Ударный униполярный генератор

Ударный униполярный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Cooo TcNNx

Социалистически к

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕЫ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >84?453 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.06.79 (21) 2778481/24-07 (5l)M. Кд.

Н 02 К 31/00 с присоединением заявки М

Гбсударстббккбй кеатбт

СССР бб 4блби кзббрбтбккк в бткритбй (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.81.Бюллетень J% 26

Дата опубликования описания 17.07.81 (53) УДК621.Э13. .2(088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.Харитонов и Г. A. Баранов (7l ) Заявитель (54)УДАРНЫЙ УНИПСЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к униполярным машинам и может быть использовано в униполярных генераторах (УГ) постоянного тока.

Известны ударные униполярные генераторы (УУГ) без ферромагнитопровода, 5 используемые для получения одиночных импульсов тока в режиме внезапного замыкания якорной цепи на нагрузку. Одним иэ вариантов разряда УУГ является пред.10 варительное самовозбуждение генератора и последующий перевод тока из обмотки самовозбуждения в нагрузку при помощи коммутирующей аппаратуры. В этом случае обмотка возбуждения используется

15 в качестве индуктивного накопителя энергии, совмещенного с зарядным устройстВоь1тчто сУщественно УлУчшает техникоэкономические показатели энергосистемы в целом 1.1).

В пршщипе в указанном режиме может

20 работать любой УУГ. Однако при этом более эффективны УУГ, конструкция ко- торых, в отличие от указанной, позволяет

2 устранить большие потери электромагнит ной энергии, рассеиваемой в конструктивных элементах (роторе, магнитопровсде, токосъемах) при выводе ее из обмотки возбуждения в нагрузку, при максимальном использовании потока возбуждения на этапе самовозбуждения.

Известен также УГ без ферромагнитопровода, ротор которого содержит изолированные проводники, концы которых выведены на коллекторы. Последние представляют собой набор сегментов, контактирующих с твердыми щетками. Огжатие щеток от коллектора перед выводом энергии магнитного поля обмотки возбуждения в нагрузку обеспечивает минимум электромаг нитных потерь, псскольку при этом устраняются основные контуры циркуляции вих» ревых токов, наводимых при изменении . потока возбуждения 21.

Однако при самовозбуждении такого генератора контуры циркуляции вихревых токов, образуемые при перекрытии соседних коллекторных пластин щетками, су3 8474 шествуют. Это не отражается существенно на энергетических характеристиках генератора, поскольку сам овозбуждение протекает значительно медленнее, чем вывод энергии в нагрузку, однако снижает надежность машины. Объясняется это тем,, что наводимые вихревые тока проходят через скользящий контакт щетка-ротор и могут вывести щетки из строя иэ-эа дополнительного выделения тепла и образования дуги. Поскольку величина вихревых токов может быть значительной (несколько десятков или сотен килоампер),,вероятность выхода щеток из строя велика. 15

К другим недостаткам рассматриваемой конструкции УГ следует отнести наличие явно выраженной коммутации тока в скользящем контакте, снижающей надежность токосъемов; известные ограничения по плотности тока и линейной скорости в скользящем контакте, ухудшающие исполь- эование ротора как зарядного устройства и инерционного накопится энергии сложI ность конструкции токосъема, содержаще- 15 го большое число щеток.

Цель изобретения — повышение надежности и эффективности генератора, упрощение его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что 30 по торцам ротора установлены соосно с ним токонепроводяшие элементы, образующие с ротором соединенный с .импульсной газонапорной и сливной полостями кольцевой зазор, заполненный через каналы 35 жидким металлом, соединяющим проводники poropa и токоотвода. Проводники токоотвода с одной стороны могут быть объе динены, а с другой стороны выведены в каналы, подводящие жидкий металл в 40 кольцевой зазор.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.

Генератор содержит обмотку возбуждения в виде двух катушек 1, цилиндричес- 45

«ий ротор 2 с жидкометаллическими кольцевыми токосъемами 3, в которые жидкий металл подается через выполненные в диэлектрике каналы 4, Катушки обмотки возбуждения соединены с ротором пара - 50 лельно цри помощи токоотводов, состоя ших иэ стержней 5, концы которых вывены в каналы 4, втулок 6 и соединительных шин 7.

Цилиндрическая массивная часть ротора 55 выполнена иэ стеклопластика 8 и нанесена на зафиксированный опорами 9 вал 10, Токонесушая часть ротора выполнена из

53 4 стержней l 1, равномерно распределенных по окружности ротора. Концы роторных . стержней также выведены в полости токосъемов 3. Катушки соединены последова-. тельно шиной 12. При помощи коммутатора 13 к ним присоединена нагрузка 14, зашунтированная коммутатором 15. Полость, прилегавшая к торцу ротора, сообщается с импульсной газонапорной системой.

Разряд генератора осуществляется в следующей последовательности.

Ротор 2 разгоняется приводом до необходимой скорости. Затем через каналы

4 в токосъемы подается жидкий металл (натрий - калий или др.) и осуществляет ся самовозбуждение генератора в режиме динамического торможения ротора. В процессе самовозбуждения коммутатор 13 разомкнут и ток протекает в цепи якоря и обмотки возбуждения через токопроводы

5, 6, 7, 12. После окончания процесса самовозбуждения при помощи, например, импульсных клапанов в полость токосъемов 3 прекращается подача жидкого металла, а коммутатор 13 замыкается.

Жидкий металл под действием центробежных и электромагнитных сил выбрасывается из полости токосъемов и размыкает якорную цепь, благодаря чему ток пере-, водится в цепь нагрузки. Для ускорения выброса металла из полости токосъемов в прилегающие к торцам ротора полости подводится импульсно газ под избыточным давлением. Ддя повышения надежности размыкания якорной цепи концы стержней

5 токоотвода выведены не в полость токосъемов, а в каналы 4, благодаря чему после. прекращения подачи жидкого металла воздушный промежуток между разрываемыми электродами увеличивается.

После выброса металла из полости токосъемов и перевода тока в цепь нагрузки размыкается коммутатор 15 и ток переводится непосредственно в нагрузку 14, после чего затухает до нуля.

В рассматриваемой конструкции вихревые токи, оказывающие влияние на характеристики установки при выводе энергии в нагрузку, могут наводиться в жидкометаллических кольцах токосъемов 3, образуемых при вращении ротора. После выброса жидкого металла из полости токосъемов контуры циркуляции вихревых токов уничтожак|тся, что и позволяет устранить демпфнрующее влияние вихревых токов и дополнительные потери энергии

В рото н4, 5 8474

При самовозбуждении генератора вихревые токи наводятся только в жидкомталлических кольцах токосьемных

° ус;гройств и не проходят через скользящий контакт и ротор, что облегчает работу .токосъема и повышает его надежность.

Надежность токосъема повышается и от того, что устранена явно выраженная коммутация тока на коллекторе.

Жидкометаллический скользящий кон такт допускает, как известно, значительно большие, чем твердые щетки, плотность тока и линейную скорость вращения подвижного эг" мента. Это позволяет улучшить, удельные и абсолютные показатели ротора 13

«ак зарядного устройства и всего генератора (энергоемкость, плотность энергии, относительный вес), т.е. повысить эффек тивность генератора. Кроме того, предла гаемое устройство обладает более простой 2о конструкцией по сравнению с йзвестной. поскольку устраняется громоздкий шеточный аппарат.

Применение изобретения особенно перспективно в высокоскоростных сильноточ- 2s ных УУГ большой мощности.

Фор мула изобретения

1. Ударный униполярный генератор, содержащий обмотку возбуждения-индук53 6 тивный накопитель энергии с коммутирующей аппаратурой ее вывода, ротор в виде непроводяшего цилиндра с располаженнйми, равномерно по окружности проводниками, токосъаМы и токоотводы в виде равномерно распределенных по окружности проводников, отличающийся тем, что, с целью повышении надежности, эффективности и упрощения конструкции генератора, по торцам ротора установлены,,соосна с, ним токонепровадящие элементы, образующие с ротором соединенный с импульсной газонапорной и сливной полостями кольце вой зазор, заполненный,через канаиы жидким металлом, соединяющим проводники ректора и токоотвода.

2. Генератор по и. 1, о т л и ч а юm и и с я тем, что проводники токоотво-.. да с одной стороны обьединены, а с дру гой выведены в каналы, подводящие жидкий металл в кольцевой зазор.

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе

1., Бертинов А. И. и др. Униполярные электрические машины. М.-Л., Энергия, 1966, с.223, с. 228, рис. 9-3.

2. Патент Англии, 14 1181821, кл. Н 02 К 31/00, 1970.

ВИИИПИ Заказ 5518/82 Тираж 730 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Уааород, ул. Проектная, 4