Электрический генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

А. И. Бертинов и Д. А, Бут (72) Авторы изобретен ни (7i) ая „тел Московский оРдена Ленина авиадионный инститУт имени Серго Орджоникидзе (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕН ЕРА ТОР!

Изобретение относится к алектрическим машинам и может быть использовано для получения электроанергии в системах, ус- . ловия работы которых не допускают применения щеточных контактов н связаны с быстрым запуском, остановом и измене9 чием скорости вращения и частоты тока.

Известны индукторные и коммутаторные генераторы, имекмпне магнитные .10 полюсы и якорные обмотки на статоре, а их ротор, изготовленный из магнитомягкого материала, является коммутатором магнитного потока(ф.

Недостатком индукторных и коммутаторных генераторов является наличие тяжелого ротора.

Известен алектрический генератор, со- держащий статор я якорными индуктивными катушками и возбудительным контуром, а также ротор с чередующимися по окружности высокопроводящими и непроводящими участками, расположенными против якорных катушек (2) .

Недостатком генератора является сложность. регулирования выходного напряжения и частоты, достигаемого лишь при одновременном согласованном изменении емкости возбудительного контура и скорости pcrroра, поскольку генератор работает только при резонансе механической частоты вращения ротора и электрической частоты . С -контура. Другим недостатком параметрического генератора является боль-, шие габариты и вес иэ-за наличия емкости, рассчитанноя на полную мощность генератора

Целью изобретения является упрощение регулирования выходного напряжения и частоты электрического генератора, а так- же уменьшение его габаритов и веса.

Для атого в электрическом генераторе, содержащем статор с якорными индуктивным с катушками и возбудительным контуром, а также ротор с чередующимися по окружности высокопроводяшими и непроводящими участками, расположенными против якорных катушек, возбудительный конf)Е>4264

3 тур яып ч.нен в виде последовательно включенных Ьзппж тной индуктивно(ти н источника по-..тоянного тока и подключен к зажимай якорных катушек, являющимся выходными зажимами генератора, He фиг. 1 приведен предлагаемый ге5 нервтор, продольный разрез; фнг. 2 — то же, поперечный разрез; фнг. 3 — электрическая схема предложенного генератора.

Рс г р генервт рв содержит втулку. 1, на которой закреплены идентичные звеа19 дочки 2 с выступами 3 иэ прочного высокопроводящего немвгнитного материала.

На статоре с помощью кольца 4 закрепле:ны якорные индукторные катушки 5, разме-. щенные:по окружности и охваченные с обеих сторон роторными выступами, К аажимам катушек 5, являющимся выходными зажимами генератора, подключен воабудительный контур, содержащий регулируемую

ЭДС постоянного тока 6 с балластной ин зв дук гйвностью 7. К выходным зажимам I подсоедннена внешняя цепь с омнческой, безнндуктивной нагруакой 8. Для пблуче- . ния в нагрузке импульсов тока одного зз направления один иэ выходных зажимов может соединяться с якорными катушками

- -/. через вентиль 9. Снижение влияния обре » ных напряжений на возбудительыый контур может достигаться с помощью последова-36 тельного включения в него вентиля 10 ма лой мощности.—

Якорные индуктивные катушки соединяются с помощью коммутационных алементов 11,12,13, При аамкнутых элементах

ЗФ

11, 13 и разомкнутых элементах 12 ка тушки соединены параллельно, при замкнутых элементах 12 и разомкнутых элементах 11, 13- последовательно.

Работа генератора основана на перис - ® дическом изменении индуктивности якорных катушек, приводящем к наведению в них рабочей ЭДС. Катушки питаются постоянным, током от воэбудительного конту1 ра и создают первичное магнитное поле. 4

Ротор вращается со скоростью, при куо - рой выполняется условие > =Ф,

Усппвне Р, 7> 1 пегк реализует< я. 1:г.— ли, например, () 2 10 1/Ом - м, 200 м/с, Q 0,1 м,— й0,1, то

R>50.

Таким образ м, прн вращении ротора каждая якорная катушка периодически эк ранируется роторными выступами, что меняет ее индуктивность, а следовательно, пег косцееппенне и приводит к наведению рабочей ЭДС. Переменная ЭДС якорных катушек будет питать током нагрузку, обладающую малой индуктивностью (внутреннее индуктивное сопротивление якорной катушки, имеющей в определенный момент времени максимальную ЭДС и питающей тс4СоМ НаГРУЗКУ, таКжЕ МаПО, таК КаК Катушка экранированв выступами). Ток, создаваемый рабочей ЭДС в воэбудительном контуре, будет мал благ даря балластной ,индуктивности. Этот тQK может. испольа ъ. ватьсядлязарядки источника возбудительного контура, если в цепи последнего по местнть вентиль.

Воаможно послед вательное и параллельное соединения катушек. 5, При п эследовательном соединении якорных катушек (замкнуты коммутаторы, 12) и их синфазной работе генератор обеспечит высокое напряжение на нагрузке.

При параллельном соединении якорных катушек (замкнуты коммутаторы 11, 13) генератор соадает в нагрузке больше rw ка. Кроме того, в последнем случае возможна не синфазная работа катушек, ко да катушк экранируются .выступами со сдвигом во времени. Таким путем можно регулировать форму выходной ЭДС во ape мени, При отсутствии синфвзности катушек целесообразно в цепь каждой катушки по местить вентиль для.их взаимной эцект рической отстройки. При большом числе катушек и соответствующем сдвиге фаа

ЭДС можно получать на выходе генератора .практически постоянное напряжение.

В аможна раб 1та генератора на самовозбуждейии, когда вместо вспомогателЬного источника тока в возбудительном контуре частично испольауется основнаярабочая ЭДС якорных катушек. В част— ности, при определенном сочетании параметров генератора схема самовозбуждения может быть построена так, что воэ-. будительный контур: будет состоять иа одной балластной индуктивности (при условии, что в ветвях q якорными катушками помещены вентильные диоды) или иа -- 6642 балластной нндуктивностн и вентильн ого

1 ди ода.

Потери, возникающие в роторных выступах и -Ba вихревых токов, могут легко г тводиться благ даря относительно боль- У шой поверхности и малой массе ротора.

Для этих целей может использоваться жидкостное испарительное охлаждение, Эффективность работы генератора псвышается с ростсвл % т, так как цри

10 больших Я и роль электрических потерь в выступах по сравнению с полезной электромагнитной мощностью убывает пропорционально 1Я% тп

Якорные обмотки могут интенсивно ох-: лаждаться впл ть до криогенных температур, Возможн использование гиперпровадниковых и сверхпроводниковых якорных катушек. Роторные выступы также мсгут быть сверхпроводниковыми.

Помимо иаображенной на фиг. 1,2 дисковой конструкции, воаможна цилиндрическая конструкция генератора, когда оси катушек направлены радиально, а роторные выступы ориентированы вдоль оси,генератора.

Внутренние полости якорных катушек и пространство, окружающее якорные катушки и роторные выступы, могут содержать шихтованные ферромагнитные серг дечники для увеличения первичного маг нитного потока.

В генераторе возможен трансформаторный вывод электрической мощности с помощью цепей; индуктивно связанных с И якорными катушками.

Предложенная электрическая машина может работать в двигательном режиме, а

64 ... 6 также как преобразователь низкого напряжения постоянного тока в высокое напряжение переменного или постоянного тока.

-По предварительным оценкам в предлагаемом генераторе можно расширить диапазон регулирования выходного напряжения и частоты в 8-10 раа и упростить регу- . лирование и, кроме того, уменьшить вес и габариты генератора примерно в 1,52 раза аа счет аамены емкос тной батареи источником постоянного тока.

Ф ормула иаобре гения

Электрический генератор, содержащий статор с якорными индуктивными катушками и возбудительным контуром, а также ротор с чередующимся по окружности высокопроводящими и непроводящими учас1 ками, расположенными против якорных катушек, отличающийся тем, что, с целью упрощеййя регулирования выход ного напряжения и частоты, а также уменьшения габаритов и веса, возбудительный контур выполнен в виде последовательно включенных балластной индуктивности и источника постоянного тока и подключен к зажимам якорных катушек, яЫяймпияся выходными зажимами генератора.

Источнйки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 3470408, кл. 310-168, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 36351; кл. Н 02 19/28, 1928.

Фиг.2

6ti4264

Фиг ю

Составителй А. Кецарис

Редактор Ю. Челюканов Техред, М. Петко К орректор Гэ Наеарова, Закаэ 3012/51 Тираж S56 Подписное

БНИИПИ Государственнся о ксмитета СССР по делам иаобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Г роектнаи, 4