RU2208287C2

RU2208287C2 - Synchronous generator exciter

Info

Publication number: RU2208287C2
Application number: RU2001123593A
Authority: RU
Inventors: А.А. Косяков
Original assignee: Уральский государственный университет путей сообщения
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-07-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; power plants. SUBSTANCE: armature of exciter built integral with synchronous generator is made in the form of hollow current-conducting cylinder provided with two notches disposed in parallel with longitudinal axis and filled with dielectric material; armature is secured on butt-end of synchronous generator shaft and electrically insulated from the this shaft. One pole of magnetic core is disposed inside armature cylinder and other one encloses outer surface of armature cylinder so that air gaps are formed between cylinder and poles. EFFECT: enhanced reliability of generator excitation; simplified design of exciter armature. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к синхронным генераторам электроэнергии, конструктивно сопряженным с машиной возбуждения, и может быть использовано, например, на электростанциях. The invention relates to synchronous power generators, structurally interfaced with an excitation machine, and can be used, for example, in power plants.

Известен возбудитель синхронного генератора, представляющий собой вспомогательный синхронный генератор с неподвижными полюсами, расположенный на одном валу с основным синхронным генератором, включающий магнитопровод, обмотку возбуждения, обмотки якоря и диоды, расположенные на валу, выпрямляющие переменное напряжение, получаемое в обмотках якоря, в постоянное напряжение, необходимое для возбуждения синхронного генератора (Вольдек А.И. Электрические машины. Издание второе. -Л.: Энергия, 1974, с. 787-788). The synchronous generator exciter is known, which is an auxiliary synchronous generator with fixed poles located on the same shaft as the main synchronous generator, including a magnetic circuit, field winding, armature windings and diodes located on the shaft, rectifying the alternating voltage received in the armature windings to a constant voltage required for the excitation of a synchronous generator (Voldek AI Electric machines. Second edition. -L.: Energy, 1974, S. 787-788).

Недостатком такого возбудителя является низкая надежность из-за использования выпрямителя на диодах специальной конструкции и якоря, состоящего из отдельных изолированных проводников. Если генератор является турбогенератором, то центробежные силы, воздействующие на диоды, значительны; следовательно, необходимо выполнение диодов с механически прочным n-p переходом и специальным корпусом, а также необходимо надежное крепление диодов на валу. Кроме того, температурный режим работы возбудителя лежит в пределах от -50 до +150^oС, следовательно, необходимо предусмотреть охлаждение диодов. Все эти меры понижают надежность возбуждения синхронного генератора и удорожают конструкцию возбудителя.The disadvantage of this pathogen is low reliability due to the use of a rectifier on diodes of a special design and an armature consisting of separate insulated conductors. If the generator is a turbogenerator, then the centrifugal forces acting on the diodes are significant; therefore, it is necessary to carry out diodes with a mechanically strong np junction and a special housing, as well as reliable mounting of the diodes on the shaft. In addition, the temperature mode of operation of the pathogen lies in the range from -50 to +150 ^o C, therefore, it is necessary to provide for the cooling of the diodes. All these measures reduce the reliability of excitation of the synchronous generator and increase the cost of the pathogen design.

Цель изобретения - повышение надежности возбуждения синхронного генератора и упрощение конструкции якоря возбудителя синхронного генератора. The purpose of the invention is to increase the reliability of excitation of a synchronous generator and simplify the design of the armature of the pathogen of a synchronous generator.

Указанная цель достигается тем, что из конструкции возбудителя исключают выпрямитель. This goal is achieved by the fact that the rectifier is excluded from the design of the pathogen.

Сущность изобретения заключается в том, что якорь возбудителя выполнен в виде полого токопроводящего цилиндра с двумя вырезами, расположенными параллельно продольной оси и заполненными диэлектриком, якорь закреплен на торце вала синхронного генератора и электрически изолирован от него, один полюс магнитопровода расположен внутри цилиндра якоря, другой охватывает цилиндр якоря по внешней поверхности так, что между цилиндром и полюсами магнитопровода выполнены воздушные зазоры. The essence of the invention lies in the fact that the anchor of the pathogen is made in the form of a hollow conductive cylinder with two cutouts located parallel to the longitudinal axis and filled with a dielectric, the anchor is mounted on the shaft end of the synchronous generator and is electrically isolated from it, one pole of the magnetic circuit is located inside the cylinder of the armature, the other covers the armature cylinder on the outer surface so that air gaps are made between the cylinder and the poles of the magnetic circuit.

На чертеже изображена схема возбудителя синхронного генератора, состоящего из неподвижного магнитопровода 1 с обмоткой возбуждения 2, создающей магнитный поток возбуждения Ф_в, полого токопроводящего цилиндра 3 с двумя вырезами 4, расположенными параллельно продольной оси, токоведущей части 8, соединенной с основной частью цилиндра 3, токоведущей части 5, соединенной с частью цилиндра 3, расположенной между вырезами 4. Токоведущие части 5 и 8 закреплены на валу 6, общем для предлагаемого возбудителя синхронного генератора и ротора синхронного генератора, на котором расположена обмотка возбуждения синхронного генератора (последние на чертеже не показаны). Между валом 6 и цилиндром 3 расположен диэлектрик 9.The drawing shows a diagram of the exciter of a synchronous generator, consisting of a fixed magnetic circuit 1 with a field winding 2, creating a magnetic field flux Ф _в , a hollow conductive cylinder 3 with two cutouts 4 located parallel to the longitudinal axis of the current-carrying part 8 connected to the main part of the cylinder 3, the current-carrying part 5 connected to the cylinder part 3 located between the cutouts 4. The current-carrying parts 5 and 8 are mounted on the shaft 6, common to the proposed pathogen synchronous generator and rotor synchronous about the generator on which the excitation winding of the synchronous generator is located (the latter are not shown in the drawing). Between the shaft 6 and the cylinder 3 is a dielectric 9.

Предлагаемый возбудитель синхронного генератора работает следующим образом. К обмотке возбуждения 2 приложено постоянное напряжение от внешнего источника (на чертеже не изображен). По обмотке возбуждения 2 протекает ток возбуждения таким образом, что магнитный поток возбуждения Ф_в протекает между полюсом, расположенным внутри цилиндра 3, и полюсом, который охватывает цилиндр 3 по внешней поверхности. Магнитные линии потока возбуждения Ф_в проходят через воздушные зазоры 7 и цилиндр 3 в радиальном направлении от одного полюса к другому и замыкаются по магнитопроводу 1. Таким образом, между полюсами образуется однородное магнитное поле.The proposed pathogen synchronous generator operates as follows. A constant voltage from an external source (not shown in the drawing) is applied to the field winding 2. According to the field winding 2 flows excitation current so that the excitation magnetic flux F flows _in between pole disposed inside the cylinder 3 and a pole which covers a cylinder 3 along the outer surface. The magnetic lines of the excitation flux Ф _в pass through the air gaps 7 and the cylinder 3 in the radial direction from one pole to another and are closed by the magnetic circuit 1. Thus, a uniform magnetic field is formed between the poles.

Вращение цилиндра 3 вместе с валом 6 при наличии магнитного поля приводит к тому, что в цилиндре 3 наводится электродвижущая сила, и между торцами цилиндра 3 возникает разность потенциалов. Вырезы 4 необходимы для снятия напряжения с торцов цилиндра 3. Если подключить к токоведущим частям 5 и 8 обмотку возбуждения синхронного генератора (на чертеже не изображена), то потечет ток по цепи: токоведущая часть 8 - токопроводящий цилиндр 3 - расположенная между вырезами 4 часть токопроводящего цилиндра 3 - токоведущая часть 5 - обмотка возбуждения синхронного генератора (на чертеже не изображена). The rotation of the cylinder 3 together with the shaft 6 in the presence of a magnetic field leads to the fact that an electromotive force is induced in the cylinder 3, and a potential difference arises between the ends of the cylinder 3. Cutouts 4 are necessary to relieve voltage from the ends of the cylinder 3. If you connect the excitation winding of a synchronous generator (not shown in the drawing) to current-carrying parts 5 and 8, the current will flow through the circuit: current-carrying part 8 - conductive cylinder 3 - conductive part 4 located between the cut-outs cylinder 3 — current-carrying part 5 — excitation winding of a synchronous generator (not shown in the drawing).

Регулирование тока возбуждения синхронного генератора осуществляют регулированием магнитного потока возбуждения Ф_в возбудителя.The regulation of the excitation current of the synchronous generator is carried out by regulating the magnetic flux of the excitation Φ _{in the} pathogen.

Таким образом, предлагаемое устройство повышает надежность возбуждения синхронного генератора за счет исключения выпрямителя из конструкции возбудителя и упрощения конструкции якоря возбудителя. Усложнение магнитопровода незначительно, зато значительно упрощается и удешевляется производство якоря, и из конструкции исключаются сложные дорогие вращающиеся диоды. Предлагаемое устройство может также питать любой другой вращающийся потребитель постоянного тока. Thus, the proposed device improves the reliability of excitation of a synchronous generator by eliminating the rectifier from the design of the pathogen and simplifying the design of the armature of the pathogen. The complication of the magnetic circuit is insignificant, but the production of the armature is greatly simplified and cheapened, and complex expensive rotating diodes are excluded from the design. The proposed device can also power any other rotating consumer DC.

Claims

The exciter of a synchronous generator, including a magnetic circuit with a direct current winding, an armature, a shaft, characterized in that the armature is made in the form of a hollow conductive cylinder with two cutouts located parallel to the longitudinal axis and filled with a dielectric, the armature is mounted on the shaft end of the synchronous generator and is electrically isolated from him, one pole of the magnetic circuit is located inside the cylinder of the armature, the other covers the cylinder of the armature on the outer surface so that between the cylinder and the poles of the magnetic circuit Nena clearances.