SU760322A1 - Contact-free dc generator - Google Patents

Description

Изобретение относится к электри-. ческим машинам с выпрямителями и может быть использовано для бесщеточных возбудителей синхронных генераторов . 5The invention relates to electrical. rectifier machines and can be used for brushless synchronous generator pathogens. five

Известны генераторы переменного тока с выпрямителями, выполняющие функции генераторов постоянного тока, в частности возбудителей более мощных синхронных машин. При определен- Ю ных условиях в этих генераторах наблюдается явление почти двукратной перегрузки током цепей якоря и выпрямителя при аварийном отключении одной ветви [1] . 15Known alternators with rectifiers, performing the functions of DC generators, in particular the causative agents of more powerful synchronous machines. Under certain conditions in these generators, the phenomenon of almost double current overloading of the armature and rectifier circuits is observed during emergency shutdown of one branch [1]. 15

Согласно техническим требованиям к системам возбуждения режим при отсутствии одной фазы или ветви должен допускаться без ограничений в эксплу·' атации. 20According to the technical requirements for excitation systems, the regime in the absence of one phase or branch should be allowed without restrictions in the operation. 20

Упомянутое выше явление заставляет либо вводить ограничения на режим ,без одной фазы или ветви, либо увеличивать запасы, т.е. расход материалов на возбудитель против необхбди- 25 Мого в симметричном режиме.The phenomenon mentioned above forces either to impose restrictions on the regime, without one phase or a branch, or to increase reserves, i.e. the consumption of materials on the pathogen versus the necessary - 25 Mogo in a symmetric mode.

Для уменьшения кратности перегрузки при отключении одной ветви применяют обмотки якоря с увеличенным числом параллельных ветвей так, чтобы в 30To reduce the multiplicity of overload when one branch is disconnected, the armature windings with an increased number of parallel branches are used so that 30

22

пазу двухслойной обмотки располагалось неменее 4 секционных сторон, принадлежащих различным параллельным ветвям данной и противоположной фазы.the slot of the two-layer winding was located not less than 4 sectional sides belonging to various parallel branches of this and opposite phase.

Однако такое решение целесообразно не для всех типов и мощностей, в частности. Применительно к бесщеточным возбудителям турбогенераторов 300 МВФ оно обладает следующими недостатками: уменьшенное число пазов приводит к недостаточно конструктивным соотношениям размеров якоря, усложняется конструкция обмотки и технология ее изготовления, усложняется крепление обмотки в пазах и ухудшается условия ее охлаждения.However, this solution is not appropriate for all types and capacities, in particular. Applied to brushless exciters of 300 IMF turbogenerators, it has the following drawbacks: the reduced number of slots leads to insufficiently constructive armature size ratios, the design of the winding and its manufacturing technology are complicated, the mounting of the winding in the slots becomes complicated and its cooling conditions deteriorate.

Известен также бесконтактный генератор постоянного тока, выполненный в виде синхронной машины с многофазной обмоткой якоря, подключенной к нагрузке через выпрямители, с электромагнитным индуктором, который выполнен с двумя обмотками возбуждения., одна из которых является распределенной и сдвинута в пространстве на 90 эл.град по отношению к другой, сосредоточенной обмотке [2] . Оптимальные условия по использованию в симметричных режимах такой машины дости3 760322Also known is a contactless DC generator, made in the form of a synchronous machine with a multiphase armature winding connected to a load via rectifiers, with an electromagnetic inductor, which is made with two excitation windings., One of which is distributed and shifted in space by 90 el. relation to the other, concentrated winding [2]. Optimum conditions for using such a machine in symmetric modes reached 3,760,322.

гаются при мостовой схеме выпрямления и двухслойной обмотке якоря с диаметральным шагом при числе пазов на полюс и фазу д=1/2, при этом в каждом пазу сердечника якоря расположено по две секционных стороны.They are used in a bridge rectification circuit and a two-layer armature winding with a diametral pitch with the number of grooves per pole and phase q = 1/2, with two sectional sides in each groove of the armature core.

Однако известная конструкция обладает существенным недостатком - в несимметричных режимах без одной фазы. коэффициент перегрузки по току оставшейся в работе фазы, электрически противоположной отключенной, составляет —1,8. Для увеличения надежности работы машины необходимо увеличивать ее габариты.. Это приводит к ухудшению использования активных материалов.However, the known design has a significant drawback - in asymmetrical modes without a single phase. The current overload coefficient of the phase remaining in the work, electrically opposite to the disconnected one, is -1.8. To increase the reliability of the machine, it is necessary to increase its dimensions. This leads to a deterioration in the use of active materials.

Цель изобретения - улучшение использования материалов за счет снижения коэффициента перегрузки в несимметричных режимах.The purpose of the invention is to improve the use of materials by reducing the load factor in asymmetrical modes.

Для достижения поставленной цели . обмотка якоря выполняется с первым 20 частичным шагом по пазамTo achieve this goal. the armature winding is performed with the first 20 partial groove steps

(О(ABOUT

где т -число фаз;where t is the number of phases;

д -Число пазов на полюс и фазу; ξ -1-для нечетного т; · ^Э d - The number of grooves on the pole and phase; ξ -1 is for odd m; · ^E

Λ -2-для четного т.Λ -2-for even t.

На фиг. 1 изображен пример развернутой схемы обмотки якоря; на фиг.2расположёние секционных сторон'виде- * ленной фазы и расположенных по со- 30 седству с ней фаз в пазах сердечника якоря.FIG. 1 shows an example of an unfolded armature winding circuit; 2, the arrangement of the sectional sides of the video phase and the phases located in the neighborhood of it in the slots of the armature core.

Предлагаемая машина выполнена с числом пазов якоря Ζ » 24 (пронумерованы) ,с числом полюсов 2р=6, с числом 35 фаз ш=8, соединение фаз - звезда,схема выпрямления - многофазный мост. Фазы обозначены С1,С2,...С8.The proposed machine is made with the number of armature slots Ζ »24 (numbered), with the number of poles 2p = 6, with the number 35 phases w = 8, the connection of the phases is a star, the rectification scheme is a multiphase bridge. Phases are designated C1, C2, ... C8.

Изображенная обмотка является обмоткой волнового типа, для которой до справедливо соотношение между частичными шагамиThe depicted winding is a wave-type winding for which the relation between the partial steps is true.

У, +У_г» 2/р (2)Y, + Y _g "2 / p (2)

Для всех машин справедливо соотношениеFor all cars, the ratio

Ζ « 2 ртд (3)Ζ "2 rtd (3)

Для машин с диаметральным шагом из(2) и (3) получаютFor machines with a diametric pitch from (2) and (3) receive

V ν'⁷!’¹"⁹ ГЧ . ⁵⁰ V ν ' ⁷ !' ¹ " ⁹ MS. ⁵⁰

Для реализации изобретения необходимо, чтобы отдельная фаза якоря в пределах последнего располагалась в пазах рядом с двумя или более други- 55 ми фазами, например, двумя (фиг.1 и 2).Это обеспечивается при соблюдении условияTo implement the invention, it is necessary that a separate phase of the armature within the latter be located in grooves next to two or more other 55 phases, for example, two (Fig. 1 and 2). This is ensured under the condition

У, * У_г (5)U, * Y _g (5)

В то же время для обеспечения мак- ФО симального использования объема якоря необходимо, чтобы разница между у, и у_г была минимально возможной.At the same time, in order to maximize the use of anchor volume, it is necessary that the difference between y and _y be as small as possible.

При этих условиях из (4) и(5) вытекает (1) · ........'Under these conditions, (4) and (5) imply (1) · ........ '

Для предложенного примера по формулам (1) и (2),получаетсяFor the proposed example, by formulas (1) and (2), it turns out

ν(β-2)|--3;ν (β-2) | --3;

При соблюдении таких условий (фиг.2) каждая фаза, например С1(выделена жирной линией на фиг.1),распоUnder these conditions (Fig. 2), each phase, for example, C1 (highlighted in bold in Fig. 1), is located

¹⁰ ложена по соседству с двумя другими С4 и С6. ¹⁰ is adjacent to two other C4 and C6.

Таким образом,для обмотки волнового типа изобретение реализуется за счет неравенства Частичных шаговThus, for a wave-type winding, the invention is realized due to the inequality of the Partial steps

15 друг другу. .15 each other. .

Для обмоток петлевого типа изобретение реализуется либо также за счёт укорочения (удлинения) первого частичного шага, либо за счет применения числа полюсов 2ру 2 при диаметральном шаге, но в последнем случае для улучшения распределения тока применяется общеизвестное параллельное соединение вентилей одной фазы.For loop type windings, the invention is realized either by shortening (lengthening) the first partial step, or by using the number of poles 2ru 2 at the diametral step, but in the latter case, the well-known parallel connection of valves of one phase is used to improve the current distribution.

При работе генератора рассматриваемого типа двухслойная обмотка якоря при мостовой схеме выпрямления практически вся обтекается током и представляет собой двойной проводящий слой близ поверхности якоря. По принципу Ленца в нём должны возникать такие ЭДС и токи, которые бы стремились уничтожить причину их вызвавшую, в частности, магнитное поле индуктора. Это достаточно точно справедливо для короткого замыкания Обмотки якоря и частично справедливо для рабочего режима в части поля . компенсационной обькхгкп.Поэтому пространственное распределение токов в обмотке якоря должно воспроизводить пространственное распределение токов в обмотке ампервнтков компенсационной обмотки. При симметричном режиме токи в якоре распределяются равномерно между проводящими слоями в силу симметрии обмотки. При отключении одной фазы нарушается один проводящий слой в пазах расположения отключенной фазы. Следовательно, по принципу Ленца его функции должен принять оставшийся проводящий слой в этих пазах. Например, отключена фаза С1. Тогда в половине пазов, где она расположена, остаются только проводники фазы С4, а в другой половине - только проводники фазы Сб.Они и должны согласно принципу Ленца воспринять токовую нагрузку фазы С1 поровну, т.е. перегрузка каждой из ник не более 1,5, что практически приемлемо.When the generator of this type is operating, a two-layer armature winding with a bridge rectifying circuit almost all flows around the current and is a double conductive layer near the surface of the armature. According to the Lenz principle, such EMFs and currents should arise in it, which would strive to destroy the cause of their cause, in particular, the inductor magnetic field. This is fairly accurate for the short-circuit of the armature winding and partially valid for the operating mode in part of the field. Therefore, the spatial distribution of currents in the armature winding must reproduce the spatial distribution of currents in the winding of the amperages of the compensation winding. In the symmetric mode, the currents in the armature are distributed evenly between the conducting layers due to the symmetry of the winding. When one phase is disconnected, one conductive layer is disturbed in the slots of the location of the disconnected phase. Consequently, according to the Lenz principle, its remaining conducting layer in these slots should accept its function. For example, the C1 phase is disabled. Then in half of the grooves where it is located, only the conductors of the C4 phase remain, and in the other half - only the conductors of the Sb. phase. They must, according to the Lenz principle, accept the current load of the C1 phase equally, i.e. overload of each of the nickname is not more than 1.5, which is almost acceptable.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Бесконтактный генератор постоянного тока, выполненный в виде синхрон- .Contactless DC generator, made in the form of synchronous-. '760322'760322 ной машины с многофазной двухслойной якорной обмоткой, имеющей по две секционных стороны в каждом пазу сердечника якоря, подключенной к нагрузке через выпрямители, собранные по мостовой схеме, содержащий электромагнитный индуктор, с двумя обмотками возбуждения, одна из которых распределенная и сдвинута в пространстве по отношению к другой сосредоточенной обмотке на 90 эл.град, отличающийся тем, что, с целью улуч- . шения использования материалов за счет снижения коэффициента перегрузкиmachine with a multi-phase two-layer anchor winding having two sectional sides in each slot of the armature core connected to the load through rectifiers assembled in a bridge circuit containing an electromagnetic inductor, with two excitation windings, one of which is distributed and shifted in space with respect to another concentrated winding on 90 el.grad, characterized in that, with the aim of improving. use of materials by reducing the overload factor в несимметричных режимах, обмотка якоря выполняется с первым частичным шагом по пазамin asymmetrical modes, the armature winding is performed with the first partial step along the grooves у > (т± ξ ) д, где т -число фаз;y> (t ± ξ) d, where m is the number of phases; д -число пазов на полюс и фазу; ξ =1-для нечетного т) ξ =2-для четного т.d is the number of grooves per pole and phase; ξ = 1-for odd m) ξ = 2-for even m.