Электромашинный накопитель энергии Советский патент 1982 года по МПК H02K19/36 

1

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электромашинным накопителям и источникам импульсной энергии, и быть использовано в системах импульсного питания при электрофизических исследованиях.

Известен электромашинный импульсный генератор, содержащий на статоре две взаимно перпендикулярные обмотки с коммутирующими аппаратлмм и обмотку возбуждения на роторе lj .

Известен также импульсный генератор с фазосдвигающим устройством в цепи дополнительной обмотки на статоре 2.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является электромашинный генератор импульсов, содержащий на статоре рабочую обмотку, подключенную к нагрузке через коммутирующий аппарат, и вспомогательную обмотку с коммутирующим аппаратом в цепи, а на роторе - обмотку возбуждения и демп(5ерную обмотку с коммутирующим аппаратом в цепи, и позволяющий осуществлять передачу энергии в нагрузку импульсами тока милисекундйой длительности 3j.

Однако при этом кoэ(фициeнт полезного преобразования кинетической энергии вращающихся масс в электромагнитную энергию нагрузки за один импульс не превышает 5-10, что огра,д ничивает Э(1)фективность использования данного генератора в системах импульсного питания.

Целью изобретения является повышение мощности путем увеличения

,5 энергии, передаваемой в нагрузку за один импульс.

Поставленная цель достигается тем, что накопитель дополнительно снабжен конденсатором и двумя коммутирующими аппаратами, а вспомогательная обмотка статора подключена параллельно к рабочей обмотке, зашунтированной одними из дополнительных коммутирующих аппаратов, а конденсатор подключен параллельно рабочей обмотке через другой дополнительный коммутирующий аппарат На фиг.1 представлена принципиальная схема электромашинного накопителя; на фиг,2 и 3 - кривые токов напряжения и скорости вращения ротора . Яакопитель содержит демпферную обмотку 1 ротора,.рабочую обмотку 2статора, вспомогательную обмотку 3на статоре, конденсатор k. Рабочая обмотка 2 подключена к нагрузке 5Накопитель содержит также коммутирую щие аппараты 6-10. Работа устройства заключается в следующем, В исходном состоянии ротор элект ромашинного накопителя вращается со скоростью Шо , коммутирующие аппараты 6-10 разомкнуты, конденсатор Ц заряжен до некоторого начального напряжения U . 6 момент времени .1г.10(фиг,2) коммутирующий аппарат В замыкаете. При этом предварительно заряженный конденсатор i шунтирует рабочую обмотку 2 и разряжается через нее на интерва ле времениЛ1 tj -t В результате по обмотке 2 протекает ток , который создает магнитный поток в воздушном зазоре накопителя, В момент времени ток i достигает максимального значения. Коммутирующий аппарат 9 замыкается,закорачива обмотку 2, При дос-йижений максималь ного потокосцепления вращающейся об мотки 1 ротора, что соответствует прохождению ее ЭДС через нулевое зн чение, коммутирующий аппарат 10 замыка1ется, закорачивая обмотку 1, Пр дальнейшем вращении ротора обмотки 1 и 2 стремятся сохранить неизменны начальные Иотокосцепления в момент замыкания коммутирующих аппаратов 9 и Ю {t - 1ц ) за счет протекания токов i и 13, Под действием токов неподвижной 2 и вращающейся 1 обмоток результирующий магнитный поток в воздушном зазоре накопителя возрастает на интервале времени Ut вследствие несимметрии статора и ротора. При достижении максимального потокосцепления обмот ки 3 в момент времени t t, что соответствует прохождению ее ЭДС через нулевое значение, коммутирующий аппарат 7 замыкается и подключает дополнительную обмотку 3 к рабочей обмотке 2, зашунтированной коммутирующим аппаратом 9. На интервале д1 токи ij. и 1 замыкаются по коммутируючему аппарату 9 и протекают в нем в противоположных направлениях, В момент равенства токов в обмотках 2 и.З по абсолютной величине при t t, ток коммутирующего аппарата 9 достигает нулевого значения, и коммутирующий аппарат 9 размыкается, Под действием ЭДС дополнительной обмотки 3 ток f 2 возрастает, а конденсатор k на интервале времени &t t заряжается. Ток обмотки 1 ротора, достигнув максимального значения, уменьшается до нуля, и коммутирующий аппарат 10 размыкается. На интервале времени A. конденсатор k разряжается через обмотку 2,при этом ток возрастает до максимума,а ток i уменьшается до нулевого значения. В момент времени tj. коммутирующий аппарат 9 замыкается, шунтируя обмотку 2, а коммутирующий аппарат 7 размыкается, отключая обмотку 3. Таким образом, на интервале вре./j в рабочей обмотке мени At t. 2 накопителя запасается электромаг-i нитная энергия в результате преобразования части кинетической энергии вращающихся масс ротора. В момент максимального потокосцепления обмотки 1 ротора при t t g. коммутирующий аппарат 10 вновь замыкается, закорачивая обмотку,. Следует отметить, что синхронизация момента достижения максимума тока 1магнитного потока в обмотке 2 с моментом максимума потокосцепления обмотки 1 при совпадении их осей достигается выбором определенного соотношения параметров обмоток накопителя и емкости конденсатора , определяющего длительность переходного процесса разряда конденсатора. При дальнейшем вращении ротора под действием тока i, и результирующий магнитный поток о воздушном зазоре накопителя возрастает. Далее последо-. вательность коммутаций в схеме повторяется многократно, В результате многократных последовательных коммутаций обмоток накопителя по описанному выше принципу большая часть кинетической энергии вращающихся масс ротора преобразу