Püsimagnetitega sünkroongeneraatorid. Püsimagneti sünkroongeneraatorid Püsimagnetiga sünkroongeneraatorid

Tegevusala (tehnoloogia), kuhu kirjeldatud leiutis kuulub

Arendustöö oskusteave, nimelt see autori leiutis on seotud elektrotehnika valdkonnaga, eelkõige püsimagnetitest ergastavate sünkroongeneraatoritega ning seda saab kasutada autonoomsetes jõuallikates autodel, paatidel, aga ka Tarbijate autonoomsetes toiteallikates, mille vahelduvvool on standardne tööstuslik sagedus ja suurendatud sagedus ning autonoomsetes elektrijaamades allikana keevitusvool elektrikaarega keevitamiseks põllul.

LEIUTISE ÜKSIKASJALIK KIRJELDUS

Tuntud püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator, mis sisaldab tugilaagritega staatorikanduri komplekti, millele on monteeritud rõngakujuline magnetahel pooluste eenditega piki perifeeriat, mis on varustatud neile paigaldatud elektrimähistega koos armatuuri staatorimähisega ja samuti paigaldatud mainitud ergutustugilaagrites pöörlemisvõimalusega tugivõll (vt nt A.I. Voldek "Elektrimasinad", toim. Energia, Leningradi filiaal, 1974, lk 794).

Tuntud sünkroongeneraatori puudusteks on märkimisväärne metallikulu ja suured mõõtmed, mis on tingitud olulisest metallikulust ja massiivse generaatori mõõtmetest. silindriline kuju kõvadest magnetsulamitest (nagu alni, alnico, magnico jne) valmistatud püsiergutusmagnetitega valmistatud rootor.

Tuntud on ka püsimagnetitest ergastusega sünkroongeneraator, mis sisaldab tugilaagritega staatori laagrisõlme, millele on monteeritud rõngakujuline magnetahel pooluste eenditega piki perifeeriat, mis on varustatud neile pandud elektripoolidega koos armatuuri staatorimähisega, monteeritud võimalusega pöörata ümber staatori rõngakujulise magnetahela, mille siseseinale on paigaldatud rõngakujuline magnetpoolus, mille magnetpoolused vahelduvad ringsuunas, kattes pooluse servad määratud rõngakujulise armatuurimähise elektrimähistega. staatori magnetahel (vt näiteks RF patent nr 2141716, klass H 02 K 21/12 vastavalt taotlusele nr 4831043/09, 2. märts 1988).

Teadaoleva püsimagnetitest ergastava sünkroongeneraatori puuduseks on kitsad tööparameetrid, mis tulenevad sünkroongeneraatori aktiivvõimsuse juhtimise puudumisest, kuna selle sünkroonse induktiivpooli generaatori konstruktsioonis puudub võimalus kiiresti muuta. kogusumma väärtus magnetvoog loodud kindlaksmääratud rõngakujulise magnetilise sisetüki üksikute püsimagnetite abil.

Lähim analoog (prototüüp) on püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator, mis sisaldab tugilaagritega staatorikanduri komplekti, millele on paigaldatud rõngakujuline magnetahel pooluste eenditega piki perifeeriat, mis on varustatud neile asetatud elektrimähistega multiga. -faasiankru staatori mähis, mis on paigaldatud tugivõllile koos pöörlemisvõimalusega nimetatud tugilaagrites ümber rõngakujulise staatori magnetahela; RF nr 2069441, klass H 02 K 21/22 vastavalt 06. aasta taotlusele nr 4894702/07 /01/1990).

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Teadaoleva püsimagnetitest ergastava sünkroongeneraatori puuduseks on ka kitsad tööparameetrid, mis on tingitud nii suutmatusest juhtida sünkroonse induktiivpooli generaatori aktiivvõimsust kui ka suutmatusest kontrollida väljundi vahelduvpinge suurust, mis muudab selle. seda on kaarkeevitusel keevitusvoolu allikana raske kasutada (tuntud sünkroongeneraatori konstruktsioonis ei ole võimalik üksikute püsimagnetite kogumagnetvoo suurust kiiresti muuta, moodustades rõngakujulise magnetilise sisendi ise).

Käesoleva leiutise eesmärk on laiendada sünkroongeneraatori tööparameetreid, pakkudes võimalust reguleerida nii selle aktiivvõimsust kui ka vahelduvpinge reguleerimise võimalust, samuti pakkudes võimalust kasutada seda keevitusvoolu allikana. elektrilise kaarkeevituse läbiviimisel erinevates režiimides.

See eesmärk saavutatakse sellega, et püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator, mis sisaldab tugilaagritega staatori laagrisõlme, millele on monteeritud rõngakujuline magnetahel pooluste eenditega piki perifeeriat, mis on varustatud neile asetatud elektrimähistega. staatori mitmefaasiline armatuurmähis, mis on paigaldatud tugivõllile, millel on võimalus pöörata nimetatud tugilaagrites ümber rõngakujulise staatori magnetahela; staator on valmistatud rühmast identsetest moodulitest, millel on määratud rõngakujuline magnetahela ja rõngakujuline rootor, mis on paigaldatud ühele tugivõllile koos võimalusega pöörata neid üksteise suhtes ümber tugivõlliga koaksiaalse telje ja need on ühendatud nendega kinemaatiliselt ühendatud ajamiga, et neid üksteise suhtes pöörata, ja staatori laagrisõlme moodulites olevad armatuurimähiste samad faasid on omavahel ühendatud, moodustades staatori armatuurimähise ühised faasid.

Kavandatava püsimagnetitest ergastava sünkroongeneraatori täiendav erinevus seisneb selles, et staatori kanduri koostu kõrvuti moodulites asuvate rõngakujuliste rootorite rõngakujuliste magnetiliste sisetükkide samad magnetpoolused paiknevad üksteise suhtes samadel radiaaltasanditel ja staatorikanduri koostu ühes moodulis oleva armatuurimähise faasiotsad on ühendatud staatorikandurisõlme teises külgnevas moodulis oleva samanimelise armatuurimähise faaside algustega, moodustades omavahel ühenduses staatori ühised faasid. armatuuri mähis.

Lisaks sisaldab iga staatori laagrisõlme moodul välimise tõukeäärikuga rõngakujulist hülsi ja otsas keskse avaga tassi ning staatori laagrisõlme iga mooduli rõngakujuline rootor sisaldab rõngakujulist kesta sisemise tõukeäärikuga, millesse on paigaldatud vastav rõngakujuline magnetvahetükk. , kusjuures staatori laagrisõlme moodulite rõngakujulised puksid on nende sisemise silindrilise külgseina kaudu ühendatud ühe nimetatud tugilaagriga, millest teine on ühendatud näidatud vastavate tasside otstes olevate keskmiste avade seintega, rõngakujulise rootori rõngakujulised kestad on kinnitusdetailide abil jäigalt ühendatud tugivõlliga ja staatori vastavas moodulis rõngakujuline magnetahel laagrisõlm on paigaldatud kindlaksmääratud rõngakujulisele puksile, mis on välise tõukeäärikuga jäigalt kinnitatud tassi külgmise silindrilise seina külge ja moodustab koos viimasega rõngakujulise süvendi, millesse osuti asetatakse. vastav rõngakujuline magnetahel koos vastava staatori armatuuri mähise elektripoolidega. Kavandatava püsimagnetitest ergastava sünkroongeneraatori täiendav erinevus seisneb selles, et iga rõngakujulise rootori rõngakujulist kesta tugivõlliga ühendav kinnitusdetail sisaldab tugivõllile paigaldatud rummu koos äärikuga, mis on jäigalt kinnitatud sisemise tõukejõu ääriku külge. vastavast rõngakujulisest kestast.

Kavandatava püsimagnetitest ergastava sünkroongeneraatori täiendav erinevus seisneb selles, et staatorikanduri sõlme moodulite üksteise suhtes nurkpöörlemise ajam on paigaldatud tugisõlme abil staatorikanduri sõlme moodulitele.

Lisaks on staatori laagrisõlme moodulite üksteise suhtes nurkpööramise ajam valmistatud juhtkruvi ja mutriga kruvimehhanismina ning ajami tugisõlm sektsioonide nurkpööramiseks staatori kanduri koostu sisaldab tugikõrva, mis on kinnitatud ühele mainitud tassidest ja tugilatti teisele tassile. , samas kui juhtkruvi on ühest otsast teljega paralleelse telje kaudu pööratavalt ühendatud kaheastmelise hingega mainitud tugivõlli koos määratud tugivardaga, mis on tehtud piki ringikujulist juhtpilu ja kruvimehhanismi mutter on ühest otsast pöördeliselt ühendatud nimetatud kõrvaga, on teisest otsast valmistatud varrega läbinud tugivarras oleva juhtpilu ja varustatud lukustuselemendiga.

Leiutise olemust illustreerivad joonised.

joonisel fig 1 on kujutatud pikilõikes kavandatud püsimagnetitega ergastava sünkroongeneraatori üldvaade;

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Joonis 2 - Püsimagnetite ergastusega sünkroongeneraator, vaade A;

Joonisel 3 on skemaatiliselt kujutatud sünkroongeneraatori magnetiline ergutusahel teostuses koos staatori armatuuri mähiste kolmefaasiliste elektriahelatega algses lähteasendis (ilma vastavate samanimeliste faaside nurknihketa staatorikanduri moodulites ühik) staatori pooluste paaride arvu jaoks p=8;

joonis fig 4 - sama, staatori ankurmähiste kolmefaasiliste elektriahelate faasid on paigutatud üksteise suhtes nurgaasendisse nurga all, mis on võrdne 360/2p kraadiga;

Joonis 5 näitab valikut elektriahel sünkroongeneraatori staatori ankurmähiste ühendused generaatori faaside ühendamisega tähega ja samade faaside jadaühendus nende poolt moodustatud ühisfaasides;

joonisel fig 6 on kujutatud sünkroongeneraatori staatori armatuurimähiste ühendamiseks generaatori faaside kolmnurgas ühendamise ja samade faaside järjestikuse ühendamisega sünkroongeneraatori staatori armatuurimähiste ühendamise elektriskeemi teist varianti nende poolt moodustatud ühisfaasides;

sünkroongeneraatori faasipingete suuruse muutumise skemaatiline vektordiagramm staatori armatuuri mähiste (vastavalt staatori kandemooduli moodulite) samanimeliste faaside nurkpöördega vastava nurga võrra ja kui näidatud faasid on ühendatud vastavalt "tähe" skeemile

Joonisel 7 on kujutatud sünkroongeneraatori faasipingete suuruse muutumise skemaatiline vektorskeem koos staatori armatuuri mähiste (vastavalt staatori kandeseadme moodulite) sama nimega faaside nurkpöördega. sobiv nurk ja kui need faasid on ühendatud vastavalt "tähe" skeemile;

sama, kui ühendate staatori armatuuri mähiste faasid vastavalt "kolmnurga" skeemile

Joonis 8 - sama, kui ühendate staatori ankurmähiste faasid vastavalt "kolmnurga" skeemile;

diagramm sünkroongeneraatori väljundlineaarpinge sõltuvuse graafikuga staatori armatuurimähiste samade faaside geomeetrilisest pöördenurgast koos pingevektori vastava elektrilise pöördenurga vähendamisega faasis faaside ühendamiseks vastavalt "tähe" skeemile

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Joonisel 9 on kujutatud diagramm koos graafikuga sünkroongeneraatori väljundi lineaarpinge sõltuvusest staatori armatuurimähiste samade faaside geomeetrilisest pöördenurgast koos pinge vastava elektrilise pöördenurga vähendamisega. vektor faasis faaside ühendamiseks vastavalt "tähe" skeemile;

diagramm sünkroongeneraatori väljundi lineaarpinge sõltuvuse graafikuga staatori armatuuri mähiste samade faaside geomeetrilisest pöördenurgast koos pingevektori vastava elektrilise pöördenurga vähendamisega ühendamise faasis faasid vastavalt "kolmnurga" skeemile

Joonisel 10 on kujutatud diagramm koos graafikuga sünkroongeneraatori väljundi lineaarpinge sõltuvusest staatori armatuurimähiste samade faaside geomeetrilisest pöördenurgast koos pinge vastava elektrilise pöördenurga vähendamisega. vektor faasis faaside ühendamiseks vastavalt "kolmnurga" skeemile.

Püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator sisaldab tugilaagritega 1, 2, 3, 4 staatori laagrikomplekti, millele on paigaldatud rühm identseid rõngakujulisi magnetsüdamikke 5 (näiteks pulberkomposiidist valmistatud monoliitsete ketaste kujul). magnetiliselt pehme materjal) pooluste eenditega piki perifeeriat, mis on varustatud neile asetatud elektrimähistega 6, millel on toele paigaldatud mitmefaasilised (näiteks kolmefaasilised ja üldiselt m-faasilised) staatori armatuurimähised 7, 8 võll 9 pöörlemisvõimalusega mainitud tugilaagrites 1, 2, 3, 4 ümber laagrisõlme staatori, rühm identseid rõngakujulisi rootoreid 10, mille siseseintele on paigaldatud rõngakujulised magnetilised sisestused 11 (näiteks pulbrilisest magnetoanisotroopsest materjalist valmistatud monoliitsed magnetrõngad), mille magnetpoolused vahelduvad p-paaridest perimeetri suunas (selles generaatori versioonis on p magnetpooluste paaride arv 8), mis katavad poolust. eendid elektripoolidega 6 armatuurimähised 7, 8 nimetatud staatori rõngakujulistest magnetahelatest 5. Staatori laagrisõlm on valmistatud rühmast identseid mooduleid, millest igaüks sisaldab rõngakujulist puksi 12 koos välimise tõukeääriku 13 ja tassi 14, mille otsas 15 on keskne ava "a" ja külgmine silindriline sein. 16. Iga rõngakujuline rootor 10 sisaldab sisemise tõukeäärikuga 18 rõngakujulist kesta 17. Staatori laagrisõlme moodulite rõngakujulised puksid 12 on ühendatud nende sisemise silindrilise külgseinaga ühe mainitud tugilaagritega (koos tugilaagritega). 1, 3), millest teised (2, 4) on ühendatud vastavate klaaside 14 otstes 15 olevate keskmiste avade "a" seintega. Rõngakujuliste rootorite 10 rõngakujulised kestad 17 on jäigalt ühendatud tugivõll 9 kinnitusdetailide abil ja iga staatori laagrisõlme vastava mooduli rõngakujuline magnetahel 5 on paigaldatud kindlaksmääratud rõngakujulisele hülsile 12, mis on jäigalt kinnitatud selle välise tõukeäärikuga 13 külgmise silindrilise seinaga 16 tass 14 ja moodustades koos viimasega üks rõngakujuline õõnsus "b", millesse on paigutatud vastav rõngakujuline magnetahel 5 koos staatori vastava armatuurimähise (armatuurimähised 7, 8) elektripoolidega 6. Staatori laagrisõlme moodulid (rõngakujulised puksid 12 koos tassidega 14, mis moodustavad need moodulid) on paigaldatud võimalusega pöörata neid üksteise suhtes ümber tugivõlliga 9 koaksiaalse telje ja on varustatud kinemaatiliselt ühendatud ajam nende nurkpööramiseks üksteise suhtes, mis on paigaldatud tugisõlme abil staatori laagrisõlme moodulitele. Kõik kinnitusdetailid, mis ühendavad vastava rõngakujulise rootori 10 rõngakujulist kesta 17 tugivõlliga 9, sisaldavad rummu 19, mis on paigaldatud tugivõllile 9 koos äärikuga 20, mis on jäigalt kinnitatud vastava rõngakujulise kesta 17 sisemise tõukeääriku 18 külge. staatori laagrisõlme moodulite nurkpöörde ajam on esitatud privaatses teostuses valmistatud kruvimehhanismi kujul koos juhtkruvi 21 ja mutriga 22 ning ajami tugimoodul staatori laagrisõlme sektsioonide nurkpööre sisaldab ühele mainitud tassidest 14 kinnitatud tugikõrva 23 ja teisel tassil 14 tugilatti 24 Juhtkruvi 21 on pööratavalt ühendatud kahekraadise hingega ( kahe vabadusastmega liigend), mille üks ots "c" läbi telje 25, mis on paralleelne mainitud tugivõlli 9 teljega O-O1, koos kindlaksmääratud tugivardaga 24, mis on tehtud juhtpiluga "g", mis asub piki tugivõlli 9 ringi kaar" ja kruvimehhanismi mutter 22 on pöördega ühendatud ülalmainitud tugikõrvaga 23 ots on tehtud teisest otsast varrega 26, mis on läbinud tugivarda 24 juhtpilu "g" ja on varustatud lukustuselemendiga 27 (lukumutter). Mutri 22 otsas, mis on pööratavalt ühendatud tugikõrvaga 23, on täiendav lukustuselement 28 (täiendav lukustusmutter). Tugivõll 9 on varustatud ventilaatoritega 29 ja 30 staatori armatuurimähiste 7, 8 jahutamiseks, millest üks (29) asub tugivõlli 9 ühes otsas ja teine ​​(30) on paigutatud tugivõlli 9 vahele. staatori laagrisõlme sektsioonid ja paigaldatud tugivõllile 9. staatori laagrikoostu sektsioonide puksid 12 on tehtud ventilatsiooniavadega "d" välistel tõukeäärikutel 13 õhuvoolu suunamiseks vastavatesse rõngakujulistesse õõnsustesse "b " moodustatud rõngakujuliste pukside 12 ja tasside 14 poolt ning seeläbi jahutades ankurmähiseid 7 ja 8, mis on paigutatud elektripoolidesse 6 rõngakujuliste magnetsüdamike 5 pooluste eenditele. Tugivõlli 9 otsas, millel ventilaator 29 asub, on paigaldatud rihmaratas 31 Kiilrihm ülekanne sünkroongeneraatori rõngakujuliste rootorite 10 käitamiseks. Ventilaator 29 kinnitatakse otse kiilrihmarattale 31. Kruvimehhanismi juhtkruvi 21 teise otsa on paigaldatud käepide 32 ajami kruvimehhanismi käsitsi juhtimiseks staatori laagrisõlme moodulite nurkpöörlemiseks üksteise suhtes. Rõngakujuliste magnetahelate ankru mähiste samanimelised faasid (A1, B1, C1 ja A2, B2, C2) on omavahel ühendatud staatori kandeseadme 5 moodulit, moodustades ühised generaatorifaasid (samanimeliste faaside ühendamine üldine vaade nii jada- kui ka paralleelsed, samuti liit). Staatori laagrisõlme külgnevates moodulites rõngakujuliste rootorite 10 rõngakujuliste magnetiliste sisetükkide 11 samanimelised magnetpoolused ("põhja" ja vastavalt "lõuna") paiknevad üksteise suhtes samadel radiaaltasanditel. Esitatud teostuses on ankrumähise (mähis 7) faaside (A1, B1, C1) otsad staatori laagrisõlme ühe mooduli rõngakujulises magnetahelas 5 ühendatud samade faaside algustega (A2). , B2, C2) ankru mähise (mähis 8) staatori kõrval asuvas teises mooduli laagrisõlmes, moodustades nende vahel järjestikku staatori armatuuri mähise ühised faasid.

Püsimagnetite ergastusega sünkroongeneraator töötab järgmiselt.

Ajamilt (näiteks sisepõlemismootorilt, peamiselt diiselmootorilt, joonisel pole näidatud) läbi kiilrihmülekande rihmaratta 31 edastatakse pöörlev liikumine rõngakujuliste rootoritega 10 tugivõllile 9. Kui Rõngakujulised rootorid 10 (rõngakujulised kestad 17) pöörlevad koos rõngakujuliste magnetiliste sisetükkidega 11 (näiteks monoliitsed magnetrõngad, mis on valmistatud pulbrilisest magnetoanisotroopsest materjalist) tekitavad pöörlevaid magnetvooge, mis tungivad läbi rõngakujuliste magnetsüdamike 11 ja rõngakujuliste magnetsüdamike 5 vahelise rõngakujulise pilu. näiteks monoliitsed kettad, mis on valmistatud pulberkomposiit magnetiliselt pehmest materjalist) staatori laagrisõlme moodulitest, samuti rõngakujuliste magnetsüdamike radiaalsete pooluste eendite läbistamist (tavaliselt pole joonisel näidatud) 5. Rõngakujulise pöörlemise ajal rootorite 10, rõngakujuliste magnetiliste sisestuste 11 "põhja" ja "lõuna" vahelduvate magnetpooluste vahelduv läbimine toimub ka rõngakujulise radiaalpooluse eendite kohal. staatori kandurisõlme moodulite magnetahelad 5, mis põhjustavad pöörleva magnetvoo pulsatsioone nii suuruses kui ka suunas nimetatud rõngakujuliste magnetahelate 5 radiaalpooluste eendites. staatori armatuurimähised 7 ja 8 vastastikuse faasinihkega mõlemas m-faasi ankurmähises 7 ja 8 nurga all, mis on võrdne 360/m elektrikraadiga, ning esitatud kolmefaasiliste ankrumähiste puhul 7 ja 8 in nende faasid (A1, B1, C1 ja A2, B2, C2) siinuskujulised vahelduvad elektromotoorjõud on indutseeritud jõud (EMF), mille faasinihe on omavahel 120 kraadise nurga all ja mille sagedus võrdub paaride arvu korrutisega (p) magnetpooluste rõngakujulises magnetsisendis 11 rõngakujuliste rootorite 10 pöörlemiskiirusega (magnetpooluste paaride arvu p = 8 korral indutseeritakse muutuv EMF valdavalt suurenenud sagedusega, näiteks sagedusega 400 Hz ). Vahelduvvool (näiteks kolmefaasiline või üldiselt m-faas), mis voolab läbi ühise staatori armatuuri mähise, mis on moodustatud ülaltoodud ühendusega armatuurimähiste samade faaside (A1, B1, C1 ja A2, B2, C2) vahel. 7 ja 8 kõrvuti asetsevates ringmagnetilistes ahelates 5, toidetakse vastuvõtjate ühendamiseks väljundelektri toitepistikutesse (joonisel pole näidatud). elektrienergia vahelduvvool (näiteks elektrimootorite, elektritööriistade, elektripumpade ühendamiseks, kütteseadmed , samuti elektrikeevitusseadmete ühendamiseks jne). Esitatud sünkroongeneraatori teostuses on väljundfaasi pinge (Uf) staatori ühises armatuurimähises (moodustunud ankru mähiste 7 ja 8 samade faaside vastavast ülalnimetatud ühendusest rõnga magnetahelates 5 ) staatori laagrisõlme moodulite algses lähteasendis (ilma staatori kandurisõlme kummagi mooduli nurga nihketa üksteise suhtes ja vastavalt ilma rõngakujuliste magnetsüdamike 5 nurknihketa üksteise suhtes pooluse eendid piki perifeeriat) võrdub staatorikanduri sõlme moodulite rõngakujuliste magnetsüdamike armatuurimähiste 7 ja 8 üksikute faasipingete (Uf1 ja Uf2) absoluutväärtuse summaga (üldjuhul , generaatori väljundfaasi kogupinge Uf võrdub pingevektorite geomeetrilise summaga armatuuri mähiste 7 ja 8 samanimelistes faasides A1, B1, C1 ja A2, B2, C2, vt joonis fig. 7 ja 8 koos pingeskeemidega). Kui on vaja muuta (vähendada) esitatud sünkroongeneraatori väljundfaasipinge Uph (ja vastavalt ka väljundi lineaarpinge U l) suurust, et toita teatud vähendatud pingega elektrivastuvõtjaid (näiteks vahelduvvoolu kaare jaoks). keevitamine teatud režiimides), viiakse kandesõlme üksikute moodulite nurkpööramine läbi staatori üksteise suhtes teatud nurga all (antud või kalibreeritud). Sel juhul vabastatakse ajami kruvimehhanismi mutri 22 lukustuselement 27 staatori laagrisõlme moodulite nurkpööramiseks ja kruvimehhanismi juhtkruvi 21 pööratakse käepideme 32 abil. , mille tulemusena toimub mutri 22 nurkne liikumine mööda ringi kaare tugivarda 24 pilus "g" ja staatorikanduri koostu ühe mooduli pööre etteantud nurga all. selle staatori kandurisõlme teine ​​moodul ümber tugivõlli 9 telje O-O1, teine ​​staatori laagrisõlme moodul koos tugivardaga 24, millel on pilu "g", on fikseeritud asendis, st kinnitatud mis tahes alusele , ei ole esitatud joonisel tavapäraselt näidatud). Staatori laagrisõlme moodulite (rõngakujulised puksid 12 koos tassidega 14) pöördega üksteise suhtes ümber tugivõlli 9 telje O-O1 pööratakse ka rõngakujulisi magnetsüdamikke 5 koos pooluste eenditega piki perifeeriat. üksteise suhtes etteantud nurga all, mille tulemusena toimub ka pööre teineteise suhtes etteantud nurga all ümber pooluste endi eendite tugivõlli 9 telje O-O1 (tavaliselt pole näidatud joonis) staatori mitmefaasiliste (antud juhul kolmefaasiliste) armatuurimähiste 7 ja 8 elektrimähistega 6 ringmagnetahelates. Kui rõngakujuliste magnetahelate 5 pooluste eendeid pööratakse üksteise suhtes etteantud nurga all 360 / 2p kraadi piires, toimub staatori kandeseadme liikuva mooduli armatuurimähises faasipingevektorite proportsionaalne pöörlemine (s. sel juhul pöörlevad faasipinge vektorid Uf2 kandemooduli staatori armatuurimähises 7, millel on nurkpöörde võimalus) täpselt määratletud nurga all vahemikus 0–180 elektrikraadi (vt joonis 7 ja 8), mis toob kaasa sünkroongeneraatori väljundfaasipinge Uph muutumise sõltuvalt faasipingevektorite Uph2 elektrilisest pöördenurgast staatori ühe armatuurimähise 7 faasides A2, B2, C2 staatori vektori suhtes. faasipinged Uf1 staatori teise armatuurimähise 8 faasides A1, B1, C1 (sellel sõltuvusel on konstruktsiooni iseloom, mis arvutatakse kaldkolmnurkade lahendamisel ja määratakse järgmise avaldise abil:

Esitatud sünkroongeneraatori väljundi tulemuseks oleva faasipinge Uf reguleerimisvahemik juhul, kui Uf1=Uf2, varieerub vahemikus 2Uf1 kuni 0 ja juhul, kui Uf2

Staatori kanduri koostu teostamine identsete moodulite rühmast, millel on näidatud rõngakujuline magnetahela 5 ja rõngakujuline rootor 10, mis on paigaldatud ühele tugivõllile 9, samuti staatori kanduri sõlme moodulite paigaldamine nende suhtelise pöörlemise võimalusega üksteisega ümber tugivõlliga 9 koaksiaalse telje, staatori laagrisõlme moodulite toide, mis on nendega kinemaatiliselt ühendatud nende nurkpöörlemise ajamiga üksteise suhtes ja ühendusega armatuuri mähiste 7 ja 8 samade faaside vahel staatorikanduri sõlme moodulites koos staatori armatuuri mähise ühiste faaside moodustamisega võimaldavad laiendada sünkroongeneraatori tööparameetreid, pakkudes võimalust reguleerida nii selle aktiivvõimsust kui ka väljundi reguleerimise võimalust. vahelduvvoolu pinge, samuti võimaluse kasutada seda keevitusvoolu allikana elektrilise kaarkeevituse läbiviimisel erinevates režiimides (pakkudes võimaluse reguleerida väärtust pinge faasinihe samades faasides A1, B1, C1 ja A2, B2, C2 ning üldiselt staatori armatuuri mähiste faasides Ai, Bi, Ci kavandatavas sünkroongeneraatoris). Kavandatavat püsimagnetitest ergastavat sünkroongeneraatorit saab staatori armatuuri mähiste sobiva ümberlülitusega kasutada mitmesuguste toitepinge parameetritega mitmefaasilise vahelduva mitmefaasilise elektrivoolu vastuvõtjate elektriga varustamiseks. Lisaks on kõrvuti asetsevates rõngakujulistes rootorites 10 olevate rõngakujuliste magnetiliste sisestuste 11 samade magnetpooluste ("põhja" ja vastavalt "lõuna") lisaasukoht samades radiaaltasandites üksteisega kongruentsed, samuti ühendus. armatuurimähise 7 faaside A1, B1, C1 otstest staatorikanduri koostu ühe mooduli rõngakujulises magnetahelas 5 koos armatuurimähise 8 samade faaside A2, B2, C2 algustega külgnevas staatorikanduri sõlme moodul (samanimelise staatori armatuuri mähise samade faaside jadaühendus) võimaldab tagada sünkroongeneraatori väljundpinge sujuva ja tõhusa reguleerimise maksimaalsest väärtusest (2U f1 ja sisse). staatori laagrisõlme sektsioonide arvu n üldjuhtum nU f1) kuni 0, mida saab kasutada ka spetsiaalsete elektrimasinate ja -paigaldiste elektriga varustamiseks.

Nõue

1. Püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator, mis sisaldab tugilaagritega staatori laagrikoostu, millele on paigaldatud rõngakujuline magnetahel pooluste eenditega piki perifeeriat, mis on varustatud neile asetatud elektripoolidega koos mitmefaasilise armatuuri staatorimähisega , monteeritud tugivõllile pöörlemisvõimalusega nimetatud tugilaagrites ümber rõngakujulise staatori magnetahela rõngakujulise magnetilise sisetükiga rõngarootor, mis on paigaldatud siseseinale p-paaridest ringsuunas vahelduvate magnetpoolustega, mis katab kindlaksmääratud rõngakujulise staatori magnetahela armatuurimähise elektrimähistega pooluste servad, mida iseloomustab see, et staatori laagrisõlm on valmistatud rühmast identsetest moodulitest koos näidatud rõngakujulise magnetahelaga ja rõngakujulisest rootorist, mis on paigaldatud ühele tugivõllile, samas kui staatori laagrisõlme moodulid on paigaldatud võimalusega pöörata neid üksteise suhtes ümber telje ja koaksiaalsed tugivõlliga ja varustatud kinemaatiliselt ühendatud ajamiga nende nurkpööramiseks üksteise suhtes ning staatori laagrisõlme moodulite armatuurimähiste samad faasid on omavahel ühendatud, moodustades staatori armatuuri ühised faasid mähis.

2. Püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et staatorikanduri sõlme kõrvuti moodulite rõngakujuliste rootorite rõngakujuliste magnetosade samad magnetpoolused paiknevad üksteise suhtes samadel radiaaltasanditel. , ja staatorisõlme ühes kandemoodulis oleva ankru mähise faaside otsad on ühendatud teise, staatorikanduri koostu külgneva mooduli samanimeliste armatuurimähise faaside algustega, moodustades üksteisega ühenduses ühise staatori armatuuri mähise faasid.

3. Püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et iga staatorikanduri sõlme moodul sisaldab välimise tõukeäärikuga rõngakujulist läbiviiku ja otsas keskavaga tassi ning rõngakujulist. Staatori kandurisõlme igas moodulis olev rootor sisaldab sisemise tõukeäärikuga rõngakujulist kesta, millesse on paigaldatud vastav rõngakujuline magnetosa, samas kui staatori laagrisõlme moodulite nimetatud rõngakujulised puksid on seotud nende sisemisega. silindriline külgsein ühe mainitud tugilaagriga, millest teine ​​on seotud määratud vastavate klaaside otstes olevate keskmiste avade seintega, rõngakujulise rootori rõngakujulised kestad on jäigalt ühendatud tugivõlliga, kinnitusdetailid ja staatori laagrisõlme vastava mooduli rõngakujuline magnetahel on paigaldatud määratud rõngakujulisele hülsile, mis on välise tõukeäärikuga jäigalt kinnitatud virna külgmise silindrilise seina külge. ana ja moodustades koos viimasega rõngakujulise õõnsuse, millesse asetatakse näidatud vastav rõngakujuline magnetahel koos vastava staatori armatuuri mähise elektripoolidega.

4. Püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator vastavalt mis tahes nõudluspunktile 1-3, mis erineb selle poolest, et iga rõngakujulise rootori rõngakujulist kesta tugivõlliga ühendav kinnitus sisaldab äärikuga tugivõllile paigaldatud rummu. jäigalt kinnitatud vastava rõngakujulise kesta sisemise tõukeääriku külge.

5. Püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator vastavalt nõudluspunktile 4, mis erineb selle poolest, et staatorikanduri sõlme moodulite üksteise suhtes nurkpööramise ajam on paigaldatud tugisõlme abil staatorikanduri sõlme moodulitele. .

6. Püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator vastavalt nõudluspunktile 5, mis erineb selle poolest, et staatorikanduri sõlme moodulite üksteise suhtes nurkpöörlemise ajam on valmistatud kruvimehhanismina koos juhtkruvi ja juhtkruviga. mutter ja staatori kanduri sõlme moodulite nurkpööramise ajami tugisõlm sisaldab ühele mainitud tassidest kinnitatud tugiaasa ja teisel tassil tugilatti, samal ajal kui juhtkruvi on pööratavalt ühendatud kahe - astmeliigend ühest otsast läbi nimetatud tugivõlli teljega paralleelse telje, kusjuures määratud tugivarras on tehtud juhtpiluga, mis paikneb piki ringi kaaret ja kruvimehhanismi mutter on ühest otsast pööratavalt ühendatud koos nimetatud kõrvaga, on tehtud teisest otsast tugivarda juhtpilust läbi viidud varrega ja varustatud lukustuselemendiga.

Suur tänu panuse eest kodumaise teaduse ja tehnoloogia arengusse!

Püsimagnetitega (magnetoelektrilised) sünkroonmasinatel ei ole rootoril ergutusmähist ning erutava magnetvoo tekitavad rootoril paiknevad püsimagnetid. Nende masinate staator on tavapärase konstruktsiooniga, kahe- või kolmefaasilise mähisega.

Neid masinaid kasutatakse kõige sagedamini väikese võimsusega mootoritena. Püsimagnetitega sünkroongeneraatoreid kasutatakse harvemini, peamiselt eraldiseisvate kõrgendatud sagedusega, väikese ja keskmise võimsusega generaatoritena.

Sünkroonsed magnetoelektrilised mootorid. Neid mootoreid kasutatakse laialdaselt kahes konstruktsioonis: püsimagnetite radiaalse ja aksiaalse paigutusega.

Kell radiaalne paigutus püsimagnetite puhul on rootori pakett koos käivituskorgiga, mis on valmistatud õõnsa silindri kujul, fikseeritud püsimagneti hääldatud pooluste välispinnale 3. Silindrisse tehakse interpolaarsed pilud, et vältida püsimagnetvoo sulgumist selles silindris (joonis 23.1,).

Kell aksiaalne asukoht magnetid, on rootori konstruktsioon sarnane asünkroonse oravapuurmootori rootori konstruktsiooniga. Selle rootori otste külge surutakse rõngas-püsimagnetid (joonis 23.1, ).

Magneti aksiaalse asukohaga konstruktsioone kasutatakse väikese läbimõõduga mootorites võimsusega kuni 100 W; magnetite radiaalse paigutusega konstruktsioone kasutatakse suurema läbimõõduga mootorites, mille võimsus on kuni 500 W või rohkem.

Nende mootorite asünkroonse käivitamise ajal toimuvatel füüsikalistel protsessidel on teatud eripära, mis tuleneb asjaolust, et magnetoelektrilised mootorid käivitatakse ergastatud olekus. Püsimagneti väli rootori kiirenduse ajal indutseerib staatorimähises elektromagnetvälja
, mille sagedus suureneb võrdeliselt rootori pöörlemiskiirusega. See EMF indutseerib staatori mähises voolu, mis interakteerub püsimagnetite väljaga ja tekitab pidur hetk
, suunatud rootori pöörlemise vastu.

Riis. 23.1. Magnetoelektrilised sünkroonmootorid radiaalse (a) ja

aksiaalne (b) Püsimagnetite paigutus:

1 - staator, 2 - oravapuuriga rootor, 3 - püsimagnet

Seega mõjuvad püsimagnetmootori kiirendamisel selle rootorile kaks asünkroonset momenti (joonis 23.2):
(praegusest , staatori mähisesse sisenemine võrgust) ja pidur
(praegusest indutseeritud staatorimähises püsimagnetväljaga).

Nende momentide sõltuvus rootori pöörlemissagedusest (libisemine) on aga erinev: maksimaalne pöördemoment
vastab olulisele sagedusele (väike libisemine) ja maksimaalsele pidurdusmomendile M T - madal kiirus (suur libisemine). Rootori kiirendus toimub tekkiva pöördemomendi mõjul
, millel on märkimisväärne "langus" madalate pöörlemissageduste tsoonis. Joonisel näidatud kõveratelt on näha, et momendi mõju
mootori käivitusomaduste kohta, eriti sünkroonsusse sisenemise ajal M sisse, palju.

Mootori usaldusväärse käivitamise tagamiseks on vajalik, et asünkroonrežiimis oleks minimaalne pöördemoment
ja sünkroonsusse sisenemise hetk M sisse , olid suuremad kui koormusmoment. Magnetoelektriku asünkroonse momendi kõvera kuju

Joon.23.2. Asünkroonsete hetkede graafikud

magnetoelektriline sünkroonmootor

mootori võimsus sõltub suuresti käivituspuuri aktiivsest takistusest ja mootori ergutusastmest, mida iseloomustab väärtus
, kus E 0 - Staatori faasi EMF, mis indutseeritakse tühikäigurežiimis, kui rootor pöörleb sünkroonse sagedusega. Koos tõusuga "tõrge" pöördemomendi kõveras
suureneb.

Elektromagnetilised protsessid magnetoelektrilistes sünkroonmootorites on põhimõtteliselt sarnased elektromagnetilise ergastusega sünkroonmootorite protsessidega. Siiski tuleb meeles pidada, et magnetoelektriliste masinate püsimagnetid demagnetiseeritakse armatuurireaktsiooni magnetvoo toimel. Käivitusmähis nõrgendab mõnevõrra seda demagnetiseerimist, kuna sellel on püsimagneteid varjestav toime.

Magnetoelektriliste sünkroonmootorite positiivseteks omadusteks on suurenenud töö stabiilsus sünkroonrežiimis ja pöörlemiskiiruse ühtlus, samuti võimalus pöörata faasis mitut ühte võrku ühendatud mootorit. Nendel mootoritel on suhteliselt kõrge energiatõhusus (tõhusus ja
,).

Magnetoelektriliste sünkroonmootorite puuduseks on kõrgem hind võrreldes teist tüüpi sünkroonmootoritega, mis on tingitud suure sunnijõuga sulamitest (alni, alnico, magnico jne) valmistatud püsimagnetite töötlemise kõrgest kulust ja keerukusest. Neid mootoreid toodetakse tavaliselt väikese võimsusega ja neid kasutatakse instrumentide valmistamisel ja automaatikaseadmetes konstantset kiirust nõudvate mehhanismide käitamiseks.

Sünkroonne magnetoelektrilinekolmikgeneraatorid. Sellise generaatori rootor teostatakse väikese võimsusega "tärni" kujul (joonis 23.3, aga), keskmise võimsusega - küünisekujuliste pooluste ja silindrilise püsimagnetiga (joon. 23.3, b). Küünispooluse rootor võimaldab saada pooluste hajutavat generaatorit, mis piirab liigvoolu generaatori äkilise lühise korral. See vool kujutab püsimagnetile suurt ohtu oma tugeva demagnetiseeriva toime tõttu.

Lisaks magnetoelektriliste sünkroonmootorite puhul täheldatud puudustele on püsimagnetitega generaatoritel veel üks puudus, mis tuleneb ergutusmähise puudumisest ja seetõttu on pinge reguleerimine magnetoelektrilistes generaatorites praktiliselt võimatu. See raskendab generaatori pinge stabiliseerumist koormuse muutumisel.

Joon.23.3. Magnetoelektriliste sünkroongeneraatorite rootorid:

1 - võll; 2 - püsimagnet; 3 - masti; 4 – mittemagnetiline ümbris

Generaator Seade, mis muudab ühe energialiigi teiseks.
Sel juhul käsitleme mehaanilise pöörlemisenergia muundamist elektrienergiaks.

Selliseid generaatoreid on kahte tüüpi. Sünkroonne ja asünkroonne.

Sünkroongeneraator. Tööpõhimõte

Sünkroongeneraatori eripäraks on jäik ühendus sageduse vahel f staatori mähises ja rootori pöörlemissageduses esile kutsutud muutuv EMF n, mida nimetatakse sünkroonseks kiiruseks:

n = f/lk

kus lk- staatori ja rootori mähiste pooluste paaride arv.
Tavaliselt väljendatakse pöörlemiskiirust p / min ja EMF-i sagedust hertsides (1 / s), siis pöörete arvu kohta minutis on valem järgmine:

n = 60f/lk

Joonisel fig. 1.1 näitab sünkroongeneraatori funktsionaalskeemi. Staatoril 1 on kolmefaasiline mähis, mis ei erine põhimõtteliselt asünkroonse masina sarnasest mähisest. Rootoril paikneb ergutusmähisega 2 elektromagnet, mis toidetakse alalisvooluga reeglina libisevate kontaktide kaudu, mis on tehtud kahe rootoril paikneva libisemisrõnga ja kahe fikseeritud harja abil.
Mõnel juhul võib sünkroongeneraatori rootori konstruktsioonis kasutada elektromagnetite asemel püsimagneteid, siis puudub vajadus võlli kontaktide järele, kuid väljundpingete stabiliseerimise võimalused on oluliselt piiratud.

Ajamimootor (PD), mida kasutatakse turbiinina, sisepõlemismootorina või muu mehaanilise energia allikana, generaatori rootorit käitatakse sünkroonse kiirusega. Sel juhul pöörleb ka rootori elektromagneti magnetväli sünkroonse kiirusega ja indutseerib kolmefaasilises staatorimähises muutuva EMF-i. E A , E B ja E C , mis, olles sama väärtusega ja nihutatud faasis üksteise suhtes 1/3 perioodist (120 °), moodustavad sümmeetrilise kolmefaasilise EMF-süsteemi.

Kui koormus on ühendatud staatorimähise klemmidega C1, C2 ja C3, ilmuvad staatorimähise faasides voolud ma A , ma b, ma C , mis loovad pöörleva magnetvälja. Selle välja pöörlemissagedus on võrdne generaatori rootori pöörlemissagedusega. Seega pöörlevad sünkroongeneraatoris staatori magnetväli ja rootor sünkroonselt. Staatori mähise EMF-i hetkeväärtus vaadeldavas sünkroongeneraatoris

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Siin: B– magnetinduktsioon õhupilus staatori südamiku ja rootori pooluste vahel, T;
l- staatori mähise ühe pilu poole aktiivne pikkus, s.o. staatori südamiku pikkus, m;
w- pöörete arv;
v = πDn– rootori pooluste lineaarne liikumiskiirus staatori suhtes, m/s;
D- staatori südamiku siseläbimõõt, m.

EMF valem näitab, et rootori konstantsel kiirusel n armatuurimähise (staatori) muutuva EMF-i graafiku kuju määrab ainult magnetinduktsiooni jaotusseadus B staatori ja rootori pooluste vahelises pilus. Kui magnetilise induktsiooni graafik tühimikus on sinusoid B = Bmax sinα, siis on generaatori EMF samuti sinusoidne. Sünkroonmasinate puhul püütakse alati saavutada induktsioonijaotus tühimikus võimalikult sinusoidaalsele.

Seega, kui õhuvahe δ konstant (joon. 1.2), siis magnetinduktsioon Bõhuvahes jaotub trapetsiseaduse järgi (graafik 1). Kui rootori pooluste servad on "faasitud" nii, et pooluse tükkide servade vahe on võrdne δ max (nagu on näidatud joonisel 1.2), siis magnetilise induktsiooni jaotuse graafik pilus läheneb sinusoidile (graafik 2) ja järelikult läheneb generaatori mähises indutseeritud EMF-i graafik sinusoidile. Sünkroongeneraatori EMF sagedus f(Hz) võrdeline sünkroonse rootori kiirusega n(r/s)

kus lk on pooluste paaride arv.
Vaadeldavas generaatoris (vt joon. 1.1) on kaks poolust, s.o. lk = 1.
Sellises generaatoris tööstusliku sagedusega (50 Hz) EMF-i saamiseks tuleb rootorit sagedusega pöörata. n= 50 p/min ( n= 3000 p/min).

Sünkroongeneraatorite ergutamise viisid

Kõige tavalisem viis sünkroongeneraatorite peamise magnetvoo loomiseks on elektromagnetiline ergutus, mis seisneb selles, et rootori poolustele asetatakse ergutusmähis, mille läbimisel alalisvool tekib MMF, mis loob magnetvälja. generaator. Kuni viimase ajani kasutati väljamähise toiteks peamiselt spetsiaalseid sõltumatu ergutusega alalisvoolugeneraatoreid, mida nimetatakse ergutiteks. IN(joonis 1.3, a). Ergastusmähis ( OV) toiteallikaks on teine ​​generaator (paralleelergutus), mida nimetatakse alamergastiks ( PV). Sünkroongeneraatori, erguti ja alamerguti rootor asuvad ühisel võllil ja pöörlevad samaaegselt. Sel juhul siseneb vool sünkroongeneraatori ergutusmähisesse libisemisrõngaste ja harjade kaudu. Ergastusvoolu juhtimiseks kasutatakse reguleerivaid reostaate, mis sisalduvad erguti ergutusahelas r 1 ja alamerguti r 2. Keskmise ja suure võimsusega sünkroongeneraatorites on ergutusvoolu reguleerimise protsess automatiseeritud.

Sünkroongeneraatorites on kasutatud ka kontaktivaba elektromagnetilist ergutussüsteemi, milles sünkroongeneraatoril ei ole rootoril libisemisrõngaid. Sel juhul kasutatakse ergutina ümberpööratud sünkroongeneraatorit. IN(joonis 1.3, b). Kolmefaasiline mähis 2 erguti, milles indutseeritakse muutuv EMF, asub rootoril ja pöörleb koos sünkroongeneraatori ergutusmähisega ning nende elektriühendus toimub läbi pöörleva alaldi 3 otse, ilma libisemisrõngaste ja harjadeta. Väljamähise alalisvoolutoide 1 erguti B viiakse läbi alamergistist PV- DC generaator. Liugkontaktide puudumine sünkroongeneraatori ergutusahelas võimaldab suurendada selle töökindlust ja tõhusust.

Sünkroongeneraatorites, sh hüdrogeneraatorites, on levinud iseergastumisprintsiip (joon. 1.4, a), kui ergastamiseks vajalik vahelduvenergia võetakse sünkroongeneraatori staatorimähiselt ning läbi astmelise trafo ja alaldi. pooljuhtmuundur PP teisendatakse alalisvooluks. Iseergastuse põhimõte põhineb asjaolul, et generaatori esialgne ergutus toimub masina jääkmagnetismi tõttu.

Joonisel fig. 1.4, b näitab sünkroongeneraatori automaatse iseergutussüsteemi plokkskeemi ( SG) alaldi trafoga ( WT) ja türistori muundur ( TP), mille kaudu vahelduvvool staatori ahelast SG pärast alalisvooluks muundamist juhitakse see ergutusmähisesse. Türistori muundurit juhib automaatne ergutuskontroller ARV, mille sisend saab sisendis pingesignaale SG(pingetrafo kaudu TN) ja koormusvoolu SG(voolutrafost TT). Ahel sisaldab kaitseplokki ( BZ), mis kaitseb ergutusmähist ( OV) ülepinge ja voolu ülekoormuse eest.

Ergastusvõimsus on tavaliselt vahemikus 0,2% kuni 5% kasutatavast võimsusest (madalam väärtus kehtib suurte generaatorite puhul).
Madala võimsusega generaatorites kasutatakse masina rootoril asuvate püsimagnetitega ergastamise põhimõtet. See ergutusmeetod võimaldab säästa generaatorit ergutusmähisest. Selle tulemusena on generaatori disain oluliselt lihtsustatud, muutub ökonoomsemaks ja töökindlamaks. Kuid suure magnetenergiavaruga püsimagnetite valmistamise materjalide kõrge hinna ja nende töötlemise keerukuse tõttu on püsimagnetergastuse kasutamine piiratud masinatega, mille võimsus ei ületa paari kilovatti.

Sünkroongeneraatorid moodustavad elektrienergia tööstuse aluse, kuna peaaegu kogu elektrienergia maailmas toodetakse sünkroonsete turbo- või hüdrogeneraatoritega.
Samuti kasutatakse sünkroongeneraatoreid laialdaselt statsionaarsete ja mobiilsete elektripaigaldiste või diisel- ja bensiinimootoritega jaamade osana.

asünkroonne generaator. Erinevused sünkroonsest

Asünkroonsed generaatorid erinevad põhimõtteliselt sünkroonsetest generaatoritest, kuna rootori kiiruse ja genereeritud EMF vahel puudub jäik seos. Nende sageduste erinevust iseloomustab koefitsient s- libisemine.

s = (n - nr)/n

siin:
n- magnetvälja pöörlemissagedus (EMF sagedus).
n r- rootori pöörlemissagedus.

Lisateavet libisemise ja sageduse arvutamise kohta leiate artiklist: asünkroonsed generaatorid. Sagedus .

Tavarežiimis avaldab asünkroonse generaatori elektromagnetväli koormuse all rootori pöörlemisele pidurdusmomenti, seetõttu on magnetvälja muutumise sagedus väiksem, mistõttu libisemine on negatiivne. Positiivsete libisemiste piirkonnas töötavad generaatorid hõlmavad asünkroonseid tahhogeneraatoreid ja sagedusmuundureid.

Asünkroongeneraatorid valmistatakse olenevalt konkreetsetest kasutustingimustest kas oravpuuriga, faasi- või õõnesrootoriga. Rootori vajaliku ergutusenergia moodustumise allikateks võivad olla staatilised kondensaatorid või ventiilide muundurid koos ventiilide kunstliku lülitamisega.

Asünkroonseid generaatoreid saab klassifitseerida vastavalt ergutusmeetodile, väljundsageduse olemusele (muutuv, konstantne), pinge stabiliseerimise meetodile, libisemise tööpiirkondadele, konstruktsioonile ja faaside arvule.
Kaks viimast tunnust iseloomustavad generaatorite disainifunktsioone.
Väljundsageduse olemus ja pinge stabiliseerimise meetodid on suuresti määratud magnetvoo genereerimise viisiga.
Klassifikatsioon ergutusmeetodi järgi on peamine.

Arvestada võib nii iseergastusega kui ka sõltumatu ergastusega generaatoreid.

Asünkroonsete generaatorite iseergastust saab korraldada:
a) staatori- või rootoriahelas või samaaegselt primaar- ja sekundaarahelas sisalduvate kondensaatorite kasutamine;
b) ventiilide loomuliku ja kunstliku ümberlülitusega ventiilmuundurite abil.

Sõltumatut ergastamist saab läbi viia välisest vahelduvpingeallikast.

Vastavalt sageduse olemusele jagunevad iseergastuvad generaatorid kahte rühma. Esimene neist sisaldab praktiliselt konstantse (või konstantse) sagedusega allikaid, teine ​​muutuva (reguleeritava) sagedusega allikaid. Viimaseid kasutatakse asünkroonsete mootorite toiteks sujuva kiiruse muutumisega.

Asünkroongeneraatorite tööpõhimõtet ja konstruktsiooni iseärasusi on plaanis käsitleda üksikasjalikumalt eraldi väljaannetes.

Asünkroonsed generaatorid ei nõua alalisvoolu ergastamiseks projekteerimisel keerukaid komponente ega suure magnetenergiaga varuga kallite materjalide kasutamist, seetõttu kasutavad neid mobiilsete elektripaigaldiste kasutajad laialdaselt nende lihtsuse ja hoolduse vähenõudlikkuse tõttu. Neid kasutatakse seadmete toiteks, mis ei vaja jäika sidumist voolusagedusega.
Asünkroonsete generaatorite tehniliseks eeliseks võib tunnistada nende vastupidavust ülekoormustele ja lühistele.
Teavet mobiiligeneraatorite kohta leiate lehelt:
Diiselgeneraatorid.
asünkroonne generaator. Omadused .
asünkroonne generaator. Stabiliseerimine.

Kommentaarid ja ettepanekud on oodatud ja teretulnud!

Sünkroongeneraatorid

püsimagnetiga ergastusega

(välja töötatud 2012. aastal)

Kavandatav generaator vastavalt tööpõhimõttele on püsimagnetitest ergastav sünkroongeneraator. NeFeB kompositsioonimagnetid, mis loovad magnetvälja induktsiooniga 1,35 Tl, mis asub vahelduvate poolustega rootori ümbermõõdul.

E ergastub generaatori mähistes. ds, mille amplituudi ja sageduse määrab generaatori rootori pöörlemiskiirus.

Generaatori konstruktsioon ei sisalda purunevate kontaktidega kollektorit. Samuti pole generaatoril ergutusmähiseid, mis tarbivad lisavoolu.

Kavandatava disaini generaatori eelised:

1. Sellel on kõik püsimagnetiga sünkroongeneraatorite positiivsed omadused:

1) voolukollektoriharjade puudumine,

2) ergutusvoolu puudumine.

2. Enamik praegu toodetavatest sama võimsusega sarnastest generaatoritest on 1,5 - 3 korda suuremate massi- ja suurusparameetritega.

3. Generaatori võlli nimipöörlemiskiirus - 1600 umbes./min. See vastab madala kiirusega diiselajamite pöörlemiskiirusele. Seetõttu saab tarbija meie generaatori abil üksikute elektrijaamade üleviimisel bensiinimootoritelt diiselmootoritele märkimisväärselt säästa kütust ja selle tulemusena väheneb kilovatt-tunni maksumus.

4. Generaatoril on väike käivitusmoment (alla 2 N × m), st käivitamisel ainult 200 ajamivõimsust teisip, ja generaatori käivitamine on võimalik alguses diislist endast ka ilma sidurita. Sarnastel turumootoritel on generaatori käivitamisel võimsusreservi loomiseks kiirendusperiood, kuna bensiinimootor töötab käivitamisel võimsuse puudujäägi režiimis.

5. 90% töökindlustasemega on generaatori ressurss 92 tuhat tundi (10,5 aastat pidevat töötamist). Tootjate (nagu ka generaatori turuanaloogide) deklareeritud ajami mootori töötsükkel kapitaalremondi vahel on 25–40 tuhat tundi. See tähendab, et meie generaator ületab tööaja töökindluse poolest seeriamootorite ja generaatorite töökindlust 2-3 korda.

6. Generaatori valmistamise ja kokkupanemise lihtsus - montaažikohaks võib olla lukksepatöökoda tüki- ja väiketootmiseks.

7. Generaatori lihtne kohandamine vahelduvvoolu väljundpingega:

1) 36 IN, sagedus 50-400 Hz

2) 115 IN, sagedus 50-400 Hz(lennuvälja elektrijaamad);

3) 220 IN, sagedus 50-400 Hz;

4) 380 IN, sagedus 50-400 Hz.

Generaatori põhikonstruktsioon võimaldab häälestada valmistatud toodet erinevatele sagedustele ja erinevatele pingetele ilma disaini muutmata.

8. Kõrge tuleohutus. Kavandatav generaator ei saa tuleallikaks isegi siis, kui koormusahelas või mähistes on lühis, mis on süsteemi konstruktsioonile omane. See on väga oluline pardaelektrijaama generaatori kasutamisel veesõiduki, lennuki, aga ka erapuidust elamuehituse jms kinnises ruumis.

9. Madal müratase.

10. Kõrge hooldatavus.

0,5 generaatori parameetrid kW

Generaatori parameetrid võimsusega 2,5 kW

TULEMUSED:

Kavandatavat generaatorit saab valmistada kasutamiseks elektrigeneraatorikomplektides, mille võlli pöörlemissagedus on 1500-1600 pööret minutis. - individuaalseks kasutamiseks mõeldud diisel-, bensiini- ja aurugeneraatoriga elektrijaamades või kohalikes energiasüsteemides. Paarituna kordistiga saab elektromehaanilist energiamuundurit kasutada ka elektri tootmiseks mis tahes võimsusega väikese kiirusega generaatorisüsteemides, näiteks tuuleparkides, laineelektrijaamades jne. See tähendab, et elektromehaanilise muunduri ulatus muudab pakutud kompleksi (kordisti-generaatori) universaalseks. Tekstis toodud kaal, suurus ja muud elektrilised parameetrid annavad kavandatavale disainile turul analoogidega võrreldes selge konkurentsieelise.

Disaini aluseks olevad tootmispõhimõtted on suurel määral valmistatavad, põhimõtteliselt ei vaja täppismasinaparki ja on keskendunud masstootmisele. Selle tulemusena on disainil madal seeriatootmise hind.

Dmitri Levkin

Peamine erinevus püsimagnetiga sünkroonmootori (PMSM) vahel on rootor. Uuringud on näidanud, et PMSM-il on umbes 2% rohkem kui suure kasuteguriga (IE3) asünkroonmootoril, eeldusel, et staator on sama konstruktsiooniga ja seda kasutatakse juhtimiseks. Samas on püsimagnetitega sünkroonelektrimootoritel võrreldes teiste elektrimootoritega parimad näitajad: võimsus / maht, moment / inerts jne.

Püsimagnetiga sünkroonmootori ehitused ja tüübid

Püsimagnetiga sünkroonmootor, nagu iga mootor, koosneb rootorist ja staatorist. Staator on fikseeritud osa, rootor on pöörlev osa.

Tavaliselt asub rootor elektrimootori staatori sees, on ka välise rootoriga konstruktsioone - vastupidist tüüpi elektrimootoreid.

Püsimagnetiga sünkroonmootori konstruktsioonid: vasakul - standardne, paremal - tagurpidi.

Rootor koosneb püsimagnetitest. Püsimagnetidena kasutatakse suure sundjõuga materjale.

Rootori konstruktsiooni järgi jagunevad sünkroonsed mootorid:

Silmapaistva poolusega mootoril on piki- ja põikteljel võrdne induktiivsus L d \u003d L q, samas kui väljapaistva poolusega mootori korral ei ole põiki induktiivsus võrdne pikisuunalise induktiivsusega L q ≠ L d .

Erineva Ld/Lq suhtega rootorite ristlõige. Magnetid on näidatud mustana. Joonistel e, f on kujutatud aksiaalselt kihilisi rootoreid, joonistel c ja h on kujutatud tõketega rootoreid.

Samuti jagunevad SDPM vastavalt rootori konstruktsioonile järgmisteks osadeks:
• sünkroonmootor pinnapealne püsimagnetid
  (inglise SPMSM - pinna püsimagnetiga sünkroonmootor) ;
• sünkroonmootor sisseehitatud(inkorporeeritud) magnetid
  (Inglise IMPSM - sisemine püsimagnetiga sünkroonmootor).

Pinnapealsete püsimagnetitega sünkroonmootori rootor

Sisseehitatud magnetitega sünkroonmootori rootor

staator koosneb korpusest ja mähisega südamikust. Kõige tavalisemad kahe- ja kolmefaasilise mähisega konstruktsioonid.

Sõltuvalt staatori konstruktsioonist võib püsimagnetiga sünkroonmootor olla:
• hajutatud mähisega;
• kontsentreeritud mähisega.

Levitatud kutsume sellist mähist, milles pilude arv pooluse ja faasi kohta Q = 2, 3, ...., k.

Keskendunud nad kutsuvad sellist mähist, milles pilude arv pooluse ja faasi kohta Q \u003d 1. Sel juhul on pilud staatori ümbermõõdul ühtlaselt paigutatud. Kaks mähist moodustavat mähist saab ühendada kas järjestikku või paralleelselt. Selliste mähiste peamiseks puuduseks on võimatus mõjutada EMF-kõvera kuju.

Kolmefaasilise hajutatud mähise skeem

Kolmefaasilise koondmähise skeem

Selja emf vorm elektrimootor võib olla:
• trapetsikujuline;
• sinusoidne.

EMF-i kõvera kuju juhis määrab magnetilise induktsiooni jaotuskõver piki staatori ümbermõõtu.

On teada, et rootori väljendunud pooluse all oleva pilu magnetiline induktsioon on trapetsikujuline. Juhtis indutseeritud EMF on sama kujuga. Kui on vaja tekitada sinusoidne EMF, siis pooluste tükid kujundatakse selliselt, et induktsiooni jaotuskõver oleks lähedane sinusoidsele. Seda hõlbustavad rootori pooluste kalded.

Sünkroonmootori tööpõhimõte põhineb staatori ja rootori konstantse magnetvälja vastasmõjul.

Jookse

Peatus

Sünkroonmootori pöörlev magnetväli

Vastavalt staatori mähiste sünkroonse vahelduvvooluga suhtlemisele loob rootori magnetväli, mis põhjustab rootori pöörlemise ().

PMSM-i rootoril asuvad püsimagnetid loovad pideva magnetvälja. Rootori ja staatorivälja sünkroonse pöörlemiskiiruse korral haakub rootori poolused staatori pöörleva magnetväljaga. Sellega seoses ei saa PMSM ise käivituda, kui see on otse ühendatud kolmefaasilise vooluvõrku (voolusagedus võrgus on 50 Hz).

Püsimagnetiga sünkroonmootori juhtimine

Püsimagnetiga sünkroonmootor vajab juhtimissüsteemi, näiteks servoajamit. Samal ajal on rakendatud juhtimissüsteemide juhtimiseks palju võimalusi. Optimaalse juhtimismeetodi valik sõltub peamiselt ülesandest, mis elektriajamile seatakse. Püsimagnetiga sünkroonmootori peamised juhtimismeetodid on toodud allolevas tabelis.

Populaarsed viisid püsimagnetiga sünkroonmootori juhtimiseks

Lihtsate probleemide lahendamiseks kasutatakse tavaliselt trapetsikujulist juhtimist Halli andurite abil (näiteks arvutiventilaatorid). Rakenduste jaoks, mis nõuavad ajamilt maksimaalset jõudlust, valitakse tavaliselt väljale orienteeritud juhtimine.

Trapetsikujuline juhtimine

Üks lihtsamaid meetodeid püsimagnetiga sünkroonmootori juhtimiseks on trapetsikujuline juhtimine. Trapetsikujulist juhtimist kasutatakse PMSM-i juhtimiseks trapetsikujulise tagumise EMF-iga. Samal ajal võimaldab see meetod PMSM-i juhtida ka sinusoidse tagumise EMF-iga, kuid siis on elektriajami keskmine pöördemoment 5% madalam ja pöördemomendi pulsatsioon on 14% maksimaalsest väärtusest. Seal on trapetsikujuline juhtimine ilma tagasisideta ja tagasisidega rootori asendi kohta.

Kontroll tagasisidet pole ei ole optimaalne ja võib viia PMSM-i sünkroonist väljumiseni, st. kontrolli kaotamiseni.

Kontroll tagasisidega võib jagada:
• trapetsikujuline juhtimine asendianduri abil (tavaliselt Halli anduritega);
• trapetsikujuline juhtimine ilma andurita (andurita trapetsijuhtimine).

Rootori asendiandurina kolmefaasilise PMSM-i trapetsijuhtimisel kasutatakse tavaliselt kolme elektrimootorisse ehitatud Halli andurit, mis võimaldavad määrata nurka ±30 kraadise täpsusega. Selle juhtimisega võtab staatori vooluvektor ainult kuus asendit elektriperioodi kohta, mille tulemuseks on väljundis pöördemomendi lainetus.

Rootori asukoha määramiseks on kaks võimalust:
• asendianduri järgi;
• anduriteta - nurga reaalajas arvutamise teel juhtimissüsteemi poolt olemasoleva teabe põhjal.

PMSM-i väljale orienteeritud juhtimine asendianduri abil

Nurgaanduritena kasutatakse järgmist tüüpi andureid:
• induktiivne: siinuskoosinus pöörlev trafo (SKVT), reduktosiin, induktosiin jne;
• optiline;
• magnetilised: magnetoresistiivsed andurid.

PMSM-i väljale orienteeritud juhtimine ilma kodeerijata

Seoses mikroprotsessorite kiire arenguga alates 1970. aastatest hakati harjadeta vahelduvvoolu juhtimiseks välja töötama sensorita vektormeetodeid. Esimesed andurita nurga tuvastamise meetodid põhinesid elektrimootori omadusel tekitada pöörlemise ajal tagasi EMF-i. Mootori tagumine EMF sisaldab teavet rootori asukoha kohta, seega arvutades statsionaarses koordinaatsüsteemis tagumise EMF-i väärtuse, saate arvutada rootori asukoha. Kuid kui rootor ei liigu, puudub tagumine EMF ja madalatel pööretel on tagumisel EMF-il väike amplituud, mida on raske mürast eristada, mistõttu see meetod ei sobi mootori rootori asukoha määramiseks madalad kiirused.

PSDM-i käivitamiseks on kaks levinumat võimalust:
• skalaarne vallandamine – käivitamine etteantud pinge versus sageduse karakteristikul. Kuid skalaarjuhtimine piirab oluliselt juhtimissüsteemi võimalusi ja elektriajami parameetreid tervikuna;
• - töötab ainult PMSM-iga, mille rootoril on väljendunud poolused.

Hetkel võimalik ainult mootorite puhul, mille rootor on selgelt väljendunud poolustega.