Электромашинный источник импульсов Советский патент 1993 года по МПК H02K25/00 

Изобретение относится к электромашинным источникам импульсного питания, генерирующим одиночные и повторяющиеся импульсы, применяемые, например, для создания сильных магнитных полей, нагрева газов импульсными токами и для обеспечения работы других потребителей, требующих импульсного питания.

Цель изобретения - увеличение установившегося тока в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в электромашинном источнике импульсов, содержащем две электрические машины, расположенные на одном валу, одн а из которых является синхронным генератором, содержащим статор с обмоткой, ротор с об- м откой возбуждения постоянного тока и демпферной обмотк.ой, статор соединен с

нагрузкой через коммутирующие аппараты, вторая машина выполнена асинхронной с трехфазной обмоткой статора, имеющей число пар полюсов р2 и соединенной параллельно с трехфазной обмоткой статора синхронного генератора, имеющей число пар полюсов pi меньшее Р2В предлагаемой схеме электромашинного источника импульсов синхронный и асинхронный генераторы, имеющие общий жесткий вал, работают параллельно на нагрузку. Для возбуждения асинхронного генератора используется синхронный генератор. Причем соотношение числа пар полюсов синхронного генератора pi и числа пар полюсов асинхронного генератора Р2 Р1обеспечивает не только устойчивое самовозбуждение асинхронного генератора,

СП

о а

но и работу его в установившемся режиме в области скольжений S, при которых значения тока в нагрузке значительно превыша- tof номинальный ток асинхронного генератора.

По мнению авторов, в области электромашинных источников импульсов нет эквивалентного технического решения, которое содержало бы совокупность указанных отличительных признаков, а именно: выполнение второй машины в виде асинхронной с трехфазной обмоткой статора, имеющей число пар полюсов р2 и соединенной гТарал- лельно с трехфазной обмоткой статора синхронного генератора, имеющей число пар полюсов pi меньшее ра. Совокупность новых признаков существенно изменяет свойства электромашинного источника импульсов и позволяет достичь поставленную цель - увеличение установившегося тока нагрузки.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема электронного источника импульсов На одном из пакетов выполнен синхронный генератор, содержащий статор 1 и ротор 2, на котором размещены обмотки возбуждения 3 и демпферная 4. Его статорная обмотка 5 соединена в звезду. На другом пакете выполнен асинхронный генератор, содержащий статор 6 и ротор 7 с короткозамкну- трй обмоткой 8. Статорная обмотка 9 асинхронного генератора соединена в звезду. Роторы синхронного и асинхронного генераторов соединены валом 10. Статорные обмотки 5 и 9 генераторов соединены параллельно и подключаются коммутирующими устройствами 11 к нагрузке 12.

На фиг. 2 показана круговая диаграмма токов асинхронного генератора, где 0 - ток холостого хода; IH - номинальный ток генератора, lar ток асинхронного генератора при работе в области скольжений, близких к точке максимального момента Am; U - напряжение асинхронного генератора; j -- - диаметр окружности токов. XH.

В исходном состоянии роторы 2 и 7 генераторов вращаются от приводного двигателя с частотой вращения п, коммутирующие аппараты 11 разомкнуты, обмотка возбуждения 3 синхронного генератора за- питана постоянным током. Магнитный поток, создаваемый .обмоткой возбуждения, вращается в пространстве с частотой вращения ротора п и наводит в трехфазной обмотке 5 якоря синхронного генератора трехфазную симметричную систему э.д.с, частоты pi, где pi - число пар полюсов

и

синхронного генератора. Так как якорные обмотки синхронного и асинхронного генераторов соединены параллельно, то под действием э.д.с. синхронного генератора в обмотке якоря 9 асинхронного генератора возникают токи, создающие в воздушном зазоре вращающееся магнитное поле. Частота вращения магнитного поля асинхрон... Р1

ного генератора гц

где Р2 Р2 рг

число пар полюсов якорной обмотки 9 асинхронного генератора. Для обеспечения режима асинхронного генератора необходимо, чтобы скорость вращения его ротора п была больше скорости вращения

поля статора т. Это условие выполняется, если число полюсов асинхронного генератора больше числа полюсов синхронного генератора pi/pa 1. Скольжение ротора асинхронного генератора относительно поля статора равно:

25

Q

П1 - П

ш

П-Р-1--П Р2

„ Р1

Р1 JP2

- 1

Р2

Р1 Р2

0.

0

5

0

5

0

При получении импульса тока в нагрузке 12 замыкаются коммутирующиеся аппараты. Длительность импульса тока в нагрузке определяется временем включенного состояния аппаратов 11 и может достигать по длительности десятков периодов э.д.с. В начальной части импульса на величину тока основное влияние оказывают сверхпереходные и переходные составляющие токов, которые быстро затухают. В конечной части импульса в нагрузке величина тока, в основном, определяется установившимися процессами в синхронном и асинхронном генераторах и равна сум.ме установившихся токов синхронного и асинхронного генераторов. Установившийся ток синхронного генератора мал и по величине не может быть больше номинального тока вследствие сильного влияния размагничивающего действия реакции якоря.

Установившийся ток асинхронного генератора определяется величиной скольжения. Выбором соотношений пар полюсов синхронного и асинхронного генераторов Р1/Р2 1 можно обеспечить работу асинхронного генератора при таком скольжении 5 S, при котором значение тока асинхронного генератора 1аг значительно больше его номинального тока 1Н (фиг. 2.). Так как роторы генераторов расположены на одном валу, то величина скольжения в процессе работы не меняется, что обеспечивает при заданной

частоте вращения п неизменность тока

fS

асинхронного генератора. Токи асинхронного и синхронного генераторов суммируясь, определяют ток в нагрузке 12.

Предлагаемый электромашинный источник импульсов имеет большее значение установившегося тока в нагрузке по сравнению с известными, в том числе с прототипом. Это достигается за счет выполнения второй машины в виде асинхронного генератора, работающего при скольжении, обеспечивающем питание нагрузки током, превышающим значительно номинальный ток генератора. Применение предлагаемого электромашинного источника импульсов особенно эффективно в передвижных автономных системах с приводом его от вала отбора мощности.

Формула изобретения

Электромашинный источник импульсов, содержащий две электрические машины, расположенные на одном валу, одна из которых является синхронным генератором, содержащим статор с обмоткой, ротор с обмоткой возбуждения постоянного тока и демпферной обмоткой, статор соединен с

нагрузкой через коммутирующие аппараты, отличающийся тем, что, с целью увеличения установившегося тока нагрузки, другая машина выполнена асинхронной с трехфазной обмоткой статора, имеющей

число пар полюсов р2 соединенной параллельно с трехфазной обмоткой стат ора синхронного генератора, имеющей число пар полюсов pi, меньшее Р2.

Использование: электроника, электромашинный источник импульсного питания, 2 Сущность изобретения; электромашинный источник импульсов содержит две электрические машины на одном валу: синхронный генератор и асинхронную машину. Синхронный генератор состоит из статора с обмоткой и ротора синхронного генератора расположена обмотка возбуждения постоянного тока и демпферная обмотка. Асинхронная машина имеет статор с 3-х фазной обмоткой. Обмотка статора асинхронной машины имеет число пар полюсов PZ. Обмотка статора синхронного генератора имеет число пар полюсов Pi, меньшее Ра. Обмотки статоров двух машин соединены параллельно друг другу и через коммутирующие аппараты к нагрузке. 2 ил.

///////////////

JL..