RU129719U1

RU129719U1 - COMBINED ELECTROMECHANICAL GENERATOR

Info

Publication number: RU129719U1
Application number: RU2013101486/07U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Петухов
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Совмещенный электромашинный генератор, состоящий из двух асинхронных машин, расположенных в одном корпусе, обмотки которых уложены в общем магнитопроводе, и устройства возбуждения, отличающийся тем, что напряжение возбуждения подается бесконтактным путем через обмотку статора первой машины, а на выходе генератора отсутствует полупроводниковый преобразователь.A combined electric machine generator, consisting of two asynchronous machines located in one housing, the windings of which are laid in a common magnetic circuit, and an excitation device, characterized in that the excitation voltage is supplied non-contact through the stator winding of the first machine, and there is no semiconductor converter at the generator output.

Description

Полезная модель относится к устройствам для автономного электроснабжения переменным напряжением стабильной частоты.The invention relates to devices for autonomous power supply with an alternating voltage of a stable frequency.

Известны асинхронные преобразователи частоты с совмещенными обмотками, приводимые во вращение отдельным двигателем. Они используются для преобразования напряжения питающей сети одной частоты в напряжение иной частоты. Обязательными условиями получения напряжения стабильной частоты на выходе этих устройств являются: стабильность напряжения питающей сети и постоянная частота вращения вала приводного двигателя. (А.с. №106209 (СССЗ). Асинхронный преобразователь частоты/ B.C.Новокшенов. - Опубл. в Б.И., 1960, вып.5).Known asynchronous frequency converters with combined windings, driven by a separate motor. They are used to convert the supply voltage of one frequency to a voltage of a different frequency. Mandatory conditions for obtaining a voltage of a stable frequency at the output of these devices are: stability of the supply voltage and a constant speed of the drive motor shaft. (A.S. No. 106209 (SSSZ). Asynchronous frequency converter / B.C. Novokshenov. - Published in B.I., 1960, issue 5).

Известны машинно-вентильные источники трехфазного напряжения (патент на полезную модель №82076, опубл. 10.04.2009, Бюл. №10.-2 с.). Они состоят из асинхронного возбудителя и двух асинхронных машин, уложенных в общих пазах, питание которых происходит через роторные обмотки, а выходное напряжение стабильной частоты формируется на выходе полупроводникового преобразователя.Known machine-valve sources of three-phase voltage (patent for utility model No. 8,076, publ. 10.04.2009, Bull. No. 10.-2 S.). They consist of an asynchronous exciter and two asynchronous machines, stacked in common grooves, which are fed through rotor windings, and a stable frequency output voltage is generated at the output of the semiconductor converter.

Полезная модель решает задачу получения напряжения стабильной частоты автономно от централизованных сетей электроснабжения.The utility model solves the problem of obtaining a stable frequency voltage autonomously from centralized power supply networks.

Техническим результатом полезной модели является уменьшение массы и габаритов генератора, уменьшение потери мощности на преобразование выходного напряжения и улучшение гармонического состава выходного напряжения.The technical result of the utility model is to reduce the mass and dimensions of the generator, reduce the power loss for converting the output voltage, and improve the harmonic composition of the output voltage.

На фиг. представлена схема полезной модели. Обмотки принадлежащие каждой электрической машине выделены отдельно штриховой линией. Обозначены они соответственно р1 и р2. Устройство возбуждения выдает систему напряжений u_s1, входными для него являются выходные напряжения генератора и код частоты с датчика частоты вращения. Нагрузка генератора обозначена как Z_НА, Z_НВ, Z_НС.In FIG. presents a diagram of a utility model. The windings belonging to each electric machine are highlighted separately by a dashed line. They are designated p1 and p2, respectively. The excitation device generates a voltage system u _s1 , the input voltage for it is the generator output voltage and the frequency code from the speed sensor. The generator load is designated as Z _ON , Z _HB , Z _NS .

Полезная модель состоит из электромашинной части, включающей в себя две электрические машины с общим магнитопроводом, устройства возбуждения и датчика частоты вращения.The utility model consists of an electric machine part, which includes two electric machines with a common magnetic circuit, excitation devices and a speed sensor.

Обмотки электрических машин имеют различное количество пар полюсов (соответственно p7 и p2) и выполнены таким образом, что их взаимовлияние исключено. Роторные обмотки соединены последовательно.The windings of electrical machines have a different number of pole pairs (p7 and p2, respectively) and are designed in such a way that their mutual influence is excluded. Rotor windings are connected in series.

Стабильность частоты на выходе генератора достигается соответствующим законом изменения частоты напряжения на выходе устройства возбуждения, основанном на измерении частоты вращения вала приводного двигателя.The frequency stability at the output of the generator is achieved by the corresponding law of the change in the frequency of the voltage at the output of the excitation device, based on the measurement of the rotational speed of the drive motor shaft.

Зависимость частоты напряжения выходной обмотки ω₂ от частоты вращения вала n и частоты напряжения возбуждения ω₁ определяется выражением:The dependence of the frequency of the voltage of the output winding ω ₂ on the rotational speed of the shaft n and the frequency of the excitation voltage ω ₁ is determined by the expression:

ω_z=ω₁+n(p₁-p₂).ω _z = ω ₁ + n (p ₁ -p ₂ ).

Устройство возбуждения формирует систему напряжений с частотой:The excitation device forms a voltage system with a frequency of:

ω₁=ω_const-n(p₁-p₂).ω ₁ = ω _const -n (p ₁ -p ₂ ).

При таком законе изменения частоты напряжения статорной обмотки первой электрической машины, выражение частоты напряжения на выходе генератора: ω₂=ω_const-n(p₁-p₂)+n(p₁-p₂)=ω_const.With this law of changing the frequency of the voltage of the stator winding of the first electric machine, the expression of the frequency of the voltage at the generator output: ω ₂ = ω _const -n (p ₁ -p ₂ ) + n (p ₁ -p ₂ ) = ω _const .

При неизменной нагрузке на выходе генератора при таком законе изменения частоты напряжения первой машины действующее напряжение на нагрузке и его частота будут постоянными.With a constant load at the output of the generator with such a law of changing the frequency of the voltage of the first machine, the effective voltage at the load and its frequency will be constant.

При изменении нагрузки генератора компенсация изменения напряжения на его выходе происходит за счет изменения напряжения питания статорной обмотки первой машины.When the generator load changes, compensation for changes in the voltage at its output occurs due to changes in the supply voltage of the stator winding of the first machine.

Таким образом, полезная модель позволяет получать напряжение стабильной частоты автономно от централизованных сетей электроснабжения при вращении устройства от приводного двигателя с широкими диапазонами частот вращения вала и, кроме того, имеет возможность изменения номинала частоты выходного напряжения. При этом уменьшаются массо-габаритные характеристики за счет исключения из схемы асинхронного возбудителя и повышается надежность за счет перехода к бесконтактной конструкции возбуждения.Thus, the utility model allows to obtain a stable frequency voltage autonomously from centralized power supply networks when the device is rotated from a drive motor with wide ranges of shaft rotation frequencies and, in addition, has the ability to change the nominal frequency of the output voltage. In this case, the mass-dimensional characteristics are reduced due to the exclusion of the asynchronous pathogen from the circuit and the reliability is increased due to the transition to a contactless excitation design.

Отличительными признаками предлагаемой полезной модели являются: отсутствие асинхронного возбудителя в ее составе, отсутствие роторных колец, подача напряжения на статорную обмотку первой асинхронной машины, отсутствие полупроводникового преобразователя между генератором и нагрузкой.Distinctive features of the proposed utility model are: the absence of an asynchronous pathogen in its composition, the absence of rotor rings, the voltage supply to the stator winding of the first asynchronous machine, the absence of a semiconductor converter between the generator and the load.

Возможность получения напряжения стабильной частоты на выходе генератора при соответствующем изменении частоты напряжения возбуждения была подтверждена экспериментально на макетном образце. Также было экспериментально подтверждено, что при постоянной выходной частоте генератора для неизменной нагрузки действующее значение выходного напряжения остается неизменным.The possibility of obtaining a voltage of a stable frequency at the output of the generator with a corresponding change in the frequency of the excitation voltage was confirmed experimentally on a prototype. It was also experimentally confirmed that at a constant output frequency of the generator for a constant load, the effective value of the output voltage remains unchanged.

Claims

A combined electric machine generator, consisting of two asynchronous machines located in one housing, the windings of which are laid in a common magnetic circuit, and an excitation device, characterized in that the excitation voltage is supplied non-contact through the stator winding of the first machine, and there is no semiconductor converter at the generator output.