RU2349014C1 - Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор - Google Patents
Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349014C1 RU2349014C1 RU2007124844/09A RU2007124844A RU2349014C1 RU 2349014 C1 RU2349014 C1 RU 2349014C1 RU 2007124844/09 A RU2007124844/09 A RU 2007124844/09A RU 2007124844 A RU2007124844 A RU 2007124844A RU 2349014 C1 RU2349014 C1 RU 2349014C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine
- electrical
- winding
- rotor
- armature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на другой ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока. Технический результат состоит в суммировании и преобразовании механической энергии, например энергии ветра, и электрической энергии постоянного тока, например энергии Солнца, поступающей от фотоэлектрических преобразователей, в электрическую энергию фазного переменного тока с более стабильными параметрами электрической энергии на выходе, чем при применении традиционных электромеханических преобразователей энергии. Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор содержит якорь с обмоткой и щеточно-коллекторный аппарат машины постоянного тока. Ротор выполнен с к.з. обмоткой по типу беличьей клетки. Якорь и ротор имеют возможность свободно вращаться друг относительно друга и выполнены аксиальными. В пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью трех контактных колец и трех щеток соединен с сетью переменного тока. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на другой ее вход (электрический), в суммарную электрическую энергию переменного тока.
Известен электромашинный усилитель постоянного тока (Копылов И.П. Электрические машины М.: Энергоатомиздат, 1986, с.332-333), осуществляющий усиление электрической энергии постоянного тока за счет подводимой механической энергии.
Однако такая машина, являясь по принципу усилителем электрической энергии постоянного тока за счет механической энергии, принципиально не может работать как генератор переменного тока, преобразующий одновременно два разнородных источника энергии, в силу своего назначения, так как является по сути электромеханическим преобразователем энергии постоянного тока.
Прототипом данного изобретения является двухвходовая электрическая машина (Патент РФ №2091967, 1997 г. Бюл.№27, авторы Красавин В.В., Гайтова Т.Б., Гайтов Б.Х.).
Двухвходовая электрическая машина содержит шихтованный якорь с обмоткой и щеточно-коллекторным аппаратом машины постоянного тока, помещенный концентрически в кольцевой шихтованный магнитопровод ротора с обмоткой по типу роторных обмоток асинхронных машин (например, с короткозамкнутым или фазным ротором), и впрессованного в корпус, имеющего возможность вращения вокруг шихтованного якоря.
Однако такая машина может работать только в двигательном режиме работы, являясь усилителем механической мощности либо как генератор постоянного тока, что резко ограничивает область применения данной машины.
В ряде случаев, например в нетрадиционной энергетике, когда необходимо комплексное использование двух возобновляемых источников энергии (ВИЭ) (например, Солнца и ветра с присущими им особенностями - неравномерный и стохастический характер поступления энергии) в рамках одной энергосистемы, необходима конструкция электромеханического преобразователя энергии, который мог бы преобразовывать два разнородных вида энергии, выдавая на выходе суммарную электрическую энергию переменного тока. Необходимость в такого рода преобразователе происходит из современных требований, предъявляемых нетрадиционной энергетикой к электромеханическим преобразователям энергии. Так, в нетрадиционной энергетике на сегодняшний день сложилась практика применения традиционных (классических) преобразователей энергии - генераторов переменного и постоянного тока, которые преобразуют один какой-либо вид энергии (энергию Солнца, ветра и др.) в электрическую.
Данное изобретение решает задачу суммирования и преобразования механической энергии (например, энергии ветра) и электрической энергии постоянного тока (например, энергии солнца, поступающей от фотоэлектрических преобразователей) в электрическую энергию трех(или более)-фазного переменного тока с более стабильными параметрами электрической энергии на выходе, чем в случае применения традиционных электромеханических преобразователей энергии.
Это достигается тем, в двухмерной аксильной электрической машине-генераторе, содержащей якорь с обмоткой и щеточно-коллекторный аппарат машины постоянного тока и ротор с короткозамкнутой обмоткой по типу беличьей клетки, имеющих возможность свободно вращаться друг относительно друга, ротор и якорь выполнены аксиальными, а в пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью трех контактных колец и трех щеток соединен с сетью переменного тока.
На фиг.1 изображен общий вид (в разрезе) предлагаемой двухмерной аксиальной электрической машины-генератора. Двухмерной авторы назвали машину, исходя из устоявшейся в литературе терминологии: машина имеет две вращающиеся части и две степени свободы - такие машины в мировой практике принято называть двухмерными.
Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор содержит якорь 1 аксиальной конструкции с обмоткой 2, уложенной в пазах, торцевой коллектор 3 с щетками 4, к которым подключены провода 5, и дополнительно уложенную в пазах якоря генераторную трехфазную обмотку переменного тока 9. Шихтованный аксиальный магнитопровод ротора 10, в пазах которого уложена обмотка 11 по типу роторных обмоток аксиальных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Обмотка 9 подключена к кольцам 6, изолированным от корпуса диэлектрическими прокладками 8, а щетки 7 связаны с сетью потребителей трехфазного переменного тока. Подшипниковые щиты 12 с подшипниками 13, 14 и валом 15 обеспечивают аксиальное расположение якоря 1 и ротора 10 и возможность их одновременного вращения. Вал 16, непосредственно связанный с ротором, обеспечивает возможность подвода механической энергии к ротору извне.
Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор работает следующим образом (фиг.1). При подаче постоянного тока (например, от фотоэлектрических преобразователей) через щетки 4 и коллектор 3 обмотка 2 якоря 1 обтекается током. При этом создается магнитный поток реакции якоря Фа. Если при этом вал 16 вместе с ротором 10 и обмоткой 11 придет во вращение под действием некоторого приложенного извне момента (например, ветротурбины), то под действием магнитного потока Фа в обмотке 11, как в обычной обмотке асинхронного двигателя, индуцируется ЭДС и протекает электрический ток, создающий в роторе свое магнитное поле Фр. При взаимодействии потоков Фа и Фр якорь машины придет во вращение с частотой nа.
Так как поле, создаваемое обмоткой ротора Фр вращается в противоположную сторону направлению вращения ротора с той же скоростью, то в пространстве относительно щеток оно неподвижно, следовательно, в воздушном зазоре существует неподвижное поле, являющееся результатом сложения полей реакции якоря Фа и ротора Фр. При наличии неподвижного в пространстве магнитного поля и вращающихся в нем частей конструкции его можно использовать для выработки электрической энергии переменного тока.
С этой целью в пазах якоря уложена трехфазная (или более в зависимости от того, скольких фазную систему напряжений нужно получить) генераторная обмотка переменного тока 9, выход которой с помощью трех контактных колец 6 и трех щеток 7 соединен с сетью потребителей переменного тока.
В трехфазной обмотке 9, вращающейся в неподвижном магнитном поле, создаваемым потоками Фа и Фр по закону электромагнитной индукции, наводится ЭДС, равная
где ωp - угловая скорость вращения ротора, ψk - потокосцепление катушки обмотки 9. В результате описанных процессов происходит суммирование механической и электрической энергии постоянного тока на входе, преобразование и выдача на выходе суммарной электрической энергии переменного тока.
Аксиальная конструкция машины позволяет обеспечить максимально возможный момент инерции ротора при минимальных затратах активных материалов, что важно для сглаживания скачков поступления механической энергии, например, при резких порывах ветра, т.е. аксиальный ротор играет роль инерционного накопителя механической энергии.
Проведенные экспериментальные исследования показали перспективность применения генераторов подобного типа в автономной системе электроснабжения, основанной на комплексном использовании нетрадиционных возобновляемых источников энергии, например, Солнца и ветра в рамках одной энергосистемы.
Claims (1)
- Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор, содержащая якорь с обмоткой и щеточно-коллекторный аппарат машины постоянного тока и ротор с короткозамкнутой обмоткой по типу беличьей клетки, имеющих возможность свободно вращаться относительно друг друга, отличающаяся тем, что ротор и якорь выполнены аксиальными, а в пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью трех контактных колец и трех щеток соединен с сетью переменного тока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007124844/09A RU2349014C1 (ru) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007124844/09A RU2349014C1 (ru) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007124844A RU2007124844A (ru) | 2009-01-10 |
RU2349014C1 true RU2349014C1 (ru) | 2009-03-10 |
Family
ID=40373820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007124844/09A RU2349014C1 (ru) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2349014C1 (ru) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450411C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
RU2561504C1 (ru) * | 2014-06-16 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
RU2623214C1 (ru) * | 2016-07-13 | 2017-06-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
RU2629017C1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-08-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Гибридная аксиальная электрическая машина-генератор |
RU2633376C1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-10-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Гибридный аксиальный ветро-солнечный генератор |
RU2636387C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2017-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный трехвходовый ветро-солнечный генератор |
RU2639714C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Ветро-солнечный генератор со сдвоенным ротором |
RU2643196C1 (ru) * | 2016-10-03 | 2018-02-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный бесконтактный генератор переменного тока |
RU2643514C1 (ru) * | 2016-10-10 | 2018-02-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Стабилизированный радиально-аксиальный бесконтактный электрический генератор |
RU2655379C1 (ru) * | 2017-04-17 | 2018-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Синхронизированный аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
RU2736200C1 (ru) * | 2020-02-04 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный трехвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
-
2007
- 2007-07-02 RU RU2007124844/09A patent/RU2349014C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450411C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
RU2561504C1 (ru) * | 2014-06-16 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
RU2623214C1 (ru) * | 2016-07-13 | 2017-06-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор |
RU2643196C1 (ru) * | 2016-10-03 | 2018-02-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный бесконтактный генератор переменного тока |
RU2643514C1 (ru) * | 2016-10-10 | 2018-02-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Стабилизированный радиально-аксиальный бесконтактный электрический генератор |
RU2629017C1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-08-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Гибридная аксиальная электрическая машина-генератор |
RU2633376C1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-10-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Гибридный аксиальный ветро-солнечный генератор |
RU2636387C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2017-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный трехвходовый ветро-солнечный генератор |
RU2639714C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Ветро-солнечный генератор со сдвоенным ротором |
RU2655379C1 (ru) * | 2017-04-17 | 2018-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Синхронизированный аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
RU2736200C1 (ru) * | 2020-02-04 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Аксиальный трехвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007124844A (ru) | 2009-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2349014C1 (ru) | Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор | |
Pyrhonen et al. | Electrical machine drives control: An introduction | |
RU2450411C1 (ru) | Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор | |
RU2561504C1 (ru) | Аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор | |
RU2636387C1 (ru) | Аксиальный трехвходовый ветро-солнечный генератор | |
EP2320542A3 (en) | Brushless high-frequency alternator and excitation method for DC, single-phase and multi-phase AC power-frequency generation | |
RU2332775C1 (ru) | Двухмерная электрическая машина-генератор | |
JP2006191790A (ja) | 発電機 | |
RU2437201C1 (ru) | Бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением | |
RU2707963C1 (ru) | Трехвходовая двухмерная ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор | |
Beik et al. | High voltage generator for wind turbines | |
RU2643522C1 (ru) | Гибридный ветро-солнечный генератор | |
RU2529210C1 (ru) | Аксиальный бесконтактный двигатель-генератор | |
RU2629017C1 (ru) | Гибридная аксиальная электрическая машина-генератор | |
RU2633377C1 (ru) | Гибридная электрическая машина-генератор | |
RU2647708C1 (ru) | Синхронизированная аксиальная двухвходовая генераторная установка | |
RU2349016C2 (ru) | Управляемая двухмерная электрическая машина | |
RU2655379C1 (ru) | Синхронизированный аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор | |
Popescu et al. | Aspects regarding the application of electric generators to wind energy conversion using counter rotating turbines | |
RU2633376C1 (ru) | Гибридный аксиальный ветро-солнечный генератор | |
RU215201U1 (ru) | Стабилизированная гибридная аксиальная электрическая машина-генератор | |
KR101062154B1 (ko) | 발전기 | |
RU2332774C1 (ru) | Управляемая двухмерная электрическая машина | |
RU2763044C1 (ru) | Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор | |
RU217134U1 (ru) | Стабилизированная гибридная электрическая машина-генератор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090703 |