Бесконтактный генератор

Бесконтактный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий на статоре две трехфазные Обмотки,Jсоединенные по схеме звезда с нулевыми выводами, смещенные одна относительно другой, каждая из которых подключена к трехфазным мостовым выпрямителям, соединенным между собой на стороне постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью - повышения КПД и расширения функциональных возможностей, генератор дополнительно снабжен третьей обмоткой статора, соединенной по схеме звезда с нулевым выводом, и подключенным к ней трехфазным мостовым выпрямителем, соедиi ненным с указанными выпрямителями на стороне постоянного тока, причем СЛ вторая и третья обмотки статора смещены относительно первой обмотки на t200 и 40 эл. гргш. соответственно. Сл 4 00 сд ее

ÄÄSuÄÄ 1054859 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) Н 02 К 19 34

Р(. »»; ...„,.

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИ

Ц ""-: @ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

М. ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

fg (21) 3322810/24-07 (22) 22.07.81 (46) 15.11.83. Бюл. 1» 42 (72) A.Ê. Дука, В..Е. Верхогляд, А.П. Голубь, Ю.М. Милованов, В.В. Усенко, В.Н. Иваненко . и В.П. Осичев (71) Научно-исследовательский проектно-конструкторский:и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода Электротяжмаш им. В. И. Ленина и Украинский заочный политехнический институт (53) 621.313.322(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 868937, кл. Н 02 К 19/34, 1980 °

2. Авторское свидетельство СССР

1» 304887, кл. Н 02 К 3/28, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

М 315503, кл. Н. 02 К 19/36, 1968.

4, Авторское свидетельство СССР

9 803098, кл. Н 02 К 19/36, 1978. (54) (57) БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий на статоре две трехфазные обмотки, соединенные по схеме звезiJ да с йулевыми выводами, смещенные одна относительно другой, каждая из которых подключена к трехфаэным мостовым выпрямителям, соединенным между собой на стороне постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, генератор дополнительно снабжен третьей обмоткой статора, соединенной по схеме звезда с нулевым выводом, и подключенным к ней трехфазным мостовым выпрямителем, соединенным с указанными выпрямителями «р

C на стороне постоянного тока, причем вторая и третья обмотки статора смещены относительно первой обмотки на

200 н 40 вд. град. соответственно.

1054859

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашиностроению, и касается генераторов, обеспечивающих питанием электропотребители на постоянном и переменном токах. 5

При неизменности величины напряжения на зажимах потребителей как постоянного, так и переменного тока, питание осуществляется известными способами, заключающимися в параллель- 10 ном подключении к шинам генератора разделительного трансформатора или вентильного выпрямителя соответствующей схемы.

В случае, когда законы изменения 15 напряжения на зажимах потребителей постоянного Ud и переменного тока U4, существенно различны, требуется применение специальных мероприятий, обеспечивающих в достаточной степени независимую их регулировку. В качест20 ,ве примера можно привести систему электроснабжения тепловозов, где необходимо изменять напряжение постоянного тока U> no тяговой (гиперболической функции тока) характеристике, а напряжение переменного тока, используемого для питания моторвентиляторов и отопления поезда, поддерживать постоянным. Известные технические решения, реализующие питание потребителей постоянного тока и переменного тока по основной частоте генератора„ такие как установка отдельного генератора или применение компаундных трансформаторов, З5 достаточно сложны и экономически не эффективны.

Известен самовозбуждающийся двухчастотный генератор„ в котором осуществляется регулирование постоян- 40 ного и переменного напряжений по разным частотам. Согласно данному техническому решению большую часть мощности, идущую, например, для питания потребителей постоянного тока, от- 45 бирают с зажимов генератора по его основной частоте, а меньшую часть мощности (до lO-ZOÚ основной)снимают с дополнительной обмотки, использующей энергию наиболее существенной третьей гармонической поля возбуждения. Дополнительная обмотка, уложенная на полюсах с шагом, отличным от основной, обеспечивает в достаточной степени независимое регулирование постоянного и переменного напряжений, допуская изменение первого из них, например, по тяговой характеристике, а второе, сохраняя неизменным по величине. .Однако наличие дополнительной 60 обмотки на статоре заметно затрудняет реализацию данного технического решения в производстве вследствие возрастания трудоемкости обмоточных работ, а также ведет к некоторому увеличению активной зубцовой эоны статора.

Известно техническое решение, согласно которому эффект совмещения функций обмоток нескольких частот в одной обмотке достигается за счет выполнения параллельных ветвей одной частоты из пространственно сдвинутых катушек, число витков в которых пропорционально синусу их координаты, при этом выводы средних точек упомянутых параллельных ветвей используются в качестве начал фаз другой частоты Г2 g, Недостатками данного технического решения являются наличие в производстве большого числа разнотипных катушек, а также недостаточно полное использование активного объема машины.

Известна. синхронная электрическая машина, в которой эффект совмещения функций .обмоток нескольких частот достигается за счет дискриминации обмоточных коэффициентов параллельных ветвей обмотки по различным частотам.

Параллельные ветви обмотки выполняются с одинаковыми для первой гармонической обмоточными коэффициентами и минимально различными для третьей гармонической (3 ).

Недостатками данного технического решения являются сложность выполнения обмотки с различными шагами и числом витков в одном статоре, ограниченность применения областью однофазных нагрузок и невозможность использования в генераторах, поскольку гармонические составляющие их поля возбуждения четного порядка черезвычайно малы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является техническое решение,в соответствии с которым дополнительная обмотка статора выполнена той же полюсности, что и основная, но смещена относительно основной обмотки на 30 эл, град,и подключена к ней через неуправляемые вентили, Энергия третьей гармонической выделяется между нулевыми точками основной и дополнительной обмоток, Достоинством данного технического решения является простота выполнения дополнительной обмотки, поскольку ее секции оказываются однотипны с секциями основной обмотки, а также возможность использования энергии дополнительной обмотки по основной частоте как на стороне постоянного, так и на стороне переменного напряжения f4 g.

Недостатком данного технического решения является ограниченность его применения областью однофазных нагрузок переменного тока, в частнос1054859

z = 18 ра ти,оказывается невозможным организовать питание трехфазной моторвентиляторной нагрузки, например, в тепловозе.

Цель изобретения — повышение коэффициента полезного действия генератора и расширение его функциональных воэможностей.

Укаэанная цель достигается тем, что бесконтактный генератор, содержащий на статоре две трехфазные 10 обмотки, соединенные по схеме звезда с нулевыми выводами, смещенные одна относительно другой, каждая из которых подключена к. трехфазным мостовым выпрямителям, сое- 15 диненным между собой на стороне постоянного тока, дополнительно снабжен третьей трехфазной обмоткой статора, соединенной по схеме звезда с нулевым выводом, и подклю- у0 ченным к ней „трехфазным мостовым выпрямителем, соединенным с указанными выпрямителями на стороне постоянного тока, причем вторая и третья обмотки статора смещены относительно первой обмотки на 200 и

40 зл. град. соответственно.

На чертеже приведена схема соединения обмоток статора предлагаемого генератора, а также подключе- З0 ние к нему нагрузок в случае использования в качестве транспортной электроэнергетической установки.

Генератор содержит первую трехфазную обмотку (A.В.С) 1 вторую 35 трехфазную обмотку (A.„, В, С „) 2, смещенную относительно первой обмотки на 200 эл. град,, третью трехфазную обмотку (А2,В2, С2) 3, смещенную относительно первой на 40 эл. 40 град. Начала Фаз обмотки 1, 2 и 3 подсоединены к 3-трехфазному мостовому выпрямителю 4, от зажимов которого запитан двигатель постоянного тока 5 °

Между нулевыми выводами обмотон

1, 2 и 3 подключена- трехфазная моторвентиляторная нагрузка 6, запитанная по утроенной частоте, Первая, вторая и третья обмотки выполняются на одинаковое фазное напряжение, т.е. имеют равное число витков и равные по всем частотам обмоточные .коэффициенты. Целесообразно также симметрировать обмотки по токовой нагрузке как для основной, 55 так и для утроенной частот. Обмотка статора выполняется 18-зонной со сдвигом осей каждой из зон по отношению друг к другу в 20 эл. град. по основной частоте; число пазов 60 статора окажется равным где р — число пар полюсов генератора; число пазов на полюс и Фазу.

Нечетные фазные эоны образуют трехфазные обмотки 1 и 3, смещенные относительно друг друга по основной частоте на 40 эл. град. Для утроенной частоты относительное смещение нечетных эон составляет 120 эл. град.

Четные фазные зоны смещены относительно нечетных на + 20 эл. град. по основной частоте и на + б0 эл,град. по утроенной, поэтому для получения требуемого фазового сдвига по утроенной частоте соединение катушек четных фазных осуществляется с переворотом их на 180 эл. град,по основной и утроенной частотам, как это показано на фиг .1. Вследствие описанного разбиения и соединения фазных зон фазные напряжения первой обмотки 1 опережают фазные напряжения третьей обмотки 3 на 40 эл. град. по основной частоте, а второй обмотки 2 на

200 эл, град.

Работа устройства заключается в следующем. фазные напряжения первой обмотки

1 и обмоток 2 и 3 по частоте первой гармонической магнитного поля возбуждения, являющегося основной,рабочей частотой, не взаимодействуют, поскольку в их цепи находятся разъединительные диоды, проводящее и непроводящее состояние которых определяется известным циклом трехфазномостовой схемы.

В то же самое время, для фазных напряжений утроенной частоты каждая фаза любой из трех обмоток представляет собой эквивалентную параллельную, ветвь, в цепях которых всегда существует несколько проводящихдиодов, образующих нулевую точку для трехфазной системы токов утроенной частоты. При включении между нулевыми точками обмоток 1, 2 и 3 трехфазной нагрузки реакция якоря образует вращающееся с синхронной скоростью магнитное поле, неподвижное относительно поверхности полюсов индуктора. Это обстоятельство п6зволяет существенно увеличить мощность снимаемой по утроенной частоте нагрузки, не вызвав нежелательных потерь от перемагничивания пульсирующим полем в ферромагнитных частях индуктора генератора.

При работе двухчастотногЬ генератора с частичной выпрямительной нагрузкой его обмотки 2 и 3 рассчитываются на 2/3 мощности постоянного тока, а обмотка 1 на 1/3 этой мощности, вследствие чего резко уменьшается засоренность сети основной частоты высшими гармоничес,кими напряжения, вызванными коммутацией и управлением вентилями. Нулевые точки обмоток 1, 2 и 3 могут быть использованы также для питания высокочастотного инструмента, цепей

1054859

Составитель Т. Калашникова

Редактор A. Долинич Техред В.Далекорей Корректор А, Зимокосов

Тираж 687. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д..4/5

Заказ 9115/55

Филиал ППП Патент,: r. Ужгород, ул. Проектная, 4 управления и защиты, а также в других целях.

Предлагаемая конструкция двухчастотного генератора переменно-постоянного тока позволяет заменить применяемые в настоящее время на тепловозах двухмашинные агрегаты, состоящие иэ двух генераторов, один иэ которых обеспечивает питание тяговых двигателей постоянного тока а друР гой питание трехфаэной,мотор-вентиляторной нагрузки. Получаемый при этом технико-экономический эффект заключается в резком снижении материалоемкости, трудоемкости и габаритов (вместо 2-х генераторов габарит5 ной мощностью Р„ и Р устанавливается один генератор мощностью Р„), повышением КПД за счет использования энергии третьей гармонической поля возбуждения, а также повышение надежности за счет упрощения конструкции по сравнению с агрегатом.