RU2132107C1

RU2132107C1 - Electric power supply

Info

Publication number: RU2132107C1
Application number: RU98106602A
Authority: RU
Inventors: В.В. Тихонов; Д.Н. Субцельный
Original assignee: Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-06-20

Abstract

FIELD: electrical engineering, in particular, electrical machines. SUBSTANCE: device has generator with permanent magnets and stepping up generator, which is designed using permanent magnets. Winding of armature of stepping up generator is connected in series to winding of armature of main generator. Shift angle between electromotive force of main generator and that of stepping up generator is close to 180 electric degrees. This results in possibility to use disturbance-compensating control. Output precision of output voltage stabilization is provide by bias winding which embraces stem of armature of stepping up generator. Power supply of bias winding is provided by voltage regulation unit. EFFECT: increased precision of voltage stabilization in complete range of load alteration, complete use of magnet energy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования напряжения магнитоэлектрического генератора. The invention relates to electrical engineering and can be used in voltage control systems of a magnetoelectric generator.

Известно устройство [1], содержащее магнитопровод, который имеет пазы с обмоткой якоря, ротор с постоянными магнитами, в межполюсном пространстве которых установлены шунты из магнитомягкого материала. A device [1] is known that contains a magnetic circuit that has grooves with an armature winding, a rotor with permanent magnets, in the pole space of which shunts of magnetically soft material are installed.

Недостатками устройства являются:
- невысокая точность стабилизации напряжения вследствие отсутствия регулятора напряжения;
- увеличение объема магнита за счет ответвления части магнитного потока в шунты.The disadvantages of the device are:
- low accuracy of voltage stabilization due to the lack of a voltage regulator;
- an increase in the volume of the magnet due to the branching of part of the magnetic flux into the shunts.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототип) является устройство [2], содержащее ротор из постоянных магнитов, магнитопровод статора и кольцевой зубчатый магнитопровод (магнитный шунт). В пазах магнитопровода статора и кольцевого зубчатого магнитопровода (шунта) размещены якорная обмотка и тороидальная обмотка регулирования. The closest in technical essence to the proposed invention (prototype) is a device [2] containing a rotor of permanent magnets, a stator magnetic circuit and an annular gear magnetic circuit (magnetic shunt). Anchor winding and toroidal regulation winding are placed in the grooves of the stator magnetic circuit and the annular gear magnetic circuit (shunt).

Недостатками устройства являются:
- невысокая точность стабилизации напряжения;
- завышенные линейные размеры ротора, т.е. объема постоянных магнитов.The disadvantages of the device are:
- low accuracy of voltage stabilization;
- overestimated linear dimensions of the rotor, i.e. volume of permanent magnets.

Задачей изобретения является повышение точности стабилизации напряжения и более полное использование энергии магнитов. The objective of the invention is to increase the accuracy of voltage stabilization and a more complete use of the energy of magnets.

Задача решается размещением в генераторе вольтодобавочной машины, магнитно не связанной с синхронным генератором, трехфазная обмотка якоря которого включается последовательно с обмоткой якоря основного генератора, и размещением в вольтодобавочной машине обмотки подмагничивания, питающейся от блока регулирования напряжения, ротор выполнен в виде постоянных магнитов. The problem is solved by placing a booster machine in the generator that is not magnetically connected to the synchronous generator, the three-phase armature winding of which is connected in series with the armature of the main generator, and placing a magnetization winding powered from the voltage control unit in the booster machine, the rotor is made in the form of permanent magnets.

На чертеже представлена электрическая схема источника электропитания. The drawing shows an electrical diagram of a power source.

Источник электропитания содержит синхронный генератор (1) и вольтдобавочную машину (4). Магнитопровод статора синхронного генератора имеет пазы с обмоткой якоря (2). Ротор выполнен в виде постоянных магнитов типа составной звездочки [2]. Магнитопровод статора вольтободавочной машины (4) имеет пазы, в которых размещены трехфазная обмотка (5) и тороидальная обмотка подмагничивания (7), отхватывающая спинку статора. Ротор (6) вольтодобавочной машины (4) выполнен в виде постоянных магнитов типа составной звездочки [2]. The power supply contains a synchronous generator (1) and a booster machine (4). The stator magnetic circuit of the synchronous generator has grooves with the armature winding (2). The rotor is made in the form of permanent magnets such as a composite sprocket [2]. The stator magnetic circuit of the filling machine (4) has grooves in which a three-phase winding (5) and a toroidal magnetization winding (7) are placed, which grabs the back of the stator. The rotor (6) of the booster machine (4) is made in the form of permanent magnets such as a composite sprocket [2].

Обмотка (5) вольтодобавочной машины (4) включена последовательно с обмоткой (2) синхронного генератора (1) таким образом, что векторы их ЭДС образуют угол, близкий к 180^o. Это обеспечивается размещением обмотки (5) в пазах статора вольтодобавочной машины со сдвигом в пространстве на определенный угол по отношению к обмотке (2). Данный сдвиг реализуется при изготовлении агрегата на заводе. Обмотка подмагничивания включена на блок регулирования напряжения стандартной структуры, который получает питание и сигнал о рассогласовании с выхода генераторной установки.The winding (5) of the booster machine (4) is connected in series with the winding (2) of the synchronous generator (1) so that their emf vectors form an angle close to 180 ^o . This is ensured by placing the winding (5) in the grooves of the stator of the booster machine with a shift in space by a certain angle with respect to the winding (2). This shift is realized in the manufacture of the unit at the factory. The magnetization winding is connected to a voltage regulating unit of a standard structure, which receives power and a signal of a mismatch from the output of the generator set.

Источник электропитания работает следующим образом. The power source operates as follows.

В режиме холостого хода ток в обмотке подмагничивания максимальный, поэтому магнитное сопротивление спинки якоря вольтодобавочной машины минимально. В результате ЭДС якоря машины максимальна. In idle mode, the current in the magnetization winding is maximum, so the magnetic resistance of the back of the armature of the booster machine is minimal. As a result, the EMF of the anchor of the machine is maximum.

Т. к. ЭДС якоря синхронного генератора и ЭДС вольтодобавочной машины находятся близко к противофазе, то выходное напряжение равно минимальному. Since the EMF of the armature of the synchronous generator and the EMF of the boosting machine are close to the opposite phase, the output voltage is equal to the minimum.

При подключении нагрузки вследствие размагничивающего действия реакции якоря и наличия падения напряжения на трехфазной обмотке (2) выходное напряжение синхронного генератора (1) падает. When the load is connected due to the demagnetizing effect of the armature reaction and the presence of a voltage drop on the three-phase winding (2), the output voltage of the synchronous generator (1) drops.

Увеличение тока в обмотке (2), а значит, и в обмотке (5) ведет к появлению размагничивающего действия реакции якоря в вольтодобавочной машине (4). Результирующая ЭДС в обмотке (5) уменьшается. Таким образом, учитывая нахождение ЭДС в обмотках 2 и 5 в противофазах, уменьшение выходного напряжения (2) компенсируется уменьшением в обмотке (5). Значит, выходное напряжение источника электропитания остается неизменным. An increase in current in the winding (2), and hence in the winding (5), leads to the appearance of the demagnetizing effect of the armature reaction in the booster machine (4). The resulting EMF in the winding (5) is reduced. Thus, taking into account the EMF in windings 2 and 5 in antiphase, the decrease in the output voltage (2) is compensated by the decrease in the winding (5). This means that the output voltage of the power supply remains unchanged.

Если выходное напряжение источника электропитания не восстанавливается, то в результате работы блока регулирования напряжения (8) ток в обмотке подмагничивания (7) увеличивается, магнитное сопротивление ярма статора вольтодобавочной машины (4) возрастает, магнитный поток ее, а значит, и ЭДС в обмотке (5) уменьшаются и напряжение источника электропитания восстанавливается. If the output voltage of the power source is not restored, then as a result of the voltage control unit (8), the current in the magnetization winding (7) increases, the magnetic resistance of the stator yoke of the boosting machine (4) increases, its magnetic flux, and hence the EMF in the winding ( 5) are reduced and the voltage of the power source is restored.

Таким образом, изобретение позволяет путем размещения вольтодобавочной машины с обмоткой подмагничивания, ток в которой регулируется блоком регулирования напряжения и нахождением ЭДС синхронного генератора и вольтодобавочной машины в противофазах, обеспечить стабилизацию выходного напряжения и полно использовать энергию магнита синхронного генератора в результате отсутствия на нем магнитного шунта. Thus, the invention allows, by placing a booster machine with a magnetizing winding, the current in which is regulated by the voltage control unit and finding the EMF of the synchronous generator and the booster machine in antiphase, to stabilize the output voltage and make full use of the magnet energy of the synchronous generator as a result of the absence of a magnetic shunt on it.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 1415345, 1988.Literature
1. USSR author's certificate N 1415345, 1988.

2. Балагуров В.А., Галтеев Р.Р. Электрические генераторы с постоянными магнитами. - 1988, с. 107. 2. Balagurov V.A., Galteev R.R. Permanent magnet electric generators. - 1988, p. 107.

Claims

A power source containing a synchronous generator, the stator magnetic circuit of which has slots with an armature winding, a permanent magnet rotor, characterized in that a boosting machine is placed in the synchronous generator, in the grooves of the stator magnetic circuit of which there is a three-phase winding connected in series with the armature winding, the magnetization winding, powered by a voltage control unit, the rotor of the booster machine is made in the form of permanent magnets.