SU868937A1 - Самовозбуждающийс двухчастотный генератор - Google Patents

Description

(54) САМОВОЗНУЖДАЮЩИЙСЯ ДВУХЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относитс  к электромашиностроению , в частности к генераторам переменного тока, обеспечивающим питание потребителей с различ ными рабочими характеристиками на двух различных частотах. С целью получени  переменного тска дл  питани  двух различных потребителей с различными частотами при сризмерикых и значительных (свыше 100 кВА) мощност х примен ютс  агрегаты , в которые вход т две машины пе ременного тока, объединенные в одном корпусе, и возбудители к ним, или примен ют две независимые машины переменного тока с индивидуальными сис темами регулировани . Известны конструкции двух машин переменного тока в .одном корпусе, на пример агрегаты, работающие в режимах преобразователей частоты, в кото рых одну из машин переменного тока используют в режиме двигател , а дру гую - в режиме синхронного генератора 1. Недостатком зтих конструкций  вл  ютс  большие габариты и масса агрегатов с их системами возбуждени  и регулировани ..Кроме того, подобные агрегаты сложны в изготовлении и мон т гике, а также ненадежны в работе и обладают пониженной ремонтопригодностью . В других известных конструкци х питание двух различных нагрузок реализуетс  путем применени  одной машины переменного тока и подключенного параллельно к ее выходным зажимам статического преобразовател  . ; . Недостатки данных конструкций - повышенна , стоимость преобразовател  частоты и жестка  взаимозависимость внешних характеристик. Известны также технические решени  по использованию дл   корей синхронных машин обмоток, совмшцающих функции обмоток с определенным соотноше ,нием частот, например, предложена трехфазно-однофазна  совмещенна  обмотка на соотношение частот 1:6 Г23 Однако данна  обмотка не может быть применена в синхронных машинах, поскольку практически не представл етс  возможной реализорци  полей возбуждени  с указанным отношением гармонических составл ющих. Известно также выполнение совмещенной трехфазно-однофазной обмотки с соотношением частот 1:3 Сз}.

Однако эта обмотка сложна в практическом исполнении. Кроме того, напр жение однофазного источника напр жени  утроенной частоты сильно зависит от тока нагрузки по. первичной частоте, например, в режимах, близки к холостому ходу, напр жение утроенной частоты будет близко к нулю.

Наи более близкой к предлагаемому  вл етс  синхронна  машина, в пазах сердечника статора которой размещаютс  две трехфазные электрически независилвле и индуктивно несв занные обмотки с числами полюсов 2Р и 2P/j. На валу находитс  сердечник ротора , имеющий большие грани дл  главных полюсов с основными катушками возбуждени  и меньшие грани дл  установки ступиц под дополнительные полюсы, несущие добавочные катушки возбулсдени . С целью уменьшени  габарита и массы машины основани  дополнительных полюсов с малой длиной полюсной дуги расположены на поверхности сердечника ротора, отсто щей от оси ротора на большем рассто нии, чем основани  главных полюсов с большей длиной полюсной дуги. При этом оси главных полюсов сдвинуты параллельно ос м их полюсных делений в сторону дополнительных подюсов на определенную величину, сердечники же дополнительных полюсов размещены симметрично между главными полюсами, причем оси их сердечников смещены относительно осей меньших полюсных делений. Основные и добавочные катушки возбуждени  соединены последовательно t4.

Недостатками данной синхронной машины  вл ютс  жестка  функциональна  взаимосв зь напр жений двух-частот из-за невозможности раздельного регулировани  гармонических составл ющих пол  возбуждени , повышение вибрации конструктивных элементов из-за дискретности распределени  источников пол  возбуждени , а также неприемлимость дл  высокочастотных машин вследствие предельного использовани  межполюсного пространства последних.

Цель изобретени  - усовериенствование двухчастотного генератора в части улучшени  его регулировочных характеристик путем образовани  пол  возбуждени  с независимым регулированием его наиболее существенных гармонических составл ющих: основной и утроенной частоты.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в синхронном генераторе в полю ,сах ротора выйолнены пазы в зоне полюсного наконечника, расположенные на рассто нии- 0,4-0,5 ширины полюсного наконечника друг от друга и симметрично относительно оси полюса, а проекци  высоты паза на полосную ось не превосходит высоты полюсного наконечника , в указанные пазы установлены катушки дополнительной обмотки, закрепленные в них с помощью клиньев и включенные в магнитном отношении встречно основной обмотке. 5 Кроме того, клинь , закрепл ющие дополнительную обмотку, могут быть выполнены из магнитотвердого материала , намагниченного в направлении, перпендикул рном плоскости оси упом Q нутых пазов, и пол рность их внешних торцов совпадает с пол рностью полюсных наконечников.

На фиг. 1 представлен электрический двухчастотный генератор с расширенным диапазоном независимого регулировани  напр жений основной и утроенной частоты, поперечное сечение; на фиг. 2 - схема электрического соединени  обмоток двухчастотного генератора; на фиг. 3 - кривые магнитных полей возбуждени  на холостом ходу.

в предлагаемом синхронном генераторе в пазах сердечника статора размещены силова  обмотка 1, выполненна  на основную частоту, и электри- чески- независима  от нее обмотка 2, выполненна  на утроенную частоту.На валу 3 генератора находитс  сердечниК ротора 4, на котором известным способом, например с помощью ласточкиных хвостов закреплены сердечники 5 полюсов, оканчивающиес  полюсными наконечниками б. На сердечниках 5 помещена основна  обмотка 7 возбуждени . Дополнительна  обмотка 8 возбуждени , уложенна  в пазы 9 и закрепленна  клинь ми 10, расположена в зоне полюсного наконечника 6.Клинь  10 из магнитотвердого материала намагничены в направлении, перпендикул рном плоскости оси пазов 9. Магнитные полюсы (N и S) клиньев 10 ориентированы в пазах таким образом, что полюс, обращенный к краю полюсного наконечника б, совпадает с пол рностью сердечника 5.

Вследствие подобной ориентации клиньев их остаточный магнитный поток подмагничивает кра  пЬлюсных наконечНИКОВ и размагничивает центральную

, часть сердечника 5 полюса, чем достигаетс  требуема  величина амплитуды третьей гармонической пол  возбужде ни  при отсутствии токов в обмотках 7 и 8.

Дл  увеличени  амплитуды третьей гармонической пол  возбуждени  при подаче тока в обмотку 8 оси пазов 9, в которых она располСжена, имеют ме {ду собой рассто ние, равное 40-50%

ширины полюсного наконечника б.

С целью увеличени  площади пазов 9, обеспечивающей необходимые намагничивающие ампервитки, оси пазов 9 могут быть наклонены по отношению к

Claims (4)

1. оси сердечника 5 полюса под углом 0-0, , где «I - коэффициент полюс ного перекрыти . Дл  размещени  дополнительной обмотки 8 выше зоны сердечника 5, в ко торой располагаютс  ст гивающие пог .люсные листы шпильки проекци  высоты пазов 9 на ось сердечника 5 не превосходит высоты полюсного наконеч ника 6. дополнительна  8 и основна  7 обмотки возбуждени , включенные в магнитном отношении встречно, подсоединены к двум парам контактных колец 11 и 12. Кольца запитаны от двух полууправл емых статических преобразователей 13 и 14, подключенных со сто роны переменного тока к источнику на пр жени  утроенной частоты. Как вид но из приведенных на фиг. 3 графико крива  15 остаточной магнитной инду ции содержит значительную третью гармоническую составл ющую, за счет которой на клеммах источника в режиме, когда отсутствует ток в основной обмотке 7 возбуждени , в силовой обмотке 1 (фиг. 1) наводитс напр жение утроенной частоты. Допол нительна  обмотка возбуждени  созда ет магнитное поле, описываемоекривой 16 индукций а основна  обмотка 7 возбуждени  создает магнитное пол описываемое кривой 17 магнитной индукции . Генератор работает следующим образом . Наводимое при вращении ротора за счет остаточного магнитного потока напр жение утроенной частоты выпр м л етс  управл енллм преобразователем , 13 и подаетс  на кольца 12 дополнительной обмотки 8 возбуждени  (фиг. Возникающий в обмотке 8 ток усилива ет остаточное магнитное поле третье гармонической, что в свою очередь увеличивает напр жение на клеьмах источника утроенной частоты. Процес самовозбуждени  развиваетс  до тех пор, пока падение напр жени  иа дополнительной обмотке не окгикетс  равным выпр  ишенному напр жению утроенной частоты. При этом напр жение основной частоты на зажимах основной трехфазной обмотки статора генератора ;возрастает: незначительно поскольку амплитуде первой гармонической после возбуждени  существенно ниже амплитуды третьей гармонической того, при необходимости напр жение основной частоты за счет встречного включени  обмоток 7 и 8 в процессе самовозбуждени  может под держиватьс  на заданном уровне.Как только напр жение утроенной частоты достигает величины, достаточной дл  обеспечени  тока возбуждени  генератора в нагрузочном режиме по основной частоте, с помощью преобразовател  14 генератор выводитс  на рабочий режим и по,основной частоте. С увеличением тока нагрузки напр жение утроенной частоты начинает увеличиватьс  за счет третьей гармонической магнитного пол  реакции  кор . В соответствии с этим ток дополнительной обмотки может быть посредством преобразовател  13 уменьшен. Законы управлени  преобразовател ми 13 и 14 определ ютс , исход  из конкретных условий и требований к рабочим характеристикгих источников напр жени  основной и утроенной частот . Благодар  встречному, в магнитном отношении, включению основной и , дополнительной обмоток возбуждени  в значительной степени нивелируетс  искажающее действие насыщени  магнитной цепи, что благопри тно сказываетс  на расширении диапазона независимого регулировани  напр жений основной и утроенной частоты. Это обг сто тельство чрезвычайно важно дл  генераторов с широким диапазоном (Изменени  рабочего напр жени  и тока, Iнапример т говых. . Формула изобретени  1.Самовозбуждающийс  двухчастотный генератор, содержащий статор с трехфазными обмотками и ротор с  вновыраженными полюсами, на которых установлена основна  обмотка, и дополнительные катушки возбуждени  с отличными от основных .полюсными перекрыти ми , отличак)щийс  тем, что, с целью расширени  диапазона независимого регулировани  напр жений основной и утроенной часто-, хы, а также повышени  надежности работы , в полюсгис ротора выполнены па9ы в зоне полюсного наконечника, расположенные на рассто нии 0,4-0,5 ширины полюсного наконечника друг от друга и симметрично относительно оси полюса, а проекци  высоты паза на полюсную ось не превосходит высоты полюсного наконечника, в указанные пазы установлены катушки дополнительной обмотки, закрепленные в них с помощью клиньев и включенные в маг-китном отношении встречно основной обмотке. 2.Генератор поп. l,oтлkч а ю щ и и с   тем, что, креп щие в пазах дополнительную обмотку возбуждени  клинь  выполнены из магнитотвердого материала, намагниченного в направлении, перпендикул рном плоскости оси упом нутых пазов, и пол рность их внешних торцов совпадает с пол рностью полюсных наконечников. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 453774, кл. Н 02 К 47/22, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 382192, кл. Н 02 Н J/00, 1968. ,
3. 3.Авторское свидетельство СССР 313503, кл. Н 02 К 19/36, 1969.
4. 4.Авторское свидетельство СССР 385377, кл. Н 02 К 19/34, 1971.