Электромашинный импульсный генератор Советский патент 1979 года по МПК H02K25/00 

I

Изобретение относится к области электрических машин, а именно к импульсным генераторам, применяемым для создания сильных магнитных полей и в других импульсных системах.

Известны электромашинные импульсные генераторы, содержащие однофазную обмотку на статоре, обмотку возбуждения по продольной оси, запитанную постоянным током, и демпферные обмотки по двум взаимноперпендикулярным осям 1.

Недостатком такой конструкции генератора является малая зона самовозбуждения, которая ограничена сопротивлением нагрузки, близким к внутреннему сопротивлению генератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являются электромащинные импульсные генераторы, содержащие однофазную обмотку на статоре, подключенную через управляемый вентиль к нагрузке, и две обмотки ротора, расположенные по взаимноперпендикулярным осям, в цепь которых подключены вентили

Недостатком этой конструкции генератора является пониженна я накопленная энергия и значительные масса и габариты.

Цель данного изобретения - увеличение удельной энергии импульсов и снижение массы и габаритов/

Указанная цель достигается тем, что генератор снабжен конденсатором, подключенным параллельно одной из обмоток ротора, которая, в свою очередь, включена параллельно другой обмотке ротора.

На фиг. 1 представлена электрическая схема импульсного генератора; на фиг. 2 - диаграмма изменений токов и напряжений на обмотках.

Генератор содержит однофазную обмотку 1 статора, которая через управляемый вентиль 2 подключена к нагрузке 3. На роторе генератора размещена по продольной оси (d) обмотка 4, а по поперечной оси (у) обмотка 5. Параллельно обмотке 4 подключены: вентиль 6, конденсатор 7 и через вентиль 8 - обмотка 5.

Работа генератора осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии ротор генератора вращается с номинальной скоростью « , управляемый вентиль 2 закрыт, в статорной обмотке 1 наводится синусоидальная ЭДС, определяемая остаточным магнитным потоком ротора по продольной оси d, напряжение на конденсаторе 7 отсутствует. В момент времени t to, когда ЭДС статорной обмотки 1 проходит через нуль Вполо жктельнбм направлении, на управляющий электрод вентиля 2 подается сигнал, вентиль открывается и подключает генератор к нагрузке 3. По статорной обмотке 1 и нагрузке 3 протекает однополярный импульс тока ц ij (где ij. - ток нагрузки 3), создающий в генераторе пульсирующеемагнитное поле реакции якоря, которое при вращении ротора индуцирует в обмотках 4 и 5 переменные ЭДС, сдвинутые на 90 эл. В течение первой четверти периода вращения ротора (to - t() поле реакции якоря имеет намагничивающий характер, поэтому ЭДС обмотки 4 направлена на создание тока, демпфируЮщёго; увёЖченйе магиитного потока по оси d. В течение этого време:ни вентиль 6 оказывается включенным встречно относительно полярности ЭДС. обмотки 4, поэтому ток обмотки 4 ij замыкается через конденсатор 7, заряжая его до некоторого напряжения UK (t t). Одновременно ЭДС обмотки 5 стремится создать демпфирующий ток по поперечной оси, однако, вентиль 8 включен встречно направлению этой ЭДС, ток в обмотке 5 отсутствует, и поток реакции якоря свободно проникает в ротор по оси 9- увеличивая потокосцепление обмотки 5. При дальнейщем повороте ротора ЭДС обмотки 4 изменяет знак согласно полярности вен.тиля 6 и ток ij замыкается через вентиль 6(is - ток вентиля 6). Конденсатор 7начинает разряжаться на обмотку 4. В момент времени t tj напряжение на вентиле 8 Переходит через нуль в положительном направлении после смены знака ЭДС обмотки 5 и компенсации ею напряжения конденсатора 7, имеющего противоположную полярность. Вентиль 8 открывается и подключа-ет ЭДС обмотки 5 к конденсатору 7. Так как к моменту времени tj напряжение Hfконденсаторе невелико, открытие вентиля 8 происходит почти в момент перехода ЭДС обмотки 5 через нуль, что сортветству et максимальному потокосцеплению обмотки с потоком реакции якоря. Прд включении вентиля 8 поток реакции якоря захватывается контуром обмотки 5 и сохраняется благодаря наличию тока обмотки 5 ц i, (где к- через конденсатор), создавая дополнительный поток возбуждения генератора по поперечной оси sf. что ведет к увеличению тока статорной цепи. В течение импульса тока 1ц конденсатор 7 заряжается до максимального напряжения UK.(t t) и с момента времени t t3 разряжается через обмотку 4, что приводит к возрастаВИЮтока is, потока возбуждения по оси d ротора, и соответственно ЭДС статорной обмотки 1. К моменту времени t t, когда ЭДС обмотки 1 вновь переходит через нуль в положительном направлении, магнитный поток возбуждЕния по оси d значительно превосходит первоначальный остаточный поток, и при повторном Включении генератора на нагрузку 3 импульс тока ij имеет больщую амплитуду. В отличие от первого периода самовозбуждения генератора (to - t) второй период начинается в момент времени t t.4- при наличии напряжения на конденсаторе 7, который своим разрядным током in увеличивает поток возбуждения по оси d ротора. Возрастание тока статорной цепи генератора ijj i ведет к увеличению потока реакции якоря, захватываемого обмоткой 5 при открытии вентиля 8 (момент открытия t t зависит от соотнощения ЭДС обмотки 5 и напряжения на конденсаторе UK.), и скорости его изменения, что приводит к возрастанию ЭДС обмотки 5. В течение времени tg-tg конденсатор 7 заряжается до напряжения Ujj (t tg) Un (t tj), что обусловливает дальнейщий процесс самовозбуждения. При возрастании в процессе самовозбуждения токов и магнитных потоков генератора насыщения магнитопровода ограничивает величину захватываемого обмоткой 5 магнитного потока реакции якоря по поперечной оси ротора % а, следовательно, и ЭДС обмотки 5, напряжения заряда конденсатора 7, разрядного тока ix ij и потока возбуждения по продольной оси ротора d. К моменту времени t t7 переходный процесс самовозбуждения заканчивается, и генератор работает в псевдоустановивщемся режиме периодических однополярных импульсов. При отключении статорной обмотки 1 генератора конденсатор 7 остается заряженным до некоторого напряжения. Если после отключения статора повторного включения не производить, то конденсатор 7 разрядится через обмотку 4. Ток разряда протекающий через обмотку 4 в положительном направлении, создает намагничивающую силу и поток в направлении продольной оси ротора d. Таким образом, направление оси остаточной намагниченности ротора не изменится по сравнению с-первоначальным. Данное изобретение позволяет использовать избыточную накопленную механическую энергию ротора для возбуждения и пЬвысить накопленную электрическую энергию, т. е. энергию импульса и при этом отказаться от специальной обмотки возбуждения и источника постоянного тока, что ведет также к уменьщению массы и габаритов генератора. Формула изобретения Электромашинный импульсный генератор, содержащий однофазную обмотку на статоре, подключенную через управляемый вентиль к нагрузке, и две обмотки ротора, расположенные по взаимно перпендикулярным осям, в цепь которых включены вентили, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов, повышения удельной энергии импульсов, генератор снабжен конденсатором, подключенным параллельно одной из обмоток ротора, которая соединена параллельно с другой обмоткой ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 508909, кл. Н 02 К 25/00, 197.5.

2.РЖ «Электрические машины и аппараты, 1972, № 2, реф. № 2И133, с. 18.