SU1101980A1

SU1101980A1 - Single-casting traction electric unit

Info

Publication number: SU1101980A1
Application number: SU833551286A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Романович Лейбович; Василий Ефремович Верхогляд; Эммануэлла Гиршевна Евзикова; Анатолий Эдуардович Подгородецкий; Всеволод Васильевич Усенко; Анатолий Константинович Дука
Priority date: 1983-02-11
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1984-07-07

Abstract

1. ОДНОКОРПУСНЫЙ ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОАГРЕГАТ, содержащий статор в виде двух коаксиально размещенных магнитопроводов, на которых установлены выходные обмотки, расположенный между ними ротор с равномерно размещенными на нем полюсами и обмотку возбуждени , отличающийс тем, что, с целью уменьшени массы и габаритов и расширени области применени , ротор снабжен двум группами полюсных наконечников, выполненными с различными коэффициентами полюсного перекрыти , установленными соответственно напротив внешнего и внутреннего магнитопроводов, и насьш(ающимис магнитньми шунтами, размещенными между соседними полюсными наконечниками одной группы, а обмотка возбуждени выполнена в виде (Л С катушек, установленных на полюсах.1. ONE-CARTED ELECTROAGREGATT containing a stator in the form of two coaxially placed magnetic circuits, on which output windings are mounted, a rotor with evenly placed poles on them and an excitation winding, characterized in that, in order to reduce the weight and size and to expand the field of application The rotor is equipped with two groups of pole pieces, made with different coefficients of pole overlap, installed respectively opposite the external and internal magnetic water, and nasis (there are magnetic shunts placed between adjacent pole pieces of the same group, and the excitation winding is made in the form of (L C coils mounted on poles.

Description

в Sin s

СОWITH

0000

Фиг I 2. Электроагрегат по п.1, о т л чающийс тем, что насыщающиес магнитные шунты вы1101980 из термомагнитного маи- полнены териала, преимущественро кальмалло .Fig. I 2. The electrical unit according to claim 1, in which the saturated magnetic shunts are extracted from the thermomagnetic core, preferably mainly small.

Изобретение относитс к электромашиностроению , в частности к агрегатам переменного тока, обеспечивающим питани нагрузок с различньвли парамерами по току и напр жению. . The invention relates to electrical engineering, in particular to alternating current units providing power to loads with different parameters for current and voltage. .

Известны однокорпусные электрические агрегаты с двум кор ми и с двум индукторами, размещенными коак- сиально, что позвол ет сократить общую длину машины С 1 Single-core electrical aggregates with two bark and two inductors placed coaxially are known, which allows reducing the overall length of the C 1 machine.

Недостатком таких машин вл етс увеличенный наружный диаметр.The disadvantage of such machines is the increased outer diameter.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс электрическа машина со статором, в котором размещены коаксиально два кор , обмотки которых имеют раздельное регулирование через выпр мительные блоки на тиристорах и генераторы управл клдах импульсов, и с расположенным между корными кольцами одним обарм ротором , выполненньм в виде консольно размещенного на валу остова с сердечниками полюсов возбуждени одноименнополюсного индуктора. Обмотка иидуктора размещена на замыкающем поток ротора участке рма статора С 23.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is an electric machine with a stator, in which two cores are placed coaxially, the windings of which have separate control through rectifying blocks on thyristors and control pulse generators, and with one rotor between the core rings , made in the form of a cantilever placed on the shaft of the core with the cores of the excitation poles of the same-pole inductor. The winding of the IC is placed on the section of the stator ма 23 stator closing the flow of the rotor.

Недостатками известного устройств вл ютс сложность системы регулировани выходных напр жений корных обмоток, св занна с применением дополнительных полупроводниковых преобразователей , и соответственно м& ьша надежность системы в целом, неудовлетворительные массогабаритные показатели вследствие применени одноименнополюсного индуктора, который требует вьшолнени дополнительного участка рма на статоре, замыкающего магнитный поток ротора, а также невозможность использовани агрегата в р де случаев из-за большой величины изменени выходного напр жени от нагрузки.The disadvantages of the known devices are the complexity of the output voltage control system of the core windings associated with the use of additional semiconductor converters, and accordingly m & The reliability of the system as a whole is unsatisfactory, the weight and size parameters are due to the use of a single-pole inductor, which requires the implementation of an additional portion of the rom on the stator, closing the rotor magnetic flux, and the impossibility of using the unit in a number of cases due to a large change in output voltage from the load.

Целью изобретени вл етс упрощение , улучшение массогабаритныхThe aim of the invention is to simplify, improve the weight and size.

показателей агрегата и расширение области применени .aggregate indicators and expansion of the field of application.

Поставленна цель достигаетс тем, что в однокорпусном т говом электроагрегате, содержащем статор в виде двух коаксиально расположенн магнитопроводов и размещенный между ними ротор, содержащий равномерно расположенные по окружности сердечники полюсов, ротор снабжен двум группами полюсных наконечников с различными коэффициентами полюсного перекрыти , установленными соответственно напротив внешнего и внутреннего магнитопроводов, и насьш;ающимис магнитнь 1и шунтами размещенными между соседними полюсными наконечникз1 ш одной группы, а обмотка возбуждейи выполнена в виде катуше установленных на полюсах.The goal is achieved by the fact that in a single-frame traction electrical unit containing a stator in the form of two coaxially arranged magnetic conductors and a rotor placed between them, containing the cores of poles evenly spaced around the circumference, the rotor is equipped with two groups of pole pieces with different pole overlap coefficients installed respectively opposite the outer and internal magnetic circuits, and nasis; existing magnetic shunts placed between adjacent pole lugs w 1 one c and the winding of the excitement is made in the form of a coil mounted on poles.

При этом насьвцающиес магнитные шунты выполнены из термомагнитного материала, преимущественно кальмалло .At the same time, the superficial magnetic shunts are made of a thermomagnetic material, mainly calmallo.

На фиг.t изображен предлагаемый электроагрегат, продольный разрез; на г.2 - индуктор, поперечный разрез; на фиг.3 - график внешней характеристики т гового генератора; на фиг.4 - графики изменени магнитных потоков при нагрузке; на фиг, 5 и 6 - насьщающиеск магнитные щунты, варианты исполнени .On fig.t depicts the proposed electrical unit, a longitudinal section; d.2 - inductor, transverse section; figure 3 is a graph of the external characteristics of the traction generator; Fig. 4 shows graphs of magnetic flux variations under load; Figs. 5 and 6 show the presence of magnetic shunt versions.

Устройство (фиг.1) содержит статор с корем т гового генератора 1 с обмоткой 2, корем генератора электроснабжени 3 с обмоткой 4 и индуктор, который содержит полисы 5 с сердечниками 6, катушками 7 возбуждени и съемными ,наконечниками 8.The device (Fig. 1) contains a stator with a crust of a generator 1 with a winding 2, a generator of power supply 3 with a winding 4 and an inductor that contains policies 5 with cores 6, excitation coils 7 and removable tips 8.

Полюсы 5 (фиг.2) Креп тс к остову , включающему кольца 9, соединенн ребрами 10. Кольца 9 выполнены из немагнитной стали с целью исключени замьасани магнитного потока между 5 и посредством диска 11 закреплены консольно на валу 12 3 ротора. На валу 12 закреплен также щеточно-контактный узел 13 с отзо а 14 к катушкам 7 обмотки возбуждени Наконечники 15 вьтолнены заодно с сердечниками 6. Сердечники 6 креп т с к наконечникам 8 препежом 16. Полюсные наконечники 8 и 15 вьтолне ны с различными коэффициентами полюсных перекрытий oL и о(„ соответственно . Между наконечниками 8 установлены планки 17, служащие маг нитными шунтами. Полюсные наконечники могут быть выполнены задело с магнитными шунтами из цилиндрической заготовки с последующей выфрезеровкой участко в зоне шунтов (фиг.5). Магнитные шунты и поверхности полюсных наконечников могут выполн тьс зацело из цилиндрического кольца, устанавливаемого на поверхности ротора (фиг.6). Электроагрегат работает следутци образом. Основной магнитный поток полюсов 5 замыкаетс кор ми т гового генератора 1 и генератора энергоснабжени 3. На холостЬм ходу в зоне малых токов возбуждени магнитный поток кор генератора энергоснабже ни может замыкатьс через магнитны шунт 17, мину корь т гового генератора 1, таким образом осуществл етс возбуждение т гового генератор в режиме холостого хода. Сечение шунта 17 выбираетс таким, что при номинальном режиме работы агрегата происходит насьпцение шунта. При работе т гового генератора по т говой характеристике (фиг.З) напр жение на его зажимах измен етс по гиперболическому закону UJ cons от до и„„н а ток соответственно от ва 18) 1,75-2,0, UMMH При этом напр жение генератору энергоснабжени должно оставатьс практически посто нным (в пределах t 20%). Различные законы регулировани выходного напр жени т гового генератора и генератора энергоснабжени при одинаковой-н.с. возбуждени реа лизуютс за счет следующих факторов Напр жению т гового генератора соответствует активна составл юща 9804 магнитного потока (крива 19,фиг.4), равна вектору полного магнитного потока за вычетом части.потокосцеплени , приход щейс на индуктивное сопротивление т гового генератора. Напр жение на зажимах обмотки кор генератора энергоснабжени практически соответствует полному его магнитному потоку (крива 20, фиг.4). Так как потокосцепление, приход щеес на индуктивное сопротивление обмоток кор т гового генератора 1, возрастает с ростом тока, то изменение потока по кривой 19 происходит резче, чем по кривой 20. При нагрузке относительное изменение напр жени генератору меньше, чем изменение напр жени на выводах обмотки кор т гового генератора. В результате при изменении магнитного потока в диапазоне т гового генератора Ц«. « t,75-2,0 напр жение гене4 мин ратора энергоснабжени будет изме 1,5-1,75, н тьс в диапазоне Установка магнитных насыщаю1цихс шунтов 17 позвол ет уменьшить изменение потока и юпсодного напр жени генератора энергоснабжени до величины - 1,2-1,4 при этом же изменении напр жени т гового генератора , а выполнение магнитных насыщающихс шунтов из термомагнитного материала еще более стабилизирует выходное напр жение генератора энергоснабжени до величины ° 1,05-1,2 (крива 21).. Выполнение полюсных башмаков с различными коэффициентами полюсного ерекрыти оС и оС.2 использование насьш(аю1цихс магнитных шунтов из термомагнитного материапа, например кальмалло , имеющего точку Кюри в иапазоне 100-150 С, позвол ет в режиме высшего напр жени , когда температура поверхности полюсов достигнет указанных значений, уравн ть магнитные потоки внешнего (т гового) и внутреннего (энергоснабжени ) корей. В этом случае .коэффициент регулировани напр жени генератора энергоснабжени 3 где ДФщ - поток шунта в режиме ни шего напр жени , номинальный рабочий поток , т.е. значительно меньше, чем коэфф циент регулировани напр жени т гового генератора Кр . Таким образом, при заданном зако не регулировани н.с. возбуждени напр жение т гового генератора изме н етс в диапазоне 1,7-2,0 U ( напр жение генератора энергоснабжени всего на 5-20%, что соответствует требовани м к допустимым колебани м источника энергоснабжени (±20%). Поскольку от величины амплитуды индукции (В,„) в пр мой зависимости находитс индуктируемое напр жениеPoles 5 (Fig. 2) are fastened to the core, which includes rings 9, connected by ribs 10. Rings 9 are made of non-magnetic steel in order to prevent magnetic flux between 5 and by means of disk 11 secured to the rotor shaft 12 3. On the shaft 12 there is also attached a brush-contact unit 13 with a withdrawal 14 to the coils 7 of the excitation winding. The tips 15 are threaded together with the cores 6. The cores 6 are attached to the tips 8 by the pre-arm 16. The pole tips 8 and 15 are full with different coefficients of pole slabs oL and o (“respectively. Between the tips 8 are installed strips 17 that serve as magnetic shunts. Pole tips can be made touched with magnetic shunts from a cylindrical billet, followed by milling a section in the zone of shunts (Fig. 5). Magnetic The shunts and the surfaces of the pole pieces can be made wholly from a cylindrical ring mounted on the rotor surface (Fig. 6). The electric unit works in the following way. The main magnetic flux of the poles 5 is closed by the traction generator 1 and the power supply generator 3. At idle In the zone of small excitation currents, the magnetic flux of the generator power supply source can not be closed through the magnetic shunt 17, the minder of the choke generator 1, thus the excitation of the traction generator in the cool mode grained stroke. The cross section of the shunt 17 is chosen such that at the nominal mode of operation of the unit, the shunt naps. During the operation of the traction generator according to the traction characteristic (Fig. 3), the voltage at its terminals changes according to the hyperbolic law UJ cons from to and “to the current, respectively, from 18) 1.75-2.0, UMMH the voltage of the power supply generator should remain almost constant (within t 20%). Various laws regulating the output voltage of the traction generator and the generator of power supply at the same-ns. excitation is realized due to the following factors. The voltage of the traction generator corresponds to an active component of the 9804 magnetic flux (curve 19, Fig. 4), equal to the vector of the total magnetic flux minus part of the flux coupling attributable to the inductive resistance of the traction generator. The voltage at the terminals of the winding of the power supply generator core practically corresponds to its full magnetic flux (curve 20, figure 4). Since the flux linkage, which comes to the inductive resistance of the windings of the crushing generator 1, increases with increasing current, the flux variation along curve 19 occurs more sharply than along curve 20. Under load, the relative voltage variation of the generator is less than the voltage change at the terminals windings of a crust generator. As a result, when the magnetic flux varies in the range of the traction generator C «. "T, 75-2.0 voltage of the 4 min generator of the power supply will vary from 1.5 to 1.75, in the range. Setting the magnetic saturation of the shunts 17 will reduce the change in the flow and voltage of the power supply generator to - 1.2 -1.4 with the same voltage variation of the traction generator, and the implementation of magnetic saturable shunts from a thermomagnetic material even more stabilizes the output voltage of the power supply generator to a value of 1,0 1.05-1.2 (curve 21). Performance of the pole shoes with different coefficients of the polar ep Covering C and C.2. Using nashes (a line of magnetic shunts from a thermomagnetic material, such as a calmallo, which has a Curie point in the 100-150 C range, allows, in a higher voltage mode, when the surface temperature of the poles reaches the specified values, (traction) and internal (energy supply) of Korea. In this case, the voltage regulation factor of the power supply generator 3 where DFsch is the shunt flow in the lower voltage mode, the nominal operating flow, i.e. significantly less than the voltage regulation ratio of the traction generator Kp. Thus, with a given law of non regulation n. excitation of the traction generator varies in the range of 1.7-2.0 U (the voltage of the power supply generator is only 5-20%, which corresponds to the requirement for permissible fluctuations of the power supply source (± 20%). Since induction amplitude (В, „) in direct dependence is induced voltage

1515

7777

5five

Фиг. 2 в обмотке кор , а следовательно, мощность машины, то при равных размерах активной части кор и при равных электромагнитных нагрузках с кор альтернативной машины может быть сн та более чем в 2 раза больша мощность, нежели с такого же по размерам кор пульсационной (одноименнополюсной) машины. Следовательно, выполнение общего разноименнополюсного индуктора с двум системами полюсных наконечников способствует уменьшению массогабаритных показателей, а выполнение полюсов с различными коэффициентами полюсных перекрытий оС и ci позвол ет реализовать раздельное регулирование напр жений внешнего. (первого - т гового) и внутреннего (второго - энергоснабжени ) корей с различными коэффициентами регулировани Кр и Кр Дл усилени указанных свойств используетс дополнительно система насыщан чихс термомагнитных шунтов.FIG. 2 in the core winding, and consequently, the power of the machine, then with equal sizes of the active part of the core and with equal electromagnetic loads, the power of the alternative machine can be removed more than 2 times more power than with the same size pulsation core (of the same name) cars. Consequently, the implementation of a common opposite pole inductor with two systems of pole pieces contributes to a reduction in mass and size parameters, and the implementation of poles with different coefficients of pole overlap of ° C and ci allows for separate control of external voltages. (first - traction) and internal (second - energy supply) of Koreas with different coefficients of regulation Kp and Kp. In order to enhance these properties, an additional system of thermomagnetic shunts is used.

Claims

1. SINGLE-HOUSING TRACTION ELECTRIC UNIT, containing a stator in the form of two coaxially placed magnetic circuits, on which output windings are installed, a rotor located between them with poles evenly placed on it and an excitation winding, characterized in that, in order to reduce mass and dimensions and expand the area applications, the rotor is equipped with two groups of pole pieces, made with different coefficients of pole overlap, respectively installed opposite the external and internal magnetic circuits, saturable magnetic shunts arranged between adjacent pole pieces of one group, and the field winding is in the form of coils mounted on poles.

Φυι f

2. The electric plant according to claim 1, made of thermomagnetic pumped by the fact that the materials are predominantly molded magnetic breakdown shunts.