Стартер-генератор Советский патент 1983 года по МПК H02K19/38 

сл

05 Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным генераторам, работающим также в режиме двигателя при электропитании от источника постоянного тока, и может быть использовано на подвижных и стационарных энергоустановках, на транспорте. Известны энергоустановки, в которых в качестве источников электропитания применяются бесконтактные енераторы переменного тока, а запуск двигателей таких установок осуществляется с помощью электростартеров постоянного тока. В таких установках и стартер и генератор, выполненные в виде отдельных электрических мащин, установлены на коробке приводов установки и валы их жестко связаны с валом двигателя 1. Недостатком электрооборудования таких установок является сравнительно большая масса вследствие наличия в нем стартера постоянного тока, который используется только при запуске двигателя установки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стартер-генератор, двигательный режим которого осуществляется при электропитании от источника постоянного тока, а в генераторном режиме вырабатывающий трехфазный переменный ток. Данный стартер-генератор содержит трехфазный синхронный генератор с трехфазной обмоткой якоря, блок вращающихся выпрямителей, мотор-генератор, коммутатор, работающий только в период запуска, и электромагнитное устройство, служащее для поднимания щеток коммутатора после прекращения запуска двигателя. Генератор переменного тока имеет более мощную обмотку якоря чем мотор-генератор, но в стартерном режиме не используется 2. Недостатком этого стартер-генератора является небольщая удельная мощность как в стартерном, так и в генераторном режимах, обусловленная тем, что в обоих режимах его обмотки используются неполностью. В стартерном режиме не используются обмотки синхронного генератора, а в генераторном режиме неполностью используются обмотки мотор-генератора, работающего в качестве возбудителя, рассчитанные на пропускание пусковых токов. Целью изобретения является повыщение мощности стартер-генератора в стартерном режиме и уменьшение его массы. Поставленная цель достигается тем, что в стартер-генераторе, содержащем бесконтактный синхронный генератор с трехфазной якорной обмоткой, со встроенным выпрямителем и блоком вращающихся выпрямителей, коммутатор, содержащий статор с двумя группами щеток с клеммами для под ключения к источнику постоянного тока, размещенными над коллекторными пластинами ротора коммутатора, и электромагнитное устройство для поднимания щеток, коммутатор снабжен дополнительно тремя группами щеток, установленными одна относительно другой под углом 120 эл. град и соединенными с якорной обмоткой синхронного генератора, коллекторнь1е пластины выполнены в виде двух полых изолированных друг от друга цилиндров с прямоугольными выступами на одном конце, число которых равно числу пар полюсов генератора, выступы одной пластины размещены в пазах другой пластины, угловой-размер выступа каждой коллекторной пластины вдвое меньще углового размера ее паза, причем две группы щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока размещены над периферийными частями коллекторных пластин, а дополнительные три группы щеток - над выступами коллекторных пластин. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемЪго стартер-генератора; на фиг. 2 - конструкция коммутатора с электромагнитным устройством для поднимания щеток, выполненного для восьмиполюсного генератора; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Стартер-генератор содержит бесконтактный трехфазный синхронный генератор 1 с трехфазной обмоткой якоря 2 и обмоткой 3 возбуждения возбудителя 3, размещенными в статоре 4, обмотку 5 возбуждения генератора, блок 6 вращающихся выпрямителей и обмотку 7 якоря возбудителя, размещенные на роторе 8, коммутатор 9, .служащий для преобразования напряжения постоянного тока, подаваемого на клеммы 10, в трехфазное переменное напряжение, вырабатываемое генератором--на клеммах А, В и С, электромагнитное устройство 11 для управления положением щеток коммутатора, имекзщее обмотку 12 возбуждения, и мост 13 обратного тойа, служащий для уменьщения потерь J улучщения коммутации тока в коммутаторе. Ротор коммутатора жестко связан с ротором генератора переменного тока, а клеммы А, В vi С соединены с соответствующими обмотками фаз генератора, Приведенный на фиг. 2 коммутатор с электромагнитным устройством для восьмиполюсного синхронного генератора содержит ротор, состоящий из токонепроводящего вала 14, на котором закреплены коллекторные пластины 15, выполненные в форме полых цилиндров, имеющих на одном конце прямоугольные выступы, причем выступы одной пластины входят в пазы другой, а промежутки между выступами заполнены диэлектриком 16, и статор, содержащий ярмо 17 электромагнита, обмотку 12 возбуждения, якори электромагнита 18, выполненные из магнитодиэлектрика, на которых закреплены щетки 19, пружины 20 и кожух 21. Между щетками 19 и ярмом 17 должны быть предусмотрены изоляционные прокладки, которые на фиг. 2 не показаны. Щетки, связанные с клеммами А , В и С, размещены в статоре со сдвигом 120 эл. град. Угловые размеры выступов коллекторных пластин 15 в случае восьмиполюсного исполнения геиератора, равны 30°. В сечении (фиг. 3) показано только по одной щетке на каждую фазу. Практически, для восьмиполюсного синхронного генератора в сечении может быть размещено по четыре щетки на каждую фазу, которые будут сдвинуты друг относительно друга на 90°.

Работа стартер-генератора осуществляется следующим образом.

Стартерный режим стартер-генератора осуществляется при работе генератора переменного тока в синхронном режиме, т.е. в режиме частотного пуска. Плавное увеличение частоты напряжения питания обмоток якоря генератора от О до требуемого значения, а также синхронизм между полем статора и ротора в процессе запуска обеспечивается благодаря наличию жесткой механической связи между роторами генератора и коммутатора.

Для обеспечения возбуждения генератора в начальный момент пуска и при малых частотах вращения, на обмотку 3 возбуждения возбудителя подается переменное напряжение, после раскрутки ротора стартергенератора до частоты вращения, равной 5-10% от номинальной |частоты вращения генератора, на обмотку 3 подается напряжение постоянного тока.

В стартерном режиме работы стартер-генератора на обмотку 12 возбуждения электромагнитного устройства 11 подается напряжение питания постоянного тока. Под действием электромагнитной силы якори 18, преодолевая усилия пружин 20, втягиваются в-ярмо 17 и прижимают щетки к коллекторным пластинам 15 коммутатора. Напряжение постоянного тока, поданное на клеммы 10 коммутатора через щетки, связанные с этими клеммами, пластины 15 и щетки.

связанные с клеммами А, В, С поступает на фазы генератора 2, по которым начинает протекать ток. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем обмотки возбуждения генератора возникает вра щающий момент, под действием которого ротор генератора, а следовательно, и ротор коммутатора начинают вращаться. При вращении ротора коммутатора клеммы А, В, С поочередно соединяются через связанные с

0 ними щетки, коллекторнЫ пластины 15 и щетки, связанные с клеммами 10 с плюсом и минусом источника постоянного тока и при этом на них вырабатывается переменное трехфазное напряжение с прямоугольной формой кривой, частота которого соответствует частоте вращения ротора генератора. После окончания режима запуска клеммы 10 и обмотка 12 возбуждения электромагнитного устройства обесточиваются. При этом под действием пружин 20 яко0 ри 18 вместе со щетками поднимаются.

В генераторном режиме работы стартергенератора, обмотка возбуждения возбудителя которого подключается к регулятору напряжения, вырабатывает электроэнергию переменного тока со стабильными парамет рами.

Предлагаемый стартер-генератор за счет использования в стартерном режиме более мощных обмоток синхронного генератора и уменьщения массы мотор-генератора, коQ торый используется лишь в качестве возбудителя, имеет, в сравнении с известным, более высокую удельную мощность как в стартерном, так и в генераторном режимах.

Таким образом, использование изобретения позволит увеличить мощность систем

5 запуска энергоустановок при уменьщении массы электрооборудования этих установок. Если синхронный генератор имеет явнополюсную конструкцию, возбуждать его в начальный момент пуска не требуется, так как в этом случае он будет развивать реактивный пусковой момент.

СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР, содержащий бесконтактный синхронный генератор с трехфазной якорной обмоткой со встроенным выпрямителем и блоком вращающихся выпрямителей, коммутатор, содержащий статор с двумя группами щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока, размещенными над коллекторными пластинами ротора коммутатора, и электромагнитное устройство для поднимания щеток, отличающийся тем, что, с целью повыщения мощности в стартерном режиме и уменьщения массы, коммутатор снабжен дополнительно тремя группами щеток, установленными одна относительно другой под углом 120 эл. град и соединенными с якорной обмоткой синхронного генератора, коллекторные пластины выполнены в виде двух полых изолированных друг от друга цилиндров с прямоугольными выступами на одном конце, число которых равно числу пар полюсов генератора, выступы одной пластины размещены в пазах другой пластины, угловой размер выступа каждой коллекторной пластины вдвое меньще углового размера ее паза, причем две группы щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока i размещены над периферийными частями коллекторных пластин, а дополнительные (Л три группы щеток - над выступами коллекторных пластин.