RU132274U1 - 3-WAY COMPRESSION GENERATOR - Google Patents
3-WAY COMPRESSION GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU132274U1 RU132274U1 RU2013111040/07U RU2013111040U RU132274U1 RU 132274 U1 RU132274 U1 RU 132274U1 RU 2013111040/07 U RU2013111040/07 U RU 2013111040/07U RU 2013111040 U RU2013111040 U RU 2013111040U RU 132274 U1 RU132274 U1 RU 132274U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- rotor
- stator
- poles
- pairs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Трехобмоточный компрессионный генератор, содержащий явнополюсный ферромагнитный шихтованный статор с обмоткой между полюсами и расположенный на валу ферромагнитный шихтованный явнополюсный ротор с размещенными в пазах короткозамкнутыми обмотками, охватывающими ротор, число которых равно числу пар полюсов обмотки статора, отличающийся тем, что ротор выполнен с дополнительной обмоткой возбуждения, число пар полюсов которой p равно числу пар полюсов обмотки статора, причем дополнительная обмотка возбуждения расположена в пазах между полюсами со сдвигом на угол 180°/p относительно короткозамкнутых обмоток ротора.A three-winding compression generator containing an explicitly polar ferromagnetic chargeable stator with a winding between the poles and a ferromagnetic chargeable explicit-pole rotor located on the shaft with short-circuited windings located in the grooves, covering the rotor, the number of which is equal to the number of pairs of poles of the stator winding, characterized in that the rotor winding is made with , the number of pole pairs of which p is equal to the number of pole pairs of the stator winding, with the additional field winding located in the grooves between poles with an angle shift of 180 ° / p relative to the short-circuited rotor windings.
Description
Полезная модель относится к области электромашинных генераторов параметрического типа с периодически изменяющейся при вращении ротора индуктивностью обмотки статора и может быть использована для питания электрофизических установок мощными импульсами тока.The utility model relates to the field of parametric type electric machine generators with the stator winding inductance periodically changing as the rotor rotates and can be used to power electrophysical installations with powerful current pulses.
Известна конструкция компрессионного генератора [SU 934888 А1, МПК 5 H03K 3/00, опубл. 15.08.1983, БИ №30], содержащая шихтованные ротор и статор с однофазными обмотками, два щеточно-коллекторных узла, соединенных один с началом, а второй с концом роторной обмотки, импульсный источник питания для создания начального магнитного потока в зазоре генератора и нагрузку, соединенную последовательно со статорной обмоткой, один из выводов которой соединен с одним из щеточно-коллекторных узлов. Один вывод импульсного источника питания соединен через коммутатор с нагрузкой, а другой - со вторым щеточно-коллекторным узлом и через замыкатель - с нагрузкой.A known design of a compression generator [SU 934888 A1, IPC 5
Недостатком этой конструкции является наличие скользящих контактов, через которые необходимо пропустить весь импульс тока и всю генерируемую энергию, а также недостаточная максимальная частота следования импульсов тока при минимальном числе пар полюсов обмоток.The disadvantage of this design is the presence of sliding contacts through which it is necessary to pass the entire current pulse and all generated energy, as well as the insufficient maximum repetition rate of the current pulses with a minimum number of pole pairs of the windings.
Известна конструкция бесконтактного компрессионного генератора [Invited the compensated pulsed alternator program - a review / W.L.Bird, W.F.Weldon, B.M.Carder, R.J.Foley - Proceedings of 3 rd IEEE International Pulsed Power Conference, Albuquerque, June 1981, p.134-141], содержащая явнополюсный ферромагнитный шихтованный статор с обмоткой, размещенной между полюсами и подключенной к параллельно соединенным импульсному источнику питания с коммутатором и нагрузке с коммутатором, и монолитный явнополюсный ротор из проводящего электрический ток материала с зубцами, число которых равно числу пар полюсов обмотки статора.The known design of a non-contact compression generator [Invited the compensated pulsed alternator program - a review / WLBird, WFWeldon, BMCarder, RJFoley - Proceedings of 3 rd IEEE International Pulsed Power Conference, Albuquerque, June 1981, p.134-141], containing an explicitly polar ferromagnetic charge stator with a winding located between the poles and connected to a parallel-connected switching power supply with a commutator and a load with a commutator, and a monolithic explicit-polar rotor from an electric current-conducting material with teeth, the number of which is equal to the number of pairs of poles of the stator winding.
Недостатками этого генератора являются большая величина тока возбуждения и значительная начальная энергия магнитного поля генератора, которые необходимо получить от импульсного источника питания, например, от заряженной конденсаторной батареи.The disadvantages of this generator are the large value of the excitation current and a significant initial energy of the magnetic field of the generator, which must be obtained from a pulsed power source, for example, from a charged capacitor bank.
Известна также конструкция бесконтактного компрессионного генератора [R.U 60807 U1, МПК Н02К 57/00 (2006.01), опубл. 27.01.2007, БИ №3], содержащая явнополюсный ферромагнитный статор с обмоткой между полюсами и монолитный ротор из проводящего электрический ток материала с зубцами, число которых равно числу пар полюсов обмотки, отличающийся тем, что, ротор выполнен с закрепленными между зубцами магнитопроводами.Also known is the design of a non-contact compression generator [R.U 60807 U1, IPC Н02К 57/00 (2006.01), publ. January 27, 2007, BI No. 3], comprising a clearly polar ferromagnetic stator with a winding between the poles and a monolithic rotor made of an electrically conductive material with teeth, the number of which is equal to the number of pairs of winding poles, characterized in that the rotor is made with magnetic circuits fixed between the teeth.
Недостатком этого генератора является сложность конструкции, обусловленная монолитным явнополюсным ротором сложной формы для надежного крепления шихтованных магнитопроводов, причем такая конструкция ограничивает число оборотов ротора и частоту импульсов следования импульсов тока.The disadvantage of this generator is the design complexity due to a monolithic explicit pole rotor of complex shape for reliable fastening of charged magnetic cores, and this design limits the number of rotor revolutions and the frequency of the pulse repetition current pulses.
Наиболее близким техническим решением является бесконтактный импульсный компрессионный генератор, выбранный в качестве прототипа [RU 103251 U1, МПК Н02К 57/00 (2006.01), опубл. 27.03.2011, БИ №9], содержащий явнополюсный ферромагнитный шихтованный статор с обмоткой между полюсами и расположенный на валу ферромагнитный шихтованный явнополюсный ротор с размещенными в пазах короткозамкнутыми обмотками, охватывающими ротор, число которых равно числу пар полюсов обмотки статора.The closest technical solution is a non-contact pulse compression generator, selected as a prototype [RU 103251 U1, IPC Н02К 57/00 (2006.01), publ. 03/27/2011, BI No. 9], containing an explicitly polarized ferromagnetic charge stator with a winding between the poles and a ferromagnetic chargeable explicit-pole rotor located on the shaft with squirrel-cage windings located in the grooves, covering the rotor, the number of which is equal to the number of pairs of stator winding poles.
Недостатком прототипа является недостаточная максимальная частота следования импульсов тока статорной обмотки, определяемая числом пар ее полюсов и числом оборотов ротора.The disadvantage of the prototype is the insufficient maximum repetition rate of the current pulses of the stator winding, determined by the number of pairs of its poles and the number of revolutions of the rotor.
Задачей полезной модели является повышение максимальной частоты следования импульсов тока статорной обмотки без увеличения числа пар ее полюсов и числа оборотов ротора.The objective of the utility model is to increase the maximum repetition rate of the current pulses of the stator winding without increasing the number of pairs of its poles and the number of revolutions of the rotor.
Поставленная задача достигается тем, что так же как в прототипе трехобмоточный компрессионный генератор содержит явнополюсный ферромагнитный шихтованный статор с обмоткой между полюсами и расположенный на валу ферромагнитный шихтованный явнополюсный ротор с размещенными в пазах короткозамкнутыми обмотками, охватывающими ротор, число которых равно числу пар полюсов обмотки статора.The task is achieved by the fact that, as in the prototype, the three-winding compression generator contains an explicit pole ferromagnetic charge stator with a winding between the poles and a ferromagnetic load-bearing explicit pole rotor located on the shaft with short-circuited windings located in the grooves, covering the rotor, the number of which is equal to the number of pairs of pole poles of the winding.
Согласно полезной модели, ротор выполнен с дополнительной обмоткой возбуждения, число пар полюсов которой p равно числу пар полюсов обмотки статора, причем дополнительная обмотка возбуждения расположена в пазах между полюсами со сдвигом на угол 180°/p относительно короткозамкнутых обмоток ротора.According to a utility model, the rotor is made with an additional field winding, the number of pole pairs of which p is equal to the number of pairs of poles of the stator winding, and the additional field winding is located in the grooves between the poles with an angle of 180 ° / p relative to the short-circuited rotor windings.
Достигаемый результат поясним режимом короткого замыкания обмоток трехобмоточного компрессионного генератора без учета их активных сопротивлений.The achieved result will be explained by the short circuit mode of the windings of the three-winding compression generator without taking into account their active resistances.
1. У прототипа при угле положения ротора α=0, когда индуктивность обмотки статора с числом витков wC максимальна Lmax, начальный ток этой обмотки iC0 и начальный магнитный поток1. The prototype with the angle of the rotor α = 0, when the inductance of the stator winding with the number of turns w C is maximum L max , the initial current of this winding i C0 and the initial magnetic flux
создаются импульсным источником питания (возбуждения), например, заряженной конденсаторной батареей. При повороте ротора на угол α=180°/p короткозамкнутые обмотки ротора вытесняют магнитный поток Ф0 в пазы обмотки статора, индуктивность этой обмотки уменьшается до минимального значения Lmin, обеспечивая кратность изменения индуктивностиcreated by a pulsed power supply (excitation), for example, a charged capacitor bank. When the rotor is rotated through an angle α = 180 ° / p, the short-circuited rotor windings displace the magnetic flux Ф 0 into the grooves of the stator winding, the inductance of this winding decreases to a minimum value of L min , providing a change in inductance
В результате у прототипа ток обмотки статора при угле α=180°/p достигает максимального значения:As a result, the prototype stator winding current at an angle α = 180 ° / p reaches its maximum value:
причем при дальнейшем повороте ротора до угла α=360°/p ток обмотки статора уменьшается и становится равен начальному току iC0. При этом максимальная частота следования импульсов тока обмотки статора составляет:with further rotation of the rotor to an angle α = 360 ° / p, the stator winding current decreases and becomes equal to the initial current i C0 . In this case, the maximum repetition rate of the current pulses of the stator winding is:
где n - число оборотов ротора в минуту.where n is the number of revolutions of the rotor per minute.
2. В предложенной полезной модели при угле положения ротора α=0, когда индуктивность обмотки статора максимальна, начальный ток дополнительной обмотки возбуждения ротора iB0 е начальный магнитный поток2. In the proposed utility model, with the angle of the rotor position α = 0, when the stator winding inductance is maximum, the initial current of the additional rotor excitation winding i B0 e is the initial magnetic flux
создаются также импульсным источником питания (возбуждения), например, заряженной конденсаторной батареей, причем дополнительная обмотка возбуждения ротора имеет индуктивность LB число витков wB.are also created by a pulsed power supply (excitation), for example, a charged capacitor bank, and the additional excitation winding of the rotor has an inductance L B the number of turns w B.
Из решения уравнений для потокосцеплений дополнительной обмотки возбуждения ротораFrom the solution of equations for flux linkages of the additional rotor field winding
и обмотки статораand stator windings
находим максимальные значения тока обмотки статора iC(α) при углах поворота ротора α=180°/pwe find the maximum values of the stator winding current i C (α) for rotor angles α = 180 ° / p
и α=360°/pand α = 360 ° / p
где в функции угла положения ротора α индуктивность обмотки статора:where, as a function of the angle of the rotor position α, the stator winding inductance:
в функции угла положения ротора α взаимная индуктивность между статорной и дополнительной роторной обмотками:as a function of the angle of the rotor position α, the mutual inductance between the stator and additional rotor windings:
iB(α) и iC(α) - токи дополнительной обмотки возбуждения ротора и обмотки статора в функции угла положения ротора α, причем при α=0 имеем iB(0)=iB0 и iC(0)=0;i B (α) and i C (α) are the currents of the additional rotor excitation winding and the stator winding as a function of the angle of the rotor position α, and for α = 0 we have i B (0) = i B0 and i C (0) = 0;
и k<1 - коэффициенты модуляции и связи обмоток генератора соответственно; and k <1 are the modulation and coupling coefficients of the generator windings, respectively;
Lmax=L0(1+m); Lmin=L0(1-m) - максимальная и минимальная индуктивности статорной обмотки при ее средней индуктивности L0.L max = L 0 (1 + m); L min = L 0 (1-m) is the maximum and minimum inductance of the stator winding at its average inductance L 0 .
Сравнение максимальных значений токов обмотки статора прототипа (2) и полезной модели (5, 6) при одинаковых начальных магнитных потоках (1) и (4) дает соотношенияA comparison of the maximum values of the stator winding currents of the prototype (2) and the utility model (5, 6) with the same initial magnetic fluxes (1) and (4) gives the relations
где параметр взаимной индуктивности:where the mutual inductance parameter:
Из формулы (7) следует, что при угле α=180°/p амплитуды токов короткого замыкания прототипа im1 и полезной модели im2 практически одинаковы. Однако при угле α=360°/p, когда у прототипа импульс тока статорной обмотки отсутствует, у полезной модели наблюдается импульс с амплитудой im3≈im2≈im1 при N2≈2N1.It follows from formula (7) that at an angle α = 180 ° / p, the amplitudes of the short circuit currents of the prototype i m1 and the utility model i m2 are almost the same. However, at an angle α = 360 ° / p, when the prototype has no current pulse of the stator winding, the utility model has a pulse with amplitude i m3 ≈i m2 ≈i m1 at N 2 ≈ 2N 1 .
В результате у предложенной полезной модели максимальная частота следования импульсов тока обмотки статора будет равнаAs a result, the proposed utility model has a maximum repetition rate of current pulses of the stator winding
т.е. из формул (3) и (8) следует, что, по сравнению с прототипом, у полезной модели за счет размещения на роторе дополнительной обмотки возбуждения максимальная частота следования импульсов тока обмотки статора увеличивается в 1,5 раза.those. from formulas (3) and (8) it follows that, in comparison with the prototype, in a utility model due to the placement of an additional field winding on the rotor, the maximum repetition rate of the current pulses of the stator winding increases by 1.5 times.
На фиг.1 схематически изображен трехобмоточный компрессионный генератор с числом пар полюсов обмотки статора р=4 при положении ротора, когда угол относительно вертикальной оси α=0, а индуктивность обмотки статора максимальна, причем на фиг.2 приведены расчетные кривые токов при коротком замыкании обмоток этого генератора.Figure 1 schematically shows a three-winding compression generator with the number of pairs of poles of the stator winding p = 4 at the rotor position, when the angle relative to the vertical axis is α = 0, and the stator winding inductance is maximum, and figure 2 shows the calculated current curves for short-circuit windings this generator.
Трехобмоточный компрессионный генератор содержит явнополюсный ферромагнитный шихтованный статор 1 с обмоткой 2 между полюсами и расположенный на валу 3 ферромагнитный шихтованный явнополюсный ротор 4 с размещенными в пазах короткозамкнутыми обмотками 5, охватывающими ротор 4, число которых равно числу пар полюсов (р=4) обмотки статора 2. На роторе 4 размещена дополнительная обмотка возбуждения 6, число пар полюсов которой (р=4) равно числу пар полюсов обмотки статора 2, причем дополнительная обмотка возбуждения 6 расположена в пазах между полюсами со сдвигом на угол 180°/р=45° относительно короткозамкнутых обмоток 5 ротора 4. Пазы статора 1 и ротора 4, в которых расположены обмотки 2, 5 и 6, на фиг.1 не детализированы.The three-winding compression generator contains an explicitly polar
Трехобмоточный компрессионный генератор работает следующим образом. Внешним приводным двигателем вал 3 и ротор 4 раскручивается до определенного числа оборотов n в минуту. Далее на дополнительную обмотку возбуждения 6 ротора 4 от импульсного источника питания подается ток iB(α), который при угле α=0 в момент максимума индуктивности Lmax обмотки 2 статора 1 составляет величину iB(0)=iB0 и создает начальный магнитный поток Ф0. По мере поворота ротора 4 его короткозамкнутые обмотки 5 вытесняют магнитный поток в пазы статора 1 обмотки 2 и индуктивность обмотки 2 уменьшается, достигая минимального значения Lmin при угле α=180°/p=45°. В результате происходит преобразование механической энергии вращающегося ротора 4 в электромагнитную энергию импульса тока iC(α) обмотки статора 2 с амплитудой im2, которая тем больше, чем больше кратность изменения N1 индуктивности обмотки 2. Электромагнитная энергия W импульса тока iC(α) с амплитудой im2 передается в нагрузку, которая подключается последовательно обмотке 2. При дальнейшем повороте ротора на угол α=360°/р=90° проводники дополнительной обмотки возбуждения 6 ротора 4 располагаются напротив проводников обмотки 2 статора 1. Обмотки 2 и 6 оказываются включенными встречно, в статорной обмотке 2 генерируется следующий импульс тока iC(α) с амплитудой im3, который тем больше, чем больше коэффициент связи k<1 и больше соответствующий параметр N2>1.Three-winding compression generator operates as follows. An external drive motor drives the
По сравнению с прототипом полезная модель имеет в 1,5 большую максимальную частоту следования импульсов тока fm2 статорной обмотки за счет размещения на роторе дополнительной обмотки возбуждения. Согласно расчетам данная полезная модель массой 50000 кг с четырьмя парами полюсов (р=4) и n=3000 об/мин при питании активно-индуктивной нагрузки может иметь: N2=2N1=200; iB0=35,5 кА; Ф0=4,23 Вб; W0=152 кДж; im2=im3=2,75 МА; W≈5,4 МДж; fm2=300 Гц.Compared with the prototype, the utility model has 1.5 times the maximum maximum pulse repetition rate f m2 of the stator winding by placing an additional field winding on the rotor. According to calculations, this utility model weighing 50,000 kg with four pairs of poles (p = 4) and n = 3000 rpm when powered by an active inductive load can have: N 2 = 2N 1 = 200; i B0 = 35.5 kA; Ф 0 = 4.23 Wb; W 0 = 152 kJ; i m2 = i m3 = 2.75 MA; W≈5.4 MJ; f m2 = 300 Hz.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111040/07U RU132274U1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | 3-WAY COMPRESSION GENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111040/07U RU132274U1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | 3-WAY COMPRESSION GENERATOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU132274U1 true RU132274U1 (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=49165392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013111040/07U RU132274U1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | 3-WAY COMPRESSION GENERATOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU132274U1 (en) |
-
2013
- 2013-03-12 RU RU2013111040/07U patent/RU132274U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ruviaro et al. | Analysis and test results of a brushless doubly fed induction machine with rotary transformer | |
Ogunjuyigbe et al. | Analysis of synchronous reluctance machine with magnetically coupled three-phase windings and reactive power compensation | |
RU2529306C1 (en) | Electromechanical transmission | |
RU132274U1 (en) | 3-WAY COMPRESSION GENERATOR | |
RU2339147C1 (en) | Electrical machine | |
RU103251U1 (en) | CONTACTLESS PULSE COMPRESSION GENERATOR | |
RU60807U1 (en) | CONTACTLESS COMPRESSION GENERATOR | |
RU72369U1 (en) | CONTACTLESS TWO-STAGE COMPRESSION GENERATOR | |
CN107508441A (en) | Export the coreless permanent magnet generator of square wave | |
RU112536U1 (en) | MAGNETOELECTRIC ELECTROMECHANICAL CONVERTER WITH RING WINDING | |
RU2585279C1 (en) | Magnetoelectric machine | |
RU156058U1 (en) | CONTACTLESS VENT-COMPRESSION GENERATOR | |
RU175549U1 (en) | High speed electromechanical energy converter | |
RU2556075C1 (en) | Asynchronous electrical machine | |
RU2660945C2 (en) | Magnetoelectric machine | |
RU2359392C1 (en) | Commutator machine with polar armature | |
RU75260U1 (en) | NON-CONTACT TRANSFORMER COMPRESSION GENERATOR | |
RU2279173C2 (en) | Inductor engine (variants) | |
RU65313U1 (en) | CONTROL DIAGRAM FOR UNIPOLAR COMPRESSION GENERATOR | |
Petru et al. | Experimental stand for the study of a three-phase synchronous generator with permanent super magnets | |
RU166265U1 (en) | PULSE GENERATOR | |
RU2723297C1 (en) | Motor stator | |
RU2556076C2 (en) | Synchronous electrical machine | |
RU2414797C1 (en) | Salient-pole commutator magnetoelectric machine | |
RU2318288C1 (en) | Single-layer stator winding of double-pole induction machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130922 |