PL242552B1

PL242552B1 - Special design electric generator with internal motor drive and matching frequency converter

Info

Publication number: PL242552B1
Application number: PL438152A
Authority: PL
Inventors: Marek Lis; Andrzej Popenda
Original assignee: Politechnika Czestochowska
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2023-03-13
Also published as: PL438152A1

Abstract

Generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości charakteryzujący się tym, że na wale z jedną końcówką napędową (11) osadzony jest nieruchomo względem wału wirnik pierwszej struktury prądnicowej, zawierający lity rdzeń (12) z magnesami trwałymi (16) lub pakietowany rdzeń (12) z uzwojeniem trójfazowym (17), wokół którego nieruchomo względem korpusu generatora elektrycznego (4) umocowany jest cylindrycznie stojan pierwszej struktury prądnicowej, zawierający pakietowany rdzeń (13) z uzwojeniem trójfazowym (17) lub pakietowany rdzeń (13) z uzwojeniem trójfazowym (16), a na wale (11) jest osadzony, nieruchomo względem wału, wirnik (10), na którym umiejscowiony jest pakietowany rdzeń (15) z uzwojeniem trójfazowym (1) wewnętrznej struktury silnikowej, oraz wokół wirnika (10) obrotowo względem korpusu (4) generatora elektrycznego zamontowany jest cylindrycznie wirnik (9), na którym na wewnętrznej powierzchni umiejscowiony jest pakietowany rdzeń (14) z uzwojeniem klatkowym (2) lub lity rdzeń (14) z magnesami trwałymi (2) wewnętrznej struktury silnikowej, a na zewnętrznej powierzchni wirnika (9) umiejscowiony jest lity rdzeń (7) z magnesami trwałymi (6) drugiej struktury prądnicowej prądnicy głównej, a wokół wirnika (9) nieruchomo względem korpusu (4) generatora umiejscowiony jest cylindrycznie stojan drugiej struktury prądnicowej pakietowany rdzeń stojana (5) z trójfazowym uzwojeniem twornika (3) prądnicy głównej, od którego wyprowadzono poza korpus (4) generatora specjalnego wykonania przewody zasilające (8).Electric generator of a special design with an internal motor drive and a matching frequency converter, characterized in that the rotor of the first generator structure, containing a solid core (12) with permanent magnets (16) or packed on a shaft with one drive end (11), is mounted motionless relative to the shaft a core (12) with a three-phase winding (17), around which the stator of the first generator structure is cylindrically mounted, fixedly in relation to the body of the electric generator (4), containing a bundled core (13) with a three-phase winding (17) or a bundled core (13) with a three-phase winding (16), and on the shaft (11) there is a rotor (10) fixed to the shaft, on which a packed core (15) with a three-phase winding (1) of the internal motor structure is located, and around the rotor (10) rotationally relative to the body (4) of the electric generator, a cylindrical rotor (9) is mounted on which the rotor is located on the inner surface y the core (14) with the cage winding (2) or the solid core (14) with permanent magnets (2) of the internal motor structure is packaged, and a solid core (7) with permanent magnets (6) is placed on the outer surface of the rotor (9) the second generator structure of the main generator, and around the rotor (9), stationary in relation to the generator body (4), there is a cylindrical stator of the second generator structure, the packaged stator core (5) with the three-phase armature winding (3) of the main generator, from which it is led outside the body (4) power supply cables (8).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości.The subject of the invention is an electric generator of a special design with an internal motor drive and a matching frequency converter.

Typowa maszyna elektryczna zawiera zespół stojana, który jest konstrukcją stacjonarną, oraz zespół wirnika wraz z wałem napędowym, który porusza się ruchem obrotowym względem zespołu stojana. Stojan konwencjonalnej maszyny prądu przemiennego, indukcyjnej lub synchronicznej, zawiera uzwojenia, podczas gdy wirnik, w zależności od typu maszyny, zawiera magnesy trwałe lub elektromagnesy albo uzwojenia w postaci cewek lub klatki. Znane są również maszyny elektryczne o odwróconych rolach stojana i wirnika, do których należy zaliczyć m.in. konwencjonalne maszyny prądu stałego. Stojan i wirnik maszyny synchronicznej lub indukcyjnej są skonfigurowane do współpracy ze sobą w celu wytwarzania wirującego pola magnetycznego, które indukuje napięcia w uzwojeniach maszyny.A typical electrical machine includes a stator assembly which is a stationary structure and a rotor assembly with a drive shaft which rotates relative to the stator assembly. The stator of a conventional AC machine, whether induction or synchronous, contains windings, while the rotor, depending on the type of machine, contains permanent magnets or electromagnets or windings in the form of coils or a cage. There are also known electric machines with inverted stator and rotor roles, which include e.g. conventional DC machines. The stator and rotor of a synchronous or induction machine are configured to work together to produce a rotating magnetic field which induces voltages in the windings of the machine.

Jedną z wad konwencjonalnych maszyn elektrycznych prądu przemiennego jest to, że napięcie indukowane w uzwojeniach oraz jego częstotliwość są bezpośrednio lub blisko skorelowane z prędkością obrotową wirnika, co oznacza, że w celu zwiększenia wartości napięć indukowanych oraz ich częstotliwości należy stosować maszyny o znacznej prędkości obrotowej, co pociąga za sobą wzrost energii mechanicznej dostarczanej do wału i może przyczynić się do spadku sprawności maszyny elektrycznej. Analogiczne problemy związane z korelacją prędkości obrotowej i napięcia indukowanego dotyczą maszyn prądu stałego. Inną wadą jest to, że sterowanie wysokoobrotowymi maszynami elektrycznymi jest skomplikowane, ponieważ im wyższa prędkość obrotowa, tym bardziej skomplikowana jest jej regulacja i/lub utrzymywanie na stałym poziomie.One of the disadvantages of conventional AC electric machines is that the voltage induced in the windings and its frequency are directly or closely correlated with the rotational speed of the rotor, which means that in order to increase the value of the induced voltages and their frequency, machines with a significant rotational speed must be used, which entails an increase in the mechanical energy supplied to the shaft and may contribute to a decrease in the efficiency of the electrical machine. Analogous problems related to the correlation of rotational speed and induced voltage apply to DC machines. Another disadvantage is that the control of high-speed electric machines is complicated because the higher the rotational speed, the more complicated it is to regulate and/or keep it constant.

Znane są również napędy generatorów elektrycznych, np. turbiny wiatrowe, które charakteryzują się niską prędkością obrotową i w celu jej podwyższenia trzeba stosować przekładnię mechaniczną. Istnieje zatem zapotrzebowanie na maszyny elektryczne, które umożliwiają generowanie napięć o odpowiedniej wartości i częstotliwości przy niskich prędkościach obrotowych.There are also known drives of electric generators, e.g. wind turbines, which are characterized by low rotational speed and in order to increase it, a mechanical transmission must be used. Therefore, there is a need for electrical machines that can generate voltages of the appropriate value and frequency at low rotational speeds.

Oprócz opisanych maszyn jednowirnikowych o zwiększonej prędkości obrotowej znane są również z opisów patentowych dwuwirnikowe maszyny elektryczne np. z DE10002092, w których występuje efekt zwiększenia napięcia indukowanego w uzwojeniach oraz jego częstotliwości. Są to maszyny napędzane przeciwbieżnie dwiema niezależnymi turbinami np. GB2447283, DE 19543458 czy w lub przekazujące napęd z wału jednego wirnika na drugi za pośrednictwem przekładni mechanicznej np. w WO2019142221 i US2012068472. W drugim rozwiązaniu efekt zwiększenia napięcia indukowanego w uzwojeniach oraz jego częstotliwości osiągnięto poprzez zastosowanie rotacji przeciwnej między przewodnikiem a polem magnetycznym, zwiększając w ten sposób prędkość względną, przy jednoczesnym utrzymaniu niskiej prędkości wału. W związku z tym, poprzez obrót w przeciwnych kierunkach, zwiększono wydajność maszyny ze względu na to, że to samo napięcie wyjściowe jest wytwarzane przy niższej prędkości wejściowej. Wprowadzenie opartego na przekładni mechanicznej zespołu napędowego do generatora dwuwirnikowego o jednym wale napędowym zapewniło uzyskanie większej prędkości względnej obu wirników w porównaniu do prędkości względnej między stojanem a wirnikiem w generatorze konwencjonalnego typu, przy zachowaniu tej samej prędkości obrotowej wału napędowego. Jednocześnie zwiększona prędkość względna wirników w generatorze dwuwirnikowym, przy zachowaniu równoważnego momentu obrotowego na wale generatorów obu typów, zwiększyła moc wyjściową generatora dwuwirnikowego w porównaniu z generatorem konwencjonalnym.In addition to the described single-rotor machines with increased rotational speed, there are also known from patent descriptions two-rotor electric machines, e.g. from DE10002092, in which the effect of increasing the voltage induced in the windings and its frequency occurs. These are machines driven counter-rotating by two independent turbines, e.g. GB2447283, DE 19543458 or w or transferring the drive from one rotor shaft to the other through a mechanical gear, e.g. WO2019142221 and US2012068472. In the second solution, the effect of increasing the voltage induced in the windings and its frequency was achieved by using counter rotation between the conductor and the magnetic field, thus increasing the relative speed while maintaining a low shaft speed. Therefore, by rotating in opposite directions, the efficiency of the machine is increased due to the fact that the same output voltage is produced at a lower input speed. The introduction of a gear-based drive unit into a twin-rotor generator with a single drive shaft resulted in a higher relative speed of both rotors compared to the relative speed between stator and rotor in a conventional type generator while maintaining the same rotational speed of the drive shaft. At the same time, the increased relative speed of the rotors in the two-rotor generator, while maintaining an equivalent torque on the shaft of both types of generators, increased the output power of the two-rotor generator compared to the conventional generator.

Niniejszy wynalazek pozwala zwiększyć wydajność maszyny w sposób wyłącznie elektryczny, tj. bez potrzeby stosowania podwójnego napędu zewnętrznego lub przekładni mechanicznej. Zastąpienie przekładni mechanicznej napędem elektrycznym skutkuje redukcją niekorzystnych zjawisk związanych z zastosowaniem przekładni mechanicznej, np. luzów czy strat energii w przekładni, szczególnie przy podwyższaniu prędkości.The present invention makes it possible to increase the efficiency of the machine in a purely electric way, i.e. without the need for a double external drive or a mechanical transmission. Replacing the mechanical transmission with an electric drive results in the reduction of unfavorable phenomena associated with the use of a mechanical transmission, e.g. backlash or energy losses in the transmission, especially when increasing the speed.

Ogólnie wiadomo, że zwiększenie napięcia maszyn elektrycznych prądu przemiennego, powiązane z jednoczesnym zwiększeniem częstotliwości, pozwala na uzyskanie większej mocy wyjściowej przy zachowaniu tych samych parametrów konstrukcyjnych obwodu magnetycznego oraz uzwojenia twornika, tj. liczby zwojów i przekroju przewodów, a w rezultacie nie ulegają zmianie wymiary geometryczne maszyny.It is generally known that increasing the voltage of alternating current electric machines, associated with a simultaneous increase in frequency, allows for obtaining a higher output power while maintaining the same design parameters of the magnetic circuit and the armature winding, i.e. the number of turns and the cross-section of the wires, and as a result, the geometric dimensions do not change machinery.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji generatora elektrycznego który będzie miał wyższą wydajność w porównaniu z konwencjonalnymi generatorami prądu przemiennego, polegającej na uzyskaniu wyższych wartości generowanego napięcia i częstotliwości bez konieczności podwyższania prędkości obrotowej wału lub na uzyskaniu tego samego napięcia i częstotliwości przy niższej prędkości wejściowej.The aim of the invention is to develop a construction of an electric generator that will have a higher efficiency compared to conventional alternating current generators, consisting in obtaining higher values of the generated voltage and frequency without the need to increase the rotational speed of the shaft or obtaining the same voltage and frequency at a lower input speed.

Istotą wynalazku jest generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości charakteryzujący się tym, że na wale z jedną końcówką napędową osadzony jest nieruchomo względem wału wirnik pierwszej struktury prądnicowej, zawierający, w zależności od wariantu, lity rdzeń z magnesami trwałymi (fig. 1,2 i 3) lub pakietowany rdzeń z uzwojeniem trójfazowym (fig. 4 i 5), wokół którego nieruchomo względem korpusu generatora elektrycznego umocowany jest cylindrycznie stojan pierwszej struktury prądnicowej, zawierający, w zależności od wariantu, pakietowany rdzeń z uzwojeniem trójfazowym (fig. 1, 2 i 3) lub pakietowany rdzeń z uzwojeniem trójfazowym (fig. 4 i 5). Na wale jest również osadzony, nieruchomo względem wału, wirnik, na którym umiejscowiony jest pakietowany rdzeń z uzwojeniem wewnętrznej struktury silnikowej. Wokół wirnika obrotowo względem korpusu generatora elektrycznego zamontowany jest cylindrycznie wirnik, na którym na wewnętrznej powierzchni umiejscowiony jest, w zależności od wariantu, pakietowany rdzeń z uzwojeniem klatkowym (fig. 1, 3 i 4) lub lity rdzeń z magnesami trwałymi (fig. 2 i 5) wewnętrznej struktury silnikowej, a na zewnętrznej powierzchni wirnika umiejscowiony jest lity rdzeń z magnesami trwałymi drugiej struktury prądnicowej prądnicy głównej. Wokół wirnika nieruchomo względem korpusu generatora specjalnego wykonania umiejscowiony jest cylindrycznie stojan drugiej struktury prądnicowej pakietowany rdzeń stojana z trójfazowym uzwojeniem twornika prądnicy głównej, od którego wyprowadzono poza korpus generatora specjalnego wykonania przewody zasilające. Korzystnie, w zależności od wariantu, trójfazowe uzwojenie twornika pierwszej struktury prądnicowej prądnicy pomocniczej jest połączone elektrycznie poprzez dopasowujący przemiennik częstotliwości, wiązkę przewodów, szczotki i pierścienie ślizgowe z trójfazowym uzwojeniem wewnętrznej struktury silnikowej (fig. 1,2 i 3) lub trójfazowe uzwojenie pierwszej struktury prądnicowej jest zasilane z przemiennika częstotliwości, a trójfazowe uzwojenie tej struktury jest połączone bezpośrednio z trójfazowym uzwojeniem wewnętrznej struktury silnikowej (fig. 4 i 5), co skutkuje prędkością obrotową wirnika drugiej struktury prądnicowej lity rdzeń wirnika prądnicy głównej z magnesami trwałymi będącą sumą prędkości obrotowej wału generatora specjalnego wykonania i własnej prędkości obrotowej wewnętrznej struktury silnikowej oraz możliwością zasilania wewnętrznej struktury silnikowej uzwojenie trójfazowe silnika wewnętrznego umieszczone w żłobkach napięciem o znamionowych parametrach silnika n-pędu wewnętrznego, a w przypadku wariantu z sieciowym przemiennikiem częstotliwości (fig. 3) - możliwością dostosowania parametrów napięcia generatora do parametrów sieci niezależnie od dopasowującego przemiennika częstotliwości. Wyższe wartości generowanego napięcia i częstotliwości w porównaniu z konwencjonalnymi generatorami prądu przemiennego uzyskuje się bez podwyższania prędkości obrotowej wału lub liczby biegunów maszyny. Korzystnie generator posiada jeden wał napędowy oraz dwa wirniki, które obracają się współbieżnie z różnymi prędkościami obrotowymi. Transmisja mocy mechanicznej do drugiego wirnika jest realizowana na drodze elektrycznej, tzn. bez udziału przekładni mechanicznej. Korzystnie generator jest przystosowany do pracy ze zmienną prędkością wału na sieć o stałej częstotliwości i napięciu.The essence of the invention is an electric generator of a special design with an internal motor drive and a matching frequency converter, characterized in that the rotor of the first generator structure is mounted motionless relative to the shaft on the shaft with one driving end, containing, depending on the variant, a solid core with permanent magnets (fig. 1, 2 and 3) or a bundled core with a three-phase winding (fig. 4 and 5), around which the stator of the first generator structure is cylindrically mounted, stationary in relation to the body of the electric generator, containing, depending on the variant, a bundled core with a three-phase winding (fig. 1, 2 and 3) or a bundled core with a three-phase winding (fig. 4 and 5). A rotor is also mounted on the shaft, motionless in relation to the shaft, on which the packaged core with the winding of the internal motor structure is located. Around the rotor, rotating in relation to the body of the electric generator, a rotor is cylindrically mounted on which, depending on the variant, a packaged core with a cage winding (fig. 1, 3 and 4) or a solid core with permanent magnets (fig. 2 and 5) of the internal motor structure, and on the outer surface of the rotor there is a solid core with permanent magnets of the second generator structure of the main generator. Around the rotor, stationary in relation to the body of the special-design generator, there is a cylindrical stator of the second generator structure, a packaged stator core with a three-phase armature winding of the main generator, from which supply wires are led outside the generator body of a special-design. Preferably, depending on the variant, the three-phase armature winding of the first generator structure of the auxiliary generator is electrically connected via a matching frequency converter, wire harness, brushes and slip rings to the three-phase winding of the internal motor structure (Figs. 1, 2 and 3) or the three-phase winding of the first structure the generator is powered from the frequency converter, and the three-phase winding of this structure is connected directly to the three-phase winding of the internal motor structure (fig. 4 and 5), which results in the rotational speed of the rotor of the second generator structure solid rotor core of the main generator with permanent magnets being the sum of the rotational speed of the shaft a special-design generator and its own rotational speed of the internal motor structure and the possibility of powering the internal motor structure three-phase winding of the internal motor placed in slots with voltage with the rated parameters of the internal n-drive motor and in the case of a variant with a network frequency converter (fig. 3) - the ability to adjust the generator voltage parameters to the network parameters, regardless of the matching frequency converter. Higher voltage and frequency generation compared to conventional AC generators is achieved without increasing the shaft speed or number of machine poles. Preferably, the generator has one drive shaft and two rotors that rotate concurrently at different rotational speeds. The transmission of mechanical power to the second rotor is carried out electrically, i.e. without the use of a mechanical transmission. Preferably, the generator is adapted to operate with a variable shaft speed on a network with constant frequency and voltage.

Generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości, będący przedmiotem wynalazku, jest maszyną elektryczną wielostrukturową o jednym wale, z dwiema strukturami prądnicowymi i jedną strukturą silnikową wyposażoną w dopasowujący przemiennik częstotliwości. Obie struktury prądnicowe są opisane jako, odpowiednio, prądnica główna i prądnica pomocnicza. Istotą wynalazku jest uzyskanie zwiększonej prędkości obrotowej wirnika drugiej struktury prądnicowej w stosunku do zadawanej z zewnątrz prędkości obrotowej wirnika pierwszej struktury prądnicowej. Wynalazek pozwala zatem na uzyskanie wyższych wartości generowanego napięcia i częstotliwości niż w przypadku konwencjonalnych generatorów prądu przemiennego bez konieczności podwyższania prędkości obrotowej wału. Zastosowanie dopasowującego przemiennika częstotliwości umożliwia zasilanie wewnętrznej struktury silnikowej napięciem o znamionowych parametrach silnika napędu wewnętrznego lub pracę generatora na sieć o stałej częstotliwości i napięciu przy zmiennej prędkości wału, natomiast zastosowanie ponadto sieciowego przemiennika częstotliwości pozwala na osiągnięcie obu tych celów.The electric generator of a special design with an internal motor drive and a matching frequency converter, which is the subject of the invention, is a multi-structure electric machine with one shaft, two generator structures and one motor structure equipped with a matching frequency converter. Both generator structures are described as the main generator and the auxiliary generator, respectively. The essence of the invention is to obtain an increased rotational speed of the rotor of the second generating structure in relation to the externally set rotational speed of the rotor of the first generating structure. The invention therefore allows for higher generated voltages and frequencies than conventional AC generators without having to increase the rotational speed of the shaft. The use of a matching frequency converter makes it possible to supply the internal motor structure with a voltage with the nominal parameters of the internal drive motor or to operate the generator on a network with constant frequency and voltage at variable shaft speed, while the use of an additional network frequency converter allows to achieve both of these goals.

Konwencjonalne generatory elektryczne prądu przemiennego, oparte na maszynach synchronicznych, mogą pracować ze stałą częstotliwością napięcia indukowanego pod warunkiem zapewnienia ściśle określonej prędkości obrotowej napędu generatora. Nie w każdym przypadku praca generatora elektrycznego ze stałą prędkością obrotową wału jest ekonomicznie uzasadniona. Przykładami są siłownie wiatrowe i elektrownie wodne, które pozwalają na uzyskanie lepszej efektywności działania przy pracy ze zmienną prędkością wału. Wynalazek wychodzi naprzeciw ww. oczekiwaniom: poprzez zastosowanie dopasowującego przemiennika częstotliwości możliwa jest praca generatora na sieć o stałej częstotliwości i napięciu przy zmiennej prędkości wału. Ponadto zastosowanie energoelektronicznego przemiennika częstotliwości w wewnętrznych obwodach generatora pozwala zminimalizować harmoniczne prądu i napięcia wprowadzane przez układ do sieci elektrycznej.Conventional alternating current electric generators, based on synchronous machines, can work with a constant frequency of the induced voltage, provided that a strictly defined rotational speed of the generator drive is ensured. Not in every case, the operation of an electric generator with a constant shaft speed is economically justified. Examples are wind power plants and hydro power plants, which allow for better operating efficiency when working with variable shaft speed. The invention meets the above-mentioned expectations: by using a matching frequency converter, it is possible to operate the generator on a network with a constant frequency and voltage at a variable shaft speed. In addition, the use of a power electronic frequency converter in the internal circuits of the generator allows minimizing the current and voltage harmonics introduced by the system to the electrical network.

Wynalazek został uwidoczniony na rysunku na którym fig. 1 przedstawia generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem indukcyjnym, a fig. 2 generator elektryczny - wariant z silnikiem synchronicznym.The invention is shown in the drawing in which Fig. 1 shows an electric generator of a special design with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with an induction motor, and Fig. 2 an electric generator - a variant with a synchronous motor.

Fig. 1 przedstawia generator, gdzie: 1 - uzwojenie trójfazowe silnika wewnętrznego umieszczone w żłobkach, 2 - uzwojenie klatkowe silnika wewnętrznego, 3 - trójfazowe uzwojenie twornika prądnicy głównej umieszczone w żłobkach, 4 - korpus generatora specjalnego wykonania, 5 - pakietowany rdzeń stojana prądnicy głównej, 6 - magnes trwały przymocowany do wirnika prądnicy głównej, 7 - lity rdzeń wirnika prądnicy głównej, 8 - przewody zasilające, 9 - wirnik prądnicy głównej, 10 - wirnik zespolony z wałem generatora specjalnego wykonania, 11 - wał generatora specjalnego wykonania, 12 - lity rdzeń wirnika prądnicy pomocniczej, 13 - pakietowany rdzeń stojana prądnicy pomocniczej, 14 - pakietowany rdzeń silnika wewnętrznego z uzwojeniem klatkowym, 15 - pakietowany rdzeń silnika wewnętrznego z uzwojeniem trójfazowym, 16 - magnes trwały przymocowany do wirnika prądnicy pomocniczej, 17 trójfazowe uzwojenie stojana prądnicy pomocniczej, 18 - łożysko wału generatora specjalnego wykonania (drugie łożysko znajduje się po przeciwnej stronie wału), 19 - łożysko wirnika prądnicy głównej (drugie łożysko znajduje się po stronie napędowej generatora specjalnego wykonania), 20 - przewody łączące, 21 - przemiennik częstotliwości dopasowujący, 23 - pierścienie ślizgowe, 24 - szczotki.Fig. 1 shows the generator, where: 1 - three-phase winding of the internal motor placed in slots, 2 - squirrel-cage winding of the internal motor, 3 - three-phase armature winding of the main generator placed in slots, 4 - body of a special generator, 5 - packaged stator core of the main generator 6 - permanent magnet fixed to the rotor of the main generator, 7 - solid core of the main generator rotor, 8 - power cables, 9 - rotor of the main generator, 10 - rotor combined with the shaft of a special generator, 11 - shaft of a special generator, 12 - solid rotor core of the auxiliary generator, 13 - packaged stator core of the auxiliary generator, 14 - packaged core of the internal motor with squirrel cage winding, 15 - packaged core of the internal motor with three-phase winding, 16 - permanent magnet attached to the rotor of the auxiliary generator, 17 - three-phase stator winding of the auxiliary generator, 18 - generator shaft bearing of special design (second bed the bearing is on the opposite side of the shaft), 19 - main generator rotor bearing (the second bearing is on the drive side of the special-design generator), 20 - connecting cables, 21 - matching frequency converter, 23 - slip rings, 24 - brushes.

Fig. 2 przedstawia generator, gdzie, gdzie: 2 - magnes trwały silnika wewnętrznego, 14 lity rdzeń silnika wewnętrznego z magnesami trwałymi, pozostałe oznaczenia jak na fig. 1.Fig. 2 shows the generator, where: 2 - permanent magnet of the internal motor, 14 solid core of the internal motor with permanent magnets, other designations as in Fig. 1.

Fig. 3 przedstawia generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem indukcyjnym, dwiema prądnicami synchronicznymi i sieciowym przemiennikiem częstotliwości, gdzie: 22 - przemiennik częstotliwości sieciowy, pozostałe oznaczenia jak na fig. 1.Fig. 3 shows a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with an induction motor, two synchronous generators and a mains frequency converter, where: 22 - mains frequency converter, other markings as in Fig. 1.

Fig. 4 przedstawia generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem indukcyjnym oraz prądnicami: synchroniczną i asynchroniczną, gdzie: 1 - uzwojenie trójfazowe silnika wewnętrznego umieszczone w żłobkach, 2 - uzwojenie klatkowe silnika wewnętrznego, 3 - trójfazowe uzwojenie twornika prądnicy głównej umieszczone w żłobkach, 4 - korpus generatora specjalnego wykonania, 5 - pakietowany rdzeń stojana prądnicy głównej, 6 - magnes trwały przymocowany do wirnika prądnicy głównej, 7 - lity rdzeń wirnika prądnicy głównej, 8 - przewody zasilające, 9 - wirnik prądnicy głównej, 10 - wirnik zespolony z wałem generatora specjalnego wykonania, 11 - wał generatora specjalnego wykonania, 12 - pakietowany rdzeń wirnika prądnicy pomocniczej, 13 - pakietowany rdzeń stojana prądnicy pomocniczej, 14 - pakietowany rdzeń silnika wewnętrznego z uzwojeniem klatkowym, 15 pakietowany rdzeń silnika wewnętrznego z uzwojeniem trójfazowym, 16 - trójfazowe uzwojenie stojana prądnicy pomocniczej, 17 - trójfazowe uzwojenie wirnika prądnicy pomocniczej, 18 - łożysko wału generatora specjalnego wykonania (drugie łożysko znajduje się po przeciwnej stronie wału), 19 - łożysko wirnika prądnicy głównej (drugie łożysko znajduje się po stronie napędowej generatora specjalnego wykonania), 20 - przewody łączące, 21 - przemiennik częstotliwości dopasowujący.Fig. 4 shows a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with an induction motor and generators: synchronous and asynchronous, where: 1 - three-phase winding of the internal motor placed in grooves, 2 - squirrel-cage winding of the internal motor, 3 - three-phase main generator armature winding placed in grooves, 4 - special generator body, 5 - packaged main generator stator core, 6 - permanent magnet attached to the main generator rotor, 7 - solid main generator rotor core, 8 - power cables, 9 - generator rotor 10 - rotor combined with the shaft of a special generator, 11 - special generator shaft, 12 - packaged rotor core of the auxiliary generator, 13 - packaged core of the auxiliary generator stator, 14 - packaged core of the internal motor with squirrel cage winding, 15 - packaged core of the internal motor with windings 16 - three-phase stator winding of the auxiliary generator, 17 - three-phase winding of the rotor of the auxiliary generator, 18 - special generator shaft bearing (the second bearing is on the opposite side of the shaft), 19 - main generator rotor bearing (the second bearing is on the drive of a special-design generator), 20 - connecting cables, 21 - matching frequency converter.

Fig. 5 przedstawia generator elektryczny specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem synchronicznym oraz prądnicami: synchroniczną i asynchroniczną, gdzie: 2 - magnes trwały silnika wewnętrznego, 14 - lity rdzeń silnika wewnętrznego z magnesami trwałymi, pozostałe oznaczenia jak na fig. 4.Fig. 5 shows a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with a synchronous motor and generators: synchronous and asynchronous, where: 2 - permanent magnet of the internal motor, 14 - solid core of the internal motor with permanent magnets, other designations as in Fig. 4.

Przykład IExample I

Konstrukcję generatora elektrycznego specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem indukcyjnym i dwiema prądnicami synchronicznymi przedstawiono na fig. 1. Prądnicę główną tworzą pakietowany rdzeń stojana 5 z uzwojeniem trójfazowym 3 osadzony w korpusie 4 oraz lity rdzeń wirnika 7 z magnesami trwałymi 6 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 9. Silnik wewnętrzny tworzą pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym 1 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 10 zespolonego z wałem 11 oraz pakietowany rdzeń 14 z uzwojeniem klatkowym 2 osadzony na wewnętrznej powierzchni wirnika 9. Prądnicę pomocniczą tworzą lity rdzeń wirnika 12 z magnesami trwałymi 16 osadzony na wale 11 oraz pakietowany rdzeń stojana 13 z uzwojeniem trójfazowym 17 osadzony w korpusie 4 generatora specjalnego wykonania. Wirniki 9 i 10 są zamontowane obrotowo w korpusie 4 poprzez łożyska, odpowiednio, 18 i 19 oraz odpowiadające im łożyska po stronie napędowej generatora specjalnego wykonania.The construction of a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with an induction motor and two synchronous generators is shown in Fig. 1. The main generator consists of a packaged stator core 5 with a three-phase winding 3 embedded in the body 4 and a solid rotor core 7 with magnets 6 mounted on the outer surface of the rotor 9. The internal motor consists of a packed core 15 with a three-phase winding 1 mounted on the outer surface of the rotor 10 combined with the shaft 11 and a packed core 14 with a cage winding 2 mounted on the inner surface of the rotor 9. Auxiliary generator consists of a solid rotor core 12 with permanent magnets 16 mounted on the shaft 11 and packaged stator core 13 with three-phase winding 17 mounted in the body 4 of the generator of a special design. The rotors 9 and 10 are rotatably mounted in the casing 4 through bearings 18 and 19, respectively, and corresponding bearings on the drive side of the generator of a special design.

Lity rdzeń wirnika 12 z magnesami trwałymi 16 jest oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia stojana 13. W trójfazowym uzwojeniu 17 wskutek oddziaływania wirującego pola magnetycznego wzbudzonego magnesami trwałymi 16, indukują się napięcia o częstotliwości fi = pini/60, gdzie ni - prędkość obrotowa wału 11 generatora specjalnego wykonania, pi - liczba par biegunów prądnicy pomocniczej. Wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 17 jest proporcjonalna do prędkości ni. Uzwojenie trójfazowe 17 jest połączone elektrycznie trzema przewodami łączącymi z przemiennikiem częstotliwości 21. Napięcie z uzwojenia trójfazowego 17 jest doprowadzone poprzez te przewody do przemiennika częstotliwości 21, który przekształca to napięcie na napięcie o nastawianej częstotliwości finv. Napięcie z przemiennika częstotliwości 21 jest doprowadzone poprzez przewody łączące 20 oraz szczotki 24 i pierścienie ślizgowe 23 do uzwojenia trójfazowego 1, które wytwarza pole magnetyczne wirujące z prędkością ni + nis, gdzie nis = 60finv/ps, ps - liczba par biegunów silnika wewnętrznego. Pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym jest oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia 14 z uzwojeniem klatkowym. Pole wirujące indukuje w prętach klatki 2 napięcia, które wymuszają przepływ prądu w zamkniętym uzwojeniu klatkowym. W wyniku oddziaływania pól magnetycznych powstaje moment elektromagnetyczny, który napędza wirnik 9 z prędkością obrotową ni + ns, gdzie ns - prędkość obrotowa silnika wewnętrznego zależna od momentu elektromagnetycznego zgodnie z charakterystyką mechaniczną silnika. Lity rdzeń 7 z magnesami trwałymi 6 jest zamocowany na zewnętrznej powierzchni wirnika 9 i wiruje z prędkością obrotową ni + ns. Jest on oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia 5 stojana prądnicy głównej. W uzwojeniu trójfazowym 3 indukują się napięcia wskutek oddziaływania wirującego pola magnetycznego wzbudzonego magnesami trwałymi 6. Częstotliwość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 wynosi f2 = pz(ni + ns)/60, gdzie p2 - liczba par biegunów prądnicy głównej. Ponadto wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 jest proporcjonalna do sumy prędkości ni + ns.The solid core of the rotor 12 with permanent magnets 16 is separated by an air gap from the packaged stator core 13. In the three-phase winding 17, as a result of the rotating magnetic field induced by the permanent magnets 16, voltages are induced with the frequency fi = pini/60, where ni - rotational speed of the shaft 11 generator of a special design, pi - number of pole pairs of the auxiliary generator. The value of the voltage induced in the winding 17 is proportional to the speed ni. The three-phase winding 17 is electrically connected by three connecting wires to the frequency converter 21. The voltage from the three-phase winding 17 is applied through these wires to the frequency converter 21, which converts this voltage to a voltage with an adjustable frequency finv. The voltage from the frequency converter 21 is supplied through the connecting wires 20 and brushes 24 and slip rings 23 to the three-phase winding 1, which generates a magnetic field rotating at the speed ni + nis, where nis = 60finv/ps, ps - the number of pole pairs of the internal motor. The packaged core 15 with three-phase winding is separated by an air gap from the packaged core 14 with the cage winding. The rotating field induces voltages in the bars of the cage 2, which force the current to flow in the closed cage winding. As a result of the interaction of the magnetic fields, an electromagnetic torque is generated which drives the rotor 9 at a rotational speed ni + ns, where ns - the rotational speed of the internal motor depends on the electromagnetic torque according to the mechanical characteristics of the motor. A solid core 7 with permanent magnets 6 is attached to the outer surface of the rotor 9 and rotates at a rotational speed ni + ns. It is separated by an air gap from the packaged stator core 5 of the main generator. Voltages are induced in the three-phase winding 3 as a result of the rotating magnetic field induced by permanent magnets 6. The frequency of the voltage induced in the winding 3 is f2 = pz(ni + ns)/60, where p2 - the number of pole pairs of the main generator. Moreover, the value of the voltage induced in winding 3 is proportional to the sum of the speeds ni + ns.

Przykład IIExample II

Konstrukcję generatora elektrycznego specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem synchronicznym i dwiema prądnicami synchronicznymi przedstawiono na fig. 2. Prądnicę główną tworzą pakietowany rdzeń stojana 5 z uzwojeniem trójfazowym 3 osadzony w korpusie 4 oraz lity rdzeń wirnika 7 z magnesami trwałymi 6 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 9. Silnik wewnętrzny tworzą pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym 1 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 10 zespolonego z wałem 11 oraz lity rdzeń 14 z magnesami trwałymi 2 osadzony na wewnętrznej powierzchni wirnika 9. Prądnicę pomocniczą tworzą lity rdzeń wirnika 12 z magnesami trwałymi 16 osadzony na wale 11 oraz pakietowany rdzeń stojana 13 z uzwojeniem trójfazowym 17 osadzony w korpusie 4 generatora specjalnego wykonania. Wirniki 9 i i0 są zamontowane obrotowo w korpusie 4 poprzez łożyska, odpowiednio, 18 i 19 oraz odpowiadające im łożyska po stronie napędowej generatora specjalnego wykonania.The construction of a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with a synchronous motor and two synchronous generators is shown in Fig. 2. The main generator consists of a packaged stator core 5 with a three-phase winding 3 embedded in the body 4 and a solid rotor core 7 with magnets 6 mounted on the outer surface of the rotor 9. The internal motor consists of a packed core 15 with a three-phase winding 1 mounted on the outer surface of the rotor 10 connected with the shaft 11 and a solid core 14 with permanent magnets 2 mounted on the inner surface of the rotor 9. Auxiliary generator consists of a solid rotor core 12 with permanent magnets 16 mounted on the shaft 11 and packaged stator core 13 with three-phase winding 17 mounted in the body 4 of the generator of a special design. The rotors 9 and 10 are rotatably mounted in the casing 4 via bearings 18 and 19, respectively, and corresponding bearings on the drive side of the generator of a special design.

Lity rdzeń wirnika 12 z magnesami trwałymi 16 jest oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia stojana 13. W trójfazowym uzwojeniu 17 wskutek oddziaływania wirującego pola magnetycznego wzbudzonego magnesami trwałymi 16, indukują się napięcia o częstotliwości fi = pini/60, gdzie ni - prędkość obrotowa wału ii generatora specjalnego wykonania, pi - liczba par biegunów prądnicy pomocniczej. Wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 17 jest proporcjonalna do prędkości ni. Uzwojenie trójfazowe 17 jest połączone elektrycznie trzema przewodami łączącymi z przemiennikiem częstotliwości 21. Napięcie z uzwojenia trójfazowego 17 jest doprowadzone poprzez te przewody do przemiennika częstotliwości 21, który przekształca to napięcie na napięcie o nastawianej częstotliwości finv. Napięcie z przemiennika częstotliwości 21 jest doprowadzone poprzez przewody łączące 20 oraz szczotki 24 i pierścienie ślizgowe 23 do uzwojenia trójfazowego 1, które wytwarza pole magnetyczne wirujące z prędkością ni + nis, gdzie nis = 60finv/ps, ps - liczba par biegunów silnika wewnętrznego. Pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym jest oddzielony szczeliną powietrzną od litego rdzenia 14 z magnesami trwałymi. W wyniku oddziaływania pól magnetycznych powstaje moment elektromagnetyczny, który napędza wirnik 9 z prędkością obrotową ni + nis. Lity rdzeń 7 z magnesami trwałymi 6 jest zamocowany na zewnętrznej powierzchni wirnika 9 i wiruje z prędkością obrotową ni + nis. Jest on oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia 5 stojana prądnicy głównej. W uzwojeniu trójfazowym 3 indukują się napięcia wskutek oddziaływania wirującego pola magnetycznego wzbudzonego magnesami trwałymi 6. Częstotliwość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 wynosi f2 = p2(ni + nis)/60, gdzie p2 - liczba par biegunów prądnicy głównej. Ponadto wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 jest proporcjonalna do sumy prędkości ni + nis.The solid core of the rotor 12 with permanent magnets 16 is separated by an air gap from the packaged stator core 13. In the three-phase winding 17, as a result of the rotating magnetic field induced by the permanent magnets 16, voltages are induced with the frequency fi = pini/60, where ni - shaft rotational speed ii generator of a special design, pi - number of pole pairs of the auxiliary generator. The value of the voltage induced in the winding 17 is proportional to the speed ni. The three-phase winding 17 is electrically connected by three connecting wires to the frequency converter 21. The voltage from the three-phase winding 17 is applied through these wires to the frequency converter 21, which converts this voltage to a voltage with an adjustable frequency finv. The voltage from the frequency converter 21 is supplied through the connecting wires 20 and brushes 24 and slip rings 23 to the three-phase winding 1, which generates a magnetic field rotating at the speed ni + nis, where nis = 60finv/ps, ps - the number of pole pairs of the internal motor. The bundled core 15 with three-phase winding is separated by an air gap from the solid core 14 with permanent magnets. As a result of the action of the magnetic fields, an electromagnetic torque is generated which drives the rotor 9 at a rotational speed ni + low. A solid core 7 with permanent magnets 6 is fixed on the outer surface of the rotor 9 and rotates at a rotational speed ni + low. It is separated by an air gap from the packaged stator core 5 of the main generator. Voltages are induced in the three-phase winding 3 as a result of the rotating magnetic field induced by permanent magnets 6. The frequency of the voltage induced in the winding 3 is f2 = p2(ni + nis)/60, where p2 - the number of pole pairs of the main generator. Moreover, the value of the voltage induced in winding 3 is proportional to the sum of the speeds ni + nis.

Przykład IIIExample III

Konstrukcję generatora elektrycznego specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem indukcyjnym, dwiema prądnicami synchronicznymi i sieciowym przemiennikiem częstotliwości przedstawiono na fig. 3. Opis generatora z fig. 3 odpowiada opisowi generatora z fig. 1 z zastrzeżeniem, że generator z fig. 3 jest dodatkowo wyposażony w sieciowy przemiennik częstotliwości 22. Napięcie z uzwojenia trójfazowego 3 jest doprowadzone poprzez przewody łączące do przemiennika częstotliwości 22, który przekształca to napięcie na napięcie o częstotliwości sieci. Przykład IVThe construction of a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with an induction motor, two synchronous generators and a mains frequency converter is shown in Fig. 3. The description of the generator in Fig. 3 corresponds to the description of the generator in Fig. 1 with the proviso that the generator in Fig. 3 is additionally equipped with a mains frequency converter 22. The voltage from the three-phase winding 3 is supplied via connecting lines to a frequency converter 22, which converts this voltage to a mains frequency voltage. Example IV

Konstrukcję generatora elektrycznego specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem indukcyjnym oraz prądnicami: synchroniczną i asynchroniczną przedstawiono na fig. 4. Prądnicę główną tworzą pakietowany rdzeń stojana 5 z uzwojeniem trójfazowym 3 osadzony w korpusie 4 oraz lity rdzeń wirnika 7 z magnesami trwałymi 6 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 9. Silnik wewnętrzny tworzą pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym 1 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 10 zespolonego z wałem 11 oraz pakietowany rdzeń 14 z uzwojeniem klatkowym 2 osadzony na wewnętrznej powierzchni wirnika 9. Prądnicę pomocniczą tworzą pakietowany rdzeń wirnika 12 z uzwojeniem trójfazowym i7 osadzony na wale 11 oraz pakietowany rdzeń stojana 13 z uzwojeniem trójfazowym 16 osadzony w korpusie 4 generatora specjalnego wykonania. Wirniki 9 i 10 są zamontowane obrotowo w korpusie 4 poprzez łożyska, odpowiednio, 18 i 19 oraz odpowiadające im łożyska po stronie napędowej generatora specjalnego wykonania.The construction of a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with an induction motor and generators: synchronous and asynchronous is shown in Fig. 4. The main generator consists of a packaged stator core 5 with a three-phase winding 3 embedded in the body 4 and a solid rotor core 7 with permanent magnets 6 mounted on the outer surface of the rotor 9. The inner motor consists of a packed core 15 with a three-phase winding 1 mounted on the outer surface of the rotor 10 integrated with the shaft 11 and a packed core 14 with a cage winding 2 mounted on the inner surface of the rotor 9. Auxiliary generator consists of a packed a rotor core 12 with a three-phase winding i7 mounted on a shaft 11 and a packaged stator core 13 with a three-phase winding 16 mounted in the body 4 of a special generator. The rotors 9 and 10 are rotatably mounted in the casing 4 through bearings 18 and 19, respectively, and corresponding bearings on the drive side of the generator of a special design.

Pakietowany rdzeń wirnika 12 jest oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia stojana 13. W trójfazowym uzwojeniu 17, poruszającym się ruchem obrotowym w wirującym polu magnetycznym wzbudzonym przez uzwojenie 16 zasilane z przemiennika częstotliwości 21, indukują się napięcia o częstotliwości fi = pini/60 ± finv, gdzie ni - prędkość obrotowa wału 11 generatora specjalnego wykonania, pi - liczba par biegunów prądnicy asynchronicznej, finv - częstotliwość zasilania prądnicy z przemiennika częstotliwości. Wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 17 jest proporcjonalna do częstotliwości fi. Uzwojenie trójfazowe 17 jest połączone elektrycznie trzema przewodami łączącymi 20 z uzwojeniem trójfazowym 1. Napięcie z uzwojenia trójfazowego 17 jest doprowadzone poprzez te przewody do uzwojenia trójfazowego 1, które wytwarza pole magnetyczne wirujące z prędkością ni + nis, gdzie nis = 60fi/ps, ps - liczba par biegunów silnika wewnętrznego. Pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym jest oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia 14 z uzwojeniem klatkowym. Pole wirujące indukuje w prętach klatki 2 napięcia, które wymuszają przepływ prądu w zamkniętym uzwojeniu klatkowym. W wyniku oddziaływania pól magnetycznych powstaje moment elektromagnetyczny, który napędza wirnik 9 z prędkością obrotową ni + ns, gdzie ns - prędkość obrotowa silnika wewnętrznego zależna od momentu elektromagnetycznego zgodnie z charakterystyką mechaniczną silnika. Lity rdzeń 7 z magnesami trwałymi 6 jest zamocowany na zewnętrznej powierzchni wirnika 9 i wiruje z prędkością obrotową ni + ns. Jest on oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia 5 stojana prądnicy głównej. W uzwojeniu trójfazowym 3 indukują się napięcia wskutek oddziaływania wirującego pola magnetycznego wzbudzonego magnesami trwałymi 6. Częstotliwość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 wynosi f2 = p2(ni + ns)/60, gdzie p2 - liczba par biegunów prądnicy głównej. Ponadto wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 jest proporcjonalna do sumy prędkości ni + ns. Przykład VThe packed rotor core 12 is separated by an air gap from the packed stator core 13. In the three-phase winding 17, rotating in a rotating magnetic field excited by the winding 16 supplied from the frequency converter 21, voltages with the frequency fi = pini/60 ± finv are induced, where ni - the rotational speed of the shaft 11 of the special-purpose generator, pi - the number of pole pairs of the asynchronous generator, finv - the generator's supply frequency from the frequency converter. The value of the voltage induced in the winding 17 is proportional to the frequency fi. The three-phase winding 17 is electrically connected by three wires 20 to the three-phase winding 1. The voltage from the three-phase winding 17 is applied through these wires to the three-phase winding 1, which generates a magnetic field rotating at a speed ni + nis, where nis = 60fi/ps, ps - number of pole pairs of the internal motor. The packaged core 15 with three-phase winding is separated by an air gap from the packaged core 14 with the cage winding. The rotating field induces voltages in the bars of the cage 2, which force the current to flow in the closed cage winding. As a result of the interaction of the magnetic fields, an electromagnetic torque is generated which drives the rotor 9 at a rotational speed ni + ns, where ns - the rotational speed of the internal motor depends on the electromagnetic torque according to the mechanical characteristics of the motor. A solid core 7 with permanent magnets 6 is attached to the outer surface of the rotor 9 and rotates at a rotational speed ni + ns. It is separated by an air gap from the packaged stator core 5 of the main generator. Voltages are induced in the three-phase winding 3 as a result of the rotating magnetic field induced by permanent magnets 6. The frequency of the voltage induced in the winding 3 is f2 = p2(ni + ns)/60, where p2 - the number of pole pairs of the main generator. Moreover, the value of the voltage induced in winding 3 is proportional to the sum of the speeds ni + ns. Example V

Konstrukcję generatora elektrycznego specjalnego wykonania z silnikowym napędem wewnętrznym i dopasowującym przemiennikiem częstotliwości - wariant z silnikiem synchronicznym oraz prądnicami: synchroniczną i asynchroniczną przedstawiono na fig. 5. Prądnicę główną tworzą pakietowany rdzeń stojana 5 z uzwojeniem trójfazowym 3 osadzony w korpusie 4 oraz lity rdzeń wirnika 7 z magnesami trwałymi 6 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 9. Silnik wewnętrzny tworzą pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym 1 osadzony na zewnętrznej powierzchni wirnika 10 zespolonego z wałem 11 oraz lity rdzeń 14 z magnesami trwałymi 2 osadzony na wewnętrznej powierzchni wirnikaThe construction of a special electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter - a variant with a synchronous motor and generators: synchronous and asynchronous is shown in Fig. 5. The main generator consists of a packaged stator core 5 with a three-phase winding 3 embedded in the body 4 and a solid rotor core 7 with permanent magnets 6 mounted on the outer surface of the rotor 9. The internal motor consists of a packaged core 15 with three-phase winding 1 mounted on the outer surface of the rotor 10 connected with the shaft 11 and a solid core 14 with permanent magnets 2 mounted on the inner surface of the rotor

9. Prądnicę pomocniczą tworzą pakietowany rdzeń wirnika 12 z uzwojeniem trójfazowym 17 osadzony na wale 11 oraz pakietowany rdzeń stojana 13 z uzwojeniem trójfazowym 16 osadzony w korpusie 4 generatora specjalnego wykonania. Wirniki 9 i 10 są zamontowane obrotowo w korpusie 4 poprzez łożyska, odpowiednio, 18 i 19 oraz odpowiadające im łożyska po stronie napędowej generatora specjalnego wykonania.9. The auxiliary generator consists of a packaged rotor core 12 with a three-phase winding 17 mounted on a shaft 11 and a packaged stator core 13 with a three-phase winding 16 embedded in the body 4 of a special generator. The rotors 9 and 10 are rotatably mounted in the casing 4 through bearings 18 and 19, respectively, and corresponding bearings on the drive side of the generator of a special design.

Pakietowany rdzeń wirnika 12 jest oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia stojana 13. W trójfazowym uzwojeniu 17, poruszającym się ruchem obrotowym w wirującym polu magnetycznym wzbudzonym przez uzwojenie 16 zasilane z przemiennika częstotliwości 21, indukują się napięcia o częstotliwości fi = pini/60 ± finv, gdzie ni - prędkość obrotowa wału 11 generatora specjalnego wykonania, pi - liczba par biegunów prądnicy asynchronicznej, finv - częstotliwość zasilania prądnicy z przemiennika częstotliwości. Wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 17 jest proporcjonalna do częstotliwości fi. Uzwojenie trójfazowe 17 jest połączone elektrycznie trzema przewodami łączącymi 20 z uzwojeniem trójfazowym 1. Napięcie z uzwojenia trójfazowego 17 jest doprowadzone poprzez te przewody do uzwojenia trójfazowego 1, które wytwarza pole magnetyczne wirujące z prędkością ni + nis, gdzie nis = 60fi/ps, ps - liczba par biegunów silnika wewnętrznego. Pakietowany rdzeń 15 z uzwojeniem trójfazowym jest oddzielony szczeliną powietrzną od litego rdzenia 14 z magnesami trwałymi 2. W wyniku oddziaływania pól magnetycznych powstaje moment elektromagnetyczny, który napędza wirnik 9 z prędkością obrotową ni + nis. Lity rdzeń 7 z magnesami trwałymi 6 jest zamocowany na zewnętrznej powierzchni wirnika 9 i wiruje z prędkością obrotową ni + nis. Jest on oddzielony szczeliną powietrzną od pakietowanego rdzenia 5 stojana prądnicy głównej. W uzwojeniu trójfazowym 3 indukują się napięcia wskutek oddziaływania wirującego pola magnetycznego wzbudzonego magnesami trwałymi 6. Częstotliwość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 wynosi f2 = p2(ni + nis)/60, gdzie p2 - liczba par biegunów prądnicy głównej. Ponadto wartość napięcia indukowanego w uzwojeniu 3 jest proporcjonalna do sumy prędkości ni + nis.The packed rotor core 12 is separated by an air gap from the packed stator core 13. In the three-phase winding 17, rotating in a rotating magnetic field excited by the winding 16 supplied from the frequency converter 21, voltages with the frequency fi = pini/60 ± finv are induced, where ni - the rotational speed of the shaft 11 of the special-purpose generator, pi - the number of pole pairs of the asynchronous generator, finv - the generator's supply frequency from the frequency converter. The value of the voltage induced in the winding 17 is proportional to the frequency fi. The three-phase winding 17 is electrically connected by three wires 20 to the three-phase winding 1. The voltage from the three-phase winding 17 is applied through these wires to the three-phase winding 1, which generates a magnetic field rotating at a speed ni + nis, where nis = 60fi/ps, ps - number of pole pairs of the internal motor. The bundled core 15 with three-phase winding is separated by an air gap from the solid core 14 with permanent magnets 2. As a result of the magnetic fields, an electromagnetic torque is generated which drives the rotor 9 at a rotational speed ni + low. A solid core 7 with permanent magnets 6 is fixed on the outer surface of the rotor 9 and rotates at a rotational speed ni + low. It is separated by an air gap from the packaged stator core 5 of the main generator. Voltages are induced in the three-phase winding 3 as a result of the rotating magnetic field induced by permanent magnets 6. The frequency of the voltage induced in the winding 3 is f2 = p2(ni + nis)/60, where p2 - the number of pole pairs of the main generator. Moreover, the value of the voltage induced in winding 3 is proportional to the sum of the speeds ni + nis.

Claims

i. A special design electric generator with an internal motor drive and a matching frequency converter, characterized in that:

on the shaft with one drive end 11, the rotor of the first generator structure is mounted motionless relative to the shaft, containing a solid core 12 with permanent magnets 16 or a bundled core 12 with a three-phase winding 17, around which the stator of the first generator structure is cylindrically mounted, stationary in relation to the body of the electric generator 4, containing a bundled core 13 with a three-phase winding 17 or a bundled core 13 with a three-phase winding 16, and a rotor 10 is mounted on the shaft 11, stationary with respect to the shaft, on which the bundled core 15 with a three-phase winding 1 of the internal motor structure is located, and around the rotor 10 rotating in relation to the body 4 of the electric generator, a rotor 9 is mounted cylindrically, on the inner surface of which there is a packaged core 14 with a cage winding 2 or a solid core 14 with permanent magnets 2 of the internal motor structure, and on the outer surface of the rotor 9 there is a a solid core 7 with permanent magnets 6 of the second generator structure of the main generator, and around the rotor 9, stationary in relation to the generator body 4, there is a cylindrical stator of the second generator structure packaged stator core 5 with a three-phase armature winding 3 of the main generator, from which it is led outside the generator body 4 of a special design power cords 8.

2. A generator according to claim and, characterized in that the three-phase armature winding 17 of the first generative structure of the auxiliary generator is electrically connected via the matching frequency converter 21, the wiring harness 20, the brushes 24 and the slip rings 23 to the three-phase winding 1 of the internal motor structure or the three-phase winding 16 of the first generative structure is energized from the frequency converter 21, and the three-phase winding 17 of this structure is connected directly to the three-phase winding 1 of the internal motor structure, which results in the rotational speed of the rotor of the second generator structure solid rotor core 7 of the main generator with permanent magnets 6 being the sum of the rotational speed of the shaft of the special-purpose generator 11 and own internal speed

PL 242552 BI motor structure and the possibility of supplying the internal motor structure three-phase winding 1 of the internal motor placed in the slots with voltage with the rated parameters of the internal drive motor, or with a mains frequency converter 22 the possibility of adjusting the generator voltage parameters to the mains parameters independently of the matching frequency converter 21.

3. Generator according to claim 1 or 2, characterized in that it has one drive shaft and two rotors that rotate concurrently with different rotational speeds.