Устройство для управления вращающимся выпрямителем Советский патент 1983 года по МПК H02K19/36 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ярма выполнены витыми, сердечники полюсов выполнены за одно целое с полюсными Наконечниками, шихтовайными в аксиальном направлении, и установлены с зазорами относительно ярма.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сердечники полюсов выполнены за одно целое с ярмом, шихтованным в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и установлены с зазором относительно полюсных наконечников, шихтованных в аксиальном направлении.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩИМСЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ, выполненное в виде обращенной электрической машины, содержащей статор с взаимно перпендикулярными синусными обмотками возбуждения и ротор с шихтованным магнитопроводом в виде кольцевого яр.ма, сердечников полюсов, число которых равно или кратно числу фаз выпрямителя, полюсных наконечников, которые жестко закреплены нажимными фланцами, и якорную обмотку, выполненную в виде катушек, каждая из которых имеет выводы для подключения к одному вентилю Jвpaщaющeгося выпрямителя, а катушки обеих полярностей каждой фазы размещены на сердечнике одного полюса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, увеличения срока службы и улучшения массогабаритных показателей за счет улучшения условий работы вращающегося выпрямителя, сердечники каждого полюса разделены в аксиальном.направлении, по крайней мере на две части, на каждой из которых распо(Л ложены катушки обмотки якоря одной полярности, а полюсные наконечники размещены аксиально. 01 О5 оо 00

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашиностроению, и предназначено для применения в системах бесщеточного возбуждения синхронных машин большой мощности с вращающимся управляемым полупроводниковым выпрямителем.

Известны бесконтактные устройства для управления вращающимся выпрямителем, например, выполненные в виде электрической мащины с взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения на статоре и якорной обмоткой на роторе, с блоками формирования управляющих импульсов, число которых равно числу управляемых вентилей 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, в котором для сокращения габаритов, на роторе устройства управления устанавливают Т-образные полюса, число которых равно числу фаз возбудителя 2.

Недостатками устройства являются низкая механическая и электрическая Надежность и Неоптимальная форма управляющего импульса в бесщеточных возбудителях турбогенераторов большой мощности.

При увеличении диаметра ротора, что, как правило, требуется при размещении устройства управления вблизи вращающегося выпрямителя (для уменьщения длины управляющих цепей, уменьшения трудоемкости и увеличения надежности), в ножке Т-образного полюса и ярме якоря (ротора) возникают чрезмерные механические усилия, несмотря на разгружающее действие нажимных фланцев. Это снижает надежность конструкции.

При размещении на одной ножке Т-образного полюса двух катушек одной фазы для тиристоров разных плеч моста выпрямителя, которыми они управляют, данные катушки оказываются под полным рабочим напряжением возбудителя, которое, с учетом перенапряжений со стороны нагрузки - обмотки ротора турбогенератора, - может достигать при переходных режимах нескольких тысяч вольт. Это снижает электрическую Надежность устройства.

При большом числе фаз и малом числе полюсов уменьшается отношение площади наконечника к площади сечения зубца (сердечника) Т-образного полюса, что затрудняет получение импульса заданной скважности.

Целью изобретения является повышение 5 Надежности, увеличение срока службы и улучщение массогабаритных показателей за счет улучшения условий работы вращающегося выпрямителя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления вращающимся выпрямителем, выполненном в виде обращенной электрической мащины, содержащей статор с взаимно-перпендикулярными синусными обмотками возбуждения и ротор с шихтованным магнитопроводом в виде

5 кольцевого ярма, сердечников полюсов, число которых равно или кратно числу фаз выпрямителя, полюсных наконечников, которые жестко закреплены нажимными фланцами, и якорную обмотку, выполненную в виде катущек, каждая из котор.,ых имеет

0 выводы для подключения к одному вентилю вращающегося выпрямителя, а катушки обеих полярностей каждой фазы размещены на сердечнике одного полюса, сердечники каждого полюса разделены в аксиальном направлении по крайней мере на две части, на каждой из которых расположены катущки обмотки якоря одной полярности, а полюсные наконечники размещены аксиально. Кроме того, возможно выполнение устройства, при котором ярмо выполняется виQ тым, сердечники полюсов выполняются за одно целое с полюсными наконечниками, щихтованными в аксиальном направлении и устанавливаются с зазором относительно ярма.

Возможно также выполнение устройства,

при котором сердечники полюсов выполняются за одно целое с ярмом, шихтованным в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и устанавливаются с зазором относительно полюсных Наконечников, шихтованных в аксиальном направлении.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство (вариант выполнения с а 1 для мостовой схемы выпрямления), продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - вариант выполнения устройства с а 2 для схемы выпрямления звезда с нулевым выводом, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, поперечный разрез. Число полюсов статора устройства для управления вращающимся выпрямителем 2р 4, а число фаз якоря (ротора) m 5. Статор устройства (фиг. 1) имеет неявнополюсный сердечник 1 с двумя (или более) распределенными синусными обмотками 2 и 3, смещенными на 90 эл.град.друг относительно друга. Якорь устройства имеет шихтованные полюса 4, содержащие полюсные наконечники 5 и сердечники 6, число которых равно или кратно а, где а - число параллельных цепей в фазе возбудителя. Длина полюсного наконечника 5 - максимально возможная из конструктивных соображений, а ширина радиального сердечника 6 - минимально возможная из технологических соображений и электромагнитного расчета. На сердечниках 6 расположены катушки 7, ярмом 8 якоря служат намотанные из изолированной электрической стали (или другого ферромагнитного материала) кольца. Фланцы 9 имеют приливы с пазами и отверстиями, к которым изолированными (или из изоляционного материала) болтами 10 крепятся полюса 4. Полюса изолированы от приливов прокладками 11. Фланцы 9 имеют также цилиндрические части, которые удерживают от действия центробежных сил катушки 7 и витые ярма 8. Все элементы якоря (ротора) собраны на втулке 12 и закреплены гайкой 13 (возможно любое другое известное крепление), между радиальными сердечниками 6 и ярмами 8 имеются зазоры 14. Сердечники 6 и наконечники 5 выполнены шихтованными в аксиальном направлении. Во втором варианте выполнения устройства статор 1 (фиг. 3 и 4) такой же, как и для первого варианта. На якоре (роторе) (фиг. 3) полюса 4 имеют зазор 14 между полюсными наконечниками 5 и сердечниками 6. Сердечники 6 при этом являются зубцами шихтованного ярма 8, т.е. имеют шихтовку в плоскостях, перпендикулярных оси вращения, а наконечники 5 - в аксиальной плоскости. Фланцы 9 имеют отверстия либо пазы, в которые устанавливаются полюсные наконечники 5, изолированные от фланцев прокладками 11. Наконечники 5 могут быть разбиты на отдельные секции и иметь вырезы по краям. с целью уменьшения механического зазора 15 (показано щтрих-пунктиром). Элементы якоря собраны на втулке 13 и закреплены гайкой 13. Устройство работает следующим образом. При обтекании постоянными токами обмоток 2 и 3 создается результирующая намагничиваюп1,ая сила. Поскольку наконечник 5 полюса 4 якоря простирается на всю длину машины, в нем собирается весь поток, проникающий под действием этой намагничивающей силы в полюс. При вращении якоря с постоянной скоростью поток во времени имел бы синусоидальную форму, но насыщение радиальных сердечников срезает вершину этой синусоиды, и поток, проникающий в катушки 7, имеет форму во времени, близкую к трапеции. Благодаря этому ЭДС, наводимая в обмотках якоря, имеет пикообразную форму во времени. Скважность импульсов определяется отношением длины наконечника 5 и аксиальной ширины сердечников 6. В предлагаемом устройстве полюса якоря (ротора) не нагружают центробежными силами радиальные сердечники и ярма и, таким образом, снижаются ограничения по механическим нагрузкам, присущие известному устройству. В предлагаемом устройстве катушки якоря несут только по одной обмотке, что повыщает электрическую надежность, по сравнению с известным устройством. Скважность импульсов в устройстве определяется соотношением аксиальных размеров радиального сердечника и полюсного наконечника, в связи с чем снижаются ограничения по этому параметру на соотношение между числом фаз и полюсов, благодаря наличию технологических зазоров, обеспечивающих .механическую развязку частей магнитопровода ротора. Тот факт, что механические усилия не влияют на аксиальную ширину радиального сердечника, позволяет в предлагаемом устройстве получить импульсы с более крутым фронтом, чем в изместном устройстве. Это преимущество сохраняется практически для любых соотношений числа полюсов и фаз. Так как в предлагаемом устройстве снимаются ограничения по механическим нагрузкам, присущие известному устройству, то в качестве материала радиальных сердечников может быть использован материал с более Низкими прочностными, но более высокими магнитными свойствами, что позволит получить дальнейшее улучшение качества сигнала.