UA143917U

UA143917U - ENERGY STORAGE

Info

Publication number: UA143917U
Application number: UAU201910767U
Authority: UA
Inventors: Віктор Васильович Тихонов; Сергій Сергійович Товкач
Original assignee: Національний Авіаційний Університет
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-08-25

Abstract

Накопичувач енергії містить зовнішній ротор (накопичувач кінетичний енергії), внутрішній ротор з трифазною обмоткою, підключеною до трифазної обмотки, машину живлення, блок регулювання. При цьому як статор машини живлення використовується магнітопровід у вигляді циліндрів з пазами, де розташована багатофазна обмотка, яка підключена до трифазної мережі таким чином, щоб магнітний потік від обмотки обертався в протилежну сторону обертання ротора, також на статорі розміщений магнітний шунт з обмоткою підмагнічування, яка підключена до блока регулювання.The energy storage device contains an external rotor (kinetic energy storage device), an internal rotor with a three-phase winding connected to a three-phase winding, a power supply, a control unit. The stator of the power supply machine uses a magnetic circuit in the form of cylinders with grooves, where the multiphase winding is connected to a three-phase network so that the magnetic flux from the winding rotates in the opposite direction of rotor rotation. connected to the control unit.

Description

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

Відомий пристрій (1), що містить зовнішній ротор (масив) з короткозамкненою обмоткою, внутрішній ротор з трифазною обмоткою і обмоткою змінного струму, який знаходиться на одному валу з мотор-генератором.A known device (1) containing an external rotor (array) with a short-circuited winding, an internal rotor with a three-phase winding and an alternating current winding, which is on the same shaft as the motor-generator.

Недоліками пристрою є низький запас кінетичної енергії маленький час підтримки стабільної частоти обертання генератора.The disadvantages of the device are a low reserve of kinetic energy and a short time of maintaining a stable generator rotation frequency.

Найближчим аналогом корисної моделі є пристрій |2), що містить зовнішній ротор, внутрішній ротор та машину живлення.The closest analogue of a useful model is a device |2), containing an outer rotor, an inner rotor and a power machine.

Недоліками пристрою є невисокий запас кінетичної енергії обмежений час стабілізації частоти обертання мотор-генератора в режимі перетворення кінетичної енергії в механічну.The disadvantages of the device are a low reserve of kinetic energy, a limited time to stabilize the frequency of rotation of the motor-generator in the mode of converting kinetic energy into mechanical energy.

Задачею корисної моделі є підвищення запасу кінетичної енергії зовнішнього ротора і збільшення часу стабілізації частоти обертання мотор-генератора в режимі генерування електричної енергії.The task of the useful model is to increase the reserve of kinetic energy of the outer rotor and to increase the stabilization time of the rotation frequency of the motor-generator in the mode of generating electrical energy.

Для вирішення поставленої задачі виконують магнітопровід статора машини живлення у вигляді циліндрів з пазами, де розташована трифазна обмотка, яка підключена до електричної мережі, та розміщують на статорі магнітний шунт з обмоткою підмагнічування.To solve the problem, the stator magnet wire of the power supply machine is made in the form of cylinders with grooves, where the three-phase winding is located, which is connected to the electrical network, and a magnetic shunt with a magnetizing winding is placed on the stator.

Таким чином, поставлена задача вирішується тим, що у накопичувачі енергії, який містить зовнішній ротор (накопичувач кінетичний енергії), внутрішній ротор з трифазною обмоткою, підключеною до трифазної обмотки, машину живлення, блок регулювання, згідно з корисною моделлю, як статор машини живлення використовується магнітопровід у вигляді циліндрів з пазами, де розташована багатофазна обмотка, яка підключена до трифазної мережі таким чином, щоб магнітний потік від обмотки обертався в протилежну сторону обертання ротора, також на статорі розміщений магнітний шунт з обмоткою підмагнічування, яка підключена до блока регулювання.Thus, the problem is solved by the fact that in an energy storage device, which contains an external rotor (kinetic energy storage device), an internal rotor with a three-phase winding connected to a three-phase winding, a power supply machine, a control unit, according to a useful model, the stator of the power supply machine is used a magnetic conductor in the form of cylinders with grooves, where a multiphase winding is located, which is connected to a three-phase network in such a way that the magnetic flux from the winding rotates in the opposite direction of the rotor rotation, also a magnetic shunt with a magnetization winding is placed on the stator, which is connected to the control unit.

На фіг. 1 представлена конструктивна схема накопичувача енергії.In fig. 1 shows the structural diagram of the energy storage device.

Накопичувач енергії містить: зовнішній ротор 1, внутрішній ротор 2, машину живлення 3.The energy accumulator contains: outer rotor 1, inner rotor 2, power machine 3.

Зовнішній ротор 1 виконується з феромагнітного матеріалу з широкою петлею гістерезису і не має короткозамкненої обмотки.The outer rotor 1 is made of ferromagnetic material with a wide hysteresis loop and does not have a short-circuited winding.

Зо Внутрішній ротор 2 дає на зовнішній поверхні пази, в яких розміщена багатофазна обмотка 4 з числом пар полюсів Р,З The inner rotor 2 has grooves on the outer surface in which the multiphase winding 4 with the number of pole pairs P is placed,

На фіг. 2 обмотка 4 підключена до багатофазної обмотки 5 з числом пар полюсів Ромж ротора 6 машини живлення 3, яка розміщена на одній осі з ротором 2.In fig. 2, the winding 4 is connected to the multiphase winding 5 with the number of pairs of poles Romzh of the rotor 6 of the power supply machine 3, which is located on the same axis as the rotor 2.

На фіг. З статор 7 машини живлення 3 має на циліндричній поверхні пази 11, в яких укладається трифазна обмотка 8 та внутрішній магнітний шунт 14 з пазами 12, 13 на внутрішній і зовнішній циліндричних поверхнях.In fig. The stator 7 of the power supply machine 3 has grooves 11 on its cylindrical surface, in which the three-phase winding 8 and the internal magnetic shunt 14 with grooves 12, 13 are placed on the inner and outer cylindrical surfaces.

Трифазна обмотка 8 машини З підключена до трифазної електричної мережі таким чином щоб магнітний потік від обмотки 8 обертався в протилежну сторону обертання ротора 6. В пазах 12 ї 13 розміщена тороїдальна обмотка підмагнічування 9, яка підключена до блока регулювання 10.The three-phase winding 8 of machine C is connected to the three-phase electrical network in such a way that the magnetic flux from the winding 8 rotates in the opposite direction of the rotation of the rotor 6. In the grooves 12 and 13, the toroidal winding of magnetization 9 is placed, which is connected to the control unit 10.

Внутрішній ротор 2 механічно з'єднано з мотор-генератором 15.The inner rotor 2 is mechanically connected to the motor-generator 15.

Робота і процес стабілізації частоти обертання мотор-генератора відбувається наступним чином.The operation and process of stabilization of the rotation frequency of the motor-generator takes place as follows.

При обертанні внутрішнього ротора 2 накопичувача енергії і ротора 6 машини живлення 3 зі швидкістю П під дією магнітного потоку, створюваного струмом, що протікає по обмотці збудження 8, в багатофазній обмотці 5 наводиться електрорушійна сила з частотою: гриж - омжілнмж тп) 60 , боїWhen the internal rotor 2 of the energy store and the rotor 6 of the power supply machine 3 rotate at a speed P under the action of the magnetic flux created by the current flowing through the excitation winding 8, an electromotive force is induced in the multiphase winding 5 with a frequency of:

Пімж УЗ0-- де: Рімж - швидкість обертання магнітного поля статора машини живлення 3;Pimzh UZ0-- where: Rimzh - speed of rotation of the magnetic field of the stator of the power supply machine 3;

Рімж - число пар полюсів обмотки 8.Rimz - the number of pairs of winding poles 8.

Так як обмотка ротора 5 машини жиурлення З включена на обмотку 4 внутрішнього ротора 2 накопичувача з числом пар полюсів "Р, то струм, що протікає по ній, створює обертове воїSince the winding of the rotor 5 of the spinning machine Z is connected to the winding 4 of the internal rotor 2 of the accumulator with the number of pairs of poles "P", the current flowing through it creates a rotating

Воамж ЗШЗЖККЗ2З37П н РімжVoamzh ZSHZZHKKZ2Z37P n Rimzh

Пвнр пннииичтаяин магнітне поле в напрямку обертання ротора зі швидкістю Рвнр . Щодо воїPvnr pnniiichtayain magnetic field in the direction of rotation of the rotor with speed Pvnr . Regarding you

Воамж ЗМЗХЗЗЗККЗКЗБЗпП п Пвнр ---АВмж п зовнішнього ротора 1 магнітне поле обертається зі швидкістю Рвнр .Voamzh ЗМХЖZZKKКЗКЗБЗпП p Pvnr ---АВmzh p of the outer rotor 1 the magnetic field rotates at the speed Rvnr .

Магнітне поле, перетинаючи зовнішній ротор 1, наводить у ньому вихрові струми. У результаті взаємодії струмів в роторі 1 з магнітним полем внутрішнього ротора 2 з'являється електромагнітний момент (асинхронний), що приводить його в обертання.The magnetic field, crossing the outer rotor 1, induces eddy currents in it. As a result of the interaction of the currents in the rotor 1 with the magnetic field of the inner rotor 2, an electromagnetic moment (asynchronous) appears, which causes it to rotate.

Оскільки зовнішній ротор 1 виконаний у вигляді масиву, то механічна характеристика має ківшеподібний характер, що дозволяє отримати великий пусковий момент, а значить зменшити час запуску накопичувача енергії.Since the external rotor 1 is made in the form of an array, the mechanical characteristic has a bucket-like character, which allows to obtain a large starting moment, which means to reduce the time of starting the energy storage.

На зовнішній ротор 1, крім асинхронного моменту, діє синхронний момент, що виникає в результаті намагнічування ротора 1 магнітним потоком внутрішнього ротора 2. Сукупність моментів рогів пранні ротор 1 в обертання зі швидкістю, близькою до:The external rotor 1, in addition to the asynchronous moment, acts on the synchronous moment, which occurs as a result of the magnetization of the rotor 1 by the magnetic flux of the inner rotor 2. The set of moments of the horns of the washing rotor 1 rotates at a speed close to:

МжЖ п--пнкр ---АВмиж луMzhЖ p--pnkr ---AVmyzh lu

Рнкр . Так, при швидкості обертання внутрішнього ротора 2 п-1500 об/хвRnkr. So, at the speed of rotation of the inner rotor 2 p-1500 rpm

Ї рі'мж--1, ромж-У3, рвнр--1 1-50 Гц обороти зовнішнього ротора 1 складають близько 14000 об/хв.І ri'mzh--1, romzh-U3, rvnr--1 1-50 Hz revolutions of the outer rotor 1 are about 14000 rpm.

Таким чином, можна підвищити більш ніж в три рази швидкість обертання зовнішнього ротора 1, в порівнянні з найближчим аналогом, що в рази збільшує запас кінетичної енергії: ууеп.Мі2п2, де: М - маса зовнішнього ротора; г - радіус зовнішнього ротора; п - швидкість обертання зовнішнього ротора.Thus, it is possible to increase the speed of rotation of the outer rotor 1 by more than three times, in comparison with the nearest analogue, which increases the kinetic energy reserve many times over: ууеп.Ми2п2, where: M is the mass of the outer rotor; r - radius of the outer rotor; n - speed of rotation of the outer rotor.

У режимі перетворення кінетичної енергії в механічну енергію обертання зовнішнього ротора 1 падає, проте швидкість обертання внутрішнього ротора 2, що приводить в обертання мотор- генератор 15, залишається постійною. Це пояснюється наявністю синхронізуючого моменту, що діє на внутрішній ротор 2, величина якого підтримується шляхом зміни струму в багатофазній обмотці 5 машини живлення через регулювання струму в обмотці підмагнічування 9.In the mode of converting kinetic energy into mechanical energy, the rotation of the outer rotor 1 decreases, but the speed of rotation of the inner rotor 2, which causes the motor-generator 15 to rotate, remains constant. This is explained by the presence of a synchronizing torque acting on the inner rotor 2, the value of which is maintained by changing the current in the multiphase winding 5 of the power supply machine by adjusting the current in the magnetizing winding 9.

Наприклад, при зростанні струму в обмотці підмагнічування 9 через вплив на неї сигналу з блока регулювання 10 відбувається насичення магнітного шунта 14, що веде до зростання магнітного потоку, який замикається через ротор машини живлення 3. Струм в обмотці 5 машини живлення З зростає.For example, when the current in the magnetizing winding 9 increases due to the influence of the signal from the control unit 10, the magnetic shunt 14 is saturated, which leads to an increase in the magnetic flux, which is closed through the rotor of the power supply machine 3. The current in the winding 5 of the power supply machine Z increases.

Таким чином, корисна модель дозволяє, за рахунок виконання магнітопроводу статора машини живлення у вигляді циліндрів з пазами, в які вкладається трифазна обмотка, що підключена до мережі таким чином, щоб магнітний потік від обмотки обертався в протилежнуThus, a useful model allows, due to the execution of the magnetic field of the stator of the power supply machine in the form of cylinders with grooves, into which a three-phase winding is inserted, connected to the network in such a way that the magnetic flux from the winding rotates in the opposite direction

Зо сторону обертання ротора, та магнітного шунта з обмоткою підмагнічування, в рази підвищити величину кінетичного моменту і тим самим забезпечити більший час підтримки стабільної швидкості обертання внутрішнього ротора, а значить і приєднаного до нього мотор-генератора.From the side of the rotor rotation, and the magnetic shunt with the magnetization winding, increase the magnitude of the kinetic moment several times and thereby ensure a longer time of maintaining a stable rotation speed of the internal rotor, and therefore the motor-generator connected to it.

Джерела інформації: 1. Опис системи "МО-ВРЕАК КО". "Сети и бизнес" Мо 3, 2011. 2. Патент на корисну модель Мо 94253, 10.11.2014Sources of information: 1. Description of the "MO-VREAK KO" system. "Networks and Business" Mo 3, 2011. 2. Patent for a utility model Mo 94253, November 10, 2014

Claims

USEFUL MODEL FORMULA An energy accumulator containing an external rotor (kinetic energy accumulator), an internal 40 rotor with a three-phase winding connected to the three-phase winding, a feeding machine, a control unit, which is characterized by the fact that a magnet wire in the form of slotted cylinders is used as the stator of the feeding machine , where a multi-phase winding is located, which is connected to a three-phase network in such a way that the magnetic flux from the winding rotates in the opposite direction of the rotor rotation, a magnetic shunt with a magnetization winding 45 is also placed on the stator, which is connected to the control unit.