RU2688923C1 - Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор - Google Patents
Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688923C1 RU2688923C1 RU2018110241A RU2018110241A RU2688923C1 RU 2688923 C1 RU2688923 C1 RU 2688923C1 RU 2018110241 A RU2018110241 A RU 2018110241A RU 2018110241 A RU2018110241 A RU 2018110241A RU 2688923 C1 RU2688923 C1 RU 2688923C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- multiphase
- axial
- generator
- rotor
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 149
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 42
- 244000052769 pathogen Species 0.000 claims description 47
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims description 47
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 claims description 17
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 4
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 claims 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 11
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 9
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K47/00—Dynamo-electric converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/38—Structural association of synchronous generators with exciting machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат – улучшение качества выходного напряжения, повышение надежности и КПД. Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор содержит корпус, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленном в корпусе генератора. На наружной боковой стороне корпуса машины жестко закреплен автоматический регулятор возбуждения, а возбудитель выполнен асинхронным. В пазы аксиального магнитопровода статора асинхронного возбудителя уложена многофазная статорная обмотка асинхронного возбудителя, подключенная к выходу автоматического регулятора возбуждения с обратным по отношению к многофазной обмотке якоря основного генератора порядком чередования фаз, в пазы аксиального магнитопровода ротора асинхронного возбудителя уложена многофазная роторная обмотка асинхронного возбудителя, а в корпусе дополнительно установлено вольтодобавочное устройство. Однофазная обмотка возбуждения основного генератора через многофазный двухполупериодный выпрямитель и многофазную роторную обмотку вольтодобавочного устройства подключена к многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии вращения (например, кинетической энергии ветра, преобразованной ветроколесом в механическую энергию вращения), подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока (например, световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока), одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.
Известна аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор (патент РФ №2450411, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.), содержащая корпус, подвозбудитель, возбудитель, и основной генератор, установленные на одном валу, при этом подвозбудитель состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с обмоткой якоря основного генератора. Постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполнены аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов, при этом постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя установлен с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами, внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлен постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянного многополюсного магнита подвозбудителя уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока, в пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная обмотка якоря возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная обмотка якоря основного генератора.
Однако, недостатком известной двухвходовой электрической машины-генератора является сложность конструкции, обусловленная тем, что ее ротор, представляющий собой постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний магнитопровод, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения, основного генератора, жестко закрепленные на одном валу, содержит две части - аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод, между которыми находится один из боковых аксиальных магнитопроводов, закрепленный в корпусе (статоре). Это усложняет технологию изготовления и сборку электрической машины, обслуживание и ремонт, а так же снижает надежность и жесткость конструкции электрической машины в целом. Кроме того, известная электрическая машина имеет низкие массогабаритные показатели, обусловленные большими осевыми размерами электрической машины, нерациональным использованием свободного пространства внутри аксиальных магнитопроводов возбудителя и основного генератора. Большие размеры прототипа при его малой массе обусловлены также тем, что аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальные магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя и возбудителя, имеют такие же размеры, как и аксиальные магнитопроводы основного генератора, при этом мощность подвозбудителя и возбудителя значительно ниже мощности основного генератора.
Кроме того, для известной двухвходовой электрической машины-генератора характерна низкая стабильность выходного напряжения при резком изменении крутящего момента на валу (например, при порывах ветра), обусловленная тем, что выходное напряжение является функцией скорости вращения ротора, которая в свою очередь является функцией крутящего момента на валу. В связи с тем, что скорость ветра носит вероятностный характер, скорость вращения ротора при изменении скорости ветра подвержена резким изменениям.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятый авторами за прототип является аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор (патент РФ №2623214, опубл. 23.06.2017 г. авторы Кашин Я.М., Кашин А.Я., Князев А.С.), содержащая корпус, подвозбудитель, возбудитель, и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленном в корпусе генератора в подшипниковых щитах, при этом подвозбудитель состоит из аксиального постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока, и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из аксиального магнитопровода индуктора основного генератора, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, подключенная к многофазной обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора. Аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, аксиальный магнитопровод, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, и аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора жестко закреплены в корпусе на его боковой поверхности соосно друг другу, при этом их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровод, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, размещен внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, при этом аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя и аксиальный магнитопровод индуктора основного генератора жестко закреплены на валу посредством диска соосно друг другу, при этом их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода индуктора основного генератора, а аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя.
Однако недостатком этой двухвходовой электрической машины-генератора является сложность конструкции, обусловленная наличием в одном корпусе трех электрических синхронных машин: подвозбудителя, возбудителя и основного генератора. Это обуславливает повышенный расход активных материалов при изготовлении машины и ухудшение массогабаритных показателей. Кроме того, для возбудителя как для синхронной машины характерна довольно значительная постоянная времени переходных процессов при регулировании напряжения во время коммутации нагрузки.
Кроме того, выходное напряжение U такой машины-генератора нестабильно и зависит от частоты вращения ротора с установленными на нем аксиальным постоянным многополюсным магнитом индуктора подвозбудителя, аксиальным магнитопроводом якоря возбудителя с многофазной обмоткой якоря возбудителя и аксиальным магнитопроводом индуктора основного генератора с однофазной обмоткой возбуждения основного генератора:
U=CwФ,
где С - конструктивный коэффициент, w - частота вращения, Ф - магнитный поток возбуждения.
Это ограничивает область применения двухвходовой электрической машины-генератора: машина-генератор с нестабилизированным напряжением не пригодна для питания потребителей электроэнергией высокого качества напрямую (без накопителей электроэнергии).
Возможная установка привода постоянной частоты вращения ухудшает массогабаритные показатели машины-генератора, а также снижает надежность ее работы.
Задачей предполагаемого изобретения является расширение области применения аксиальной многофазной двухвходовой электрической машины-генератора за счет улучшения качества выходного напряжения, улучшения массогабаритных показателей и повышения надежности.
Технический результат - уменьшение постоянной времени переходного процесса регулирования выходного напряжения, минимизация отклонения выходного напряжения электрической машины-генератора от заданного при изменении нагрузки и частоты вращения вала, уменьшение массы и габаритов электрической машины-генератора, повышение устойчивости возбуждения в начальный момент времени и при возникновении коротких замыканий на выходе электрической машины-генератора, повышение КПД.
Технический результат достигается тем, что в аксиальной многофазной двухвходовой электрической машине-генераторе, содержащей корпус, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленном в корпусе генератора в подшипниковых щитах, при этом возбудитель содержит аксиальный магнитопровод статора, и аксиальный магнитопровод ротора, основной генератор состоит из аксиального магнитопровода индуктора основного генератора, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом аксиальный магнитопровод статора возбудителя и аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора жестко закреплены в корпусе на его боковой поверхности соосно друг другу, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровода статора возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а аксиальный магнитопровод ротора возбудителя и аксиальный магнитопровод индуктора основного генератора жестко закреплены на валу посредством диска соосно друг другу, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровода ротора возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом на наружной боковой стороне корпуса жестко закрепляется автоматический регулятор возбуждения, вход которого подключается к многофазной обмотке якоря основного генератора, возбудитель выполняется асинхронным, при этом в пазы аксиального магнитопровода статора возбудителя укладывается многофазная статорная обмотка асинхронного возбудителя, подключаемая к выходу автоматического регулятора возбуждения с обратным по отношению к многофазной обмотке якоря основного генератора порядком чередования фаз, в пазы аксиального магнитопровода ротора возбудителя укладывается многофазная роторная обмотка асинхронного возбудителя, а в корпусе дополнительно устанавливается вольтодобавочное устройство, состоящее из аксиального магнитопровода ротора, в пазы которого укладывается многофазная роторная обмотка, и аксиального магнитопровода статора, в пазы которого укладывается однофазная статорная обмотка, выполненная с возможностью подключения к внешнему источнику постоянного тока, при этом аксиальный магнитопровод статора вольтодобавочного устройства жестко закрепляется в корпусе на его боковой поверхности и размещается внутри аксиального магнитопровода статора асинхронного возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, при этом аксиальный магнитопровод ротора вольтодобавочного устройства жестко закрепляется на валу посредством диска и размещается внутри аксиального магнитопровода ротора возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора через многофазный двухполупериодный выпрямитель и многофазную роторную обмотку вольтодобавочного устройства подключена к многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя, при этом число пар полюсов многофазной роторной обмотки вольтодобавочного устройства выбирается таким образом, чтобы частота ЭДС, индуктируемой в этой обмотке, была равна частоте ЭДС, индуктируемой в многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя.
Улучшение качества электрической энергии достигается путем уменьшения постоянной времени переходного процесса регулирования выходного напряжения благодаря тому, что возбудитель выполнен асинхронным с многофазной роторной обмоткой асинхронного возбудителя, уложенной в пазы аксиального магнитопровода ротора возбудителя, и многофазной статорной обмоткой асинхронного возбудителя, уложенная в пазы аксиального магнитопровода статора возбудителя, а асинхронный возбудитель имеет постоянную времени в 10-15 раз меньшую, чем синхронный возбудитель равной мощности (Бесконтактные синхронные машины с автоматическим регулированием возбуждения/ Лищенко А.И. - Киев: Наукова думка, 1980. - 224 с, с. 188.). Это обеспечивает сокращение длительности переходного процесса регулирования выходного напряжения при изменении нагрузки или частоты вращения вала ротора машины-генератора и таким образом обеспечивается улучшение качества электроэнергии.
Улучшение качества электрической энергии достигается также путем минимизации отклонения выходного напряжения электрической машины-генератора от заданного при изменении нагрузки и частоты вращения вала за счет закрепления на наружной боковой стороне корпуса автоматического регулятора возбуждения, к выходу которого подключается многофазная статорная обмотка асинхронного возбудителя, уложенная в пазы аксиального магнитопровода статора возбудителя, а ко входу - многофазная обмотка якоря основного генератора.
Улучшение массогабаритных показателей достигается путем уменьшения массы и габаритов электрической машины-генератора за счет применения в предлагаемой электрической машине-генераторе вместо синхронных подвозбудителя и возбудителя одного асинхронного возбудителя, который имеет меньшие габариты и массу на 50÷70% и более, чем синхронный возбудитель равной мощности ввиду того, что расход активных материалов на изготовление аксиальных магнитопроводов статора и ротора асинхронного возбудителя меньше, чем у синхронного возбудителя из-за того, что при заданной мощности и выбранных удельных нагрузках объем ротора и статора у асинхронного возбудителя зависит от суммарной частоты вращения ротора и магнитного поля, а объем ротора синхронного возбудителя только от частоты вращения магнитного поля (Бесконтактные синхронные машины с автоматическим регулированием возбуждения/ Лищенко А.И. - Киев: Наукова думка, 1980. - 224 с., с. 189.). Это обеспечивает экономию активных материалов при изготовлении.
Улучшение массогабаритных показателей достигается также подключением многофазной статорной обмотки асинхронного возбудителя с обратным порядком чередования фаз по отношению к многофазной обмотке якоря основного генератора обеспечивает суммирование частот вращения ротора асинхронного возбудителя и поля, создаваемого многофазной статорной обмоткой асинхронного возбудителя, т.е. асинхронный возбудитель работает в режиме преобразователя повышенной частоты со скольжением большим. Это приводит к тому, что ЭДС, индуктируемая в многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя будет повышенной частоты и повышенной величины по сравнению с ЭДС, генерируемой в обмотке якоря возбудителя в прототипе. Это приводит к более эффективному использованию активных материалов, из которых изготовлена электрическая машина-генератор, а соответственно, позволяет уменьшить размеры, а, следовательно, и массу электрической машины в целом. При прямом порядке чередования фаз, то ЭДС многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя при той же частоте вращения ротора будет ниже, т.к. частота вращения магнитного поля, пронизывающего роторную обмотку асинхронного возбудителя, будет равна разности частоты вращения поля, индуцируемого многофазной статорной обмоткой асинхронного возбудителя, и частоты вращения ротора, что ведет к понижению частоты и величины ЭДС в многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя и соответственно неэффективному использованию активных материалов.
Таким образом, подключение многофазной статорной обмотки асинхронного возбудителя с обратным порядком чередования фаз по отношению к многофазной обмотке якоря основного генератора приводит к улучшению массогабаритных показателей, а именно - к уменьшению габаритных размеров и массы всей электрической машины.
Повышение надежности достигается за счет обеспечения устойчивости возбуждения машины-генератора в начальный момент и при возникновении короткого замыкания на ее выходе путем установки в корпусе вольтодобавочного устройства, состоящего из аксиального магнитопровода ротора, в пазы которого уложена многофазная роторная обмотка, и аксиального магнитопровода статора вольтодобавочного устройства, в пазы которого уложена однофазная статорная обмотка вольтодобавочного устройства, выполненного с возможностью подключения к внешнему источнику постоянного тока, при этом аксиальный магнитопровод статора вольтодобавочного устройства жестко закреплен в корпусе на его боковой поверхности и размещен внутри аксиального магнитопровода статора асинхронного возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, при этом аксиальный магнитопровод ротора вольтодобавочного устройства жестко закреплен на валу посредством диска и размещен внутри аксиального магнитопровода ротора возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора через многофазный двухполупериодный выпрямитель и многофазную роторную обмотку вольтодобавочного устройства подключена к многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя.
Повышение КПД предлагаемой электрической машины-генератора достигается путем снижения потерь энергии при преобразовании механической энергии (например, энергии набегающего воздушного потока или ветра) в электрическую энергию постоянного тока за счет того, что число пар полюсов многофазной роторной обмотки вольтодобавочного устройства выбрано таким образом, чтобы частота ЭДС, индуктируемой в этой обмотке, была равна частоте ЭДС, индуктируемой в многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя - в противном случае форма кривой выходного напряжения в цепи последовательно соединенных многофазной роторной обмотки асинхронного возбудителя и многофазной роторной обмотки вольтодобавочного устройства будет отличаться от синусоидальной, что приводит к возрастанию потерь, обусловленных наличием высших гармоник в кривой выходного напряжения. Это приводит к дополнительным потерям на нагрев, а соответственно к снижению КПД.
Выбор числа пар полюсов многофазной роторной обмотки вольтодобавочного устройства таким образом, чтобы частота ЭДС, индуктируемой в этой обмотке, была равна частоте ЭДС, индуктируемой в многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя предотвращает появление в многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя нескольких ЭДС с разными частотами и обеспечивает синусоидальность формы тока в ее цепи. Это приводит к предотвращению появления потерь, обусловленных наличием высших гармоник в кривой выходного напряжения, а, следовательно, к снижению потерь на нагрев, и соответственно к повышению КПД.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить область применения аксиальной многофазной двухвходовой электрической машины-генератора, т.е использовать ее для электроснабжения тех потребителей, которые предъявляют высокие требования к надежности источников электроэнергии, их массогабаритным показателям и качеству их выходного напряжения.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой аксиальной многофазной двухвходовой электрической машины-генератора в разрезе; на фиг. 2 - ее электрическая схема.
Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор с асинхронным возбудителем содержит корпус 1, возбудитель, вольтодобавочное устройство и основной генератор, установленные на одном валу 5, закрепленном в корпусе 1 генератора в подшипниковых щитах 6 и 16.
Возбудитель выполнен асинхронным и содержит аксиальный магнитопровод 14 статора с многофазной статорной обмоткой 15 асинхронного возбудителя, и аксиальный магнитопровод 8 ротора, в пазы которого уложена многофазная роторная обмотка 9 асинхронного возбудителя.
Основной генератор состоит из аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора, в пазы которого уложена однофазная обмотка 11 возбуждения основного генератора, и аксиального магнитопровода 12 с многофазной обмоткой 13 якоря основного генератора, к которой подключаются потребители электроэнергии.
Аксиальный магнитопровод 14 статора асинхронного возбудителя и аксиальный магнитопровод 12 с многофазной обмоткой 13 якоря основного генератора жестко закреплены в корпусе 1 на его боковой поверхности соосно друг другу, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала 5. Аксиальный магнитопровода 14 статора асинхронного возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода 12 с многофазной обмоткой 13 якоря основного генератора. Аксиальный магнитопровод 8 ротора асинхронного возбудителя и аксиальный магнитопровод 10 индуктора основного генератора жестко закреплены на валу посредством диска 2 соосно друг другу. Их общей осью симметрии является ось симметрии вала 5. Аксиальный магнитопровода 8 ротора асинхронного возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода 10 с однофазной обмоткой 11 индуктора основного генератора.
На наружной боковой стороне корпуса 1 жестко закреплен автоматический регулятор возбуждения 19, вход которого подключен к многофазной обмотке 13 якоря основного генератора.
В пазы аксиального магнитопровода 14 статора асинхронного возбудителя уложена многофазная статорная обмотка 15 асинхронного возбудителя, подключенная к выходу автоматического регулятора возбуждения 19 с обратным по отношению к многофазной обмотке 13 якоря основного генератора порядком чередования фаз.
В пазы аксиального магнитопровода 8 ротора асинхронного возбудителя уложена многофазная роторная обмотка 9 асинхронного возбудителя.
Вольтодобавочное устройство состоит из аксиального магнитопровода 3 ротора, в пазы которого уложена многофазная роторная обмотка 4 вольтодобавочного устройства, и аксиального магнитопровода 18 статора вольтодобавочного устройства, в пазы которого уложена однофазная статорная обмотка 17 вольтодобавочного устройства, выполненная с возможностью подключения к внешнему источнику постоянного тока. Аксиальный магнитопровод 18 статора вольтодобавочного устройства жестко закреплен в корпусе 1 на его боковой поверхности и размещен внутри аксиального магнитопровода 14 статора асинхронного возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала. Аксиальный магнитопровод 4 ротора вольтодобавочного устройства жестко закреплен на валу 5 посредством диска 6 и размещен внутри аксиального магнитопровода 8 ротора асинхронного возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала 5. К многофазной роторной обмотке 9 асинхронного возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель 7 и многофазную роторную обмотку 4 вольтодобавочного устройства подключена однофазная обмотка 11 возбуждения основного генератора.
Число пар полюсов многофазной роторной обмотки 4 вольтодобавочного устройства выбрано таким образом, чтобы частота ЭДС, индуктируемой в этой обмотке, была равна частоте ЭДС, индуктируемой в многофазной роторной обмотке 9 асинхронного возбудителя.
Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор работает следующим образом.
Механическая энергия вращения поступает в машину-генератор от внешнего источника через вал 5, закрепленный в корпусе 1 генератора в подшипниковых щитах 6 и 16.
При вращении вала 5 в начальный момент времени магнитный поток, создаваемый постоянным током однофазной статорной обмотки 17 вольтодобавочной машины, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 18 статора вольтодобавочного устройства, на которую подается напряжение постоянного тока от внешнего источника, наводит во многофазной роторной обмотке 4 вольтодобавочного устройства ЭДС. Эта ЭДС выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 7 и подается на однофазную обмотку 11 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора. Под действием выпрямленной ЭДС по однофазной обмотке 11 возбуждения основного генератора протекает электрический ток, который создает магнитное поле.
Магнитное поле однофазной обмотки 11 возбуждения основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 13 якоря основного генератора, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 12, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая через автоматический регулятор возбуждения 19 подается на многофазную статорную обмотку 15 асинхронного возбудителя. Под действием многофазной ЭДС по многофазной статорной обмотке 15 асинхронного возбудителя протекает электрический ток, который создает вращающееся магнитное поле. Так как многофазная статорная обмотка 15 асинхронного возбудителя подключена к многофазной обмотке 13 якоря основного генератора с обратным чередованием фаз, то магнитное поле, создаваемое током, протекающим по многофазной статорной обмотке 15 асинхронного возбудителя, и многофазная роторная обмотка 9 асинхронного возбудителя, вращаются в разные стороны. Асинхронный возбудитель работает в режиме асинхронного преобразователя частоты со скольжением s = (n1-n)/n1 большим 1, где n1 - частота вращения магнитного поля, n - частота вращения роторной обмотки. Вращающееся магнитное поле многофазной статорной обмоткой 15 асинхронного возбудителя взаимодействует с многофазной роторной обмоткой 9, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 8 ротора асинхронного возбудителя, жестко закрепленного на валу 5 посредством диска 2 соосно с аксиальным магнитопроводом 10 индуктора основного генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС повышенной частоты. Эта ЭДС суммируется с ЭДС многофазной роторной обмотки 4 вольтодобавочного устройства, уложенной в пазы аксиального магнитопровода статора 3 вольтодобавочного устройства. Суммарная ЭДС выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 7 и подается на однофазную обмотку 11 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора. Под действием этой суммарной выпрямленной ЭДС по однофазной обмотке 11 возбуждения основного генератора протекает электрический ток, который создает магнитное поле.
Магнитное поле однофазной обмотки 11 возбуждения основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 13 якоря основного генератора, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 12, и индуктирует в ней многофазную систему ЭДС, которая через автоматический регулятор возбуждения 19 подается на многофазную статорную обмотку 15 асинхронного возбудителя, при этом по ней протекает электрический ток, который создает вращающееся магнитное поле. Процесс возбуждения основного генератора продолжается до тех пор, пока напряжение многофазной обмотки 13 якоря основного генератора, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 12, не станет равным номинальному значению. После этого многофазная обмотка 13 якоря основного генератора, уложенная в пазы аксиального магнитопровода 12, подключается к сети.
Claims (1)
- Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор, содержащая корпус, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленном в корпусе генератора в подшипниковых щитах, при этом возбудитель содержит аксиальный магнитопровод статора, и аксиальный магнитопровод ротора, основной генератор состоит из аксиального магнитопровода индуктора основного генератора, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом аксиальный магнитопровод статора возбудителя и аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора жестко закреплены в корпусе на его боковой поверхности соосно друг другу, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровода статора возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а аксиальный магнитопровод ротора возбудителя и аксиальный магнитопровод индуктора основного генератора жестко закреплены на валу посредством диска соосно друг другу, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровода ротора возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой якоря основного генератора, отличающийся тем, что на наружной боковой стороне корпуса жестко закреплен автоматический регулятор возбуждения, вход которого подключен к многофазной обмотке якоря основного генератора, возбудитель выполнен асинхронным, при этом в пазы аксиального магнитопровода статора асинхронного возбудителя уложена многофазная статорная обмотка асинхронного возбудителя, подключенная к выходу автоматического регулятора возбуждения с обратным по отношению к многофазной обмотке якоря основного генератора порядком чередования фаз, в пазы аксиального магнитопровода ротора асинхронного возбудителя уложена многофазная роторная обмотка асинхронного возбудителя, а в корпусе дополнительно установлено вольтодобавочное устройство, состоящее из аксиального магнитопровода ротора, в пазы которого уложена многофазная роторная обмотка, и аксиального магнитопровода статора, в пазы которого уложена однофазная статорная обмотка, выполненная с возможностью подключения к внешнему источнику постоянного тока, при этом аксиальный магнитопровод статора вольтодобавочного устройства жестко закреплен в корпусе на его боковой поверхности и размещен внутри аксиального магнитопровода статора асинхронного возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, при этом аксиальный магнитопровод ротора вольтодобавочного устройства жестко закреплен на валу посредством диска и размещен внутри аксиального магнитопровода ротора асинхронного возбудителя соосно с ним, а их общей осью симметрии является ось симметрии вала, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора через многофазный двухполупериодный выпрямитель и многофазную роторную обмотку вольтодобавочного устройства подключена к многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя, при этом число пар полюсов многофазной роторной обмотки вольтодобавочного устройства выбрано таким образом, чтобы частота ЭДС, индуктируемой в этой обмотке, была равна частоте ЭДС, индуктируемой в многофазной роторной обмотке асинхронного возбудителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110241A RU2688923C1 (ru) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110241A RU2688923C1 (ru) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2688923C1 true RU2688923C1 (ru) | 2019-05-23 |
Family
ID=66636717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018110241A RU2688923C1 (ru) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688923C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1931946U (de) * | 1965-10-02 | 1966-02-03 | Eugen Depoi | Gegenlaeufige, statorlose elektro-maschine. |
GB2443032A (en) * | 2006-11-14 | 2008-04-23 | Goodrich Control Sys Ltd | Rotating machine operable as a generator and as a starter |
RU2450411C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
RU2601952C1 (ru) * | 2015-04-29 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный управляемый бесконтактный двигатель-генератор |
RU2623214C1 (ru) * | 2016-07-13 | 2017-06-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
-
2018
- 2018-03-22 RU RU2018110241A patent/RU2688923C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1931946U (de) * | 1965-10-02 | 1966-02-03 | Eugen Depoi | Gegenlaeufige, statorlose elektro-maschine. |
GB2443032A (en) * | 2006-11-14 | 2008-04-23 | Goodrich Control Sys Ltd | Rotating machine operable as a generator and as a starter |
RU2450411C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
RU2601952C1 (ru) * | 2015-04-29 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный управляемый бесконтактный двигатель-генератор |
RU2623214C1 (ru) * | 2016-07-13 | 2017-06-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102195427B (zh) | 一种两级式混合励磁无刷同步电机 | |
US20180262091A1 (en) | Permanent magnet starter-generator with magnetic flux regulation | |
US7615904B2 (en) | Brushless high-frequency alternator and excitation method for three-phase AC power-frequency generation | |
US6380655B1 (en) | Variable-speed electromechanical energy converter | |
US8593030B2 (en) | Rotating electric machine for generating a constant frequency AC Power Supply from a variable speed primemover | |
US10483891B2 (en) | Double stator permanent magnet machine with magnetic flux regulation | |
EP1560317A2 (en) | Brushless exciter with electromagnetically decoupled dual excitation systems for starter-generator applications | |
JP2014506113A (ja) | 可変状況で作動するアセンブリ | |
RU109934U1 (ru) | Машина асинхронная вращающаяся | |
US20170005555A1 (en) | Asymmetric salient permanent magnet synchronous machine | |
CN102005875B (zh) | 并列结构的无刷无附加气隙混合励磁同步发电机 | |
JPH0865976A (ja) | ブラシレス自励三相同期発電機 | |
RU2437201C1 (ru) | Бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением | |
Beik et al. | High voltage generator for wind turbines | |
CN105186815A (zh) | 一种可同时输出单相、三相电压的复合励磁同步发电机 | |
RU2688923C1 (ru) | Аксиальная многофазная двухвходовая электрическая машина-генератор | |
Brooking et al. | An integrated engine-generator set with power electronic interface for hybrid electric vehicle applications | |
KR101417509B1 (ko) | 이중 회전자를 갖는 동기 발전기 시스템 | |
Chakraborty et al. | A new series of brushless and permanent magnetless synchronous machines | |
CN209948920U (zh) | 双12脉波双流无刷发电机 | |
US10770999B2 (en) | Brushless, self-excited synchronous field-winding machine | |
CN101976923A (zh) | 二次谐波励磁的混合励磁永磁电机 | |
WO2019111145A1 (en) | Electronically controlled high efficiency induction motor | |
RU2645866C2 (ru) | Электромеханическая система приведения в действие и/или генерирования, содержащая электрическую изоляцию между источником электрического напряжения и нагрузкой | |
Selvanayakam et al. | Design Of An Energy Efficient Low Voltage Single Phase Im |