RU2655379C1 - Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator - Google Patents

Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator Download PDF

Info

Publication number
RU2655379C1
RU2655379C1 RU2017113228A RU2017113228A RU2655379C1 RU 2655379 C1 RU2655379 C1 RU 2655379C1 RU 2017113228 A RU2017113228 A RU 2017113228A RU 2017113228 A RU2017113228 A RU 2017113228A RU 2655379 C1 RU2655379 C1 RU 2655379C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
winding
axial magnetic
magnetic circuit
exciter
Prior art date
Application number
RU2017113228A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яков Михайлович Кашин
Александр Яковлевич Кашин
Лев Ефимович Копелевич
Александр Валерьевич Самородов
Михаил Сергеевич Христофоров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2017113228A priority Critical patent/RU2655379C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655379C1 publication Critical patent/RU2655379C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/38Structural association of synchronous generators with exciting machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/38Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electrical equipment, to electromechanical energy converters, and can be used as a converter of rotation mechanical energy, such as wind energy supplied to the machine mechanical input, and DC electric power, for example solar energy, converted by photoelectric converters into direct current electric energy, simultaneously supplied to its electrical input, into the alternating current total electrical energy. Wind-solar generator contains: body, exciter and main generator mounted on the fixed in bearing assemblies single shaft. Exciter consists of the inductor multi-pole multi-section permanent magnet rigidly installed in the body, in which slots the additional single-phase excitation winding is placed between the sections, and multi-phase winding placed into the internal axial magnetic core with two active end surfaces grooves on the inductor multipole magnet side. Main generator consists of side axial magnetic core with one active end surface, into which grooves are placed three-phase armature winding, and single-phase excitation winding, placed from the axial magnetic core side into the internal axial magnetic circuit slots and connected to the exciter armature polyphase winding through the multiphase full-wave rectifier. Side axial magnetic circuit is rigidly installed in the body by means of a disk. Internal axial magnetic circuit is mounted on the shaft by means of a disk between the inductor with additional single-phase excitation winding multi-pole magnet and side axial magnetic core with possibility of rotation relative to the side axial magnetic core with one active end surface and inductor with additional excitation winding multi-pole magnet. Photoelectric converter is connected to the additional single-phase excitation winding, which is configured to be connected to the external photoelectric converter via contacts. Voltage synchronizer consists of rigidly fixed in the body axial magnetic circuit, in which grooves three-phase synchronization winding is laid, and axial multi-pole magnet rigidly fixed by means of a disk on the shaft between the synchronizer axial magnetic core and the side axial magnetic core. Three-phase synchronization winding phase distribution is made matching to the main generator three-phase armature winding phases distribution. Switching unit is installed in the housing lower part and is made with two inputs. Main generator armature three-phase winding is connected to the first input, three-phase synchronization winding is connected to the second input and the output is made with the possibility of connection to the external three-phase alternating current system. Three-phase synchronization winding phases ends are configured to be connected to the same phase ends of the main generator armature three-phase winding via switching unit.
EFFECT: technical result consists in provision of the light energy direct conversion into direct current electric energy with the subsequent summation of the received energy with the mechanical energy of rotation with the received energy simultaneous conversion into AC electric energy and minimization of the frequency difference of the synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator output voltage and the voltage frequency of the external three-phase AC voltage system.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии вращения (например, энергии ветра), подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока (например, световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электроэнергию постоянного тока), одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to electromechanical energy converters, and can be used, for example, as a converter of mechanical rotation energy (for example, wind energy) supplied to the mechanical input of a machine, and direct current electric energy (for example, solar light energy, converted by photoelectric converters into direct current electricity), simultaneously supplied to its electrical input, into the total electrical energy of alternating current.

Известна аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор (АДБЭМГ), содержащая корпус, подвозбудитель, возбудитель, и основной генератор, установленные на одном валу (патент РФ №2450411, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.). Подвозбудитель АДБЭМГ состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора под-возбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря под возбудителя. Возбудитель АДБЭМГ состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя. Основной генератор АДБЭМГ состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с обмоткой якоря основного генератора. Постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора АДБЭМГ выполнены аксиальными. Боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов. Постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя установлен с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами. Внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлен постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами. В пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянного многополюсного магнита подвозбудителя уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока. В пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная обмотка якоря возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная обмотка якоря основного генератора.Known axial two-input non-contact electric machine-generator (ADBEMG), containing a housing, exciter, pathogen, and the main generator mounted on one shaft (RF patent No. 2450411, authors Gait B.Kh., Kashin Y.M. and others). The ADBEMG sub-exciter consists of a permanent multipolar inductor magnet of a sub-pathogen and a magnetic circuit with an armature winding under the pathogen. The pathogen ADBEMG consists of a magnetic circuit with a field winding of the pathogen and a magnetic circuit with a coil of the armature of the pathogen. The main ADBEMG generator consists of a magnetic circuit with an excitation winding of the main generator and a magnetic circuit with an armature winding of the main generator. The permanent multipolar magnet of the exciter exciter and the magnetic cores in the grooves of which are placed the windings of the exciter, exciter and the main ADBEMG generator are made axial. The lateral axial magnetic circuits are rigidly installed in the housing, and the permanent multipolar magnet of the exciter inductor and the internal axial magnetic circuit are rigidly mounted on the shaft with the possibility of rotation relative to the lateral axial magnetic circuits. A permanent multi-pole magnet of the exciter inductor is mounted at the end of one side axial magnetic circuit, and an internal axial magnetic circuit is installed between the side axial magnetic circuits. The internal axial magnetic circuit and the lateral axial magnetic circuit, from the end of which there is a permanent multipolar magnet of the exciter exciter, are made with two active end surfaces with grooves, and the other side axial magnetic circuit is made with one active end surface with grooves. A multiphase exciter armature winding is laid in the grooves of the lateral axial magnetic circuit with two active end surfaces from the side of the permanent multi-pole magnet of the exciter, and a single-phase excitation winding of the exciter is laid on the opposite side, which is connected to the armature winding of the exciter through a multiphase exciter and an additional half exciter to a direct current source. A multiphase exciter armature winding is laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit from the side of the exciter winding and the additional exciter winding, and on the opposite side a single-phase excitation winding of the main generator is laid, which is connected to the exciter winding of the exciter through a multiphase half-wave rectifier. A multiphase winding of the armature of the main generator is laid in the slots of the lateral axial magnetic circuit with one active end surface.

Однако в такой машине-генераторе потери энергии велики из-за большого количества ступеней преобразования энергии. В частности, преобразование энергии в АДБЭМГ осуществляется в трех электрических машинах: подвозбудителе, возбудителе и основном генераторе. Ввиду этого, помимо нерациональных потерь энергии массогабаритные показатели электрической машины, принятой за прототип, также не удовлетворительны, кроме того конструкция такой машины сложна.However, in such a generator machine, energy losses are large due to the large number of energy conversion steps. In particular, energy conversion in ADBEMG is carried out in three electric machines: exciter, exciter and main generator. In view of this, in addition to irrational energy losses, the overall dimensions of the electric machine adopted as a prototype are also not satisfactory, in addition, the design of such a machine is complicated.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор (патент РФ №2561504, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.), содержащий корпус, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу. Возбудитель состоит из индуктора возбудителя и аксиального магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя. Основной генератор состоит из бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена обмотка якоря основного генератора, и внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого со стороны бокового аксиального магнитопровода уложена обмотка возбуждения основного генератора. Боковой аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью жестко установлен в корпусе, а внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями установлен на валу с возможностью вращения относительно бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью. Индуктор возбудителя выполнен из постоянного многополюсного магнита и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя, причем постоянный многополюсный магнит индуктора возбудителя выполнен с пазами, многосекционным, неподвижным и жестко установлен в корпусе, а дополнительная обмотка возбуждения возбудителя уложена в пазы между секциями постоянного многополюсного магнита индуктора возбудителя и подключена к источнику постоянного тока. Внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами установлен в корпусе между постоянным многополюсным магнитом индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой возбуждения возбудителя и боковым аксиальным магнитопроводом с одной активной торцовой поверхностью с возможностью вращения относительно постоянного многополюсного магнита индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой возбуждения возбудителя.Closest to the claimed invention in technical essence and adopted by the authors for the prototype is an axial two-input non-contact wind-solar generator (RF patent No. 2561504, authors B. Gaitov, Ya.M. Kashin and others), containing a housing, pathogen and main generator mounted on one shaft. The pathogen consists of a pathogen inductor and an axial magnetic circuit with a winding of the pathogen armature. The main generator consists of a lateral axial magnetic circuit with one active end surface, in the grooves of which the winding of the armature of the main generator is laid, and an internal axial magnetic circuit with two active end surfaces, in the grooves of which the excitation winding of the main generator is laid on the side of the lateral axial magnetic circuit. The lateral axial magnetic circuit with one active end surface is rigidly mounted in the housing, and the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces is mounted on the shaft with the possibility of rotation relative to the lateral axial magnetic circuit with one active end surface. The exciter inductor is made of a permanent multi-pole magnet and an additional exciter field winding, the permanent multi-pole magnet of the exciter inductor is made with grooves, multi-sectional, stationary and rigidly mounted in the housing, and the additional excitation coil of the exciter is laid in the grooves between the sections of the permanent multi-pole magnet of the inductor to the exciter and DC source. An internal axial magnetic circuit with two active end surfaces with grooves is installed in the housing between the permanent multipolar magnet of the exciter inductor with an additional excitation winding of the exciter and the lateral axial magnetic circuit with one active end surface with the possibility of rotation relative to the permanent multipolar magnet of the exciter of the exciter with an additional excitation winding of the exciter.

Частота напряжения, снимаемого с обмотки якоря основного генератора известного из пат. РФ №2561504 ветро-солнечного генератора зависит от скорости вращения ротора, представляющего собой вал, на котором посредством диска жестко закреплен внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, относительно неподвижного корпуса, в котором жестко установлены боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора и постоянный многосекционный многополюсный магнит индуктора возбудителя, в пазы которого между секциями уложена дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, определяется по формуле:The frequency of the voltage removed from the winding of the armature of the main generator known from US Pat. RF №2561504 of the wind-solar generator depends on the rotational speed of the rotor, which is a shaft on which the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces is rigidly fixed through the disk, relative to the fixed body, in which the lateral axial magnetic circuit with multiphase armature of the main generator armature is rigidly mounted and Permanent multi-sectional multi-pole magnet of the pathogen inductor, in the grooves of which between sections an additional field winding of the pathogen is laid, determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ρ - число пар полюсов, n - скорость вращения ротора относительно неподвижного корпуса, об/мин.where ρ is the number of pole pairs, n is the rotor speed relative to the stationary body, rpm

Скорость вращения ротора в свою очередь является функцией момента, создаваемого на валу известного из пат РФ №2561504 ветро-солнечного генератора источником механической энергии вращения, например, ветра, при этом момент в этом случае в свою очередь зависит от силы ветра, являющейся функцией скорости ветра.The rotor rotation speed, in turn, is a function of the moment created on the shaft of the wind-solar generator known from US Pat. No. 2561504 as a source of mechanical rotational energy, for example, wind, and the moment in this case in turn depends on the wind force, which is a function of wind speed .

В связи с тем, что интенсивность поступления механической энергии на вал ветро-солнечного генератора может быть неравномерной (например, из-за недетерминированной скорости ветра), скорость вращения ротора может быть непостоянной, а, следовательно частота напряжения, снимаемого с обмотки якоря основного генератора известного из пат. РФ №2561504 ветро-солнечного генератора является нестабильной. Это ограничивает область применения принятого за прототип известного аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора, который в связи с выше изложенным может быть использован только для питания локальных объектов без параллельного подключения к внешним системам трехфазного напряжения переменного тока.Due to the fact that the intensity of the supply of mechanical energy to the shaft of the wind-solar generator may be uneven (for example, due to non-deterministic wind speed), the rotor speed may be unstable, and, therefore, the frequency of the voltage removed from the armature of the main generator of the known from US Pat. RF №2561504 wind-solar generator is unstable. This limits the scope of application of the prototype of the well-known axial two-input non-contact wind-solar generator, which, in connection with the above, can only be used to power local objects without parallel connection to external three-phase AC voltage systems.

Таким образом, известный из пат. РФ №2561504 аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор не может работать параллельно с внешней трехфазной системой переменного тока.Thus, known from US Pat. RF №2561504 axial two-input non-contact wind-solar generator cannot work in parallel with an external three-phase AC system.

Кроме того, в известном РФ №2561504 аксиальном двухвходовом бесконтактном ветро-солнечном генераторе невозможно прямое преобразование световой энергии (например, Солнца) в электрическую энергию постоянного тока для последующего суммирования полученной энергии с механической энергией вращения, что также ограничивает область его применения.In addition, in the well-known RF No. 2561504 axial two-input non-contact wind-solar generator, direct conversion of light energy (for example, the Sun) into direct current electric energy is impossible for the subsequent summation of the received energy with mechanical rotation energy, which also limits its scope.

Задачей предполагаемого изобретения является усовершенствование аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора для расширения области его применения и обеспечения возможности подключения его к внешней трехфазной системе переменного тока и параллельной работы с ней.The objective of the proposed invention is to improve the axial two-input non-contact wind-solar generator to expand its scope and provide the possibility of connecting it to an external three-phase AC system and parallel operation with it.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение прямого преобразования световой энергии в электрическую энергию постоянного тока с последующим суммированием полученной энергии с механической энергией вращения с одновременным преобразованием полученной энергии в электрическую энергию переменного тока и минимизация разности частоты выходного напряжения синхронизированного аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора и частоты напряжения внешней системы трехфазного напряжения переменного тока.The technical result of the claimed invention is the provision of direct conversion of light energy into electrical energy of direct current, followed by summing the received energy with mechanical energy of rotation with the simultaneous conversion of the received energy into electrical energy of alternating current and minimizing the difference in the frequency of the output voltage of the synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator and frequency voltage of an external system of three-phase voltage alternating current.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом синхронизированном аксиальном двухвходовом бесконтактном ветро-солнечном генераторе, содержащем корпус, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленом в подшипниковых узлах, при этом возбудитель состоит из жестко установленного в корпусе постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора возбудителя, в пазы которого между секциями уложена дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора возбудителя в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор состоит из бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена трехфазная обмотка якоря основного генератора, и однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной со стороны бокового аксиального магнитопровода в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, при этом боковой аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью жестко установлен в корпусе посредством диска, а внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями установлен на валу посредством диска между постоянным многополюсным многосекционным магнитом индуктора возбудителя с дополнительной однофазной обмоткой возбуждения возбудителя и боковым аксиальным магнитопроводом с одной активной торцовой поверхностью с возможностью вращения относительного бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью и постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой возбуждения возбудителя, дополнительно в корпусе устанавливаются фотоэлектрический преобразователь, блок коммутации и синхронизатор напряжения, при этом фотоэлектрический преобразователь подключается к дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, которая выполняется с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю через контакты, а синхронизатор напряжения состоит из жестко закрепленного в корпусе аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена трехфазная обмотка синхронизации, и постоянного аксиального многополюсного магнита, жестко закрепленного посредством диска на валу между аксиальным магнитопроводом синхронизатора и боковым аксиальным магнитопроводом с одной активной торцовой поверхностью, при этом распределение фаз трехфазной обмотки синхронизации выполняется совпадающим с распределением фаз трехфазной обмотки якоря основного генератора, а блок коммутации, устанавливается в нижней части корпуса и выполняется с двумя входами, при этом к первому входу подключается трехфазная обмотка якоря основного генератора, ко второму входу подключается трехфазная обмотка синхронизации, а выход выполняется с возможностью подключения к внешней трехфазной системе переменного тока, при этом концы фаз трехфазной обмотки синхронизации выполняются с возможностью соединения с одноименными концами фаз трехфазной обмотки якоря основного генератора через блок коммутации.The technical result is achieved by the fact that in the proposed synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator, comprising a housing, a pathogen and a main generator mounted on a single shaft mounted in bearing assemblies, the pathogen consists of a permanent multi-pole multi-section magnet of the exciter inductor rigidly installed in the housing , in the slots of which between the sections an additional single-phase excitation winding of the pathogen is laid, and a multiphase armature winding will excite spruce, laid on the side of the permanent multipolar multi-section magnet of the pathogen inductor in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces, the main generator consists of a side axial magnetic circuit with one active end surface, in the grooves of which the three-phase winding of the main generator armature is laid, and the single-phase excitation winding of the main generator, laid on the side of the lateral axial magnetic circuit in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces and connected through a multiphase two-half-wave rectifier to the multiphase winding of the exciter arm, while the lateral axial magnetic circuit with one active end surface is rigidly mounted in the housing through the disk, and the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces is mounted on the shaft through the disk between the constant multipolar multi-section exciter magnet with an additional single-phase exciter winding and side with an axial magnetic circuit with one active end surface with the possibility of rotation of a relative lateral axial magnetic circuit with one active end surface and a permanent multipolar multi-section magnet of the exciter inductor with an additional excitation winding of the exciter, an additional photoelectric converter, a switching unit and a voltage synchronizer are installed, while the photoelectric converter is connected to an additional single-phase field winding exciter, which is configured to be connected to an external photoelectric converter via contacts, and the voltage synchronizer consists of an axial magnetic circuit rigidly fixed in the housing with one active end surface, in the slots of which a three-phase synchronization winding is laid, and a permanent axial multipolar magnet rigidly fixed by means of a disk on the shaft between the axial magnetic circuit of the synchronizer and the lateral axial magnetic circuit with one active end face radiality, while the phase distribution of the three-phase synchronization winding is performed coinciding with the phase distribution of the three-phase winding of the armature of the main generator, and the switching unit is installed in the lower part of the body and is made with two inputs, while the three-phase winding of the armature of the main generator is connected to the first input, to the second input a three-phase synchronization winding is connected, and the output is configured to connect to an external three-phase alternating current system, while the ends of the phases of the three-phase winding are sync Onization is performed with the possibility of connecting with the same ends of the phases of the three-phase winding of the armature of the main generator through the switching unit.

Предлагаемое изобретение, в отличие от прототипа, позволяет расширить область применения аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора за счет прямого преобразования световой энергии в электрическую энергию постоянного тока с последующим суммированием полученной энергии с механической энергией вращения с одновременным преобразованием полученной энергии в электрическую энергию переменного тока и минимизации разности частоты выходного напряжения синхронизированного аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора и частоты напряжения внешней системы трехфазного напряжения переменного тока, позволяющей обеспечить параллельную работу предлагаемого ветро-солнечного генератора с внешней системой трехфазного напряжения переменного тока.The present invention, in contrast to the prototype, allows to expand the scope of the axial two-input non-contact wind-solar generator by directly converting light energy into direct current electric energy, followed by summing the received energy with mechanical rotation energy with the simultaneous conversion of the received energy into alternating current electric energy and minimize the frequency difference of the output voltage of the synchronized axial two-input non-contact th wind-solar generator and the frequency of external system three-phase AC voltage a voltage that allows to provide parallel operation of the proposed wind-solar generator with an external three-phase AC system voltage.

Возможность прямого преобразования световой энергии в электрическую энергию постоянного тока и с последующим суммированием ее с механической энергией вращения достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве в верхней части корпуса устанавливается фотоэлектрический преобразователь, который подключается к дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, выполненной с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю через контакты. Световая энергия преобразуется фотоэлектрическим преобразователем в электрическую энергию постоянного тока и подается на дополнительную однофазную обмотку возбуждения возбудителя, подключенную к фотоэлектрическому преобразователю. При этом постоянный ток, протекая по дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, создает магнитный поток, который по закону суперпозиции суммируется с магнитным потоком постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора возбудителя. Механическая энергия вращения (момент вращения) подается от внешнего источника (например, ветра) на вал предлагаемого синхронизированного аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора. При вращении вала с установленным на нем внутренним аксиальным магнитопроводом с многофазной обмоткой якоря возбудителя под действием внешнего вращающего момента механическая энергия вращения в узле «постоянный многополюсный многосекционный магнит индуктора возбудителя с дополнительной однофазной обмоткой возбуждения возбудителя - многофазная обмотка якоря возбудителя» преобразуется в электрическую энергию. Таким образом, в узле «постоянный многополюсный многосекционный магнит индуктора возбудителя с дополнительной однофазной обмоткой возбуждения возбудителя - многофазная обмотка якоря возбудителя» происходит суммирование механической энергии вращения с электрической энергией, полученной от преобразования световой энергии.The possibility of direct conversion of light energy into electrical energy of direct current and then summing it with mechanical energy of rotation is achieved due to the fact that in the proposed device in the upper part of the housing is installed a photovoltaic converter that is connected to an additional single-phase excitation winding exciter, made with the possibility of connection to external photoelectric converter through the contacts. The light energy is converted by a photoelectric converter into direct current electric energy and supplied to an additional single-phase excitation winding of the pathogen connected to the photoelectric converter. In this case, direct current flowing through an additional single-phase excitation winding of the pathogen creates a magnetic flux, which, according to the law of superposition, is summed with the magnetic flux of a constant multipolar multi-section magnet of the exciter inductor. The mechanical energy of rotation (torque) is supplied from an external source (for example, wind) to the shaft of the proposed synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator. When the shaft is rotated with an internal axial magnetic circuit mounted on it with a multiphase winding of the exciter armature under the action of external torque, the mechanical rotational energy in the node “permanent multipolar multisection magnet of the exciter inductor with an additional single-phase excitation winding of the exciter - multiphase exciter armature winding” is converted into electrical energy. Thus, in the node "permanent multipolar multi-section magnet of the pathogen inductor with an additional single-phase field winding of the pathogen - multiphase winding of the pathogen armature", the mechanical rotation energy is combined with the electrical energy obtained from the conversion of light energy.

Возможность минимизации разности частоты выходного напряжения синхронизированного аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора и частоты напряжения внешней системы трехфазного напряжения переменного тока обеспечивается за счет регулирования скорости вращения ротора с помощью синхронизатора напряжения, состоящего из жестко закрепленного в корпусе аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена трехфазная обмотка синхронизации, и постоянного аксиального многополюсного магнита, жестко закрепленного посредством диска на валу между аксиальным магнитопроводом синхронизатора и боковым аксиальным магнитопроводом с одной активной торцовой поверхностью, при этом распределение фаз трехфазной обмотки синхронизации выполняется совпадающим с распределением фаз трехфазной обмотки якоря основного генератора.The ability to minimize the difference in the frequency of the output voltage of the synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator and the voltage frequency of the external system of the three-phase AC voltage is provided by controlling the rotor speed using a voltage synchronizer, consisting of an axial magnetic circuit rigidly fixed in the housing with one active end surface, in the grooves of which are laid the three-phase synchronization winding, and constant axial multipole -pole magnet, is rigidly fixed by a disk on the shaft between the axial and lateral yoke synchronizer axial active magnetic circuit with one end surface, the distribution of the three-phase winding phase synchronization is performed coincides with the distribution of the three-phase main generator windings of the armature phases.

Возможность параллельной работы ветро-солнечного генератора с внешней трехфазной системой переменного тока обеспечивается за счет установки в нижней части корпуса блока коммутации, имеющего два входа, при этом к первому входу подключается трехфазная обмотка якоря основного генератора, ко второму входу подключается трехфазная обмотка синхронизации, а выход выполнен с возможностью подключения к внешней трехфазной системе переменного тока. Выполнение концов фаз трехфазной обмотки синхронизации с возможностью соединения с одноименными концами фаз трехфазной обмотки якоря основного генератора через блок коммутации обеспечивает возможность синхронизации выходного напряжения предлагаемого ветро-солнечного генератора с напряжением внешней трехфазной системой переменного тока для выполнения одного из необходимых условий подключения ветро-солнечного генератора к внешней трехфазной системе переменного тока - соответствия частоты напряжения подключаемого ветро-солнечного генератора частоте напряжения к внешней трехфазной системы переменного тока.The possibility of parallel operation of the wind-solar generator with an external three-phase alternating current system is ensured by installing a switching unit with two inputs in the lower part of the casing, while the three-phase winding of the armature of the main generator is connected to the first input, the three-phase synchronization winding is connected to the second input, and the output made with the ability to connect to an external three-phase AC system. The execution of the phases of the three-phase synchronization winding with the possibility of connecting the phases of the three-phase winding of the armature of the main generator through the switching unit provides the ability to synchronize the output voltage of the proposed wind-solar generator with the voltage of an external three-phase AC system to fulfill one of the necessary conditions for connecting the wind-solar generator to external three-phase AC system - matching the voltage frequency of the connected wind-solar th generator frequency voltage to an external three-phase AC system.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию суммирования механической энергии (например, энергии ветра) и электрической энергии постоянного тока (например, энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) и преобразования суммарной энергии в электрическую энергию многофазного переменного тока, как и прототип, в тоже время в отличие от него позволяет расширить область его применения за счет обеспечения возможности прямого преобразования в нем световой энергии в электрическую энергию постоянного тока с последующим суммированием полученной энергии с механической энергией вращения и обеспечения возможности подключения его к внешней трехфазной системе переменного тока путем синхронизации выходного напряжения переменного тока ветро-солнечного генератора с напряжением внешней трехфазной системы переменного тока.The present invention, performing the function of summing up mechanical energy (for example, wind energy) and direct current electric energy (for example, solar energy converted by photovoltaic converters into direct current electric energy) and converting the total energy into multiphase alternating current electrical energy, like the prototype, in At the same time, unlike it, it allows expanding the scope of its application by providing the possibility of direct conversion of light energy into electric energy in it energy of direct current, followed by summing the received energy with mechanical energy of rotation and providing the possibility of connecting it to an external three-phase alternating current system by synchronizing the output voltage of the alternating current of the wind-solar generator with the voltage of the external three-phase alternating current system.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого синхронизированного аксиального двухвходового бесконтактного ветро-солнечного генератора в разрезе, на фиг. 2 - его электрическая схема.In FIG. 1 shows a General view in section of the proposed synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator, in FIG. 2 - its electrical circuit.

Сихронизированный аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор (САДБВСГ) содержит: корпус 1, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу 14, закрепленом в подшипниковых узлах 15 и 16.The synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator (SADBVSG) contains: housing 1, the exciter and the main generator mounted on one shaft 14, mounted in the bearing units 15 and 16.

Возбудитель состоит из жестко установленного в корпусе 1 постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора возбудителя, в пазы которого между секциями уложена дополнительная однофазная обмотка 3 возбуждения возбудителя, и многофазной обмотки якоря 6 возбудителя, уложенной со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора возбудителя в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 5 с двумя активными торцовыми поверхностями.The causative agent consists of a permanent multipolar multi-sectional magnet 2 of the pathogen inductor rigidly installed in the housing 1, in the grooves of which an additional single-phase field winding 3 of the pathogen exciter is laid between the sections, and a multiphase coil of the armature 6 of the pathogen laid on the side of the permanent multi-pole multi-sectional magnet 2 of the internal pathogen inductor magnetic circuit 5 with two active end surfaces.

Основной генератор состоит из бокового аксиального магнитопровода 10 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена трехфазная обмотка 8 якоря основного генератора, и однофазной обмотки 7 возбуждения основного генератора, уложенной со стороны бокового аксиального магнитопровода 10 в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 5 с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через многофазный (на фиг. 2 - девятифазный) двухполупериодный выпрямитель 19 к многофазной (на фиг. 2 - девятифазной) обмотке якоря 6 возбудителя. Боковой аксиальный магнитопровод 10 с одной активной торцовой поверхностью жестко установлен в корпусе 1 посредством диска 20, а внутренний аксиальный магнитопровод 5 с двумя активными торцовыми поверхностями установлен на валу 14 посредством диска 17 между постоянным многополюсным магнитом 2 индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой 3 возбуждения возбудителя и боковым аксиальным магнитопроводом 10 с одной активной торцовой поверхностью с возможностью вращения относительного бокового аксиального магнитопровода 10 с одной активной торцовой поверхностью и постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой 3 возбуждения возбудителя.The main generator consists of a lateral axial magnetic circuit 10 with one active end surface, in the slots of which a three-phase winding 8 of the armature of the main generator is laid, and a single-phase excitation winding 7 of the main generator, laid on the side of the side axial magnetic circuit 10 in the grooves of the internal axial magnetic circuit 5 with two active end surfaces and connected through a multiphase (in Fig. 2 - nine-phase) half-wave rectifier 19 to a multiphase (in Fig. 2 - nine-phase) winding of the armature 6 excite ator. The lateral axial magnetic circuit 10 with one active end surface is rigidly mounted in the housing 1 by means of a disk 20, and the internal axial magnetic circuit 5 with two active end surfaces is mounted on the shaft 14 by means of a disk 17 between the permanent multipolar magnet 2 of the exciter inductor with an additional exciter winding 3 and the side axial magnetic circuit 10 with one active end surface with the possibility of rotation of the relative lateral axial magnetic circuit 10 with one active ortsovoy surface and a multi multipolar permanent magnet exciter inductor 2 with an additional excitation winding 3 pathogen.

В корпусе 1 установлены фотоэлектрический преобразователь 9, блок коммутации 21 и синхронизатор напряжения. Фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 9 подключен к дополнительной однофазной обмотке 3 возбуждения возбудителя, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему ФЭП (на фиг. 2 не показан, в состав предлагаемого устройства не входит) через контакты 4.In the housing 1, a photoelectric converter 9, a switching unit 21, and a voltage synchronizer are installed. A photoelectric converter (PEC) 9 is connected to an additional single-phase excitation winding 3 of the pathogen, which is configured to connect to an external photoconductor (not shown in Fig. 2, it is not part of the proposed device) through contacts 4.

Синхронизатор напряжения состоит из жестко закрепленного в корпусе 1 аксиального магнитопровода 11 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена трехфазная обмотка 13 синхронизации, и постоянного аксиального многополюсного магнита 12, жестко закрепленного посредством диска 18 на валу 14 между аксиальным магнитопроводом 11 синхронизатора и боковым аксиальным магнитопроводом 10 с одной активной торцовой поверхностью. Распределение фаз трехфазной обмотки 13 синхронизации выполнено совпадающим с распределением фаз трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора.The voltage synchronizer consists of an axial magnetic circuit 11 rigidly fixed in the housing 1 with one active end surface, in the slots of which a three-phase synchronization winding 13 is laid, and a permanent axial multipolar magnet 12, rigidly fixed by means of the disk 18 on the shaft 14 between the synchronizer axial magnetic circuit 11 and the lateral axial magnetic circuit 10 with one active end surface. The phase distribution of the three-phase winding 13 of the synchronization is made coinciding with the phase distribution of the three-phase winding 8 of the armature of the main generator.

Блок коммутации 21 установлен в нижней части корпуса 1 и выполнен с двумя входами. К первому входу подключена трехфазная 8 якоря основного генератора, ко второму входу подключена трехфазная обмотка 13 синхронизации, а выход выполнен с возможностью подключения к внешней трехфазной системе переменного тока, при этом концы фаз трехфазной обмотки 13 синхронизации выполнены с возможностью соединения с одноименными концами фаз трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора через блок коммутации 21,The switching unit 21 is installed in the lower part of the housing 1 and is made with two inputs. Three-phase 8 anchors of the main generator are connected to the first input, a three-phase synchronization winding 13 is connected to the second input, and the output is configured to connect to an external three-phase alternating current system, while the ends of the phases of the three-phase winding 13 of the synchronization are made with the possibility of connecting with the same ends of the phases of the three-phase winding 8 anchors of the main generator through the switching unit 21,

САДБВСГ работает следующим образом. При подаче постоянного тока (например, от ФЭП 9 и/или от внешних ФЭП через контакты 4) по дополнительной однофазной обмотке 3 возбуждения возбудителя протекает электрический ток, при этом создается магнитный поток, направленный согласно с магнитным потоком, создаваемым постоянным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора возбудителя. По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, создаваемые дополнительной однофазной обмоткой 3 возбуждения возбудителя и постоянным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора возбудителя, суммируются. При вращении внутреннего аксиального магнитопровода 5 с многофазной обмоткой 6 якоря возбудителя, установленного посредством диска 17 на валу 14, закрепленом в корпусе 1 в подшипниковых узлах 15 и 16, суммарный магнитный поток, созданный многополюсным многосекционным постоянным магнитом 2 индуктора возбудителя и дополнительной однофазной обмоткой 3 возбуждения возбудителя взаимодействует с многофазной обмоткой 6 якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 5 со стороны постояннного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора возбудителя, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным (на фиг. 2 - девятифащным) двухполупериодным выпрямителем 19 и подается на однофазную обмотку 7 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 5 со стороны бокового аксиального магнитопровода 10 с одной торцовой активной поверхностью, жестко закрепленного в корпусе 1 посредством диска 20. При этом в однофазной обмотке 7 возбуждения основного генератора создается магнитный поток.SADBVSG works as follows. When applying a direct current (for example, from a photomultiplier 9 and / or from an external photomultiplier through contacts 4), an electric current flows through an additional single-phase excitation winding 3 of the pathogen, while a magnetic flux is created, directed in accordance with the magnetic flux generated by a constant multipolar multi-section magnet 2 of the inductor pathogen. According to the principle of superposition of magnetic fields, magnetic fluxes generated by an additional single-phase excitation winding 3 of the pathogen and a permanent multipolar multi-section magnet 2 of the pathogen inductor are summed. When rotating the internal axial magnetic circuit 5 with a multiphase winding 6 of the pathogen armature, mounted by means of the disk 17 on the shaft 14, mounted in the housing 1 in the bearing units 15 and 16, the total magnetic flux created by the multipolar multi-section permanent magnet 2 of the pathogen inductor and an additional single-phase field winding 3 of the pathogen interacts with the multiphase winding 6 of the armature of the pathogen laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 5 from the side of the constant multipolar multi-section of the magnet 2 of the exciter inductor, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by a multiphase (in FIG. 2 - nine-half) half-wave rectifier 19 and fed to the single-phase excitation winding 7 of the main generator, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 5 from the side axial magnetic circuit 10 with one end active surface rigidly fixed in the housing 1 by means of the disk 20. In this case, a magnetic flux is generated in the single-phase excitation winding 7 of the main generator.

Магнитный поток, созданный электрическим током, протекающим по однофазной обмотке 7 возбуждения основного генератора, взаимодействует с трехфазной обмоткой 8 якоря основного генератора, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 10, и наводит в ней трехофазную систему ЭДС, которая подается в блок коммутации 21.The magnetic flux created by the electric current flowing through the single-phase winding 7 of the excitation of the main generator interacts with the three-phase winding 8 of the armature of the main generator, laid in the grooves of the lateral axial magnetic circuit 10, and induces a three-phase EMF system in it, which is supplied to the switching unit 21.

В результате описанных процессов происходит суммирование механической энергии вращения (например, энергии ветра) и электрической энергии постоянного тока, полученной путем прямого преобразования фотоэлектрическими преобразователями световой энергии Солнца в электрическую энергию постоянного тока, и преобразование полученной суммарной энергии в электрическую энергию переменного тока, которая подается потребителям и на первый вход блок коммутации 21, второй вход которого подключен к трехфазной обмотке 13 синхронизации.As a result of the described processes, the mechanical energy of rotation (for example, wind energy) and the direct current electric energy obtained by direct conversion by the photoelectric converters of the solar light energy into direct current electric energy are combined and the resulting total energy is converted into alternating current electric energy, which is supplied to consumers and to the first input, a switching unit 21, the second input of which is connected to a three-phase synchronization winding 13.

Блок коммутации 21 подключает САДБВСГ (фазы трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора) к внешней трехфазной системе переменного тока (к одноименным фазам внешней трехфазной системы переменного тока) при выполнении следующих условий:The switching unit 21 connects the SADBVSG (phases of the three-phase winding 8 of the armature of the main generator) to the external three-phase alternating current system (to the same phases of the external three-phase alternating current system) under the following conditions:

1. Частота трехфазной ЭДС, снимаемой с трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора, равна частоте трехфазного напряжения внешней трехфазной системы переменного тока.1. The frequency of the three-phase EMF taken from the three-phase winding 8 of the armature of the main generator is equal to the frequency of the three-phase voltage of the external three-phase AC system.

2. Величина трехфазной ЭДС, снимаемой с трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора, равна величине трехфазного напряжения внешней трехфазной системы переменного тока.2. The magnitude of the three-phase EMF removed from the three-phase winding 8 of the armature of the main generator is equal to the magnitude of the three-phase voltage of the external three-phase AC system.

3. Порядок чередования фаз трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора и фаз трехфазной обмотки 13 синхронизации совпадает с порядком чередования фаз внешней трехфазной системы переменного тока.3. The phase sequence of the three-phase winding 8 of the armature of the main generator and the phases of the three-phase winding 13 of the synchronization coincides with the phase rotation of the external three-phase AC system.

Синхронизация выходного напряжения Uвых на выходе САДБВСГ осуществляется следующим образом.U O of the output voltage at the output synchronization SADBVSG follows.

При небольшом возмущающем моменте синхронизирующий момент, создаваемый трехфазной обмоткой 8 якоря основного генератора, достаточен для того, чтобы САДБВСГ не выпадал из синхронизма (оставался в синхронизме).With a small disturbing moment, the synchronizing moment created by the three-phase winding 8 of the armature of the main generator is sufficient so that the SADBVSG does not fall out of synchronism (remains in synchronism).

При больших возмущающих воздействиях возникает существенное рассогласование между фазами напряжения, генерируемого трехфазной обмоткой 8 якоря основного генератора, и напряжения внешней трехфазной системы переменного тока вследствие различных частот выходного напряжения САДБВСГ, снимаемого с трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора, и напряжения внешней трехфазной системы переменного тока. В этом случае блок коммутации 21, в котором осуществляется сравнение фаз (частот) выходного напряжения ветро-солнечного генератора и напряжения внешней трехфазной системы переменного тока, подключает фазы трехфазной обмотки 13 синхронизации к внешней трехфазной системе переменного тока. При этом по трехфазной обмотке 13 синхронизации под действием трехфазного напряжения внешней системы переменного тока протекает трехфазный электрический ток, который создает вращающееся с синхронной частотой магнитное поле.With large disturbing influences, a substantial mismatch occurs between the phases of the voltage generated by the three-phase winding 8 of the armature of the main generator and the voltage of the external three-phase AC system due to the different frequencies of the output voltage SADBVSG taken from the three-phase winding 8 of the armature of the main generator and the voltage of the external three-phase AC system. In this case, the switching unit 21, in which the phases (frequencies) of the output voltage of the wind-solar generator and the voltage of the external three-phase alternating current system are compared, connects the phases of the three-phase synchronization winding 13 to the external three-phase alternating current system. In this case, a three-phase electric current flows through a three-phase synchronization winding 13 under the action of a three-phase voltage of an external AC system, which creates a magnetic field rotating with a synchronous frequency.

При уменьшении частоты выходного напряжения, снимаемого с трехфазной обмотки якоря 8 основного генератора, вызванного уменьшением частоты вращения вала 14, по сравнению с частотой напряжения внешней трехфазной сети, частота вращения постоянного магнита 12 синхронизатора, жестко закрепленного на валу 14 посредством диска 18, уменьшается. Это приводит к сдвигу (опережению) оси полюсов вращающегося магнитного поля трехфазной обмотки 13 синхронизации, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 11 с одной активной торцовой поверхностью, по отношению к осям полюсов постоянного магнита 12 синхронизатора. Вследствие этого синхронизатор переходит в режим двигателя, то есть потребляет активную электрическую энергию из внешней трехфазной системы переменного тока. При этом магнитное поле, создаваемое электрическим током, протекающим по трехфазной обмотке 13 синхронизации, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 11 с одной активной торцовой поверхностью, создает дополнительный вращающий момент, направленный согласно направлению вращения ротора, вследствие чего скорость вращения ротора увеличивается, частота напряжения, снимаемого с трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора, увеличивается до частоты напряжения внешней трехфазной системы переменного тока.With a decrease in the frequency of the output voltage removed from the three-phase winding of the armature 8 of the main generator, caused by a decrease in the frequency of rotation of the shaft 14, compared with the frequency of the voltage of the external three-phase network, the frequency of rotation of the permanent magnet 12 of the synchronizer rigidly fixed to the shaft 14 by means of the disk 18 decreases. This leads to a shift (leading) of the axis of the poles of the rotating magnetic field of the three-phase synchronization winding 13, laid in the grooves of the axial magnetic circuit 11 with one active end surface, relative to the axis of the poles of the permanent magnet 12 of the synchronizer. As a result, the synchronizer enters engine mode, that is, it consumes active electrical energy from an external three-phase AC system. In this case, the magnetic field generated by the electric current flowing through the three-phase synchronization winding 13, laid in the grooves of the axial magnetic circuit 11 with one active end surface, creates an additional torque directed according to the direction of rotation of the rotor, as a result of which the rotor speed increases, the frequency of the voltage taken off from the three-phase winding 8 of the armature of the main generator, increases to the voltage frequency of the external three-phase AC system.

При увеличении частоты выходного напряжения снимаемого с трехфазной обмотки якоря 8 основного генератора, вызванного увеличением частоты вращения вала 14, по сравнению с частотой напряжения внешней трехфазной сети, частота вращения постоянного магнита 12 синхронизатора, жестко закрепленного на валу 14 посредством диска 18, увеличивается. Это приводит к сдвигу (запаздыванию) оси полюсов вращающегося магнитного поля трехфазной обмотки 13 синхронизации по отношению к осям полюсов постоянного магнита 12 синхронизатора. Вследствие этого синхронизатор переходит в режим генератора, то есть вырабатывает активную электрическую энергию, которую отдает во внешнюю трехфазную систему переменного тока. При этом магнитное поле, создаваемое электрическим током, протекающим по трехфазной обмотке 13 синхронизации создает дополнительный вращающий момент, направленный встречно направлению вращения ротора, вследствие чего скорость вращения ротора уменьшается, частота напряжения, снимаемого с трехфазной обмотки 8 якоря основного генератора, уменьшается до частоты напряжения внешней трехфазной системы переменного тока.When the frequency of the output voltage removed from the three-phase winding of the armature 8 of the main generator caused by the increase in the frequency of rotation of the shaft 14, compared with the frequency of the voltage of the external three-phase network, the frequency of rotation of the permanent magnet 12 of the synchronizer, rigidly fixed to the shaft 14 by means of the disk 18, increases. This leads to a shift (delay) of the axis of the poles of the rotating magnetic field of the three-phase synchronization winding 13 with respect to the axes of the poles of the permanent magnet 12 of the synchronizer. As a result, the synchronizer goes into generator mode, that is, it generates active electrical energy, which it gives off to an external three-phase AC system. In this case, the magnetic field generated by the electric current flowing through the three-phase synchronization winding 13 creates an additional torque directed opposite to the direction of rotation of the rotor, as a result of which the rotor speed decreases, the frequency of the voltage taken from the three-phase winding 8 of the armature of the main generator decreases to the frequency of the external voltage three phase AC system.

Таким образом, в предлагаемом САДБВСГ осуществляется прямое преобразование световой энергии, поступающей на световой вход (вход ФЭП 9), в электрическую энергию постоянного тока, суммирование ее посредством электромагнитного преобразования с механической энергий, поступающей на механический вход (вал 14) САДБВСГ, с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию трехфазного напряжения переменного тока, синхронизированного по частоте с внешней трехфазной системой переменного тока.Thus, in the proposed SADBVSG direct conversion of light energy supplied to the light input (input of the photomultiplier 9) is carried out, into direct current electric energy, summing it through electromagnetic conversion from mechanical energy supplied to the mechanical input (shaft 14) of the SADBVSG, with simultaneous conversion the resulting total energy into electrical energy of a three-phase AC voltage synchronized in frequency with an external three-phase AC system.

Синхронизированное напряжение переменного тока подается в сеть для питания потребителей и во внешнюю трехфазную систему переменного тока.The synchronized AC voltage is supplied to the network to power consumers and to an external three-phase AC system.

Предлагаемый САДБВСГ, выполняя функцию суммирования механической и электрической энергии постоянного тока с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию переменного тока, как и прототип, в то же время в отличие от него за счет обеспечения возможности прямого преобразования световой энергии и суммирования ее с механической энергией с последующим преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую и обеспечения возможности подключения к внешней трехфазной системе переменного тока и параллельной работы с ней путем синхронизации выходного напряжения САДБВСГ с напряжением внешней трехфазной системы переменного тока (минимизации разности частоты выходного напряжения САДБВСГ и частоты напряжения внешней трехфазной системы переменного тока) позволяет расширить область применения ветро-солнечного генератора.The proposed SADBVSG, performing the function of summing up the mechanical and electrical energy of direct current with the simultaneous conversion of the received total energy into electrical energy of alternating current, like the prototype, at the same time, unlike it, by providing the possibility of direct conversion of light energy and summing it with mechanical energy with the subsequent conversion of the resulting total energy into electrical energy and providing the ability to connect to an external three-phase AC system and pa allelic work with it by synchronizing the output voltage from the voltage SADBVSG external three-phase AC system (minimizing the difference frequency of the output voltage and frequency SADBVSG external three-phase AC system voltage) allows to extend the scope of the solar wind-generator.

Claims (1)

Синхронизированный аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор, содержащий корпус, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленном в подшипниковых узлах, при этом возбудитель состоит из жестко установленного в корпусе постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора возбудителя, в пазы которого между секциями уложена дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора возбудителя в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор состоит из бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена трехфазная обмотка якоря основного генератора, и однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной со стороны бокового аксиального магнитопровода в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, при этом боковой аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью жестко установлен в корпусе посредством диска, а внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями установлен на валу посредством диска между постоянным многополюсным многосекционным магнитом индуктора возбудителя с дополнительной однофазной обмоткой возбуждения возбудителя и боковым аксиальным магнитопроводом с одной активной торцовой поверхностью с возможностью вращения относительно бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью и постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой возбуждения возбудителя, отличающийся тем, что в корпусе установлены фотоэлектрический преобразователь, блок коммутации и синхронизатор напряжения, при этом фотоэлектрический преобразователь подключен к дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю через контакты, а синхронизатор напряжения состоит из жестко закрепленного в корпусе аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена трехфазная обмотка синхронизации, и постоянного аксиального многополюсного магнита, жестко закрепленного посредством диска на валу между аксиальным магнитопроводом синхронизатора и боковым аксиальным магнитопроводом с одной активной торцовой поверхностью, при этом распределение фаз трехфазной обмотки синхронизации выполнено совпадающим с распределением фаз трехфазной обмотки якоря основного генератора, а блок коммутации установлен в нижней части корпуса и выполнен с двумя входами, при этом к первому входу подключена трехфазная обмотка якоря основного генератора, ко второму входу подключена трехфазная обмотка синхронизации, а выход выполнен с возможностью подключения к внешней трехфазной системе переменного тока, при этом концы фаз трехфазной обмотки синхронизации выполнены с возможностью соединения с одноименными концами фаз трехфазной обмотки якоря основного генератора через блок коммутации.A synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator containing a housing, a pathogen and a main generator mounted on a single shaft mounted in bearing assemblies, while the pathogen consists of a permanent multipolar multi-section magnet of the inductor inductor rigidly mounted in the housing, in the grooves of which an additional path is laid between the sections single-phase excitation winding of the pathogen, and multiphase winding of the armature of the pathogen, laid on the side of a constant multipolar many sectional magnet of the inductor of the exciter in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces, the main generator consists of a lateral axial magnetic circuit with one active end surface, in the grooves of which the three-phase winding of the armature of the main generator is laid, and a single-phase excitation winding of the main generator laid on the side of the lateral axial magnetic circuit in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces and connected via multiple a full-wave two-half-wave rectifier to the multiphase winding of the exciter armature, while the lateral axial magnetic circuit with one active end surface is rigidly mounted in the housing through the disk, and the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces is mounted on the shaft through the disk between the permanent multipolar multi-section magnet of the exciter inductor with an additional single-phase exciter winding and side axial magnetic circuit with one active end face A surface with the possibility of rotation relative to the lateral axial magnetic circuit with one active end surface and a permanent multi-pole multi-section magnet of the exciter inductor with an additional excitation winding of the exciter, characterized in that a photoelectric converter, a switching unit and a voltage synchronizer are installed in the housing, while the photoelectric converter is connected to an additional single-phase exciter winding, which is configured to connect I connect to the external photoelectric converter through the contacts, and the voltage synchronizer consists of an axial magnetic circuit rigidly fixed in the housing with one active end surface, in the grooves of which a three-phase synchronization winding is laid, and a permanent axial multipolar magnet, rigidly fixed by means of a disk on the shaft between the axial magnetic circuit of the synchronizer and side axial magnetic circuit with one active end surface, while the phase distribution of the three-phase winding synchro The circuit is made coinciding with the phase distribution of the three-phase winding of the armature of the main generator, and the switching unit is installed in the lower part of the housing and is made with two inputs, while the three-phase winding of the armature of the main generator is connected to the first input, the three-phase synchronization winding is connected to the second input, and the output is made with the ability to connect to an external three-phase AC system, while the ends of the phases of the three-phase synchronization winding are made with the possibility of connection with the same ends of the phases of the three-phase th main generator armature winding via the switching unit.
RU2017113228A 2017-04-17 2017-04-17 Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator RU2655379C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113228A RU2655379C1 (en) 2017-04-17 2017-04-17 Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113228A RU2655379C1 (en) 2017-04-17 2017-04-17 Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655379C1 true RU2655379C1 (en) 2018-05-28

Family

ID=62559851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113228A RU2655379C1 (en) 2017-04-17 2017-04-17 Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655379C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109450205A (en) * 2019-01-08 2019-03-08 中铁电气化局集团有限公司第二工程分公司 A kind of three-phase symmetrical alternating current becomes the alternating current generator of single-phase alternating current

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091967C1 (en) * 1994-02-08 1997-09-27 Кубанский государственный технологический университет Two-way electrical machine
RU2349014C1 (en) * 2007-07-02 2009-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Two-dimensional axial electric machine-generator
RU2450411C1 (en) * 2011-01-12 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Axial two-input contactless dynamo
US8217544B2 (en) * 2009-02-06 2012-07-10 Denso Corporation Motor-generator having stator and inner and outer rotors
RU2561504C1 (en) * 2014-06-16 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Axial two-input contactless wind and solar generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091967C1 (en) * 1994-02-08 1997-09-27 Кубанский государственный технологический университет Two-way electrical machine
RU2349014C1 (en) * 2007-07-02 2009-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Two-dimensional axial electric machine-generator
US8217544B2 (en) * 2009-02-06 2012-07-10 Denso Corporation Motor-generator having stator and inner and outer rotors
RU2450411C1 (en) * 2011-01-12 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Axial two-input contactless dynamo
RU2561504C1 (en) * 2014-06-16 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Axial two-input contactless wind and solar generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109450205A (en) * 2019-01-08 2019-03-08 中铁电气化局集团有限公司第二工程分公司 A kind of three-phase symmetrical alternating current becomes the alternating current generator of single-phase alternating current
CN109450205B (en) * 2019-01-08 2024-06-11 中铁电气化局集团有限公司 AC motor for converting three-phase symmetrical AC into single-phase AC

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2450411C1 (en) Axial two-input contactless dynamo
RU2561504C1 (en) Axial two-input contactless wind and solar generator
CN103208893B (en) Induced excitation formula composite excitation brushless synchronous motor
Mahmoudi et al. Design, analysis, and prototyping of a novel-structured solid-rotor-ringed line-start axial-flux permanent-magnet motor
RU2349014C1 (en) Two-dimensional axial electric machine-generator
RU2636387C1 (en) Axial three-inlet wind-solar generator
EP1560317A2 (en) Brushless exciter with electromagnetically decoupled dual excitation systems for starter-generator applications
CA3029381C (en) Homopolar motor for a flywheel energy storage system
RU2402858C1 (en) Axial contactless direct current generator
CN104682648A (en) Biharmonic excitation mixed excitation permanent magnet motor
Strous et al. Brushless doubly-fed induction machines: Magnetic field modelling
RU2623214C1 (en) Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator
Matyska Advantages of synchronous reluctance motors
RU2332775C1 (en) Two-dimensional electrical machine-generator
RU2437201C1 (en) Non-contact electric machine with axial excitation
RU2655379C1 (en) Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator
Wang et al. Study of multiphase superconducting wind generators with fractional-slot concentrated windings
RU2707963C1 (en) Three-input two-dimensional wind-solar axial-radial electric machine-generator
Beik et al. High voltage generator for wind turbines
RU2585222C1 (en) Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator
CN111953161A (en) Double-winding axial magnetic field multiphase flywheel pulse generator system
RU2647708C1 (en) Synchronised axial two-inlet generator installation
CN110120732B (en) Induction tandem type brushless excitation motor
CN101976923A (en) Hybrid excitation permanent magnet motor with secondary harmonic excitation
RU2643196C1 (en) Axial non-contact ac generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190418