RU65313U1 - Схема управления униполярным компрессионным генератором - Google Patents
Схема управления униполярным компрессионным генератором Download PDFInfo
- Publication number
- RU65313U1 RU65313U1 RU2007102329/22U RU2007102329U RU65313U1 RU 65313 U1 RU65313 U1 RU 65313U1 RU 2007102329/22 U RU2007102329/22 U RU 2007102329/22U RU 2007102329 U RU2007102329 U RU 2007102329U RU 65313 U1 RU65313 U1 RU 65313U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- load
- generator
- stator
- current
- Prior art date
Links
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электромашинных импульсных генераторов параметрического типа со щеточным узлом (скользящими контактами) и с периодически изменяющейся при вращении ротора суммарной индуктивностью одинаковых обмоток ротора и статора. Схема управления униполярным компрессионным генератором может быть использована для питания нагрузки мощными импульсами тока. Задачей полезной модели является повышение мощности генерируемого импульса тока и облегчение отключения коммутатором нагрузки при достижении током нулевого значения. Это достигается тем, что схема управления униполярным компрессионным генератором содержит последовательно соединенные посредством скользящих контактов одинаковые обмотки ротора и статора генератора с выводами на противоположные торцы ротора и статора, коммутатор и нагрузку. При этом дополнительный коммутатор подсоединен параллельно скользящим контактам и обмотке ротора генератора. Ил. 2.
Description
Полезная модель относится к области электромашинных импульсных генераторов параметрического типа со щеточным узлом (скользящими контактами) и с периодически изменяющейся при вращении ротора суммарной индуктивностью одинаковых обмоток ротора и статора. Схема управления униполярным компрессионным генератором может быть использована для питания нагрузки мощными импульсами тока.
Известна схема управления компрессионным генератором [А.с. СССР 934888. МПК Н03К 3/00. - Опубл. 15.08.1983. Бюл. №30], состоящая из последовательно соединенных импульсного источника питания, например, заряженной конденсаторной батареи, коммутатора, нагрузки, скользящих контактов генератора, а также одинаковых обмоток ротора и статора, причем параллельно импульсному источнику питания и коммутатору подсоединен замыкатель. В момент близкий к максимальному значению суммарной индуктивности обмоток ротора и статора коммутатором подключается импульсный источник питания. После создания магнитного потока в генераторе замыкателем импульсный источник питания и коммутатор закорачиваются, и за счет уменьшения суммарной индуктивности обмоток при повороте ротора в нагрузке генерируется импульс тока.
Недостатком этой схемы управления компрессионным генератором является большая мощность и энергоемкость импульсного источника питания.
Наиболее близким техническим решением является схема управления, которая выбрана в качестве прототипа [А.с. СССР 1121752. МПК Н02К 31/00. - Опубл. 30.10.1984. Бюл. №40], состоящая из последовательно соединенных посредством скользящих контактов одинаковых обмоток ротора и статора генератора, коммутатора и нагрузки, причем обмотки генератора имеют выводы на противоположные торцы ротора и статора. В момент близкий к максимальному значению суммарной индуктивности обмоток ротора и статора коммутатором подключается нагрузка. За счет униполярной ЭДС обмотки ротора и изменения суммарной индуктивности обмоток при вращении ротора в нагрузке генерируются импульсы тока при незначительной мощности источника возбуждения.
Недостатками этой схемы управления униполярным компрессионным генератором является недостаточная мощность генерируемых импульсов тока, а также трудность отключения нагрузки коммутатором, так как ток не достигает нулевого значения.
Задачей полезной модели является повышение мощности генерируемого импульса тока и облегчение отключения коммутатором нагрузки при достижении током нулевого значения.
Это достигается тем, что в схеме управления униполярного компрессионного генератора, также как в прототипе содержащей последовательно соединенные посредством скользящих контактов одинаковые обмотки ротора и статора генератора с выводами на противоположные торцы ротора и статора, коммутатор и нагрузку. Согласно полезной модели дополнительный коммутатор подсоединен параллельно скользящим контактам и обмотке ротора генератора.
Достигаемый результат поясним при питании индуктивной нагрузки LН в переходном и установившемся режимах для униполярного компрессионного генератора при постоянных значениях индуктивностей обмоток генератора L и постоянной униполярной ЭДС Е. Примем, что взаимная индуктивность обмоток генератора при вращении ротора изменяется во времени t с периодом Т=2π/ω по гармоническому закону
где k<1 - коэффициент связи обмоток ротора и статора;
ω - угловая частота, определяемая частотой вращения ротора и числом пар полюсов обмоток ротора и статора.
1. Рассмотрим переходный режим без учета активных сопротивлений, когда ток в нагрузке генерируется с нарастающей амплитудой.
Потокосцепления обмоток ротора (ψP) и статора (ψC) будут равны
где i1 - ток, протекающий через дополнительный коммутатор;
i2 - ток, протекающий через нагрузку.
У прототипа отсутствует дополнительный коммутатор и i1=0, тогда из уравнения
при i2(0)=0, когда нагрузка подключается коммутатором в момент максимума суммарной индуктивности обмоток генератора, находим
где - максимальное значение тока i2 прототипа при временах t* m=(2m+1)π/ω, отсчитываемых с момента подключения обмотки ротора, т.е. нагрузки (m=1, 2, 3 ...);
- коэффициент, учитывающий индуктивность нагрузки LН.
При этом максимальная энергия, запасаемая в индуктивности нагрузки, соответствует n=1-k и составляет
По заявляемой схеме управления вначале дополнительный коммутатор в момент максимума суммарной индуктивности обмоток генератора (фиг.1, кривая 1) закорачивает обмотку ротора со скользящими контактами, тогда при i2=0 и i1(0)=0 из решения уравнения
находим ток, протекающий под действием униполярной ЭДС Е через дополнительный коммутатор, обмотку ротора и скользящие контакты (фиг.1, кривая 2), т.е.
затем из решения уравнений
после подключения коммутатором обмотки статора в момент времени t0=2mπ/ω (фиг.1, при m=1 и t/T=1), когда суммарная индуктивность обмоток (фиг.1, кривая 1)
максимальна и равна Lm=2L·(1+k), определяем токи i1 (фиг.1, кривая 2 при t/T>1)и i2 (фиг.1, кривая 3 при t/T>1):
где Im ** - максимальное значение тока i2 при временах tm **=tm *=(2m+1)π/ω, отсчитываемых с момента подключения обмотки ротора дополнительным коммутатором (m=1, 2, 3 ...).
При этом максимальная энергия, запасаемая в индуктивности нагрузки, соответствует n=0.5·(1-k2) и составляет
Таким образом, имеем
т.е. по заявляемой схеме управления униполярный компрессионный генератор в переходном режиме имеет в 2-4 раза большую энергию импульса тока в нагрузке при любых значениях m, а, значит, и большую мощность импульсов по сравнению с прототипом. При этом коммутатор размыкает цепь тока i2 при достижении им нулевого значения, причем амплитуда тока i2 в нагрузке определяется параметрами нагрузки (LH), моментом подключения дополнительным коммутатором обмотки ротора (m) и величинами E, ω, k, L.
2. Рассмотрим установившийся режим непрерывного генерирования импульсов тока с учетом активного сопротивления R обмотки ротора и скользящих контактов, когда ток в нагрузке генерируется с неизменной амплитудой.
У прототипа i1=0, тогда из уравнения
находим
где Im * - максимальные значения тока i2 прототипа при временах tm *=(2m+1)π/ω, отсчитываемых с момента подключения нагрузки (m=0, 1, 2 ...);
- коэффициент, учитывающий индуктивность нагрузки LH.
При этом энергия, запасаемая в индуктивности нагрузки, при n=1-k и составляет
По заявляемой схеме управления дополнительный коммутатор вначале закорачивает обмотку ротора со скользящими контактами и ток i1 нарастает от 0 до значения E/R при i2=0, затем в момент максимума суммарной индуктивности обмоток генератора коммутатор подключает нагрузку, тогда при i2(0)=0 и i1(0)=E/R из решения уравнений
определяем токи
где Im ** - максимальное значение тока i2 при времени tm **=π/ω, отсчитываемого с момента подключения нагрузки;
- коэффициент, учитывающий индуктивность нагрузки LH.
При этом максимальная энергия, запасаемая в индуктивности нагрузки, соответствует n=0.5·(1-k2); и составляет
Таким образом, в установившемся режиме имеем
т.е. по заявляемой схеме управления униполярный компрессионный генератор в установившемся режиме при k=0,9-1 в 2-7 раза имеет большую энергию импульса тока в нагрузке, а, значит, и большую мощность импульсов по сравнению с прототипом. При этом коммутатор размыкает цепь тока i2 при достижении им нулевого значения, причем амплитуда тока i2 в нагрузке определяется параметрами нагрузки (LH) и величинами Е, R и k.
На фиг.2 приведена схема управления униполярным компрессионным генератором. Схема управления униполярного компрессионного генератора содержит последовательно соединенные посредством скользящих контактов 1 одинаковые обмотки 2 ротора 3 и статора 4 с выводами на противоположные торцы ротора 3 и статора 4 генератора, коммутатор 5 и нагрузку 6 (H), причем дополнительный коммутатор 7 подсоединен параллельно скользящим контактам 1 и обмотке ротора 2 с униполярной ЭДС 8 генератора. В качестве нагрузки 6 (Н) может быть выбран, например, индуктивный (катушка индуктивности) или емкостный (батарея конденсаторов) накопитель энергии.
Схема управления униполярным компрессионным генератором работает следующим образом. Внешним приводным двигателем ротор 3 генератора с обмоткой 2 раскручивается до определенного числа оборотов. За счет униполярного магнитного потока, создаваемого обмотками возбуждения, в обмотке 2 ротора 3 наводится постоянная униполярная ЭДС 8. Далее дополнительным коммутатором 7 обмотка 2 ротора 3 закорачивается и под действием униполярной ЭДС 8 начинает протекать нарастающий ток i1 через обмотку 2 ротора 3, скользящие контакты 1 и дополнительный коммутатор 7. Ток i1 за счет взаимной индуктивности на обмотке 2 статора 4 наводит переменное напряжение. Затем через некоторое время, когда ток i1 достигнет требуемой величины, в момент максимума суммарной индуктивности обмоток 2 ротора 3 и статора 4 замыкается коммутатор 5 и за счет переменного напряжения на обмотке 2 статора 4 и униполярной ЭДС 8 в нагрузке 6 (Н) генерируется импульс тока i2. При достижении током i2 нулевого значения коммутатор 5
размыкается и отключает нагрузку 6 (Н). За счет униполярной ЭДС 8 ток i1 восстанавливается до требуемой величины и коммутатор 5 в момент максимума суммарной индуктивности замыкается. В нагрузке 6 (Н) генерируется следующий импульс тока и т.д.
Полезная модель по сравнению с прототипом на основании расчетов и экспериментальных исследований, проведенных автором, имеет примерно в три раза большую энергию и мощность генерируемых в нагрузке импульсов тока, причем нагрузка достаточно просто отключается таким коммутатором как тиристор при достижении током нулевого значения.
Данная полезная модель реализована в виде схемы управления униполярным компрессионным генератором массой 150 кг с тиристорными коммутаторами для импульсно-периодического питания активно-индуктивной нагрузки. Этот генератор имеет импульсную мощность 15 МВт при частоте следования импульсов тока до 100 Гц.
Claims (1)
- Схема управления униполярным компрессионным генератором, содержащая последовательно соединенные посредством скользящих контактов одинаковые обмотки ротора и статора генератора с выводами на противоположные торцы ротора и статора, коммутатор и нагрузку, отличающаяся тем, что дополнительный коммутатор подсоединен параллельно скользящим контактам и обмотке ротора генератора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007102329/22U RU65313U1 (ru) | 2007-01-22 | 2007-01-22 | Схема управления униполярным компрессионным генератором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007102329/22U RU65313U1 (ru) | 2007-01-22 | 2007-01-22 | Схема управления униполярным компрессионным генератором |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU65313U1 true RU65313U1 (ru) | 2007-07-27 |
Family
ID=38432788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007102329/22U RU65313U1 (ru) | 2007-01-22 | 2007-01-22 | Схема управления униполярным компрессионным генератором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU65313U1 (ru) |
-
2007
- 2007-01-22 RU RU2007102329/22U patent/RU65313U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Performance characteristics and preliminary analysis of low cost tubular linear switch reluctance generator for direct drive WEC | |
Cheng et al. | Design and simulation of a new brushless doubly-fed pulsed alternator for high-energy pulsed lasers | |
RU2345475C1 (ru) | Устройство формирования биполярного и многофазного сигналов | |
RU65313U1 (ru) | Схема управления униполярным компрессионным генератором | |
Wadibhasme et al. | Review of various methods in improvement in speed, power & efficiency of induction motor | |
Fleury et al. | Switched reluctance generator for complementary wind power generation in grid connection | |
RU72369U1 (ru) | Бесконтактный двухкаскадный компрессионный генератор | |
RU75260U1 (ru) | Бесконтактный трансформаторный компрессионный генератор | |
Sharma et al. | Optimization technique to mitigate the losses in single phase induction motor | |
RU2498483C2 (ru) | Автономный асинхронный генератор с двухполюсной статорной обмоткой | |
RU132274U1 (ru) | Трехобмоточный компрессионный генератор | |
RU154540U1 (ru) | Система стабилизации выходного напряжения магнитоэлектрического синхронного генератора для автономных объектов | |
RU61486U1 (ru) | Схема возбуждения и питания нагрузки компрессионного генератора | |
RU2279173C2 (ru) | Индукторный двигатель | |
Nassereddine et al. | Conversion of a switched reluctance motor to operate as a generator for wind power applications | |
RU2771103C1 (ru) | Автономный асинхронный генератор с двухполюсной статорной обмоткой | |
Reshetnikov et al. | Modeling of integrated starter-generator in generator mode | |
RU156058U1 (ru) | Бесконтактный вентильно-компрессионный генератор | |
Qi et al. | Design of Switched Reluctance Generator Control System for Flywheel Energy Storage | |
RU166265U1 (ru) | Импульсный генератор | |
RU60807U1 (ru) | Бесконтактный компрессионный генератор | |
RU2262178C1 (ru) | Генератор переменного тока с комбинированным возбуждением | |
CN202142921U (zh) | 多极电励磁变频发电机 | |
Coelho et al. | Experimental performance comparison between singlephase and three-phase Swiched Reluctance Generator | |
SU663033A1 (ru) | Электромашинный импульсный генератор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080123 |