Генератор переменного тока

Номер патента: U 6670

Опубликовано: 30.10.2010

Автор: Сычик Василий Андреевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Сычик Василий Андреевич(72) Автор Сычик Василий Андреевич(73) Патентообладатель Сычик Василий Андреевич(57) Генератор переменного тока, включающий статор с корпусом, магнитопроводом и статорной обмоткой, ротор с валом, магнитопроводом, обмоткой возбуждения и коллектором, отличающийся тем, что он содержит не менее трех секционных однофазных генераторов переменного тока, размещенных на одном общем валу и в одном корпусе, при этом статорные обмотки каждого из однофазных генераторов смещены друг относительно друга в поперечной плоскости статора под углом 2/, где- число секционных однофазных генераторов, а обмотки возбуждения роторов однофазных генераторов, размещенные в магнитопроводах с проемами, соединены последовательно. 66702010.10.30 Полезная модель относится к области электроэнергетики, в частности к электрическим генераторам переменного тока, и может быть использована в качестве источника электрической энергии на речных электростанциях и ветроэнергетических установках. Известен генератор переменного тока 1, который содержит ротор, выполненный из двух дисковых магнитопроводов, в отверстиях которых размещены постоянные магниты цилиндрической формы. Диск статора выполнен с отверстиями, в которых размещены катушки обмотки возбуждения с выводами. Между торцами дисковых магнитопроводов ротора и его ступицей установлены упругие элементы для регулирования величины воздушных зазоров между статором и ротором. Недостатками такого генератора переменного тока являются невысокий КПД и сложная его конструкция. Прототипом предлагаемой полезной модели является трехфазный генератор переменного тока 2, содержащий статор с магнитопроводом и обмоткой, ротор с магнитопроводом и обмоткой возбуждения. Стержни статора выполнены с торцовыми и радиальными активными поверхностями, обращенными в радиальный и торцовый воздушные зазоры. Ротор выполнен с полюсами индукторов на двух пакетах. На стержнях размещены якорные обмотки, вал ротора вращается от приводного двигателя. Недостатками устройства-прототипа являются 1. Сложная конструкция электрического генератора, включая конструкцию статора и ротора. 2. Низкий КПД и невысокая генерирующая электрическая мощность вследствие невысокого механического момента на валу ротора электрического генератора и потерь магнитной индукции в воздушном зазоре, обусловленный обращением стержней статора в торцевые воздушные зазоры. Техническим результатом полезной модели является повышение генерируемого напряжения электрической мощности и КПД. Поставленная задача достигается тем, что в генераторе переменного тока, включающем статор с корпусом, магнитопроводом и статорной обмоткой, ротор с валом, магнитопроводом, обмоткой возбуждения и коллектором, генератор содержит не менее трех секционных однофазных генераторов переменного тока, размещенных на одном общем валу и в едином корпусе, при этом статорные обмотки каждого из однофазных генераторов смещены друг относительно друга в поперечной плоскости статора под углом 2/, гдечисло секционных однофазных генераторов, а обмотки возбуждения роторов однофазных генераторов, размещенные в магнитопроводах с проемами, соединены последовательно. Сущность полезной модели поясняет чертеж, где на фиг. 1 изображена конструкция генератора переменного тока, на фиг. 2 - схема включения статорных обмоток секционных однофазных генераторов переменного тока, а на фиг. 3 - схема подачи питающего напряжения на обмотки возбуждения (ОВ) роторов секционных однофазных генераторов. Конструктивно генератор переменного тока (ГПТ) состоит из корпуса генератора 1, в котором на общем валу 2 генератора размещены секционные генераторы переменного тока, каждый из которых содержит статор, включающий корпус 3, магнитопровод статора 4 с пазами, в которых размещена обмотка статора 5, ротор, содержащий магнитопровод 6 с пазами, в которых установлена обмотка возбуждения 7. На общем валу 2 генератора для каждого секционного генератора переменного тока размещены коллектор 8 с графитовыми щетками 9, на которые от внешнего источника подается постоянное напряжение, создающее в обмотках возбуждения 7 ротора каждого секционного однофазного генератора ток возбуждения в. Концы обмоток возбуждения 7 подключены к коллекторам 8. Общий вал 2 генератора установлен на роликоподшипниках 10, размещенных на стойках 11 корпуса генератора 1. На фиг. 2 изображена схема включения статорных обмоток 5 на электрощите, установленном на корпусе генератора 1, которые соединены по схеме звезда. 2 66702010.10.30 На фиг. 3 представлена схема подключения обмоток возбуждения 7 роторов секционных однофазных генераторов к питающему напряжению постоянного тока. Для обеспечения постоянства тока возбуждения в во всех обмотках возбуждения и магнитного потока ротора они в схеме соединены последовательно, что позволяет регулировать магнитный поток ротора во всех однофазных генераторах на эквивалентно равные величины. Магнитопровод статора 4 и магнитопровод ротора 6 каждого секционного однофазного генератора выполнены из ферромагнитного материала, например из электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Для максимального снижения крутящего моментана общем валу 2 электрогенератора диаметр роторакаждого секционного однофазного генератора снижается с учетом числа однофазных генераторов враз, где- число секционных однофазных генераторов- нормирующий коэффициент,0,2-1,0. Поскольку крутящий моментна общем валу 2 электрогенератора пропорционален моменту инерции, который равен(1)2/4,где- масса ротора, то для снижениямагнитопровод ротора выполнен с проемами,причем их объем , как показали результаты расчета и эксперимента, составляет (0,20,7), где- полный объем ротора без проемов. Обмотка статора 5 и обмотка возбуждения 7 ротора выполнены из толстого медного провода, что обеспечивает низкое активное сопротивление обмоток и малые электрические потери в меди. Корпус генератора 1 и корпуса 3 статоров однофазных генераторов выполнены из электропроводящего легкого сплава, например силумина. Общий вал 2 генератора изготовлен из стали, коллекторы 8 изготовлены из медных сплавов, щетки 9 графитовые. Статорные обмотки 5 каждого из секционных однофазных генераторов переменного тока смещены друг относительно друга в поперечной плоскости статора на угол 2/. Для генератора переменного тока, содержащего три секционных однофазных генератора,угол смещения статорных обмоток 5 в поперечной плоскости статора составит 2/3120. Генератор переменного тока работает следующим образом. При подаче через графитовые щетки 9 и коллектор 8 постоянного напряжения от внешнего источника электропитания на соединенные последовательно обмотки возбуждения 7 роторов через них протекает одинаковый по величине ток возбуждения в, который создает магнитодвижущую силу(2)в,где- число витков обмотки возбуждения 7 ротора. Магнитный поток, создаваемый магнитодвижущей силой ротора(3) Фр 0 в,где 0 - абсолютная магнитная проницаемость,- поверхность магнитопровода 6 ротора. При включении механически соединенного с общим валом 2 приводного двигателя(на фиг. 1 не показан) и вращении его вала с заданной угловой скоростьюначинают вращаться с этой угловой скоростью общий вал 2 и роторы секционных однофазных генераторов. В статорной обмотке 5 каждого секционного однофазного генератора наводится ЭДС(4) ЕА,В,С 4,44 Фр,где/2 - циклическая частота вращения магнитного поля ротора. Поскольку в пазах магнитопровода 6 ротора размещается обмотка возбуждения 7 с большим числом витков из толстого медного провода, что обуславливает большой ток в в этой обмотке, то в соответствии с (4) в обмотках статора 5 генерируется большая по величине ЭДС и большая выходная мощность (кВА). Низкий механический момент на рабочем валу 2 генератора переменного тока позволяет использовать приводной двигатель небольшой мощности. В результате указанных факторов значительно повышается КПД генератора переменного 3 66702010.10.30 тока и генерируемая мощность. Статорные обмотки 5 секционных однофазных генераторов соединены, как показано на фиг. 2, звездой, а выходная мощность генератора переменного тока равна сумме мощностей секционных однофазных генераторов. Разработан лабораторный образец генератора переменного тока по представленной на фиг. 1 конструкции. Диаметр роторов однофазных генераторов составляет 40 см, объем проемов ротора составляет 0,4, число витков обмотки возбуждения ротора, намотанной медной проволокой диаметром 5 мм на магнитопровод ротора из электротехнической стали, составляет 300. Обмотка статора намотана медным проводом диаметром 6 мм с числом витков, равным 400. Тяговый механический момент на общем валу генератора 0,54 тоннаметр. При угловой скорости вращения общего вала генератора 600 об/мин генерируемая генератором переменного тока мощность достигает 100 тыс. кВА, то есть более чем в 3 раза выше, чем у аналогов и прототипа, а КПД генератора переменного тока достигает 98 . Промышленное освоение предлагаемого генератора переменного тока возможно на предприятиях электротехнической промышленности и машиностроения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: H02K 19/00

Метки: переменного, тока, генератор

Код ссылки

<a href="https://bypatents.com/4-u6670-generator-peremennogo-toka.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Генератор переменного тока</a>

Похожие патенты