СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЫШЕННОГО ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H02K23/00 H02M7/10 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности электрогенераторам переменного тока, и может быть использовано в любой области науки и техники, где требуются автономные источники питания для получения повышенного выходного напряжения бесконтактного синхронного генератора.

В настоящее время, как правило, электрогенераторы применяются только для целей преобразования электрической энергии в механическую энергию, так как в конструкции нет элементов для создания магнитного поля при отсутствии источника питания.

Известна принципиальная электрическая схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой для электрогенератора с тремя парами электромагнитов описанная в патенте №2303849 от 27.07.2007 г., в котором представлены различные мостовые схемы выпрямления тока. Соединение мостов, выпрямляющих ток от каждого из электромагнитов, может быть параллельное, последовательное или смешанное. Вообще различные схемы используют для перераспределения выходных токовых и потенциальных характеристик электрогенератора. Один и тот же электрогенератор, в зависимости от режимов эксплуатации, способен иметь ту или иную схему выпрямления. Предпочтительно, чтобы электрогенератор содержал дополнительный переключатель, позволяющий выбирать требуемый режим работы (схему соединения мостов).

Основными недостатками способа получения выходного напряжения бесконтактной магнитоэлектрической машины, работающей в режиме генератора, является понижение выходного напряжения, связанное с противоположным направлением индуцированной электродвижущей силы в обмотках.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ повышения наведенной электродвижущей силы в обмотке трехфазного синхронного бесконтактного генератора, описанный в патенте РФ на полезную модель №81609 от 05.12.2008 г. (заяв. 2008147984/22), заключающийся в том, что валом авиадвигателя с переменной скоростью вращения приводят во вращение нерегулируемый магнитоэлектрический генератор. Пропорционально переменной скорости вращения изменяют частоту и напряжение на выходе генератора. Стабилизацию выходного напряжения генератора осуществляют путем его подгрузки реактивным током, формируемым регулируемым источником реактивного тока. Величину реактивного тока определяют величиной сигнала (тока) регулирования, поступающего с выхода узла сравнения выходного напряжения генератора и заданного (эталонного). Процесс сравнения осуществляют аналоговым способом, цифровым или их модификацией.

Недостатком указанного способа является стабилизация выходного напряжения за счет подгрузки реактивным током, что требует применения дополнительного источника питания.

Задачей заявляемого способа является повышение значения наводимой электродвижущей силы в обмотке статора магнитоэлектрической машины.

Данный технический результат достигается тем, что в предложенном способе получения повышенного выходного напряжения за счет изменения способа присоединения фаз обмотки статора к выпрямительным блокам при отсутствии дополнительных источников питания и узла сравнения:

- размыкают трехфазную обмотку асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток;

- каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку, например, выполненному на диодах, для получения постоянного напряжения;

- выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения;

- к выходу выпрямителей подключают емкостный сглаживающий фильтр для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного.

На чертеже представлена схема присоединения разомкнутой трехфазной обмотки статора магнитоэлектрической машины к выпрямительным блокам на диодах и последовательное соединение выходов выпрямителей для получения суммарного выходного напряжения.

Рассмотрим конкретный пример реализации предложенного способа.

Для осуществления предложенного способа получения повышенного выходного напряжения была использована магнитоэлектрическая машина (патент RU №151437 от 10.04.2015), которая имеет статор с трехфазной обмоткой, соединенной по схеме «звезда» или «треугольник». Нерегулируемый магнитоэлектрический генератор приводят во вращение валом, например, электродвигателя, пропорционально переменной скорости вращения изменяется частота и напряжение на выходе генератора. Потребители электроэнергии рассчитаны на стабильное напряжение постоянного тока, например, возможно подключение аккумуляторной батареи. Выпрямление и стабилизацию напряжения выполняют при помощи выпрямительных блоков. Размыкают трехфазную обмотку статора 1 асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток, каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку 2, например, выполненному на диодах, для получения постоянного напряжения, далее выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения, а к выходу выпрямителей подключают емкостный сглаживающий фильтр 3 для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного.

Предложенный способ получения повышенного выходного напряжения позволяет исключить из результирующего напряжения переменные составляющие электродвижущей силы.

За счет изменения предложенного присоединения фаз обмотки статора к выпрямительным блокам в трехфазной обмотке и из-за углового сдвига между обмотками переменные составляющие электродвижущей силы равны и сдвинуты друг относительно друга на 120°, что исключает из результирующего напряжения переменных составляющих электродвижущей силы. Также в отличие от схемы Ларионова (известная схема присоединения диодов в трехфазных выпрямителях), при последовательном соединении выпрямительных блоков можно получить увеличение среднего значения электродвижущей силы в 2.9 раза (у схемы Ларионова в 2.71 раза) [Горбачев Г.Н. «Промышленная электроника». - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 231-235].

Таким образом, за счет изменения способа присоединения фаз обмотки статора к выпрямительным блокам, при отсутствии дополнительных источников питания и узла сравнения, происходит повышение значения наводимой электродвижущей силы в обмотке статора магнитоэлектрической машины.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение значения наводимой электродвижущей силы в обмотке статора магнитоэлектрической машины. Согласно способу валом двигателя с переменной скоростью вращения приводят во вращение нерегулируемый магнитоэлектрический генератор. Пропорционально переменной скорости вращения изменяют частоту и напряжение на выходе генератора. Далее размыкают трехфазную обмотку асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток, каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку, для получения постоянного напряжения. Выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения, а к выходу выпрямителей подключают емкостный сглаживающий фильтр для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного. Способ получения повышенного выходного напряжения позволяет исключить из результирующего напряжения переменные составляющие электродвижущей силы. 1 ил.

Способ получения повышенного выходного напряжения, заключающийся в том, что валом двигателя с переменной скоростью вращения приводят во вращение нерегулируемый магнитоэлектрический генератор, пропорционально переменной скорости вращения изменяют частоту и напряжение на выходе генератора, далее размыкают трехфазную обмотку асинхронной машины для получения трех однофазных обмоток, каждую обмотку подключают к выпрямительному блоку, для получения постоянного напряжения, далее выходы выпрямительных блоков подключают последовательно с соблюдением полярности, для получения суммарного значения выходного напряжения, а к выходу выпрямителей подключают емкостной сглаживающий фильтр для уменьшения пульсаций выпрямленного напряженного.