Способ бесконтактного возбуждения синхронного электрического генератора с бесконтактным подвозбудителем без использования постоянных магнитов Российский патент 2025 года по МПК H02K23/04 

Изобретение относится к области электротехники в части управления режимом работы электрических машин.

Известен аксиальный бесконтактный генератор переменного тока, патент RU 2643196 C1, где возбуждение основных полюсов осуществляется с помощью постоянных магнитов, вращающихся вместе с основными полюсами генератора. Недостатком такой схемы является неуправляемый ток возбуждения, зависящий от оборотов ротора и имеющий низкую величину на малых оборотах, нагрев магнитами индуктора сердечника аксиального магнитопровода подвозбудителя с перевозбуждением на высоких оборотах.

Известен способ запуска газотурбинного двигателя бесконтактным явнополюсным синхронным генератором с вращающимся выпрямителем, патент RU 2524776 C1, где генератор запускается в двигательном режиме и возбуждение подводится постоянным током на явнополюсную обмотку бесконтактного подвозбудителя с последующим выпрямлением индуцированного тока на стороне ротора и подачей его на катушки основных полюсов. Недостатком такого запуска является низкий вращающий момент на старте вследствие недостаточной индукции тока в роторной обмотке подвозбудителя на низких оборотах и следовательно, низкого тока обмоток основных полюсов генератора.

Известна высокоскоростная бесконтактная электрическая машина, патент RU 2534756 C1 с возбуждением якоря через вращающийся трансформатор с вращающимся выпрямителем. Недостатком такого способа возбуждения является наличие пульсаций момента на валу якоря с удвоенной частотой напряжения вращающегося трансформатора.

Задачей настоящего изобретения является улучшение рабочих характеристик синхронных электродвигателей и генераторов с бесконтактным подвозбудителем без использования постоянных магнитов.

Технический результат заключается в эффективной управляемой работе электрической машины на всех участках оборотов - от сверхнизких до максимальных. Указанный технический результат получают следующим образом: перед запуском синхронного электрического генератора в первичную обмотку подвозбудителя ротора, выполненного в виде многополюсного электромагнита основного возбуждения, подают переменный ток для создания тока в катушках основных полюсов синхронного электрического генератора до его выхода на рабочие обороты, затем синхронный электрический генератор переходит в режим управления с подачей постоянного тока в первичную обмотку подвозбудителя.

Настоящий Способ возбуждения применим для увеличения динамического диапазона работы синхронных электрических машин в электротранспорте, ветро- и гидрогенерации и иных применениях, где требуется улучшить параметры и управляемость электрической машины.

Для осуществления заявленного Способа ротор электрической машины делают в виде многополюсного электромагнита основного возбуждения с питанием от подвозбудителя с неподвижной первичной и подвижной вторичной обмотками и выпрямительным диодным мостом на выходе, расположенными на одном общем валу. Управление возбуждением производят подачей постоянного тока в неподвижную первичную обмотку подвозбудителя. Преимуществом таких электрических машин является управляемое бесконтактное возбуждение, позволяющее регулировать силу основных полюсов в зависимости от оборотов и отключать их в аварийных ситуациях

Заявленный Способ заключается в том, что перед запуском электрической машины в первичную обмотку подвозбудителя ротора, выполненного в виде многополюсного электромагнита основного возбуждения, подают переменный ток для создания тока в катушках основных полюсов электрической машины до выхода электрической машины на рабочие обороты, затем электрическая машина переходит в обычный режим управления с подачей постоянного тока в первичную обмотку подвозбудителя.

Пример практической реализации

Способ бесконтактного возбуждения был опробован на синхронном бензогенераторе с многополюсным подвозбудителем. В нормальной схеме на первичную обмотку подвозбудителя подаётся постоянный ток. При неподвижном роторе напряжение на вторичной обмотке подвозбудителя отсутствует и отсутствуют полюса на роторе генератора. По условиям проверки в первичную обмотку подвозбудителя было подано однофазное напряжение переменного тока и при этом на поверхности ротора генератора сформировались нормальные магнитные полюса при неподвижном роторе. При начале вращения ротора на выходе генератора сразу появилось напряжение, чего не наблюдалось при стандартной схеме возбуждения. В стандартном исполнении генерация начиналась с 160÷200 об/мин. Таким образом, благодаря применению настоящего Способа генератор получил способность эффективно генерировать электроэнергию с самого начала движения ротора. Применение способа в электротранспортном двигателе также позволит получить высокий момент на старте, с началом вращения вала двигателя.

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к управлению режимом работы электрических машин. Технический результат заключается в эффективной управляемой работе электрической машины на всех участках оборотов - от сверхнизких до максимальных. Способ бесконтактного возбуждения синхронного электрического генератора с бесконтактным подвозбудителем без использования постоянных магнитов заключается в том, что перед запуском синхронного электрического генератора в первичную обмотку подвозбудителя ротора, выполненного в виде многополюсного электромагнита основного возбуждения, подают переменный ток для создания тока в катушках основных полюсов синхронного электрического генератора до его выхода на рабочие обороты. Затем синхронный электрический генератор переходит в режим управления с подачей постоянного тока в первичную обмотку подвозбудителя.

Способ бесконтактного возбуждения синхронного электрического генератора с бесконтактным подвозбудителем без использования постоянных магнитов, заключающийся в том, что перед запуском синхронного электрического генератора в первичную обмотку подвозбудителя ротора, выполненного в виде многополюсного электромагнита основного возбуждения, подают переменный ток для создания тока в катушках основных полюсов синхронного электрического генератора до его выхода на рабочие обороты, затем синхронный электрический генератор переходит в режим управления с подачей постоянного тока в первичную обмотку подвозбудителя.