МОДУЛЬНАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА БЕЛАШОВА Российский патент 2010 года по МПК H02K23/66 H02K23/54 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям универсальных электрических машин модульного типа, и предназначено для использования в любых отраслях народного хозяйства в качестве генератора постоянного тока, однофазного или многофазного генератора переменного тока, скоростной или низкооборотной машины постоянного тока, однофазного или многофазного двигателя переменного тока, сварочного аппарата переменного или постоянного тока, измерительного устройства, преобразователя напряжения и тока, стабилизатора напряжения и может быть применено в военных целях.

Известен коллектор Белашова, содержащий диэлектрическую втулку с замкнутыми между собой контактными пластинами, которые электрически связаны с контактными кольцами, электронным коммутатором, проводящими ток щетками и разъемным соединением. Смотрите патент Российской Федерации № 2073296, Кл. H02K 13/14, 27/22 - аналог.

Известен генератор Белашова, содержащий индуктор, снабженный постоянными магнитами, которые взаимодействуют с многовитковыми обмотками немагнитного якоря, способного одновременно вырабатывать несколько эдс различного рода. Модульная конструкция генератора состоит из идентичных узлов и взаимозаменяемых деталей. Смотрите патент Российской Федерации №2025871, Кл. H02K 21/00 - аналог.

Известна универсальная электрическая машина Белашова, содержащая корпус с четным или нечетным количеством модулей, каждый модуль включает в себя ротор с магнитными системами и магнитопроводами, статор с многовитковыми обмотками, замкнутый коллектор с контактными пластинами, проводящие ток щетки, электронный коммутатор, систему автоматического слежения и регулирования, элементы качения или скольжения. Смотрите патент Российской Федерации №2118036, Кл. H02K 23/54 - аналог.

Известна универсальная электрическая машина Балашова, содержащая корпус с четным или нечетным количеством модулей. Каждый модуль включает в себя ротор с магнитными системами и магнитопроводами, статор с многовитковыми обмотками, замкнутый коллектор с контактными пластинами, проводящие ток щетки, электронный коммутатор, систему автоматического слежения и регулирования, систему теплообмена, элементы качения или скольжения. Смотрите патент Российской Федерации, №2218651 Кл. H02K 23/54, 27/02 - прототип.

Цель изобретения - повысить кпд, надежность и безопасность модульных универсальных электрических машин. Расширить функциональные возможности и область применения универсальных электрических машин модульного типа. Обеспечить полный контроль отдельных модулей электрической машины, работающих от различных источников неизвестного напряжения. Дополнительно применить в системе автоматического слежения и регулирования интеллектуальный блок. Расширить функциональные возможности съемного коллектора и использовать его работу не только в динамическом, но и статическом режиме. Упростить и усовершенствовать технологию изготовления и ремонта электрических машин модульного типа, имеющих полную взаимозаменяемость всех узлов и деталей. Добиться того, чтобы сам потребитель, из необходимого количества отдельных модулей, сумел собрать машину заданной мощности, заданного напряжения и заданного количества оборотов.

Сущность технического решения состоит в том, что модульная универсальная электрическая машина содержит корпус с четным и нечетным количеством модулей. Каждый модуль включает в себя съемный вал, связанный через соединительный элемент с опорной втулкой, на которой установлен ротор с магнитными системами и магнитопроводами. Магнитные системы взаимодействуют со множеством многовитковых обмоток статора, имеющего замкнутый коллектор с контактными пластинами, электронный коммутатор и проводящие ток щетки, которые электрически связаны с системой автоматического слежения и регулирования. В системе автоматического слежения и регулирования дополнительно содержится интеллектуальный блок, включающий систему входных измерительных устройств, которые установлены внутри статора. Система входных измерительных устройств выполнена в виде датчика Холла, датчика частоты, датчика индуктивности, датчика напряжения, датчика тока и датчика температуры. Измерительные устройства взаимодействуют с компараторами, регулятором чувствительности и пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором, имеющим блок питания, интегратор и логические устройства, которые формируют сигналы управления, поступающие на выходные устройства объекта регулирования. Выходные устройства размещены внутри колодки подвода и отвода напряжения, имеющие транзисторные или симисторные оптопары, связанные с исполнительным реле. Сигналы управления поступают на коммутатор, а через адаптер интерфейса связи на персональный компьютер, который включает систему регистрации данных, систему диагностики и контроля, систему автоматического слежения и регулирования за технологическим процессом, систему коррекции, программирования и защиту настроек. На внешнем основании опорной втулки, через соединительный элемент, установлен неподвижный и подвижный диск ротора с торцевыми фиксирующими средствами, которые через элементы крепления взаимодействуют со стойками ротора. Опорный элемент качения или скольжения находится на подвижном диске ротора и взаимодействует со статором, который неподвижно установлен между стойкой статора, втулкой статора и прижимной планкой. Причем количество рядов многовитковых обмоток должно соответствовать количеству рядов магнитных систем ротора, а многовитковые обмотки статора и магнитные системы ротора должны иметь заданное угловое смещение.

На фиг.1 изображен общий вид модульной универсальной электрической машины.

На фиг.2 изображен разрез А-А модульной универсальной электрической машины.

На фиг.3 изображен разрез Б-Б модульной универсальной электрической машины.

На фиг.4 изображена функциональная схема интеллектуального блока системы автоматического слежения и регулирования модульной универсальной электрической машины.

На фиг.5 изображена принципиальная электрическая схема модульной универсальной электрической машины, работающей в качестве генератора для ветряных установок и мини-ГЭС.

На фиг.6 изображена принципиальная электрическая схема одного модуля универсальной электрической машины, работающей, при помощи съемного коллектора, от солнечных фотоэлементов.

Модульная универсальная электрическая машина, фиг.1, содержит четное или нечетное количество идентичных модулей 1. Каждый модуль имеет подставку 2, имеющую крепежные отверстия 3, колодку для подвода и отвода напряжения 4 и съемный вал 5. После комплектации необходимого количества модулей 1 присоединяется боковая крышка 6 и боковая крышка 7 при помощи элементов крепления 8. Боковая крышка 6, фиг.2, при помощи элементов качения или скольжения 9 взаимодействует со съемным валом 5 и связана с корпусом 10. Съемный вал через соединительный элемент 11 взаимодействует с опорной втулкой 12. На внешнем основании опорной втулки, через соединительный элемент 13, установлен неподвижный диск ротора 14. Неподвижный диск ротора через элементы крепления 15 связан со стойкой ротора 16. Подвижный диск ротора 17 через элементы крепления 18 связан со стойкой ротора 19, а через соединительный элемент 20 взаимодействует с внешним основанием опорной втулки 12. Неподвижный диск ротора 14 и подвижный диск ротора 17 содержат дополнительное торцевое фиксирующее средство 21. Опорный элемент качения или скольжения 22 находится на подвижном диске ротора 17 и взаимодействует со статором 23. Статор неподвижно установлен между стойкой статора 24, втулкой статора 25 и прижимной планкой 26. Прижимная планка фиксирует статор 23 при помощи элементов крепления 27. Верхняя часть статора закреплена к корпусу 10 при помощи элементов крепления 28 и вставки корпуса 29. На стойках ротора 16 и 19 размещен, как минимум, один ряд магнитной системы, состоящей из магнитопровода 30, включающего стойки 31 и магниты 32, укрепленного в сепарирующей вставке 33, и магнитопровода 34, включающего стойки 35 и магниты 36, укрепленного в сепарирующей вставке 37. Магнитопровод 30 с магнитами 32 и магнитопровод 34 с магнитами 36 взаимодействуют между собой. Статор 23 содержит, как минимум, один ряд многовитковых обмоток 38, имеющих параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Многовитковые обмотки установлены в диамагнитном корпусе и электрически связаны с системой автоматического слежения и регулирования 39. В систему автоматического слежения и регулирования дополнительно включен интеллектуальный блок 40, элементы которого размещены внутри статора 23 и внутри колодки для подвода и отвода напряжения 4. Причем количество рядов многовитковых обмоток должно соответствовать количеству рядов магнитных систем ротора. Многовитковые обмотки статора и магнитные системы ротора должны иметь заданное угловое смещение. Между боковой крышкой 6 и корпусом 10 размещено уплотнительное соединение 41, а между модулями установлены уплотнительные соединения 42. Данные типы модулей предназначены для использования в качестве однофазных или многофазных генераторов переменного тока, имеющих заданный угол смещения фаз. Для плавного пуска и надежной работы модульной универсальной электрической машины, фиг.3, используемой в качестве скоростной или низкооборотной машины постоянного и переменного тока, необходимо дополнительно внести в конструкцию стоек ротора 16 и 19 второй ряд магнитных систем, состоящих из магнитопровода 43, включающего стойки 44 и магниты 45, укрепленного в сепарирующей вставке 33, и магнитопровода 45, включающего стойки 46 и магниты 47, укрепленного в сепарирующей вставке 37. Магнитопровод 43 с магнитами 45 и магнитопровод 45 с магнитами 47 взаимодействуют между собой. Притом, количество рядов магнитных систем ротора может быть ограничено только размерами самого модуля. Боковая крышка 7 при помощи элементов качения или скольжения 48 взаимодействует с промежуточной втулкой 49, а через уплотнительное соединение 50 с вставкой корпуса 29, где между уплотнительными соединениями модулей размещена фиксирующая вставка 51. Замкнутый коллектор 52 установлен на диэлектрическом основании 53 и жестко закреплен к вставке корпуса 29 при помощи элементов крепления 54. Множество контактных пластин 55 замкнутого коллектора установлены внутри диэлектрической втулки 56 и электрически связаны через проводники, которые расположены в проводящем канале 58, с интеллектуальным блоком 40, системы автоматического слежения и регулирования 39, а также с множеством многовитковых обмоток первого ряда 38 и множеством многовитковых обмоток второго ряда. Контактные пластины замкнутого коллектора 52 взаимодействуют со щеточным механизмом 59, имеющим юстировочное устройство 60. Щеточный механизм выполнен в виде подпружиненной щетки 61, которая взаимодействует с множеством контактных пластин 55, подпружиненная щетка 62 взаимодействует с токосъемным кольцом 63, а подпружиненная щетка 64 взаимодействует с токосъемным кольцом 65. Подпружиненные щетки установлены в диэлектрическом корпусе 66. Интеллектуальный блок 40 системы автоматического слежения и регулирования 39, фиг.4, содержит систему входных измерительных устройств, выполненных в виде датчика Холла 67, съемного коллектора 68, датчика частоты 69, датчика индуктивности 70, датчика напряжения 71, датчика тока 72, датчика температуры 73, которые предназначены для преобразования измеренной величины в аналоговый сигнал тока 4…20 мА. Далее измеренная величина от системы входных измерительных устройств поступает на двухпозиционные регуляторы (компараторы) 74, 75, 76, 77, 78, 79, которые сравнивают значение измеренной величины с эталонной и поддерживают контролируемую величину на заданном уровне. Регулятор чувствительности 80 служит для первоначальной настройки диапазона работы измерительных устройств и в дальнейшем позволяет изменять чувствительность каждого входного устройства. Для обеспечения высокой точности управления и регулирования любых технических процессов используется наиболее эффективный и распространенный - (ПИД) пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор 81, включающий блок питания 82, интегратор 83 для интегрирования функций, заданных аналитически, и логические устройства (ЛУ) 84, работающие в одном из трех режимов, как двухпозиционный регулятор, аналоговый П-регулятор или измеритель-регистратор, которые в соответствии с заданными пользователем параметрами формируют сигналы управления 85, поступающие на выходные устройства 86, объекта регулирования 87. Объектом регулирования в модульной универсальной электрической машине служат ее отдельные модули или обмотки статора, у которых регулируется какая-либо одна физическая величина или несколько физических величин одновременно.

К выходным устройствам ключевого типа относятся:

- электромагнитное реле;

- транзисторная оптопара;

- симисторная оптопара.

Выходное устройство ключевого типа используется для управления (включения/выключения) нагрузкой либо непосредственно, или через более мощные управляющие элементы, такие как пускатели, твердотельные реле, тиристоры или симисторы. Электрический сигнал из пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора 81 поступает на коммутатор 88 - устройство для изменения направления, переключения электрического тока на адаптер интерфейса связи 89 персонального компьютера 90, имеющего:

- систему регистрации данных 91,

- систему диагностики и контроля 92,

- систему автоматического регулирования технологическим процессом 93,

- систему коррекции, программирования и защиту настроек 94.

Контроль температуры обмоток универсальной электрической машины осуществляется по сигналам внутреннего датчика резисторного типа 73, установленного внутри статора 23. Параметры срабатывания и отпускания защиты по температуре вводятся пользователем в прибор при программировании. При превышении заданной температуры срабатывания термозащиты осуществляется немедленное отключение электрической машины и сигнализация о возникновении аварийной ситуации.

Для контроля номинального напряжения в многовитковых обмотках однофазного или многофазного статора 23, установленного потребителем, необходимо включить средства, обеспечивающие его регулировку, зону допустимого отклонения, время задержки срабатывания аварийного отключения электрической машины и время задержки его включения.

Организация интерфейса связи, интеллектуального блока 40, с персональным компьютером 89 осуществляется специальными приборами, подключенными через адаптер интерфейса или преобразователь интерфейсов (в виде токовой петли RS-232), способных регистрировать данные на ЭВМ, устанавливать конфигурацию прибора с компьютера и производить процесс сбора данных обо всех подключенных устройствах, отображение результатов этого опроса, а также сохраненных пользователей значений в файлы протокола.

При эксплуатации модульной универсальной электрической машины в качестве генератора постоянного или переменного тока возникает необходимость изменять конструктивную величину данного устройства, в частности это относится к независимым модулям, которые можно во время работы машины соединять последовательно или параллельно, а при использовании системы возбуждения, изготовленной из электромагнитов, включать или отключать основные или дополнительные магнитные системы ротора.

Работает модульная универсальная электрическая машина в качестве генератора для ветряных установок и мини-ГЭС следующим образом.

После начала вращения вала 5, от лопастей ветряного двигателя или турбины мини-ГЭС, на обмотках модулей низкооборотного генератора 1, фиг.5, образуется ЭДС переменного тока и через выходные клеммы 95 и 96 отводится к потребителю. При медленном вращении вала ротора будет получаться минимальная ЭДС переменного тока. Для того чтобы увеличить ЭДС переменного тока, от модулей низкооборотного генератора их нужно соединить в выходном устройстве 86 последовательно, при помощи нормально замкнутых контактов 5КР1 и 6КР1 исполнительного реле Р1, поз.97. При увеличении количества оборотов на валу низкооборотного генератора происходит увеличение номинального напряжения на обмотках трех независимых модулей 1, соединенных последовательно. В соответствии с заданными условиями технической эксплуатации электрический сигнал от датчика напряжения 71, интеллектуального блока 40, расположенного внутри статора 23, поступает на компаратор 78. При помощи регулятора чувствительности 80 этот сигнал усиливается и дальше поступает в (ПИД) пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор 81, включающий блок питания 82, интегратор 83 для интегрирования функций, заданных аналитически, и логические устройства (ЛУ) 84, работающие в одном из трех режимов, как двухпозиционный регулятор, аналоговый П-регулятор или измеритель-регистратор, которые в соответствии с заданными пользователем параметрами формируют сигнал управления 85, поступающий на выходное устройство 86, имеющее транзисторную оптопару 98. В цепи оптопары установлено исполнительное реле Р1 поз.97. Чтобы избежать выхода из строя транзистора из-за большого тока самоиндукции параллельно обмотке реле Р1, необходимо устанавливать диод 99, расчитанный на напряжение не менее чем на 100 В и ток 1 А. При срабатывании исполнительного реле Р1 выходного устройства 86 замыкаются контакты 1КР1, 2КР1, 3КР1, 4КР1 и размыкаются контакты 5КР1, 6КР1, что приводит к переключению модулей 100, 101 и 102, объекта регулирования 87, из последовательного соединения в параллельное соединение модулей и появлению на зажимах выходных клемм 95 и 96 измененных выходных параметров электрического генератора по току и напряжению.

При эксплуатации отдельных модулей универсальной электрической машины в качестве скоростных или низкооборотных электрических машин также возникает необходимость изменять конструктивную величину данного устройства, в частности, это относится к многовитковым обмоткам статора, которые можно во время работы машины соединять последовательно или параллельно, а при использовании системы возбуждения, изготовленной из электромагнитов, включать или отключать основные или дополнительные магнитные системы ротора.

На фиг.6 изображена принципиальная электрическая схема одного модуля универсальной электрической машины, работающей, при помощи съемного коллектора, от солнечных фотоэлементов.

Например, в утреннее и вечернее время, когда активность солнца минимальна, и вырабатывание электрической энергии от солнечных фотоэлементов будет ограничена, низкооборотную электрическую машину, работающую от солнечных фотоэлементов, которая предназначена для поливочных систем капельным методом, запустить почти невозможно из-за того, что внутреннее сопротивление многовитковых обмоток статора 23 рассчитано на определенный режим работы 12 Вольт. При изменении конструктивной величины многовитковых обмоток статора, соединив их параллельно, уменьшается его внутреннее сопротивление, после этого модуль низкооборотной электрической машины можно свободно запускать от 1-2 Вольта, при этом нагрузка на валу ротора должна регулироваться интеллектуальным модулем 40, системы автоматического слежения и регулирования 39.

Работает модуль универсальной электрической машины при помощи съемного коллектора 68 от солнечных фотоэлементов следующим образом.

После подачи постоянного напряжения, от солнечных фотоэлементов, на выходные клеммы 95 и 96, которые электрически связаны со съемным коллектором 68, начинает вращаться вал 5 низкооборотного модуля универсальной электрической машины 1. Так как в утреннее и вечернее время солнечная активность минимально, то при помощи интеллектуального модуля 40 системы автоматического слежения и регулирования 39 нужно в выходном устройстве 86 множество многовитковых обмоток 103, 104 и 105, при помощи нормально замкнутых контактов 1КР1, 2КР1, 3КР1 и 4КР1 исполнительного реле Р1, поз.97 соединить параллельно. При таком соединении модуль низкооборотной электрической машины свободно запускается от 1-2 Вольт. При увеличении солнечной активности будет увеличиваться напряжение электрического сигнала, поступающего от датчиков напряжения 71, интеллектуального блока 40, который поступает на компаратор 78. При помощи регулятора чувствительности 80 этот сигнал усиливается и дальше поступает в (ПИД) пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор 81, включающий блок питания 82, интегратор 83 для интегрирования функций, заданных аналитически, и логические устройства (ЛУ) 84, работающие в одном из трех режимов, как двухпозиционный регулятор, аналоговый П-регулятор или измеритель-регистратор, которые в соответствии с заданными пользователем параметрами формируют сигнал управления 85, поступающий на выходное устройство 86, имеющее транзисторную оптопару 98. В цепи оптопары установлено исполнительное реле Р1 поз.97. Чтобы избежать выхода из строя транзистора из-за большого тока самоиндукции параллельно обмотке реле Р1, необходимо устанавливать диод 99, рассчитанный на напряжение не менее чем на 100 В и ток 1 А. При срабатывании исполнительного реле Р1 выходного устройства 86 замыкаются контакты 5КР1, 6КР1 и размыкаются контакты 1КР1, 2КР1, 3КР1, 4КР1, что приводит к переключению многовитковых обмоток статора 103, 104 и 105 из параллельного соединения в последовательное соединение и появлению на валу 5 низкооборотного модуля универсальной электрической машины 1 измененных выходных параметров.

Замкнутый съемный коллектор можно заменить датчиком Холла при вращении модульных универсальных электрических машин.

Работает модуль универсальной электрической машины при помощи съемного коллектора 68 от переменного тока любого количества фаз следующим образом.

Модуль универсальной электрической машины, укомплектованный системой возбуждения, состоящей из электромагнитов, работает от источника переменного напряжения любого количества фаз. Работа модуля универсальной электрической машины от источника переменного напряжения напоминает работу машины от источника постоянного тока. Разница в том, что каждый положительный полупериод синусоидального напряжения поочередно проходит через контактные пластины 55 замкнутого коллектора 52, подпряженные щетки 61, рабочие многовитковые обмотки первого ряда 38 и второго ряда 57 и электромагниты системы возбуждения ротора первого и второго ряда.

Причем каждый модуль универсальной электрической машины может быть выполнен в виде генератора, вырабатывающего ЭДС различного рода, генератора переменного тока, имеющего четное или нечетное количество фаз, генератора постоянного тока, двигателя переменного тока, имеющего четное или нечетное количество фаз, скоростной или низкооборотной машины постоянного тока, сварочного аппарата постоянного или переменного тока, измерительного устройства, преобразователя напряжения и тока, стабилизатора напряжения. Каждый модуль универсальной электрической машины может содержать четное или нечетное количество статоров и роторов в одном корпусе. Система возбуждения модуля универсальной электрической машины может быть выполнена из постоянных магнитов, электромагнитов или их совместным сочетанием и содержать четное или нечетное количество магнитных полюсов и магнитопроводов. Система возбуждения может быть закрыта диамагнитными вставками и расположена на статоре или роторе. Если универсальная электрическая машина будет иметь электромагнитное возбуждение, тогда многовитковые обмотки системы возбуждения могут содержать параллельное, последовательное или смешанное электрическое соединение. Ротор, статор и статический съемный коллектор каждого модуля содержат систему теплообмена. На больших скоростях универсальной электрической машины электронный коммутатор может быть выполнен на транзисторах или тиристорах. Замкнутый коллектор может управляться от независимого источника напряжения и иметь в своей конструкции электронный коммутатор. Система автоматического слежения и регулирования, содержащая интеллектуальный модуль, может быть выполнена отдельным блоком. Модульные универсальные электрические машины хорошо регулируется по напряжению и по току. Исходя из первого закона Белашова в области формирования и измерения электрических сигналов постоянного тока, который гласит, что максимальная форма сигнала постоянного тока, в замкнутой цепи, будет прямо пропорциональна максимальной геометрической форме сигнала постоянного тока, у которого амплитуда сигнала не меняет свои характеристики во времени, всегда выше, чем у электрических машин обмотки, которых работают по сигналу переменного тока или третьего закона Белашова. Исходя из третьего закона Белашова, в области формирования и измерения электрических сигналов переменного тока, эффективное значение разнообразных форм сигнала переменного тока, в замкнутой цепи, прямо пропорционально геометрической форме сигнала переменного тока и обратно пропорционально времени его прохождения. Смотрите законы и формулы Белашова в патенте Российской Федерации №2175807, которые поясняют, почему модульные универсальные электрические машины Белашова отличаются от обычных электрических машин постоянного и переменного тока.

Модульные универсальные электрические машины, имеющие статор из диамагнитного (диэлектрического) материала, обладают большими преимуществами перед электрическими машинами, у которых статор выполнен из парамагнитного (ферромагнитного) материала, а именно:

- Имеют хорошее охлаждение.

- Имеют надежное сопротивление изоляции многовитковых обмоток.

- Имеют не только синусоидальный сигнал переменного тока, но и прямоугольный сигнал импульсного напряжения и тока.

- Имеют в системе автоматического слежения и регулирования интеллектуальный блок, который способен изменять параметры машины в процессе ее работы.

- Могут работать без замкнутого коллектора.

- Могут легко регулироваться по току и напряжению.

- Могут автоматически определять ЭДС поступающего сигнала.

- Могут быть изготовлены от нескольких Вт до множества сотен кВт.

- Могут одновременно выдавать ЭДС постоянного и ЭДС переменного тока любого количества фаз.

- Могут иметь порог чувствительности менее одного Вольта.

- Могут вращаться со скоростью меньше одного оборота в минуту.

- Могут работать от одного или нескольких независимых источников различного напряжения и тока, а в южных странах от энергии солнечных батарей.

- Нет потерь на гистерезис.

- Нет потерь на вихревые токи.

- Нет потерь на реактивное сопротивление якоря.

Изобретение позволяет создать в энергетике новое направление модульных, экономичных, энергосберегающих, универсальных электрических машин, способных самостоятельно определять поступающий ток, напряжение и работать от любого неизвестного потребителю источника напряжения или тока. Каждый модуль универсальной электрической машины может быть использован в качестве машины постоянного тока, однофазного или многофазного двигателя переменного тока, генератора постоянного тока, однофазного или многофазного генератора переменного тока, сварочного аппарата переменного или постоянного тока, преобразователя напряжения или тока или измерительного устройства, необходимого количества. При этом сам потребитель может из отдельных модулей собрать машину заданной мощности, заданного напряжения и заданного количества оборотов.

Источники информации

1. Книга "Единицы физических величин и их размерность", автор Л.А.Сена, Москва: "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, 1988 год.

2. Книга "Физика, справочные материалы", автор О.Ф.Кабардин, Москва: "Просвещение", 1988 год.

3. Книга "Электротехника с основами промышленной электроники", автор В.Е.Китаев и Л.С.Шляпинтох, Москва: "Высшая школа", 1973 год.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям универсальных электрических машин модульного типа, и предназначено для использования в любых отраслях народного хозяйства в качестве генератора постоянного тока, однофазного или многофазного генератора переменного тока, скоростной или низкооборотной машины постоянного тока, однофазного или многофазного двигателя переменного тока, сварочного аппарата переменного или постоянного тока, измерительного устройства, преобразователя напряжения и тока. Модульная универсальная электрическая машина содержит корпус с четным и нечетным количеством модулей. Каждый модуль включает в себя съемный вал, связанный через соединительный элемент с опорной втулкой, на которой установлен ротор с магнитными системами и магнитопроводами, который взаимодействует со статором, имеющим многовитковые обмотки, замкнутый коллектор с контактными пластинами, электронным коммутатором и проводящими ток щетками, которые электрически связаны с системой автоматического слежения и регулирования. В системе автоматического слежения и регулирования дополнительно содержится интеллектуальный блок, включающий систему входных измерительных устройств, которые установлены внутри статора. Система входных измерительных устройств выполнена в виде датчика Холла, датчика частоты, датчика индуктивности, датчика напряжения, датчика тока и датчика температуры. Измерительные устройства взаимодействуют с компараторами, регулятором чувствительности и пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором, имеющим блок питания, интегратор и логические устройства, которые формируют сигналы управления, поступающие на выходные устройства объекта регулирования. Выходные устройства размещены в колодке для подвода и отвода напряжения, имеющие транзисторные или симисторные оптопары, связанные с исполнительным реле. Сигналы управления поступают на коммутатор, а через адаптер интерфейса связи на персональный компьютер, который включает систему регистрации данных, систему диагностики и контроля, систему автоматического слежения и регулирования за технологическим процессом, систему коррекции, программирования и защиту настроек. На внешнем основании опорной втулки, через соединительный элемент, установлен неподвижный и подвижный диск ротора с торцевыми фиксирующими средствами, которые через элементы крепления взаимодействует со стойками ротора. Опорный элемент качения или скольжения находится на подвижном диске ротора и взаимодействует со статором, который неподвижно установлен между стойкой статора, втулкой статора и прижимной планкой. Причем количество рядов многовитковых обмоток должно соответствовать количеству рядов магнитных систем ротора, а многовитковые обмотки статора и магнитные системы ротора должны иметь заданное угловое смещение. Технический результат - повышение кпд, надежности, безопасности и технологичности модульной электрической машины при одновременном расширении ее функциональных возможностей. 6 ил.

Модульная универсальная электрическая машина, содержащая корпус с четным и нечетным количеством модулей, каждый из которых включает в себя съемный вал, связанный через соединительный элемент с опорной втулкой, на которой установлен ротор с магнитными системами и магнитопроводами, где ротор взаимодействует со статором, имеющим многовитковые обмотки, замкнутый коллектор с контактными пластинами и электронным коммутатором, проводящие ток щетки, которые электрически связаны с системой автоматического слежения и регулирования, системой теплообмена, элементы качения или скольжения, отличающаяся тем, что система автоматического слежения и регулирования дополнительно содержит интеллектуальный блок, включающий систему входных измерительных устройств, которые установлены внутри статора и взаимодействуют с компараторами, регулятором чувствительности и пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором, имеющим блок питания, интегратор и логические устройства, формирующие сигналы управления, поступающие на выходные устройства объекта регулирования и коммутатор, который через адаптер интерфейса связи связан с персональным компьютером, где персональный компьютер включает систему регистрации данных, систему диагностики и контроля, систему автоматического слежения и регулирования за технологическим процессом, систему коррекции, программирования и защиту настроек, где система входных устройств выполнена в виде датчика Холла, датчика частоты, датчика индуктивности, датчика напряжения, датчика тока и датчика температуры, где выходные устройства размещены в колодке для подвода и отвода напряжения, имеющие транзисторные или симисторные оптопары, связанные с исполнительным реле, где на внешнем основании опорной втулки, через соединительный элемент, установлен неподвижный и подвижный диск ротора с торцевыми фиксирующими средствами, которые через элементы крепления взаимодействуют со стойками ротора, где опорный элемент качения или скольжения находится на подвижном диске ротора и взаимодействует со статором, который неподвижно установлен между стойкой статора, втулкой статора и прижимной планкой, где статор установлен между корпусом и вставкой корпуса, причем количество рядов многовитковых обмоток должно соответствовать количеству рядов магнитных систем ротора, а многовитковые обмотки статора и магнитные системы ротора должны иметь заданное угловое смещение.