HU223638B1 - Villamos gép, különösen háromfázisú generátor - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya villamos gép, különösen háromfázisú generátor (10)forgó mágneses tér által áthatható tekercsköteggel (26), amelynek többtekercse legalább egy fázissá van összekapcsolva, és ezen egy gene-rátorfeszültséget lehet levenni, és amelyben a tekercseket több,párhuzamosan tekercselt tekercshuzal képezi. A találmány értelmébenegy fázis (U, V, W) legalább három párhuzamosan tekercselttekercshuzalja (33) közül legalább kettő különálló fáziscsatlakoztatókapoccsal (34, 36, 38, 34', 36', 38') van összekötve, amelyeken egy-egy generátor-részfeszültséget (u', v', w') lehet levenni. ŕ

Description

A találmány tárgya villamos gép, különösen háromfázisú generátor forgó mágneses tér által áthatható tekercsköteggel, amelynek több tekercse legalább egy fázissá van összekapcsolva, és ezen egy generátorfeszültséget lehet levenni, és amelyben a tekercseket több, párhuzamosan tekercselt tekercshuzal képezi.

A háromfázisú generátorokként kialakított villamos gépek ismertek. Ezeket például gépjárművekben a gépjármű hálózatának áramellátására alkalmazzák. Ezekben a háromfázisú generátorokban a forgórészben elhelyezett gerjesztőtekercset egyenárammal gerjesztik. Ekkor mágneses erőtér keletkezik, amelyet egy kormos pólusú forgórész váltakozva elhelyezett kormos pólusaira vezetnek. A kormos pólusok váltakozó elrendezése következtében változik a mágneses erőtér északi és déli pólusa. A kormos pólusú forgórészt állórész veszi körül, amelyben van egy tekercsköteg. Ez a tekercsköteg háromfázisú generátorban háromfázisúan összekapcsolt tekercsekből áll, amelyeken a mágneses erőtér a kormos pólusú forgórész forgásának megfelelően áthat. Ez a tekercskötegben feszültséget indukál, amelyet az egy-egy fázissá összekapcsolt tekercseken generátorfeszültségként vesznek le. Ilyen felépítésű háromfázisú generátort ír le a például a DE 34 08 394 Al számú német szabadalmi irat.

A DE-PS 254 680 számú német szabadalmi iratból például ismert, hogy egy tekercsköteg tekercseit egymással párhuzamos tekercshuzalokból képezik.

A találmányunk elé kitűzött feladat a bevezetésben leírt jellegű háromfázisú generátor olyan továbbfejlesztése, hogy a tekercsköteg kapcsolásától függően különböző generátorfeszültségeket lehessen levenni.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy egy fázis három párhuzamosan tekercselt tekercshuzalja közül legalább kettő elválasztott fáziscsatlakoztató kapoccsal van összekötve, amelyeken egy-egy generátor-részfeszültséget lehet levenni.

Azzal, hogy egy fázis három párhuzamosan tekercselt tekercshuzalja legalább két elválasztott fáziscsatlakoztató kapoccsal van összekötve, amelyeken egy-egy generátor-részfeszültséget lehet levenni, az igénynek megfelelően mindenkor az egy fázishoz hozzárendelt fáziscsatlakoztató kapcsokon egy generátor-részfeszültséget lehet rendelkezésre bocsátani. A találmány egyik előnyös kiviteli alakjában egy fázis fáziscsatlakoztató kapcsait egy, a generátor-részfeszültségekből adódó generátor-összfeszültség levétele végett sorba lehet kapcsolni. Ez egyszerű módon lehetővé teszi az önmagukban párhuzamosan tekercselt tekercsek sorba kapcsolását egy kapcsolóeszközzel, hogy szükség esetén nagyobb generátorfeszültséget lehessen rendelkezésre bocsátani.

Egészében egyszerű, a villamos gép konstrukciós kialakításába való beavatkozás nélkül megvalósítható eszközökkel lehet egy villamos gépet különböző generátorfeszültségek rendelkezésre bocsátásához alkalmazni.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra	egy háromfázisú generátor vázlatos metszete, a
2. ábra	a háromfázisú generátor egy kapcsolási változata, a
3. ábra	az 1. ábra szerinti metszet nagyított részlete, a
4-6. ábra	a háromfázisú generátor további kapcsolási változatai.

Az 1. ábrán vázlatosan ábrázoltuk egy 10 háromfázisú generátor metszetét. A 10 háromfázisú generátornak kormos pólusú 14 forgórésze van, amely a 12 hajtótengellyel együtt forog. A kormos pólusú 14 forgórész váltakozva a 16 pólustárcsából, illetőleg 18 pólustárcsából a 12 hajtótengelyhez képest koaxiálisán kinyúló 20, illetőleg 22 kormos pólusokat tartalmaz. Az 1. ábrán nem ábrázolt, a 12 hajtótengelyen elhelyezett, egyenárammal táplált gerjesztőtekercs mágnesezi a 20, 22 kormos pólusokat, úgyhogy a kormos pólusú 14 forgórész kerületén váltakozva mágneses N északi pólusok és mágneses D déli pólusok vannak.

A kormos pólusú 14 forgórészt 24 állórész veszi körül, amely egy 26 tekercsköteget hordoz. A 26 tekercsköteget több 28 tekercs képezi, amelyek egy 32 állórész-lemezcsomag 30 hornyaiban vannak elhelyezve.

További, nem ábrázolt kiviteli alakokban a 26 tekercsköteg elrendezése eltérhet az ábrázolttól. Döntő az, hogy a 28 tekercseken a kormos pólusú 14 forgórésztől kiinduló mágneses erőtér áthasson.

A 28 tekercseket 33 és 42 tekercshuzalok képezik, amelyek a következőkben taglalandó módon vannak kapcsolva.

A 20 és 22 kormos pólusok számának megfelelő számú 28 tekercs van, amelyek háromfázisú generátorban három, U, V és W fázissá vannak összekapcsolva. A 2. ábrán látható az elvi kapcsolás. Eszerint a 28 tekercsek csillag alakban három, 28’, 28” és 28’” tekercsbe vannak kapcsolva, úgyhogy a 34, 36, és 38 fáziscsatlakoztató kapcson az u, v, és w feszültségeket lehet levenni. Világos, hogy a 2. ábrán látható 28’, 28”, és 28’” tekercset a 26 tekercsköteg megfelelő számú sorba kapcsolt 28 tekercse képezi. A sorba kapcsolt tekercsek között generátor-rész- u’, ν’, w’ feszültségeket lehet levenni. Ezenkívül más kapcsolás, például egy delta-kapcsolás is lehetséges.

A 3. ábrán a vázlatos nagyított ábrázolásból világos, hogy a 28’, 28”, 28’” tekercseket 33’, 33”, 33’” tekercshuzalok képezik. Több 33’, 33”, 33’” tekercshuzal egy-egy 40 nyalábvezetővé van összefogva, amelyek több menetben a 30 hornyokba vannak betekercselve. Ez azt jelenti, hogy az egyes, U, V, és W fázisok 40 nyalábvezetőinek 33’, 33”, 33’” tekercshuzaljai párhuzamosan vannak elrendezve, és a 34, 36, 38 fáziscsatlakoztató kapcsokba vannak összekapcsolva. Ekkor azonban nincs valamennyi 33’, 33”, 33’” tekercshuzal a 34, 36, és 38 fáziscsatlakoztató kapoccsal összekötve, hanem mindegyik, U, V, W fázis legalább egy 42’, 42”, illetőleg 42’” tekercshuzalja van egy saját, 34’, 36’, illetőleg 38’ fáziscsatlakoztató kapoccsal összekötve. A 34’, 36’, illetőleg 38’ fáziscsatlakoztató

HU 223 638 Bl kapcsokon így a terheléstől független u’, ν’, és w’ feszültséget lehet levenni.

Különböző kiviteli alakokban az U, V és W fázisokká összekapcsolt 33 tekercshuzalok, illetőleg az U’, V’, W’ fázisokká összekapcsolt 42 tekercshuzalok száma különböző lehet. A 40 nyalábvezetők valamennyi tekercshuzalja (42 tekercshuzalok) közül legalább egy az U’, V’, illetőleg W’ fázishoz van kapcsolva. A 33 tekercshuzalok így fő- 28 tekercset, míg a 42 tekercshuzalok segédtekercset képeznek.

A 4. ábra szemlélteti a főtekercsre és segédtekercsre történő felosztásból adódó kapcsolási elrendezést. A 42’, 42”, 42”’ tekercshuzalok 44’, 44”, 44’” tekercsekké vannak összefogva, amelyek a segédtekercset képezik.

A 4. ábrán látható kapcsolási elrendezésnek megfelelően az igények szerint nem ábrázolt külső kapcsolóeszközökkel vagy az U, V, W fázison lévő generátor(fázis)- u, v, w feszültségeket, illetőleg az U’, V’, illetőleg W’ fázison lévő generátor(fázis)- u’, ν’, w’ feszültségeket lehet levenni.

Az 5. ábrán látható kapcsolási elrendezésnek megfelelően, nem ábrázolt kapcsolóeszközökkel a fő28 tekercsek és a segédtekercsek sorba kapcsolása is lehetséges, úgyhogy a 34’ fáziscsatlakoztató kapcson az U” fázis, a 36’ fáziscsatlakoztató kapcson a V” fázis és a 38’ fáziscsatlakoztató kapcson a W” fázis van. így u”, v” és w” feszültséget lehet levenni a generátorról, ahol az u” feszültség az u és u’ feszültség összegéből, a v” feszültség a v és v’ feszültség összegéből, és a w” feszültség a w és w’ feszültség összegéből adódik.

Egészében egyszerű eszközökkel összesen három különböző generátorfeszültséget lehet a 10 háromfázisú generátorról levenni. Azzal, hogy a fő- 28 tekercset, illetőleg a segédtekercseket egyes - vagyis legalább egy - párhuzamosan kapcsolt 33, és 42 tekercshuzalok képezik, a 26 tekercsköteg előállításához a sorozatgyártásra alkalmas tekercselési technika továbbra is használható anélkül, hogy a tekercselési technikát módosítani kellene, vagy a 10 háromfázisú generátoron konstrukciós módosításra szükség lenne. Kiegészítőén mindössze a járulékosan kivezetett 34’, 36’, 38’ fáziscsatlakoztató kapcsokra, valamint a 34, 36, 38 fáziscsatlakoztató kapcsok és 34’, 36’, 38’ fáziscsatlakoztató kapcsok közötti átkapcsolást létrehozó kapcsolóeszközre van szükség. A kívánt generátorfeszültségnek megfelelően egy kisebb feszültség, egy nagyobb feszültség, illetőleg a két feszültség összegéből adódó feszültség között egyszerű átkapcsolással lehet váltani. A jobb feldolgozhatóság céljából valamennyi 33 és 42 tekercshuzal átmérője előnyös módon azonos.

Ezen túlmenően a 30 hornyok magas kitöltési foka érhető el azzal, hogy a 40 nyalábvezetőket számos, viszonylag vékony 33, illetőleg 42 tekercshuzal képezi, így egészében lehetséges a 10 háromfázisú generátor hatásfokának javítása.

A 6. ábra szerinti kiviteli alakban egy 10 háromfázisú generátor R, S, T fázisának tekercse egy-egy 40 nyalábvezetőből áll, amelyek az állórész-lemezcsomag 30 hornyaiba vannak betekercselve. Itt mindegyik 40 nyalábvezető három egymással párhuzamosan kapcsolt 33 tekercshuzalból és egy, azokkal sorba kapcsolt 42 tekercshuzalból áll. Ebben a kiviteli alakban a 34, 36 és 38 fáziscsatlakoztató kapoccsal ellátott főtekercsekre a generátor fogyasztói, elsősorban a járműben lévő egyenáramú akkumulátor ellátására szolgáló egyenirányító kapcsolás, van csatlakoztatva, míg a segédtekercs 34’, 36’ és 38’ fáziscsatlakoztató kapcsán kétszer olyan nagy feszültség áll rendelkezésre vezérlési célokra és a generátor gerjesztőtekercsének ellátására. Mivel a tekercsek eleje és vége az állórész-lemezcsomagnak egy és ugyanazon az oldalán van, a 6. ábra szerinti kapcsolás ott, vagy egy ott lévő csatlakozórészen problémák nélkül megoldható.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Villamos gép, különösen háromfázisú generátor forgó mágneses tér által áthatható tekercsköteggel, amelynek több tekercse legalább egy fázissá van összekapcsolva, és ezen egy generátorfeszültséget lehet levenni, és amelyben a tekercseket több, párhuzamosan tekercselt tekercshuzal képezi, azzal jellemezve, hogy egy fázis (U, V, W, U’, V’, W’) legalább három párhuzamosan tekercselt tekercshuzalja (33, 42) közül legalább kettő különálló fáziscsatlakoztató kapoccsal (34, 36, 38, 34’, 36’, 38’) van összekötve, amelyeken egyegy generátor-részfeszültséget (u, v, w, u’, ν’, w’) lehet levenni.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti villamos gép, azzal jellemezve, hogy egy fázis (U, U’; V, V’; W, W’) tekercseit (28’, 28”, 28’”; 44’; 44”, 44’”) egy a (generátorrész)feszültségekből (u, u’; v, ν’; w, w’) adódó (generátor-össz)feszültség (u”, v”, w”) levétele végett sorba lehet kapcsolni.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti villamos gép, azzal jellemezve, hogy a tekercseket (28’, 28”, 28’”, 44’; 44”, 44’”) közös nyalábvezető (40) képezi.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti villamos gép, azzal jellemezve, hogy egyes tekercsek (28’, 28”, 28”’) főtekercset, és más tekercsek (44’; 44”, 44’”) segédtekercset képeznek.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercsek (28’, 28”, 28’”) legalább két párhuzamosan kapcsolt tekercshuzalt (33) tartalmaznak.
6. 6. Az 1 -5. igénypontok bármelyike szerinti villamos gép, azzal jellemezve, hogy a segédtekercsek (44’; 44”, 44’”) legalább egy tekercshuzalt (42) tartalmaznak.