RU2211521C2

RU2211521C2 - Synchronous generator

Info

Publication number: RU2211521C2
Application number: RU2000118550/09A
Authority: RU
Inventors: Б.И. Жидков; С.В. Левинзон; Ю.С. Огарь; И.М. Пиковский; А.В. Пронченко; В.И. Самойлов
Original assignee: ОАО "Калужский завод транспортного машиностроения"
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; low- and medium-power synchronous machines. SUBSTANCE: synchronous generator that has main three-phase stator winding closed to diodes and field capacitors delta-connected to three-phase stator winding is provided in addition with electromagnetic reactor inserted in each phase of armature winding and delta-connected longitudinal-correction capacitors connected to free leads of reactor, intermediate winding of the latter being differentially connected to other ones. EFFECT: enhanced reliability and improved manufacturability of synchronous generator. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке синхронных машин малой и средней мощности, преимущественно генераторов для автономных электростанций. The invention relates to electrical engineering and can be used in the development of synchronous machines of small and medium power, mainly generators for autonomous power plants.

Известны синхронные генераторы [1]. Этот генератор имеет якорь с трехфазной обмоткой, обмотку возбуждения, устройство регулирования тока возбуждения и силовой выпрямитель. В каждый период пульсирующего напряжения происходит заряд конденсатора RC-цепи до величины напряжения, определяемой пороговым элементом. Регулирование величины тока производится за счет изменения постоянной времени RC-цепи, что отрицательно сказывается на внешней характеристике генератора. С другой стороны, обмотка возбуждения питается от основного выпрямителя, что также влияет на динамические свойства источника. Основным недостатком такого устройства является его сложность и в результате этого низкая надежность. Synchronous generators are known [1]. This generator has an armature with a three-phase winding, a field winding, a device for regulating the field current and a power rectifier. In each period of the ripple voltage, the capacitor of the RC circuit is charged to the voltage value determined by the threshold element. The current value is regulated by changing the time constant of the RC circuit, which negatively affects the external characteristic of the generator. On the other hand, the field winding is powered by the main rectifier, which also affects the dynamic properties of the source. The main disadvantage of such a device is its complexity and, as a result, low reliability.

Известно также устройство [2] - синхронный генератор, содержащий основную и дополнительную обмотки статора, основную и дополнительную обмотки ротора, узел обратной связи, снабженный дросселем со сталью, причем соединения обмоток с дросселем соответствуют трехфазной системе. Однако описанное выше устройство достаточно сложно и не обладает необходимыми характеристиками по надежности. A device [2] is also known - a synchronous generator containing the main and additional stator windings, the main and additional rotor windings, a feedback unit equipped with a choke with steel, and the connections of the windings with the choke correspond to a three-phase system. However, the device described above is quite complicated and does not have the necessary reliability characteristics.

Известны синхронные генераторы [3], содержащие основную и дополнительную трехфазные обмотки статора, смещенные одна относительно другой на 90 эл. градусов. Known synchronous generators [3], containing the main and additional three-phase stator windings, offset from one another by 90 el. degrees.

На роторе размещены основная и дополнительная обмотки статора, а также постоянные магниты для начального возбуждения. Основная трехфазная обмотка статора через первый трехфазный мостовой выпрямитель одними фазными выводами подключена к дополнительной обмотке возбуждения. Два фазных вывода обмотки со стороны подключения нагрузки через выпрямитель обратной связи и делитель напряжения подключены к входу регулирующего элемента с дискретной схемой управления, а силовой выход последнего подключен между одним выходом конденсатора фильтра и первым выводом основной обмотки возбуждения. The main and additional stator windings, as well as permanent magnets for the initial excitation, are located on the rotor. The main three-phase stator winding through the first three-phase bridge rectifier is connected to the additional excitation winding by one phase leads. Two phase outputs of the winding on the load connection side through a feedback rectifier and a voltage divider are connected to the input of the control element with a discrete control circuit, and the power output of the latter is connected between one output of the filter capacitor and the first output of the main excitation winding.

Второй вывод данной обмотки соединен с другим выводом конденсатора фильтра, а дополнительная трехфазная обмотка статора соединена с входом второго трехфазного мостового выпрямителя, на выходе которого подключен указанный конденсатор фильтра. The second terminal of this winding is connected to another terminal of the filter capacitor, and the additional three-phase stator winding is connected to the input of the second three-phase bridge rectifier, at the output of which the specified filter capacitor is connected.

Недостатком данного синхронного генератора является наличие дополнительной трехфазной обмотки на статоре, дополнительной обмотки возбуждения на роторе, двух трехфазных мостовых выпрямителей, щеточных контактов, подводящих выпрямительный ток к обмотке ротора, что снижает технологичность изготовления генератора и его надежность работы в эксплуатационных условиях. С другой стороны, наличие постоянных магнитов на роторе вносит искажения в форму магнитного поля генератора. Данное устройство, как наиболее близкое к предложенному, принято за прототип. The disadvantage of this synchronous generator is the presence of an additional three-phase winding on the stator, an additional field winding on the rotor, two three-phase bridge rectifiers, brush contacts that supply the rectifier current to the rotor winding, which reduces the manufacturability of the generator and its reliability under operational conditions. On the other hand, the presence of permanent magnets on the rotor introduces distortions into the shape of the magnetic field of the generator. This device, as the closest to the proposed, is taken as a prototype.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности синхронного генератора и улучшение технологичности его изготовления. The aim of the invention is to increase the reliability of a synchronous generator and improve the manufacturability of its manufacture.

Поставленная цель достигается тем, что синхронный генератор, содержащий основную трехфазную обмотку статора, основную обмотку ротора, замкнутую на диоды, конденсаторы возбуждения, включенные "треугольником" к трехфазный обмотке статора. Он отличается тем, что электромагнитный дроссель выполнен таким образом, что обмотки его замыкаются в нулевую точку через конденсаторы продольной компенсации, средняя обмотка электромагнитного дросселя включена встречно по отношению к двум другим. This goal is achieved by the fact that the synchronous generator containing the main three-phase stator winding, the main rotor winding, closed to diodes, field capacitors included in the "triangle" to the three-phase stator winding. It differs in that the electromagnetic inductor is designed in such a way that its windings are closed to the zero point through the longitudinal compensation capacitors, the middle winding of the electromagnetic inductor is turned on in relation to the other two.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема синхронного генератора. Синхронный генератор содержит статор 1 с основной обмоткой, соединенной в "треугольник", конденсаторы возбуждения 2, подключенные "треугольником" к точкам соединения основных обмоток ротора 3, катушки которого зашунтированы диодами 4, электромагнитный дроссель 5, включенный в каждую из фаз, и конденсаторы продольной компенсации 6, подключенные к свободным выводам дросселя и соединенные в "треугольник". Средняя обмотка дросселя 5 подключена по отношению к двум другим встречно. The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of a synchronous generator. The synchronous generator contains a stator 1 with a main winding connected in a "triangle", field capacitors 2 connected by a "triangle" to the connection points of the main windings of the rotor 3, the coils of which are shunted by diodes 4, an electromagnetic inductor 5 included in each phase, and longitudinal capacitors compensation 6, connected to the free terminals of the throttle and connected in a "triangle". The middle winding of the inductor 5 is connected in relation to the other two in the opposite direction.

Синхронный генератор работает следующим образом. При определенной скорости вращения за счет остаточного магнитного потока и конденсаторов возбуждения наводится Э.Д.С. в трехфазной обмотке статора. При подключении нагрузки реактивная ее составляющая компенсируется за счет конденсаторов продольной компенсации, т. к. ток нагрузки увеличивает степень насыщения магнитной системы генератора, что меняет индуктивное сопротивление его обмоток, это в свою очередь приводит к росту емкостного тока от конденсаторов продольной компенсации при уменьшении индуктивного сопротивления электромагнитного дросселя, шунтируемого уменьшающимся индуктивным сопротивлением статора генератора при его насыщении. The synchronous generator operates as follows. At a certain speed of rotation due to the residual magnetic flux and the capacitors of the excitation induced E.ED.S. in a three-phase stator winding. When the load is connected, its reactive component is compensated by the longitudinal compensation capacitors, since the load current increases the degree of saturation of the generator’s magnetic system, which changes the inductive resistance of its windings, which in turn leads to an increase in the capacitive current from the longitudinal compensation capacitors with a decrease in the inductive resistance an electromagnetic inductor shunted by decreasing inductance of the generator stator when it is saturated.

Таким образом поддерживается стабильность напряжения при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной, а также осуществляется возможность подключения индуктивной нагрузки соизмеримой мощности. In this way, voltage stability is maintained when the load changes from idle to nominal, and the possibility of connecting an inductive load of comparable power is also provided.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо. Экспериментальный образец синхронного бесщеточного генератора мощностью 5 кВА испытан в лабораторных условиях. Испытания показали, что генератор обеспечивает питание активной и индуктивной нагрузок с достаточной степенью стабилизации выходного напряжения в пределах, регламентируемых стандартами. The proposed solution is industrially applicable. An experimental sample of a 5 kVA brushless synchronous generator was tested in laboratory conditions. Tests have shown that the generator provides power to active and inductive loads with a sufficient degree of stabilization of the output voltage within the limits regulated by standards.

Таким образом, предложенное устройство обладает повышенной надежностью и технологичностью изготовления. Приведенные сведения доказывают возможность его реализации. Thus, the proposed device has increased reliability and manufacturability. The above information proves the possibility of its implementation.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1333496, МКИ В 23 К 9/00, 1987 г.Sources of information
1. USSR author's certificate 1333496, MKI B 23 K 9/00, 1987

2. Патент РФ 2130369, МКИ В 23 К 9/06,1999 г. 2. RF patent 2130369, MKI B 23 K 9 / 06.1999,

3. Авторское свид. СССР 1358732, МКИ В 23 К 9/00, 1988 г. 3. Copyright certificate. USSR 1358732, MKI B 23 K 9/00, 1988

Claims

A synchronous generator comprising a main three-phase stator winding, a main rotor winding closed to diodes, field capacitors connected in a "triangle" to a three-phase stator winding, characterized in that an electromagnetic inductor is included in each of the armature winding phases, longitudinal compensation capacitors connected to the free terminals of the inductor and connected in a "triangle", the middle winding of the electromagnetic inductor is turned on in counter with respect to the other two.