БЕСКОНТАКТНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1971 года по МПК H02K19/22 

Известны бесконтактные синхронные генераторы с двумя отдельными якорными обмотками на пакетах статора и двумя индукторами, возбуждаемыми от отдельных кольцевых регулировочных обмоток, расположенных на боковых сторонах общего кольцевого ярма, отделенного кольцевым зазором от втулки ротора.

Целью изобретения является повышение экономичности регулирования напряжения независимых якорных обмоток.

Для этого внутренняя часть ярма выполнена с вилкообразным сечением и образует кольцевую обойму, в которой размещена дополнительная кольцевая обмотка, подключенная к источнику заданного напряжения, а боковые обмотки возбуждения включены согласно но направлению потоков в рабочих зазорах иакетов.

На фиг. 1 схематически изображен предложенный генератор; на фиг. 2 - генератор, являющийся комбинацией двух сексннов.

Генератор является двухпакетным с обмотками якорей / и 2, имеющими различные номинальные данные. Против торцовых статоров на осевой втулке 3 размещены две полюсные системы 4 и 5, состоящие из внешних и внутренних звездочек нолюсов, применяемых в бесконтактных торцовых синхронных генераторах. Между роторами размещено ярмо 6,

выполненное в виде трехэлементного магнитомягкого шунта, на котором размещены три обмотки 7, 8 и 9 возбуждения. Магнитный шунт с обмотками возбуждения крепится к наружному ярму 10.

Каждый из якорей J и 2 может иметь различные напряжения, числа фаз и частоты. Полюсные системы ротора могут иметь различные числа полюсов.

На фиг. 1 показано также распределение магнитных нотоков возбзждення. Первая обмотка 7 возбуждения левого пакета создает основной магнитный поток Ф, проходящий через осевую втулку 3, полюс 4, зазор б, статор якоря /, полюс 2, добавочный зазор Ац, наружное ярмо 10, сердечник и левую развилку магнитного ярма 6 и добавочный зазор Ла. Вторая обмотка 8 возбуждения правого пакета создает основной магнитный поток 02, проходящий аналогично потоку Ф., за исключением ответвления в правую разви.тку магнитного шунта. Третья обмотка 9 возбуждения, находящаяся между развилками магнитного шунта, создает основной магнитный ноток Фз, который проходит последовательно по соответствующим полюсным системам, якорям, яр.му и осевой втулке и является общим потоком обоих якорей.

поток рассеяния Фо/., , проходящий по осевой втулке и обоим развилкам ярма 6 через добавочные зазоры АВ и не попадающий в сердечник магнитного шунта.

В сердечнике магнитного щунта основные потоки возбуждения 0i и 02, создаваемые первой и второй обмотками возбуждения соответственно, направлены встречно. Благодаря этому при изменении режима нагрузки, например якоря 1, реакция якоря уменьшает поток возбуждения Ф, за счет чего изменяется величина разности потоков в сердечнике магнитного шунта, а поток Ф второго якоря остается практически неизменным. При вступлении в работу регулятора напряжения путем соответствующего увеличения намагничивающей силы (н.с.) первой обмотки возбуждения будут восстановлены потоком Ф и разность потоков в сердечнике магнитного щунта Фг при практически неизменных величинах н.с. второй обмотки возбуждения и нотока Ф.

Аналогичный процесс имеет место при изменении режима нагрузки в якоре 2 генератора. При одновременном изменении режимов нагрузки в обоих якорях регуляторы напряжения восстановят необходимые величины напряжений Ll и (Уг за счет изменения н.с. i и 2..иПОТОКОВ Ф1 и Ф2 регулировочных обмоток. В результате этого будет изменяться величинаразности потоков в сердечнике магнитного щунта.

Так как при отсутствии н.с. в третьей обмотке возбуждения составляющая потока Ф-2 от н.с. первой обмотки возбуждепия значительно меньще, чем составляющая потока Фа от своей н.с. (2) второй обмотки возбуждения, то влияние н.с. первой обмотки возбуждения на суммарный ноток другого якоря будет значительно меньше, чем на одну его составляющую. Однако даже незначительное изменение составляющей Ф2 потока возбуждения якоря (от н.с. реакции первого) восстанавливается регулятором напряжения путем измепения н.с. % второй обмотки возбуждения. При этом имеет место обратное влияние второй обмотки возбуждения на поток возбуждения 01 первого якоря. Изменение составляющей потока первого якоря от изменения н.с. второй обмотки возбуждения при работе регулятора напряжения не превыщает 0,04- 0,5%. Наличие составляющей потоков от н.с. з еще больше ослабляет рассматриваемую взаимосвязь потоков.

Третья обмотка возбуждения создает две одинаковые составляющие 0з рабочих потоков в расточках якорей, обусловленные половинной величиной н.с. з. В зависимости от условий изменения нагрузок в якорях третья обмотка возбуждения может выполнять различные функции. Она существенно упрощает схемы регулирования выходных напряжений и уменьщает вес и стоимость регулировочной аппаратуры. Величина н.с. з может быть выбрана такой, что будет обеспечивать необходимые потоки (или напряжения) холостого

хода или даже компенсировать некоторую часть реакции якорей (если их нагрузки не снижаются до нулевых значений). В этом случае для регулирования выходных напряжеНИИ потребуются незначительные величины н.с. i и 2 и мощностей первой и второй обмоток возбуждения, что нозволит вместо регуляторов напряжения применить малогабаритные и экономичные корректоры напряжения. Создаваемый третьей обмоткой возбуждения поток рассеяния Фа/ в развилках .магнитного шунта направлен встречно потокам 01 и 02. Величина его за счет варьирования размеров щунта, осевой расточки и зазора Дв может быть выбрана в необходи.мом соотношении относительно потоков Ф и 02, при котором обеспечиваются равномерные и оптимальные сечения сердечника и ярма. Так как в сердечнике и яр.ме соответствующие

потоки направлены встречно (0i-Ф2), ( Фо/з ) и (Ф2-Фс/л ), то ярмо имеет минимальный вес и может быть использовано одновременно как конструктивный элемент для крепления обмоток возбуждения к корпусу

генератора и устройства каналов их охлаждения.

Если для компенсации изменения составляющей потока 03 изменить н.с. з, то ее

реакция на составляющие потоков в якорях уменьшится и составит сотые доли процента. Если третью обмотку возбуждения запитать постоянным током и не использовать для работы с регулятором или в схеме компаундирования, то она будет создавать постоянные составляющие в двух других потоках возбуждения, не зависящие от И31менения нагрузок якорей. Из приведенных соотношений нотоков и

фактических величин рабочих и добавочных воздушных зазоров следует, что в генераторе обеспечивается автономное и экономичное регулирование потоков и выходных напряжений, благодаря практическому отсутствию взаимного влияния н.с. реакции якорей на н.с. обмоток возбуждения.

Генератор с тремя обмотками возбуждения, образующими три попарно встречно направленных магнитных потока, .может быть при.мепен для автоно.много и экономичного регулирования нанряжений различных комбинаций бесконтактных синхронных машин (двух машин с вышезамкнутым магнитным потоком, двух сексинов, двух полусексинов и др.).

В генераторе на сексинах 11 и 12 (фиг. 3) ярмо выполнено с наружной кольцевой частью 13, в середине которой к ее внутренней поверхности прикреплен комплект с тремя

обмотками возбуждения. Наружная цилиндрическая поверхность яр.ма раз.мещена коаксиально по отношению к ротору сексина с добавочным зазором Л по аналогии с размещением обмоток возбуждения сексина. Ярмо

ного материала, в котором размещены сексины.

Следовательно, ярмо 6 с трехэлементным магнитным шунтом и тремя обмотками возбуждения является универсальным и обеспечивает автономное и экономичное регулирование напряжений двух якорей, входягцих в различные комбинации из двух известных типов бесконтактных синхронных генераторов.

Предмет изобретения

Бесконтактный синхронный генератор с двумя отдельными якорными обмотками на пакетах статора и двумя индукторами, возбуждаемы.ми от отдельных кольцевых обмоток, расположенных на боковых сторонах общего среднего ярма, отделенного кольцевым зазором от втулки ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности регулирования напряжений независимых якорных обмоток, внутренняя часть среднего ярма выполнена с вилкообразным сечением и образует кольцевую обойму, в которой размеш,ена дополнительная кольцевая обмотка, подключенная к источнику заданного напряжения, а боковые обмотки возбуждения включены согласно по направлению потоков в рабочих

зазорах пакетов.

A

J2

2/

/

j