Электромашинный импульсный генератор Советский патент 1982 года по МПК H02K25/00 

1

Изобретение относится к электрическим машинам пульсирующего однонаправленного тока и может быть использовано для создания сж1ьныгс магнитных полей, запитки ламп и других импульсных систем.

Известен элeктpo,aшинный импульсный генератор, в котором обмотка возбуждения размещена на статоре соосно с якорной обмоткой, а роторная обмотка снабжена коммутатором, замыкающим ее накоротко в момент максимального потокосцепления всех трех обмоток.

Намагничивающая сила обмотки возбуждения передается роторной обмотке, а в статорной обмотке, подключенной к нагрузке, наводится импульс электродвижущей силы. Часть механической энергии ротора преобразуется в электрическую энергию 1,

Недостатком такого генераторг является низкая эффективность преобразования энергии для случая, когда

постоянная времени разрядного контура, образованного сопротивлением ,нагрузки и якорной обмоткой, соизмеримо или больше времени поворота ротора на 180 эл. град. 5 времени поворота ротора на 180 эл, град. В этом случае часть преобразованной энергии возвратится в ротор в виде механической энергии.

Наиболее близким к предлагаемому

10 является электромашинный импульсный генератор, содержащий статор с расположенными на нем магнитосвязанными обмотками возбуждения, соединенный с источником постоянного напряжеtsния, якорной, соединенной с нагрузкой, и экранирующей, замыкаемой с помощью коммутатора накоротко, и ротор, на котором расположена обмотка, замыкаемая с помощью коммутатора на20коротко.

После поворота на lOO эл.град. от момента замыкания его обмотки накоротко экранирующая обмотка за3мыкается накоротко и удерживает в сжатом состоянии деформированное ро торной обмоткой магнитное поле. Эффективность преобразования энерги по сравнению с вышеописанным генератором повышается, так как ротор ускоряется лишь частью магнитного п ля, величина которого зависит от коэффициента связи обмоток f2j. Недостатком известного генератора является низкая эффективность преобразования энергии вследствие того, что часть магнитного потока не захватывается экранирующей обмот кой, расположенной на полюсах статора. Увеличению коэффициента связи обмоток препятствует ограниченность пространства под полюсами машины. Цель изобретения - повышение эффективности преобразования энергии, rioctaBBeHHap цель достигается тем, что в электромашинном импульсном генераторе, содержащем статор с расположенными на нем однофазными магнитосвдзанными якорной и экранирующей обмотками, причем якорная обмотка, расположена на полюсах ста торного магнитопровода, и ротор с обмоткой, замыкаемой накоротко коммутатором, экранирующая обмотка размещена в межполюсном прост.ванств,е статора, ее. витки уложены в радиальных плоскостях генератора, а статор машины снабжен экранами из электропроводного материала, например меди, размещенными на внутренних цилиндрических поверхностях ма1- нитопровода и на торцах полюсов. На фиг.1 изображен генератор, поперечный разрез, на фиг.2 - разре А-А на фиг.1,на фиг.З принципиальная электрическая схема генератора, на фиг. - временная диаграмма токов в обмотках и нагрузке. Ярмо 1 и полюсы 2 статора выполнены из листовой электротехнической стали. На полюсах 2 размещена якорная обмотка (ЯО) 3 генератора. Сердечник ротора , набранный из ли товой электротехнической стали, закреплен на валу 5. Однофазная роторная обмотка (РО) 6 снабжена сред ством коммутации ее накоротко (не показано). Экранирующая обмотка (ЭО 7 размещена в межполюсном простран.стве и ориентирована таким образом, что ее витки лежат в радиальных пло костях генератора. Закреплена обмот ка на статоре. Зкран 8 на торцах по 3 4 люсов и экран 9 на внутренних поверхностях магнитопровода статора (ярме 1) выполнены из электропроводного материала, например меди. Генератор работает следующим .образом. В исходном положении все ключи разомкнуты. Ротор раскручивают до номинальных оборотов и замыкают ключ К. Дроссель 1дслужит для предохранения источника питания U от перенапряжений. После окончания переходного процесса ток в генераторе будет протекать только по якорной обмотке 3, так как величина напряжения на источнике питания значительно меньше пробойного напряже.ния для нагрузки Яц, в качестве которой используют, например, импульсную лампу. В тот момент, когда потокосцепление якорной и роторной обмоток максимально замыкают ключ К„. При смещении ротора от этого положения , благодаря закону сохранения .. магнитного потока в якорной и роторной обмотках, наводятся токи, пытающиеся сохранить первоначальное потокосцепление неизменным. При повороте ротора на 180 эл.град., что для биполярной машины эквивалентно повороту ротора на 180, в эти обмотках возникнут максимальные по г величине токи (фиг.4). Создаваемые этими токами магнитные поля в генераторе в этот момент будут направлены встречно (фиг.1}. Весь магнитный поток статора, созданный первоначальным током, вытеснится в воздушный зазор, длина которого в десятки раз больше первоначального воздушного зазора между статором и ротором под г полюсами. Поддержание того же по величине магнитного потока, замыкаемого по магнитному сопротивлению в десятки раз большему, чем в первоначальный момент, требует пропорционального увеличения тока в якорирй обмотке. На фиг.1 показав момент соответствующий повороту ротора на 180° после замыкания ключа К2 Магнитный поток, вытесняемый из пространства, занимаемого сердечником ротора k токами роторной обмотки, будет замыкаться по пути с минимальным магнитным сопротивлением, (сплошные линии на фиг.1). Пунктирными линиями показаны возможные пути ЗсЭмыкания магнитного потока в 5 отсутствии экранов 8 и 9. Таким образом, благодаря вышеуказанному размещению экранирующей обмотки 7 практически весь магнитный поток статора генератора сцепится с витками этой обмотки. Экраны 8 и 9 как бы направят магнитный поток через обмотку 7. Через угол поворота ротора, соответствующий 180 эл.град,, после замыкания его обмотки накоротко замыкают накоротко обмотку 7 с помо14ью коммутатора (ключ К). Дальнейший поворот ротора приведет к передаче намагничивающей силы роторной обмотки 6 экранирующей обмотке 7Процесс преобразования механической энергии в электромагнитную энергию, запасаемую в якорной и роторной обмотках, происходит за первую половину оборота ротора, начиная с момента замыкания ключа Кл,. За вторую полови оборота ротора электромагнитная энергия не может вернуться назад и превратиться в механическую энергию так как роторная обмотка 6 экранируется обмоткой 7. Такое размещение экранирующей об MotKM 7 и экранов 8 и 9 способствуют более полному сцеплению вытесненного noTOiKa с экранирующей сзбмоткой что в конечном итоге повышает эффективность преобразования энергии. Конденсатор служит для замыкания тока, наводимого в обмотке 6, до момента, когда напряжение на нем не достигнет пробойного для нагрузки R. После этого вся энергия, запа36сенная в сжатом магнитном поле и конденсаторе, выделится в нагрузке. Использование предлагаемого генератора обеспечивает увеличение коэффициента связи обмоток, несмотря на то, что экранирующая обмотка размещена дальше от якорной обмотки, чем в известном устройстве. Следствием этого является повышение эффективности преобразования энергии. Формула изобретения Электромаимнный импульсный генератор, содержащий статор с расположенными на нем однофазными магнитосвязанными якорной и экранирующей обмотками, причем якорйая обмотка расположена на полюсах статорного магнитопровода, и ротор с обмоткой, замыкаемой накоротко коммутатором, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности преобразования энергии, экранирующая обмотка размещена в межполюсном пространстве статора, ее витки уложены в радиальных плоскостях генератора, а статор снабжен экранами из электропроводного материала, например меди, размещенными на внутренних цилиндрических поверхностях магнитопровода и на торцах полюсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР К- 352382, кл. Н 03 К З/В, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке ff 28 7555/07, 05.06.80.

nil

1 и ill

|ТПт

lliil

lltll

ItllM

6

4

-ff

illhl.,

IlilllHiii

rIlllliniltln......