Ударный униполярный генератор Советский патент 1984 года по МПК H02K31/00 

Изобретение относится к униполярным машинам и может быть использовано в униполярных машинах постоянного тока.

Известны ударные униполярные генераторы (УУГ) без ферромагнитопровода, используемые для получения одиночных импульсов тока в режиме внезапного замыкания якорной цепи на нагрузку. Одним из вариантов разряда УУГ является предварительное самовозбуждение генератора и последукиций перевод тока,из обмотки самовозбуждения в нагрузку при помощи коммутирующей аппаратуры. В этом случае обмотка возбуждения используется в качестве индуктивного накопителя энергии, совмещенного с зарядным устройством, что улучшает технико-экономические показатели энергосистемы в целом .1.

Известна конструкция цилиндрического УУГ, совмещенного с индуктивным накопителем, выполненным в виде двух одинаковых, встречно включенных, удаленных друг от друга на определенное расстояние и соосно расположенных на фундаменте цилиндрических многовитковых катушек соединенных электрически последовательно. Для уменьшения потерь энергии при ее выводе из индуктивного накопителя якорный цилиндр выполнен из непроводящего материала, а ток протекает по закрепленным на якоре проводникам, контактирующим с неподвижным электродом токосъема через скользящий контакт. Бочка якоря насажена на вал, концы кото1 ого проходят через центральные Ьтверстия катушек обмотки возбуждения 12

Однако известные конструкции УУГ характеризуются тем, что операции сборки-разборки машины затруднены, поскольку, например, для ревизии токосъемов, элементов якоря, обмотки необходимо отодвигать катушки обмотки возбуждения и разбирать подшипниковые узлы, 4to усложняет обсяуткявАкяе крупной машины, на фундамент через катушки передаются силы электродинамического взаимодействия катушек, что требует дополнительных силовых конструктивных элементов, усложняющих конструк1щю машины, а также удельная энергия машины (отношение запасенной кинетической энергии машины к ее

массе, Дж/кг) снижается, так как существенная часть массы машины относится к невращающимся элементам (катушки, соединительные проводники, элементы крепления катушек), что увеличивает ее общую массу.

Цель изобретения - снижение массы, упрощение конструкции и обслуживания генератора.

Указанная цель достигается

тем, что в униполярном ударном генераторе , содержащем цилиндрический якорь из непроводящего материала, якорный проводник, токосъемные кольца, расположенные в торцовых зонах якоря, обмотку возбуждения индуктивный накопитель энергии, выполненную в виде двух одинаковых встречно включенных, удалённых друг от друга и соосно расположенных катушек с двумя парами выводов, одна из которых соединена с токосъемными кольцами якоря, последний вьтолнен , катушки обмотки возбуждения размещены на якоре в его полости между токосъемными кольцами, а вторая пара выводов катушек соединена с проводником якоря.

На чертеже схематически представлен предлагаемый генератор.

Генератор содержит обмотку возбуждения в виде двух катушек 1, закрепленных на якоре 2, вьтолней-ном из стеклопластика. На торцах якоря расположены токосъемные кольца 3, контактирукедие со щетками 4. Катушки соединены проводником 5 между собой, а проводниками 6 - с

токосъемными кольцами. Проводники 5 и 6 выполнены в виде одиночных шин Бочка якоря закреплена на валу 7, зафиксированном в опорах 8. Токосъемы соединены с нагрузкой 9,

зашунтированной коммутатором 10 для вывода энергии магни -ного поля обмотки в нагрузку. Замыкатель 11 подсоединяет нагрузку к якорю.

Якорь 2 разгоняется приводом до необходимой скорости. При этом коммутатор 10 замкнут, а замыкатель 11 разомкнут. Затем замыкатель 11 замыкается, и осуществляется режим самовозбуждения генератора в режиме динамического торможения якоря при зашунтированной накоротко нагрузке 9. При вращении якоря в проводнике 5 и проводниках 6 наводится ЭДС, а в цепи нагрузки появляется

ток, поскольку указанные проводни- . ки перемещаются в неподвижном магнитном поле обмотки возбуждения. Суммарная ЭДС генератора равна раз.ности между ЭДС проводников 5 и 6, так как эти ЭДС разного знака. При . максимальном токе возбуждения коммутатор 10 размыкается и ток переводится в нагрузку 9, после чего затухает до нуля. Затем цикл повторяется.

Преимуществами предлагаемого технического решения является то что масса размещенных на якоре катушек полезно используется для накопления необходимой кинетической знергии. Таким образом, по сравнению с известными УУГ аналогичного типа с неподвижными катушками, общая масса машины снижается как ьганимум на массу катушек ипи даже более (если якорь выполнен из стеклопластика), что в крупных машинах дает существенньй эффект. Кроме того, упрощается

конструктивное оформление машины, поскольку она преобразована к одному узлу - вращающемуся в опорах цилиндрическому ротору. Устранены силовые элементы крепления катушек на фундаменте и электродинамические силы взаимодействия катушек на не- го не передаются. Помимо этого, свободный доступ к основным элементам конструкции (токосъемам и опорам) существенно упрощает обслуживание машины: осмотр и ревизию ответственных элементов конструкции, монтажные и наладочные работы. Указанные преимущества позволяют улучшить технико-экономические пока атели машины (удельные показатели, эксплуатационные затраты) и повышают эффективность применения рассматриваемого УУГ.

Изобретение представляет наибольший интерес для случаев ограничения массы и габаритов системы питания .

УДАРНЫЙ УНИПОЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР , содержаирнй цилиндрический якорь из непроводящего материала,якорнь1й проводник, токосъемные кольца, расположенные в торцовых зонах -о-о6 f г 5 I / / хххж$г хххххх: якоря, обмотку возбуждения - индуктивный ,накопитель энергии, вьшолнецнзто в виде двух одинаковых встреч-, но включенных, -удаленных друг от друга и соосно расположенных катушек с двумя парами выводов, одна из которых соединена с токосъемными кольцами якоря, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и упрощения констрз кции и обслуживания генератора, якорь выполнен полым, катушки обмотки возбуящения размещенына якоре в его полости между токосъемнь1ми кольцами, а вторая пара вьшодов катущек соединена с проводником якоря. (Л О