Способ регулирования мощности вентильного генератора с многофазной якорной обмоткой Советский патент 1983 года по МПК H02K19/36 

о

о

(X)

со Изобретение относится к электротехнике, а именно к спосфбам изменения мощности генераторов, используемых, например, на автомобилях и трак торах . В системе электропитани я потребителей автомобиля и трактора необходи мо для более рационального йсполь.эования иметь такой генератор, который на малой скорости вращения мог бы развивать достаточное напряжение для подзарядки аккумуляторной батареи, что обеспечивает положительный балан электроэнергии, а на больших скоростях отдавать большую мощность для удовлетворения всех потребителей. Этим требованием удовлетворяют генераторы со ступенчатой характеристикой силы тока - скорости. Известно техническое решениеi согласно которому изменение мощности генераторов переменного тока с полу чением ступенчатой характеристики сила тока - скорость, заключающееся в том, что две обмотки якоря и два выпрямителя, соединенные каждый со своей обмоткой якоря, на .малых скоростях вращения включены на нагрузку последовательно, а на больших скоростях - параллельно lJ. ; Недостатками такого решения являются сложность, дорогостоимость и низкая надежность способа, посколь ку он требует наличия двух обмоток якоря и двух выпрямителей. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является техническое решение, согласно которому регулирование .мощности вентильного многофазного генератора с соединением фаз обмотки якоря в многоугольник в последовательности 1, 2, 3, осуществляется переключением схемы соединения фаз при изменении скорости вращения со схемы звезда на схему треугольник f2j. Недостатком известного способа яв ляется большое число возможных аварийных режимов, так как к возможным аварийным режимам при работе по схем треугольник добавляется тяжелый аварийный режим замыкания нулевой точки звезды на массу. , Цель изобретения - повышение надежности генератора. Указанная цель достигается тем, что в способе регулирования мощности генератора с многофазной якорной обмоткой, соединенной в многоугольник, заключающемся в переключении схемы обмотки при изменении скорости вращения и в соединении фаз обмотки в одном режиме в последовательности 1,2,3,...,т, где m - число фаз, в другом режиме соединяют фазы в пбряДке номеров, отличающихся на ближайшее число, большее N, где N.. : На фиг. 1 изображена функциональная схема вентильного генератора для осуществления предлагаемого способа, пятифазное исполнение; на фиг. 2 представлены токоскоростная характеристика генератора и векторные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ регулирования мощности. Для осуществления предлагаемого способа используется генератор, срдержащий зубчатый статор 1, на котором расположены фазы (от 1 до 5)якорной обмотки, лричем фазы сдвинуты друг относительно друга по расточке статора на ЗбО/т элоград. (в пятифазном генераторе на 72 эл.град.) и соединены последовательно согласно в замкнутый многоугольник, полупроводниковый выпрямитель 2, электромагнитный переключатель 3 состоящий из токовой обмотки Ц и контактных групп 5 по ЧИС.ЛУ фаз, содержащих нормагу но разомкнутые 6, 7, 8, 9, 10 и нормально замкнутые 11, 12, 13, , 15 контактные парь4. Конец 1-й фазы и начало 2-й фазы подключены соответственно к нормально замкнутым контактам 11, конец 2-й фазы и начало фазы - к контактам 12, конец фазы и начало -й фазы - к контактам 13, конец 4-й фазы и начало фазы - к контактам Н, конец фазы и начало 1-й фазы-i к контактам 15. Начало и концы следующих друг за другом по схеме многоугольника фаз, порядковые номера которых отличаются на ближайшее целое число, большее, чем число фаз, деленое на 3, подсоединены к нормально разомкнутым контактным парам 6, 7, 8, 9, Ю. Для пятифазного генератора т/3 5/3 1 з ближайшее целое число больше чем - 2 и фазы подсоединяются к нормально разомкнутым контактным парам в следующей последовательности: конец 1-й фазы - начало фазы - к контактам 7; конец 3 йфазы - начало фазы J10к комтактам 9; конец 5й фазы - наМало 2-й фазы - к контактам 6; конец 2фазы - начало -й фазы - к контактам 8; конец -й фазы - начало 1-й фазы - к.контактам ТО. Полупроводниковый выпрямитель. 2 соединен с выводами фаз якорной обмот ки 1, к его выходу подключена токовая обмотка 4 электромагнитного переключателя 3 В основе предлагемого способа регу лирования мощности генератора лежит принцип, поясняемый фиг. 2. В многоугольнике многофазной обмотки якоря, изображенной на фиг. 2, А и Б, существуют два типа напряжений: фазноемежду точками, например, Q и cJ, и .линейное - между точками, например а и -6 Условно линейное напряжение: в многоугольникё принципиально отличается от линейного напряжения соединения звезда, поскольку в первом случае оно равно геометрической сумме фазных напряжений, а во втором - их геометрической разности. Выпрямителем выпрямляется то напряжение, которое больше по величине. Если между следующими друг за другом по схеме многоугольника фазами сущес вует угол сдвига, больший 120 эл.гра то условно линейноЪ напряжение меньше фазного, что следует из геометрических соображений сложения двух рав ных векторов, смещенных на угод, больший . Угол сдвига между следующими друг за другом по схеме многоугольника фазами равен - N, где N - разность порядковых номеров этих фаз в соответствии с фиг. 1. Следова тельно, фазное напряжение больше условно линейного, когда N ,ли УУ. В этом случае выпрямляется фазное напряжение. Для m 5 Мг-иг- 2, и дл того, чтобы выпрямлялось фазное напряжение, фазы в многоугольнике должны быть соединены в порядке . . На фиг. 2,Г представлена векторная диаграмма для линейного напряжения пятифазного генератора, и которой следует, что в этом случае линейное напряжение в 1,62 раза мень ше фазного. Следовательно, при .таком соединении обмоток выпрямляется фазное напряжение, ток, отдаваемый генератором, имеет большую величину. Если между следующими друг за другом по схеме многоугольника фазами су94щёствует угол сдвига, меньший 120 эл.град., то линейное напряжение больше фазного/ ояо и выпрямляется. ;Поскольку угол сдвига между фазами. по расточке статора 2, то при числе фаз, большем 3 этот угол всегда меньше 120 эл.град, и соединение фаз друг за другом в порядке 1,2,3, 4,...,т не обеспечивает выпрямление линейного напряжения. На фиг. 2,Б приведена схема многоугольника пятифазного генератора с чередованием фаз в многоугольнике 1,2,3,4,5. Угол сдвига между следующими друг за другом по схеме многоугольника фазами в этом случае 72 эл.град. На фиг. 2,Д построена векторная диаграмма, из которой следует, что в этом случае линейное напряжение в 1,62 раза больше фазного. Следовательно, при таком соединении обмоток выпрямляется линейное напряжение, превышающее фазное по величине. Ток, отдаваемый генератором, имеет меньшее значение. Переключение последовательности фаз осуществляется следующим образом. При работе генератора в одном режиме (на холостом ходу и небольших скоростях вращения) величина его тока нагрузки ниже предела срабатывания электромагнитного переключателя 3, который своими нормально замкнутыми контактами 11, 12; 13, 14и 15 обеспечивает соединение фазных обмоток, следующих друг за другом по схеме многоугольника с чередование 1 фаз 172-3-4-5. На фиг. 2,В кривая (х) соответствует токоскоростной характеристкусе генератора при соединении фазных обмоток, следующих друг за другом по схеме многоугольник в порядке 1-2-3-4-5... Выходная мощность генератора при таком включении обмоток невелика, но достаточна для обеспечения положительного баланса электроэнер|;ии в режиме холостого хода двигателя. В другом режиме работы генератора при увеличении скоросГи его вращения, величина тока нагрузки может достигать предела срабатывания электромагнитного переключателя 3.нормально . разомкнутые контакты которого 1,7,8, 9, 10 замыкаются, обеспечивая соединения фазных обмоток на ,;средних и высоких скоростях вращения с чередование м фаз по схеме многоугольник, при кбтором порядковые номера соседних фаз отличаются на-ближайшее целое число, большее, чем число фаз, деленое на 3. На фиг. 2,В кривая (У) соответст вует токоскоростной характеристике генератора при таком соединении его фаз в многоугольник якорной обмотки. Генератор при этом может развивать большую мощность. Токовое реле электромагнитного переключателя 3 рассчитано таким образом, что переключение фазных обмоток происходит при величине тока, cooтвeтctвyющeй точке пересечения кривых X и У (точка К). Предложенный способ позволяет получить ступенчатую характеристику силы тока - скорости вентильного генератора, характеризующуюся высокой максимальной мощности и низкими скоростями вращения холостого хода, причем переключению подвергается тол ко Чередование фаз многоугольника якорной обмотки. Возможно применение тирйсторного или другого переключателей, не изменяющих схемы переключения фаз. Технико-экономический эффект от использования генератора, мощность которого регулируется согласно предлагаемому способу, выражается в повы 1иении надежности генератора из-за уменьшения числа возможных аварийных режимов (замыкание нулевой точки звезды на массу). . Кроме того, повышается качество переменного напряжения из-за отсутствия высших гармоний, равных и кратных числу фаз во всех режимах работы генератора. Предложенный способ обеспечивает в заданных условиях эксплуатации питание всех потребителей и достаточный подзаряд аккумулятор1|юй батареи, выходные характеристики генератора приблизительно на 10 выше существующих серийных систем. Н-

f7Z U0t

Ф,

Ч