Электрогенератор переменного тока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Сизиков Сергей Вячеславович Синяков Анатолий Леонидович Капустин Александр Григорьевич Дудников Игорь Львович Балыко Ольга Вячеславовна(72) Авторы Сизиков Сергей Вячеславович Синяков Анатолий Леонидович Капустин Александр Григорьевич Дудников Игорь Львович Балыко Ольга Вячеславовна(73) Патентообладатели Сизиков Сергей Вячеславович Синяков Анатолий Леонидович Капустин Александр Григорьевич Дудников Игорь Львович Балыко Ольга Вячеславовна(57) Электрогенератор переменного тока, содержащий якорную трехфазную обмотку и индуктор, размещенные соответственно на статоре и на приводимом во вращение авиадвигателем через редуктор роторе, на валу вращения которого расположены два основных кольцо-щеточных узла инвертор, преобразующий электроэнергию источника постоянного тока в электроэнергию трехфазного переменного тока с регулируемыми напряжением и частотой, отличающийся тем, что снабжен дополнительным кольцо-щеточным узлом,который дополнительно расположен на валу вращения ротора, а индуктор электрогенератора выполнен в виде трехфазной обмотки, при этом инвертор входом подключен к электросети постоянного тока воздушного судна и к его трехфазному выводу через два основных и дополнительный кольцо-щеточных узла подключена трехфазная обмотка индуктора электрогенератора так, что создаваемый ею магнитный поток вращается навстречу вращения ротора авиадвигателем, а к выводам якорной трехфазной обмотки электрогенератора подключена нагрузка.(56) 1. Лукин И.И., Любимов В.В. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. М. Транспорт, 1970. - С. 131, 149. 2. Синдеев И.М., Савелов А.А. Системы электроснабжения воздушных судов - М. Транспорт, 1990. - С. 153. Предлагаемое техническое решение относится к конструкциям электрогенераторов,которые преобразуют часть механической энергии авиадвигателей в электрическую энергию трехфазного переменного тока постоянной частоты. Известна конструкция электрогенератора переменного тока 1. Электрогенератор содержит якорную трехфазную обмотку, расположенную на статоре, и обмотку возбуждения - на роторе, который приводится во вращение авиадвигателем через привод постоянной частоты вращения. Электрогенератор работает следующим образом. При подключении обмотки возбуждения к электросети постоянного тока воздушного судна через два кольцо-щеточных узла, расположенных на валу ротора, она создает магнитный поток, который при вращении ротора авиадвигателем через привод постоянной частоты вращения пересекает якорную трехфазную обмотку электрогенератора и наводит в ней электродвижущую силу переменного тока постоянной частоты. Привод постоянной частоты вращения обеспечивает постоянство частоты переменного тока, а изменение тока в обмотке возбуждения обеспечивает стабильность напряжения переменного тока при изменении нагрузки, подключенной к выводам якорной трехфазной обмотке генератора. К недостатку этого электрогенератора следует отнести пониженную надежность работы. Пониженная надежность работы генератора обусловлена низкой надежностью работы привода постоянной частоты вращения, который имеет сложную конструкцию. Наиболее близкой по конструкции к заявляемому электрогенератору является конструкция электрогенератора, у которого отсутствует привод постоянной частоты вращения ротора 2. Этот генератор постоянного тока содержит якорную трехфазную и возбуждения обмотки, которые размещены соответственно на статоре и на приводимом во вращение авиадвигателем через редуктор роторе, на котором расположены два кольцо-щеточных узла, через которые обмотка возбуждения генератора подключается к электросети постоянного тока воздушного судна. Кроме того, этот электрогенератор содержит подключенный входом к выводам якорной трехфазной обмотке генератора трехфазный мостовой выпрямитель, к выходу которого подключен входом инвертор, преобразующий электроэнергию постоянного тока в электроэнергию трехфазного переменного тока постоянной частоты, при этом нагрузка подключена к выходу инвертора. Электрогенератор работает следующим образом. При подключении обмотки возбуждения электрогенератора к электросети постоянного тока воздушного судна она создает магнитный поток, который при вращении ротора авиадвигателем через редуктор пересекает якорную трехфазную обмотку электрогенератора и наводит в ней электродвижущую силу переменного тока переменной частоты, которая зависит от частоты вращения вала ротора генератора. Эта электродвижущая сила предварительно при помощи трехфазного мостового выпрямителя выпрямляется, а затем инвертором выходное напряжение выпрямителя преобразуется в трехфазное переменное напряжение постоянной частоты. При подключении к выходу инвертора нагрузки по ней потечет переменный ток постоянной частоты. К недостатку этого электрогенератора следует отнести пониженную надежность работы. 106962015.06.30 Пониженная надежность работы электрогенератора обусловлена низкой надежностью работы трехфазных мостового выпрямителя и инвертора из-за наличия в их схемах силовых диодов и тиристоров, нагреваемых большими токами нагрузки и требующих принудительного охлаждения при работе для предотвращения выхода из строя. Задачей заявляемой полезной модели электрогенератора переменного тока постоянной частоты является повышение надежности его работы. Поставленная техническая задача решается тем, что электрогенератор переменного тока, содержащий якорную трехфазную обмотку и индуктор, размещенные соответственно на статоре и на приводимом во вращение авиадвигателем через редуктор роторе, на валу вращения которого расположены два основных кольцо-щеточных узла инвертор,преобразующий электроэнергию источника постоянного тока в электроэнергию трехфазного переменного тока с регулируемыми напряжением и частотой, снабжен дополнительным кольцо-щеточным узлом, который дополнительно расположен на валу вращения ротора, а индуктор электрогенератора выполнен в виде трехфазной обмотки, при этом инвертор входом подключен к электросети постоянного тока воздушного судна и к его трехфазному выводу через два основных и дополнительный кольцо-щеточных узла подключена трехфазная обмотка индуктора электрогенератора так, что создаваемый ею магнитный поток вращается навстречу вращения ротора авиадвигателем, а к выводам якорной трехфазной обмотки электрогенератора подключена нагрузка. Сущность заявляемой полезной модели электрогенератора переменного тока поясняется его электрической схемой, изображенной на фигуре. Электрогенератор переменного тока содержит якорную обмотку 1 и индуктор 2, размещенные соответственно на статоре 3 и на приводимом во вращение авиадвигателем 4 через редуктор 5 роторе 6, на валу 7 которого расположены два основных кольцощеточных узла 8, 9 инвертор 10, который преобразует электроэнергию постоянного тока в электроэнергию переменного трехфазного тока с регулируемыми напряжением и частотой. Для повышения надежности работы электрогенератор снабжен дополнительным кольцо-щеточным узлом 11, который дополнительно расположен на валу 7 ротора 6, а индуктор 2 электрогенератора выполнен в виде трехфазной обмотки 12, при этом инвертор 10 электрогенератора через автоматический выключатель 13 входом подключен к электросети 14 постоянного тока воздушного судна, а к его трехфазному выходу через два основных и дополнительный кольцо-щеточных узла 8, 9, 11 подключена трехфазная обмотка 12 индуктора 2 так, что создаваемый ею магнитный проток вращается на встречу вращения ротора 6 авиадвигателем 4 через редуктор 5, а к якорной трехфазной обмотке 1 генератора подключена нагрузка 15. Заявляемый электрогенератор переменного тока работает следующим образом. При замыкании автоматического выключателя 13 к электросети 14 постоянного тока подключается инвертор 10, и он преобразует электроэнергию постоянного тока электросети 14 в электроэнергию переменного трехфазного тока с регулируемыми напряжением и частотой. Трехфазное напряжение инвертора 10 через кольцо-щеточные узлы 8, 9, 11 прикладывается к трехфазной обмотке 12 индуктора 2, и она создает магнитный поток, который вращается на встречу вращения ротора 6 авиадвигателем 4 через редуктор 5. Частота я переменной электродвижущей силы, наводимой в якорной обмотке 1 электрогенератора при вращении ротора 6 навстречу вращения магнитного потока индуктора 2, определяется по формуле яри,где р - частота электродвижущей силы переменного тока якорной трехфазной обмотки 1 электрогенератора, определяемая частотой вращения ротора 6 и - частота выходного напряжения инвертора 10. 106962015.06.30 Постоянство частоты я электродвижущей силы якорной трехфазной обмотки 1 электрогенератора при изменении в широком диапазоне частоты вращения ротора 6 авиадвигателем 4 через редуктор 5 достигается изменением частоты и выходного напряжения инвертора 10. При подключенной нагрузке 15 к выводам якорной трехфазной обмотки 1 электрогенератора стабилизация его выходного напряжения достигается регулированием выходного напряжения инвертора 10. На воздушных судах применяются трехфазные электрогенераторы переменного тока,частота вращения роторов авиадвигателями через редукторы которых изменяется в диапазоне 1000025000 об/мин. При этом частота р переменной электродвижущей силы изменяется в диапазоне 10002500 герц. Для получения переменного тока постоянной частоты 400 герц необходим инвертор с диапазоном изменения частоты от 600 до 2100 герц выходного напряжения. Мощность индукторов ряда генераторов переменного тока постоянной частоты составляет 5-10 номинальной мощности генератора. Поэтому перевод силового инвертора электрогенератора в режим работы инвертора для питания трехфазной обмотки индуктора электрогенератора позволяет в последнем использовать диоды и тиристоры по мощности в 8-10 раз меньше этих элементов в силовом инверторе. Использование инвертора, преобразующего электроэнергию электросети постоянного тока воздушного судна в электроэнергию трехфазного переменного тока с регулируемыми напряжением и частотой,позволяет повысить надежность работы электрогенератора, так как элементы инвертора работают в облегченном режиме. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой модели электрогенератора переменного тока происходит достижение поставленной технической задачи - повышение надежности работы электрогенератора благодаря оборудованию электрогенератора дополнительным кольцо-щеточным узлом, который дополнительно расположен на валу вращения ротора электрогенератораподключению входом инвертора к электросети постоянного тока воздушного судна выполнению индуктора электрогенератора в виде трехфазной обмотки, которая через три кольцо-щеточных узла подключена к выходу инвертора так, что создаваемый ею магнитный поток вращается навстречу вращения ротора авиадвигателем через редуктор. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4