Синхронный импульсный генератор Советский патент 1982 года по МПК H02K19/26 H02K25/00 

(54) СИНХРОННЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к электромашинным источникам импульсной мощности, а именно синхронным импульсным генераторам, используемым, например, для создания сильных магнитных полей, питания лазерных установок и др. Известны синхронные импульсные генераторы, работающие в режиме двух фазного включения на нагрузку за вре мя одной полуволны тока. При этом от ударного генератора, выполненного в габаритах турбогенератора предельной мощности, можно передать в нагрузку до энергии маховых масс ротора 1 .Недостатком такой системы являетс низкий коэффициент преобразования кинетической энергии. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный источник импульсов с дополнительной обмоткой на статоре размещенной пе рпендикулярно якорной И подключенной через коммутирукнций аппарат к дополнительной обмотке на роторе, расположенной Перпендикулярно обмотке возбуждения С 2 . Недостатками известного источника являются низкие энергетические показатели при работе в режиме накопления энергии, наличие коммутирующего аппарата в обмотке возбуждения. Цель изобретения - повышение ударной импульсной мощности генератора путем использования эффекта перенапряжения на свободной фазе. Указанная цель достигается тем, что в синхронном импульсном генераторе в статорную вспомогательную обмотку включен конденсатор и неуправляемый вентиль, причем конденсатор подключен к поперечной обмотке ротора. На фиг.1 изображена схема синхронного импульсного генератора; на фиг.2 - формы кривых токов и ЭДС / в различных элементах схемы. Синхронньй импульсный генератор содержит статорнуго рабочую обмотку 1, вспомогательную обмотку 2, смещенную на. 90 эл.град. и.имеющую укороченный шаг :у Т/3, в цепь которой включены .неуправляемый вентиль 3 и конденсатор , На роторе располо жена обмотка возбуждения 5, демпферная обмотка по продольной оси 6 и по перечная обмотка 7, подключенная к конденсатору k. В начальном положении генератор работает на холостом ходу. В момент времени t , когда ЭДС е рабо,чей обмотки проходит через нуль, генератор подключается к нагрузке. Генератор работает в режиме внезапного двухфазного включения на нагрузку, при этом происходит преобразование кинетической энергии ротора в электромагнитную и передача ее в нагрузку (фиг.2). При переходных процессах в роторных контурах ввиду несимметрии ротора результирующее действие токов приводит к значительному возрастанию ЭДС 2 вспомогательной обмотки, т.е. возникает импульс перенапряжения,/ который цмеет наибольшую амплитуду третьей гармоники. Так как контур конденсатор-вспомогательная обмотка настроен в0 резонанс на третьи гармонику,, величина импульса ЭДС вспомогательной обмотки Е2 значительно возрастает. Конденсатор k с момента времени t подзаряжается от вспомогательной обмотки. После заряда конденсатора неуправляемый вентиль препятствует разря ду через обмотку 2, и конденсатор разрях ается на поперечную обмотку 7 ротора. Как видно из фиг.1 и 2, токи 3 Ь т обмотках 5,6 и 7 намагничивают машину по оси полюсов в одном направлении. При этом происходит возрастание результирующего потока в воздушном зазоре и увеличивается скорость перемещения результи рующего потока возбуждения относи тельно рабочей обмотки, что приводит к возрастанию ЭДС в рабочей обмотке и, следовательно, ударной мощности. Изменение тока в нагрузке „ показа но на фиг.2. При внезапном замыкании рабочей обмотки на нагоузку использование Третьей гармоники импульса перенапряжения позволяет обеспечить автом тическую форсировку возбуждения с 9 высоким быстродействием, значительно yMeHbuiviTb число витков-и расхода меди вспомогательной обмотки как за счет сокращения шага, так и за счет использования явления резонанса. При этом амплитуда тока в нагрузке в 1,5-2 раза выше, чем при двухфазном коротком замыкании. Известно, что у синхронных машин с несимметричным ротором при ослабленной демпферной обмотке по поперечной оси в режиме двухфазного КЗ на свободной фазе, возникают импульсы перенапряжений, достигающие весьма больших значений, которые зависят от соотношения параметров по продольной и поперечной осям. Ослабление демпфирующих свойств ротора по поперечной оси в общем случае предполагает увеличение соотношения Я-Ср)(р} где Хл(р) - оперативное индуктивное сопротивление по поперечной оси; Х(р) - оперативное индуктивное сопротивление по продольной оси. Пренебрегая активным сопротивлением демпферных контуров, коэффициент усиления перенапряжений К на вспомогательной обмотке, соответствующий условию двухфазного короткого замыка- ния, можно записать в виде . (,, При резонансных условиях для . третьей гармоники соотношение Х и Х, определяется, V 2 где Хпсопротивление емкости, полученное из условия резонанса по третьей гармонике,включенное на вспомогатель.ную об мотку; индуктивное сопротивление обратной последовательности. Если обозначить через К величину перенапряжений на вспомогательной обмотке, выраженную по отношению к номинальному напряжению, то для резонансных условий, определенных соотношением ( 2 ), коэффициент усиления К определится выражением По опытным данным при Х,;/Х« 9, Ку 5,5-7,5, Кп 7. Формула изобретения Синхронный импульсный генератор, содержащий статор с рабочей обмоткой соединенной с нагрузкой,, и вспомога.тельной обмоткой смешанной на 90 эл.град., в цепь которой включен конденсатор, ротор с обмотками возбуждения по продольной и поперечной 9 5 осям и демпферной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью увеличения ударной мощности, в цепь вспомогательной обмотки включен неуправляемый вентиль, а обмотка возбуждения ротору по поперечной оси подключена к нденсатору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If 10519, кл. Н 02 К 19/26,1967. 2.Авторское cвидeтeльctвo СССР № (37181, кл,. Н 02 К 19/26. 1968.