Однокорпусный тяговый электроагрегат Советский патент 1984 года по МПК H02K19/16 

в S

СО

00

Фиг I 2. Электроагрегат по п.1, о т л чающийся тем, что насыщающиеся магнитные шунты вы1101980из термомагнитного маи- полнены териала, преимущественро кальмаллоя.

1. ОДНОКОРПУСНЫЙ ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОАГРЕГАТ, содержащий статор в виде двух коаксиально размещенных магнитопроводов, на которых установлены выходные обмотки, расположенный между ними ротор с равномерно размещенными на нем полюсами и обмотку возбуждения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и расширения области применения, ротор снабжен двумя группами полюсных наконечников, выполненными с различными коэффициентами полюсного перекрытия, установленными соответственно напротив внешнего и внутреннего магнитопроводов, и насьш(ающимися магнитньми шунтами, размещенными между соседними полюсными наконечниками одной группы, а обмотка возбуждения выполнена в виде (Л С катушек, установленных на полюсах.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к агрегатам переменного тока, обеспечивающим питания нагрузок с различньвли парамерами по току и напряжению. .

Известны однокорпусные электрические агрегаты с двумя якорями и с двумя индукторами, размещенными коак- сиально, что позволяет сократить общую длину машины С 1

Недостатком таких машин является увеличенный наружный диаметр.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является электрическая машина со статором, в котором размещены коаксиально два якоря, обмотки которых имеют раздельное регулирование через выпрямительные блоки на тиристорах и генераторы управляклдах импульсов, и с расположенным между якорными кольцами одним обарм ротором, выполненньм в виде консольно размещенного на валу остова с сердечниками полюсов возбуждения одноименнополюсного индуктора. Обмотка иидуктора размещена на замыкающем поток ротора участке ярма статора С 23.

Недостатками известного устройств являются сложность системы регулирования выходных напряжений якорных обмоток, связанная с применением дополнительных полупроводниковых преобразователей, и соответственно м&яьшая надежность системы в целом, неудовлетворительные массогабаритные показатели вследствие применения одноименнополюсного индуктора, который требует вьшолнения дополнительного участка ярма на статоре, замыкающего магнитный поток ротора, а также невозможность использования агрегата в ряде случаев из-за большой величины изменения выходного напряжения от нагрузки.

Целью изобретения является упрощение, улучшение массогабаритных

показателей агрегата и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в однокорпусном тяговом электроагрегате, содержащем статор в виде двух коаксиально расположенн магнитопроводов и размещенный между ними ротор, содержащий равномерно расположенные по окружности сердечники полюсов, ротор снабжен двумя группами полюсных наконечников с различными коэффициентами полюсного перекрытия, установленными соответственно напротив внешнего и внутреннего магнитопроводов, и насьш;ающимися магнитнь 1и шунтами размещенными между соседними полюсными наконечникз1 ш одной группы, а обмотка возбуждейия выполнена в виде катуше установленных на полюсах.

При этом насьвцающиеся магнитные шунты выполнены из термомагнитного материала, преимущественно кальмаллоя.

На фиг.t изображен предлагаемый электроагрегат, продольный разрез; на г.2 - индуктор, поперечный разрез; на фиг.3 - график внешней характеристики тягового генератора; на фиг.4 - графики изменения магнитных потоков при нагрузке; на фиг, 5 и 6 - насьщающиеск магнитные щунты, варианты исполнения.

Устройство (фиг.1) содержит статор с якорем тягового генератора 1 с обмоткой 2, якорем генератора электроснабжения 3 с обмоткой 4 и индуктор, который содержит полисы 5 с сердечниками 6, катушками 7 возбуждения и съемными ,наконечниками 8.

Полюсы 5 (фиг.2) Крепятся к остову, включающему кольца 9, соединенн ребрами 10. Кольца 9 выполнены из немагнитной стали с целью исключени замьасания магнитного потока между 5 и посредством диска 11 закреплены консольно на валу 12 3 ротора. На валу 12 закреплен также щеточно-контактный узел 13 с отзояа 14 к катушкам 7 обмотки возбуждения Наконечники 15 вьтолнены заодно с сердечниками 6. Сердечники 6 крепят ся к наконечникам 8 препежом 16. Полюсные наконечники 8 и 15 вьтолне ны с различными коэффициентами полюсных перекрытий oL и о(„ соответственно. Между наконечниками 8 установлены планки 17, служащие маг нитными шунтами. Полюсные наконечники могут быть выполнены задело с магнитными шунтами из цилиндрической заготовки с последующей выфрезеровкой участко в зоне шунтов (фиг.5). Магнитные шунты и поверхности полюсных наконечников могут выполняться зацело из цилиндрического кольца, устанавливаемого на поверхности ротора (фиг.6). Электроагрегат работает следутци образом. Основной магнитный поток полюсов 5 замыкается якорями тягового генератора 1 и генератора энергоснабжения 3. На холостЬм ходу в зоне малых токов возбуждения магнитный поток якоря генератора энергоснабже ния может замыкаться через магнитны шунт 17, минуя якорь тягового генератора 1, таким образом осуществляется возбуждение тягового генератор в режиме холостого хода. Сечение шунта 17 выбирается таким, что при номинальном режиме работы агрегата происходит насьпцение шунта. При работе тягового генератора по тяговой характеристике (фиг.З) напряжение на его зажимах изменяетс по гиперболическому закону UJ cons от до и„„н а ток соответственно от вая 18) 1,75-2,0, UMMH При этом напряжение генератору энергоснабжения должно оставаться практически постоянным (в пределах t 20%). Различные законы регулирования выходного напряжения тягового генератора и генератора энергоснабжения при одинаковой-н.с. возбуждения реа лизуются за счет следующих факторов Напряжению тягового генератора соответствует активная составляющая 9804 магнитного потока (кривая 19,фиг.4), равная вектору полного магнитного потока за вычетом части.потокосцепления, приходящейся на индуктивное сопротивление тягового генератора. Напряжение на зажимах обмотки якоря генератора энергоснабжения практически соответствует полному его магнитному потоку (кривая 20, фиг.4). Так как потокосцепление, приходящееся на индуктивное сопротивление обмоток якоря тягового генератора 1, возрастает с ростом тока, то изменение потока по кривой 19 происходит резче, чем по кривой 20. При нагрузке относительное изменение напряжения генератору меньше, чем изменение напряжения на выводах обмотки якоря тягового генератора. В результате при изменении магнитного потока в диапазоне тягового генератора Ц«. « t,75-2,0 напряжение гене4 минратора энергоснабжения будет изме 1,5-1,75, няться в диапазоне Установка магнитных насыщаю1цихся шунтов 17 позволяет уменьшить изменение потока и юпсодного напряжения генератора энергоснабжения до величины - 1,2-1,4 при этом же изменении напряжения тягового генератора, а выполнение магнитных насыщающихся шунтов из термомагнитного материала еще более стабилизирует выходное напряжение генератора энергоснабжения до величины ° 1,05-1,2 (кривая 21).. Выполнение полюсных башмаков с различными коэффициентами полюсного ерекрытия оС и оС.2 использование насьш(аю1цихся магнитных шунтов из термомагнитного материапа, например кальмаллоя, имеющего точку Кюри в иапазоне 100-150 С, позволяет в режиме высшего напряжения, когда температура поверхности полюсов достигнет указанных значений, уравнять магнитные потоки внешнего (тягового) и внутреннего (энергоснабжения) якорей. В этом случае .коэффициент регулирования напряжения генератора энергоснабжения 3 где ДФщ - поток шунта в режиме ни шего напряжения, номинальный рабочий поток, т.е. значительно меньше, чем коэфф циент регулирования напряжения тягового генератора Кр . Таким образом, при заданном зако не регулирования н.с. возбуждения напряжение тягового генератора изме няется в диапазоне 1,7-2,0 U ( напряжение генератора энергоснабжения всего на 5-20%, что соответствует требованиям к допустимым колебаниям источника энергоснабжения (±20%). Поскольку от величины амплитуды индукции (В,„) в прямой зависимости находится индуктируемое напряжение

15

77

5

Фиг. 2 в обмотке якоря, а следовательно, мощность машины, то при равных размерах активной части якоря и при равных электромагнитных нагрузках с якоря альтернативной машины может быть снята более чем в 2 раза большая мощность, нежели с такого же по размерам якоря пульсационной (одноименнополюсной) машины. Следовательно, выполнение общего разноименнополюсного индуктора с двумя системами полюсных наконечников способствует уменьшению массогабаритных показателей, а выполнение полюсов с различными коэффициентами полюсных перекрытий оС и ci позволяет реализовать раздельное регулирование напряжений внешнего. (первого - тягового) и внутреннего (второго - энергоснабжения) якорей с различными коэффициентами регулирования Кр и Кр Для усиления указанных свойств используется дополнительно система насыщанячихся термомагнитных шунтов.