UA103117U

UA103117U - Generating unit

Info

Publication number: UA103117U
Application number: UAU201503252U
Authority: UA
Inventors: Viktor Vasylyovych Nbkhonov; Denys Vadymovych Gulin
Original assignee: Univ Nat Aviation
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2015-12-10

Abstract

Генераторний агрегат містить синхронний генератор, блок регулювання напруги. Має зовнішній ротор, що складається з феромагнітного сердечника з пазами, де розміщена короткозамкнена обмотка, внутрішній ротор - електромагнітний привод з трифазною обмоткою, яка підключена до трифазної обмотки якоря збуджувача, обмотка збудження збуджувача підключена до блока регулювання швидкості, який підключений до трифазної обмотки синхронного генератора із збудженням від постійних магнітів, який має магнітний шунт з обмоткою підмагнічування, яка увімкнена на блок регулювання напруги.The generator set contains a synchronous generator, a voltage regulation unit. Has an external rotor, consisting of a ferromagnetic core with slots, which is located short-circuited winding, the inner rotor - electromagnetic actuator with three-phase winding, which is connected to the three-phase winding of the exciter, with excitation from permanent magnets having a magnetic shunt with a magnetization winding which is connected to the voltage regulation unit.

Description

Корисна модель належить до електротехніки і може бути використано у системах генерування електричної енергії.The utility model belongs to electrical engineering and can be used in power generation systems.

Відомий пристрій (1), що містить синхронний генератор, привід постійних обертів і блоки регулювання.A known device (1) containing a synchronous generator, a constant speed drive and control units.

Недоліками пристрою є: складність конструкції приводу постійних обертів і значний час перехідних процесів при стабілізації швидкості обертання генератора.The disadvantages of the device are: the complexity of the design of the constant speed drive and the significant time of transient processes when stabilizing the speed of rotation of the generator.

Найбільш близьким по технічній суті пропонованого пристрою (прототип) є пристрій (2), що містить синхронний генератор, диференціальний редуктор, синхронну машину, блок регулювання частоти.The closest in terms of technical essence to the proposed device (prototype) is device (2), which contains a synchronous generator, a differential gearbox, a synchronous machine, and a frequency control unit.

Недоліками пристрою є: наявність другого синхронного генератора для підтримки стабільної швидкості синхронного генератора і обмежуючий діапазон зміни швидкості обертання привідного двигуна.The disadvantages of the device are: the presence of a second synchronous generator to maintain a stable speed of the synchronous generator and the limiting range of the speed of rotation of the drive motor.

Задачею корисної моделі є забезпечення стабільної швидкості обертання синхронного генератора при швидкості обертання привідного двигуна в широкому діапазоні і підвищення надійності.The task of a useful model is to ensure a stable speed of rotation of the synchronous generator at a speed of rotation of the drive motor in a wide range and increase reliability.

Задача вирішується застосуванням асинхронно-синхронного приводу, що має два ротори, один з яких з'єднаний з ротором синхронного генератора і швидкість обертання буде стабільною при зміні струму в обмотці збуджувача.The problem is solved by using an asynchronous-synchronous drive, which has two rotors, one of which is connected to the rotor of the synchronous generator, and the rotation speed will be stable when the current in the exciter winding changes.

Генераторний агрегат, що містить синхронний генератор, блок регулювання напруги, згідно з корисною моделлю, має зовнішній ротор, що складається з феромагнітного сердечника з пазами, де розміщена короткозамкнена обмотка, внутрішній ротор - електромагнітний привод з трифазною обмоткою, яка підключена до трифазної обмотки якоря збуджувача, обмотка збудження збуджувача підключена до блока регулювання швидкості, який підключений до трифазної обмотки синхронного генератора із збудженням від постійних магнітів, який має магнітний шунт з обмоткою підмагнічування, яка увімкнена на блок регулювання напруги.A generator unit containing a synchronous generator, a voltage regulation unit, according to a useful model, has an outer rotor consisting of a ferromagnetic core with grooves, which houses a short-circuited winding, an inner rotor - an electromagnetic drive with a three-phase winding, which is connected to the three-phase armature winding of the exciter , the excitation winding of the exciter is connected to the speed control unit, which is connected to the three-phase winding of the synchronous generator with excitation from permanent magnets, which has a magnetic shunt with a magnetizing winding, which is connected to the voltage control unit.

Асинхронно-синхронний привід включає в себе, Фіг. 1: внутрішній ротор 1 і зовнішній ротор 2.An asynchronous-synchronous drive includes, Fig. 1: inner rotor 1 and outer rotor 2.

Зовнішній ротор 2, Фіг. 1 виконується з феромагнітного матеріалу з пазами на внутрішній поверхні, в яких розміщена короткозамкнута обмотка і приводиться в обертання від двигуна.Outer rotor 2, Fig. 1 is made of ferromagnetic material with grooves on the inner surface, in which the short-circuited winding is placed and is driven by the motor.

Зо Внутрішній ротор 1 складається з електромагнітного приводу 3, якоря 7, збуджувача 4, і постійних магнітів 11 синхронного генератора 5.The inner rotor 1 consists of an electromagnetic drive 3, an armature 7, an exciter 4, and permanent magnets 11 of a synchronous generator 5.

Електромагнітний привід З має магнітопровід з пазами, де розміщена трифазна обмотка 6 з числом пар полюсів РІ,The electromagnetic drive Z has a magnet wire with grooves, where a three-phase winding 6 with the number of pairs of poles RI is placed,

Збуджувач 4 синхронного генератора виконується по схемі з електромагнітним збудженням і має обертовий якір з магнітопроводом 7, в пазах якого розміщена трифазна обмотка 8 з числом пар полюсів Р, При цьому число пар полюсів обмоток 6 і 8 повинні бути рівними. На статорі збуджувача 4 розміщені полюси 9 з обмоткою збудження 10.Exciter 4 of the synchronous generator is made according to the scheme with electromagnetic excitation and has a rotating armature with a magnetic conductor 7, in the grooves of which there is a three-phase winding 8 with the number of pairs of poles P. At the same time, the number of pairs of poles of the windings 6 and 8 must be equal. Poles 9 with an excitation winding 10 are placed on the stator of the exciter 4.

Синхронний генератор 5 виконаний у вигляді синхронної машин з постійними магнітами і має на роторі постійні магніти 11, а на статорі магнітопровід 12 з пазами, де розміщена трифазна обмотка 13. Для регулювання напруги синхронного генератора на статорі магнітопроводу 12 є магнітний шунт з обмоткою підмагнічування 15, яка включена на блок регулювання напруги 16.The synchronous generator 5 is made in the form of a synchronous machine with permanent magnets and has permanent magnets 11 on the rotor, and a magnetic line 12 with grooves on the stator, where a three-phase winding 13 is placed. To regulate the voltage of the synchronous generator, the stator of the magnetic line 12 has a magnetic shunt with a magnetizing winding 15, which is connected to the voltage regulation unit 16.

Обмотка б приводу З з'єднана, Фіг. 2, з обмоткою 8 збуджувача 4 таким чином, щоб створюване нею магнітне поле оберталось в сторону, протилежну обертанню ротора 1.The winding b of the drive C is connected, Fig. 2, with the winding 8 of the exciter 4 in such a way that the magnetic field created by it rotates in the direction opposite to the rotation of the rotor 1.

Обмотка 13 синхронного генератора 5 живить блок регулювання швидкості 14, до якого під'єднана обмотка збудження 10 збуджувача 4.The winding 13 of the synchronous generator 5 feeds the speed control unit 14, to which the excitation winding 10 of the exciter 4 is connected.

Робота генераторного агрегату відбувається наступним чином: при обертанні зовнішнього ротора 2 від привідного двигуна під дією потоку залишкового магнетизму внутрішнього ротора З в короткозамкненої обмотці наводиться електрорушійна сила, в результаті чого по ній протікає струм. Тому у результаті взаємодії струмів у короткозамкненої обмотці з потоком внутрішнього ротора З виникає електромагнітний момент, котрий приводить в обертання внутрішній ротор, а отже і постійні магніти 11 синхронного генератора 13. Необхідна швидкість обертання внутрішнього ротора, а отже і частота вихідної напруги синхронного генератора 5, забезпечується зміною величини струму в обмотці 10 збуджувача 4 шляхом зміни напруги на виході блока регулювання швидкості 14. Це призводить до зміни струму в обмотці 8 якоря 7, а отже величини струму в обмотці 6 і як наслідок струмів у короткозамкненої обмотці зовнішнього ротора 2.The operation of the generator set is as follows: when the outer rotor 2 rotates from the drive motor under the influence of the flux of residual magnetism of the inner rotor Z, an electromotive force is induced in the short-circuited winding, as a result of which a current flows through it. Therefore, as a result of the interaction of the currents in the short-circuited winding with the flow of the inner rotor C, an electromagnetic moment arises, which causes the inner rotor to rotate, and therefore the permanent magnets 11 of the synchronous generator 13. The necessary speed of rotation of the inner rotor, and therefore the frequency of the output voltage of the synchronous generator 5, is provided by a change in the value of the current in the winding 10 of the exciter 4 by changing the voltage at the output of the speed control unit 14. This leads to a change in the current in the winding 8 of the armature 7, and therefore in the value of the current in the winding 6 and as a result of the currents in the short-circuited winding of the outer rotor 2.

Число пар полюсів трифазної обмотки 8 вибирається так, щоб швидкість обертання магнітного потоку, котрий створюється даною обмоткою, була рівна швидкості обертанняThe number of pairs of poles of the three-phase winding 8 is chosen so that the speed of rotation of the magnetic flux created by this winding is equal to the speed of rotation

. (п) . М . М . внутрішнього ротора я тобто магнітний потік буде нерухомий відносно статора 607 (й--- генераторного агрегату по.. (n) . M. M. i.e., the magnetic flux of the internal rotor will be stationary relative to the stator 607 (y--- generator unit po.

Стабілізація частоти обертання внутрішнього ротора, а отже і частоти напруги синхронного генератора 5, забезпечується шляхом зміни струму в трифазній обмотці 6. Це призводить до зміни величини кута між потоками зовнішнього ротора 2 і електромагнітного приводу З і цим самим до зміни величини електромагнітного моменту приводу 3.Stabilization of the rotation frequency of the inner rotor, and therefore of the voltage frequency of the synchronous generator 5, is provided by changing the current in the three-phase winding 6. This leads to a change in the angle between the fluxes of the outer rotor 2 and the electromagnetic drive Z and thus to a change in the value of the electromagnetic moment of the drive 3.

Для регулювання напруги синхронного генератора 5 на магнітопроводі 12 є магнітний шунт з тороїдальною обмоткою підмагнічування 15, через який замикається частина магнітного потоку, створюваного постійними магнітами 11. Обмотка підмагнічування 15 підключена до блока регулювання напругою 16. Змінюючи струм в обмотці підмагнічування 15, змінюємо магнітний опір шунта, а отже і величину робочого магнітного потоку від постійних магнітів.To regulate the voltage of the synchronous generator 5, the magnetic circuit 12 has a magnetic shunt with a toroidal magnetization winding 15, through which part of the magnetic flux created by the permanent magnets 11 is closed. The magnetization winding 15 is connected to the voltage regulation unit 16. By changing the current in the magnetization winding 15, we change the magnetic resistance shunt, and therefore the magnitude of the working magnetic flux from the permanent magnets.

Таким чином, використовуючи конструкцію генераторного агрегату з подвійним ротором, зв'язаним ротором синхронного генератора, можна забезпечити підвищення надійності всього пристрою, за рахунок об'єднання функцій приводу і генератора в одному пристрої і домогтися можливості стабілізувати частоту напруги синхронного генератора при широкому діапазоні зміни швидкості обертання від привідного двигуна.Thus, using the design of the generator unit with a double rotor connected by the rotor of the synchronous generator, it is possible to increase the reliability of the entire device by combining the functions of the drive and the generator in one device and achieve the ability to stabilize the voltage frequency of the synchronous generator over a wide range of speed changes rotation from the drive motor.

Джерела інформації: 1. Синдеев И.М. Злектроснабжение летательньїх аппаратов - М.: Транспорт, 1982. - 13 с. 2. Красношапка М.М. Генераторьі переменного тока стабильной и регулируемой частоть! -Sources of information: 1. Sindeev I.M. Zlectrosnabzhenie letatelnyi aparatov - M.: Transport, 1982. - 13 p. 2. Krasnoshapka M.M. Generators of alternating current stable and adjustable frequency! -

К.: Техніка, 1974. - 58 с.K.: Technika, 1974. - 58 p.

Claims

FORMULA OF THE USEFUL MODEL A generator unit containing a synchronous generator, a voltage regulation unit, which is characterized by having an outer rotor consisting of a ferromagnetic core with grooves, which houses a short-circuited winding, an inner rotor - an electromagnetic drive with a three-phase winding, which is connected to a three-phase armature windings of the exciter, the excitation winding of the exciter is connected to the speed control unit, which is connected to the three-phase winding of the synchronous generator with excitation from permanent magnets, which has a Zo magnetic shunt with a magnetizing winding, which is connected to the voltage control unit. iz v Ya wa v i BUT CHI i chi: i she SHO CHI o zu shH ia godi oo z in OD Chi CHI I, SVTI i Pioi chowk y ХУ en o X Z KU ve von "m, yat, du i ee: I: ME V o ish ne MD Y o rrvy ionovnya zone nn CHYN, M dn : shi sho I SHY OO ov SHY o ish Sha Bit a SHHI preev u DE

"Thurs. 1 she she she she she Harnnuyunnnnnnnnnnn Me re I EtZ sebto, y N ya r still eat Ki k pesetia dya and Chugoy