Kestomagneettisynkroniset generaattorit. Kestomagneettisynkroniset generaattorit Kestomagneettisynkroniset generaattorit

Toiminta-ala (teknologia), johon kuvattu keksintö kuuluu

Kehittämisen osaaminen, nimittäin tämä tekijän keksintö liittyy sähkötekniikan alaan, erityisesti kestomagneeteista virittyviin synkronisiin generaattoreihin, ja sitä voidaan käyttää autonomisissa sähkönlähteissä autoissa, veneissä sekä kuluttajien autonomiset teholähteet vaihtovirralla teollisuuden vakiotaajuudella ja lisätaajuudella ja autonomisissa voimalaitoksissa lähteenä hitsausvirta sähkökaarihitsaukseen kentällä.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Tunnettu synkroninen generaattori, jossa on viritys kestomagneeteista, joka sisältää tukilaakeroidun staattorin laakerikokoonpanon, johon on asennettu rengasmainen magneettipiiri, jossa on napaulokkeet kehää pitkin ja joka on varustettu sähkökäämillä, joihin on sijoitettu staattorin ankkurikäämi, ja asennettu myös tukiakselille pyörimismahdollisuudella mainituissa virityslaakereissa (katso esimerkiksi A. I. Voldek, "Electric machines", toim. Energiya, Leningradin haara, 1974, s. 794).

Tunnetun synkronisen generaattorin haittoja ovat merkittävä metallinkulutus ja suuret mitat johtuen merkittävästä metallinkulutuksesta ja massiivisen generaattorin mitoista. lieriömäinen roottori, joka on valmistettu kestoviritysmagneeteista kovista magneettiseoksista (kuten Alni, Alnico, Magnico jne.).

Tunnetaan myös kestomagneeteista viritettävä synkroninen generaattori, joka sisältää tukilaakeroidun staattorin laakerikokoonpanon, johon on asennettu rengasmainen magneettipiiri, jonka kehällä on napaulokkeet ja joka on varustettu sähkökäämeillä, joissa on staattorin ankkurikäämi. ne, jotka on asennettu pyörimiskyvyllä rengasmaisen staattorin magneettipiirin ympäri ja asennettu sisäsivuseinään rengasmaisella magneettisisäkkeellä, jossa on vuorottelevat kehän suunnassa magneettiset navat, jotka peittävät napojen ulkonemat mainitun rengasmaisen ankkurikäämin sähkökäämillä staattorin magneettipiiri (katso esimerkiksi RF-patentti nro 2141716, luokka N 02 K 21/12 hakemuksen nro 4831043/09, 3.2.1988 mukaisesti).

Tunnetun synkronisen generaattorin, jossa on viritys kestomagneeteista, haittana on kapeat toimintaparametrit, koska synkronisen generaattorin aktiivista tehoa ei ole mahdollista säätää, koska tämän synkronisen induktorigeneraattorin suunnittelussa ei ole mahdollisuutta muuttaa nopeasti kokonaissumman arvo magneettinen virtaus jotka on luotu määritellyn rengasmaisen magneettisisäkkeen erillisillä kestomagneeteilla.

Lähin analogi (prototyyppi) on synkroninen generaattori kestomagneettivirityksellä, joka sisältää tukilaakeroidun staattorin kantoyksikön, johon on asennettu rengasmainen magneettipiiri napojen ulkonemilla kehää pitkin, varustettuna niihin sijoitetuilla sähkökäämeillä monivaiheisella staattorilla. ankkurikäämi, asennettu tukiakselille ja mahdollisuus pyöriä mainituissa tukilaakereissa rengasmaisen staattorin magneettipiirin ympärillä, rengasmainen roottori rengasmaisella magneettisisäkkeellä, joka on asennettu sisäsivuseinään ja p-parien magneettiset navat vuorottelevat kehän suunnassa , joka peittää napaulokkeet mainitun rengasmaisen staattorin magneettipiirin ankkurikäämin sähkökäämillä (katso patentti RF nro 2069441, luokka N 02 K 21/22 hakemuksella nro 4894702/07, päivätty 01.06.1990).

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Tunnetun synkronisen generaattorin, jossa on viritys kestomagneeteista, haittana ovat myös kapeat toimintaparametrit, koska sekä synkronisen induktorigeneraattorin pätötehoa ei pystytä ohjaamaan että kykyä ohjata ulostulon AC-arvoa. jännite, mikä vaikeuttaa sen käyttämistä hitsausvirran lähteenä sähkökaarihitsauksessa (tunnetun synkronisen generaattorin suunnittelussa ei ole mahdollista muuttaa nopeasti yksittäisten kestomagneettien kokonaismagneettivuon arvoa, jotka muodostavat rengasmainen magneettinen sisäke keskenään).

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on laajentaa synkronisen generaattorin toimintaparametreja tarjoamalla mahdollisuus säädellä sekä sen pätötehoa että kykyä säätää vaihtojännitettä sekä tarjota mahdollisuus käyttää sitä hitsausvirtalähteenä, kun sähkökaarihitsauksen suorittaminen eri tiloissa.

Tämä tavoite saavutetaan sillä, että synkroninen generaattori kestomagneettivirityksellä, joka sisältää tukilaakeroidun staattorin laakeriyksikön, johon on asennettu rengasmainen magneettipiiri napaulokkeineen kehää pitkin ja joka on varustettu niihin sijoitetuilla sähkökäämeillä monivaiheisesti. staattorin ankkurikäämi, asennettu tukiakselille, jossa on mahdollisuus pyöriä mainituissa kannatinlaakereissa rengasmaisen staattorin magneettipiirin ympärillä rengasmainen roottori, jossa on rengasmainen magneettinen vuoraus, joka on asennettu sisäsivuseinään ja p-parien magneettiset navat vuorottelevat kehällä suunnassa, peittäen napaulokkeet mainitun rengasmaisen staattorin magneettipiirin ankkurikäämin sähkökäämeillä, siinä laakeriyksikössä staattori on tehty ryhmästä identtisiä moduuleja, joissa on ilmoitettu rengasmainen magneettipiiri ja rengasroottori, asennettuna yhteen tukiakseli, jossa on mahdollisuus kääntää niitä suhteessa toisiinsa tukiakselin kanssa koaksiaalisen akselin ympäri, ja Abzhenes on liitetty niihin kinemaattisesti niiden kulmakierron ohjauksella toisiinsa nähden, ja staattorin laakerikokoonpanon moduuleissa olevien ankkurikäämien samannimiset vaiheet on kytketty toisiinsa muodostaen staattorin ankkurikäämin yhteiset vaiheet.

Lisäero ehdotetussa synkronisessa generaattorissa, jossa on viritys kestomagneeteista, on se, että staattorin laakeriyksikön vierekkäisten moduulien rengasmaisten roottoreiden rengasmaisten magneettivuorausten samannimiset magneettinapat sijaitsevat yhdenmukaisesti toistensa kanssa samoissa radiaalisissa tasoissa. , ja staattorin laakeriyksikön yhdessä moduulissa olevan ankkurikäämin vaiheiden päät on kytketty staattorin laakerikokoonpanon toisen viereisen moduulin ankkurikäämin samannimisten vaiheiden alkuun, muodostaen yhteyden toisiinsa staattorin ankkurikäämin yhteiset vaiheet.

Lisäksi jokainen staattorin laakerikokoonpanon moduuli sisältää rengasmaisen holkin, jossa on ulompi työntölaippa ja kupin, jonka päässä on keskireikä, ja staattorin tukikokoonpanon kunkin moduulin rengasmainen roottori sisältää rengasmaisen vaipan. sisäisellä työntölaipalla, johon on asennettu vastaava rengasmainen magneettisisäke, jossa mainitut staattorin laakerikokoonpanomoduulien rengasmaiset holkit on liitetty sisäiseen sylinterimäiseen sivuseinämäänsä yhdellä mainituista tukilaakereista, joista muut on kytketty mainittujen vastaavien lasien päissä olevien keskireikien seinät, rengasroottorin rengasmaiset vaipat on liitetty jäykästi tukiakseliin kiinnityskokoonpanojen avulla ja rengasmainen magneettipiiri vastaavassa staattorin laakerikokoonpanon moduulissa on asennettuna määrättyyn rengasmaiseen holkkiin, kiinnitetty jäykästi ulommalla työntölaipallaan lasin lieriömäiseen sivuseinään ja muodostaa yhdessä lasin kanssa rengasmaisen ontelon, jossa laite sijaitsee vastaava rengasmainen magneettipiiri, jossa on vastaavan staattorin ankkurikäämin sähkökäämit. Lisäero ehdotetussa synkronisessa generaattorissa kestomagneeteista virityksellä on se, että jokainen rengasmaisen roottorin rengasmaisen vaipan tukiakseliin yhdistävistä kiinnityskokoonpanoista sisältää tukiakseliin kiinnitetyn navan, jossa on laippa, joka on jäykästi kiinnitetty sisäiseen työntölaippaan vastaavasta rengasmaisesta kuoresta.

Lisäero ehdotetussa synkronisessa generaattorissa kestomagneeteista viritteellä on se, että staattorin kannatinyksikön moduulien toistensa suhteen kulmakiertokäyttö on asennettu tukiyksikön avulla staattorin kantoyksikön moduuleille.

Lisäksi käyttö staattorin kantoyksikön moduulien kulman kääntämiseksi toistensa suhteen on valmistettu ruuvimekanismin muodossa, jossa on johtoruuvi ja mutteri, ja tukiyksikkö osien kulman vaihtamiseksi. staattorin kannatinyksikössä on tukikorvake, joka on kiinnitetty yhteen mainituista lasista, ja tukitanko toiseen lasiin, kun taas johtoruuvi on kääntyvästi yhdistetty toisesta päästään kaksiasteen saranalla akselin kanssa yhdensuuntaisen akselin avulla. mainitun tukiakselin akselilla, jossa määritetty tukitanko on tehty ympyrän kaarella sijaitsevalla ohjausuralla ja ruuvimekanismin mutteri on yhdistetty kääntyvästi toisesta päästään mainittuun silmukkaan, joka on tehty toisesta päästään varsi kulkee tukitangon ohjausraon läpi ja on varustettu lukituselementillä.

Keksinnön olemus on havainnollistettu piirroksilla.

kuvio 1 esittää yleiskuvan ehdotetusta synkronisesta generaattorista kestomagneeteilla viritettynä pitkittäisleikkauksena;

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Kuva 2 - Synkroninen generaattori kestomagneeteista viritettynä, tyyppi A;

Kuvassa 3 on kaavio synkronisen generaattorin magneettisesta herätepiiristä suoritusmuodossa, jossa staattorin ankkurikäämien kolmivaiheiset sähköpiirit ovat alkuasennossa (ilman samannimistä vastaavien vaiheiden kulmasiirtymää moduuleissa staattorin laakerikokoonpano) staattorin napaparien lukumäärälle p = 8;

Kuvassa 4 - sama, kun staattorin ankkurikäämien kolmivaiheisten sähköpiirien vaiheet on sijoitettu toisiinsa nähden kulma-asennossa kulmassa, joka on yhtä suuri kuin 360 / 2p astetta;

Kuva 5 esittää muunnelman virtapiiri synkronisen generaattorin staattorin ankkurikäämien kytkennät generaattorin vaiheiden tähtikytkennällä ja samannimiset vaiheet sarjakytkennällä niiden muodostamissa yhteisissä vaiheissa;

kuva 6 esittää toisen version synkronisen generaattorin staattorin ankkurikäämien kytkentöjen sähkökaaviosta generaattorin vaiheiden kolmiokytkennällä ja samojen vaiheiden sarjakytkennällä niiden muodostamissa yhteisissä vaiheissa;

kaavamaisesti vektorikaavio synkronisen generaattorin vaihejännitteiden suuruuden muutoksesta staattorin ankkurikäämien (vastaavasti staattorin laakeriyksikön moduulien) samannimisen vaiheiden kulmakierteellä vastaavalla tavalla kulma ja kun nämä vaiheet on kytketty "tähden" mukaisesti

Kuvassa 7 on kaavamainen vektorikaavio synkronisen generaattorin vaihejännitteiden suuruuden muutoksesta staattorin ankkurikäämien (vastaavasti staattorin laakeriyksikön moduulien) samannimisen vaiheiden kulmakierron aikana. vastaavalla kulmalla ja kun nämä vaiheet on kytketty "tähti"-kaavion mukaisesti;

sama, kun kytketään staattorin ankkurikäämien vaiheet "kolmion" mukaan

Kuvassa 8 - sama, kun kytketään staattorin ankkurikäämien vaiheet "kolmio"-kaavion mukaisesti;

kaavio, jossa on kaavio synkronisen generaattorin lähtölinjajännitteen riippuvuudesta staattorin ankkurikäämien samojen vaiheiden geometrisesta kiertokulmasta jännitevektorin vastaavan sähköisen kiertokulman kanssa vaiheiden yhdistämisen vaiheessa "tähti"-järjestelmään

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Kuvassa 9 on kaavio, jossa on kaavio synkronisen generaattorin lähtölinjan jännitteen riippuvuudesta staattorin ankkurikäämien samojen vaiheiden geometrisesta kiertokulmasta vastaavalla jännitevektorin sähköisellä kiertokulmalla. vaihe vaiheiden yhdistämiseksi "tähti"-järjestelmän mukaisesti;

kaavio, jossa on kaavio synkronisen generaattorin lähtölinjajännitteen riippuvuudesta staattorin ankkurikäämien samojen vaiheiden geometrisesta kiertokulmasta jännitevektorin vastaavan sähköisen kiertokulman kanssa vaiheiden yhdistämisen vaiheessa "kolmio"-kaavioon

Kuvassa 10 on kaavio, joka näyttää synkronisen generaattorin lähtölinjajännitteen riippuvuuden staattorin ankkurikäämien samojen vaiheiden geometrisesta kiertokulmasta jännitevektorin vastaavan sähköisen kiertokulman kanssa kytkettävässä vaiheessa vaiheet "kolmio"-kaavion mukaisesti.

Kestomagneeteista viritettävä synkroninen generaattori sisältää staattorin laakeriyksikön, jossa on tukilaakerit 1, 2, 3, 4, johon on asennettu ryhmä identtisiä rengasmaisia ​​magneettipiirejä 5 (esimerkiksi jauhekomposiitista valmistettujen monoliittisten kiekkojen muodossa pehmeää magneettista materiaalia), jonka kehällä on napaulkeumat, varustettu niihin sijoitetuilla sähkökäämeillä 6, joissa on monivaiheiset (esimerkiksi kolmivaiheiset ja yleensä m-vaiheiset) staattorin ankkurikäämit 7, 8, asennettu tukiakselille 9 jossa on mahdollisuus pyöriä mainituissa tukilaakereissa 1, 2, 3, 4 laakeriyksikön staattorin ympärillä, ryhmä identtisiä rengasmaisia ​​roottoreita 10, joissa on rengasmaiset magneettiset vuoraukset 11, jotka on asennettu sisäsivuseiniin (esim. monoliittiset magneettirenkaat, jotka on valmistettu jauhemagnetoanisotrooppisesta materiaalista), joiden p-parien magneettiset navat vuorottelevat kehän suunnassa (tässä generaattoriversiossa magneettinapojen p-parien lukumäärä on 8), peittävät navan staattorin mainittujen rengasmaisten magneettipiirien 5 ankkurikäämien 7, 8 sähkökäämillä varustettuja ulkonemia. Staattorin laakerikokoonpano on tehty ryhmästä identtisiä moduuleita, joista jokainen sisältää rengasmaisen holkin 12, jossa on ulompi työntölaippa 13, ja lasin 14, jonka päässä on keskellä oleva reikä "a" ja jossa on sivuttaissylinterimäinen seinä 16. Kukin rengasmainen roottori 10 sisältää rengasmaisen vaipan 17c sisäisen työntölaipan 18. Staattorin laakeriyksiköiden moduulien rengasholkit 12 on liitetty sisäsylinterimäiseen sivuseinämäänsä johonkin edellä mainituista tukilaakereista (tukilaakereilla 1, 3), joista toiset (2, 4) on yhdistetty mainittujen vastaavien lasien 14 päissä 15 olevien keskireikien "a" seiniin. Rengasmaisten roottoreiden 10 rengasmaiset vaipat 17 on liitetty jäykästi tukiakseliin 9 avulla. kiinnityskokoonpanoista, ja kukin staattorin laakeriyksikön vastaavan moduulin rengasmainen magneettipiireistä 5 on asennettu määrättyyn rengasholkkiin 12, joka on kiinnitetty jäykästi ulommalla työntölaipallaan 13 lasin 14 sivuttaisen sylinterimäisen seinämän 16 kanssa ja muodostaen yhdessä viimeinen yksi rengasmainen ontelo "b", jossa on määritetty vastaava rengasmainen magneettipiiri 5, jossa on staattorin vastaavan ankkurikäämin (ankkurikäämit 7, 8) sähkökäämit 6. Staattorin laakerikokoonpanon moduulit (rengasholkit 12 ja kupit 14 muodostavat nämä moduulit) on asennettu siten, että ne voivat pyöriä toistensa suhteen tukiakselin 9 kanssa koaksiaalisen akselin ympäri, ja ne on varustettu kinemaattisesti yhdistetyllä käyttölaitteella. niiden kulmakiertymistä toistensa suhteen, asennettu tukikokoonpanon avulla staattorikannattimen moduuleille. Jokainen kiinnityskokoonpano, joka yhdistää vastaavan rengasmaisen roottorin 10 rengasmaisen vaipan 17 tukiakseliin 9, sisältää navan 19, joka on asennettu tukiakselille 9, jossa on laippa 20, joka on kiinnitetty jäykästi vastaavan rengasmaisen vaipan 17 sisempään työntölaippaan 18. Staattorin laakeriyksikön moduulien kulmakääntökäyttö on erilainen kuin esitetyssä suoritusmuodossa ruuvimekanismina, jossa on johtoruuvi 21 ja mutteri 22 sekä käyttölaitteen tukiyksikkö. staattorin laakeriyksikön osien kulmakääntöä varten sisältää tukikorvan 23, joka on kiinnitetty yhteen mainituista lasista 14, ja tukitangon 24 toiseen lasiin 14. Ohjausruuvi 21 on kääntyvästi yhdistetty kaksiasteen saranalla ( sarana, jossa on kaksi vapausastetta) toisessa päässä "sisään" akselin 25 avulla, joka on yhdensuuntainen mainitun tukiakselin 9 akselin O-O1 kanssa, määritellyn tukitangon 24 kanssa, joka on tehty ohjausraolla "d", joka sijaitsee pitkin ympyrän kaari", ja ruuvimekanismin mutteri 22 on yhdistetty kääntyvästi yhdellä pää, jossa on mainittu tukikorvake 23, on tehty toisesta päästä varrella 26, joka on työnnetty tukitangon 24 ohjausraon "d" läpi, ja se on varustettu lukituselementillä 27 (lukkomutteri). Mutterin 22 päähän, joka on kääntyvästi yhdistetty tukikorvakkeeseen 23, on asennettu ylimääräinen lukituselementti 28 (lisälukkomutteri). Tukiakseli 9 on varustettu puhaltimilla 29 ja 30 staattorin ankkurikäämien 7, 8 jäähdyttämiseksi, joista toinen (29) sijaitsee tukiakselin 9 toisessa päässä ja toinen (30) on sijoitettu. staattorin laakeriyksikön osien väliin ja on asennettu tukiakselille 9. Rengasholkit Staattorin laakerikokoonpanon 12 osissa on tuuletusreiät "d" ulompiin painelaippoihin 13 ilmavirran johtamiseksi vastaavaan rengasmaiseen rengasholkkien 12 ja lasien 14 muodostamat ontelot "b" ja niiden jäähdyttämiseksi ankkurikäämit 7 ja 8, jotka sijaitsevat sähkökäämeissä 6 rengasmaisten magneettipiirien 5 napaulokkeissa. Tukiakselin 9 päässä johon puhallin 29 on sijoitettu, hihnapyörä 31 on asennettu V-hihnavaihteisto synkronisen generaattorin rengasroottorien 10 ajamiseksi pyörimään. Puhallin 29 on kiinnitetty suoraan kiilahihnavaihteiston hihnapyörään 31. Ruuvimekanismin johtoruuvin 21 toiseen päähän on asennettu kahva 32 käyttölaitteen ruuvimekanismin manuaalista ohjaamista varten staattorin kannatinyksikön moduulien kulmakiertymiseksi toisiinsa nähden. Pyöreiden magneettipiirien ankkurikäämien samannimiset vaiheet (A1, B1, C1 ja A2, B2, C2) staattorin laakerikokoonpanon 5 moduulissa on kytketty toisiinsa muodostaen generaattorin yhteiset vaiheet (vaiheiden kytkentä). sama nimi sisällä yleisnäkymä sekä sarja- että rinnakkain sekä yhdistelmä). Staattorin laakerikokoonpanon vierekkäisissä moduuleissa olevien rengasmaisten roottoreiden 10 magneettisten vuorausten 11 samannimiset magneettinapat ("pohjoinen" ja vastaavasti "etelä") sijaitsevat yhteneväisesti toistensa kanssa samoissa radiaalisissa tasoissa. . Esitetyssä suoritusmuodossa staattorin laakerikokoonpanon yhden moduulin pyöreän magneettipiirin 5 ankkurikäämin (käämi 7) vaiheiden (A1, B1, C1) päät on kytketty saman vaiheiden alkuun. viereisen toisen moduulin laakerin staattorikokoonpanon ankkurikäämin (käämitys 8) nimi (A2, B2, C2), muodostaen sarjassa keskenään staattorin ankkurikäämin yhteiset vaiheet.

Synkroninen generaattori kestomagneettivirityksellä toimii seuraavasti.

Käytöstä (esim. polttomoottorista, pääasiassa dieselmoottorista, ei näy piirustuksessa) kiilahihnapyörän 31 kautta pyörimisliike välittyy tukiakselille 9 rengasroottoreilla 10. Kun rengasroottorit 10 (rengaskuoret 17) rengasmaisilla magneettisilla vuorauksilla 11 pyörivät (esimerkiksi monoliittiset magneettirenkaat, jotka on valmistettu jauhemaisesta magnetoanisotrooppisesta materiaalista) muodostavat pyöriviä magneettivuuksia, jotka tunkeutuvat rengasmaisten magneettisten vuorausten 11 ja rengasmaisten magneettiytimien 5 väliseen ilmarakoon. esim. staattorin laakeriyksiköiden moduulien jauhekomposiitista magneettisesti pehmeästä materiaalista valmistetut monoliittiset levyt sekä tunkeutuvat rengasmaisten magneettipiirien 5 säteittäisten napojen ulkonemiin (jota ei tavanomaisesti näytetä piirustuksessa). rengasmaisten magneettisten vuorausten 11 "pohjoisen" ja "eteläisen" vuorottelevien magneettinapojen vuorotteleva kulku renkaan säteittäisten napojen ulkonemien yli magneettisydämet 5 staattorin laakerikokoonpanon moduulia aiheuttaen pyörivän magneettivuon pulsaatioita sekä suuruudeltaan että suunnassa mainittujen rengasmaisten magneettisydämien radiaalisissa napaprojektioissa 5. Tässä tapauksessa vaihtelevat sähkömotoriset voimat (EMF), joissa on keskinäinen vaihesiirto indusoituvat staattorin ankkurikäämeissä 7 ja 8 kummassakin m-vaiheen ankkurikäämissä 7 ja 8 kulmassa, joka on 360/m sähköastetta, ja esitetyille kolmivaiheisille ankkurikäämeille 7 ja 8 vaiheissaan (A1, B1, C1 ja A2, B2, C2) sinimuotoinen muuttuva sähkömotorinen voima (EMF), jonka vaihesiirtymä toistensa välillä on 120 asteen kulmassa ja jonka taajuus on yhtä suuri kuin parien lukumäärän (p) tulo. magneettiset navat rengasmaisessa magneettisisäkkeessä 11 rengasmaisten roottoreiden 10 pyörimisnopeudella (magneettinapaparien lukumäärälle p = 8, muuttuva EMF indusoituu pääasiassa suurennetulla taajuudella, esimerkiksi taajuudella 400 Hz). Vaihtovirta (esim. kolmivaiheinen tai yleisessä tapauksessa m-vaihe), joka kulkee yhteisen staattorin ankkurikäämin läpi, joka on muodostettu edellä mainitulla samojen vaiheiden (A1, B1, C1 ja A2, B2, C2) kytkennällä ) vierekkäisissä rengasmagneettipiireissä 5 olevista ankkurikäämeistä 7 ja 8, jotka syötetään ulostulon sähköliittimiin (ei näy kuvassa) vastaanottimien kytkemistä varten sähköenergiaa vaihtovirta (esimerkiksi sähkömoottoreiden, sähkötyökalujen, sähköpumppujen, lämmityslaitteet , sekä sähköhitsauslaitteiden liittämiseen jne.). Esitetyssä synkronisen generaattorin suoritusmuodossa yhteisen staattorin ankkurikäämin lähtövaihejännite (Uph) (muodostuu vastaavasta edellä mainitusta rengasmagneettipiireissä 5 olevien ankkurikäämien 7 ja 8 samojen vaiheiden kytkennästä) staattorin kannatinyksikön moduulien alkuperäinen alkuasento (ilman kulmasiirtymää toisiinsa) suhteessa näihin staattorin laakeriyksikön moduuleihin ja vastaavasti ilman kulmasiirtymää suhteessa toisiinsa rengasmaisista magneettipiireistä 5 napojen ulkonemat kehää pitkin) on yhtä suuri kuin yksittäisten vaihejännitteiden (Uph1 ja Uph2) summa modulo staattorin tukikokoonpanon moduulien rengasmaisten magneettipiirien ankkurikäämeissä 7 ja 8 (yleisessä tapauksessa kokonaissumma Generaattorin lähtövaihejännite Uf on sama kuin ankkurikäämien 7 ja 8 samannimisissä yksittäisissä vaiheissa A1, B1, C1 ja A2, B2, C2 olevien jännitevektorien geometrinen summa, katso kuvat 7 ja 8 jännitekaavioiden kanssa). Jos on tarpeen muuttaa (vähentää) esitetyn synkronisen generaattorin lähtövaihejännitteen Uph (ja vastaavasti lähtölinjan jännitteen U l) arvoa tiettyjen sähkön vastaanottimien syöttämiseksi alennetulla jännitteellä (esim. hitsaus vaihtovirralla tietyissä tiloissa), kantoyksikön yksittäisten moduulien kulmanvaihto suoritetaan staattorin suhteen suhteessa toisiinsa tietyssä kulmassa (asetettu tai kalibroitu). Tällöin staattorikannattimen moduulien kulmakiertokäytön ruuvimekanismin mutterin 22 lukituselementti 27 avataan ja kahvan 32 avulla ruuvimekanismin johtoruuvi 21 ajetaan pyörimään, jonka seurauksena mutterin 22 kulmaliike ympyrän kaaria pitkin tukitangon 24 urassa "g" ja staattorin laakeriyksikön toisen moduulin kierto tietyssä kulmassa toiseen nähden tämän staattorin laakeriyksikön moduuli tukiakselin 9 akselin O-O1 ympäri (esitellyssä synkronisen induktorigeneraattorin suoritusmuodossa pyöritetään staattorin laakeriyksikön moduulia, johon on asennettu kannatinkorvake 23, kun taas toinen moduuli staattorin laakeriyksikön tukitanko 24, jossa on rako "g", on paikallaan, eli kiinnitetty johonkin alustaan, jota ei tavanomaisesti esitetä esitetyssä piirustuksessa). Staattorin laakeriyksikön moduulien (rengasholkit 12 lasilla 14) kulmakiertymisellä toisiinsa nähden tukiakselin 9 akselin O-O1 ympärillä pyörivät ympyrämäiset magneettipiirit 5 napaulokkeineen kehää pitkin toistensa suhteen suoritetaan myös tietyssä kulmassa, minkä seurauksena kierto tapahtuu myös tietyssä kulmassa toisiinsa nähden itse napaulokkeiden tukiakselin 9 akselin O-O1 ympäri (ei piirustuksessa) monivaiheisten (tässä tapauksessa kolmivaiheisten) staattorin ankkurikäämien 7 ja 8 sähkökäämeillä 6 pyöreissä magneettipiireissä. Kun ympyrämäisten magneettipiirien 5 napaulokkeita kierretään suhteessa toisiinsa tietyssä kulmassa 360/2p asteen sisällä, tapahtuu vaihejännitevektorien verrannollinen kierto staattorin laakeriyksikön liikkuvan moduulin ankkurikäämissä (in tässä tapauksessa tapahtuu laakeriyksikön moduulin ankkurikäämin 7 vaihejännitevektorien Uph2 pyöriminen.. staattori, jolla on kulmakiertymismahdollisuus) tarkasti määritellyssä kulmassa 0-180 sähköasteen sisällä (ks. kuvat 7 ja 8), mikä johtaa synkronisen generaattorin tuloksena olevan lähtövaihejännitteen Uph muutokseen yhden staattorin ankkurikäämin 7 vaiheissa A2, B2, C2 vaihejännitevektorien Uph2 sähköisestä kiertokulmasta riippuen suhteessa vaihejännitteeseen. vektorit Uf1 toisen staattorin ankkurikäämin 8 vaiheissa A1, B1, C1 (tällä riippuvuudella on laskettu luonne, joka lasketaan vinojen kolmioiden ratkaisulla ja määritetään seuraavalla lausekkeella:

Esitetyn synkronisen generaattorin ulostulon tuloksena olevan vaihejännitteen Uph säätöalue tapaukselle, jossa Uph1 = Uph2 vaihtelee välillä 2Uph1 - 0, ja tapaukselle, jossa Uph2

Staattorin kannatinyksikön toteutus ryhmästä identtisiä moduuleita, joissa on ilmoitettu rengasmainen magneettipiiri 5 ja rengasmainen roottori 10, jotka on asennettu yhdelle tukiakselille 9, sekä staattorin kannatinyksikön moduulien asennus, jossa on mahdollisuus kääntää niitä suhteessa toistensa ympäri tukiakselin 9 kanssa koaksiaalisen akselin ympäri, staattorin laakeriyksikön moduulien syöttö kinemaattisesti yhdistetyllä kulmakiertymisellä toisiinsa nähden sekä ankkurikäämien 7 ja 8 samojen vaiheiden kytkeminen moduuleissa staattorin laakeriyksikön muodostamalla staattorin aktiivisten tehojen yhteiset vaiheet, sekä varmistamalla mahdollisuuden säädellä vaihtovirran lähtöjännitettä sekä varmistamalla mahdollisuuden käyttää sitä hitsausvirran lähteenä sähköä johdettaessa kaarihitsaus eri tiloissa (tarjoamalla mahdollisuus säätää arvoa vaihesiirtojännite samoissa vaiheissa A1, B1, C1 ja A2, B2, C2 ja yleisessä tapauksessa ehdotetun synkronisen generaattorin staattorin ankkurikäämien vaiheissa Ai, Bi, Ci). Ehdotettua synkronista generaattoria, jossa on viritys kestomagneeteista, voidaan käyttää staattorin ankkurikäämien asianmukaisella kytkennällä sähkön syöttämiseen monenlaisiin vaihto-monivaihesähkövirran vastaanottimiin, joilla on erilaiset syöttöjännitteen parametrit. Lisäksi vierekkäisissä rengasmaisissa roottoreissa 10 olevien rengasmaisten magneettisten vuorausten 11 samannimisten magneettinapojen lisäjärjestely ("pohjoinen" ja vastaavasti "etelä") ovat myös yhteneväisiä keskenään samoissa radiaalisissa tasoissa. ankkurikäämin 7 vaiheiden A1, B1, C1 päiden kytkentänä staattorin laakeriyksikön yhden moduulin rengasmaisessa magneettipiirissä 5 ankkurikäämin 8 samojen vaiheiden A2, B2, C2 alkuun. staattorin laakeriyksikön viereisessä moduulissa (staattorin ankkurikäämin samojen vaiheiden sarjakytkentä keskenään) mahdollistaa synkronisen generaattorin lähtöjännitteen tasaisen ja tehokkaan säädön maksimiarvosta (2U f1) , ja yleisessä tapauksessa staattorin laakeriyksikön osien lukumäärälle n nU f1) 0:ksi, jota voidaan käyttää myös sähkön syöttämiseen erikoissähkökoneisiin ja -laitteistoihin.

Väite

1. Kestomagneeteista viritetty synkroninen generaattori, joka sisältää tukilaakereilla varustetun staattorin laakeriyksikön, johon on asennettu rengasmainen magneettipiiri, jossa on napaulokkeet kehää pitkin ja joka on varustettu niihin sijoitetuilla sähkökäämeillä staattorin monivaiheisella ankkurikäämityksellä , asennettu tukiakselille pyörimismahdollisuudella mainituissa kannatinlaakereissa rengasmaisen staattorin magneettipiirin ympärillä rengasmainen roottori rengasmaisella magneettivuorauksella, joka on asennettu sisäsivuseinään, jossa p-parien magneettiset navat vuorottelevat kehän suunnassa, peittäen mainitun rengasmaisen staattorin magneettipiirin ankkurikäämin sähkökäämillä varustetut napaulokkeet, tunnettu siitä, että staattorin laakerikokoonpano on tehty ryhmästä identtisiä moduuleja, joissa on ilmoitettu rengasmainen magneettipiiri ja rengasmainen roottori, jotka on asennettu yhdelle tukiakselille, kun taas staattorin laakerikokoonpanon moduulit on asennettu siten, että niitä voidaan kiertää suhteessa toisiinsa akselin ympäri ja koaksiaalisesti tukiakselin kanssa ja varustettu kinemaattisesti yhdistetyllä käyttölaitteella niiden kulmakiertoa varten toisiinsa nähden, ja staattorin laakerikokoonpanon moduuleissa olevien ankkurikäämien vastaavat vaiheet on kytketty toisiinsa muodostaen staattorin ankkurin yhteisiä vaiheita. käämitys.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kestomagneeteista viritetty synkroninen generaattori, tunnettu siitä, että staattorin laakerikokoonpanon vierekkäisissä moduuleissa olevien rengasmaisten roottoreiden rengasmaisten magneettivuorien samannimiset magneettinapat sijaitsevat yhteneväisesti toistensa kanssa. samat säteittäiset tasot, ja laakerin staattoriyksiköiden yhdessä moduulissa olevan ankkurikäämin vaiheiden päät on kytketty toisen, viereisen staattorin laakeriyksikön moduulin ankkurikäämin samojen vaiheiden alkuun, muodostaen staattorin ankkurikäämin yhteiset vaiheet.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kestomagneeteista viritetty synkroninen generaattori, tunnettu siitä, että jokainen staattorin kannatinyksikön moduuli sisältää rengasholkin, jossa on ulkoinen työntölaippa ja lasi, jonka päässä on keskireikä, ja rengasmainen. kussakin staattorin kannatinyksikön moduulissa oleva roottori sisältää rengasmaisen vaipan, jossa on sisäinen työntölaippa, johon on asennettu vastaava rengasmainen magneettisisäke, kun taas staattorin kannatinyksikön moduulien mainitut rengasholkit on liitetty sisäisiinsä sylinterimäinen sivuseinä, jossa on yksi mainituista tukilaakereista, joista muut on konjugoitu määrättyjen vastaavien lasien päissä olevien keskireikien seinämiin, rengasroottorin rengasmaiset vaipat on liitetty jäykästi tukiakseliin kiinnityksen avulla kokoonpanot, ja staattorin laakeriyksikön vastaavan moduulin rengasmainen magneettipiiri on asennettu määrättyyn rengasholkkiin, joka on kiinnitetty jäykästi sen ulommalla työntölaipallaan pinon sivusylinterimäiseen seinämään. ana ja muodostaen yhdessä jälkimmäisen kanssa rengasmaisen ontelon, jossa on määritetty vastaava rengasmainen magneettipiiri, jossa on vastaavan staattorin ankkurikäämin sähkökäämit.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen synkroninen generaattori kestomagneettivirityksellä, tunnettu siitä, että jokainen rengasroottorin rengasvaipan tukiakseliin yhdistävistä kiinnityskokoonpanoista sisältää tukiakselille laipallisen navan. kiinnitetty jäykästi vastaavan rengaskuoren sisäiseen työntölaippaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kestomagneettivirityksellä varustettu synkroninen generaattori, tunnettu siitä, että käyttö staattorin kannatinyksikön moduulien kulmakiertymiseksi toisiinsa nähden on asennettu tukiyksikön avulla staattorin kannatinyksikön moduuleille. .

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kestomagneeteista viritetty synkroninen generaattori, tunnettu siitä, että käyttö staattorin kannatinyksikön moduulien toistensa suhteen kulmakiertoon on tehty ruuvimekanismin muodossa, jossa on johtoruuvi ja mutteri, ja tukiyksikkö staattorin kannatinyksikön moduulien kulmapyörän ohjaamiseksi sisältää yhteen mainituista lasista kiinnitetyn tukikorvan ja toiseen lasiin tukitangon, kun taas johtoruuvi on kääntyvästi yhdistetty kahden asteen sarana toisessa päässä mainitun tukiakselin akselin kanssa yhdensuuntaisen akselin avulla, jossa määritetty tukitanko on tehty ympyrän kaarella sijaitsevalla ohjausuralla ja ruuvimekanismin mutteri on kääntyvästi kytketty toisessa päässä mainitulla korvakkeella, on tehty toisesta päästä kannatintangon ohjausraon läpi menevä varsi, ja se on varustettu lukituselementillä.

Lämmin kiitos panoksestasi kotimaisen tieteen ja teknologian kehittämiseen!

Kestomagneeteilla (magnetosähköisillä) varustetuissa synkronisissa koneissa ei ole virityskäämiä roottorissa, ja niiden jännittävä magneettivuo saadaan aikaan roottoriin sijoitetuilla kestomagneeteilla. Näiden koneiden staattori on rakenteeltaan perinteinen kaksi- tai kolmivaihekäämityksellä.

Näitä koneita käytetään useimmiten pienitehoisina moottoreina. Kestomagneeteilla varustettuja synkronisia generaattoreita käytetään harvemmin, pääasiassa itsenäisinä generaattoreina, joilla on korotettu taajuus, pieni ja keskiteho.

Synkroniset magnetosähkömoottorit. Näitä moottoreita käytetään laajalti kahdessa mallissa: kestomagneettien säteittäisellä ja aksiaalisella järjestelyllä.

klo säteittäinen järjestely kestomagneeteista roottoripaketti käynnistyshäkillä, joka on tehty onton sylinterin muodossa, on kiinnitetty kestomagneetin korostettujen napojen ulkopintaan 3. Sylinteriin on tehty napojen väliset raot estämään kestomagneetin virtauksen sulkeutuminen tässä sylinterissä (kuva 23.1,).

klo aksiaalinen järjestely magneetteja, roottorin rakenne on samanlainen kuin asynkronisen oravahäkkimoottorin roottorin. Rengaskestomagneetit puristetaan tämän roottorin päihin (kuva 23.1, ).

Aksiaalisella magneettijärjestelyllä varustettuja malleja käytetään pienikokoisissa moottoreissa, joiden teho on enintään 100 W; magneettien säteittäisellä järjestelyllä varustettuja malleja käytetään halkaisijaltaan suuremmissa moottoreissa, joiden teho on jopa 500 W tai enemmän.

Näiden moottoreiden asynkronisen käynnistyksen aikana tapahtuvilla fysikaalisilla prosesseilla on tietty erityispiirre, joka johtuu siitä, että magnetosähköiset moottorit käynnistetään viritetyssä tilassa. Kestomagneetin kenttä roottoria kiihdyttäessään indusoi EMF:n staattorin käämiin
, jonka taajuus kasvaa suhteessa roottorin nopeuteen. Tämä EMF indusoi staattorin käämiin virran, joka on vuorovaikutuksessa kestomagneettikentän kanssa ja luo jarru hetki
, suunnattu roottorin pyörimistä vastaan.

Riisi. 23.1. Magnetosähköiset synkroniset moottorit, joissa radiaali (a) ja

aksiaalinen (b) kestomagneettien järjestely:

1 - staattori, 2 - oravahäkkiroottori, 3 - kestomagneetti

Siten kiihdytettäessä moottoria kestomagneeteilla sen roottoriin vaikuttaa kaksi asynkronista momenttia (kuva 23.2): pyörivä
(nykyisestä , staattorikäämitykseen verkosta) ja jarru
(nykyisestä kestomagneettikentän indusoima staattorin käämitykseen).

Näiden momenttien riippuvuus roottorin nopeudesta (luistosta) on kuitenkin erilainen: suurin vääntömomentti
vastaa korkeaa taajuutta (matala luisto) ja suurinta jarrutusmomenttia M T - alhainen nopeus (suuri luisto). Roottori kiihtyy syntyvän vääntömomentin vaikutuksesta
, jolla on merkittävä "dip" alhaisten nopeuksien alueella. Kuvassa esitetyt käyrät osoittavat, että vääntömomentin vaikutus
moottorin käynnistysominaisuuksista, erityisesti synkronointihetkellä M sisään, paljon.

Moottorin luotettavan käynnistyksen varmistamiseksi on välttämätöntä, että saavutettava pienin vääntömomentti asynkronisessa tilassa
ja synkronisuuteen siirtymisen hetki M sisään , olivat suurempia kuin kuormitusmomentti. Magnetoelektrisen asynkronisen momentin käyrän muoto

Kuva 23.2. Asynkroniset hetkekaaviot

magnetosähköinen synkroninen moottori

moottori riippuu suurelta osin käynnistyskennon aktiivisesta resistanssista ja moottorin viritysasteesta, jolle on tunnusomaista arvo
, missä E 0 - Staattorin vaiheen EMF indusoituu lepotilassa, kun roottori pyörii synkronisella taajuudella. Suurennuksella "Dip" vääntömomenttikäyrään
lisääntyy.

Sähkömagneettiset prosessit magnetosähköisissä synkronimoottoreissa ovat periaatteessa samanlaisia ​​kuin prosessit synkronisissa moottoreissa, joissa on sähkömagneettinen viritys. On kuitenkin pidettävä mielessä, että magnetosähköisten koneiden kestomagneetit demagnetoituvat ankkurireaktion magneettivuon vaikutuksesta. Käynnistyskäämi heikentää jonkin verran tätä demagnetointia, koska sillä on kestomagneetteja suojaava vaikutus.

Magnetosähköisten synkronimoottoreiden positiivisia ominaisuuksia ovat lisääntynyt toiminnan vakaus synkronisessa tilassa ja pyörimistaajuuden tasaisuus sekä useiden yhteen verkkoon kytkettyjen moottoreiden samanvaiheisen pyörimisen kyky. Näillä moottoreilla on suhteellisen korkea energiatehokkuus (tehokkuus ja
,).

Magnetosähköisten synkronimoottoreiden haitat ovat korkeammat kustannukset verrattuna muuntyyppisiin synkronimoottoreihin, jotka johtuvat korkean pakottavan voiman omaavista metalliseoksista (alni, alnico, magnico jne.) valmistettujen kestomagneettien käsittelyn korkeista kustannuksista ja monimutkaisuudesta. Nämä moottorit valmistetaan yleensä pienellä teholla, ja niitä käytetään instrumenteissa ja automaatiolaitteissa ohjaamaan mekanismeja, jotka vaativat tasaisen pyörimisnopeuden.

Synkroninen magnetoelektrtric generaattorit... Tällaisen generaattorin roottori suoritetaan pienellä teholla "tähden" muodossa (kuva 23.3, a), keskiteholla - kynsimaisilla napoilla ja sylinterimäisellä kestomagneetilla (kuva 23.3, b). Kynsinaparoottori mahdollistaa napadispersion omaavan generaattorin, joka rajoittaa aaltovirtaa generaattorin äkillisen oikosulun sattuessa. Tämä virta aiheuttaa suuren vaaran kestomagneetille sen voimakkaan demagnetoivan vaikutuksensa vuoksi.

Magnetosähköisiä synkronimoottoreita harkittaessa havaittujen haittojen lisäksi kestomagneeteilla varustetuilla generaattoreilla on toinen haitta, joka johtuu virityskäämin puuttumisesta, ja siksi jännitteen säätö magnetosähköisissä generaattoreissa on käytännössä mahdotonta. Tämä vaikeuttaa generaattorin jännitteen vakauttamista kuormituksen muuttuessa.

Kuva 23.3. Magnetosähköisten synkronisten generaattoreiden roottorit:

1 - akseli; 2 - kestomagneetti; 3 - napa; 4 - ei-magneettinen holkki

Generaattori- laite, joka muuntaa yhden tyyppisen energian toiseksi.
Tässä tapauksessa tarkastellaan mekaanisen pyörimisenergian muuntamista sähköenergiaksi.

Tällaisia ​​generaattoreita on kahdenlaisia. Synkroninen ja asynkroninen.

Synkroninen generaattori. Toimintaperiaate

Synkronisen generaattorin erottuva piirre on taajuuksien välinen tiukka kytkentä f staattorikäämityksessä ja roottorin nopeudessa indusoituva muuttuva EMF n, jota kutsutaan synkroniseksi nopeudeksi:

n = f/ s

missä p- staattorin ja roottorin käämien napaparien lukumäärä.
Tyypillisesti pyörimisnopeus ilmaistaan ​​kierroksina minuutissa ja EMF-taajuus hertseinä (1 / s), jolloin kierrosten määrälle minuutissa kaava on muotoa:

n = 60f/ s

Kuvassa 1.1 on synkronisen generaattorin toimintakaavio. Staattorissa 1 on kolmivaiheinen käämi, joka ei pohjimmiltaan eroa induktiokoneen vastaavasta käämityksestä. Roottorissa on virityskäämillä 2 varustettu sähkömagneetti, joka saa tasavirtatehoa pääsääntöisesti liukukoskettimien kautta, jotka suoritetaan kahden roottorissa olevan liukurenkaan ja kahden kiinteän harjan avulla.
Joissakin tapauksissa synkronisen generaattorin roottorin suunnittelussa voidaan käyttää kestomagneetteja sähkömagneettien sijaan, jolloin akselin koskettimien tarve katoaa, mutta lähtöjännitteiden stabilointimahdollisuudet ovat merkittävästi rajalliset.

Käyttömoottori (PD), jota käytetään turbiinina, polttomoottorina tai muuna mekaanisen energian lähteenä, generaattorin roottori asetetaan pyörimään synkronisella nopeudella. Tässä tapauksessa myös roottorin sähkömagneetin magneettikenttä pyörii synkronisella nopeudella ja indusoi muuttuvan EMF:n kolmivaiheiseen staattorikäämiin E A, E B ja E C, jotka, koska ne ovat saman arvoisia ja vaihesiirtoja suhteessa toisiinsa 1/3 jaksosta (120 °), muodostavat symmetrisen kolmivaiheisen EMF-järjestelmän.

Kun kuorma kytketään staattorikäämin C1, C2 ja C3 napoihin, virrat näkyvät staattorikäämin vaiheissa minä A, minä B, minä C, jotka luovat pyörivän magneettikentän. Tämän kentän pyörimistaajuus on yhtä suuri kuin generaattorin roottorin pyörimistaajuus. Näin ollen synkronisessa generaattorissa staattorin magneettikenttä ja roottori pyörivät synkronisesti. Staattorikäämin EMF:n hetkellinen arvo tarkasteltavassa synkronisessa generaattorissa

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Tässä: B- magneettinen induktio staattorin sydämen ja roottorin napojen välisessä ilmavälissä, T;
l Onko staattorikäämin yhden urasivun aktiivinen pituus, ts. staattorin sydämen pituus, m;
w- kierrosten määrä;
v = πDn- roottorin napojen lineaarinen nopeus suhteessa staattoriin, m / s;
D- staattorin sydämen sisähalkaisija, m

EMF-kaava osoittaa, että roottorin vakionopeudella n ankkurin (staattorin) käämin muuttuvan EMF:n käyrän muodon määrää yksinomaan magneettisen induktion jakautumislaki B staattorin ja roottorin napojen välisessä raossa. Jos magneettivuon tiheyden kuvaaja aukossa on sinimuotoinen B = B max sinα, silloin generaattorin EMF on myös sinimuotoinen. Synkroniset koneet pyrkivät aina saamaan induktion jakautumisen raossa mahdollisimman lähelle sinimuotoista.

Jos siis ilmarako δ vakio (kuva 1.2), sitten magneettinen induktio B ilmaraossa jakautuu puolisuunnikkaan lain mukaan (kuvaaja 1). Jos roottorin napojen reunat on "viistottu" siten, että napakappaleiden reunojen rako on yhtä suuri kuin δ max (kuten kuvassa 1.2), silloin magneettisen induktion jakauman käyrä raossa lähestyy sinimuotoa (kuvaaja 2), ja siksi generaattorin käämiin indusoidun EMF:n käyrä lähestyy siniaaltoa. Synkronisen generaattorin EMF-taajuus f(Hz) verrannollinen synkronisen roottorin nopeuteen n(kierros/s)

missä p Onko napaparien lukumäärä.
Tarkasteltavana olevassa generaattorissa (ks. kuva 1.1) on kaksi napaa, ts. p = 1.
Teollisen taajuuden (50 Hz) EMF:n saamiseksi tällaisessa generaattorissa roottoria on pyöritettävä taajuudella n= 50 r/s ( n= 3000 rpm).

Synkronisten generaattoreiden herätemenetelmät

Yleisin tapa synkronisten generaattoreiden päämagneettivuon luomiseksi on sähkömagneettinen heräte, joka koostuu siitä, että herätekäämi sijoitetaan roottorin napoihin, kun tasavirta kulkee sen läpi, syntyy MDS, joka luo magneettikentän. generaattorissa. Viime aikoihin asti erityisiä itsenäisiä viritystasavirtageneraattoreita, joita kutsutaan virittimiksi, käytettiin pääasiassa virityskäämin tehostamiseen. V(Kuva 1.3, a). Herätyskäämi ( OV) saa tehoa toiselta generaattorilta (rinnakkaisheräte), jota kutsutaan virittimeksi ( PV). Synkronisen generaattorin roottori, heräte ja heräte sijaitsevat yhteisellä akselilla ja pyörivät samanaikaisesti. Tässä tapauksessa virta tulee synkronisen generaattorin virityskäämiin liukurenkaiden ja harjojen kautta. Herätysvirran säätämiseen käytetään säätöreostaatteja, jotka sisältyvät virittimen virityspiiriin r 1 ja viritin r 2. Keski- ja suuritehoisissa synkronisissa generaattoreissa viritysvirran ohjausprosessi on automatisoitu.

Synkronisissa generaattoreissa on käytetty myös kosketuksetonta sähkömagneettista herätejärjestelmää, jossa synkronisen generaattorin roottorissa ei ole liukurenkaita. Tässä tapauksessa käänteistä synkronista laturia käytetään virittimenä. V(Kuva 1.3, b). Kolmivaiheinen käämitys 2 heräte, jossa muuttuva EMF indusoituu, sijaitsee roottorilla ja pyörii yhdessä synkronisen generaattorin virityskäämin kanssa ja niiden sähköliitäntä tapahtuu pyörivän tasasuuntaajan kautta. 3 suoraan, ilman liukurenkaita ja harjoja. DC-virtalähde kenttäkäämiin 1 patogeeni B suoritetaan taudinaiheuttajasta PV- DC generaattori. Liukukoskettimien puuttuminen synkronisen generaattorin herätepiirissä mahdollistaa sen toimintavarmuuden lisäämisen ja tehokkuuden lisäämisen.

Synkronisissa generaattoreissa, myös hydrogeneraattoreissa, on yleistynyt itseherätyksen periaate (kuva 1.4, a), kun herättämiseen tarvittava vaihtovirtaenergia otetaan synkronisen generaattorin staattorikäämistä ja alas-muuntajan kautta. tasasuuntaajan puolijohdemuunnin PP muunnetaan tasavirtaenergiaksi. Itseherätyksen periaate perustuu siihen, että generaattorin alkuherätys tapahtuu koneen jäännösmagnetismin vuoksi.

Kuvassa 1.4, b esittää lohkokaavion synkronisen generaattorin automaattisesta itseherätysjärjestelmästä ( SG) tasasuuntaajan muuntajalla ( VT) ja tyristorimuunnin ( TP), jonka kautta staattorin piiristä tuleva vaihtovirta SG tasavirraksi muuntamisen jälkeen se syötetään kenttäkäämiin. Tyristorimuuntajaa ohjataan automaattisella virityssäätimellä ARV, jonka tulo vastaanottaa jännitesignaaleja sisääntulossa SG(jännitemuuntajan kautta TN) ja kuormitusvirta SG(virtamuuntajasta TT). Piiri sisältää suojalohkon ( BZ), joka suojaa virityskäämiä ( OV) ylijännitettä ja ylivirtaa vastaan.

Herätysteho on yleensä 0,2-5 % nettotehosta (pienempi arvo koskee suuritehoisia generaattoreita).
Pienitehoisissa generaattoreissa koneen roottorilla sijaitsevien kestomagneettien herättämisen periaatetta voidaan soveltaa. Tämä herätemenetelmä mahdollistaa generaattorin vapauttamisen virityskäämityksestä. Tämän seurauksena generaattorin suunnittelu yksinkertaistuu huomattavasti, siitä tulee taloudellisempi ja luotettavampi. Kuitenkin, koska kestomagneettien valmistukseen tarvittavat materiaalit ovat suuria magneettista energiaa ja niiden käsittely on monimutkainen, kestomagneettivirityksen käyttö on rajoitettu koneisiin, joiden kapasiteetti on enintään muutama kilowatti.

Synkroniset generaattorit muodostavat sähkövoimateollisuuden selkärangan, sillä lähes kaikki sähkö maailmassa tuotetaan synkronisilla turbo- tai vesigeneraattoreilla.
Synkronisia generaattoreita käytetään myös laajasti osana kiinteitä ja liikkuvia sähköasennuksia tai asemia, joissa on diesel- ja bensiinimoottorit.

Asynkroninen generaattori. Erot synkronisesta

Asynkroniset generaattorit eroavat perustavanlaatuisesti synkronisista generaattoreista, koska roottorin nopeuden ja generoidun EMF:n välillä ei ole jäykkää suhdetta. Näiden taajuuksien eroa kuvaa kerroin s- liukuva.

s = (n - n r) / n

tässä:
n- magneettikentän pyörimistaajuus (EMF-taajuus).
n r- roottorin nopeus.

Lisätietoja luiston ja taajuuden laskemisesta on artikkelissa: asynkroniset generaattorit. Taajuus.

Normaalitilassa kuormitetun induktiogeneraattorin sähkömagneettinen kenttä kohdistaa jarrutusmomentin roottorin pyörimiseen, joten magneettikentän muutoksen taajuus on pienempi, joten luisto on negatiivinen. Positiivisen luiston alalla toimivia generaattoreita ovat asynkroniset takogeneraattorit ja taajuusmuuttajat.

Asynkroniset generaattorit valmistetaan käyttöolosuhteista riippuen oravahäkki-, vaihe- tai onttoroottorilla. Roottorin tarvittavan viritysenergian muodostuksen lähteinä voivat olla staattiset kondensaattorit tai venttiilimuuntimet, joissa on keinotekoinen venttiilien kytkentä.

Asynkroniset generaattorit voidaan luokitella herätemenetelmän, lähtötaajuuden luonteen (muuttuva, vakio), jännitteen stabilointimenetelmän, käyttöjämäysalueiden, suunnittelun ja vaiheiden lukumäärän mukaan.
Kaksi viimeistä ominaisuutta luonnehtivat generaattoreiden suunnitteluominaisuuksia.
Lähtötaajuuden ja jännitteen stabilointimenetelmien luonne määräytyy suurelta osin sen mukaan, miten magneettivuo syntyy.
Luokittelu herätemenetelmän mukaan on tärkein.

Voit harkita generaattoreita, joissa on itseherätys ja riippumaton heräte.

Itseherätys asynkronisissa generaattoreissa voidaan järjestää:
a) staattori- tai roottoripiiriin tai samanaikaisesti ensiö- ja toisiopiireihin sisältyvien kondensaattoreiden avulla;
b) venttiilimuuntimien avulla, joissa on luonnollinen ja keinotekoinen venttiilien kommutointi.

Itsenäinen heräte voidaan suorittaa ulkoisesta vaihtojännitelähteestä.

Taajuuden luonteen mukaan itseherättyvät generaattorit on jaettu kahteen ryhmään. Ensimmäinen niistä sisältää käytännöllisesti katsoen vakiotaajuuden (tai vakiotaajuuden) lähteet, toiseen muuttuvaan (säädettävään) taajuuteen asti. Jälkimmäisiä käytetään asynkronisten moottoreiden tehostamiseen tasaisella nopeuden muutoksella.

Asynkronisten generaattoreiden toimintaperiaatetta ja suunnitteluominaisuuksia on tarkoitus tarkastella tarkemmin erillisissä julkaisuissa.

Asynkroniset generaattorit eivät vaadi monimutkaisia ​​yksiköitä suunnittelussa DC-virityksen järjestämiseen tai kalliiden materiaalien käyttämiseen suurella magneettienergialla, joten liikkuvien sähköasennusten käyttäjät käyttävät niitä laajalti niiden yksinkertaisuuden ja huollon helppouden vuoksi. Niitä käytetään laitteisiin, jotka eivät vaadi tiukkaa viittausta nykyiseen taajuuteen.
Asynkronisten generaattoreiden tekninen etu on niiden kestävyys ylikuormituksia ja oikosulkuja vastaan.
Joitakin tietoja mobiiligeneraattorisarjoista löytyy sivulta:
Diesel generaattorit.
Asynkroninen generaattori. Tekniset tiedot .
Asynkroninen generaattori. Vakautus.

Kommentit ja ehdotukset ovat tervetulleita ja tervetulleita!

Synkroniset generaattorit

kestomagneettivirityksellä

(kehitetty 2012)

Ehdotettu generaattori on toimintaperiaatteen mukaan synkroninen generaattori, jossa on viritys kestomagneeteista. Magneetit, joiden koostumus on NeFeB, luovat magneettikentän, jonka induktio on 1,35 T, joka sijaitsee roottorin kehän ympärillä vuorottelevilla navoilla.

Generaattorin käämeissä e on viritetty. d.s., jonka amplitudi ja taajuus määräytyvät generaattorin roottorin pyörimisnopeuden mukaan.

Generaattorin suunnittelussa ei ole avoimilla koskettimilla varustettua keräilijää. Generaattorissa ei myöskään ole kenttäkäämityksiä, jotka kuluttavat lisävirtaa.

Ehdotetun suunnittelun generaattorin edut:

1. Siinä on kaikki kestomagneettivirityksellä varustettujen synkronisten generaattoreiden positiiviset ominaisuudet:

1) keräysharjojen puute,

2) viritysvirran puute.

2. Useimmilla samanlaisilla tällä hetkellä valmistetuilla generaattoreilla, joilla on sama teho, on massaulotteiset parametrit 1,5 - 3 kertaa suuremmat.

3. Generaattorin akselin nimellinen pyörimisnopeus - 1600 noin./min... Se vastaa hidaskäyntisten dieselkäyttöjen pyörimisnopeutta. Siksi, kun siirretään yksittäisiä voimalaitoksia bensiinimoottoreista dieselmoottoreihin generaattorillamme, kuluttaja saa merkittäviä polttoainesäästöjä ja sen seurauksena kilowattitunnin hinta laskee.

4. Generaattorilla on pieni käynnistysmomentti (alle 2 N × m), eli käynnistysteho on vain 200 W, ja generaattori on mahdollista käynnistää itse dieselistä käynnistettäessä, jopa ilman kytkintä. Vastaavilla markkinamoottoreilla on kiihdytysjakso tehoreservin luomiseksi generaattoria käynnistettäessä, koska käynnistettäessä bensiinimoottori toimii tehovajetilassa.

5. Luotettavuustasolla 90 % generaattorin resurssi on 92 tuhatta tuntia (10,5 vuotta non-stop-toimintaa). Valmistajien (sekä generaattorin markkinaanalogien) ilmoittama vetomoottorin käyttöjakso suurten huoltojen välillä on 25-40 tuhatta tuntia. Toisin sanoen generaattorimme ylittää toiminta-ajan luotettavuuden suhteen sarjamoottoreiden ja generaattoreiden luotettavuuden 2-3 kertaa.

6. Generaattorin valmistuksen ja asennuksen helppous - kokoonpanoalueena voi olla lukkosepänpaja kappale- ja pientuotannolla.

7. Yksinkertainen generaattorin sovittaminen vaihtovirtalähtöjännitteeseen:

1) 36 V, taajuus 50 - 400 Hz

2) 115 V, taajuus 50 - 400 Hz(lentopaikan voimalaitokset);

3) 220 V, taajuus 50 - 400 Hz;

4) 380 V, taajuus 50 - 400 Hz.

Generaattorin perusrakenne mahdollistaa valmistetun tuotteen virittämisen eri taajuuksille ja jännitteille muuttamatta rakennetta.

8. Korkea paloturvallisuus. Ehdotetusta generaattorista ei voi tulla palolähdettä edes kuormituspiirin tai käämien oikosulkulla, mikä on sisällytetty järjestelmän suunnitteluun. Tämä on erittäin tärkeää käytettäessä generaattoria laivan voimalaitokseen suljetussa tilassa vesikulkuneuvossa, lentokoneessa sekä yksityisessä puutalorakennuksessa jne.

9. Matala melutaso.

10. Korkea huollettavuus.

Generaattorin parametrit teholla 0,5 kw

Generaattorin parametrit teholla 2,5 kw

TULOKSET:

Ehdotettu generaattori voidaan valmistaa käytettäväksi generaattoreissa, joiden akselinopeus on 1500-1600 rpm. - diesel-, bensiini- ja höyryvoimalaitoksissa yksilölliseen käyttöön tai paikallisiin energiajärjestelmiin. Sähkömekaanista energianmuuttajaa voidaan käyttää kertoimen kanssa myös sähkön tuottamiseen hidasnopeisissa generaattorijärjestelmissä, kuten tuulivoimaloissa, aaltovoimalaitoksissa jne. Eli sähkömekaanisen muuntimen käyttöalue tekee ehdotetusta monimutkaisesta (kerroingeneraattorista) universaalin. Tekstissä esitetyt paino ja koko sekä muut sähköiset ja tekniset parametrit antavat ehdotetulle suunnittelulle selkeitä kilpailuetuja markkinoilla analogeihin verrattuna.

Suunnittelun taustalla olevat valmistusperiaatteet ovat korkean valmistettavuuden omaavia, periaatteessa ei vaadi tarkkuustyöstökoneparkkia ja ovat keskittyneet massatuotantoon. Tämän seurauksena suunnittelulla on alhaiset sarjatuotantokustannukset.

Dmitri Levkin

Suurin ero kestomagneettisynkronisen moottorin (PMSM) välillä on roottorissa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että PMSM:ssä on noin 2 % enemmän kuin korkean hyötysuhteen (IE3) oikosulkumoottorissa, mikäli staattori on rakenteeltaan sama ja samaa käytetään ohjaukseen. Samanaikaisesti kestomagneeteilla varustetuilla synkronisilla sähkömoottoreilla on muihin sähkömoottoreihin verrattuna paremmat indikaattorit: teho / tilavuus, momentti / inertia jne.

Kemallit ja tyypit

Kestomagneettisynkroninen moottori, kuten mikä tahansa, koostuu roottorista ja staattorista. Staattori on kiinteä osa, roottori on pyörivä osa.

Yleensä roottori sijaitsee sähkömoottorin staattorin sisällä, on myös malleja, joissa on ulkoinen roottori - käänteisen tyyppisiä sähkömoottoreita.

Kemallit: vasen on vakiona, oikea on käänteinen.

Roottori koostuu kestomagneeteista. Kestomagneetteina käytetään materiaaleja, joilla on suuri pakkovoima.

Roottorin rakenteen mukaan synkroniset moottorit jaetaan:

Sähkömoottorilla, jossa on implisiittisesti ilmaistut navat, on yhtä suuri induktanssi pitkittäis- ja poikittaisakselilla L d = L q, kun taas sähkömoottorilla, jossa on selkeät navat, poikittaisinduktanssi ei ole yhtä suuri kuin pituussuuntainen L q ≠ L d.

Roottoreiden osa eri Ld/Lq-suhteilla. Magneetit on merkitty mustalla. Kuvat e, f esittävät aksiaalisesti kerrostettuja roottoreita, kuviot c ja h esittävät roottoreita esteillä.

Myös roottorin suunnittelun mukaan SDPM on jaettu:
• synkroninen moottori pinta-asennettu kestomagneetit
  (englanniksi SPMSM - pintakestomagneettisynkroninen moottori) ;
• synkroninen moottori sisäänrakennetulla(sisällytetyt) magneetit
  (englanniksi IPMSM - sisäinen kestomagneettisynkroninen moottori).

Pinta-asennettu kestomagneettisynkroninen moottoriroottori

Synkroninen moottorin roottori integroiduilla magneeteilla

Staattori koostuu rungosta ja ytimestä, jossa on käämi. Yleisimmät mallit ovat kaksi- ja kolmivaihekäämityksillä.

Staattorin rakenteesta riippuen kestomagneettisynkroninen moottori voi olla:
• hajautettu käämitys;
• tiivistetyllä käämityksellä.

Hajautettu kutsutaan käämiksi, jossa rakojen lukumäärä napaa ja vaihetta kohti Q = 2, 3, ...., k.

keskittynyt kutsutaan käämiksi, jossa rakojen lukumäärä napaa ja vaihetta kohti Q = 1. Tässä tapauksessa raot ovat tasaisin välein staattorin kehän ympärillä. Käämin muodostavat kaksi kelaa voidaan kytkeä sarjaan tai rinnan. Tällaisten käämien suurin haittapuoli on mahdottomuus vaikuttaa EMF-käyrän muotoon.

Kolmivaiheinen hajautettu käämityskaavio

Kolmivaiheinen niputettu käämityspiiri

Takana EMF-lomake sähkömoottori voi olla:
• puolisuunnikkaan muotoinen;
• sinimuotoinen.

EMF-käyrän muoto johtimessa määräytyy staattorin kehän ympärillä olevan raon magneettisen induktion jakautumiskäyrän mukaan.

Tiedetään, että magneettinen induktio roottorin korostetun navan alla olevassa raossa on puolisuunnikkaan muotoinen. Johtimeen indusoitu EMF on saman muotoinen. Jos on tarpeen luoda sinimuotoinen EMF, napakappaleet muotoillaan siten, että induktion jakautumiskäyrä olisi lähellä sinimuotoista. Tätä helpottavat roottorin napakappaleiden viisteet.

Synkronisen moottorin toimintaperiaate perustuu staattorin ja roottorin jatkuvan magneettikentän vuorovaikutukseen.

Juosta

Lopettaa

Synkronisen moottorin pyörivä magneettikenttä

Roottorin magneettikenttä, joka on vuorovaikutuksessa staattorikäämien synkronisen vaihtovirran kanssa, luo, pakottaa roottorin pyörimään ().

PMSM-roottorissa sijaitsevat kestomagneetit luovat jatkuvan magneettikentän. Kun roottorin nopeus on synkroninen staattorikentän kanssa, roottorin navat on lukittu staattorin pyörivän magneettikentän kanssa. Tässä suhteessa PMSM ei voi käynnistyä itse, kun se on kytketty suoraan kolmivaiheiseen virtaverkkoon (virtataajuus verkossa on 50 Hz).

Kestomagneettisynkroninen moottorin ohjaus

Kestomagneettisynkronisen moottorin käyttämiseen tarvitaan esimerkiksi ohjausjärjestelmä tai servokäyttö. Samanaikaisesti on olemassa lukuisia tapoja ohjata toteutettuja ohjausjärjestelmiä. Optimaalisen ohjaustavan valinta riippuu pääasiassa sähkökäytölle asetetusta tehtävästä. Kestomagneettisynkronisen moottorin tärkeimmät ohjaustavat on esitetty alla olevassa taulukossa.

Suosittuja tapoja ohjata kestomagneettisynkronista moottoria

Yksinkertaisten tehtävien ratkaisemiseen käytetään yleensä puolisuunnikkaan muotoista ohjausta Hall-antureilla (esim. tietokoneen tuulettimet). Tehtävissä, jotka vaativat sähkökäytöltä maksimaalista suorituskykyä, valitaan yleensä kenttälähtöinen ohjaus.

Trapetsimainen ohjaus

Yksi yksinkertaisimmista keohjausmenetelmistä on puolisuunnikkaan muotoinen ohjaus. Puolisuunnikkaan muotoista ohjausta käytetään PMSM:n ohjaamiseen puolisuunnikkaan taka-EMF:n kanssa. Samalla tämä menetelmä mahdollistaa myös PMSM:n ohjaamisen sinimuotoisella taka-EMF:llä, mutta silloin sähkökäytön keskimääräinen vääntömomentti on 5% pienempi ja vääntömomentin aaltoilu on 14% enimmäisarvosta. Siinä on avoimen silmukan puolisuunnikkaan muotoinen ohjaus, jossa on roottorin asennon palaute.

Ohjaus ei palautetta ei ole optimaalinen ja voi johtaa siihen, että PMSM menee pois synkronisuudesta, ts. hallinnan menettämiseen.

Ohjaus palautteen kanssa voidaan jakaa:
• puolisuunnikkaan muotoinen ohjaus asentoanturilla (yleensä - Hall-antureilla);
• puolisuunnikkaan ohjaus ilman anturia (anturiton trapetsiohjaus).

Roottorin asentotunnistimena kolmivaiheisen PMSM:n puolisuunnikkaan ohjaukseen käytetään yleensä kolmea sähkömoottoriin sisäänrakennettua Hall-anturia, jotka mahdollistavat kulman määrittämisen ± 30 asteen tarkkuudella. Tällä ohjauksella staattorin virtavektori ottaa vain kuusi asentoa yhdelle sähköjaksolle, minkä seurauksena lähdössä on momentin aaltoilua.

On kaksi tapaa määrittää roottorin asento:
• paikka anturi;
• ilman anturia - laskemalla kulman ohjausjärjestelmällä reaaliajassa käytettävissä olevien tietojen perusteella.

PMSM:n kenttäohjattu ohjaus paikkaanturilla

Seuraavan tyyppisiä antureita käytetään kulma-antureina:
• induktiivinen: pyörivä sini-kosiinimuuntaja (SCRT), reduktosiini, induktosiini jne.;
• optinen;
• magneettiset: magnetoresistiiviset anturit.

PMSM:n kenttäohjattu ohjaus ilman asentoanturia

Mikroprosessorien räjähdysmäisen kehityksen ansiosta 1970-luvulta lähtien on alettu kehittää anturittomia vektoriohjausmenetelmiä harjattomaan vaihtovirtaan. Ensimmäiset anturittomat kulman havaitsemismenetelmät perustuivat sähkömoottorin kykyyn tuottaa takaisin EMF:ää pyörimisen aikana. Moottorin taka-EMF sisältää tietoa roottorin asennosta, joten laskemalla taka-EMF:n arvo kiinteässä koordinaattijärjestelmässä, voit laskea roottorin sijainnin. Mutta kun roottori ei liiku, taka-EMF:ää ei ole, ja pienillä nopeuksilla taka-EMF:llä on pieni amplitudi, jota on vaikea erottaa melusta, joten tämä menetelmä ei sovellu moottorin roottorin asennon määrittämiseen alhaiset nopeudet.

PMSM:n käynnistämiseen on kaksi yleistä vaihtoehtoa:
• skalaariliipaisu - laukaisu ennalta määrätyn jännitteen ja taajuuden ominaisuuden mukaan. Mutta skalaarisäätö rajoittaa voimakkaasti ohjausjärjestelmän ominaisuuksia ja koko sähkökäytön parametreja;
• - toimii vain PMSM:n kanssa, jossa roottorissa on korostuneet navat.

Tällä hetkellä mahdollista vain moottoreille, joissa on selkeästi määritellyt navat.