity vinutia statora, pričom sa mení v absolútnej hodnote aj v smere a indukuje premenlivá elektromotorická sila v nich. Cievky vinutia sú zapojené do série tak, že ich elektromotorické sily sa sčítavajú. Vzniknuté napätie je odvádzané 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 zvlnenie 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 (spojenie rotorov navzájom pripevnením k telesu generátora), znížiť hmotnosť a rozmery pri rovnakom výkone a výkon 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.

Čelný synchrónny elektrický generátor s budením permanentným magnetom, obsahujúci puzdro, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor - stator - rotor), vyrobený vo forme kotúčov namontovaných na stacionárnom hriadeli, kde je kotúč statora s nimi sú pevne spojené permanentné magnety a na statorovom disku sú cievky, ktoré tvoria jeho prstencové vinutie s výstupom jeho koncov cez axiálny otvor v hriadeli, vyznačujúci sa tým, že telo pozostáva z dvoch štítov - predného a zadného, uložený na hriadeli v ložiskách, predný štít má kryt hriadeľa, kotúče rotora sú upevnené na vyššie uvedených štítoch, kotúč statora je k hriadeľu pripevnený obojstrannými viaclopatkovými článkami, kde je každý list umiestnený v technologická medzera medzi elektrickými cievkami.