Synchrone machines met permanente magneten. Permanente magneetgenerator Magnetisch aangeslagen generatoren

Generator Een apparaat dat de ene vorm van energie omzet in de andere.
In dit geval beschouwen we de omzetting van mechanische rotatie-energie in elektrische energie.

Er zijn twee soorten van dergelijke generatoren. Synchronisch en asynchroon.

Synchrone generator. Operatie principe

kenmerk synchrone generator is een rigide relatie tussen de frequentie F variabele EMF geïnduceerd in de statorwikkeling en rotorsnelheid N, de synchrone snelheid genoemd:

N = F/P

Waar P- het aantal polenparen van de stator- en rotorwikkelingen.
Meestal wordt de rotatiesnelheid uitgedrukt in rpm en de EMF-frequentie in Hertz (1 / sec), en voor het aantal omwentelingen per minuut zal de formule de vorm aannemen:

N = 60F/P

Op afb. 1.1 toont een functioneel diagram van een synchrone generator. Op de stator 1 bevindt zich een driefasige wikkeling, die niet fundamenteel verschilt van de soortgelijke wikkeling van een asynchrone machine. Op de rotor bevindt zich een elektromagneet met een bekrachtigingswikkeling 2, die wordt aangedreven door gelijkstroom, in de regel via schuifcontacten gemaakt door middel van twee sleepringen op de rotor en twee vaste borstels.
In sommige gevallen kunnen bij het ontwerp van de rotor van een synchrone generator permanente magneten worden gebruikt in plaats van elektromagneten, dan zijn er geen contacten op de as nodig, maar zijn de mogelijkheden om de uitgangsspanningen te stabiliseren aanzienlijk beperkt.

Aandrijfmotor (PD), die wordt gebruikt als turbine, verbrandingsmotor of andere bron van mechanische energie, waarbij de generatorrotor synchroon wordt aangedreven. In dit geval roteert het magnetische veld van de rotorelektromagneet ook met een synchrone snelheid en induceert variabele EMF in de driefasige statorwikkeling E A , E B en E C , die, omdat ze dezelfde waarde hebben en in fase ten opzichte van elkaar zijn verschoven met 1/3 van de periode (120 °), een symmetrisch driefasig EMF-systeem vormen.

Als de belasting is aangesloten op de klemmen C1, C2 en C3 van de statorwikkeling, verschijnen er stromen in de fasen van de statorwikkeling I A , I B, I C , die een roterend magnetisch veld creëren. De rotatiefrequentie van dit veld is gelijk aan de rotatiefrequentie van de generatorrotor. In een synchrone generator roteren het magnetische statorveld en de rotor dus synchroon. Momentane waarde van de EMF van de statorwikkeling in de beschouwde synchrone generator

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Hier: B– magnetische inductie in luchtgat tussen de statorkern en de rotorpolen, T;
l- actieve lengte van één gleufzijde van de statorwikkeling, d.w.z. lengte statorkern, m;
w- het aantal beurten;
v = πDn – lijnsnelheid beweging van de rotorpolen ten opzichte van de stator, m/s;
D- binnendiameter van de statorkern, m.

De EMF-formule laat dat zien bij een constante rotorsnelheid N de vorm van de grafiek van de variabele EMF van de ankerwikkeling (stator) wordt uitsluitend bepaald door de wet van verdeling van magnetische inductie B in de opening tussen de stator- en de rotorpolen. Als de grafiek van magnetische inductie in de opening een sinusoïde is B = Bmax sinα, dan zal de EMF van de generator ook sinusoïdaal zijn. Bij synchrone machines wordt er altijd naar gestreefd een inductieverdeling in de spleet te verkrijgen die zo dicht mogelijk bij sinusoïdaal ligt.

Dus als de luchtspleet δ constante (Fig. 1.2), daarna de magnetische inductie B in de luchtspleet wordt verdeeld volgens de trapeziumwet (grafiek 1). Als de randen van de rotorpolen "afgeschuind" zijn, zodat de opening aan de randen van de poolstukken gelijk is aan δ max (zoals weergegeven in figuur 1.2), dan zal de grafiek van de verdeling van de magnetische inductie in de opening een sinusoïde benaderen (grafiek 2), en dientengevolge zal de grafiek van de EMF die in de generatorwikkeling wordt geïnduceerd een sinusoïde benaderen. EMF-frequentie van synchrone generator F(Hz) evenredig met de synchrone rotorsnelheid N(r/s)

Waar P is het aantal paren polen.
In de beschouwde generator (zie Fig. 1.1) zijn er twee polen, d.w.z. P = 1.
Om in een dergelijke generator een EMF met een industriële frequentie (50 Hz) te verkrijgen, moet de rotor met een frequentie worden geroteerd N= 50 tpm ( N= 3000 tpm).

Manieren om synchrone generatoren te stimuleren

De meest gebruikelijke manier om de belangrijkste magnetische flux van synchrone generatoren te creëren is elektromagnetische excitatie, die erin bestaat dat een excitatiewikkeling op de rotorpolen wordt geplaatst, wanneer er een gelijkstroom doorheen gaat, treedt MMF op, wat een magnetisch veld creëert in de generator. Tot voor kort werden voor het aandrijven van de veldwikkeling voornamelijk speciale DC-generatoren met onafhankelijke excitatie, exciters genoemd, gebruikt. IN(Afb. 1.3, a). Excitatiewikkeling ( OV) wordt aangedreven door een andere generator (parallelle excitatie), een zogenaamde subexciter ( PV). De rotor van de synchrone generator, exciter en subexciter bevinden zich op een gemeenschappelijke as en roteren gelijktijdig. In dit geval komt de stroom via sleepringen en borstels de bekrachtigingswikkeling van de synchrone generator binnen. Om de bekrachtigingsstroom te regelen, worden regelreostaten gebruikt, die zijn opgenomen in het bekrachtigingscircuit van de bekrachtiging R 1 en subexciter R 2. In synchrone generatoren met gemiddeld en hoog vermogen is het proces van het regelen van de bekrachtigingsstroom geautomatiseerd.

Bij synchrone generatoren is ook gebruik gemaakt van een contactloos elektromagnetisch excitatiesysteem, waarbij de synchrone generator geen sleepringen op de rotor heeft. In dit geval wordt een omgekeerde synchrone dynamo als exciter gebruikt. IN(Afb. 1.3, b). Driefasige wikkeling 2 exciter, waarin de variabele EMF wordt geïnduceerd, bevindt zich op de rotor en roteert samen met de excitatiewikkeling van de synchrone generator en hun elektrische verbinding wordt uitgevoerd via een roterende gelijkrichter 3 direct, zonder sleepringen en borstels. DC-voeding van de veldwikkeling 1 exciter B wordt uitgevoerd vanuit de subexciter PV- DC-generator. De afwezigheid van sleepcontacten in het bekrachtigingscircuit van de synchrone generator maakt het mogelijk om de operationele betrouwbaarheid en efficiëntie ervan te vergroten.

In synchrone generatoren, inclusief hydrogeneratoren, is het zelfexcitatieprincipe wijdverbreid geworden (Fig. 1.4, a), wanneer de wisselstroomenergie die nodig is voor excitatie wordt gehaald uit de statorwikkeling van de synchrone generator en via een step-down transformator en een gelijkrichter. halfgeleider converter PP omgezet in gelijkstroom. Het principe van zelfexcitatie is gebaseerd op het feit dat de initiële excitatie van de generator plaatsvindt als gevolg van het restmagnetisme van de machine.

Op afb. 1.4, b toont een blokschema automatisch systeem zelfexcitatie van een synchrone generator ( SG) met gelijkrichttransformator ( GEW) en thyristoromzetter ( TP), waardoor wisselstroom van het statorcircuit SG na omzetting in gelijkstroom wordt het in de bekrachtigingswikkeling gevoerd. De thyristoromzetter wordt bestuurd door een automatische bekrachtigingsregelaar ARV, waarvan de ingang spanningssignalen aan de ingang ontvangt SG(via spanningstransformator TN) en belastingsstroom SG(van stroomtransformator TT). Het circuit bevat een beveiligingsblok ( BZ), die bescherming biedt voor de bekrachtigingswikkeling ( OV) tegen overspanning en stroomoverbelasting.

Het excitatievermogen ligt doorgaans tussen 0,2% en 5% van het bruikbare vermogen (lagere waarde geldt voor grote generatoren).
Bij generatoren met laag vermogen wordt het principe van excitatie door permanente magneten op de rotor van de machine gebruikt. Deze excitatiemethode maakt het mogelijk om de generator te redden van de excitatiewikkeling. Als gevolg hiervan wordt het ontwerp van de generator aanzienlijk vereenvoudigd, zuiniger en betrouwbaarder. Vanwege de hoge materiaalkosten voor de vervaardiging van permanente magneten met een groot aanbod aan magnetische energie en de complexiteit van de verwerking ervan, is het gebruik van permanente magneetexcitatie echter beperkt tot machines met een vermogen van niet meer dan enkele kilowatt.

Synchrone generatoren vormen de basis van de elektriciteitsindustrie, aangezien bijna alle elektriciteit ter wereld wordt opgewekt door synchrone turbo- of hydrogeneratoren.
Ook worden synchrone generatoren veel gebruikt als onderdeel van stationaire en mobiele elektrische installaties of stations, compleet met diesel- en benzinemotoren.

asynchrone generator. Verschillen met synchroon

Asynchrone generatoren verschillen fundamenteel van synchrone generatoren, omdat er geen starre relatie bestaat tussen de rotorsnelheid en de gegenereerde EMF. Het verschil tussen deze frequenties wordt gekenmerkt door de coëfficiënt S- glijden.

s = (n - nr)/n

Hier:
N- rotatiefrequentie van het magnetische veld (EMF-frequentie).
n r- rotatiefrequentie van de rotor.

Meer details over de berekening van slip en frequentie zijn te vinden in het artikel: asynchrone generatoren. Frequentie .

In de normale modus oefent het elektromagnetische veld van een asynchrone generator onder belasting een remkoppel uit op de rotatie van de rotor, daarom is de frequentie van de verandering in het magnetische veld minder, dus de slip zal negatief zijn. Generatoren die in het gebied van positieve slips werken, omvatten asynchrone tachogeneratoren en frequentieomvormers.

Asynchrone generatoren worden, afhankelijk van de specifieke gebruiksomstandigheden, gemaakt met een eekhoornkooi-, fase- of holle rotor. De bronnen voor de vorming van de noodzakelijke excitatie-energie van de rotor kunnen statische condensatoren of klepconverters zijn met kunstmatige schakeling van kleppen.

Asynchrone generatoren kunnen worden geclassificeerd op basis van de excitatiemethode, de aard van de uitgangsfrequentie (veranderend, constant), de methode van spanningsstabilisatie, slipwerkgebieden, ontwerp en aantal fasen.
De laatste twee kenmerken zijn kenmerkend ontwerpkenmerken generatoren.
De aard van de uitgangsfrequentie en de methoden voor spanningsstabilisatie worden grotendeels bepaald door de manier waarop de magnetische flux wordt gegenereerd.
Classificatie volgens de excitatiemethode is de belangrijkste.

Het is mogelijk om generatoren met zelfexcitatie en met onafhankelijke excitatie te overwegen.

Zelfexcitatie in asynchrone generatoren kan worden georganiseerd:
a) met behulp van condensatoren die zijn opgenomen in het stator- of rotorcircuit of gelijktijdig in het primaire en secundaire circuit;
b) door middel van klepconverters met natuurlijke en kunstmatige schakeling van kleppen.

Onafhankelijke excitatie kan worden uitgevoerd vanaf een externe wisselspanningsbron.

Afhankelijk van de aard van de frequentie zijn zelfopgewekte generatoren verdeeld in twee groepen. De eerste omvat bronnen met een vrijwel constante (of constante) frequentie, de tweede variabele (instelbare) frequentie. Deze laatste worden gebruikt om asynchrone motoren aan te drijven met een soepele snelheidsverandering.

Het is de bedoeling om het werkingsprincipe en de ontwerpkenmerken van asynchrone generatoren in afzonderlijke publicaties gedetailleerder te bespreken.

Asynchrone generatoren vereisen geen complexe componenten in het ontwerp voor het organiseren van DC-excitatie of het gebruik van dure materialen met een groot aanbod aan magnetische energie, daarom worden ze veel gebruikt door gebruikers van mobiele elektrische installaties vanwege hun eenvoud en pretentieloosheid in onderhoud. Ze worden gebruikt om apparaten van stroom te voorzien die geen rigide binding aan de huidige frequentie vereisen.
Het technische voordeel van asynchrone generatoren kan worden herkend als hun weerstand tegen overbelasting en kortsluiting.
Enige informatie over mobiele generatorsets vindt u op de pagina:
Dieselgeneratoren.
asynchrone generator. Kenmerken .
asynchrone generator. Stabilisatie.

Opmerkingen en suggesties zijn welkom en welkom!

Synchrone generatoren

met permanente magneetbekrachtiging

(ontwikkeld in 2012)

De voorgestelde generator volgens het werkingsprincipe is een synchrone generator met excitatie door permanente magneten. NeFeB-compositiemagneten die een magnetisch veld creëren met een inductie van 1,35 Tl, gelegen rond de omtrek van de rotor met afwisselende polen.

E wordt opgewonden in de wikkelingen van de generator. ds, waarvan de amplitude en frequentie worden bepaald door de rotatiesnelheid van de generatorrotor.

Het ontwerp van de generator bevat geen collector met breekbare contacten. De generator heeft ook geen bekrachtigingswikkelingen die extra stroom verbruiken.

Voordelen van de generator van het voorgestelde ontwerp:

1. Bezit iedereen positieve eigenschappen synchrone generatoren met bekrachtiging door permanente magneten:

1) gebrek aan huidige collectorborstels,

2) gebrek aan bekrachtigingsstroom.

2. De meeste vergelijkbare momenteel geproduceerde generatoren met hetzelfde vermogen hebben massa- en grootteparameters die 1,5 - 3 keer groter zijn.

3. Nominale rotatiesnelheid van de generatoras - 1600 over./min. Het komt overeen met de rotatiesnelheid van dieselaandrijvingen met een laag toerental. Daarom zal de consument bij het overbrengen van individuele energiecentrales van benzinemotoren naar dieselmotoren met behulp van onze generator aanzienlijke brandstofbesparingen realiseren en als gevolg daarvan zullen de kosten per kilowattuur dalen.

4. De generator heeft een klein startkoppel (minder dan 2 N×m), d.w.z. bij het opstarten een aandrijfvermogen van slechts 200 di, en het starten van de generator kan bij het starten vanaf de diesel zelf, zelfs zonder koppeling. Soortgelijke motoren op de markt hebben een acceleratieperiode om een ​​reserve aan vermogen te creëren bij het starten van de generator, namelijk bij het opstarten Gasmotor werkt in de energiebesparende modus.

5. Met een betrouwbaarheidsniveau van 90% bedraagt ​​de generatorbron 92.000 uur (10,5 jaar non-stop werking). De bedrijfscyclus van de aandrijfmotor tussen revisies, aangegeven door de fabrikanten (evenals marktanalogen van de generator) is 25-40 duizend uur. Dat wil zeggen dat onze generator in termen van betrouwbaarheid van de bedrijfstijd de betrouwbaarheid van seriële motoren en generatoren 2-3 keer overtreft.

6. Gemak van fabricage en montage van de generator - de montageplaats kan een slotenmakerswerkplaats zijn voor stuk- en kleinschalige productie.

7. Gemakkelijke aanpassing van de dynamo aan de AC-uitgangsspanning:

1) 36 IN, frequentie 50 - 400 Hz

2) 115 IN, frequentie 50 - 400 Hz(energiecentrales op vliegvelden);

3) 220 IN, frequentie 50 - 400 Hz;

4) 380 IN, frequentie 50 - 400 Hz.

Dankzij het basisontwerp van de generator kunt u het vervaardigde product afstemmen op verschillende frequenties en verschillende spanningen zonder het ontwerp te wijzigen.

8. Hoge brandveiligheid. De voorgestelde generator kan geen bron van brand worden, zelfs niet als er kortsluiting is in het belastingscircuit of in de wikkelingen, wat in het systeemontwerp is opgenomen. Dit is erg belangrijk bij het gebruik van een generator voor een elektriciteitscentrale aan boord onder omstandigheden gesloten ruimte waterscooters, vliegtuigen, maar ook particuliere houten woningbouw, enz.

9. Laag niveau lawaai.

10. Hoge onderhoudbaarheid.

0,5 generatorparameters kW

Parameters van de generator met een kracht van 2,5 kW

RESULTATEN:

De voorgestelde generator kan worden vervaardigd voor gebruik in elektrische generatorsets met een astoerental van 1500-1600 rpm. - in diesel-, benzine- en stoomgeneratorcentrales voor individueel gebruik of in lokale energiesystemen. In combinatie met een vermenigvuldiger kan een elektromechanische energieomzetter ook worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in generatorsystemen met lage snelheid, zoals windmolenparken, golfenergiecentrales, enz., van welk vermogen dan ook. Dat wil zeggen, de reikwijdte van de elektromechanische omzetter maakt het voorgestelde complex (vermenigvuldigingsgenerator) universeel. Het gewicht, de grootte en andere elektrische parameters die in de tekst worden gegeven, geven het voorgestelde ontwerp een duidelijk concurrentievoordeel op de markt vergeleken met analogen.

De productieprincipes die ten grondslag liggen aan het ontwerp zijn zeer goed produceerbaar, vereisen in principe geen precisiemachinepark en zijn gericht op massaproductie. Als gevolg hiervan zal het ontwerp lage serieproductiekosten hebben.

Uit de geschiedenis van het probleem. Tot nu toe rees in mijn werk de vraag over deelname aan een project om onze eigen kleine generatie bij de onderneming te introduceren. Voorheen was er ervaring met synchrone elektromotoren, met minimale ervaring met generatoren.

Rekening houdend met de voorstellen van verschillende fabrikanten in een van deze, ontdekte hij een manier om een ​​synchrone generator te bekrachtigen met behulp van een subexciter op basis van een permanente magneetgenerator (PMG). Ik zal vermelden dat het generator-excitatiesysteem borstelloos zal zijn. Ik beschreef eerder een voorbeeld van synchrone elektromotoren.

En dus volgt uit de beschrijving van de generator (PMG) op permanente magneten als sub-exciter van de bekrachtigingswikkeling van de generator-exciter:

1. Lucht-water-warmtewisselaar. 2. Permanente magneetgenerator. 3. Excitatieapparaat. 4. Gelijkrichter. 5. Radiale ventilator. 6. Luchtkanaal.

In dit geval bestaat het bekrachtigingssysteem uit hulpwikkelingen of permanente magneetgenerator, automatische spanningsregelaar (AVR), CT en VT voor stroom- en spanningsdetectie, ingebouwde bekrachtiging en gelijkrichter. Standaard zijn de turbogeneratoren uitgerust met een digitale AVR die PF-regeling (power factor) biedt verschillende functies monitoring en bescherming (excitatiebeperking, detectie van overbelasting, redundantievermogen, enz.). De gelijkstroom-excitatiestroom van de AVR wordt versterkt door de roterende exciter en vervolgens gelijkgericht door de roterende gelijkrichter. De roterende gelijkrichter bestaat uit diodes en spanningsregelaars.

Schematische weergave van het excitatiesysteem van de turbogenerator met behulp van PMG:

Oplossing met behulp van een permanente magneetgenerator (PMG) op de hoofdas met een generatorrotor en een borstelloze exciter:

Eigenlijk is het op dit moment om over de voordelen te praten deze methode Excitatieregulatie is voor mij niet mogelijk. Ik denk dat ik, naarmate ik meer informatie en ervaring opdoe, mijn ervaringen met het gebruik van PMG met u zal delen.

Het doel van dit werk is het ophelderen van de energiekenmerken van synchrone generatoren met permanente magneten, en in het bijzonder het effect van de belastingsstroom die een demagnetiserend veld creëert (ankerreactie) op de belastingskarakteristiek van dergelijke generatoren. Twee synchrone schijfgeneratoren met verschillend vermogen en ontwerp werden aan de test onderworpen. De eerste generator is een kleine synchrone schijfgenerator met een enkele magnetische schijf met een diameter van 15 cm, met zes paar polen, en een wikkelschijf met twaalf wikkelingen. Deze generator staat afgebeeld op de testbank (foto #1) en de volledige tests worden beschreven in mijn artikel met de titel:. Experimentele onderzoeken energie-efficiëntie van het verkrijgen van elektrische energie uit het magnetische veld van permanente magneten. De tweede generator is een grote schijfgenerator met twee magnetische schijven met een diameter van 14 inch, met vijf paar polen, en een wikkelschijf met tien wikkelingen. Deze generator is nog niet uitgebreid getest en staat op foto #3, een onafhankelijke elektrische machine, naast de testbank van een kleine generator. De rotatie van deze generator werd geproduceerd door een gelijkstroommotor die op zijn lichaam was gemonteerd.
De uitgangswisselspanningen van de generatoren werden gelijkgericht, afgevlakt door grote condensatoren, en de meting van stromen en spanningen in beide generatoren werd uitgevoerd op gelijkstroom met digitale multimeters van het type DT9205A. Voor een kleine generator werden metingen uitgevoerd op een standaard Wisselstroomfrequentie van 60 Hz, wat voor een kleine generator overeenkwam met 600 tpm. Voor een kleine generator zijn ook metingen gedaan bij een veelvoud van 120 Hz, wat overeenkomt met 1200 tpm. De belasting in beide generatoren was puur resistief. In een kleine generator met een enkele magnetische schijf was het magnetische circuit open en was de luchtspleet tussen de rotor en de stator ongeveer 1 mm. In een grote generator, met twee magnetische schijven, werd het magnetische circuit gesloten en werden de wikkelingen in een luchtspleet van 12 mm geplaatst.
Bij het beschrijven van de fysieke processen in beide generatoren is het een axioma dat het magnetische veld van permanente magneten onveranderlijk is en niet kan worden verminderd of vergroot. Het is belangrijk om hiermee rekening te houden bij het analyseren van de aard van de externe kenmerken van deze generatoren. Daarom zullen we als variabele alleen het veranderende demagnetiserende veld van de belastingswikkelingen van de generatoren beschouwen. Het externe kenmerk van een kleine generator, met een frequentie van 60 Hz, wordt getoond in figuur 1, die ook de uitgangsvermogencurve van de generator Rgen en de KPI-curve toont. De aard van de curve uiterlijke kenmerken generator kan worden verklaard op basis van de volgende overwegingen: als de grootte van het magnetische veld op het oppervlak van de polen van de magneten onveranderd blijft, neemt het af naarmate het zich van dit oppervlak verwijdert, en omdat het zich buiten het lichaam van de magneten bevindt de magneet, kan veranderen. Bij lage belastingsstromen interageert het veld van de belastingswikkelingen van de generator met het verzwakte, verspreide deel van het magneetveld en vermindert dit aanzienlijk. Als gevolg hiervan wordt hun totale veld sterk verminderd en daalt de uitgangsspanning scherp langs een parabool, omdat de kracht van de demagnetiseringsstroom evenredig is met het kwadraat ervan. Dit wordt bevestigd door de afbeelding van het magnetische veld van de magneet en de wikkeling, verkregen met behulp van ijzervijlsel. Op foto nr. 1 is alleen een afbeelding van de magneet zelf zichtbaar, en het is duidelijk zichtbaar dat de krachtlijnen geconcentreerd zijn op de polen, in de vorm van klontjes zaagsel. Dichter bij het midden van de magneet, waar het veld doorgaans nul is, wordt het veld sterk verzwakt, zodat het zelfs het zaagsel niet kan verplaatsen. Het is dit verzwakte veld dat de ankerreactie van de wikkeling teniet doet, bij een lage stroomsterkte van 0,1 A, zoals te zien is op foto nr. 2. Met een verdere toename van de belastingsstroom nemen ook de sterkere velden van de magneet, die zich dichter bij hun polen bevinden, af, maar de wikkeling kan het steeds groter wordende veld van de magneet niet verder verminderen, en de externe karakteristieke curve van de generator geleidelijk wordt rechtgetrokken en verandert in een directe afhankelijkheid van de uitgangsspanning van de generator van de belastingsstroom. Bovendien nemen op dit lineaire deel van de belastingskarakteristiek de spanningen onder belasting minder af dan op het niet-lineaire deel, en wordt het externe kenmerk sterker. Het benadert de karakteristiek van een conventionele synchrone generator, maar met een lagere initiële spanning. In industriële synchrone generatoren is een spanningsval van maximaal 30% onder nominale belasting toegestaan. Laten we eens kijken welk percentage spanningsval een kleine generator heeft bij 600 en 1200 tpm. Bij 600 tpm was de inactieve spanning 26 volt, en onder een belastingsstroom van 4 ampère daalde deze tot 9 volt, dat wil zeggen dat deze met 96,4% afnam - dit is een zeer hoge spanningsval, meer dan drie keer de norm. Bij 1200 tpm was de nullastspanning al 53,5 volt, en onder dezelfde belastingsstroom van 4 ampère daalde deze tot 28 volt, dat wil zeggen met 47,2% - dit is al dichter bij de toegestane 30%. Laten we echter rekening houden met numerieke veranderingen in de stijfheid van de externe kenmerken van deze generator bij een breed scala aan belastingen. De stijfheid van de belastingskarakteristiek van de generator wordt bepaald door de snelheid waarmee de uitgangsspanning onder belasting daalt, dus berekenen we deze op basis van de nullastspanning van de generator. Een scherpe en niet-lineaire daling van deze spanning wordt waargenomen tot ongeveer een stroomsterkte van één Ampère, en is het meest uitgesproken tot een stroomsterkte van 0,5 Ampère. Dus bij een belastingsstroom van 0,1 Ampère is de spanning 23 Volt en daalt deze, vergeleken met de nullastspanning van 25 Volt, met 2 Volt, dat wil zeggen de spanningsval is 20 V / A. Bij een belastingsstroom van 1,0 Ampère is de spanning al gelijk aan 18 Volt en daalt met 7 Volt, vergeleken met de nullastspanning, dat wil zeggen dat de spanningsval al 7 V / A is, dat wil zeggen dat deze is afgenomen met 2,8 keer. Een dergelijke toename van de stijfheid van de externe karakteristiek gaat door met een verdere toename van de belasting van de generator. Dus bij een belastingsstroom van 1,7 Ampère daalt de spanning van 18 Volt naar 15,5 Volt, dat wil zeggen dat de spanningsval al 3,57 V / A is, en met een belastingstroom van 4 Ampère daalt de spanning van 15,5 Volt naar 9 Volt, dat wil zeggen dat de snelheid van de spanningsval afneemt tot 2,8 V/A. Een dergelijk proces gaat gepaard met een constante toename van het uitgangsvermogen van de generator (Fig. 1), met een gelijktijdige toename van de stijfheid van de externe kenmerken. De toename van het uitgangsvermogen bij deze 600 tpm zorgt ook voor een vrij hoog generatorrendement van 3,8 eenheden. Soortgelijke processen vinden plaats bij dubbele synchrone snelheid van de generator (figuur 2), ook een sterke kwadratuurafname van de uitgangsspanning bij lage belastingsstromen, met een verdere toename van de stijfheid van de externe kenmerken bij toenemende belasting, de verschillen zijn alleen in numerieke waarden. Laten we slechts twee extreme gevallen van generatorbelasting nemen: minimale en maximale stromen. Dus met een minimale belastingsstroom van 0,08 A is de spanning 49,4 V en daalt deze met 4,1 V vergeleken met een spanning van 53,5 V. Dat wil zeggen dat de spanningsval 51,25 V/A is, en meer dan tweemaal die snelheid bij 600 tpm. Met een maximale belastingsstroom van 3,83 A is de spanning al gelijk aan 28,4 V en daalt deze, vergeleken met 42 V bij een stroomsterkte van 1,0 A, met 13,6 V. Dat wil zeggen, de spanningsval was 4,8 V / A, en 1,7 keer deze snelheid bij 600 tpm. Hieruit kunnen we concluderen dat een toename van de rotatiesnelheid van de generator de stijfheid van zijn externe karakteristiek in zijn initiële sectie aanzienlijk vermindert, maar deze niet significant vermindert in de lineaire sectie van zijn belastingskarakteristiek. Kenmerkend is dat in dit geval bij een volledige generatorbelasting van 4 Ampère het procentuele spanningsverlies kleiner is dan bij 600 tpm. Dit komt omdat het uitgangsvermogen van de generator evenredig is met het kwadraat van de gegenereerde spanning, dat wil zeggen de rotorsnelheid, en het vermogen van de demagnetiseringsstroom evenredig is met het kwadraat van de belastingsstroom. Daarom is bij de nominale, volledige belasting van de generator het demagnetiserende vermogen, in verhouding tot de uitvoer, minder en wordt het percentage spanningsverlies verminderd. Het belangrijkste positieve kenmerk van meer hoge snelheid rotatie van een kleine generator is een aanzienlijke stijging van de KPI. Bij 1200 tpm nam het generatorrendement toe van 3,8 eenheden bij 600 tpm tot 5,08 eenheden.
De grote generator heeft een conceptueel ander ontwerp, gebaseerd op de toepassing van de tweede wet van Kirchhoff in magnetische circuits. Deze wet stelt dat als er twee of meerdere bronnen van MMF in het magnetische circuit zijn (in de vorm van permanente magneten), deze MMF in het magnetische circuit algebraïsch worden opgeteld. Als we daarom twee identieke magneten nemen en een van hun tegenovergestelde polen verbinden met een magnetisch circuit, ontstaat er een dubbele MMF in de luchtspleet van de andere twee tegenovergestelde polen. Dit principe is verwerkt in het ontwerp van een grote generator. In deze gevormde luchtspleet worden wikkelingen met dezelfde platte vorm als in een kleine generator geplaatst met een dubbele MMF. Hoe dit de uiterlijke kenmerken van de generator beïnvloedde, bleek uit de tests. Deze generator is getest op een standaardfrequentie van 50 Hz, wat net als bij een kleine generator overeenkomt met 600 tpm. Er werd een poging gedaan om de uiterlijke kenmerken van deze generatoren te vergelijken bij dezelfde spanningen tijdens hun stationair draaien. Om dit te doen werd de rotatiesnelheid van de grote generator teruggebracht tot 108 tpm en de uitgangsspanning verlaagd tot 50 volt, een spanning die dicht bij de nullastspanning van de kleine generator ligt bij een rotatiesnelheid van 1200 tpm. Het externe kenmerk van een op deze manier verkregen grote generator wordt getoond in dezelfde figuur nr. 2, die ook het externe kenmerk van een kleine generator toont. Vergelijking van deze kenmerken laat zien dat bij zo'n zeer lage uitgangsspanning voor een grote generator de externe karakteristiek erg zacht is, zelfs in vergelijking met de niet zo harde externe karakteristiek van een kleine generator. Omdat beide over-unit-generatoren in staat zijn tot zelfrotatie, was het noodzakelijk om uit te zoeken wat hiervoor nodig is in hun energiekarakteristieken. Daarom werd ook een experimenteel onderzoek uitgevoerd naar het door de aandrijfmotor verbruikte vermogen, zonder vrije energie van een grote generator te verbruiken, dat wil zeggen door de nullastverliezen van de generator te meten. Deze onderzoeken zijn uitgevoerd voor twee verschillende overbrengingsverhoudingen van de reductiekast tussen de motoras en de generatoras, met als doel hun invloed op het stationair stroomverbruik van de generator. Al deze metingen werden uitgevoerd in het bereik van 100 tot 1000 tpm. De voedingsspanning van de aandrijfmotor werd gemeten, de stroom die erdoor werd verbruikt en het stationair vermogen van de generator werd berekend, waarbij de overbrengingsverhoudingen van de versnellingsbak gelijk waren aan 3,33 en 4,0. Fig. nr. 3 toont grafieken van veranderingen in deze hoeveelheden. De voedingsspanning van de aandrijfmotor nam lineair toe met toenemende snelheid bij beide overbrengingsverhoudingen, en het stroomverbruik had een lichte niet-lineariteit vanwege de kwadratische afhankelijkheid van de elektrische component van vermogen van stroom. De mechanische component van het energieverbruik hangt, zoals bekend, lineair af van de rotatiesnelheid. Er is opgemerkt dat het vergroten van de overbrengingsverhouding van de versnellingsbak het stroomverbruik over het gehele snelheidsbereik vermindert, en vooral bij hoge snelheden. En dit heeft uiteraard invloed op het stroomverbruik - dit vermogen neemt af naarmate de overbrengingsverhouding van de versnellingsbak toeneemt, en in dit geval met ongeveer 20%. Het externe kenmerk van een grote generator werd alleen genomen met een overbrengingsverhouding van vier, maar met twee snelheden: 600 (frequentie 50 Hz) en 720 (frequentie 60 Hz). Deze belastingskarakteristieken worden getoond in Fig.4. Deze kenmerken zijn, in tegenstelling tot die van een kleine generator, lineair, met zeer weinig spanningsverlies onder belasting. Dus bij 600 tpm daalde de nullastspanning van 188 V bij een belastingsstroom van 0,63 A met 1,0 V. Bij 720 tpm daalde de nullastspanning van 226 V bij een belastingsstroom van 0,76 A ook met 1,0 C. Met een Door de verdere toename van de belasting van de generator bleef dit patroon bestaan ​​en kunnen we aannemen dat de spanningsval ongeveer 1 V per Ampère bedraagt. Als we het percentage spanningsval berekenen, dan was dit voor 600 omwentelingen 0,5% en voor 720 omwentelingen 0,4%. Deze spanningsval is alleen te wijten aan de spanningsval over de actieve weerstand van het generatorwikkelcircuit - de wikkeling zelf, de gelijkrichter en de verbindingsdraden, en bedraagt ​​ongeveer 1,5 ohm. Het demagnetiserende effect van de generatorwikkeling onder belasting manifesteerde zich niet, of manifesteerde zich zeer zwak bij hoge belastingsstromen. Dit wordt verklaard door het feit dat het verdubbelde magnetische veld, in zo'n smalle luchtspleet, waar de generatorwikkeling zich bevindt, de ankerreactie niet kan overwinnen, en dat er spanning wordt gegenereerd in dit verdubbelde magnetische veld van de magneten. Thuis onderscheidend kenmerk De uiterlijke kenmerken van een grote generator zijn dat ze zelfs bij lage belastingstromen lineair zijn, er geen scherpe spanningsdalingen zijn, zoals bij een kleine generator, en dit komt door het feit dat de bestaande ankerreactie zich niet kan manifesteren, de spanning niet kan overwinnen veld van permanente magneten. Daarom is het mogelijk om te doen de volgende aanbevelingen voor ontwikkelaars van CE-generatoren met permanente magneet:

1. Gebruik er nooit open magnetische circuits in, dit zal leiden tot sterke dissipatie en onderbenutting van het magnetische veld.
2. Het strooiveld wordt gemakkelijk overwonnen door de ankerreactie, wat leidt tot een scherpe verzachting van de externe kenmerken van de generator en de onmogelijkheid om het nominale vermogen van de generator te verwijderen.
3. Je kunt het vermogen van de generator verdubbelen, terwijl je de stijfheid van de externe karakteristiek vergroot, door twee magneten in het magnetische circuit te gebruiken en een veld te creëren met een dubbele MMF.
4. Spoelen met ferromagnetische kernen kunnen niet met dubbele MMF in dit veld worden geplaatst, omdat dit leidt tot een magnetische verbinding van twee magneten, en het verdwijnen van het effect van een verdubbeling van de MMF.
5. Gebruik bij de elektrische aandrijving van de generator een dergelijke overbrengingsverhouding van de versnellingsbak waarmee u de verliezen aan de ingang van de generator bij stationair draaien het meest effectief kunt verminderen.
6. Beveel het ontwerp van de generatorschijf aan, dit is het meest simpel ontwerp beschikbaar om thuis te maken.
7. Het schijfontwerp maakt het gebruik van een lichaam en as met lagers van een conventionele elektromotor mogelijk.

En tot slot wens ik je doorzettingsvermogen en geduld bij het creëren
werkelijke generator.

De uitvinding heeft betrekking op het gebied van de elektrotechniek en elektrotechniek, in het bijzonder op synchrone generatoren met bekrachtiging door permanente magneten. EFFECT: uitbreiding van de operationele parameters van de synchrone generator door de mogelijkheid te bieden om zowel het actieve vermogen als de AC-uitgangsspanning te regelen, en door de mogelijkheid te bieden deze als bron te gebruiken lasstroom bij het uitvoeren van elektrisch booglassen in verschillende modi. De synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten bevat een statorlagersamenstel met steunlagers (1, 2, 3, 4), waarop een groep ringvormige magnetische circuits (5) is gemonteerd met pooluitsteeksels langs de omtrek, uitgerust met elektrische spoelen (6) erop geplaatst met meerfasige ankerwikkelingen (7) en (8) van de stator, gemonteerd op de steunas (9) met de mogelijkheid van rotatie in de steunlagers (1, 2, 3, 4) rond het statorlagersamenstel, een groep ringvormige rotors (10) met ringvormige rotors gemonteerd op de binnenste zijwanden, magnetische inzetstukken (11) met magnetische polen die in de omtreksrichting afwisselen vanaf p-paren, die de poolranden bedekken met elektrische spoelen (6) van de ankerwikkelingen (7, 8) van het ringvormige magnetische statorcircuit. Het lagersamenstel van de stator bestaat uit een groep identieke modules. De modules van het statorlagersamenstel zijn geïnstalleerd met de mogelijkheid om ten opzichte van elkaar rond de as te draaien, een dennenboom met een steunas (9), en zijn uitgerust met een aandrijving die er kinematisch mee verbonden is voor hoekrotatie ten opzichte van elkaar andere, en de fasen van de ankerwikkelingen van de genoemde modules met dezelfde naam zijn met elkaar verbonden en vormen een gemeenschappelijke fase van de statorankerwikkeling. 5 z.p. vlieg, 3 ill.

Tekeningen bij het RF-patent 2273942

De uitvinding heeft betrekking op het gebied van de elektrotechniek, in het bijzonder op synchrone generatoren met bekrachtiging door permanente magneten, en kan worden gebruikt in autonome stroombronnen op auto's, boten, evenals in autonome stroomvoorzieningen voor consumenten met wisselstroom van zowel standaard industriële als frequentie en verhoogde frequentie en in autonome energiecentrales als lasstroombron voor elektrisch booglassen in het veld.

Bekende synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten, bevattende een statordragersamenstel met steunlagers, waarop een ringvormig magnetisch circuit is gemonteerd met pooluitsteeksels langs de omtrek, uitgerust met daarop geplaatste elektrische spoelen met een ankerstatorwikkeling, en ook gemonteerd op een steunas voor rotatie in de genoemde steunlagers, een rotor met permanente excitatiemagneten (zie bijvoorbeeld A.I. Voldek, " Elektrische auto's", Ed. Energy, afdeling Leningrad, 1974, p. 794).

De nadelen van de bekende synchrone generator zijn het aanzienlijke metaalverbruik en de grote afmetingen als gevolg van het aanzienlijke metaalverbruik en de afmetingen van een massieve cilindrische vorm van de rotor, gemaakt met permanente excitatiemagneten gemaakt van harde magnetische legeringen (zoals alni, alnico, magnico, enz. .).

Ook bekend is een synchrone generator met excitatie door permanente magneten, bevattende een statorlagersamenstel met steunlagers, waarop een ringvormig magnetisch circuit is gemonteerd met pooluitsteeksels langs de omtrek, uitgerust met daarop geplaatste elektrische spoelen met een ankerstatorwikkeling, een ringvormige rotor gemonteerd voor rotatie rond het ringvormige magnetische statorcircuit met een ringvormig magnetisch inzetstuk gemonteerd op de binnenzijwand met magnetische polen afwisselend in de omtreksrichting, die de poolranden bedekt met elektrische spoelen van de ankerwikkeling van het gespecificeerde ringvormige magnetische statorcircuit ( zie bijvoorbeeld RF-octrooi nr. 2141716, klasse N 02 K 21/12 volgens aanvraag nr. 4831043/09 van 2 maart 1988).

Een nadeel van de bekende synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten zijn de smalle bedrijfsparameters als gevolg van het ontbreken van de mogelijkheid om het actieve vermogen van de synchrone generator te regelen, aangezien er bij het ontwerp van deze synchrone inductorgenerator geen mogelijkheid bestaat om snel te veranderen de totale magnetische flux gegenereerd door de individuele permanente magneten van het gespecificeerde ringvormige magnetische inzetstuk.

De dichtstbijzijnde analoog (prototype) is een synchrone generator met excitatie door permanente magneten, die een statorlagersamenstel met steunlagers bevat, waarop een ringvormig magnetisch circuit is gemonteerd met poolranden langs de omtrek, uitgerust met daarop geplaatste elektrische spoelen met een multi- -fase-ankerwikkeling van de stator, gemonteerd op een steunas met de mogelijkheid tot rotatie in de genoemde steunlagers rond het ringvormige statormagneetcircuit; RF nr. 2069441, klasse H 02 K 21/22 volgens aanvraag nr. 4894702/07 van 01-06-1990).

Het nadeel van de bekende synchrone generator met excitatie door permanente magneten zijn ook smalle bedrijfsparameters, vanwege zowel het onvermogen om het actieve vermogen van de synchrone inductorgenerator te regelen, als het onvermogen om de grootte van de uitgangswisselspanning te regelen, waardoor deze moeilijk om het te gebruiken als lasstroombron bij booglassen (in het ontwerp van de bekende synchrone generator is er geen mogelijkheid om snel de grootte van de totale magnetische flux van individuele permanente magneten, die een ringvormig magnetisch inzetstuk vormen, te veranderen tussen hun zelf).

Het doel van de onderhavige uitvinding is om de operationele parameters van een synchrone generator uit te breiden door de mogelijkheid te bieden om zowel het actieve vermogen ervan als de mogelijkheid om de wisselspanning te regelen, en door de mogelijkheid te bieden om deze te gebruiken als een bron van lasstroom. bij het uitvoeren van elektrisch booglassen in verschillende modi.

Dit doel wordt bereikt door het feit dat een synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten, die een statorlagersamenstel met steunlagers bevat, waarop een ringvormig magnetisch circuit is gemonteerd met pooluitsteeksels langs de omtrek, uitgerust met daarop geplaatste elektrische spoelen met een meerfasige ankerwikkeling van de stator, gemonteerd op een steunas met de mogelijkheid tot rotatie in de genoemde steunlagers rond het ringvormige magnetische circuit van de stator; de stator is gemaakt van een groep identieke modules met het aangegeven ringvormige magnetische circuit en een ringvormig magnetisch circuit rotor, gemonteerd op één steunas met de mogelijkheid om ze ten opzichte van elkaar te roteren rond een as coaxiaal met de steunas, en uitgerust met een kinematisch verbonden aandrijving voor hoekrotatie ervan ten opzichte van elkaar, en hetzelfde de fasen van de De ankerwikkelingen in de modules van de statorlagereenheid zijn met elkaar verbonden en vormen de gemeenschappelijke fasen van de statorankerwikkeling.

Een bijkomend verschil met de voorgestelde synchrone generator met excitatie door permanente magneten is dat dezelfde magnetische polen van de ringvormige magnetische inzetstukken van de ringvormige rotors in aangrenzende modules van het statordragersamenstel congruent ten opzichte van elkaar zijn gelegen in dezelfde radiale vlakken, en dat de fase-uiteinden van de ankerwikkeling in één module van het statordragersamenstel zijn verbonden met het begin van de gelijknamige ankerwikkelingsfasen in een andere aangrenzende module van de statordragereenheid, en vormen in verbinding met elkaar de gemeenschappelijke fasen van de stator ankerwikkeling.

Bovendien omvat elk van de modules van het statorlagersamenstel een ringvormige huls met een buitenste drukflens en een huls met een centraal gat aan het uiteinde, en omvat de ringvormige rotor in elk van de modules van het statordragersamenstel een ringvormige schaal met een interne drukflens, waarin het genoemde corresponderende ringvormige magnetische inzetstuk is geïnstalleerd, waarbij de genoemde ringvormige bussen van de modules van het statorlagersamenstel door hun binnenste cilindrische zijwand zijn verbonden met een van de genoemde steunlagers, waarvan de andere zijn verbonden met de wanden van de centrale gaten in de uiteinden van de aangegeven overeenkomstige cups, de ringvormige schalen van de ringvormige rotor zijn star verbonden met de steunas door middel van bevestigingseenheden, en het ringvormige magnetische circuit in de overeenkomstige module van de stator lagereenheid is gemonteerd op de gespecificeerde ringvormige bus, stevig bevestigd door de buitenste drukflens aan de cilindrische zijwand van de kom en vormt, samen met laatstgenoemde, een ringvormige holte, waarin het aangegeven overeenkomstige ringvormige magnetische circuit met elektrische spoelen van de kom overeenkomstige statorankerwikkeling is geplaatst. Een bijkomend verschil met de voorgestelde synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten is dat elk van de bevestigingseenheden die de ringvormige schaal van de ringvormige rotor met de steunas verbinden, een naaf omvat die op de steunas is gemonteerd met een flens die stevig is bevestigd aan de interne drukflens. van de overeenkomstige ringvormige schaal.

Een bijkomend verschil met de voorgestelde synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten is dat de aandrijving voor de hoekverdraaiing van de modules van het statordragersamenstel ten opzichte van elkaar door middel van een steunsamenstel op de modules van het statordragersamenstel is gemonteerd.

Bovendien is de aandrijving voor hoekrotatie ten opzichte van elkaar van de modules van het statorlagersamenstel gemaakt in de vorm van een schroefmechanisme met een spindel en een moer, en het ondersteunende samenstel voor de hoekdraaiaandrijving van de secties van het statordragersamenstel omvat een steunlip die is bevestigd op een van de genoemde kommen, en een steunstaaf op de andere kom. loodschroef is draaibaar verbonden door een scharnier van twee graden aan één uiteinde door een as evenwijdig aan de as van de genoemde steunas, met de gespecificeerde steunstang, gemaakt met een geleidingssleuf langs de boog van een cirkel, en de moer van de schroef Het mechanisme is aan het ene uiteinde scharnierend verbonden met het genoemde oog, is aan het andere uiteinde gemaakt met een schacht die door de geleidingssleuf in de steunstang is gestoken, en is uitgerust met een vergrendelingselement.

De essentie van de uitvinding wordt geïllustreerd door tekeningen.

Figuur 1 toont een algemeen aanzicht van de voorgestelde synchrone generator met excitatie door permanente magneten in een langsdoorsnede;

Figuur 2 - aanzicht A in figuur 1;

Figuur 3 toont schematisch het magnetische excitatiecircuit van een synchrone generator in de uitvoeringsvorm met driefasige elektrische circuits van de statorankerwikkelingen in de initiële beginpositie (zonder hoekverplaatsing van de overeenkomstige gelijknamige fasen in de modules van de statordrager eenheid) voor het aantal paren statorpolen p=8;

Figuur 4 - hetzelfde, met fasen van driefasig elektrische circuits ankerwikkelingen van de stator, ten opzichte van elkaar ingezet in een hoekpositie onder een hoek gelijk aan 360 / 2p graden;

Figuur 5 toont een variant van het elektrische circuit van de aansluitingen van de ankerwikkelingen van de stator van een synchrone generator met de aansluiting van de fasen van de generator met een ster en de serieschakeling van dezelfde fasen in de gemeenschappelijke fasen die daardoor worden gevormd ;

Figuur 6 toont een andere versie van het elektrische circuit voor het verbinden van de ankerwikkelingen van de stator van een synchrone generator met de aansluiting van de fasen van de generator in een driehoek en de serieschakeling van dezelfde fasen in de gemeenschappelijke fasen die daardoor worden gevormd;

Figuur 7 toont een schematisch vectordiagram van de verandering in de grootte van de fasespanningen van een synchrone generator met een hoekdraaiing van de corresponderende fasen met dezelfde naam van de statorankerwikkelingen (respectievelijk de modules van de statordragereenheid) bij de juiste hoek en wanneer deze fasen zijn verbonden volgens het "ster" -schema;

Figuur 8 - hetzelfde, bij het verbinden van de fasen van de ankerwikkelingen van de stator volgens het "driehoeks" -schema;

Figuur 9 toont een diagram met een grafiek van de afhankelijkheid van de lineaire uitgangsspanning van een synchrone generator van de geometrische rotatiehoek van dezelfde fasen van de ankerwikkelingen van de stator met de reductie van de overeenkomstige elektrische rotatiehoek van de spanning vector in de fase voor het verbinden van de fasen volgens het "ster" -schema;

Figuur 10 toont een diagram met een grafiek van de afhankelijkheid van de lineaire uitgangsspanning van een synchrone generator van de geometrische rotatiehoek van dezelfde fasen van de ankerwikkelingen van de stator met de reductie van de overeenkomstige elektrische rotatiehoek van de spanning vector in de fase voor het verbinden van de fasen volgens het "driehoeks" -schema.

Een synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten bevat een statorlagersamenstel met steunlagers 1, 2, 3, 4, waarop een groep identieke ringvormige magnetische kernen 5 is gemonteerd (bijvoorbeeld in de vorm van monolithische schijven gemaakt van poedercomposiet magnetisch zacht materiaal) met pooluitsteeksels langs de omtrek, uitgerust met elektrische spoelen 6 erop geplaatst met meerfasige (bijvoorbeeld driefasige en in het algemeen m-fase) ankerwikkelingen 7, 8 van de stator, gemonteerd op de steun as 9 met de mogelijkheid tot rotatie in de genoemde steunlagers 1, 2, 3, 4 rond de stator van het lagersamenstel, een groep identieke ringvormige rotoren 10, met ringvormige magnetische inzetstukken 11 gemonteerd op de binnenste zijwanden (bijvoorbeeld in de vorm van monolithische magnetische ringen gemaakt van magnetoanisotroop poedermateriaal) met magnetische polen die in de omtreksrichting afwisselen van p-paren (in deze versie van de generator is het aantal paren p magnetische polen gelijk aan 8), waarbij de pooluitsteeksels worden bedekt met elektrische spoelen 6 van de ankerwikkelingen 7, 8 van de genoemde ringvormige magnetische kernen 5 van de stator. Het statorlagersamenstel is gemaakt van een groep identieke modules, die elk een ringvormige bus 12 met een buitenste drukflens 13 en een kom 14 met een centraal gat "a" in het uiteinde 15 en met een cilindrische zijwand 16 omvatten. Elk van de ringvormige rotors 10 omvat een ringvormige schaal 17 met interne drukflens 18. De ringvormige bussen 12 van de modules van het statorlagersamenstel zijn met hun binnenste cilindrische zijwand verbonden met een van de genoemde steunlagers (met steunlagers 1, 3), waarvan de andere (steunlagers 2, 4) verbonden zijn met de wanden van de centrale gaten "a" aan de uiteinden 15 van de aangegeven respectieve cups 14. De ringvormige schalen 17 van de ringvormige rotors 10 zijn star verbonden met de steunas 9 door middel van bevestigingsmiddelen, en elk van de ringvormige magnetische circuits 5 in de corresponderende module van het statorlagersamenstel is gemonteerd op de gespecificeerde ringvormige bus 12, stevig bevestigd met zijn buitenste drukflens 13 met een cilindrische zijwand 16 van de kom 14 en vormt samen met deze laatste een ringvormige holte "b", waarin het aangegeven overeenkomstige ringvormige magnetische circuit 5 met elektrische spoelen 6 van de overeenkomstige ankerwikkeling (ankerwikkelingen 7, 8) van de stator is geplaatst. De modules van het lagersamenstel van de stator (ringvormige bussen 12 met hulzen 14 die deze modules vormen) zijn geïnstalleerd met de mogelijkheid van rotatie ten opzichte van elkaar rond een as coaxiaal met de steunas 9, en zijn uitgerust met een kinematisch verbonden aandrijving voor hoekrotatie ervan ten opzichte van elkaar, gemonteerd door middel van het steunsamenstel op de modules van het statorlagersamenstel. Elk van de bevestigingsmiddelen die de ringvormige schaal 17 van de corresponderende ringvormige rotor 10 verbinden met de steunas 9 omvat een naaf 19 gemonteerd op de steunas 9 met een flens 20 die stevig is bevestigd aan de interne drukflens 18 van de corresponderende ringvormige schaal 17. aandrijving voor de hoekrotatie van de statorlagersamenstelmodules is verschillend ten opzichte van elkaar in de gepresenteerde privé-uitvoering is gemaakt in de vorm van een schroefmechanisme met een spindel 21 en een moer 22, en de ondersteuningseenheid van de aandrijving voor de hoekverdraaiing van de secties van het lagersamenstel van de stator omvat een steunlip 23 bevestigd op een van de genoemde cups 14, en op de andere cup 14 een steunstaaf 24. De spindel 21 is draaibaar verbonden door een scharnier van twee graden ( een scharnier met twee vrijheidsgraden) met één uiteinde "c" door middel van een as 25 evenwijdig aan de as O-O1 van de genoemde steunas 9, met de gespecificeerde steunstang 24, gemaakt met een geleidesleuf "g" geplaatst langs de boog van een cirkel", en de moer 22 van het schroefmechanisme is aan het ene uiteinde draaibaar verbonden met het genoemde steunlipje 23, en is aan het andere uiteinde gemaakt met een schacht 26, die door de geleidingssleuf "g" in de steunstang 24, en is voorzien van een borgelement 27 (borgmoer). Aan het uiteinde van de moer 22, scharnierend verbonden met het steunlipje 23, bevindt zich een extra borgelement 28 (extra borgmoer). De steunas 9 is uitgerust met ventilatoren 29 en 30 voor het koelen van de ankerwikkelingen 7, 8 van de stator, waarvan er één (29) zich aan het ene uiteinde van de steunas 9 bevindt en de andere (30) tussen de stator en de andere is geplaatst. secties van het statorlagersamenstel en gemonteerd op de steunas 9. bussen van 12 secties van de lagereenheid van de stator zijn gemaakt met ventilatie gaten"d" op de buitenste drukflenzen 13 voor het doorlaten van de luchtstroom in de corresponderende ringvormige holten "b" gevormd door de ringvormige bussen 12 en cups 14, en daardoor het koelen van de ankerwikkelingen 7 en 8 geplaatst in de elektrische spoelen 6 op de paal uitsteeksels van de ringvormige magnetische circuits 5. Aan het uiteinde van de steunas 9, waarop de ventilator 29 zich bevindt, is een V-riemschijf 31 gemonteerd om de ringvormige rotoren 10 van de synchrone generator aan te drijven. De ventilator 29 is rechtstreeks op de V-riemschijf 31 bevestigd. Aan het andere uiteinde van de spindel 21 van het schroefmechanisme is een handgreep 32 geïnstalleerd voor handmatige bediening van het schroefmechanisme van de aandrijving voor de hoekrotatie van de modules van het statorlagersamenstel ten opzichte van elkaar. De gelijknamige fasen (A1, B1, C1 en A2, B2, C2) van de ankerwikkelingen in de magnetische ringcircuits. 5 modules van de statordragereenheid zijn met elkaar verbonden en vormen gemeenschappelijke generatorfasen (verbinding van gelijknamige fasen in algemeen beeld zowel serieel als parallel, evenals samengesteld). De gelijknamige magnetische polen ("noord" en dienovereenkomstig "zuid") van de ringvormige magnetische inzetstukken 11 van de ringvormige rotors 10 in aangrenzende modules van het statorlagersamenstel zijn congruent ten opzichte van elkaar gelegen in dezelfde radiale vlakken. In de gepresenteerde uitvoeringsvorm zijn de uiteinden van de fasen (A1, B1, C1) van de ankerwikkeling (wikkeling 7) in het ringvormige magnetische circuit 5 van een module van de statordragereenheid verbonden met het begin van dezelfde fasen (A2 , B2, C2) van de ankerwikkeling (wikkeling 8) in een aangrenzende andere module die het knooppunt van de stator draagt, waardoor in serieverbinding daartussen de gemeenschappelijke fasen van de statorankerwikkeling worden gevormd.

Synchrone generator met excitatie door permanente magneten werkt als volgt.

Van de aandrijving (bijvoorbeeld van een verbrandingsmotor, voornamelijk diesel, niet weergegeven in de tekening) via de V-riemschijf 31 draaiende beweging wordt overgebracht naar de steunas 9 met ringvormige rotoren 10. Wanneer de ringvormige rotoren 10 (ringvormige schalen 17) roteren met ringvormige magnetische inzetstukken 11 (bijvoorbeeld monolithische magnetische ringen gemaakt van magnetoanisotroop poedermateriaal), worden roterende magnetische fluxen gecreëerd die doordringen in de ringvormige luchtspleet tussen de ringvormige magnetische inzetstukken 11 en ringvormige magnetische kernen 5 (bijvoorbeeld monolithische schijven gemaakt van gepoederd magnetisch zacht composietmateriaal) van de modules van het statordragersamenstel, evenals penetrerende radiale pooluitsteeksels (conventioneel niet getoond in de afbeelding). tekening) van de ringvormige magnetische kernen 5. Wanneer de ringvormige rotoren 10 roteren, wisselen de "noordelijke" en "zuid" afwisselende magnetische polen van de ringvormige magnetische inzetstukken 11 boven de radiale pooluitsteeksels van de ringvormige magnetische kernen 5 van de modules van de stator dragersamenstel, waardoor pulsaties van de roterende magnetische flux worden veroorzaakt, zowel in grootte als in richting in de radiale pooluitsteeksels van de genoemde ringvormige magnetische kernen 5. Tegelijkertijd worden in de ankerwikkelingen 7 en 8 van de stator afwisselende elektromotorische krachten (EMF) worden geïnduceerd met een onderlinge faseverschuiving in elk van de m-fase-ankerwikkelingen 7 en 8 onder een hoek gelijk aan 360/m elektrische graden, en voor de gepresenteerde driefasige ankerwikkelingen 7 en 8 in hun fasen (A1, B1, C1 en A2, B2, C2) sinusoïdale wisselende elektromotorische krachten (EMF) worden geïnduceerd met een faseverschuiving onderling over een hoek van 120 graden en met een frequentie gelijk aan het product van het aantal paren (p) magnetische polen in de ringvormig magnetisch inzetstuk 11 door de rotatiefrequentie-ringrotoren 10 (voor het aantal paren magnetische polen p=8 worden afwisselende EMF's met overwegend verhoogde frequentie geïnduceerd, bijvoorbeeld met een frequentie van 400 Hz). Wisselstroom (bijvoorbeeld driefasig of, in het algemeen, m-fase) die door een gemeenschappelijke statorankerwikkeling stroomt, gevormd door de bovenstaande verbinding tussen dezelfde fasen (A1, B1, C1 en A2, B2, C2) van ankerwikkelingen 7 en 8 in aangrenzende magnetische ringkernen 5, wordt gevoed naar de elektrische uitgangsconnectoren (niet weergegeven in de tekening) voor het aansluiten van AC-ontvangers voor elektrische energie (bijvoorbeeld voor het aansluiten van elektromotoren, elektrisch gereedschap, elektrische pompen, verwarmingsapparaten en ook voor het aansluiten van elektrische lasapparatuur etc.). In de gepresenteerde uitvoeringsvorm van de synchrone generator is de uitgangsfasespanning (Uf) in de gemeenschappelijke statorankerwikkeling (gevormd door de overeenkomstige bovengenoemde verbinding tussen dezelfde fasen van de ankerwikkelingen 7 en 8 in de magnetische ringcircuits 5) in de initiële uitgangspositie van de modules van het statorlagersamenstel (zonder hoekverplaatsing van elk van deze modules van het statordragersamenstel ten opzichte van elkaar en dienovereenkomstig zonder hoekverplaatsing ten opzichte van elkaar van de ringvormige magnetische kernen 5 met pooluitsteeksels langs de omtrek) is gelijk aan de som in absolute waarde van de individuele fasespanningen (Uf1 en Uf2) in de ankerwikkelingen 7 en 8 van de ringvormige magnetische kernen van de modules van het statordragersamenstel (in het algemeen is de totale uitgangsfasespanning Uf van de generator is gelijk aan geometrische som spanningsvectoren in afzonderlijke fasen met dezelfde naam A1, B1, C1 en A2, B2, C2 ankerwikkelingen 7 en 8, zie Fig. 7 en 8 met spanningsdiagrammen). Als het nodig is om de grootte van de uitgangsfasespanning Uph (en dienovereenkomstig de lineaire uitgangsspanning U l) van de gepresenteerde synchrone generator te veranderen (verminderen) om bepaalde ontvangers van elektriciteit van stroom te voorzien met verminderde spanning (bijvoorbeeld voor elektrische boog lassen met wisselstroom in bepaalde modi), een hoekrotatie van individuele modules van het draagknooppunt wordt stator ten opzichte van elkaar uitgevoerd onder een bepaalde hoek (gegeven of gekalibreerd). In dit geval wordt het vergrendelingselement 27 van de moer 22 van het schroefmechanisme van de aandrijving voor de hoekrotatie van de modules van het statorlagersamenstel ontgrendeld en, door middel van de hendel 32, de spindel 21 van het schroefmechanisme wordt geroteerd, waardoor de hoekbeweging van de moer 22 langs de cirkelboog in de sleuf "g" van de steunstaaf 24 en de draaiing onder een bepaalde hoek van een van de modules van het statordragersamenstel met ten opzichte van een andere module van dit statordragersamenstel rond de as O-O1 van de steunas 9 bevindt de andere module van het statorlagersamenstel met de steunstaaf 24, met een sleuf "g", zich in een vaste positie, d.w.z. vastgezet op elke basis, niet conventioneel weergegeven in de gepresenteerde tekening). Met een hoekverdraaiing van de modules van het statorlagersamenstel (ringvormige bussen 12 met cups 14) ten opzichte van elkaar rond de as O-O1 van de steunas 9, worden ook de ringvormige magnetische kernen 5 met pooluitsteeksels langs de omtrek geroteerd onder een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar, waardoor de bocht ook onder een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar wordt uitgevoerd rond de as O-O1 van de steunas 9 van de pooluitsteeksels zelf (niet conventioneel weergegeven in de afbeelding). tekening) met elektrische spoelen 6 van meerfasige (in dit geval driefasige) ankerwikkelingen 7 en 8 van de stator in magnetische ringkernen. Wanneer de pooluitsteeksels van de ringvormige magnetische circuits 5 onder een gegeven hoek binnen 360 / 2p graden ten opzichte van elkaar worden geroteerd, vindt een proportionele rotatie van de fasespanningsvectoren plaats in de ankerwikkeling van de beweegbare module van de statordraageenheid (in In dit geval roteren de fasespanningsvectoren Uf2 in de ankerwikkeling 7 van de stator van de draageenheidmodule, die de mogelijkheid heeft tot hoekrotatie) onder een goed gedefinieerde hoek binnen 0-180 elektrische graden (zie Fig. 7 en 8), wat leidt tot een verandering in de resulterende uitgangsfasespanning Uf van de synchrone generator, afhankelijk van de elektrische rotatiehoek van de fasespanningsvectoren Uf2 in fasen A2, B2, C2 van één ankerwikkeling 7 van de stator ten opzichte van met de fasespanningsvectoren Uf1 in fasen A1, B1, C1 van de andere ankerwikkeling 8 van de stator (deze afhankelijkheid is van berekende aard, berekend door het oplossen van schuine driehoeken en wordt bepaald door de volgende uitdrukking:

Het regelbereik van de resulterende uitgangsfasespanning Uf van de gepresenteerde synchrone generator voor het geval waarin Uf1 = Uf2 zal variëren van 2Uf1 tot 0, en voor het geval waarin Uf2

Uitvoering van het statordragersamenstel uit een groep identieke modules met het aangegeven ringvormige magnetische circuit 5 en ringvormige rotor 10, gemonteerd op één steunas 9, evenals de installatie van modules van het statordragersamenstel met de mogelijkheid van hun relatieve rotatie met elkaar rond een as coaxiaal met de steunas 9, levering van modules van het statorlagersamenstel die kinematisch daarmee zijn verbonden door de aandrijving van hun hoekige draaiing ten opzichte van elkaar en de verbinding tussen dezelfde fasen van de ankerwikkelingen 7 en 8 in de modules van het statorlagersamenstel met de vorming van gemeenschappelijke fasen van de statorankerwikkeling maken het mogelijk om de operationele parameters van de synchrone generator uit te breiden door de mogelijkheid te bieden om zowel het actieve vermogen ervan te regelen als de mogelijkheid te bieden om de uitvoer te regelen Wisselspanning, en biedt de mogelijkheid om deze te gebruiken als lasstroombron bij het uitvoeren van elektrisch booglassen in verschillende modi (door de mogelijkheid te bieden om de grootte van de spanningsfaseverschuiving in dezelfde fasen A1, B1, C1 en A2, B2, C2, en in het algemene geval in de fasen Ai, Bi, Ci van de statorankerwikkelingen in de voorgestelde synchrone generator). De voorgestelde synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten kan worden gebruikt met de juiste schakeling van de statorankerwikkelingen om elektriciteit te leveren aan een grote verscheidenheid aan ontvangers van meerfasige wisselstroom met verschillende voedingsspanningsparameters. Bovendien is de aanvullende opstelling van dezelfde magnetische polen ("noord" en dienovereenkomstig "zuid") van de ringvormige magnetische inzetstukken 11 in aangrenzende ringvormige rotors 10 congruent met elkaar in dezelfde radiale vlakken, evenals de verbinding van de uiteinden van de fasen A1, B1, C1 van de ankerwikkeling 7 in het ringvormige magnetische circuit 5 van één module van het statordragersamenstel met het begin van dezelfde fasen A2, B2, C2 van de ankerwikkeling 8 in de aangrenzende module van het statordragersamenstel (serieschakeling van dezelfde fasen van de gelijknamige statorankerwikkeling) maken het mogelijk om een ​​soepele en efficiënte regeling van de uitgangsspanning van de synchrone generator vanaf de maximale waarde (2U f1, en in het algemene geval voor het aantal n secties van het statorlagersamenstel nU f1) tot 0, wat ook kan worden gebruikt om elektriciteit te leveren aan speciale elektrische machines en installaties.

CLAIM

1. Een synchrone generator met excitatie door permanente magneten, bevattende een statorlagersamenstel met steunlagers, waarop een ringvormig magnetisch circuit is gemonteerd met pooluitsteeksels langs de omtrek, uitgerust met daarop geplaatste elektrische spoelen met een meerfasige ankerstatorwikkeling , gemonteerd op een steunas met de mogelijkheid tot rotatie in de genoemde steunlagers rond het ringvormige magnetische statorcircuit, een ringvormige rotor met een ringvormig magnetisch inzetstuk gemonteerd op de binnenzijwand met magnetische polen die in de omtreksrichting afwisselen vanaf p-paren, die de poolranden met elektrische spoelen van de ankerwikkeling van het gespecificeerde ringvormige magnetische statorcircuit, met het kenmerk dat het statorlagersamenstel is vervaardigd uit een groep identieke modules met het aangegeven ringvormige magnetische circuit en een ringvormige rotor gemonteerd op één steunas, terwijl de modules van het statordragersamenstel zijn geïnstalleerd met de mogelijkheid om ten opzichte van elkaar te roteren rond een as coaxiaal met de steunas, en zijn uitgerust met een kinematisch verbonden aandrijving voor hun hoekrotatie ten opzichte van elkaar, en dezelfde naam fasen van de ankerwikkelingen in de modules van de statordragereenheid zijn met elkaar verbonden en vormen de gemeenschappelijke fasen van de statorankerwikkeling.

2. Synchrone generator met excitatie door permanente magneten volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dezelfde magnetische polen van de ringvormige magnetische inzetstukken van de ringvormige rotors in aangrenzende modules van het statordragersamenstel congruent ten opzichte van elkaar zijn gelegen in dezelfde radiale vlakken en de uiteinden van de ankerwikkelingsfasen in één draagmodule van het statorsamenstel zijn verbonden met het begin van de gelijknamige ankerwikkelingsfasen in een andere, aangrenzende module van het statordragersamenstel, en vormen in verbinding met elkaar de gemeenschappelijke fasen van de statorankerwikkeling.

3. Synchrone generator met excitatie door permanente magneten volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk van de modules van het statordragersamenstel een ringvormige bus omvat met een buitenste drukflens en een kom met een centraal gat in het uiteinde, en de ringvormige rotor in elk van de modules van het statordragersamenstel omvat een ringvormige schaal met een interne drukflens, waarin het genoemde corresponderende ringvormige magnetische inzetstuk is geïnstalleerd, terwijl de genoemde ringvormige bussen van de modules van het statorlagersamenstel zijn geassocieerd met hun binnenste cilindrische zijwand met een van de genoemde steunlagers, waarvan de andere samenhangen met de wanden van de centrale gaten in de uiteinden van de gespecificeerde overeenkomstige glazen, de ringvormige schalen van de ringvormige rotor zijn door middel van bevestigingsmiddelen star verbonden met de steunas en het ringvormige magnetische circuit in de corresponderende module van het statorlagersamenstel is gemonteerd op de gespecificeerde ringvormige bus, stevig vastgemaakt met zijn buitenste drukflens aan de cilindrische zijwand van het glas en vormt, samen met laatstgenoemde, een ringvormige holte, waarin het gespecificeerde overeenkomstige ringvormige magnetische circuit met elektrische spoelen van de overeenkomstige ankerwikkeling van de stator aanwezig is.

4. Synchrone generator met excitatie door permanente magneten volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat elk van de bevestigingsmiddelen die de ringvormige schaal van de ringvormige rotor verbinden met de steunas een naaf omvat die met een flens op de steunas is gemonteerd. stevig bevestigd aan de interne drukflens van de overeenkomstige ringvormige schaal.

5. Synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de aandrijving voor hoekverdraaiing van de modules van het statordragersamenstel ten opzichte van elkaar door middel van een steunsamenstel op de modules van het statordragersamenstel is gemonteerd. montage.

6. Synchrone generator met bekrachtiging door permanente magneten volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de aandrijving voor hoekrotatie ten opzichte van elkaar van de modules van het statordragersamenstel is uitgevoerd in de vorm van een schroefmechanisme met een spindel en een moer, en het referentiesamenstel voor de hoekrotatieaandrijving van de modules van het statordragersamenstel omvat een steunlip die is bevestigd op een van de genoemde kommen, en een steunstaaf op de andere kom, terwijl de spindel draaibaar is verbonden door twee -trapscharnier aan één uiteinde door een as evenwijdig aan de as van de genoemde steunas, waarbij de gespecificeerde steunstang is gemaakt met een geleidingssleuf langs de boog van een cirkel, en de moer van het schroefmechanisme aan één uiteinde draaibaar is verbonden met de genoemde nok, is aan het andere uiteinde gemaakt met een schacht die door de geleidingssleuf in de steunbalk is gestoken, en is voorzien van een borgelement.