RU36922U1

RU36922U1 - Бесконтактный каскадный синхронный генератор

Info

Publication number: RU36922U1
Application number: RU2003135067/20U
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Силаев; А.П. Горбунов; А.В. Батов
Original assignee: Силаев Юрий Александрович; Горбунов Александр Петрович; Батов Андрей Витальевич
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2004-03-27

Description

Бесконтактный каскадный синхронный генератор

Полезная модель относиться к электрическим машинам и может быть использована:

в качестве генератора колесной нары для электроснабжения железнодорожных вагонов в железнодорожном транспорте;

бортового источника питания на частоту 400Гц в авиации;

в автомобильном транспорте;

в качестве источника токов повышенных частот ( свыше одного килогерца) для индукционного нагрева металлов в металлургии;

для электроснабжения судов токами частотой 400Гц в водном транспорте;

в качестве источников токов повышенных частот в системах автоматики;

в газотурбинных установках,

а также во многих других отраслях промышленности.

Известен бесконтактный каскадный синхронный генератор, принятый в качестве прототипа и описанный в авторском свидетельстве СССР № 814231, МПК 6 П02К19/38, 19.06.1995, на роторе которого размещены обмотка якоря возбудителя и обмотка возбуждения генератора, совмещенные магнитно и электрически, и включенная между ними дополнительная обмотка возбуждения генератора, при этом указанные обмотки ротора выполнены

МПК Н02К19/38

трехфазными и в виде параллельных ветвей, причем одни из обмоток соединены в треугольник, а другие - в звезду, а дополнительная обмотка возбуждения включена последовательно и согласно с ветвями, входящими в треугольник.

Недостатком известного технического решения является то, что его массогабаритные показатели велики, т. к конструкция является двухпакетной и состоит из двух электрических машин, а именно: синхронного генератора и возбудителя. Кроме того, указанное техническое решение сложно в изготовлении, т.к. сложна схема включения трехфазных обмоток возбуждения на роторе.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание бесконтактного каскадного синхронного генератора, имеюп ;его небольшие массогабаритные показатели, малую шумность при заданных технических характеристиках.

Указанный технический результат достигается тем, что в корпусе бесконтактного каскадного синхронного генератора установлены ротор, статор, коробка выводов, имеющая нейтральную, силовые и клеммы возбуждения, асинхронный преобразователь частоты и синхронный генератор, включающий состоящие из соответствующих обмоток смонтированную на статоре двухфазную обмотку возбуждения и смонтированную на роторе силовую трехфазную обмотку, при этом асинхронный преобразователь частоты включает составленные из соответствующих обмоток размещенную на роторе первичную силовую трехфазную обмотку и размещенную на статоре

вторичную силовую трехфазную обмотку, причем концы фаз установленных на роторе обмоток первичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты и силовой трехфазной обмотки синхронного генератора соединены в соответствующую им звезду, а начала одноименных фаз одной из обмоток силовой трехфазной обмотки синхронного генератора и одной из обмоток первичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты электрически соединены между собой, при этом начала фаз других обмоток силовой трехфазной обмотки синхронного генератора и других обмоток первичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты электрически соединены между собой с перекрещиванием фаз, причем установленные на статоре обмотки вторичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты соединены концами фаз в звезду, подключенную к нейтральной клемме коробки выводов, а началами фаз - к силовым клеммам указанной коробки, при этом обмотки двухфазной обмотки возбуждения синхронного генератора соединены параллельно, а начала и концы фаз указанных обмоток подключены к соответствующим клеммам возбуждения коробки выводов, причем отношение количества пар полюсов асинхронного преобразователя частоты к количеству пар полюсов синхронного генератора выбрано из соотношения:

Р, , где:

PI - число пар полюсов асинхронного преобразователя частоты;

Отношение количества пар полюсов асинхронного преобразователя частоты к количеству пар полюсов синхронного генератора выбрано из условий, исключающих взаимную магнитную связь между обмотками синхронного генератора и асинхронного преобразователя частоты, расположенных в общих пазах ротора и статора.

Силовая трехфазная обмотка асинхронного преобразователя частоты и двухфазная обмотка возбуждения синхронного генератора, размещенные на статоре 4, не связаны между собой электромагнитно.

Полезная модель поясняется графическим материалом, где на фиг.1 дан общий вид бесконтактного каскадного синхронного генератора; на фиг.2 - схема коробки выводов ;

на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема соединения обмоток бесконтактного каскадного синхронного генератора;

Предлагаемый бесконтактный каскадный синхронный генератор содержит размещенные в одном общем корпусе 1 смонтированный на валу 2 ротор 3, статор 4, смонтированную на корпусе 1 коробку выводов 5 , имеющую нейтральную клемму «N , силовые U,V,W и клеммы возбуждения А,В; X,Y; , синхронный генератор и асинхронный преобразователь частоты.

Отношение количества пар полюсов асинхронного преобразователя частоты к количеству пар полюсов синхронного генератора выбрано из содв А на PI/ P2 n , где : P - число пар полюсов асинхронного преобразователя частоты; Р2 -число пар полюсов синхронного генератора; n - коэффициент, равный целому четному числу. Синхронный генератор с числом пар полюсов (Р2), равным, например, ум (PI 2) содержит: смонтированную на статоре 4 двухфазную обмотку возбуждения, составленную из соединенных параллельно обмоток 6, при этом начала и концы фаз указанных обмоток 6 подключены , соответственно, к клеммам возбуждения А,В; X,Y; на коробке выводов 5. смонтированную на роторе 3 трехфазную силовую обмотку, составленную из обмоток 7, соединенных выходными концами фаз X4,Y4,Z4 в звезду. инхронный преобразователь частоты с числом пар полюсов (Pi), равным, пример, четырем (Pi 4) содержит две трехфазные силовые обмотки: смонтированную на роторе 3 первичную силовую трехфазную обмотку, составленную из обмоток 8, соединенных концами фаз X8,Y8,Z8 в звезду. смонтированную на статоре 4 вторичную силовую трехфазную обмотку, составленную из обмоток 9, подключенных началами фаз к силовым клеммам U,V,W коробки выводов 5 и соединенных концами фаз в звезду, подключенную к нейтральной клемме «N указанной короб

Начала фаз Т4 и TS соответственно, обмоток 7 и 8, имеющие одноименные фазы, электрически соединены между собой.. Начала фаз Кд, 84 обмоток 7 и начала фаз RS, Sg обмоток 8 электрически соединены между собой с перекрещиванием фаз.

Бесконтактный каскадный синхронный генератор работает следующнм образом.

При вращении вала 2 механическая энергия преобразуется в электрическую одновременно по двум каналам:

1. При вращении вала 2 в силовой трехфазной обмотке синхронного генератора на роторе 3 индуктируется ЭДС из-за пересечения ее проводников магнитными силовыми линиями поля, неподвижного относительно статора 4 и возбуждаемого постоянным током, подаваемым от клемм возбуждения А,В в расположенную на статоре 4 двухфазную обмотку возбуждения синхронного генератора с числом пар полюсов (Р2), например, равном двум , т.е (Р2 2). ЭДС индуктируется с частотой f2 - , где 2 - частота ЭДС, индуктируемой на роторе;

Р2 - ЧИСЛО пар полюсов генератора;

П2 - частота вращения ротора.

Затем электрическая энергия поступает в первичную силовую трехфазную обмотку асинхронного преобразователя частоты, расположенную на роторе 3, с числом пар полюсов, равном, например, 4 (Pj 2Р2), а далее трансформаторР-, /)

6о

но или электромагнитно - в расположенную на статоре 4 вторичную силовую трехфазную обмотку асинхронного преобразователя частоты.

2. Механическая энергия от вала 2 преобразуется в электрическую энергию за счет преобразования энергии магнитного поля, запасенного в зазоре между ротором 3 и статором 4, в электрическую энергию, поступающую затем в расположенную на статоре 4 вторичную силовую трехфазную обмотку асинхронного преобразователя частоты .

К потребителю поступает суммарная энергия с силовых клемм U, V, W вторичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты, расположенной на статоре 4.

Частота ЭДС на силовых клеммах U, V, W fi f2 х s , где

f - частота ЭДС на клеммах U, V, W;

fi - частота ЭДС, индуктируемой на роторе;

S - скольжение асинхронного преобразователя частоты. Для каскадных генераторов s 1, а fi f2 .

Испытания опытного образца показали, что мощность электрической энергии на выходе генератора составляет 87% от мощности механической энергии, преобразуемой в электрическую. Источники информации:

Claims

Бесконтактный каскадный синхронный генератор, в корпусе которого установлены ротор, статор, коробка выводов, имеющая нейтральную, силовые клеммы и клеммы возбуждения, асинхронный преобразователь частоты и синхронный генератор, включающий состоящие из соответствующих обмоток смонтированную на статоре двухфазную обмотку возбуждения и смонтированную на роторе силовую трехфазную обмотку, при этом асинхронный преобразователь частоты включает составленные из соответствующих обмоток: размещенную на роторе первичную силовую трехфазную обмотку и размещенную на статоре вторичную силовую трехфазную обмотку, причем концы фаз установленных на роторе обмоток первичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты и силовой трехфазной обмотки синхронного генератора соединены в соответствующую им звезду, а начала одноименных фаз одной из обмоток силовой трехфазной обмотки синхронного генератора и одной из обмоток первичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты электрически соединены между собой, при этом начала фаз других обмоток силовой трехфазной обмотки синхронного генератора и других обмоток первичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты электрически соединены между собой с перекрещиванием фаз, причем установленные на статоре обмотки вторичной силовой трехфазной обмотки асинхронного преобразователя частоты соединены концами фаз в звезду, подключенную к нейтральной клемме коробки выводов, а началами фаз - к силовым клеммам указанной коробки, при этом обмотки двухфазной обмотки возбуждения синхронного генератора соединены параллельно, а начала и концы фаз указанных обмоток подключены к соответствующим клеммам возбуждения коробки выводов, причем отношение количества пар полюсов асинхронного преобразователя частоты к количеству пар полюсов синхронного генератора выбрано из соотношения

P₁/P₂=n,

где P₁ - число пар полюсов асинхронного преобразователя частоты;

P₂ - число пар полюсов синхронного генератора;

n - коэффициент, равный целому четному числу.