RU61486U1 - COMPRESSION GENERATOR LOAD EXCITATION AND POWER SUPPLY DIAGRAM - Google Patents

COMPRESSION GENERATOR LOAD EXCITATION AND POWER SUPPLY DIAGRAM Download PDF

Info

Publication number
RU61486U1
RU61486U1 RU2006122841/22U RU2006122841U RU61486U1 RU 61486 U1 RU61486 U1 RU 61486U1 RU 2006122841/22 U RU2006122841/22 U RU 2006122841/22U RU 2006122841 U RU2006122841 U RU 2006122841U RU 61486 U1 RU61486 U1 RU 61486U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
load
excitation
excitation source
sliding contacts
Prior art date
Application number
RU2006122841/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Васильевич Носов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2006122841/22U priority Critical patent/RU61486U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU61486U1 publication Critical patent/RU61486U1/en

Links

Landscapes

  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Полезная модель направлена на снижение габаритов системы возбуждения, уменьшение мощности источника возбуждения и повышение надежности работы генератора. Указанный технический результат достигается тем, что источник возбуждения постоянного напряжения подключен параллельно обмотке ротора генератора со скользящими контактами, а нагрузка и полупроводниковый диод включены последовательно с обмоткой статора генератора таким образом, чтобы ток в обмотке ротора и скользящих контактах был равен сумме токов источника возбуждения и нагрузки. Ил. 1.The utility model is aimed at reducing the dimensions of the excitation system, reducing the power of the excitation source and increasing the reliability of the generator. The specified technical result is achieved by the fact that the direct voltage excitation source is connected in parallel with the generator rotor winding with sliding contacts, and the load and the semiconductor diode are connected in series with the generator stator winding so that the current in the rotor winding and the sliding contacts is equal to the sum of the excitation source and load currents . Fig. one.

Description

Полезная модель относится к области электромашинных генераторов параметрического типа с периодически изменяющейся при вращении ротора суммарной индуктивностью двух одинаковых и индуктивно связанных обмоток ротора и статора и может быть использована для питания электрофизических установок периодически повторяющимися однополярными импульсами тока.The utility model relates to the field of parametric type electric machine generators with the total inductance of two identical and inductively coupled windings of the rotor and stator periodically changing as the rotor rotates and can be used to power electrophysical installations with periodically repeating unipolar current pulses.

Известна схема возбуждения и питания нагрузки компрессионного генератора [Глебов И.А., Кашарский Э.Г., Рутберг Ф.Г. Синхронные генераторы кратковременного и ударного действия. - Л.: Наука, 1985, с.202-204], в которой источник возбуждения и нагрузка с коммутатором включены параллельно двум одинаковым и индуктивно связанным обмоткам ротора и статора генератора, которые соединены между собой последовательно при помощи скользящих контактов (контактные кольца и щетки). При вращении ротора суммарная индуктивность этих обмоток периодически пульсирует за счет того, что в одном положении ротора обмотки оказываются включенными согласно и имеют максимальную суммарную индуктивность, а в другом - встречно и имеют минимальную суммарную индуктивность. В момент максимума суммарной индуктивности обмоток генератора коммутатор подключает нагрузку, в которой генерируется импульс тока, а затем после уменьшения тока этот коммутатор отключает нагрузку.The known scheme of excitation and load power of the compression generator [Glebov I.A., Kasharsky E.G., Rutberg F.G. Short and shock synchronous generators. - L .: Nauka, 1985, p.202-204], in which the excitation source and the load with the switch are connected in parallel with two identical and inductively connected windings of the rotor and stator of the generator, which are connected in series by means of sliding contacts (contact rings and brushes ) When the rotor rotates, the total inductance of these windings periodically pulsates due to the fact that in one position of the rotor, the windings turn on according to and have a maximum total inductance, and in the other, they meet and have a minimum total inductance. At the moment of maximum total inductance of the generator windings, the switch connects the load in which the current pulse is generated, and then, after the current decreases, this switch disconnects the load.

Недостатками этой схемы при генерировании периодически повторяющихся импульсов тока является необходимость применения мощного импульсного источника возбуждения, периодически работающего коммутатора и то, что изоляция обмотки ротора и скользящих контактов, рассчитанная на половину генерируемого напряжения, подвержена значительным механическим и тепловым нагрузкам - все это снижает надежность и эффективность работы генератора.The disadvantages of this scheme when generating periodically repeating current pulses are the need to use a powerful pulsed excitation source, a periodically operating switch and the fact that the insulation of the rotor winding and sliding contacts, calculated on half the generated voltage, is subject to significant mechanical and thermal loads - all this reduces reliability and efficiency generator work.

Наиболее близким техническим решением является схема с источником возбуждения постоянного напряжения, выбранная в качестве прототипа [Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М,: Высшая школа, 1985, с.208]. Эта схема содержит The closest technical solution is a circuit with a source of excitation of a constant voltage, selected as a prototype [But D.A. Contactless electric machines. - M: Higher School, 1985, p.208]. This circuit contains

последовательно соединенные обмотки генератора с суммарной изменяющейся индуктивностью, параллельно которым включены источник возбуждения постоянного напряжения с балластной индуктивностью дополнительной катушки и нагрузка с полупроводниковым диодом. Балластная индуктивность служит для ограничения пульсации тока возбуждения и используется также для того, чтобы источник возбуждения не шунтировал нагрузку, а диод необходим для разделения цепей протекания токов возбуждения и нагрузки. При периодическом изменении суммарной индуктивности генератора в нагрузке протекают периодически повторяющиеся с частотой изменения индуктивности генератора однополярные импульсы тока.serially connected generator windings with a total variable inductance, in parallel with which a direct voltage excitation source with a ballast inductance of an additional coil and a load with a semiconductor diode are connected. Ballast inductance serves to limit the ripple of the excitation current and is also used so that the excitation source does not bypass the load, and the diode is needed to separate the circuits of the flow of excitation currents and load. With a periodic change in the total inductance of the generator in the load, unipolar current pulses periodically repeated with a frequency of change in the inductance of the generator occur.

Недостатком прототипа является значительная балластная индуктивность дополнительной катушки, соизмеримая с максимальной суммарной индуктивностью обмоток генератора, что приводит к увеличенным габаритам системы возбуждения и потерям мощности в сопротивлении дополнительной катушки. На изоляцию обмотки ротора и скользящих контактов воздействует половина генерируемого напряжения, что снижает надежность работы генератора.The disadvantage of the prototype is the significant ballast inductance of the additional coil, commensurate with the maximum total inductance of the generator windings, which leads to increased dimensions of the excitation system and power loss in the resistance of the additional coil. The insulation of the rotor winding and sliding contacts is affected by half of the generated voltage, which reduces the reliability of the generator.

Задачей полезной модели является снижение габаритов системы возбуждения, уменьшение мощности источника возбуждения и повышение надежности работы генератора.The objective of the utility model is to reduce the dimensions of the excitation system, reduce the power of the excitation source and increase the reliability of the generator.

Это достигается тем, что в схеме возбуждения и питания нагрузки компрессионного генератора, содержащей источник возбуждения постоянного напряжения, нагрузку, соединенную последовательно с полупроводниковым диодом, и две одинаковые индуктивно связанные обмотки генератора, размещенные на роторе и статоре и соединенные между собой при помощи скользящих контактов, источник возбуждения постоянного напряжения подключен параллельно обмотке ротора генератора со скользящими контактами, а нагрузка и полупроводниковый диод включены последовательно с обмоткой статора генератора таким образом, чтобы ток в обмотке ротора и скользящих контактах был равен сумме токов источника возбуждения и нагрузки.This is achieved by the fact that in the load excitation and supply circuit of a compression generator containing a constant voltage excitation source, a load connected in series with a semiconductor diode, and two identical inductively connected generator windings located on the rotor and stator and interconnected by means of sliding contacts, a constant voltage excitation source is connected parallel to the winding of the generator rotor with sliding contacts, and the load and the semiconductor diode are connected subsequently atelno a generator stator winding so that current in the rotor winding and sliding contacts was equal to the sum of the excitation source and the load currents.

Достигаемый результат поясним для неявнополюсного компрессионного генератора при постоянных индуктивностях обмоток генератора L и весьма малых сопротивлениях обмоток генератора и скользящих контактов R1 и R2, когда этими сопротивлениями при определении законов изменения токов можно пренебречь. Примем, что взаимная индуктивность обмоток генератора при вращении ротора периодически изменяется во времени t по гармоническому законуThe achieved result will be explained for an implicit pole compression generator with constant inductances of the generator windings L and very small resistances of the generator windings and sliding contacts R 1 and R 2 , when these resistances can be neglected when determining the laws of change of currents. We assume that the mutual inductance of the generator windings during rotation of the rotor periodically changes in time t according to the harmonic law

M(t)=kLcosωt,M (t) = kLcosωt,

где k<1 - коэффициент связи обмоток ротора и статора;where k <1 is the coupling coefficient of the rotor and stator windings;

ω - угловая частота, определяемая частотой вращения ротора и числом пар полюсов обмотки ротора (статора).ω is the angular frequency determined by the rotor speed and the number of pole pairs of the rotor winding (stator).

Потокосцепления обмоток ротора (ψ1) и статора (ψ2) будут равныThe flux linkage of the rotor windings (ψ 1 ) and the stator (ψ 2 ) will be equal

В режиме холостого хода, когда ток нагрузки равен нулю, определяем постоянный ток возбуждения и мощность источника возбужденияIn idle mode, when the load current is zero, we determine the constant excitation current and the power of the excitation source

а также напряжение на нагрузке, которое за счет диода больше или равно нулю:and also the voltage at the load, which due to the diode is greater than or equal to zero:

где U0 - постоянное напряжение источника возбуждения.where U 0 is the constant voltage of the excitation source.

В режиме короткого замыкания, когда напряжение на нагрузке равно нулю, из решения уравненийIn the short circuit mode, when the voltage at the load is zero, from the solution of the equations

находим ток возбуждения и среднюю мощность источника возбужденияwe find the excitation current and the average power of the excitation source

а также ток нагрузкиas well as load current

гдеWhere

Таким образом, полупроводниковый диод обеспечивает генерирование однополярных импульсов тока в нагрузке и препятствует протеканию тока возбуждения через нагрузку. Наибольшие величины тока возбуждения и мощности источника возбуждения соответствуют режиму холостого хода, причем особенность схемы такова, что ток нагрузки через источник возбуждения не проходит и наибольшему значению этого тока в режиме короткого замыканияThus, the semiconductor diode provides the generation of unipolar current pulses in the load and prevents the passage of the excitation current through the load. The highest values of the excitation current and the power of the excitation source correspond to the idle mode, and the circuit feature is such that the load current through the excitation source does not pass to the highest value of this current in the short circuit mode

соответствует наименьшее значение тока возбужденияcorresponds to the lowest value of the excitation current

Заявляемая полезная модель имеет следующие преимущества перед прототипом:The inventive utility model has the following advantages over the prototype:

1. За счет отсутствия дополнительной катушки с балластной индуктивностью снижаются габариты системы возбуждения компрессионного генератора.1. Due to the absence of an additional coil with ballast inductance, the dimensions of the compression generator excitation system are reduced.

2. За счет отсутствия дополнительной катушки и уменьшения пульсации тока возбуждения уменьшается мощность источника возбуждения.2. Due to the lack of an additional coil and to reduce the ripple of the excitation current, the power of the excitation source decreases.

3. За счет подключения источника возбуждения параллельно обмотке ротора со скользящими контактами повышается надежность работы генератора, т.к. изоляция вращающейся обмотки ротора и скользящих контактов рассчитывается только на незначительное постоянное напряжение возбуждения, а изоляция неподвижной обмотки статора - на все генерируемое напряжение.3. By connecting the excitation source parallel to the rotor winding with sliding contacts, the reliability of the generator increases, because the insulation of the rotating rotor winding and sliding contacts is calculated only for a small constant excitation voltage, and the insulation of the fixed stator winding is calculated for the entire generated voltage.

На фиг.1 приведена схема возбуждения и питания нагрузки компрессионного генератора. Схема содержит источник возбуждения постоянного напряжения 1, который включен параллельно обмотке ротора генератора со скользящими контактами, имеющей индуктивность (L) 4 и сопротивление (R1) 5. Нагрузка генератора 2, соединенная последовательно с полупроводниковым диодом 3, включена последовательно обмотке статора генератора, имеющей индуктивность (L) 6 и сопротивление (R2) 7, таким образом, чтобы ток в обмотке ротора и скользящих контактах 4, 5 был равен сумме токов источника возбуждения iB(t) и нагрузки iH(t). Одинаковые индуктивности обмоток генератора 4 и 6 характеризуются взаимной индуктивностью M(t).Figure 1 shows a diagram of the excitation and power load of the compression generator. The circuit contains a direct voltage excitation source 1, which is connected parallel to the winding of the generator rotor with sliding contacts, having inductance (L) 4 and resistance (R 1 ) 5. The load of generator 2, connected in series with the semiconductor diode 3, is connected in series with the stator winding of the generator having inductance (L) 6 and resistance (R 2 ) 7, so that the current in the rotor winding and the sliding contacts 4, 5 is equal to the sum of the currents of the excitation source i B (t) and the load i H (t). The same inductances of the generator windings 4 and 6 are characterized by the mutual inductance M (t).

Схема возбуждения и питания нагрузки компрессионного генератора работает следующим образом. Ток iB(t) источника возбуждения постоянного напряжения 1 и ток iH(t) нагрузки 2, протекая через вращающуюся обмотку ротора со скользящими контактами 4, 5, генерируют, за счет взаимной индуктивности M(t), переменное напряжение на обмотке статора 6, 7. Под действием этого напряжения и полупроводникового диода 3 генерируются однополярные импульсы тока iH(t) в нагрузке 2, причем за счет полупроводникового диода 3 и суммы токов iB(t), iH(t) в обмотке ротора и скользящих контактах 4, 5 ток возбуждения iB(t) через нагрузку 2 не протекает.The excitation and power supply circuit of the compression generator operates as follows. The current i B (t) of the direct current excitation source 1 and the current i H (t) of the load 2, flowing through the rotating winding of the rotor with sliding contacts 4, 5, generate, due to the mutual inductance M (t), an alternating voltage across the stator winding 6 , 7. Under the action of this voltage and semiconductor diode 3, unipolar current pulses i H (t) are generated in load 2, and due to the semiconductor diode 3 and the sum of currents i B (t), i H (t) in the rotor winding and sliding contacts 4, 5, the excitation current i B (t) does not flow through load 2.

Полезная модель по сравнению с прототипом на основании расчетов и экспериментальных исследований, проведенных автором, имеет в режиме холостого хода примерно в два раза больше ток возбуждения и в два раза меньшую мощность источника The utility model in comparison with the prototype based on calculations and experimental studies conducted by the author has, in idle mode, approximately two times more excitation current and two times less power source

возбуждения при существенно меньших габаритах системы возбуждения. При этом напряжение источника возбуждения, приложенное к обмотке ротора со скользящими контактами, в десятки раз меньше генерируемого напряжения на обмотке статора.excitations with significantly smaller dimensions of the excitation system. In this case, the voltage of the excitation source applied to the rotor winding with sliding contacts is ten times less than the generated voltage on the stator winding.

Данная полезная модель реализована в виде схемы возбуждения и питания нагрузки неявнополюсного компрессионного генератора массой 500 кг с тремя парами полюсов и 33 оборотами в секунду ротора для импульсно-периодического питания активно-индуктивной нагрузки. Этот генератор имеет среднюю мощность источника возбуждения 600 Вт при средней генерируемой мощности 60 кВт и частоте следования импульсов тока 100 Гц.This utility model is implemented in the form of a load excitation and power supply circuit of an implicit pole compression generator weighing 500 kg with three pairs of poles and 33 revolutions per second of the rotor for pulse-periodic power supply of the active-inductive load. This generator has an average excitation source power of 600 W with an average generated power of 60 kW and a current pulse repetition rate of 100 Hz.

Claims (1)

Схема возбуждения и питания нагрузки компрессионного генератора, содержащая источник возбуждения постоянного напряжения, нагрузку, соединенную последовательно с полупроводниковым диодом, и две одинаковые индуктивно связанные обмотки генератора, размещенные на роторе и статоре и соединенные между собой при помощи скользящих контактов, отличающаяся тем, что источник возбуждения постоянного напряжения подключен параллельно обмотке ротора генератора со скользящими контактами, а нагрузка и полупроводниковый диод включены последовательно с обмоткой статора генератора таким образом, чтобы ток в обмотке ротора и скользящих контактах был равен сумме токов источника возбуждения и нагрузки.
Figure 00000001
The load excitation and power supply circuit of a compression generator containing a direct voltage excitation source, a load connected in series with a semiconductor diode, and two identical inductively connected generator windings located on the rotor and stator and interconnected by means of sliding contacts, characterized in that the excitation source DC voltage is connected parallel to the rotor winding of the generator with sliding contacts, and the load and the semiconductor diode are connected in series with no stator coil of the generator so that the current in the rotor winding and sliding contacts was equal to the sum of the excitation source and the load currents.
Figure 00000001
RU2006122841/22U 2006-09-11 2006-09-11 COMPRESSION GENERATOR LOAD EXCITATION AND POWER SUPPLY DIAGRAM RU61486U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122841/22U RU61486U1 (en) 2006-09-11 2006-09-11 COMPRESSION GENERATOR LOAD EXCITATION AND POWER SUPPLY DIAGRAM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122841/22U RU61486U1 (en) 2006-09-11 2006-09-11 COMPRESSION GENERATOR LOAD EXCITATION AND POWER SUPPLY DIAGRAM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU61486U1 true RU61486U1 (en) 2007-02-27

Family

ID=37991258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006122841/22U RU61486U1 (en) 2006-09-11 2006-09-11 COMPRESSION GENERATOR LOAD EXCITATION AND POWER SUPPLY DIAGRAM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU61486U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pollock et al. Low cost, high power density, flux switching machines and drives for power tools
US10033302B2 (en) Rotary solar converter
JP2006288186A (en) Sr generator where power generation efficiency at low speed is improved
WO2011126836A4 (en) Power factor correction drive circuit topologies and control for switched reluctance machines
RU2010150728A (en) DIESEL ELECTRIC DRIVE SYSTEM
Singh et al. Harmonics mitigation in LCI-fed synchronous motor drives
Wadibhasme et al. Review of various methods in improvement in speed, power & efficiency of induction motor
CN110365133A (en) Magneto alternator
Chen et al. Capacitor-assisted excitation of permanent-magnet generators
Elgendy et al. Dual voltage supply converter for high-speed doubly salient reluctance motors
RU61486U1 (en) COMPRESSION GENERATOR LOAD EXCITATION AND POWER SUPPLY DIAGRAM
CN207184294U (en) The device of switched reluctance machines and application switch reluctance motor
Fleury et al. Switched reluctance generator for complementary wind power generation in grid connection
Liptak et al. Equivalent circuit of switched reluctance generator based on DC series generator
CN109687780A (en) Motor and its driving circuit and driving method
Zhao et al. Design and comparison of electrically excited double rotor flux switching motor drive systems for automotive applications
CN107636944A (en) Dc bus ripple is reduced
Ling et al. Comparison of two control methods of switched reluctance generator
RU52537U1 (en) CONTACTLESS DC GENERATOR
Buck et al. A Phase Current Peak Prediction Technique to Increase the Output Power of Switched Reluctance Generators for Wind Turbines
Singh et al. Evaluation of sparse PWM converter for switched reluctance generator
Ochije et al. A controlled PWM AC/DC converter for a high-speed brushless generator for minimum kVA rating
RU2279173C2 (en) Inductor engine (variants)
CN104617729B (en) A kind of vscf generator
RU60807U1 (en) CONTACTLESS COMPRESSION GENERATOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20070912