SU879710A1 - Синхронна электрическа машина - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электрическим машинам, а именно к синхронным генераторам.

Известны синхронные электрические машины, содержащие статор и ротор, на котором размещены основна  обмотка посто нного тока и дополнительна  обмотка с числом пар полюсов, кратным номеру одной из высших пространственных гармоник намагнинивак цей силы несинусоидально распределенной обмотки  кор  1. Эта обмотка вы вл ет энергию высшей гармоники реакции  кор .4 с

Недостатком данных синхронных электрических машин  вл ютс  несинусоидальные размещени  проводников обмотки  кор , что снижает энергетические характеристики машины и усложн ет ее конструкцию.

Известны также синхронные электрические машины, содержащие индуктор, на котором размещены основна  обмотка посто нного тока и дополнительные 25 обмотки переменного тока, соединенные с основной обмоткой через преобразователь и  корь, обмотка которого подключена к комплексной нагрузке через силовой преобразователь . 30

Данное техническое решение наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту .

В .такой синхронной машине полюсный наконечник ограничен по ширине, поэтому недостатком такой машины  вл етс  пониженный КПД, поскольку дл  получени  достаточной дл  возбуждени  высшей гармоники необходимо значительно искажать поле  кор .

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД электрической машины.

Цель достигаетс  тем, что шаг дополнительных обмоток выполнен в соотношении

Bt . i l-Ci n ,

где у.. - шаг дополнительных обмоток: k -обмоточный коэффициент; СГ-) - полюсное деление индуктора;

n kitn, причем m - число Фаз,  кор ; при m 1 и при m 1 дл  схем преобразовател  с нулевил проводом;

k, « 4 при m 1 дл  мостовых схем преобразовател .

На фиг. 1 представлена блок-гсхема .синхронной машины; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы синхронной машины; на фиг. 3 - взаимное располо жение осей обмоток синхронной машины и намагничивающей силы  кор  дл  коммутационного периода: на Фиг. 4 - то же, дл  внекоммутационного периода. Синхронна  машина содержит индуктор 1, на котором расположены основна  обмотка 2 посто нного тока и дополнительные обмотки 3 переменного тока, преобразователь 4, вход которого подключен к гальванически св занным дополнительным обмоткам 3, а выход - к основной обмотке 2,  корь 5, комплексную нагрузку 6, в качестве которой может быть обмотка возбуждени  синхронной машины и силовой поеобразователь 7, вход которого подклю чен к  корю 5, а выход - к комплексной нагрузке 6. На индукторе 1 выполнены полюса 8. Работа устройства может быть рассмотрена на примере трехфазного  кор  5 и трехфазной нулевой схемы преобразовани  силового преобразовател  7. При другой фазности  кор  5 и схе ме силового преобразовател  процессы аналогичны и отличаютс  длительност ми коммутационного и внекоммутадионного периодов и количеством нахо д щихс  в работе фаз  кор  5. При протекании посто нного тока через основную обмотку 2 посто нного tOKa в синхронной машине создаетс  основной магнитный поток. Пои вращении  кор  5 под действием этого пото ка наводитс  ЭДС в обмотках  кор  5 и протекает ток в соответствии со схемой силового преобразовател  7. Ток  кор  5 создаёт н.с. f, котора  перемещаетс  во внекоммутационный период вместе с  корем, а в коммутационный период - в направлении, противоположном вращению  кор  5. При этом в дополнительных обмотках 3 наводитс  ЭБС е-, с частотой где f. - частота ЭДС  кор  5. Данна  ЭДС выпр мл етс  преобразователем 4, в результате чего основна  обмотка2 обтекаетс  посто нным током И создаетс  необходима  н.с. и поток дл  наведени  ЭДС в обмотках  кор  5. Процесс начального возбуждени  синхронной машины может быть осуществлен от отдельного источника посто нного тока или под дей ствием остаточной ЭЛС или любым другим способом. фиг. 2 иллюстрирует работу машины во времени, где: е , е. е - ЭДС фаз А, В, С  кор  5} IQ, i, i токи тех же фаз; Uf - напр жение на комплексной нагрузке 6; i. - ток основной обмотки 2; Г- угол коммутации; W- углова  частота; t - теку щее врем . На фиг. 2 видно, что в случае выполнени  преобразовател  7 по трех Фазной нулевой схеме (). f «Jf и дополнительные обмотки 3 должны быть выполнены с шагом ., причем величина обмоточного коэффициента k 3q , где q целое положительное число, выбираемое из конструктивных соображений и наилучшего использовани  магнитной системы машины. В процессе коммутации в силовом преобразователе происходит двухфазное короткое замыкание. Если перед началом коммутации ток протекал через фазу с  кор , то в коммутационный период будет происходить передача тока с фазы С на фазу А  кор  5. Начало коммутации происходит в момент времени t, когда ось фазы А опережает ЭДС за реактивностью коммутации на угол fl, + oi , где oi- угол ре1 о гулировани  преобразовател  7; с угол , определ ющий нагрузочный режим возбудител . Результирующий вектор н.с.  кор  5 Рд, исход  из принципа наложени , может быть определен во времени и пространстве как геометрическа  сумма посто нной во времени н.с. фазы С FC и и. с. F.. обусловленной К.З., котора  определ етс  как геометрическа  сумма н.с. FQ и F., фаз А и С, равных по абсолютной величине и ориентированных в пространстве в соответствии с ос ми обмоток и направлением тока к.з. относительно их начал. Проектиру  вектор Fg на ось дополнительной обмотки 3 можно определить величину н.с. . , создающую потокосцепление дополнительной обмотки от реакции  кор  5 и скорость изменени  , определ ющие ЭДС вг Во внекоммутационный период FdA, определ етс  углом между осью фазы А ЯКОРЯ 5 и осью дополнительной обмотки 3 (фиг. 4). Таким образом, величина наведенной в дополнительной обмотке 3 ЭДС зависит от углового сдвига ее относительно продольной оси машины и шага у,. Дополнительные обмотки 3 можно размещать на обегающем или (и) набегающем крае полюса 8 индуктора 1. Они могут быть размещены активными сторонами на соседних полюсах 8 или (и) иметь смешанное расположение. В создании ЭДС . во всех случа х участвует вс  н.с. Fjj, а не отдельные ее составл ющие,- что приводит к росту величины е , и, следовательно , к повышению энергетических характеристик, в частности КПД машины . Источником энергии, обеспечивающим питание посто нным током основной обмотки 2,  вл етс  н.с.  кор  5, обусловленна  особенностью работы  кор  5 на преобразователь 7 и размещением дополнительной обмотки 3 с указанным шагом . Все элементы машины могут быть выполнены по любым

известным схемам, в том числе преобразователи 4 и 7 могут быть выполне-ч ны как управл емыми, так и неуправл емыми . Количество дополнительных обмоток 3 равно или меньше числа полюсов 8 индуктора 1.- Размещение, шаг, и схема соединений дополнительных обмоток 3 определ етс  конкретными параметрами.

Отдельные дополнительные обмотки 3 могут быть использованы дл  питани  или (и) в качестве источника сигнала устройств управлени , регулировани , зашиты и измерени  тока возбузвдени  машины, так как величина ЭДС eq, пропорциональна н.с.  коо  и, следовательно, току  кор  и нагрузке машины. Выполнение дополнительных обмотсйс с шагом согласно изобретению позвол ет повысить КПД машины, при этом обмютки  кор  5 мгш1ины выполн ютс  с использованием обычной технологии и имеют простую конструкцию.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР . 433613, кл. Н 02 Р 9/14. 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 5 544088, кл. Н 02 Р 9/14, 1974

(прототип).

еаЧ

Фиг.З