RU168788U1 - Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока - Google Patents
Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU168788U1 RU168788U1 RU2016129434U RU2016129434U RU168788U1 RU 168788 U1 RU168788 U1 RU 168788U1 RU 2016129434 U RU2016129434 U RU 2016129434U RU 2016129434 U RU2016129434 U RU 2016129434U RU 168788 U1 RU168788 U1 RU 168788U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- generator
- frequency
- output
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P15/00—Arrangements for controlling dynamo-electric brakes or clutches
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/06—Control effected upon clutch or other mechanical power transmission means and dependent upon electric output value of the generator
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании источников питания, применяемых в летательных аппаратах, судах и других автономных объектах.Магнитоэлектрический генератор приводится во вращение валом ведомой полумуфты магнитной трансмиссии, ведущая полумуфта которой связана с валом первичного двигателя с изменяющейся скоростью. Пропорционально изменению скорости ведомой полумуфты изменяется частота и напряжение на выходе генератора. Потребители электроэнергии рассчитаны на стабильное напряжение, но не критичны к частоте тока. Стабилизация выходного напряжения генератора осуществляется за счет регулирования скорости вращения ведомой полумуфты магнитной трансмиссии путем изменения частоты трехфазного напряжения, питающего обмотку трансмиссии. Частота трехфазного напряжения регулируется полупроводниковым устройством управления и определяется сигналом с выхода узла сравнения напряжения нагрузки с его заданным значением, определяемым источником задания напряжения.Техническим результатом, который достигается при использовании полезной модели, является увеличение надежности и уменьшение габаритов устройства генерирования стабильного напряжения переменного тока за счет упрощения его конструкции.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании источников питания, выполненных на основе механоэлектрических систем генерирования, применяемых в летательных аппаратах, судах, других транспортных средствах и автономных объектах.
Известно устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока, содержащее магнитоэлектрический генератор (с возбуждением от постоянных магнитов), непосредственно связанный с валом первичного двигателя. Генератор формирует на своих выходах напряжение, действующее значение которого зависит от частоты вращения вала первичного двигателя и тока нагрузки. Стабилизации напряжения реализуется изменением сопротивления магнитопровода магнитной цепи за счет введения дополнительной тороидальной подмагничивающей обмотки [А.И. Бертинов «Авиационные электрические генераторы», учебное пособие, М. 1959. Государственное издательство оборонной промышленности, 1959 г., с. 338-341].
Устройство имеет ограниченные возможности регулирования напряжения при изменении частоты вращения вала генератора в широком диапазоне, что является его недостатком. Применяемые в этом случае преобразователи уровня напряжения имеют повышенные массогабаритные характеристики. Это обусловлено тем, что вся генерируемая мощность, за исключением мощности нагрузки, должна быть поглощена преобразователем. Кроме того, подобные системы стабилизации напряжения имеют относительно низкий коэффициент мощности.
Известно устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока нестабильной частоты, которое содержит непосредственно связанный с валом первичного двигателя магнитоэлектрический генератор с рабочими обмотками, соединенными по схеме звезда, фильтр, к входам которого присоединены выходные выводы рабочей обмотки, а его выходы подключены к нагрузке, узел сравнения, один из входов которого присоединен к нагрузке, а второй - к источнику задания напряжения. [патент РФ на полезную модель № 81609, от 05.12.2008]. Стабилизация выходного напряжения в устройстве осуществляется за счет источника формирования реактивного тока генератора.
К числу недостатков данного устройства генерирования стабильного напряжения переменного тока следует отнести конструктивную сложность источника формирования реактивного тока генератора, что снижает надежность устройства, и необходимость промежуточного фильтра больших габаритов между выходными выводами генератора и нагрузкой для сглаживания пульсаций, создаваемых коммутатором источника реактивного тока, что приводит к увеличению габаритов системы.
Известно также устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока, которое содержит электромашинный привод постоянной частоты вращения. Входной вал дифференциального механизма привода, в качестве которого используется механический планетарный редуктор, непосредственно связан с валом первичного двигателя, а выходной вал соединен с валом магнитоэлектрического генератора. Функции стабилизатора частоты вращения генератора выполняет асинхронная машина, которая управляется полупроводниковым устройством и через систему передач дифференциального механизма подкручивает или притормаживает вал генератора [Электрооборудование летательных аппаратов: учебник для вузов. Т. 1, под ред. С.А. Грузкова. - М.: Издательство МЭИ, 2005 г., с. 247, 248]. Устройство наиболее близко к предлагаемой полезной модели и является прототипом.
К недостаткам прототипа следует отнести большие потери мощности в асинхронной машине вследствие скольжения, сложность общей конструктивной схемы, которая включает в себя дополнительный компаундирующий трансформатор для питания обмоток асинхронной машины, и, как следствие, снижение надежности устройства и увеличение его габаритов. Низкая надежность обусловлена также общими недостатками всех зубчатых передач, а именно поломки зубьев при ударных нагрузках, износ зубьев, потребность в смазке.
Задачей полезной модели, является увеличение надежности устройства генерирования стабильного напряжения переменного тока и уменьшение его габаритов.
Решение задачи достигается за счет того, что в устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока, содержащее первичный двигатель, магнитоэлектрический генератор, выходы которого подключены к нагрузке, и полупроводниковое устройство управления, введены источник задания напряжения, узел сравнения и управляемая магнитная трансмиссия, входной вал которой соединен с валом первичного двигателя, выходной вал - с валом магнитоэлектрического генератора, а обмотка трансмиссии присоединена к выходу полупроводникового устройства управления, силовые входы которого присоединены к выходам магнитоэлектрического генератора, а к входу управления присоединен узел сравнения, один из входов которого присоединен к нагрузке, а второй - к источнику задания напряжения.
На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого устройства генерирования стабильного напряжения переменного тока.
Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока состоит из первичного двигателя (ПД) 1, вал которого соединен с валом магнитной трансмиссии (МТ) 2, выходной вал которой соединен с валом синхронного генератора 3 с магнитоэлектрическим возбуждением (МЭГ). От выходных выводов генератора обеспечивается питание нагрузки (потребителя) 4 и полупроводникового устройства управления (1ШУ) 5. Параллельно нагрузке подключен узел сравнения 6, ко второму входу которого присоединен источник 7 задания напряжения Uзад потребителей электрической энергии. Выход узла сравнения 6 присоединен к входу управления полупроводникового устройства 5, к выходам которого присоединена трехфазная обмотка трансмиссии.
Работа устройства состоит в следующем.
Если пренебречь сопротивлением, моделирующим активные потери в фазе генератора, то напряжение на выходе генератора определяется выражением
E=KωФ - ЭДС вращения, наводимая магнитным потоком Ф в фазе обмотки генератора;
К - коэффициент пропорциональности;
ω=2πn2 - угловая частота вращения ротора;
n2 - числа оборотов вала ротора генератора;
I - ток фазы обмотки генератора;
Lс - синхронная индуктивность обмотки ротора.
Таким образом, основными факторами, определяющими стабильность выходного напряжения генератора, являются изменение частоты вращения ротора ω и тока нагрузки I.
С уменьшением числа оборотов вала первичного двигателя n1 или увеличением тока нагрузки выходное напряжение генератора уменьшается. Для сохранения уровня заданного напряжения нагрузки необходимо соответствующим образом изменять число оборотов вала генератора. При постоянной нагрузке для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо обеспечивать условие постоянства числа оборотов ротора генератора n2=const. В общем случае для выполнения условия стабильности выходного напряжения генератора необходимо соответствующим образом изменять частоту вращения ротора генератора, которая определяется частотой вращения выходной муфты магнитной трансмиссии.
Частота вращения выходной муфты магнитной трансмиссии n2 находится в прямой зависимости от частоты вращения ее входной муфты n1 и в определенном диапазоне может регулироваться за счет изменения частоты трехфазной системы напряжений, питающих обмотку трансмиссии. Изменение частоты трехфазного напряжения, питающего обмотку трансмиссии, осуществляется полупроводниковым устройством управления в зависимости от величины и полярности сигнала, поступающего с узла сравнения на вход полупроводникового устройства управления. При уменьшении напряжения на входе нагрузки 4 сигнал рассогласования положительный, и частота трехфазного напряжения на выходе полупроводникового устройства управления 5 будет возрастать. Это приводит, в свою очередь, к увеличению скорости бегущего магнитного поля, создаваемого обмоткой магнитной трансмиссии. В результате частота вращения выходной полумуфты трансмиссии будет возрастать и соответственно возрастут число оборотов n2 и угловая частота вращения ω ротора генератора 3. Возрастание частоты вращения ротора генератора влечет за собой увеличение его генерируемой ЭДС (E=KωФ) и выходного напряжения генератора. В результате данного процесса уменьшение напряжения на нагрузке, обусловленное снижением числа оборотов вала первичного двигателя n1 или увеличением тока нагрузки, будет скомпенсировано за счет увеличения скорости вращения выходной полумуфты трансмиссии.
При увеличении напряжения нагрузки на выходе узла сравнения появится отрицательный сигнал рассогласования, и частота трехфазного напряжения на выходе полупроводникового устройства управления 5 будет уменьшаться. Соответственно уменьшаются частота вращения ротора генератора и его выходное напряжение.
В отличие от прототипа, где стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет использования полюснопереключаемой асинхронной машины (т.е. сложной конструкции), компаундирующего трансформатора, дифференциального механизма на основе механического планетарного редуктора, в предлагаемой полезной модели устройства генерирования стабильного напряжения переменного тока использована управляемая магнитная трансмиссия, что позволяет устранить механическую передачу и существенно упрощает конструкцию, а, следовательно, увеличивает надежность и уменьшает габариты устройства генерирования стабильного напряжения переменного тока.
Claims (1)
- Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока, содержащее первичный двигатель, магнитоэлектрический генератор, выходы которого подключены к нагрузке, и полупроводниковое устройство управления, отличающееся тем, что в него введены источник задания напряжения, узел сравнения и управляемая магнитная трансмиссия, входной вал которой соединен с валом первичного двигателя, выходной вал - с валом магнитоэлектрического генератора, а обмотка трансмиссии присоединена к выходу полупроводникового устройства управления, силовые входы которого присоединены к выходам магнитоэлектрического генератора, а к входу управления присоединен узел сравнения, один из входов которого присоединен к нагрузке, а второй - к источнику задания напряжения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016129434U RU168788U1 (ru) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016129434U RU168788U1 (ru) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168788U1 true RU168788U1 (ru) | 2017-02-21 |
Family
ID=58450275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016129434U RU168788U1 (ru) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168788U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714921C1 (ru) * | 2019-06-11 | 2020-02-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ стабилизации выходного напряжения вентильного магнитоэлектрического генератора |
RU2726950C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-07-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет" "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Стабилизированный по напряжению вентильный магнитоэлектрический генератор |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US688648A (en) * | 1901-01-07 | 1901-12-10 | Edison Mfg Company | Take-up mechanism for projecting-kinetoscopes. |
EP1832743A1 (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-12 | General Electric Company | Methods and apparatus for controlling rotational speed of a rotor |
RU81609U1 (ru) * | 2008-12-05 | 2009-03-20 | Марк Миронович Юхнин | Система генерирования стабильного напряжения переменного тока |
DE112008001553T5 (de) * | 2007-06-19 | 2010-04-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota | Leistungsübertragungseinheit |
JP5018972B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2012-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 動力伝達制御装置 |
RU150254U1 (ru) * | 2014-05-29 | 2015-02-10 | Валерий Алексеевич Калий | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна |
-
2016
- 2016-07-18 RU RU2016129434U patent/RU168788U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US688648A (en) * | 1901-01-07 | 1901-12-10 | Edison Mfg Company | Take-up mechanism for projecting-kinetoscopes. |
EP1832743A1 (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-12 | General Electric Company | Methods and apparatus for controlling rotational speed of a rotor |
DE112008001553T5 (de) * | 2007-06-19 | 2010-04-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota | Leistungsübertragungseinheit |
RU81609U1 (ru) * | 2008-12-05 | 2009-03-20 | Марк Миронович Юхнин | Система генерирования стабильного напряжения переменного тока |
JP5018972B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2012-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 動力伝達制御装置 |
RU150254U1 (ru) * | 2014-05-29 | 2015-02-10 | Валерий Алексеевич Калий | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714921C1 (ru) * | 2019-06-11 | 2020-02-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ стабилизации выходного напряжения вентильного магнитоэлектрического генератора |
RU2726950C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-07-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет" "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Стабилизированный по напряжению вентильный магнитоэлектрический генератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Grigoryev et al. | A mathematical model of the synchronous reluctance machine with independent control along the excitation line | |
RU168788U1 (ru) | Устройство генерирования стабильного напряжения переменного тока | |
RU2509002C2 (ru) | Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе | |
Mishin et al. | Analogs and characteristics of compensated asynchronous machines with different numbers of phases | |
RU150254U1 (ru) | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна | |
RU2402865C1 (ru) | Способ оптимального частотного управления асинхронным двигателем | |
Romodin et al. | A way to start an induction motor during a change in the voltage phase on one of two stator windings | |
RU2573576C2 (ru) | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна | |
US11128139B2 (en) | Power electronics conditioning system with half-winding generator setup | |
RU2491705C1 (ru) | Электрический привод | |
RU2010141347A (ru) | Способ векторного управления моментом асинхронного электродвигателя и устройство для его осуществления | |
US2049389A (en) | Diesel electric power system | |
RU154540U1 (ru) | Система стабилизации выходного напряжения магнитоэлектрического синхронного генератора для автономных объектов | |
AU2014100347A4 (en) | A Voltage Boosting Alternator | |
RU2407132C1 (ru) | Двухслойная статорная обмотка двухполюсного асинхронного генератора | |
RU2448357C1 (ru) | Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью | |
Sarhan et al. | Slip compensation in efficiency-optimized three-phase induction motor drive systems | |
RU2572023C2 (ru) | Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе | |
RU2268392C2 (ru) | Способ управления стартер-генератором и блок формирования заданных значений составляющих вектора тока статора | |
RU115134U1 (ru) | Система стабилизации напряжения переменного тока | |
RU2594757C1 (ru) | Электромагнитный редуктор | |
RU2680152C1 (ru) | Автономный асинхронный генератор с полюсопереключаемой двухслойной обмоткой статора на 12/10 полюсов | |
RU2724114C1 (ru) | Система бесперебойного и гарантированного электроснабжения для потребителей электроэнергии | |
RU2572097C1 (ru) | Способ пуска асинхронного электродвигателя | |
RU2507670C2 (ru) | Система генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока |